JP4180708B2 - Semiconductor position detector - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体位置検出器(PSD)に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体位置検出器(PSD)は光の入射位置を検出できる光センサであり、LED等の発光源と組み合わせポジション・センサとして広く応用されている。半導体位置検出器の代表的な用途としては、変位計やレンズシャッターカメラのオートフォーカス等が挙げられる。これらの距離検出方式は、三角測量の原理、すなわち、半導体位置検出器−測定対象物間の距離Lと発光源−半導体位置検出器間の距離(基線長)Bとの比(L/B)が、半導体位置検出器−集光レンズ間距離fと光の入射位置Xとの比(f/X)に等しいという原理を応用している。
【0003】
特開昭64−78110号公報に記載の半導体位置検出器は、入射光位置に応じて発生した光電流を抵抗分割し、分割された電流をそれぞれ取り出す一対の信号取出電極の外側にホトダイオード領域を具備しており、超至近距離からの入射光の検出を行っている。しかしながら、その位置を検出する場合には、信号取出電極が入射光を遮光するため、正確な位置検出を行うことはできない。さらに、入射光がホトダイオード領域から若干でも幅方向にずれた場合においては、出力を得ることができない。
【0004】
また、図22乃至図24に示される半導体位置検出器も知られている。
【0005】
図22は従来の半導体位置検出器の平面図、図23は図22に示した半導体位置検出器のA−A矢印断面図、図24は図22に示した半導体位置検出器のB−B矢印断面図である。半導体基板1上には基幹導電層2、分枝導電層3、信号取出用高濃度層4が形成されており、それぞれの機能層を包囲する外枠層6及び外枠電極7、隔離する隔離層6’が設けられている。裏面電極9を介して高濃度層8と表面層2,3との間に逆バイアス電圧を印加し、この状態で光が入射すると、光の入射に応じて内部で電荷(正孔/電子対)が発生する。発生した電荷は、基幹導電層2の基線長方向に沿った位置、すなわち抵抗値に逆比例するようにその両端に設けられた電極5を介して外部に出力される。
【0006】
図25は、スポット光が入射した場合の半導体位置検出器の平面図である。半導体位置検出器にスポット光が入射すると、信号取出電極5が受光領域端部の入射光を遮光するため、その位置検出性能を向上させることが困難であり、検出可能範囲を検出希望範囲まで拡大させることができない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、受光領域を基線長方向に延ばして半導体位置検出器自体を大型化すれば、本来であれば信号取出電極に掛かっていた入射光も検出することができる。しかしながら、基線長方向に単に受光領域を延ばした場合、抵抗分割される半導体導電層が長くなることによって、逆に位置分解能は低下する。本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、高性能な半導体位置検出器を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る半導体位置検出器は、受光面上の基線長方向の入射光位置に応じて半導体導電層の両端部に設けられた一対の信号取出電極からそれぞれ出力される電流値が可変する半導体位置検出器において、入射光を受光可能なように信号取出電極から基線長方向に対して垂直な幅方向に延びた副半導体領域を備え、副半導体領域は、受光面の基線長方向の両端に位置し、且つ、半導体導電層を介することなく信号取出電極に接続していることを特徴とする。
本発明に係る半導体位置検出器は、受光面上の基板の長手方向の入射光位置に応じて半導体導電層の両端部に設けられた一対の信号取出電極からそれぞれ出力される電流値が可変する半導体位置検出器において、入射光を受光可能なように前記信号取出電極から前記基板の長手方向に対して垂直な幅方向に延びた副半導体領域を備え、副半導体領域は、受光面の前記長手方向の両端に位置し、且つ、半導体導電層を介することなく信号取出電極に接続していることを特徴とする。
【0009】
本発明の半導体位置検出器によれば、副半導体領域が信号取出電極から基線長方向(基板の長手方向)に対して垂直な幅方向に延びているので、本来の受光面と副半導体領域が隣接することとなり、半導体導電層或いは副半導体領域に入射した光に応じて発生した電流を信号取出電極から取り出すことによって、この受光面の外側に照射された入射光の位置も入射光位置変化に対して出力電流値が連続するように検出することができる。また、副半導体領域は、半導体導電層を介することなく信号取出電極と接続しているため、位置検出のための抵抗分割への寄与はなく、その不純物濃度は任意で良いと共に位置分解能の低下を抑制することができる。
【0010】
さらに、副半導体領域の幅方向の長さは、受光面の電流の出力に寄与する幅方向の長さに略等しいことから、入射光が幅方向に欠けることもなく、正確な位置検出出力を得ることができる。
【0011】
また、受光面は長方形であって、一対の信号取出電極は、それぞれ受光面の対角線上に配置される一対の電極パッドに接続されていることが好ましい。この対角配置を用いることにより、半導体位置検出器の組立工程において、電極パッドの向きを確認する必要がなくなるため、組立効率を向上させることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に係る半導体位置検出器について説明する。同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。
【0013】
(第1実施形態)
図1は第1実施形態に係る半導体位置検出器の平面図、図2は図1に示した半導体位置検出器のA−A矢印断面図、図3は図1に示した半導体位置検出器のB−B矢印断面図である。なお、説明に用いる半導体位置検出器の断面図は、その端面を示す。
【0014】
本実施形態に係る半導体位置検出器は、低濃度n型Siからなる半導体基板1と、半導体基板1の裏面に形成された高濃度n型Siからなる裏面側n型半導体層8とを備えている。半導体基板1の表面は長方形である。
【0015】
以下の説明では、裏面側n型半導体層8からn型半導体基板1へ向かう方向を上方向とし、n型半導体基板1の長方形表面の長辺の伸延方向を長さ方向(長手方向)X、短辺の伸延方向を幅方向Y、長さ方向X及び幅方向Y双方に垂直な方向を深さ方向(厚さ方向)Zとする。すなわち、方向X、Y及びZは互いに直交している。
【0016】
本半導体位置検出器は、半導体基板1内に形成され、長さ方向Xに沿って延びた基幹導電層2を備えている。基幹導電層2はp型Siからなり、基幹導電層2の抵抗率は半導体基板1の抵抗率よりも低い。基幹導電層2は、実質的に均一な不純物濃度、すなわち抵抗率ρを有しており、n型半導体基板1の表面から厚さ方向Zに沿って実質的に同一の深さまで延びている。
【0017】
本半導体位置検出器は、基幹導電層2から受光面に沿ってそれぞれ延びた複数のp型半導体の導電層からなる分枝導電層3を備えている。分枝導電層3の不純物濃度は基幹導電層2の不純物濃度と略同一であり、分枝導電層3の幅方向Yに沿った長さは入射光スポットの直径よりも長い。
【0018】
なお、分枝導電層3は、基幹導電層2の不純物濃度よりも高濃度のp型Siからなることとしてもよい。すなわち、分枝導電層3の抵抗率は基幹導電層2の抵抗率よりも低い。この場合、基幹導電層2は、複数のp型の抵抗領域が不純物濃度の異なる分枝導電層の一端部を介在して長さ方向Xに沿って連続してなる。
【0019】
このように、分枝導電層3の検出精度への影響を低減させるために、その不純物濃度を高くし、抵抗率を低下させることが望ましいが、本実施形態においては、分枝導電層3と基幹導電層2の抵抗率は、略同一であることとし、これらを同一工程において製造して、製造時間の短縮を図ることとした。
【0020】
本半導体位置検出器は、基幹導電層2の両端にそれぞれ隣接し、半導体基板1内に形成された一対の副半導体領域11を備えている。副半導体領域11は、p型Siからなり、半導体基板1の表面から厚み方向Zに沿って基幹導電層2の深さと略同一の位置まで延びている。
【0021】
副半導体領域の抵抗率は任意で良いため、本実施形態における副半導体領域は分枝導電層3及び基幹導電層2と略同一の抵抗率とし、これらを同一工程において製造することが可能である。
【0022】
本半導体位置検出器は、半導体基板1の長方形表面の外周部に形成された外枠半導体層6を備える。外枠半導体層6は高濃度n型Siである。外枠半導体層6は、半導体基板1の長方形表面の外縁領域内に形成されてロの字形をなし、基幹導電層2、分枝導電層3、及び副半導体領域11の形成された基板表面領域を包囲し、n型半導体基板1の表面から厚み方向Zに沿って所定の深さまで延びている。
【0023】
本半導体位置検出器は、半導体基板1内に形成された分枝導電層隔離用半導体層6’を備える。分枝導電層隔離用半導体層6’は、高濃度n型Siである。分枝導電層隔離用半導体層6’は、ロの字形の外枠半導体層6の長辺の内側から幅方向Yに沿って基幹導電層2方向に延びた複数のn型の分枝領域からなる。各分枝領域は、厚み方向Zに沿ってn型半導体基板1の表面から所定深さまで延びている。このn型の分枝領域は、p型の分枝導電層3よりも深く、分枝導電層3間及び分枝導電層3と副半導体領域11との間に介在し、それらを電気的に隔離している。すなわち、分枝領域は、分枝導電層3の隣接するもの同士間及び分枝導電層3と副半導体領域11との間を長さ方向Xに沿って流れる電流を阻止している。
【0024】
本半導体位置検出器は、n型半導体基板1の長方形表面を覆うパッシベーション膜(絶縁膜)10を備える。なお、図1及び以下の実施形態に係る半導体位置検出器の平面図においてはパッシベーション膜10の記載を省略する。パッシベーション膜10は、信号取出電極用の一対の微小開口(スルーホール)を基幹導電層2の長さ方向両端部及び副半導体領域11部に有し、外枠電極用のロの字形開口を外周部に有する。
【0025】
信号取出電極5は、パッシベーション膜10の信号取出電極用の一対の微小開口をそれぞれ介して、基幹導電層2端部及び副半導体領域11にオーミック接触している。
【0026】
本半導体位置検出器では、副半導体領域11が入射光を受光可能なように基幹導電層2の外側に隣接して設けられているため、従来であれば信号取出電極5によって遮光されていた入射光も、副半導体領域11の幅方向に延びた領域で受光することができる。
【0027】
基幹導電層2及び分枝導電層3に入射光スポットが照射された時には、それらにより収集されたキャリアは基幹導電層2の抵抗分割比に反比例するように基幹導電層2両端を介してそれぞれの信号取出電極5から出力される。
【0028】
また、副半導体領域11上に入射光スポットが照射された時には、副半導体領域11により収集されたキャリアは基幹導電層2を介することなく直接接続された信号取出電極5から出力される。
【0029】
すなわち、副半導体領域11が信号取出電極5から基線長方向Xに対して垂直な幅方向Yに延びているので、本来の受光面と副半導体領域11が隣接することとなり、分枝導電層3或いは副半導体領域11に入射した光に応じて発生した電流を信号取出電極5から取り出すことによって、この受光面の外側に照射された入射光の位置も入射光位置変化に対して出力電流値が連続するように検出することができる。
【0030】
また、副半導体領域11は、直接、信号取出電極5と接続しているため、位置検出のための抵抗分割への寄与はないため不純物濃度に関係なく、位置分解能の低下を抑制することができると共に、副半導体領域11の幅方向の長さは、受光面の電流の出力に寄与する幅方向Yの長さ、つまり分枝導電層3の長さに略等しいため入射光が幅方向に欠けることもない。
【0031】
本半導体位置検出器は、パッシベーション膜10の外枠電極用の開口を介して、n型の外枠半導体層6上に形成された外枠電極7を備える。外枠電極7は、外枠半導体層6とオーミック接触している。外枠電極7は、半導体基板1外周部への光の入射を阻止する。また、外枠電極7と信号取出電極5との間に所定の電圧を印加することもできる。
【0032】
本半導体位置検出器は、裏面側n型半導体層8の下面に形成された下面電極9を備える。下面電極9は、裏面側n型半導体層8とオーミック接触している。
【0033】
一対の信号取出電極5と下面電極9との間に、p型分枝導電層3及びn型半導体基板1から構成されるpn接合ダイオードに逆バイアス電圧が印加されるような電圧を与えた状態で、半導体導電層2,3,11の形成されたn型半導体基板1の表面領域で規定される受光面に入射光がスポット光として入射すると、この入射光に応じて半導体位置検出器内部で電子正孔対(電荷)が発生し、拡散及び半導体位置検出器内部の電界にしたがってその一方は分枝導電層3あるいは副半導体領域11に流れ込む。
【0034】
分枝導電層3に流れ込んだ電荷は、分枝導電層3を伝導して基幹導電層2の所定位置に流れ込み、基幹導電層2の長さ方向Xの位置に応じて、基幹導電層2の両端までの抵抗値に反比例するようにその電荷量が分配され、分配された電荷はそれぞれ基幹導電層2の両端及び副半導体領域11を介してそれぞれの信号取出電極5から取り出される。副半導体領域11に流れ込んだ電荷は基幹導電層2を介することなく信号取出電極5から取り出される。半導体導電層2,3或いは副半導体領域11に入射した光に応じて発生した電流を、双方の信号取出電極5から取り出すことによって、入射光位置を検出することができる。
【0035】
すなわち、各信号取出電極5から出力される信号電流の電流値の割合は、入射光位置に応じて変化するため、これから入射光位置を特定することができる。
【0036】
図26は、図25に示した通常の半導体位置検出器(従来例とする)の等価回路(図26(a))、及び上記実施形態に係る半導体位置検出器の等価回路(図26(b))を示す。同図中のPは電流源、Dは理想的ダイオード、Cjは接合容量、Rshは並列抵抗、Rpは基幹導電層による抵抗値を示す。なお、信号取出電極によって入射光が遮られない基線長方向の限界位置をXL、−XLとする。同図に示すように、実施形態に係る半導体位置検出器は、副半導体領域11に光が入射した場合においても、その位置を検出することができるので、従来に比して入射光の位置検出範囲を拡大することができる。
【0037】
図27は、入射光スポット位置Xに対する電極5から出力される信号電流I1,I2の関係を示すグラフ(図27(a))、及び入射光スポット位置Xに対する位置検出誤差の関係を示すグラフ(図27(b))である。従来例においては、位置XL又は−XLよりも外側に光が入射した場合には、入射光スポットの欠けによって信号電流が著しく低下する。一方、本実施形態においては、副半導体領域11が欠けの位置に相当する入射光を収集するように機能するため、このようなことが抑制される。また、本実施形態においては、この領域における位置検出誤差も従来例に比較して低減されている。
【0038】
以上、説明したように、本実施の形態に係る半導体位置検出器は、受光面上の基線長方向Xの入射光位置に応じて半導体導電層2の両端部に設けられた一対の信号取出電極5からそれぞれ出力される電流値が可変する半導体位置検出器において、入射光を受光可能なように信号取出電極5から基線長方向に対して垂直な幅方向Yに延びた副半導体領域11を基幹導電層2の外側に備え、副半導体領域11の幅方向Yの長さは、受光面の電流の出力に寄与する幅方向Y、つまり分枝導電層3の長さに略等しい。なお、副半導体領域11は、前記両端部の一方のみに設けられることとしてもよい。
【0039】
なお、従来の半導体位置検出器の受光領域を、基線長方向(X)に沿って単に延ばした場合、抵抗分割される半導体導電層が長くなることによって、逆に位置分解能は低下するが、本実施の形態においては、副半導体領域11は、信号取出電極5と直接接続しているため、位置検出のための抵抗分割への寄与がなく、位置分解能の低下を抑制することができる。
【0040】
(第2実施形態)
図4は第2実施形態に係る半導体位置検出器の平面図、図5は図4に示した半導体位置検出器のA−A矢印断面図、図6は図4に示した半導体位置検出器のB−B矢印断面図である。
【0041】
本実施形態は、上記半導体導電層2,3に代えて半導体導電層12を用いた点のみが第1実施形態の半導体位置検出器と異なる。半導体導電層12は、受光面内の位置検出(基線長)方向(X)に対して斜めに交差するようなジグザグ形状を有している。入射光に応じて発生するキャリアは分枝導電層等の間接的な光収集手段を介在することなく半導体導電層12上に収集されるので、直接的な位置検出を行うことができる。なお、隔離層6’は、上記実施形態と同様に導電層12の離隔した各部位間をX方向に平行に流れる電流を阻止している。
【0042】
本実施形態における副半導体領域11の幅方向の長さは前記半導体層12の幅方向頂点間の長さに略等しい。
【0043】
(第3実施形態)
図7は第3実施形態に係る半導体位置検出器の平面図、図8は図7に示した半導体位置検出器のA−A矢印断面図、図9は図7に示した半導体位置検出器のB−B矢印断面図である。
【0044】
本形態の半導体位置検出器は、第2実施形態の半導体位置検出器と比較して、その半導体導電層12の形状のみを変えて半導体導電層13としたものである。
【0045】
すなわち、本半導体位置検出器においては、半導体導電層13は、受光面内の位置検出方向(X)に対して直交して延びる複数の直線部分と、この直線部分の隣接するもの同士の片端のみを位置検出方向に沿って交互に接続する接続部分とからなる形状を有している。本実施形態においても、入射光に応じて発生するキャリアは分枝導電層等の間接的な光収集手段を介在することなく半導体導電層13にて収集される。
【0046】
本実施形態における副半導体領域11の幅方向の長さは前記半導体層13の幅方向の長さに略等しい。
【0047】
(第4実施形態)
図10は第4実施形態に係る半導体位置検出器の平面図、図11は図10に示した半導体位置検出器のA−A矢印断面図、図12は図10に示した半導体位置検出器のB−B矢印断面図である。
【0048】
本実施形態は、第1実施形態における半導体導電層2,3の形状を変え、基幹導電層2が幅方向中心を通るフィッシュボーン形状とし、基幹導電層2と副半導体領域11を一体化し、基幹導電層2の両端部に設けられた微小開口(スルーホール)を介し前記基幹導電層2の端部及び副半導体領域11とオーミック接触した電極5からパッシベーション膜10の上面を這って延びた信号取出用配線膜5’を更に設けた点のみが第1実施形態の半導体位置検出器と異なる。一対の信号取出用配線膜5’の端部は一対の電極パッドを構成し、これらの電極パッドは長方形受光面の対角線上に位置する。この対角配置を用いることにより、半導体位置検出器の組立工程において、電極パッドの向きを確認する必要がなくなるため、組立効率を向上させることができる。
【0049】
(第5実施形態)
図13は第5実施形態に係る半導体位置検出器の平面図、図14は図13に示した半導体位置検出器のA−A矢印断面図、図15は図13に示した半導体位置検出器のB−B矢印断面図である。
【0050】
本実施形態は、第2実施形態における半導体層12と副半導体領域11を一体化し、微小開口(スルーホール)を介し前記半導体層12端部及び副半導体領域11とオーミック接触した一方の信号取出電極5からパッシベーション膜10の上面を這って延びた信号取出用配線膜5’を更に設けた点のみが第2実施形態の半導体位置検出器と異なる。この一方の信号取出用配線膜5’の端部は電極パッドを構成し、他方の信号取出電極5は、これ自体が電極パッドを構成する。したがって、本実施形態においても、これらの電極パッドが対角配置されており、組立効率を向上させることができる。
【0051】
(第6実施形態)
図16は第6実施形態に係る半導体位置検出器の平面図、図17は図16に示した半導体位置検出器のA−A矢印断面図、図18は図16に示した半導体位置検出器のB−B矢印断面図である。
【0052】
本実施形態は、第3実施形態における半導体層13と副半導体領域11を一体化し、微小開口(スルーホール)を開始、前記半導体層13及び副半導体領域11とオーミック接触した端部の一方の信号取出電極5からパッシベーション膜10の上面を這って延びた信号取出用配線膜5’を更に設けた点のみが第3実施形態の半導体位置検出器と異なる。この一方の信号取出用配線膜5’の端部は電極パッドを構成し、他方の信号取出電極5は、これ自体が電極パッドを構成する。したがって、本実施形態においても、これらの電極パッドが対角配置されており、組立効率を向上させることができる。
【0053】
(第7実施形態)
図19は第7実施形態に係る半導体位置検出器の平面図、図20は図19に示した半導体位置検出器のA−A矢印断面図、図21は図19に示した半導体位置検出器のB−B矢印断面図である。
【0054】
本形態の半導体位置検出器は、第2実施形態の半導体位置検出器と比較して、その半導体導電層12の形状のみを変えて半導体導電層14とし、半導体導電層14と副半導体領域11を一体化したものである。
【0055】
すなわち、本半導体位置検出器においては、半導体導電層14は、受光面内の位置検出方向(X)に沿ってストライプ状に延びた複数の直線部分からなる。また、本検出器は半導体基板1内に形成された半導体導電層隔離用半導体層15を備える。半導体導電層隔離用半導体層15は高濃度n型Siであり、半導体導電層14間に介在し、それらの隣接するもの同士間を流れる電流を阻止している。
【0056】
信号取出電極5は、パッシベーション膜10のスルーホールを介して各半導体導電層14端部及び副半導体領域とオーミック接触しており、それぞれの信号取出電極5の端部は電極パッドを構成する。
【0057】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係る半導体位置検出器は、半導体導電層に隣接した所定の副半導体領域を具備することにより半導体導電層端部での信号取出電極による入射光欠けを防止し、位置分解能を低下させることなく高精度に位置検出を行うことができる。また、前記副半導体領域の抵抗率は任意で良いため、前記半導体導電層と同時形成が可能であり安価である。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態に係る半導体位置検出器の平面図。
【図2】図1に示した半導体位置検出器のA−A矢印断面図。
【図3】図1に示した半導体位置検出器のB−B矢印断面図。
【図4】第2実施形態に係る半導体位置検出器の平面図。
【図5】図4に示した半導体位置検出器のA−A矢印断面図。
【図6】図4に示した半導体位置検出器のB−B矢印断面図。
【図7】第3実施形態に係る半導体位置検出器の平面図。
【図8】図7に示した半導体位置検出器のA−A矢印断面図。
【図9】図7に示した半導体位置検出器のB−B矢印断面図。
【図10】第4実施形態に係る半導体位置検出器の平面図。
【図11】図10に示した半導体位置検出器のA−A矢印断面図。
【図12】図10に示した半導体位置検出器のB−B矢印断面図。
【図13】第5実施形態に係る半導体位置検出器の平面図。
【図14】図13に示した半導体位置検出器のA−A矢印断面図。
【図15】図13に示した半導体位置検出器のB−B矢印断面図。
【図16】第6実施形態に係る半導体位置検出器の平面図。
【図17】図16に示した半導体位置検出器のA−A矢印断面図。
【図18】図16に示した半導体位置検出器のB−B矢印断面図。
【図19】第7実施形態に係る半導体位置検出器の平面図。
【図20】図19に示した半導体位置検出器のA−A矢印断面図。
【図21】図19に示した半導体位置検出器のB−B矢印断面図。
【図22】通常の半導体位置検出器の平面図。
【図23】図22に示した半導体位置検出器のA−A矢印断面図。
【図24】図22に示した半導体位置検出器のB−B矢印断面図。
【図25】スポット光が入射した場合の半導体位置検出器の平面図。
【図26】図25に示した通常の半導体位置検出器の等価回路図(図26(a))、及び実施形態に係る半導体位置検出器の等価回路図(図26(b))。
【図27】入射光スポット位置Xに対する電極5から出力される信号電流I1,I2の関係を示すグラフ(図27(a))、及び入射光スポット位置Xに対する位置検出誤差の関係を示すグラフ(図27(b))。
【符号の説明】
2…半導体導電層、11…副半導体領域。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor position detector (PSD).
[0002]
[Prior art]
A semiconductor position detector (PSD) is an optical sensor that can detect the incident position of light, and is widely applied as a position sensor in combination with a light emitting source such as an LED. Typical applications of the semiconductor position detector include a displacement meter, an autofocus of a lens shutter camera, and the like. These distance detection methods are based on the principle of triangulation, that is, the ratio (L / B) between the distance L between the semiconductor position detector and the object to be measured and the distance (base length) B between the light source and the semiconductor position detector. Is applied to the ratio (f / X) of the distance f between the semiconductor position detector and the condenser lens and the incident position X of light.
[0003]
In the semiconductor position detector described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-78110, a photocurrent generated according to an incident light position is resistance-divided, and a photodiode region is formed outside a pair of signal extraction electrodes that respectively extract the divided currents. It is equipped and detects incident light from a very close range. However, when the position is detected, the signal extraction electrode blocks the incident light, so that accurate position detection cannot be performed. Further, when the incident light slightly deviates from the photodiode region in the width direction, no output can be obtained.
[0004]
A semiconductor position detector shown in FIGS. 22 to 24 is also known.
[0005]
22 is a plan view of a conventional semiconductor position detector, FIG. 23 is a cross-sectional view of the semiconductor position detector taken along the line AA of FIG. 22, and FIG. 24 is a BB arrow of the semiconductor position detector shown in FIG. It is sectional drawing. On the
[0006]
FIG. 25 is a plan view of the semiconductor position detector when spot light is incident. When spot light enters the semiconductor position detector, it is difficult to improve the position detection performance because the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, if the light receiving region is extended in the base line length direction and the semiconductor position detector itself is enlarged, incident light originally applied to the signal extraction electrode can be detected. However, when the light receiving region is simply extended in the base line length direction, the position resolution is lowered due to an increase in the length of the semiconductor conductive layer subjected to resistance division. The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a high-performance semiconductor position detector.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the semiconductor position detector according to the present invention is output from a pair of signal extraction electrodes provided at both ends of the semiconductor conductive layer in accordance with the incident light position in the base line length direction on the light receiving surface. A semiconductor position detector with a variable current value includes a sub-semiconductor region extending in a width direction perpendicular to the base line length direction from the signal extraction electrode so that incident light can be received. It is characterized by being connected to the signal extraction electrode without passing through the semiconductor conductive layer and located at both ends in the baseline length direction .
In the semiconductor position detector according to the present invention, the current values output from the pair of signal extraction electrodes provided at both ends of the semiconductor conductive layer are variable according to the incident light position in the longitudinal direction of the substrate on the light receiving surface. In the semiconductor position detector, a sub-semiconductor region extending in a width direction perpendicular to the longitudinal direction of the substrate from the signal extraction electrode so as to receive incident light is provided , and the sub-semiconductor region is formed in the longitudinal direction of the light-receiving surface. It is located at both ends in the direction and is connected to the signal extraction electrode without passing through the semiconductor conductive layer .
[0009]
According to the semiconductor position detector of the present invention, since the sub semiconductor region extends in the width direction perpendicular to the base line length direction (longitudinal direction of the substrate) from the signal extraction electrode, the original light receiving surface and the sub semiconductor region are The position of the incident light irradiated to the outside of the light receiving surface is also changed by changing the position of the incident light by taking out the current generated according to the light incident on the semiconductor conductive layer or the sub semiconductor region from the signal extraction electrode. On the other hand, it can detect so that an output current value may continue. In addition, since the sub-semiconductor region is connected to the signal extraction electrode without passing through the semiconductor conductive layer, there is no contribution to the resistance division for position detection, the impurity concentration may be arbitrary, and the position resolution is reduced. Can be suppressed.
[0010]
Furthermore, since the length in the width direction of the sub-semiconductor region is substantially equal to the length in the width direction that contributes to the output of the current on the light receiving surface, the incident light is not lost in the width direction and accurate position detection output is achieved. Obtainable.
[0011]
The light receiving surface is preferably rectangular, and the pair of signal extraction electrodes are preferably connected to a pair of electrode pads disposed on the diagonal line of the light receiving surface, respectively. By using this diagonal arrangement, it is not necessary to confirm the orientation of the electrode pads in the assembly process of the semiconductor position detector, so that the assembly efficiency can be improved.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the semiconductor position detector according to the embodiment will be described. The same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted.
[0013]
(First embodiment)
1 is a plan view of the semiconductor position detector according to the first embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor position detector shown in FIG. 1 taken along the line AA, and FIG. 3 is a view of the semiconductor position detector shown in FIG. It is BB arrow sectional drawing. Note that the cross-sectional view of the semiconductor position detector used for the description shows the end face.
[0014]
The semiconductor position detector according to this embodiment includes a
[0015]
In the following description, the direction from the back surface side n-
[0016]
The semiconductor position detector includes a core
[0017]
The semiconductor position detector includes a branched
[0018]
The branched
[0019]
Thus, in order to reduce the influence on the detection accuracy of the branched
[0020]
The semiconductor position detector includes a pair of
[0021]
Since the resistivity of the sub-semiconductor region may be arbitrary, the sub-semiconductor region in the present embodiment has substantially the same resistivity as that of the branch
[0022]
The semiconductor position detector includes an outer
[0023]
The present semiconductor position detector includes a branched conductive layer isolating
[0024]
The semiconductor position detector includes a passivation film (insulating film) 10 that covers the rectangular surface of the n-
[0025]
The
[0026]
In this semiconductor position detector, the
[0027]
When the main
[0028]
Further, when the incident light spot is irradiated onto the
[0029]
That is, since the
[0030]
Further, since the
[0031]
This semiconductor position detector includes an
[0032]
The semiconductor position detector includes a
[0033]
A state in which a voltage is applied between the pair of
[0034]
The electric charge flowing into the branched
[0035]
That is, since the ratio of the current value of the signal current output from each
[0036]
26 shows an equivalent circuit (FIG. 26A) of the normal semiconductor position detector (conventional example) shown in FIG. 25, and an equivalent circuit of the semiconductor position detector according to the above embodiment (FIG. 26B). )). In the figure, P is a current source, D is an ideal diode, Cj is a junction capacitance, Rsh is a parallel resistance, and Rp is a resistance value due to the core conductive layer. Note that the limit positions in the baseline length direction where the incident light is not blocked by the signal extraction electrode are XL and -XL. As shown in the figure, since the semiconductor position detector according to the embodiment can detect the position even when light is incident on the
[0037]
27 is a graph showing the relationship between the signal currents I1 and I2 output from the
[0038]
As described above, the semiconductor position detector according to the present embodiment has a pair of signal extraction electrodes provided at both ends of the semiconductor
[0039]
In addition, when the light receiving region of the conventional semiconductor position detector is simply extended along the baseline length direction (X), the position resolution is reduced due to an increase in the length of the semiconductor conductive layer divided by resistance. In the embodiment, since the
[0040]
(Second Embodiment)
4 is a plan view of the semiconductor position detector according to the second embodiment, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA of the semiconductor position detector shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a view of the semiconductor position detector shown in FIG. It is BB arrow sectional drawing.
[0041]
This embodiment is different from the semiconductor position detector of the first embodiment only in that the
[0042]
In the present embodiment, the length in the width direction of the
[0043]
(Third embodiment)
7 is a plan view of the semiconductor position detector according to the third embodiment, FIG. 8 is a cross-sectional view of the semiconductor position detector shown in FIG. 7 taken along the line AA, and FIG. 9 is a view of the semiconductor position detector shown in FIG. It is BB arrow sectional drawing.
[0044]
The semiconductor position detector of the present embodiment is a
[0045]
That is, in this semiconductor position detector, the
[0046]
In the present embodiment, the length in the width direction of the
[0047]
(Fourth embodiment)
FIG. 10 is a plan view of the semiconductor position detector according to the fourth embodiment, FIG. 11 is a cross-sectional view of the semiconductor position detector shown in FIG. 10 taken along the line AA, and FIG. 12 is the semiconductor position detector shown in FIG. It is BB arrow sectional drawing.
[0048]
In the present embodiment, the shape of the semiconductor
[0049]
(Fifth embodiment)
13 is a plan view of a semiconductor position detector according to the fifth embodiment, FIG. 14 is a cross-sectional view of the semiconductor position detector shown in FIG. 13 taken along the line AA, and FIG. 15 is a view of the semiconductor position detector shown in FIG. It is BB arrow sectional drawing.
[0050]
In this embodiment, the
[0051]
(Sixth embodiment)
16 is a plan view of a semiconductor position detector according to the sixth embodiment, FIG. 17 is a cross-sectional view of the semiconductor position detector shown in FIG. 16 taken along the line AA, and FIG. 18 is a view of the semiconductor position detector shown in FIG. It is BB arrow sectional drawing.
[0052]
In the present embodiment, the
[0053]
(Seventh embodiment)
19 is a plan view of a semiconductor position detector according to the seventh embodiment, FIG. 20 is a cross-sectional view of the semiconductor position detector shown in FIG. 19 taken along the line AA, and FIG. 21 is a view of the semiconductor position detector shown in FIG. It is BB arrow sectional drawing.
[0054]
The semiconductor position detector of this embodiment is different from the semiconductor position detector of the second embodiment in that only the shape of the
[0055]
That is, in this semiconductor position detector, the
[0056]
The
[0057]
【The invention's effect】
As described above, the semiconductor position detector according to the present invention has a predetermined sub-semiconductor region adjacent to the semiconductor conductive layer, thereby preventing incident light from being lost due to the signal extraction electrode at the end of the semiconductor conductive layer. Therefore, position detection can be performed with high accuracy without lowering the position resolution. Further, since the resistivity of the sub semiconductor region may be arbitrary, it can be formed simultaneously with the semiconductor conductive layer and is inexpensive.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a semiconductor position detector according to a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor position detector shown in FIG.
3 is a cross-sectional view of the semiconductor position detector shown in FIG.
FIG. 4 is a plan view of a semiconductor position detector according to a second embodiment.
5 is a cross-sectional view of the semiconductor position detector shown in FIG.
6 is a cross-sectional view of the semiconductor position detector shown in FIG.
FIG. 7 is a plan view of a semiconductor position detector according to a third embodiment.
8 is a cross-sectional view of the semiconductor position detector shown in FIG.
9 is a cross-sectional view of the semiconductor position detector shown in FIG.
FIG. 10 is a plan view of a semiconductor position detector according to a fourth embodiment.
11 is a cross-sectional view of the semiconductor position detector shown in FIG.
12 is a cross-sectional view of the semiconductor position detector shown in FIG.
FIG. 13 is a plan view of a semiconductor position detector according to a fifth embodiment.
14 is a cross-sectional view of the semiconductor position detector shown in FIG.
15 is a cross-sectional view of the semiconductor position detector shown in FIG.
FIG. 16 is a plan view of a semiconductor position detector according to a sixth embodiment.
17 is a cross-sectional view of the semiconductor position detector shown in FIG.
18 is a cross-sectional view of the semiconductor position detector shown in FIG.
FIG. 19 is a plan view of a semiconductor position detector according to a seventh embodiment.
20 is a cross-sectional view of the semiconductor position detector shown in FIG.
21 is a cross-sectional view of the semiconductor position detector shown in FIG.
FIG. 22 is a plan view of a normal semiconductor position detector.
23 is a cross-sectional view of the semiconductor position detector shown in FIG. 22 taken along the line AA.
24 is a cross-sectional view of the semiconductor position detector shown in FIG.
FIG. 25 is a plan view of a semiconductor position detector when spot light is incident.
26 is an equivalent circuit diagram (FIG. 26A) of the normal semiconductor position detector shown in FIG. 25, and an equivalent circuit diagram of the semiconductor position detector according to the embodiment (FIG. 26B).
FIG. 27 is a graph (FIG. 27A) showing a relationship between signal currents I1 and I2 output from the
[Explanation of symbols]
2 ... Semiconductor conductive layer, 11 ... Sub-semiconductor region.
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