JPH0543365Y2 - - Google Patents

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JPH0543365Y2
JPH0543365Y2 JP17106087U JP17106087U JPH0543365Y2 JP H0543365 Y2 JPH0543365 Y2 JP H0543365Y2 JP 17106087 U JP17106087 U JP 17106087U JP 17106087 U JP17106087 U JP 17106087U JP H0543365 Y2 JPH0543365 Y2 JP H0543365Y2
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light
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region
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position detection
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Description

【考案の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この考案は、半導体位置検出装置に関し、特に
集積化受光素子を用いた装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] <<Industrial Application Field>> This invention relates to a semiconductor position detection device, and particularly to a device using an integrated light receiving element.

《従来の技術》 従来、集積化受光素子を用いた半導体光位置検
出装置としては、特願昭61−159561号で提案され
ている。
<<Prior Art>> Conventionally, a semiconductor optical position detection device using an integrated light receiving element has been proposed in Japanese Patent Application No. 159561/1982.

この先の提案の半導体光位置検出装置の素子構
造を示す断面図は第4図に、またその平面レイア
ウトが第5図に示されている。すなわち、エピタ
キシヤル基板1は、P形シリコン基板2上に高比
抵抗のn形エピタキシヤル層3を形成して構成
し、そのn形エピタキシヤル層3の島状領域3
a,3bをP+分離拡散領域4で取り囲んでいる。
また、P形シリコン基板2とn形エピタキシヤル
層3間の一部にはn+埋め込み層5が設けられる。
n形エピタキシヤル層の島状領域3a,3bの対
向する二辺に平行にそれぞれP形ベース拡散領域
6,6a,7,7aが設けられ、さらにそれらを
取り囲むようにn+拡散領域8が設けられている。
A sectional view showing the element structure of the previously proposed semiconductor optical position detection device is shown in FIG. 4, and a planar layout thereof is shown in FIG. That is, the epitaxial substrate 1 is constructed by forming a high resistivity n-type epitaxial layer 3 on a p-type silicon substrate 2, and the island-like regions 3 of the n-type epitaxial layer 3 are formed on a p-type silicon substrate 2.
a and 3b are surrounded by a P + isolation diffusion region 4.
Further, an n + buried layer 5 is provided in a part between the P-type silicon substrate 2 and the n-type epitaxial layer 3 .
P-type base diffusion regions 6, 6a, 7, and 7a are provided in parallel to two opposing sides of the island regions 3a and 3b of the n-type epitaxial layer, respectively, and an n + diffusion region 8 is further provided to surround them. It is being

また、上記P形領域6,7間および6a,7a
間には、ボロン・イオン注入によるP形抵抗層9
および9aが形成されている。すなわち、上記P
形抵抗層9,9aはp+分離拡散領域により分離
された島状のn形半導体領域3a,3bとpn接
合を形成していて、その対向する2辺には2つの
電極用P形領域が形成されているため、この領域
に光が照射されると、2つのP形領域6,7また
は6a,7aからは光の照射位置に対応した光電
流が生じるようになつている。したがつて、この
P形抵抗層9,9aは光位置を検出する検出素子
(以下「PSD」という)a,bを形成している。
Furthermore, between the P-type regions 6 and 7 and between 6a and 7a,
In between is a P-type resistance layer 9 formed by boron ion implantation.
and 9a are formed. That is, the above P
The resistive layers 9 and 9a form p-n junctions with island-shaped n-type semiconductor regions 3a and 3b separated by a p + isolation diffusion region, and two P-type regions for electrodes are formed on two opposing sides thereof. Therefore, when this region is irradiated with light, a photocurrent corresponding to the irradiation position of the light is generated from the two P-type regions 6, 7 or 6a, 7a. Therefore, the P-type resistance layers 9 and 9a form detection elements (hereinafter referred to as "PSD") a and b that detect the optical position.

なお、図中10,10a,11,11aは出力
用金属電極、12はバイアス用金属電極、13は
SiO2膜および14はコンタクトホールであり、
また上記PSDbの上面はダミー用PSDとするため
に金属からなる遮光膜15が形成され、したがつ
て、このPSDbは遮光された反対導電形領域を形
成している。
In the figure, 10, 10a, 11, and 11a are output metal electrodes, 12 is a bias metal electrode, and 13 is a metal electrode for output.
The SiO 2 film and 14 are contact holes,
Further, a light-shielding film 15 made of metal is formed on the upper surface of the PSDb to serve as a dummy PSD, and therefore, this PSDb forms a light-shielded region of the opposite conductivity type.

なお、上記半導体位置検出装置は通常のバイポ
ーラプロセスにより1チツプ状に形成されてい
る。
The semiconductor position detection device described above is formed into a single chip by a normal bipolar process.

さて、上記半導体光位置検出装置において、光
位置を検出するには、PSDaに光スポツトが位置
すると光電流が発生し、2つのP形領域6,7か
らの出力電流12はオペアンプ20,21と
帰還抵抗22,23により電圧に変換されて検出
される。
Now, in the semiconductor optical position detection device described above, in order to detect the optical position, when the optical spot is located on PSDa, a photocurrent is generated, and the output currents 1 and 2 from the two P-type regions 6 and 7 are connected to the operational amplifiers 20 and 20. 21 and feedback resistors 22 and 23, it is converted into a voltage and detected.

一方、ダミー用PSDbは遮光膜15により遮光
されているため、光電流は発生しない高温になる
とリーク電流が発生する。このリーク電流がカレ
ントミラー回路24,25で折り返し、検出用の
PSDaの出力信号から減算することにより、リー
ク電流を打ち消すことができる。
On the other hand, since the dummy PSDb is shielded from light by the light-shielding film 15, a leakage current occurs at a high temperature at which no photocurrent is generated. This leakage current is turned back by the current mirror circuits 24 and 25 and used for detection.
The leakage current can be canceled by subtracting it from the PSDa output signal.

《考案が解決しようとする問題点》 しかしながら、上記半導体光位置検出装置にあ
つては、PSDの寸法が非常に大きく、例えば4
〜30mm×1〜5mmであり、検出用PSDaとリーク
電流補償用のダミーPSDbとが離れて別々に形成
されていたため、検出用のPSDaとダミー用
PSDbのリーク電流が小数キヤリア寿命や不純物
濃度等のプロセスパラメータの場所的不均一によ
り、同一にならず充分にリーク電流補償ができな
いという問題点があつた。
<<Problems to be solved by the invention>> However, in the case of the above-mentioned semiconductor optical position detection device, the size of the PSD is very large, for example, 4.
~30mm x 1~5mm, and the detection PSDa and the dummy PSDb for leakage current compensation were formed separately, so the detection PSDa and the dummy PSDb were formed separately.
There was a problem in that the leakage current of PSDb did not become the same due to local non-uniformity of process parameters such as fractional carrier life and impurity concentration, making it impossible to adequately compensate for leakage current.

《考案の目的》 本考案は、上記従来の問題点を解決するために
なされたもので、リーク電流補償を確実に行なう
ことのできる半導体光位置検出装置の提供を目的
とする。
<<Purpose of the invention>> The present invention was made to solve the above-mentioned conventional problems, and aims to provide a semiconductor optical position detection device that can reliably compensate for leakage current.

《問題点を解決するための手段》 本考案は、上記目的達成のために、一導電形半
導体領域に光が照射される反対導電形領域と光が
遮光される反対導電形領域とを形成し、上記光が
照射される反対導電形領域の出力信号から光が遮
光される反対導電形領域の出力信号を減算しリー
ク電流を補償して光位置を検出する半導体光位置
検出装置において、 前記光が照射される反対導電形領域と遮光され
る反対導電形領域を交互に複数配置するととも
に、それぞれの領域を並列接続したことを特徴と
するものである。
<Means for Solving the Problems> In order to achieve the above object, the present invention forms a semiconductor region of one conductivity type with an opposite conductivity type region where light is irradiated and an opposite conductivity type region where light is blocked. , in a semiconductor optical position detection device that detects a light position by subtracting an output signal of an opposite conductivity type region from which light is shielded from an output signal of an opposite conductivity type region from which light is irradiated to compensate for leakage current; The device is characterized in that a plurality of regions of opposite conductivity type that are irradiated with light and regions of opposite conductivity type that are shielded from light are arranged alternately, and the respective regions are connected in parallel.

《作用》 本考案は、遮光されたPSDと遮光されない
PSDが交互に配置され、かつそれぞれが並列接
続されてリーク電流が打ち消されるように作用す
る。
《Operation》 The present invention uses a light-shielded PSD and an unshielded PSD.
PSDs are arranged alternately and connected in parallel to act to cancel leakage current.

《実施例》 以下、本考案を図面に基づいて説明する。な
お、従来と同一構成要素には同一符号を付して説
明する。
<<Example>> Hereinafter, the present invention will be explained based on the drawings. Note that the same reference numerals are given to the same components as in the prior art for explanation.

第1図は、本考案に係る半導体光位置検出装置
の第1の実施例を示すものであつて、その平面レ
イアウトが示されている。この図から明らかなよ
うにn形エピタキシヤル層3からなる島領域に複
数(本実施例では5個)の検出用PSDa1〜a5と複
数のダミー用PSDb1〜b5を前後に交互に配置した
構造となつている。すなわち左右側にそれぞれP
形ベース拡散領域6,6……6a,6a……およ
び7,7……,7a,7a……を設け、これらの
間にはボロン・イオン注入により形成されたP形
抵抗層9,9……および9a,9a……が形成さ
れている。また、図中4はn形エピタキシヤル層
3を囲んで設けられたp+分離拡散領域、8はn
形エピタキシヤル層3の周囲に設けられたn+
散領域および14はSiO2膜(図示せず)に設け
られたコンタクトホールである。また、上記ダミ
ー用PSDb1〜b5の表面には金属からなる遮光膜1
5が形成されている。
FIG. 1 shows a first embodiment of a semiconductor optical position detection device according to the present invention, and shows its planar layout. As is clear from this figure, a plurality (in this example, five) of detection PSDa 1 to a 5 and a plurality of dummy PSDs b 1 to b 5 are arranged alternately in front and back in the island region made of the n-type epitaxial layer 3 . It has a well-placed structure. In other words, P on the left and right sides respectively.
shaped base diffusion regions 6, 6... 6a, 6a... and 7, 7..., 7a, 7a... are provided, and P-type resistance layers 9, 9... formed by boron ion implantation are provided between these regions. ...and 9a, 9a... are formed. In the figure, 4 is a p + isolation diffusion region provided surrounding the n-type epitaxial layer 3, and 8 is an n-type epitaxial layer 3.
The n + diffusion region provided around the epitaxial layer 3 and 14 are contact holes provided in the SiO 2 film (not shown). In addition, a light shielding film 1 made of metal is placed on the surface of the dummy PSDs b 1 to b 5 .
5 is formed.

上述のように交互に配置された検出用PSDa1
a5およびダミー用PSDb1〜b5において、その出力
信号はそれぞれのグループに並列接続された金属
電極10,11および10a,11aにより取り
出され、またn+拡散領域8にはバイアス用電極
12により電圧が印加されるようになつている。
Detection PSDa 1 ~ arranged alternately as described above
In a 5 and dummy PSDs b 1 to b 5 , the output signals are taken out by metal electrodes 10, 11 and 10a, 11a connected in parallel to each group, and the n + diffusion region 8 is taken out by a bias electrode 12. Voltage is now applied.

以上のように、本実施例の平面的レイアウトは
上述した第5図の従来の平面レイアウトを上下に
交互に配置した関係となつている。したがつて、
本実施例の断面形状は上述した第4図と同様であ
るので省略してある。また、光位置検出の基本的
な動作は同じであるので、その動作の説明につい
ては重複するので省略する。
As described above, the planar layout of this embodiment has a relationship in which the conventional planar layout of FIG. 5 described above is alternately arranged vertically. Therefore,
The cross-sectional shape of this embodiment is the same as that shown in FIG. 4 described above, so it is omitted. Further, since the basic operation of optical position detection is the same, the explanation of the operation will be omitted since it will be redundant.

ところで、本実施例では、上述のように検出用
PSDa1〜a5とダミー用PSDb1〜b5を交互に配置し
たので、各検出用PSDa1〜a5では交互に光電流が
発生するとともに、各ダミー用PSDb1〜b5では高
温によるリーク電流が発生する。これら電流は各
グループ別に並列接続されていることにより、各
光電流は加算された出力信号となるとともに、リ
ーク電流も加算された出力信号となる。また、図
示しないカレントミラー回路によりこれら加算さ
れた光電流から加算されたリーク電流を減算する
ことによりリーク電流が打ち消される。
By the way, in this embodiment, as described above,
Since PSDa 1 to a 5 and dummy PSDs b 1 to b 5 are arranged alternately, photocurrent is generated alternately in each detection PSDa 1 to a 5 , and leakage due to high temperature occurs in each dummy PSD b 1 to b 5. A current is generated. Since these currents are connected in parallel for each group, the respective photocurrents become an output signal that is added together, and the leakage current also becomes an output signal that is added together. Further, the leak current is canceled by subtracting the added leak current from the added photo current by a current mirror circuit (not shown).

上述のように本実施例においてはチツプ内でプ
ロセスパラメータが場所的に不均一であつても、
検出用PSDとダミー用PSDが交互に均一に配置
されているので、高温時における検出用PSDa1
a5とダミー用PSDb1〜b5からのリーク電流をほぼ
等しくすることができ、充分なリーク電流補償が
可能となる。すなわち、少なくともPSDa,
PSDb1組以上に照射光が照射されればよい。し
たがつて高温時においても高精度で光位置検出が
できる。
As mentioned above, in this embodiment, even if the process parameters are uneven within the chip,
Since the detection PSD and dummy PSD are arranged evenly and alternately, the detection PSDa 1 ~
The leak currents from a 5 and the dummy PSDs b 1 to b 5 can be made almost equal, and sufficient leak current compensation can be achieved. That is, at least PSDa,
It is sufficient that the irradiation light is applied to one or more sets of PSDb. Therefore, optical position detection can be performed with high accuracy even at high temperatures.

また、各PSDの面積の総和は従来のPSDの面
積であるためチツプサイズは従来と同一であり、
またプロセス工程を増加させずに製作することが
できる。
In addition, the total area of each PSD is the area of the conventional PSD, so the chip size is the same as the conventional one.
Furthermore, it can be manufactured without increasing the number of process steps.

さらにバイポーラプロセスにより製作されるの
で周辺回路も集積化することができる利益があ
る。
Furthermore, since it is manufactured using a bipolar process, it has the advantage that peripheral circuits can also be integrated.

第2,3図は本考案の第2の実施例を示すもの
であつて、第2図はその平面レイアウト図、第3
図は第2図のA−A線断面図が示されている。
2 and 3 show a second embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan layout diagram thereof, and FIG.
The figure shows a sectional view taken along the line A--A in FIG. 2.

この実施例は上記第1図に示した第1の実施例
のP形抵抗層9,9a、すなわち反対導電形領域
をn形エピタキシヤル層3で6個のPSDを形成
し、これを交互に検出用PSDa1〜a3とダミー用
PSDb1〜b3としたものである。
In this embodiment, six PSDs are formed by replacing the P-type resistance layers 9, 9a of the first embodiment shown in FIG. PSDa 1 to a 3 for detection and dummy
PSDb 1 to b 3 .

ここではP形シリコン基板2を接地し、n+
散領域8に正の電圧を印加してPSDを動作させ
るようになつている。
Here, the P-type silicon substrate 2 is grounded and a positive voltage is applied to the n + diffusion region 8 to operate the PSD.

この実施例においても検出用PSDa1〜a3とダミ
ー用PSDb1〜b3を交互に配置したので、上述した
第1の実施例と同様の効果を得ることができる。
Also in this embodiment, since the detection PSDa 1 to a 3 and the dummy PSDb 1 to b 3 are arranged alternately, the same effect as in the first embodiment described above can be obtained.

《効果》 以上のように、本考案によれば複数のPSDを
並列に設置し、その出力を1つ置きに並列接続す
るとともに、並列接続した一方のグループの
PSDを平面に遮光膜を形成してダミー用PSDと
して用いるような構成としたため、チツプ内でプ
ロセスパラメータが場所的に不均一でも検出用
PSDとダミー用PSDの高温時におけるリーク電
流がほぼ等しくなり、リーク電流補償を確実に行
なうことできる。
<Effects> As described above, according to the present invention, multiple PSDs are installed in parallel, and their outputs are connected in parallel to every other one, and the output of one of the groups connected in parallel is
Since the PSD is configured to be used as a dummy PSD by forming a light-shielding film on a flat surface, it can be used for detection even if process parameters are uneven locally within the chip.
The leakage currents of the PSD and the dummy PSD at high temperatures are approximately equal, and leakage current compensation can be performed reliably.

このため高温においても精度の高い光位置検出
ができる効果がある。
This has the effect of allowing highly accurate optical position detection even at high temperatures.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案に係る半導体光位置検出装置の
第1の実施例を示す平面図、第2,3図は本考案
の第2の実施例を示すものであつて、第2図はそ
の平面図、第3図は第2図のA−A線断面図、第
4,5図は従来の半導体光位置検出装置を示すも
のであつて、第4図はその平面図および第5図は
従来の半導体光位置検出装置の素子構成を示す断
面図である。 1……エピタキシヤル基板、2……P形シリコ
ン基板、3……n形エピタキシヤル層、4……
P+分離拡散領域、5……n+埋め込み層、6,6
a,7,7a……P形ベース拡散領域、8……
n+エミツタ領域、9,9a……P形抵抗層(反
対導電形領域)、10,10a,11,11a…
…出力用金属電極、12……バイアス用金属電
極、13……SiO2膜、14……コンタクトホー
ル、15……遮光膜、PSDa1〜a5……検出用検出
素子、PSDb1〜b5……ダミー用検出素子。
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of a semiconductor optical position detection device according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 show a second embodiment of the present invention. 3 is a sectional view taken along the line A-A in FIG. 2, and FIGS. 4 and 5 show a conventional semiconductor optical position detection device. FIG. 4 is a plan view thereof, and FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the element configuration of a conventional semiconductor optical position detection device. 1...Epitaxial substrate, 2...P type silicon substrate, 3...N type epitaxial layer, 4...
P + separation diffusion region, 5...n + buried layer, 6,6
a, 7, 7a...P-type base diffusion region, 8...
n + emitter region, 9, 9a...P type resistance layer (opposite conductivity type region), 10, 10a, 11, 11a...
... Metal electrode for output, 12 ... Metal electrode for bias, 13 ... SiO 2 film, 14 ... Contact hole, 15 ... Light shielding film, PSDa 1 to a 5 ... Detection element for detection, PSDb 1 to b 5 ...Detection element for dummy.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 一導電形半導体領域に光が照射される反対導電
形領域と光が遮光される反対導電形領域とを形成
し、上記光が照射される反対導電形領域の出力信
号から光が遮光される反対導電形領域の出力信号
を減算しリーク電流を補償して光位置を検出する
半導体光位置検出装置において、 前記光が照射される反対導電形領域と遮光され
る反対導電形領域を交互に複数配置するととも
に、それぞれの領域を並列接続したことを特徴と
する半導体光位置検出装置。
[Claims for Utility Model Registration] One conductivity type semiconductor region is formed with an opposite conductivity type region to which light is irradiated and an opposite conductivity type region to which light is blocked, and the output of the opposite conductivity type region to which the light is irradiated. In a semiconductor optical position detection device that detects a light position by subtracting an output signal of an opposite conductivity type region where light is shielded from a signal and compensating for leakage current, A semiconductor optical position detection device characterized in that a plurality of conductive regions are arranged alternately and each region is connected in parallel.
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