JPH02224281A - 入射位置検出用半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は感光半導体装置、と（に照射光の一次元的な
位置検出を行う入射位置検出用半導体装置に関し、内部
抵抗の制御と受光感度の向上を可能にするものである。

従来の技術 ｐｎ接合を有する感光半導体装置において、同感光半導
体装置の受光面に照射されたスポット光の照射位置を、
受光面の両端に設けられた２つの電極からの光電流の差
により検出する入射位置検出方式がある。

この装置は、第１図（ａ）に示すように所定導電形たと
えばｎ形の半導体基板１上に、真性半導体あるいはｎで
表示されるｎ型の高抵抗領域２があり、この表面部分に
これらと反対導電型のｐ影領域３を設けた感光半導体装
置、いわゆるｐｉｎフォトダイオードの構造であり、そ
の表面のパターンが第１図（ｂ）に示されるように受光
領域（ｐ影領域）３が長方形を成し、その両短辺および
ｎ形半導体基板１の裏面にそれぞれオーミックコンタク
ト電極４，４′および同５が形成されているものである
。このｐ影領域３を低濃度でかつ浅い層に形成すると、
画電極４．４′間には大きな抵抗成分Ｒｓが生じる。い
ま、このｐ影領域３のある点Ｘにスポット光を照射する
と、この照射光の吸収によって発生した電子はｎ形基板
１に、正孔はｐ影領域３に流れ込むが、点Ｘで流れ込ん
だ正孔はｐ影領域３内を通って両端の電極４，４°に至
る。この時、ｐ影領域３の抵抗が大きいのでこの正孔電
流によってｐ影領域３内に電位差を生ずる。この様子は
第２図に示したポテンショメータによって等価的に表示
できる。したがって、２つの負荷抵抗に生じた電圧Ｖ＾
＋ＶＢから、（但し、ｅは電極４．４°間距離、Ｒ２は
Ａ、Ｂ点（電極４，４′に対応）間の抵抗値である。）
の関係によってスポット光の照射位置Ｘを求めることが
できる。実際にこの感光半導体装置を駆動するには演算
増幅器を用いてＲｔ＝Ｏの状態を実現することができる
が、有限の大きさのＲＬを用いた場合も考慮すると、実
用上Ｒｓをある程度の大きさにする必要がある。

従来、このＲ５を太き（するためには、イオン注入によ
って低ドーズの不純物をドーピングすることにより、高
抵抗のｐ影領域３を形成していた。しかし、ドーズ量を
減少させると、広い面積の領域３全体に低濃度の不純物
導入が困難となり、しかも、表面濃度が低下して、抵抗
値の制御が困難になるばかりでなく、表面の汚染によっ
て表面反転層ができてこのｐ影領域３の抵抗値Ｒ８が経
事変化を起こすこともあった。

発明の目的 この発明は上記問題点を除去できる感光半導体装置を提
供するものである。

発明の構成 本発明は、要約するに、所定導電形の半導体基板と、前
記半導体基板の矩形状の入射面の短辺側に沿って互いに
平行に設けられた一対の位置信号電極と、前記矩形状の
入射面を前記一対の位置信号電極と直角方向に平行かつ
等間隔に分割するように、均一な不純物濃度を持つ反対
導電形の細い均一幅に形成された多数の表面抵抗層と、
前記半導体基板の矩形状の入射面と反対の面に形成され
された前記半導体基板と同一導電形の底面導電層と、前
記底面導電層に接続された電極とをそなえた入射位置検
出用半導体装置であり、これにより、安定で、しかも製
造容易な装置が実現できる。

実施例 第３図（ａ）　、　（ｂ）はこの発明の一実施例である
入射位置検出用半導体装置を示す断面図、平面図であり
、図において、１１はｎ形半導体基板、１２は真性半導
体もしくは高抵抗のｎ形半導体、１３は前記真性半導体
もしくは高抵抗のｎ形半導体１２の表面に拡散またはイ
オン注入により形成された細い均一幅の縞状ｐ影領域で
あり、表面抵抗層をなすもの、１４はこの縞状ｐ影領域
１３を並列接続せしめるために両端に一対で設けられた
ｐ影領域であり、電極１５のためのコンタクト領域を兼
ねる。１６はｎ形半導体基板１１側の電極である。

この半導体装置を形成するにあたり、内部の高抵抗領域
１２にｎ形の１０００Ω−備のシリコンウェーハを用い
、このシリコンウェーハの裏面には表面濃度１０”Ｃ１
１−３で５μｍの深さに燐を拡散してｎ領域１１を形成
し、他方、第３図に示すように、上記シリコンウェーハ
の表面には幅１　ｍ　。

長さ２＋ｍの長方形の領域に、この領域の長辺に平行に
細い均一幅の縞状のｐ影領域１３を、表面抵抗層として
、形成したものが利用できる。この例では、縞の幅を１
０μｍ、縞のピッチを５０μｍ。

したがって、隣接の縞相互の間隙を４０μｍとして、ド
ーズ量２．ＯＸ　１０”ｃｍ−’のボロンをイオン注入
して、表面濃度３　、３　Ｘ　１０　”ｃｍ−３，接合
深さ０．６μｍのｐ影領域１３を形成した。このとき、
並列の縞状ｐ影領域１３でつながれた一対の電極１５間
抵抗は１００±２０にΩであった。なお、この縞状のｐ
影領域１３を従来装置と対比すると、従来装置では、長
方形の領域全面をｐ形にドーピングする場合、同じ抵抗
を得るにはドーズ量を０．７　Ｘ　１０１２ａｇｅ−”
に低下させなければならなかったが、抵抗値のバラツキ
が大きく、１４０±６０にΩになり、この事例からみて
も、本実施例では抵抗の制御が容易である。

また、この細い均一幅の縞状のｐ影領域１３を横切って
白熱球から供給される光点を移動したとき、第４図（ａ
）にみられるように、縞の繰り返しに対応して光電流の
増減がみられた。光源にフィルターを挿入して赤外光の
光点にすると、同図（ｂ）にみられるように、光電流の
増減はなくなった。即ち、同図（ａ）にみられる縞の間
隙における光電流の増加は、短波長の光の吸収によって
発生したキャリアが、通常、ｐ影領域１３内で再結合し
て消滅するのに対し、この縞の間隙部分ではｐ影領域１
３からの横方向への空乏層が拡がっており、表面近傍で
発生したキャリアも再結合せずにドリフト電流となって
感度の向上に寄与しているのである。一方、赤外光は深
いところで吸収される量が多いので、この表面の効果は
現われない。また、第４図（ａ）にみられる感度の分布
は、光点を縞に平行に移動した時は現われないので光点
位置の検出に何ら影響しない。

発明の効果 以上のように、この発明の入射位置検出用半導体装置は
、表面抵抗層を縞状に細く形成するので、安定な高抵抗
層を容易に形成し得るものであり、短波長の光に対して
はさらに感度が向上する効果もあり、実用的価値大なる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は受光面に２つの電極を有するｐｉｎポトダイオ
ードを示し、同図（ａ）は断面構造図、同図（ｂ）は表
面構造図、第２図は同ホトダイオードの等価的なポテン
ショメータを示す等価回路図、第３図はこの発明の実施
例であるｐｉｎダイオードを示し、同図（ａ）は断面構
造図、同図（ｂ）は表面構造図、第４図はこの発明の実
施例であるｐｉｎポトダイオードの縞状領域を光点が移
動したときの光電流の増減を示すもので、同図（ａ）は
白熱球による光電流の増減図、同図（ｂ）は赤外光によ
る光電流の増減図である。 １１・・・・・・ｎ形半導体基板、１２・・・・・・真
性半導体または高抵抗ｎ形半導体層、１３・・・・・・
縞状ｐ影領域、１４・・・・・・ｐ形電極領域、１５・
・・・・・電極、１６・・・・・・ｎ形半導体基板側電
極。 第１図 第３図 第２図 ｓ ８４−図 γ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定導電形の半導体基板と、前記半導体基板の矩形状の
   入射面の短辺側に沿って互いに平行に設けられた一対の
   位置信号電極と、前記矩形状の入射面を前記一対の位置
   信号電極と直角方向に平行かつ等間隔に分割するように
   、均一な不純物濃度を持つ反対導電形の細い均一幅に形
   成された多数の表面抵抗層と、前記半導体基板の矩形状
   の入射面と反対の面に形成された前記半導体基板と同一
   導電形の底面導電層と、前記底面導電層に接続された電
   極とをそなえた入射位置検出用半導体装置。