JP4105440B2

JP4105440B2 - Semiconductor photodetection device

Info

Publication number: JP4105440B2
Application number: JP2002022230A
Authority: JP
Inventors: 由孝寺田; 誠二山口; 孝山本
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2002-01-30
Filing date: 2002-01-30
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2022-01-30
Also published as: JP2003224292A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可視領域光を検出する半導体光検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カメラの自動露出計などに用いられる半導体光検出装置であって、視感度に近い分光感度を有し、かつ安価なものとしてＣｄＳ光導電セルが知られているが、Ｃｄを含むＣｄＳ光導電セルは、製造、回収等の点で取り扱いが難しい。そこで、ＣｄＳ光導電セルの代用品となる半導体光検出装置として、視感度に近い分光感度を有し、かつ安価である、フォトダイオードを適用した半導体光検出装置の開発が要求されている。
【０００３】
フォトダイオードを用いて可視領域光を選択的に検出する従来技術として、例えば、特開平8-330621に開示される光学センサがあった。特開平8-330621の光学センサでは、周波数特性が同一である二つの光検出手段のうちの一つ光検出手段のみが光学フィルタを具備し、減算手段がそれぞれの光検出手段の出力を減算処理する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開平8-330621の光学センサでは、二つの光検出手段各々が検出すべき光を正確に分離して各々の光検出手段の光入射面に入射させることが困難であり、二つの光検出手段の出力を減算処理することにより得られる検出波長帯の光に対する出力が不正確になるという問題点があり、また二つの光検出手段と信号処理回路とを備えるため装置が大型化するという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、二つの光検出手段各々が検出すべき光を正確に分離して各々の光検出手段の光入射面に入射させることを可能にするフォトダイオードを適用した半導体光検出装置であって、装置の小型化が可能であるものを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の半導体光検出装置は、入射光に含まれる可視領域光を選択的に検出する半導体光検出装置において、前記可視領域光及び長波長側の可視領域外光にそれぞれ感度を有する半導体結晶からなる単一の基板と、前記可視領域光を遮光し、前記可視領域外光を透過させるために、前記基板の光入射面側に形成された光学フィルタと、前記可視領域光及び前記可視領域外光を遮光するために、前記基板の光入射面側に形成された遮光膜と、を備え、前記基板は、入射光を電気信号に変換してそれぞれ出力するように、互いに隣接して、形成された第１及び第２の光検出領域と、前記第１及び第２の光検出領域の信号出力に基づき、前記可視領域光に対応した検出信号を出力する信号処理回路と、を前記光入射面側に含み、前記第２の光検出領域は、前記第１の光検出領域を囲うように形成され、前記遮光膜は、前記第１の光検出領域の外縁部と前記第２の光検出領域の内縁部を臨むように環状に形成され、前記光学フィルタは、前記第１の光検出領域の全域を覆い、かつ環状の前記遮光膜の内縁部を臨むように形成され、前記基板の下層部にｐ型基層、前記ｐ型基層の上にｎ型不純物を高濃度に含むｎ^＋型埋め込み層、前記ｎ^＋型埋め込み層上にｎ型エピタキシャル層、前記ｎ型エピタキシャル層の上部に第１及び第２のｐ型不純物領域が形成され、前記第１及び第２のｐ型不純物領域がそれぞれ前記第１及び第２の光検出領域を構成し、前記信号処理回路は、前記第１の光検出領域の出力を増幅する増幅回路と、前記第２の光検出領域の出力から前記増幅回路の出力を減じることにより前記可視領域光に対応した検出信号を出力する演算回路とを有し、前記第１の光検出領域の光入射面の面積と前記光学フィルタの前記可視領域外光に対する透過率との積をＡとし、前記第２の光検出領域の光入射面の面積をＢとしたとき、前記増幅回路が前記第１の光検出領域の出力をＢ／Ａ倍に増幅して出力することを特徴とする。
【０００７】
光学フィルタは、光入射面全体に加えて、遮光膜の内縁部を臨むので、光入射面に外側から斜めに入射してくる光も光学フィルタを通過することになる。また、光入射面に外側から大きな入射角度で入射してくる光は、光学フィルタを通過しないで光入射面に入射することになるが、酸化膜を通過する距離が長くなるので、ｐｎ接合面から離れた位置でシリコン結晶に吸収され、第１の光検出領域の電流信号には寄与しない。そのため、第１の光検出領域は、検出光のうち可視領域外光に対してのみ感度を有することになる。
【０００８】
本発明の半導体光検出装置は、信号処理回路は、第１の光検出領域の出力を増幅する増幅回路と、第２の光検出領域の出力から増幅回路の出力を減じることにより可視領域光に対応した検出信号を出力する演算回路と、を有することが好適である。
【０００９】
増幅回路が第１の光検出領域の出力を増幅させるので、演算回路により処理される第１の光検出領域の出力を維持しつつ、第１の光検出領域の光入射面の面積を小さくすることができる。これにより、装置の更なる小型化が可能となる。
【００１０】
本発明の半導体光検出装置は、第１の光検出領域の光入射面の面積と光学フィルタの長波長側の可視領域外光に対する透過率との積をＡとし、第２の光検出領域の光入射面の面積をＢとしたとき、増幅回路が第１の光検出領域の出力をＢ／Ａ倍に増幅して出力することが好適である。
【００１１】
第１の光検出領域の光入射面の面積と光学フィルタの長波長側の可視領域外光に対する透過率との積（Ａ）が、第２の光検出領域の光入射面の面積（Ｂ）のＡ／Ｂ倍であるときには、光学フィルタを透過した後の第１の光検出領域の光入射面への長波長側の可視領域外光の入射光量は、第２の光検出領域の光入射面への長波長側の可視領域外光の入射光量のＡ／Ｂ倍になる。したがって、増幅回路が、第１の光検出領域の出力をＢ／Ａ倍に増幅させた上で、演算回路が、第２の光検出領域の出力から増幅回路の出力を減じることにより、検出波長帯から長波長側の可視領域外光を除外することができる。その結果、検出波長帯から長波長側の可視領域外光を除外する精度を維持しつつ、第１の光検出領域の光入射面の面積を小さくすることにより、装置を更に小型化させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の半導体光検出装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１３】
まず、本実施形態の半導体光検出装置１の構造を説明する。図１は、半導体光検出装置１の平面図である。図２は、図１に示す半導体光検出装置１のII−II線に沿った断面部分拡大図である。
【００１４】
図１に示すように、半導体光検出装置１は、平面の形状が長方形であり、光入射面側（以下では、半導体検出装置１においてフォトダイオードが形成される側を「光入射面側」又は「上」側という。）の平面中央部に第１フォトダイオード１５の光入射面１５２が形成されている。さらに、第１フォトダイオード１５の光入射面１５２を囲うように第２フォトダイオード１７の光入射面１７２が形成され、第２フォトダイオード１７の光入射面１７２を囲うように信号処理回路３０が形成されている。以下に、主として図２を参照して、第１フォトダイオード１５及び第２フォトダイオード１７の構造を具体的に説明する。
【００１５】
シリコン単結晶により構成される基板が、下層部にｐ型の不純物を含むｐ型基層１１を有し、さらに、ｐ型基層１１の上方に形成された、ｐ型又はｎ型の不純物を含む結晶膜、酸化膜、アルミ膜等を有する。
【００１６】
ｐ型基層１１の上面中央部からｎ型不純物がドーピングされることにより、ｐ型基層１１の上部に、高濃度のｎ型不純物を含むｎ⁺型埋め込み層１２が形成されている。ｎ⁺型埋め込み層１２の上に、ｎ型の不純物を含み、エピタキシャル結晶成長されたｎ型エピタキシャル層１３が形成されている。
【００１７】
ｎ型エピタキシャル層１３の上面中央部からｐ型不純物がドーピングされることにより、ｎ型エピタキシャル層１３の上部に、高濃度のｐ型不純物を含むｐ⁺型不純物層１５０が形成されている。さらに、ｎ型エピタキシャル層１３上部に、ｐ⁺型不純物層１５０を囲うように、高濃度のｐ型不純物がドーピングされた環状のｐ⁺型不純物層１７０が形成されている。
【００１８】
ｎ⁺型埋め込み層１２上のｎ型エピタキシャル層１３に隣接する部分に、高濃度のｎ型不純物を含むｎ⁺型不純物層１４が形成されている。ｎ⁺型不純物層１４は適用フォトダイオード（以下では、第１フォトダイオード１５と第２フォトダイオード１７とを総称して「適用フォトダイオード」という。）のカソードコンタクトとして機能する。
【００１９】
ｎ型エピタキシャル層１３及びｎ⁺型不純物層１４等の上面には、熱酸化により、絶縁層として機能する酸化膜（熱酸化膜２１）が形成されている。
【００２０】
熱酸化膜２１を貫き、ｐ⁺型不純物層１５０と接触するように、アノード電極１５１が形成されている。また、熱酸化膜２１を貫き、ｐ⁺型不純物層１７０と接触するように、アノード電極１７１が形成されている。熱酸化膜２１を貫き、ｎ⁺型不純物層１４と接触するように、カソード電極２２が形成されている。アノード電極１５１、アノード電極１７１及びカソード電極２２は、それぞれ、信号処理回路３０に配線されている。
【００２１】
熱酸化膜２１、アノード電極１５１、アノード電極１７１及びカソード電極２２の上に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）により、絶縁層として機能するＳｉO₂薄膜（酸化膜２３）が形成されている。
【００２２】
酸化膜２３の上に、アノード電極１５１と、ｐ⁺型不純物層１５０の外縁部と、ｐ⁺型不純物層１７０の内縁部と、を臨むように、環状のＡｌ遮光膜１６が形成されている。また、酸化膜２３の上に、アノード電極１７１とｐ⁺型不純物層１７０の外縁部とを臨むように、Ａｌ遮光膜１８が形成されている。
【００２３】
酸化膜２３、Ａｌ遮光膜１６及びＡｌ遮光膜１８の上に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）により、絶縁層として機能するＳｉO₂薄膜（酸化膜２４）が形成されている。
【００２４】
アノード電極１５１、ｐ⁺型不純物層１５０、ｎ型エピタキシャル層１３、ｎ⁺型埋め込み層１２、ｎ⁺型不純物層１４及びカソード電極２２により、第１フォトダイオード１５が構成される。酸化膜２３の上面のうちＡｌ遮光膜１６によって囲まれる領域が、第１フォトダイオード１５の光入射面１５２になる。光入射面１５２の面積は、後述する光入射面１７２の面積の４分の１である。
【００２５】
アノード電極１７１、ｐ⁺型不純物層１７０、ｎ型エピタキシャル層１３、ｎ⁺型埋め込み層１２、ｎ⁺型不純物層１４及びカソード電極２２により、第２フォトダイオード１７が構成される。酸化膜２３の上面のうちＡｌ遮光膜１６とＡｌ遮光膜１８とに挟まれる領域が、第２フォトダイオード１７の光入射面１７２になる。
【００２６】
酸化膜２４の上に、光入射面１５２全体とＡｌ遮光膜１６の内縁部とを臨むように、赤外光（波長約８００ｎｍ以上の光）を選択して透過させる赤外光透過樹脂膜１５４が形成されている。赤外光透過樹脂膜１５４は、原料である樹脂製レジストをスピンナー上で回転するウェハ上の酸化膜２４に滴下し表面全体に塗布した後、フォトリソグラフィーにより所望の部分のみを残して除去することにより形成される。
【００２７】
次に、第１フォトダイオード１５、第２フォトダイオード１７、赤外光透過樹脂膜１５４、Ａｌ遮光膜１６及びアルミ遮光膜１８並びに信号処理回路３０の機能を詳細に説明する。
【００２８】
第２フォトダイオード１７は、特定の波長の光について、光入射面１７２に入射する検出光の強度に比例する電流（電流信号）を発する。ただし、第２フォトダイオード１７の感度は検出光の波長によって異なる。一般に、フォトダイオードにおいては、光入射面に入射する光の波長が短いほど、表面から浅い位置で、光が半導体結晶に吸収され電子―正孔対を誘起させる。表面から浅い位置で発生した電子―正孔対は、空乏層の電界域に達する前に再結合するものが多いので、電流信号に寄与しにくくなる。そのため、短波長光に対するフォトダイオードの感度は小さくなる。特に、適用フォトダイオードにおいては、シリコン結晶が表面付近で短波長側の可視領域外光を吸収する。また、視感度に準じて短波長側の可視領域外光に対する感度が小さくなるように、ｐｎ接合面（ｐ⁺型不純物層１５０及びｐ⁺型不純物層１７０の下面とｎ型エピタキシャル層１３との接合面）の深さが調整される。
【００２９】
第１フォトダイオード１５は、第２フォトダイオード１７と同質のものであるが、光入射面１５２の上方に赤外光を選択して透過させる赤外光透過樹脂膜１５４を備える。赤外光透過樹脂膜１５４は、光入射面１５２全体に加えて、Ａｌ遮光膜１６の内縁部を臨むので、光入射面１５２に外側から斜めに入射してくる光も赤外光透過樹脂膜１５４を通過することになる。また、光入射面１５２に外側から大きな入射角度で入射してくる光は、赤外光透過樹脂膜１５４を通過しないで光入射面１５２に入射することになるが、酸化膜２４を通過する距離が長くなるので、ｐｎ接合面から離れた位置でシリコン結晶に吸収され、第１フォトダイオード１５の電流信号には寄与しない。そのため、第１フォトダイオード１５は、検出光のうち赤外光に対してのみ感度を有することになる。
【００３０】
図３に、赤外光透過樹脂膜が光入射面のみを臨むように形成される場合において、光が光入射面に外側から斜めに入射する様子を示す。図３に示されるように、赤外光透過樹脂膜が光入射面のみを臨むように形成される場合、光入射面に外側から斜めに入射する光は、赤外光透過樹脂膜を通過しないで、光入射面に入射することになる。
【００３１】
酸化膜２３の上面のうち光入射面１５２及び光入射面１７２の周辺部は、Ａｌ遮光膜１６及びＡｌ遮光膜１８で覆われる。Ａｌ遮光膜１６及びＡｌ遮光膜１８は、光を透過させないので、酸化膜２３の上面のうち光入射面１５２及び光入射面１７２の周辺部に入射する光が、電流信号に変換されるのを防止する。そのため、光入射面１５２及び光入射面１７２とそれらの周辺部との境界が明確になるので、光入射面１５２及び光入射面１７２への入射光量を正確に制御することができる。
【００３２】
図４は、信号処理回路３０のブロック図である。信号処理回路３０は、第１フォトダイオード１５の電流信号を４倍に増幅させる増幅回路３２を備える。また、信号処理回路３０は、増幅回路３２の出力と第２フォトダイオード１７のアノードとを接続している。このため、第２フォトダイオード１７の信号から、増幅回路３２により増幅された第１フォトダイオード１５の信号を電流信号の状態で減算処理をすることができる。そのため、演算回路の回路面積が小さくなり、装置を小型化できる。
【００３３】
次に、半導体光検出装置１の作用を説明する。
【００３４】
検出光が半導体光検出装置１の検出領域（Ａｌ遮光膜１８で囲われる領域）全体に照射されると、第１フォトダイオード１５は、光入射面１５２に入射する検出光のうち赤外光の強度に比例する電流Ｉ１を出力する。他方、第２フォトダイオード１７は、光入射面１７２に入射する検出光のうち感度領域の光の強度に比例する電流Ｉ２を出力する。
【００３５】
増幅回路３２が第１フォトダイオード１５から出力される電流Ｉ１を４倍に増幅し、増幅回路３２の出力と第２フォトダイオード１７のアノードとを接続することにより、演算回路が第２フォトダイオード１７から出力される電流Ｉ２と、電流Ｉ１の４倍に増幅された電流との差に応じた出力を演算する。
【００３６】
第１フォトダイオード１５の光入射面１５２の面積は、第２フォトダイオード１７の光入射面１７２の面積の４分の１であるので、赤外光が赤外光透過樹脂膜１５４を透過する際の光量の吸収を無視できるとき、すなわち赤外光透過樹脂膜１５４の赤外光に対する透過率を１とみなせるとき、光入射面１５２に入射する赤外光の強度は、光入射面１７２に入射する赤外光の強度のほぼ４分の１になる。したがって、増幅回路３２によって４倍に増幅される電流Ｉ１の電流と、検出光のうち赤外光の光起電力によって第２フォトダイオード１７から出力される電流Ｉ２とは、ほぼ同一の値になる。そこで、増幅回路３２の出力と第２フォトダイオード１７のアノードとを接続することにより、第２フォトダイオード１７から出力される電流Ｉ２と、４倍に増幅された電流Ｉ１の電流との差に応じた出力を電流信号のままで演算することができ、検出光から赤外光を除外した光に対応する適用フォトダイオードの出力を得ることができる。
【００３７】
また、前述のように、適用フォトダイオードにおいては、視感度に準じて短波長側の可視領域外光に対する感度が小さくなる。そのため、半導体光検出装置１は、視感度に準じて短波長側の可視領域外光に対する感度が小さく、かつ赤外光に対する感度を有しないものとなる。
【００３８】
このように、半導体光検出装置１では、第１フォトダイオード１５の光入射面１５２の面積を、第２フォトダイオード１７の光入射面１７２の面積の４分の１に縮小することにより、半導体光検出装置１の表面の面積を小さくしつつ、増幅回路３２が第１フォトダイオード１５の出力を４倍にすることにより、高い精度で検出波長帯から赤外光を除外することができる。
【００３９】
半導体光検出装置１では、単一の基板に第１フォトダイオード１５、第２フォトダイオード１７及び信号処理回路３０が集積され、また第１フォトダイオード１５と第２フォトダイオード１７とが互いに隣接するように形成されるので、装置が小型化される。
【００４０】
第１の光検出領域（第１フォトダイオード）と第２の光検出領域（第２フォトダイオード）との位置関係は、上述の配置に限定されるものではない。例えば、別の実施形態として、半導体光検出装置４が考えられる。図５は、半導体光検出装置４の平面図を示す。図５に示されるとおり、半導体光検出装置４は、半導体光検出装置１と同じく平面の形状が長方形であり、光入射面側の平面内に、第１フォトダイオード（赤外光透過フィルタを備えるフォトダイオード）の光入射面４１と第２フォトダイオード（赤外光透過フィルタを備えないフォトダイオード）の光入射面４２とが長方形の領域を占めるように形成されている。当該長方形の領域の一角に、正方形の第１フォトダイオードの光入射面４１が形成され、当該長方形の領域のその他の部分に、光入射面４１の二辺を囲うように、第２フォトダイオードの光入射面４２が形成されている。さらに、第１フォトダイオード及び第２フォトダイオードを囲うように、信号処理回路４３が形成されている。
【００４１】
検出光が赤外光透過樹脂膜１５４を透過する際の光量の吸収を無視できない場合には、第１フォトダイオード１５の光入射面１５２の面積を拡大させるか、第２フォトダイオード１７の光入射面１７２の面積を縮小させることが好適である。特に、赤外光透過樹脂膜１５４の赤外光に対する透過率と光入射面１５２の面積との積を、光入射面１７２の面積の１／４倍にするのが望ましい。このようにして光入射面１５２の面積と光入射面１７２の面積との比率を調整することにより、より高い精度で、検出波長帯から赤外光を除外できる。
【００４２】
本発明者が、二つの光入射面の面積比率の調整について実験した結果、以下に述べる結果が得られた。
【００４３】
図６は、ｎ⁺型埋め込み層１２のあるフォトダイオードを適用した本発明の半導体光検出装置（実施例１）、ｎ⁺型埋め込み層のないフォトダイオードを適用した本発明の半導体光検出装置（実施例２）、実施例１の半導体光検出装置において第１の光検出領域に赤外光透過フィルタが形成されず、その出力は第２の光検出領域の出力に単純に結線された半導体光検出装置（比較例１）及び実施例２の半導体光検出装置において第１の光検出領域に赤外光透過フィルタが形成されず、その出力は第２の光検出領域の出力に単純に結線された半導体光検出装置（比較例２）の分光感度特性を示すスペクトルである。ただし、実施例１及び実施例２においては、第１の光検出領域（赤外光透過フィルタを備えるフォトダイオード）の光入射面と第２の光検出領域（赤外光透過フィルタを備えないフォトダイオード）の光入射面との面積比を１．０７：４とした。また、第１の光検出領域の出力は増幅回路により４倍に増幅される。図７は、図６に示すスペクトルにおいて、各実施例及び比較例の最も強い感度を基準とする相対感度を縦軸にとったものである。
【００４４】
図６及び図７に示すように、比較例１及び比較例２では、半導体光検出装置が赤外光（波長８００ｎｍ以上の光）に対して高い感度を有するが、実施例１及び実施例２では、赤外光に対する感度が非常に小さい。実施例２では、深い部分で発生したキャリアが基板側に吸い取られ、信号に寄与しないため長波長側での感度が更に減少する。
【００４５】
図８は、面積比１．０７：４のｎ⁺型埋め込み層１２のある本発明の半導体光検出装置（実施例１）、面積比１．００：４のｎ⁺型埋め込み層１２のある本発明の半導体光検出装置（実施例３）及び実施例１の半導体光検出装置において第１の光検出領域に赤外光透過フィルタが形成されず、その出力は第２の光検出領域の出力に単純に結線された半導体光検出装置（比較例１）の赤外光領域における分光感度特性（相対感度）を示すスペクトルである。ただし、面積比とは、第１の光検出領域（赤外光透過フィルタを備えるフォトダイオード）の光入射面と第２の光検出領域（赤外光透過フィルタを備えないフォトダイオード）の光入射面との面積比を指すものとする。
【００４６】
図８に示すように、実施例１では、赤外光が赤外光透過フィルタを透過する際の光量の吸収を考慮して面積比を１．０７：４とすることにより、赤外光透過フィルタを透過した後の第１の光検出領域の光入射面への赤外光の入射強度と、第２の光検出領域の光入射面への赤外光の入射強度との比が１：４に近くなり、実施例３よりも良好に赤外光を検出波長帯から除外することができた。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体光検出装置によれば、二つの光検出手段各々が検出すべき光を正確に分離して各々の光検出手段の光入射面に入射させることが可能なので、高い精度で検出波長帯から赤外光を除外することができる。また、単一の基板に、第１及び第２の光検出領域と信号処理回路とが含まれ、第１及び第２の光検出領域が互いに隣接するように形成されるので、装置の小型化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体光検出装置１の平面図である。
【図２】図１に示す半導体光検出装置１のII−II線に沿った断面部分拡大図である。
【図３】赤外光透過樹脂膜が光入射面のみを臨むように形成される場合において、光が光入射面に外側から斜めに入射する様子を示す図である。
【図４】信号処理回路３０のブロック図である。
【図５】半導体光検出装置４の平面図である。
【図６】実施例１及び２並びに比較例１及び２の半導体光検出装置の分光感度特性を示すスペクトルである。
【図７】図６に示すスペクトルにおいて、各実施例及び比較例の最も高い感度を基準とする相対感度を縦軸にとったものである。
【図８】実施例１及び３並びに比較例１の半導体光検出装置の赤外光領域における分光感度特性（相対感度）を示すスペクトルである。
【符号の説明】
１…半導体光検出装置、１１…ｐ型基層、１２…ｎ⁺型埋め込み層、１３…ｎ型エピタキシャル層、１４…ｎ⁺不純物層、１５…第１フォトダイオード、１５０…ｐ⁺型不純物層、１５１…アノード電極、１５２…光入射面、１５４…赤外光透過樹脂膜、１７…第２フォトダイオード、１７０…ｐ⁺型不純物層、１７１…アノード電極、１７２…光入射面、１６、１８…Ａｌ遮光膜、２１…熱酸化膜、２２…カソード電極、２３、２４…酸化膜、３０…信号処理回路、３２…増幅回路、３４…演算回路、３６…電流アンプ、４…半導体光検出装置、４１、４２…光入射面、４３…信号処理回路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor photodetection device that detects visible region light.
[0002]
[Prior art]
A CdS photoconductive cell is known as a semiconductor photodetection device used for an automatic exposure meter of a camera, etc., having a spectral sensitivity close to visual sensitivity and inexpensive. Is difficult to handle in terms of manufacturing, recovery, etc. Therefore, development of a semiconductor photodetection device using a photodiode having a spectral sensitivity close to visual sensitivity and inexpensive is required as a semiconductor photodetection device as a substitute for the CdS photoconductive cell.
[0003]
As a conventional technique for selectively detecting light in the visible region using a photodiode, for example, there is an optical sensor disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-330621. In the optical sensor disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-330621, only one of the two light detecting means having the same frequency characteristic has an optical filter, and the subtracting means subtracts the output of each light detecting means. To do.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the optical sensor disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-330621, it is difficult to accurately separate the light to be detected by each of the two light detecting means and enter the light incident surface of each of the light detecting means. There is a problem that the output with respect to the light in the detection wavelength band obtained by subtracting the output of the signal becomes inaccurate, and the apparatus is enlarged because it includes two light detection means and a signal processing circuit. was there.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problem, and enables the two light detection means to accurately separate the light to be detected and enter the light incident surfaces of the respective light detection means. An object of the present invention is to provide a semiconductor photodetection device to which a photodiode is applied, which can reduce the size of the device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a semiconductor photodetection device according to the present invention is a semiconductor photodetection device that selectively detects visible region light included in incident light. A single substrate made of a semiconductor crystal each having sensitivity, an optical filter formed on a light incident surface side of the substrate for shielding the visible region light and transmitting the light outside the visible region, and A light-shielding film formed on the light incident surface side of the substrate to shield visible region light and light outside the visible region, and the substrate converts the incident light into an electrical signal and outputs the signal. And a signal for outputting a detection signal corresponding to the visible region light based on the first and second light detection regions formed adjacent to each other and the signal output of the first and second light detection regions. A processing circuit, the light incident surface side And the second photodetection region is formed so as to surround the first photodetection region, and the light shielding film includes an outer edge portion of the first photodetection region and an inner edge of the second photodetection region. The optical filter is formed so as to cover the entire area of the first light detection region and to face the inner edge of the annular light shielding film, and is formed on the lower layer of the substrate. An n ⁺ type buried layer containing a high concentration of n type impurities on the p type base layer, an n type epitaxial layer on the n ⁺ type buried layer, and first and second layers on the n type epitaxial layer. P-type impurity regions are formed, the first and second p-type impurity regions constitute the first and second photodetection regions, respectively, and the signal processing circuit includes the first photodetection region. An amplification circuit for amplifying the output, and the output of the second photodetection region from the output An arithmetic circuit that outputs a detection signal corresponding to the visible region light by reducing the output of the amplifier circuit, and the area of the light incident surface of the first light detection region and the light outside the visible region of the optical filter When the product of the transmittance with respect to A is A and the area of the light incident surface of the second light detection region is B, the amplifier circuit amplifies the output of the first light detection region by B / A times. Output.
[0007]
Since the optical filter faces the inner edge of the light-shielding film in addition to the entire light incident surface, light incident obliquely from the outside on the light incident surface also passes through the optical filter. In addition, light incident on the light incident surface from the outside at a large incident angle enters the light incident surface without passing through the optical filter, but the distance to pass through the oxide film becomes long, so the pn junction surface It is absorbed by the silicon crystal at a position away from, and does not contribute to the current signal in the first photodetection region. Therefore, the first light detection region has sensitivity only to light outside the visible region of the detection light.
[0008]
In the semiconductor photodetection device according to the present invention, the signal processing circuit converts the output of the first photodetection region into the visible region light by amplifying the output of the first photodetection region and subtracting the output of the amplifier circuit from the output of the second photodetection region. It is preferable to have an arithmetic circuit that outputs a corresponding detection signal.
[0009]
Since the amplifier circuit amplifies the output of the first light detection region, the area of the light incident surface of the first light detection region is reduced while maintaining the output of the first light detection region processed by the arithmetic circuit. be able to. As a result, the device can be further miniaturized.
[0010]
In the semiconductor photodetection device of the present invention, the product of the area of the light incident surface of the first photodetection region and the transmittance for light outside the visible region on the long wavelength side of the optical filter is A, and the second photodetection region When the area of the light incident surface is B, it is preferable that the amplifier circuit amplifies and outputs the output of the first light detection region by B / A times.
[0011]
The product (A) of the area of the light incident surface of the first light detection region and the transmittance for the light outside the visible region on the long wavelength side of the optical filter (A) is the area (B) of the light incident surface of the second light detection region. When the light is incident on the light incident surface of the first light detection region after passing through the optical filter, the incident light amount of the light outside the visible region on the long wavelength side is the light incident on the second light detection region. It becomes A / B times the amount of incident light of light outside the visible region on the long wavelength side on the surface. Accordingly, the amplification circuit amplifies the output of the first photodetection region by B / A times, and the arithmetic circuit subtracts the output of the amplifier circuit from the output of the second photodetection region, thereby detecting the detection wavelength. Light outside the visible region on the long wavelength side from the band can be excluded. As a result, the apparatus can be further miniaturized by reducing the area of the light incident surface of the first light detection region while maintaining the accuracy of excluding light outside the visible region on the long wavelength side from the detection wavelength band. it can.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a semiconductor photodetection device of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0013]
First, the structure of the semiconductor photodetection device 1 of this embodiment will be described. FIG. 1 is a plan view of the semiconductor photodetector 1. FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view taken along the line II-II of the semiconductor photodetector 1 shown in FIG.
[0014]
As shown in FIG. 1, the semiconductor light detection device 1 has a rectangular plane shape, and the light incident surface side (hereinafter, the side on which the photodiode is formed in the semiconductor detection device 1 is referred to as “light incident surface side” or A light incident surface 152 of the first photodiode 15 is formed at the center of the plane of the “upper side”. Further, the light incident surface 172 of the second photodiode 17 is formed so as to surround the light incident surface 152 of the first photodiode 15, and the signal processing circuit 30 is formed so as to surround the light incident surface 172 of the second photodiode 17. Has been. Hereinafter, the structures of the first photodiode 15 and the second photodiode 17 will be specifically described mainly with reference to FIG.
[0015]
A substrate composed of a silicon single crystal has a p-type base layer 11 containing a p-type impurity in a lower layer, and a crystal containing a p-type or n-type impurity formed above the p-type base layer 11 A film, an oxide film, an aluminum film, or the like is included.
[0016]
By doping an n-type impurity from the center of the upper surface of the p-type base layer 11, an n ⁺ -type buried layer 12 containing a high-concentration n-type impurity is formed on the p-type base layer 11. On the n ⁺ -type buried layer 12, an n-type epitaxial layer 13 containing an n-type impurity and epitaxially grown is formed.
[0017]
By p-type impurity doping from the center of the upper surface of the n-type epitaxial layer 13, a p ⁺ -type impurity layer 150 containing a high-concentration p-type impurity is formed on the n-type epitaxial layer 13. Further, an annular p ⁺ -type impurity layer 170 doped with high-concentration p-type impurities is formed on the n-type epitaxial layer 13 so as to surround the p ⁺ -type impurity layer 150.
[0018]
An n ⁺ -type impurity layer 14 containing a high-concentration n-type impurity is formed in a portion adjacent to the n-type epitaxial layer 13 on the n ⁺ -type buried layer 12. The n ⁺ -type impurity layer 14 functions as a cathode contact of an applied photodiode (hereinafter, the first photodiode 15 and the second photodiode 17 are collectively referred to as “applied photodiode”).
[0019]
An oxide film (thermal oxide film 21) that functions as an insulating layer is formed on the upper surfaces of the n-type epitaxial layer 13 and the n ⁺ -type impurity layer 14 by thermal oxidation.
[0020]
An anode electrode 151 is formed so as to penetrate the thermal oxide film 21 and be in contact with the p ⁺ -type impurity layer 150. An anode electrode 171 is formed so as to penetrate through the thermal oxide film 21 and to be in contact with the p ⁺ -type impurity layer 170. A cathode electrode 22 is formed so as to penetrate the thermal oxide film 21 and come into contact with the n ⁺ -type impurity layer 14. The anode electrode 151, the anode electrode 171, and the cathode electrode 22 are each wired to the signal processing circuit 30.
[0021]
On the thermal oxide film 21, the anode electrode 151, the anode electrode 171, and the cathode electrode 22, a SiO ₂ thin film (oxide film 23) that functions as an insulating layer is formed by CVD (Chemical Vapor Deposition).
[0022]
An annular Al light shielding film 16 is formed on the oxide film 23 so as to face the anode electrode 151, the outer edge portion of the p ⁺ -type impurity layer 150, and the inner edge portion of the p ⁺ -type impurity layer 170. . An Al light shielding film 18 is formed on the oxide film 23 so as to face the anode electrode 171 and the outer edge portion of the p ⁺ -type impurity layer 170.
[0023]
On the oxide film 23, the Al light shielding film 16, and the Al light shielding film 18, a SiO ₂ thin film (oxide film 24) functioning as an insulating layer is formed by CVD (Chemical Vapor Deposition).
[0024]
The anode 151, the p ⁺ -type impurity layer 150, the n-type epitaxial layer 13, the n ⁺ -type buried layer 12, the n ⁺ -type impurity layer 14 and the cathode electrode 22 constitute the first photodiode 15. A region surrounded by the Al light shielding film 16 in the upper surface of the oxide film 23 becomes the light incident surface 152 of the first photodiode 15. The area of the light incident surface 152 is a quarter of the area of the light incident surface 172 described later.
[0025]
The anode electrode 171, the p ⁺ -type impurity layer 170, the n-type epitaxial layer 13, the n ⁺ -type buried layer 12, the n ⁺ -type impurity layer 14 and the cathode electrode 22 constitute the second photodiode 17. A region between the Al light shielding film 16 and the Al light shielding film 18 on the upper surface of the oxide film 23 becomes the light incident surface 172 of the second photodiode 17.
[0026]
An infrared light transmitting resin film 154 that selectively transmits infrared light (light having a wavelength of about 800 nm or more) on the oxide film 24 so as to face the entire light incident surface 152 and the inner edge of the Al light shielding film 16. Is formed. The infrared light transmitting resin film 154 is formed by dropping a resin resist as a raw material onto the oxide film 24 on a wafer rotating on a spinner and applying it to the entire surface, and then removing only a desired portion by photolithography. It is formed by.
[0027]
Next, functions of the first photodiode 15, the second photodiode 17, the infrared light transmitting resin film 154, the Al light shielding film 16, the aluminum light shielding film 18, and the signal processing circuit 30 will be described in detail.
[0028]
The second photodiode 17 generates a current (current signal) that is proportional to the intensity of the detection light incident on the light incident surface 172 for light of a specific wavelength. However, the sensitivity of the second photodiode 17 varies depending on the wavelength of the detection light. In general, in a photodiode, the shorter the wavelength of light incident on a light incident surface, the light is absorbed by a semiconductor crystal and induces electron-hole pairs at a shallower position from the surface. Since many electron-hole pairs generated at a shallow position from the surface recombine before reaching the electric field region of the depletion layer, it is difficult to contribute to the current signal. For this reason, the sensitivity of the photodiode to short wavelength light is reduced. In particular, in the applied photodiode, the silicon crystal absorbs light outside the visible region on the short wavelength side near the surface. Further, the pn junction surface (the bottom surfaces of the p ⁺ -type impurity layer 150 and the p ⁺ -type impurity layer 170 and the n-type epitaxial layer 13 is reduced so that the sensitivity to light outside the visible region on the short wavelength side is reduced according to the visibility. The depth of the joint surface is adjusted.
[0029]
The first photodiode 15 is of the same quality as the second photodiode 17, but includes an infrared light transmitting resin film 154 that selectively transmits infrared light above the light incident surface 152. Since the infrared light transmitting resin film 154 faces the inner edge of the Al light shielding film 16 in addition to the entire light incident surface 152, the light incident obliquely from the outside on the light incident surface 152 is also infrared light transmitting resin film. 154. Further, the light incident on the light incident surface 152 from the outside with a large incident angle enters the light incident surface 152 without passing through the infrared light transmitting resin film 154, but the distance passing through the oxide film 24. Therefore, it is absorbed by the silicon crystal at a position away from the pn junction surface and does not contribute to the current signal of the first photodiode 15. Therefore, the first photodiode 15 has sensitivity only to infrared light in the detection light.
[0030]
FIG. 3 shows a state in which light is incident on the light incident surface obliquely from the outside when the infrared light transmitting resin film is formed so as to face only the light incident surface. As shown in FIG. 3, when the infrared light transmitting resin film is formed so as to face only the light incident surface, light obliquely incident on the light incident surface from the outside does not pass through the infrared light transmitting resin film. Thus, the light is incident on the light incident surface.
[0031]
Of the upper surface of the oxide film 23, the peripheral portions of the light incident surface 152 and the light incident surface 172 are covered with the Al light shielding film 16 and the Al light shielding film 18. Since the Al light shielding film 16 and the Al light shielding film 18 do not transmit light, light incident on the light incident surface 152 and the peripheral portion of the light incident surface 172 of the upper surface of the oxide film 23 is converted into a current signal. To prevent. Therefore, since the boundaries between the light incident surface 152 and the light incident surface 172 and their peripheral portions are clarified, the amount of light incident on the light incident surface 152 and the light incident surface 172 can be accurately controlled.
[0032]
FIG. 4 is a block diagram of the signal processing circuit 30. The signal processing circuit 30 includes an amplifier circuit 32 that amplifies the current signal of the first photodiode 15 four times. The signal processing circuit 30 connects the output of the amplifier circuit 32 and the anode of the second photodiode 17. Therefore, the signal of the first photodiode 15 amplified by the amplifier circuit 32 can be subtracted from the signal of the second photodiode 17 in the state of a current signal. Therefore, the circuit area of the arithmetic circuit is reduced, and the apparatus can be miniaturized.
[0033]
Next, the operation of the semiconductor photodetector 1 will be described.
[0034]
When the detection light is irradiated on the entire detection region (region surrounded by the Al light-shielding film 18) of the semiconductor light detection device 1, the first photodiode 15 transmits infrared light out of the detection light incident on the light incident surface 152. A current I1 proportional to the intensity is output. On the other hand, the second photodiode 17 outputs a current I2 that is proportional to the intensity of light in the sensitivity region of the detection light incident on the light incident surface 172.
[0035]
The amplifier circuit 32 amplifies the current I1 output from the first photodiode 15 by a factor of 4, and connects the output of the amplifier circuit 32 and the anode of the second photodiode 17 so that the arithmetic circuit is connected to the second photodiode 17. The output corresponding to the difference between the current I2 output from the current I2 and the current amplified four times the current I1 is calculated.
[0036]
Since the area of the light incident surface 152 of the first photodiode 15 is a quarter of the area of the light incident surface 172 of the second photodiode 17, the infrared light passes through the infrared light transmitting resin film 154. The intensity of infrared light incident on the light incident surface 152 is incident on the light incident surface 172 when the absorption of the infrared light can be ignored, that is, when the transmittance of the infrared light transmitting resin film 154 to the infrared light can be regarded as 1. The intensity of the infrared light is about one-fourth. Therefore, the current I1 amplified four times by the amplifier circuit 32 and the current I2 output from the second photodiode 17 by the photoelectromotive force of the infrared light in the detection light have substantially the same value. . Therefore, by connecting the output of the amplifier circuit 32 and the anode of the second photodiode 17, the difference between the current I2 output from the second photodiode 17 and the current I1 amplified four times is obtained. Therefore, the output of the applied photodiode corresponding to the light obtained by excluding the infrared light from the detection light can be obtained.
[0037]
In addition, as described above, in the applied photodiode, the sensitivity to light outside the visible region on the short wavelength side is reduced according to the visibility. Therefore, the semiconductor light detection device 1 has low sensitivity to light outside the visible region on the short wavelength side according to the visual sensitivity, and does not have sensitivity to infrared light.
[0038]
As described above, in the semiconductor photodetector 1, the area of the light incident surface 152 of the first photodiode 15 is reduced to a quarter of the area of the light incident surface 172 of the second photodiode 17, thereby reducing the semiconductor light. The amplification circuit 32 quadruples the output of the first photodiode 15 while reducing the surface area of the detection device 1, so that infrared light can be excluded from the detection wavelength band with high accuracy.
[0039]
In the semiconductor photodetector 1, the first photodiode 15, the second photodiode 17 and the signal processing circuit 30 are integrated on a single substrate, and the first photodiode 15 and the second photodiode 17 are adjacent to each other. Therefore, the apparatus is miniaturized.
[0040]
The positional relationship between the first photodetection region (first photodiode) and the second photodetection region (second photodiode) is not limited to the above arrangement. For example, as another embodiment, a semiconductor light detection device 4 can be considered. FIG. 5 shows a plan view of the semiconductor photodetector 4. As shown in FIG. 5, the semiconductor photodetector 4 has a rectangular shape in the same manner as the semiconductor photodetector 1, and includes a first photodiode (infrared light transmission filter) in the plane on the light incident surface side. The light incident surface 41 of the photodiode and the light incident surface 42 of the second photodiode (photodiode without an infrared light transmission filter) are formed to occupy a rectangular region. A light incident surface 41 of a square first photodiode is formed at one corner of the rectangular region, and the other part of the rectangular region is surrounded by two sides of the light incident surface 41 of the second photodiode. A light incident surface 42 is formed. Further, a signal processing circuit 43 is formed so as to surround the first photodiode and the second photodiode.
[0041]
When absorption of the light amount when the detection light passes through the infrared light transmitting resin film 154 cannot be ignored, the area of the light incident surface 152 of the first photodiode 15 is increased or the light incidence of the second photodiode 17 is performed. It is preferable to reduce the area of the surface 172. In particular, it is desirable that the product of the transmittance of the infrared light transmitting resin film 154 for infrared light and the area of the light incident surface 152 be ¼ times the area of the light incident surface 172. In this way, by adjusting the ratio of the area of the light incident surface 152 and the area of the light incident surface 172, infrared light can be excluded from the detection wavelength band with higher accuracy.
[0042]
As a result of experiments by the inventor on adjusting the area ratio of the two light incident surfaces, the following results were obtained.
[0043]
FIG. 6 shows a semiconductor photodetection device of the present invention to which a photodiode having an n ⁺ -type buried layer 12 is applied (Example 1), and a semiconductor photodetection device of the present invention to which a photodiode without an n ⁺ -type buried layer is applied ( Example 2) In the semiconductor light detection device of Example 1, no infrared light transmission filter is formed in the first light detection region, and the output of the semiconductor light is simply connected to the output of the second light detection region. In the detection device (Comparative Example 1) and the semiconductor light detection device of Example 2, no infrared light transmission filter is formed in the first light detection region, and its output is simply connected to the output of the second light detection region. It is the spectrum which shows the spectral sensitivity characteristic of the semiconductor photodetection device (comparative example 2). However, in Example 1 and Example 2, the light incident surface of the first light detection region (photodiode having an infrared light transmission filter) and the second light detection region (a photo without an infrared light transmission filter). The area ratio of the diode) to the light incident surface was 1.07: 4. Further, the output of the first photodetection region is amplified four times by the amplifier circuit. FIG. 7 shows the relative sensitivity based on the strongest sensitivity of each example and comparative example on the vertical axis in the spectrum shown in FIG.
[0044]
As shown in FIGS. 6 and 7, in Comparative Examples 1 and 2, the semiconductor photodetector has high sensitivity to infrared light (light having a wavelength of 800 nm or more). Then, the sensitivity to infrared light is very small. In the second embodiment, the carrier generated in the deep portion is absorbed by the substrate side and does not contribute to the signal, so the sensitivity on the long wavelength side further decreases.
[0045]
FIG. 8 shows a semiconductor photodetector device according to the present invention (Example 1) having an n ⁺ type buried layer 12 with an area ratio of 1.07: 4 and a book with an n ⁺ type buried layer 12 having an area ratio of 1.00: 4. In the semiconductor photodetection device of the invention (Example 3) and the semiconductor photodetection device of Example 1, no infrared light transmission filter is formed in the first photodetection region, and the output is the output of the second photodetection region. It is a spectrum which shows the spectral sensitivity characteristic (relative sensitivity) in the infrared region of the semiconductor light detection apparatus (comparative example 1) simply connected. However, the area ratio refers to the light incidence of the light incident surface of the first light detection region (photodiode with an infrared light transmission filter) and the second light detection region (photodiode without an infrared light transmission filter). It shall mean the area ratio to the surface.
[0046]
As shown in FIG. 8, in Example 1, infrared light transmission is achieved by setting the area ratio to 1.07: 4 in consideration of the absorption of the light amount when infrared light passes through the infrared light transmission filter. The ratio of the incident intensity of infrared light to the light incident surface of the first light detection region after passing through the filter and the incident intensity of infrared light to the light incident surface of the second light detection region is 1: It was close to 4, and infrared light could be excluded from the detection wavelength band better than Example 3.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the semiconductor photodetection device of the present invention, the light to be detected by each of the two photodetection means can be accurately separated and made incident on the light incident surface of each photodetection means. Infrared light can be excluded from the detection wavelength band with high accuracy. In addition, since the first and second light detection regions and the signal processing circuit are included on a single substrate, and the first and second light detection regions are formed adjacent to each other, the size of the apparatus can be reduced. Is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a semiconductor photodetection device 1. FIG.
2 is a partial enlarged view of the semiconductor photodetector 1 shown in FIG. 1 taken along line II-II. FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which light is obliquely incident on the light incident surface from the outside when the infrared light transmitting resin film is formed so as to face only the light incident surface.
4 is a block diagram of a signal processing circuit 30. FIG.
5 is a plan view of the semiconductor photodetection device 4. FIG.
6 is a spectrum showing spectral sensitivity characteristics of the semiconductor photodetectors of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2. FIG.
7 shows the relative sensitivity based on the highest sensitivity of each example and comparative example on the vertical axis in the spectrum shown in FIG.
8 is a spectrum showing spectral sensitivity characteristics (relative sensitivity) in the infrared region of the semiconductor photodetectors of Examples 1 and 3 and Comparative Example 1. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor photodetection device, 11 ... p-type base layer, 12 ... n ⁺ type buried layer, 13 ... n-type epitaxial layer, 14 ... n ⁺ impurity layer, 15 ... First photodiode, 150 ... p ⁺ type impurity layer, DESCRIPTION OF SYMBOLS 151 ... Anode electrode, 152 ... Light incident surface, 154 ... Infrared light transmitting resin film, 17 ... Second photodiode, 170 ... p ⁺ type impurity layer, 171 ... Anode electrode, 172 ... Light incident surface, 16, 18 ... Al light shielding film, 21 ... thermal oxide film, 22 ... cathode electrode, 23, 24 ... oxide film, 30 ... signal processing circuit, 32 ... amplifier circuit, 34 ... arithmetic circuit, 36 ... current amplifier, 4 ... semiconductor photodetection device, 41, 42: Light incident surface, 43: Signal processing circuit.

Claims

In the semiconductor photodetection device that selectively detects visible region light included in incident light, a single substrate made of a semiconductor crystal having sensitivity to the visible region light and light outside the visible region on the long wavelength side, and the visible light An optical filter formed on the light incident surface side of the substrate to block the region light and transmit the light outside the visible region; and the substrate to block the visible region light and the light outside the visible region. A light-shielding film formed on the light incident surface side of the first and second light beams formed adjacent to each other so that the substrate converts the incident light into an electric signal and outputs the electric signal, respectively. A detection region and a signal processing circuit that outputs a detection signal corresponding to the visible region light based on the signal output of the first and second light detection regions, on the light incident surface side, and The light detection area is the first light detection area. The light shielding film is formed in an annular shape so as to face an outer edge portion of the first light detection region and an inner edge portion of the second light detection region, and the optical filter includes the first light detection region. N is formed so as to cover the entire area of the light detection region and face the inner edge of the annular light shielding film, and includes a p-type base layer in the lower layer portion of the substrate and a high concentration of n-type impurities on the p-type base layer. ^{A +} type buried layer, an n type epitaxial layer on the n ⁺ type buried layer, and first and second p type impurity regions formed on the n type epitaxial layer, and the first and second p type impurities. Regions constitute the first and second light detection regions, respectively, and the signal processing circuit includes an amplifier circuit for amplifying the output of the first light detection region, and the output of the second light detection region. Reduces the output of the amplifier circuit to support the visible region light. An arithmetic circuit for outputting the detected signal, wherein A is a product of the area of the light incident surface of the first light detection region and the transmittance of the optical filter with respect to the light outside the visible region, and A semiconductor photodetection device , wherein the amplification circuit amplifies the output of the first photodetection region by B / A times when the area of the light incident surface of the photodetection region is B.