JPH1012856A - 位置検知センサ - Google Patents
位置検知センサInfo
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- JPH1012856A JPH1012856A JP18536496A JP18536496A JPH1012856A JP H1012856 A JPH1012856 A JP H1012856A JP 18536496 A JP18536496 A JP 18536496A JP 18536496 A JP18536496 A JP 18536496A JP H1012856 A JPH1012856 A JP H1012856A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 背景光が混じってもスポット光の位置検知の
可能な位置検知センサを提供する。 【解決手段】 ｎ- 層102 とｎ層103 とｎ- 層104 とか
らなる基板101 の表側表面に、島状に分割されたｐ+ 型
拡散層106 とポリシリコン電極107 とを配設して受光部
105 を形成し、基板101 の裏側表面には、ｐ型拡散層11
1 を基板表面側の受光部105 と表裏対称となる位置に、
受光部105 とほぼ同じ大きさで設けて、位置検知部を形
成し、位置検知センサを構成する。
可能な位置検知センサを提供する。 【解決手段】 ｎ- 層102 とｎ層103 とｎ- 層104 とか
らなる基板101 の表側表面に、島状に分割されたｐ+ 型
拡散層106 とポリシリコン電極107 とを配設して受光部
105 を形成し、基板101 の裏側表面には、ｐ型拡散層11
1 を基板表面側の受光部105 と表裏対称となる位置に、
受光部105 とほぼ同じ大きさで設けて、位置検知部を形
成し、位置検知センサを構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、スポット状に入
射した光の位置を検知する位置検知センサに係わり、特
に、背景光が混じってもスポット光の位置検知を可能に
した位置検知センサに関する。
射した光の位置を検知する位置検知センサに係わり、特
に、背景光が混じってもスポット光の位置検知を可能に
した位置検知センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、スポット状に入射した光の位置を
検知する位置検知センサとしては、例えば特開平５−５
６１９号に開示されている図６に示すような構成のもの
が知られている。図６において、1001はｎ型Ｓi 基板
で、その表面にはｐ型拡散層1002が形成されている。こ
のｐ型拡散層1002の両端1002ａ，1002ｂには、それぞれ
に対応してＡl 電極1003ａ，1003ｂが形成され、Ｌで示
されるＡl 電極1003ａと1003ｂの間の領域が、このセン
サの受光部となっている。1004は絶縁膜で、Ａl 電極10
03ａ，1003ｂのボンディング領域を抜くようにパターン
形成されている。1005は基板1001の裏面に形成された基
板電極である。
検知する位置検知センサとしては、例えば特開平５−５
６１９号に開示されている図６に示すような構成のもの
が知られている。図６において、1001はｎ型Ｓi 基板
で、その表面にはｐ型拡散層1002が形成されている。こ
のｐ型拡散層1002の両端1002ａ，1002ｂには、それぞれ
に対応してＡl 電極1003ａ，1003ｂが形成され、Ｌで示
されるＡl 電極1003ａと1003ｂの間の領域が、このセン
サの受光部となっている。1004は絶縁膜で、Ａl 電極10
03ａ，1003ｂのボンディング領域を抜くようにパターン
形成されている。1005は基板1001の裏面に形成された基
板電極である。
【０００３】次に、このように構成されている位置検知
センサにスポット光を照射した場合の動作について説明
する。まず、基板電極1005には０Ｖあるいは正の電圧を
印加し、Ａl 電極1003ａ，1003ｂには０Ｖを印加する。
この時、ｐ型拡散層1002よりｎ型基板1001に向かって空
乏層1006が生じる。今、矢印1007で示すようにスポット
光が入射したとする。この場合、線1008に沿って正孔と
電子が発生し、そのうち正孔は空乏層1006中の電界によ
ってｐ型拡散層1002中の位置1009へドリフト移動し、電
子は基板1001側へと逃げる。ｐ型拡散層1002に到達した
正孔は、Ａl 電極1003ａあるいは1003ｂから外部に出力
されるわけであるが、この時のＡl 電極1003ａ，1003ｂ
から出力される電流値Ｉa ，Ｉb は、次式（１）で表さ
れる。 Ｉa ＝Ｖ／Ｒa ＝ＷＶ／ρＬa Ｉb ＝Ｖ／Ｒb ＝ＷＶ／ρＬb ・・・・・・・（１） ここで、Ｖは基板電極1005に印加した電圧、Ｒa ，Ｒb
はそれぞれ、ドリフト移動した正孔が到達したｐ型拡散
層1002の位置1009からＡl 電極1003ａ，1003ｂまでのｐ
型拡散層1002中の抵抗値、Ｗはｐ型拡散層1002の幅（図
示なし）、ρはｐ型拡散層1002のシート抵抗、Ｌa ，Ｌ
b は位置1009からＡl 電極1003ａ，1003ｂまでの距離で
ある。
センサにスポット光を照射した場合の動作について説明
する。まず、基板電極1005には０Ｖあるいは正の電圧を
印加し、Ａl 電極1003ａ，1003ｂには０Ｖを印加する。
この時、ｐ型拡散層1002よりｎ型基板1001に向かって空
乏層1006が生じる。今、矢印1007で示すようにスポット
光が入射したとする。この場合、線1008に沿って正孔と
電子が発生し、そのうち正孔は空乏層1006中の電界によ
ってｐ型拡散層1002中の位置1009へドリフト移動し、電
子は基板1001側へと逃げる。ｐ型拡散層1002に到達した
正孔は、Ａl 電極1003ａあるいは1003ｂから外部に出力
されるわけであるが、この時のＡl 電極1003ａ，1003ｂ
から出力される電流値Ｉa ，Ｉb は、次式（１）で表さ
れる。 Ｉa ＝Ｖ／Ｒa ＝ＷＶ／ρＬa Ｉb ＝Ｖ／Ｒb ＝ＷＶ／ρＬb ・・・・・・・（１） ここで、Ｖは基板電極1005に印加した電圧、Ｒa ，Ｒb
はそれぞれ、ドリフト移動した正孔が到達したｐ型拡散
層1002の位置1009からＡl 電極1003ａ，1003ｂまでのｐ
型拡散層1002中の抵抗値、Ｗはｐ型拡散層1002の幅（図
示なし）、ρはｐ型拡散層1002のシート抵抗、Ｌa ，Ｌ
b は位置1009からＡl 電極1003ａ，1003ｂまでの距離で
ある。
【０００４】上記（１）式より次式（２）が得られる。 Ｌa ／Ｌ＝Ｌa ／（Ｌa ＋Ｌb ）＝Ｉb ／（Ｉa ＋Ｉb ） Ｌb ／Ｌ＝Ｌb ／（Ｌa ＋Ｌb ）＝Ｉa ／（Ｉa ＋Ｉb ）・・・・（２） したがって、出力電流値Ｉa ，Ｉb を測定することによ
り、受光部へのスポット光の入射位置Ｌa ／Ｌあるいは
Ｌb ／Ｌを求めることができる。
り、受光部へのスポット光の入射位置Ｌa ／Ｌあるいは
Ｌb ／Ｌを求めることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の位置検知セ
ンサは、スポット光の位置検知を行うには簡単な構造で
且つ、実用上十分な性能を有するものであるが、スポッ
ト光に背景光が混じった場合には、位置検知能力が著し
く劣化するという問題点があった。図７は、この劣化の
メカニズムを説明するための図であり、センサ受光部に
入射する光強度分布を示している。図７において、Ｌは
センサ受光部の長さを示し、入射スポット光を1101で、
また背景光を1102で示している。このような光強度分布
では、受光部全面にわたって入射した弱い強度の背景光
1102の全光量が、部分的に強く入射したスポット光1101
の全光量と同等量以上になれば、受光部両端に配設され
たＡl 端子からの出力電流は、もはやスポット光1101の
位置には依存せず、両端で等しい値を示すことになる。
つまり、スポット光1101の強度が大きくても背景光1102
の総量に埋もれてしまい、位置検知能力が著しく劣化し
てしまう。
ンサは、スポット光の位置検知を行うには簡単な構造で
且つ、実用上十分な性能を有するものであるが、スポッ
ト光に背景光が混じった場合には、位置検知能力が著し
く劣化するという問題点があった。図７は、この劣化の
メカニズムを説明するための図であり、センサ受光部に
入射する光強度分布を示している。図７において、Ｌは
センサ受光部の長さを示し、入射スポット光を1101で、
また背景光を1102で示している。このような光強度分布
では、受光部全面にわたって入射した弱い強度の背景光
1102の全光量が、部分的に強く入射したスポット光1101
の全光量と同等量以上になれば、受光部両端に配設され
たＡl 端子からの出力電流は、もはやスポット光1101の
位置には依存せず、両端で等しい値を示すことになる。
つまり、スポット光1101の強度が大きくても背景光1102
の総量に埋もれてしまい、位置検知能力が著しく劣化し
てしまう。
【０００６】本発明は、従来の位置検知センサにおける
上記問題点を解消するためになされたもので、背景光が
混じってもスポット光の位置検知を可能にした位置検知
センサを提供することを目的とする。
上記問題点を解消するためになされたもので、背景光が
混じってもスポット光の位置検知を可能にした位置検知
センサを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明は、第１導電型の半導体基板と浮遊電位にあ
る第２導電型拡散層と該第２導電型拡散層の分離領域と
から成る受光部と、第１導電型の半導体基板と複数の電
極を有する第２導電型拡散層とから成る位置検知部と、
前記受光部に接するように形成され前記受光部に蓄積さ
れた電荷をリセットするための領域とを有し、前記受光
部と位置検知部とがポテンシャル障壁を経て接するよう
に位置検知センサを構成するものである。
め、本発明は、第１導電型の半導体基板と浮遊電位にあ
る第２導電型拡散層と該第２導電型拡散層の分離領域と
から成る受光部と、第１導電型の半導体基板と複数の電
極を有する第２導電型拡散層とから成る位置検知部と、
前記受光部に接するように形成され前記受光部に蓄積さ
れた電荷をリセットするための領域とを有し、前記受光
部と位置検知部とがポテンシャル障壁を経て接するよう
に位置検知センサを構成するものである。
【０００８】このように構成された位置検知センサにお
いては、受光部において背景光によって生じたキャリア
は浮遊電位にある第２導電型拡散層の電位を上昇させる
が、背景光の光強度は弱いため、その電位の上昇は小さ
く受光部から漏れ出さない。一方、スポット光によって
生じたキャリアは、光照射位置で受光部より位置検知部
へと漏れ出す。そして、この漏れ出したキャリアを出力
信号として取り扱うことにより、背景光が混じってもス
ポット光の位置検知が可能となる。
いては、受光部において背景光によって生じたキャリア
は浮遊電位にある第２導電型拡散層の電位を上昇させる
が、背景光の光強度は弱いため、その電位の上昇は小さ
く受光部から漏れ出さない。一方、スポット光によって
生じたキャリアは、光照射位置で受光部より位置検知部
へと漏れ出す。そして、この漏れ出したキャリアを出力
信号として取り扱うことにより、背景光が混じってもス
ポット光の位置検知が可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に実施の形態について説明す
る。図１は、本発明に係る位置検知センサの第１の実施
の形態を示す図で、図１の（Ａ）は表面レイアウト図、
図１の（Ｂ）は図１の（Ａ）及び（Ｃ）のＡ−Ａ′線に
沿った断面図、図１の（Ｃ）は裏面レイアウト図であ
る。図１において、101 はＳi 基板で、ｎ- 層102 ，ｎ
層103 ，及びｎ- 層104 で構成されている。ｎ- 層102
，104 の濃度は１×1013cm-3程度で、厚みは10μｍを
超えない程度である。ｎ層103 の濃度はおおよそ１×10
14cm-3〜１×1016cm-3で、５μｍを超えない程度の厚み
である。このＳi 基板101 の表側表面には、島状に分割
されたｐ+ 型拡散層106 とポリシリコン電極107 とが配
設されており、合わせて受光部105 を形成している。図
１において、一列に配設されたｐ+ 型拡散層106 群のう
ち最も外側の層は、Ａl 電極108a，108bに接続され、ま
た、全てのポリシリコン電極107 がＡl 電極109 に共通
に接続されている。110 はｎ層103 に電圧を印加するた
めのＡl 電極であり、このＡl 電極110 とｎ層103 とは
ｎ+ 拡散層等の導電層を介するか、あるいはｎ- 層102
をエッチングした後にＡl 電極110 をｎ層103 上に形成
して接続されている。
る。図１は、本発明に係る位置検知センサの第１の実施
の形態を示す図で、図１の（Ａ）は表面レイアウト図、
図１の（Ｂ）は図１の（Ａ）及び（Ｃ）のＡ−Ａ′線に
沿った断面図、図１の（Ｃ）は裏面レイアウト図であ
る。図１において、101 はＳi 基板で、ｎ- 層102 ，ｎ
層103 ，及びｎ- 層104 で構成されている。ｎ- 層102
，104 の濃度は１×1013cm-3程度で、厚みは10μｍを
超えない程度である。ｎ層103 の濃度はおおよそ１×10
14cm-3〜１×1016cm-3で、５μｍを超えない程度の厚み
である。このＳi 基板101 の表側表面には、島状に分割
されたｐ+ 型拡散層106 とポリシリコン電極107 とが配
設されており、合わせて受光部105 を形成している。図
１において、一列に配設されたｐ+ 型拡散層106 群のう
ち最も外側の層は、Ａl 電極108a，108bに接続され、ま
た、全てのポリシリコン電極107 がＡl 電極109 に共通
に接続されている。110 はｎ層103 に電圧を印加するた
めのＡl 電極であり、このＡl 電極110 とｎ層103 とは
ｎ+ 拡散層等の導電層を介するか、あるいはｎ- 層102
をエッチングした後にＡl 電極110 をｎ層103 上に形成
して接続されている。
【００１０】Ｓi 基板101 の裏側表面には、ｐ型拡散層
111 が基板表側の受光部と表裏対称となる位置に、受光
部105 とほぼ同じ大きさで形成されている。このｐ型拡
散層111 の濃度は１×1016cm-3〜１×1018cm-3程度であ
る。そして、このｐ型拡散層111 の両端にはＡl 電極11
2a，112bが形成されている。このように形成されたｐ型
拡散層111 とｎ- 層104 とＡl 電極112a，112bの構造部
分は、従来の位置検知センサと同じ構造となっている。
なお、113 はＡl 電極領域を開口するように形成された
絶縁膜であり、表側表面のｐ+ 型拡散層106 とポリシリ
コン電極107 を除く領域には、ｎ+ 型拡散層114 が拡散
形成されている。
111 が基板表側の受光部と表裏対称となる位置に、受光
部105 とほぼ同じ大きさで形成されている。このｐ型拡
散層111 の濃度は１×1016cm-3〜１×1018cm-3程度であ
る。そして、このｐ型拡散層111 の両端にはＡl 電極11
2a，112bが形成されている。このように形成されたｐ型
拡散層111 とｎ- 層104 とＡl 電極112a，112bの構造部
分は、従来の位置検知センサと同じ構造となっている。
なお、113 はＡl 電極領域を開口するように形成された
絶縁膜であり、表側表面のｐ+ 型拡散層106 とポリシリ
コン電極107 を除く領域には、ｎ+ 型拡散層114 が拡散
形成されている。
【００１１】次に、このように構成された位置検知セン
サに、スポット光が入射した場合の動作を図２を用いて
説明する。図２は、図１の（Ｂ）に示した位置検知セン
サの断面図に、動作説明用の表示を書き入れたものであ
る。ｎ層103 に０Ｖあるいは正の電圧を印加した場合、
このｎ層103 と電気的に浮遊状態にあるｐ+ 型拡散層10
6 との間に空乏層115 が拡がる。また、ｎ層103 とｐ型
拡散層111 との間にも空乏層116 が拡がる。空乏層115
はｐ+ 型拡散層106 が島状に分離されているために、各
ｐ+ 型拡散層106 ごとに拡がり、隣接した空乏層間では
ポテンシャル障壁ができる。
サに、スポット光が入射した場合の動作を図２を用いて
説明する。図２は、図１の（Ｂ）に示した位置検知セン
サの断面図に、動作説明用の表示を書き入れたものであ
る。ｎ層103 に０Ｖあるいは正の電圧を印加した場合、
このｎ層103 と電気的に浮遊状態にあるｐ+ 型拡散層10
6 との間に空乏層115 が拡がる。また、ｎ層103 とｐ型
拡散層111 との間にも空乏層116 が拡がる。空乏層115
はｐ+ 型拡散層106 が島状に分離されているために、各
ｐ+ 型拡散層106 ごとに拡がり、隣接した空乏層間では
ポテンシャル障壁ができる。
【００１２】この状態で、スポット光117 がｐ+ 型拡散
層106xに入射し、位置118 において正孔−電子対が発生
した場合、正孔はその位置の空乏層115x内の電界によ
り、ｐ+ 型拡散層106xへとドリフト移動する。また、電
子はｎ層103 へ移動し、この層に接続された電極110 よ
り外部に逃げる。ｐ+ 型拡散層106xへ移動した正孔は、
浮遊電位にあるｐ+ 型拡散層106xの電位を上昇させる。
そして、この電位がｎ層103 と同電位になった時にｎ層
103 を超え、空乏層116 へ正孔が漏れ出すという現象が
起きる。ｎ- 層104 とｐ型拡散層111 とは、従来の位置
検知センサ構造を形成しているため、空乏層116 に漏れ
込んだ正孔は、空乏層116 内でｐ型拡散層111 へとドリ
フト移動した後に、電極112a，112bにより取り出され、
前述の（２）式に従って、スポット光117 の位置検知が
行われる。
層106xに入射し、位置118 において正孔−電子対が発生
した場合、正孔はその位置の空乏層115x内の電界によ
り、ｐ+ 型拡散層106xへとドリフト移動する。また、電
子はｎ層103 へ移動し、この層に接続された電極110 よ
り外部に逃げる。ｐ+ 型拡散層106xへ移動した正孔は、
浮遊電位にあるｐ+ 型拡散層106xの電位を上昇させる。
そして、この電位がｎ層103 と同電位になった時にｎ層
103 を超え、空乏層116 へ正孔が漏れ出すという現象が
起きる。ｎ- 層104 とｐ型拡散層111 とは、従来の位置
検知センサ構造を形成しているため、空乏層116 に漏れ
込んだ正孔は、空乏層116 内でｐ型拡散層111 へとドリ
フト移動した後に、電極112a，112bにより取り出され、
前述の（２）式に従って、スポット光117 の位置検知が
行われる。
【００１３】一方、このように構成された位置検知セン
サの受光部105 に、均一に背景光が入射した場合、受光
部下のｎ- 層102 内で均一に正孔と電子が発生し、各正
孔は各発生位置に拡がる空乏層115 内の電界により各ｐ
+ 型拡散層106 へとドリフト移動する。また、電子はｎ
層103 へ移動し、電極110 を介して外部に逃げる。各ｐ
+ 型拡散層106 へ移動した正孔は、そのｐ+ 型拡散層10
6 の電位を上昇させるものの、その電位は、光強度が弱
いためにｎ層103 の電位にまで上昇が進まず、正孔は空
乏層116 へ漏れ出さない。このため、Ａl 電極112a，11
2bから出力される位置信号に影響を与えることがない。
サの受光部105 に、均一に背景光が入射した場合、受光
部下のｎ- 層102 内で均一に正孔と電子が発生し、各正
孔は各発生位置に拡がる空乏層115 内の電界により各ｐ
+ 型拡散層106 へとドリフト移動する。また、電子はｎ
層103 へ移動し、電極110 を介して外部に逃げる。各ｐ
+ 型拡散層106 へ移動した正孔は、そのｐ+ 型拡散層10
6 の電位を上昇させるものの、その電位は、光強度が弱
いためにｎ層103 の電位にまで上昇が進まず、正孔は空
乏層116 へ漏れ出さない。このため、Ａl 電極112a，11
2bから出力される位置信号に影響を与えることがない。
【００１４】このような動作により、第１の実施の形態
においては、光強度の大きいスポット光のみを位置検知
出力として取り出し、光強度の小さい背景光を位置検知
出力に混じらないようにできるので、スポット光に背景
光が混じっても、スポット光の位置検知が可能である。
においては、光強度の大きいスポット光のみを位置検知
出力として取り出し、光強度の小さい背景光を位置検知
出力に混じらないようにできるので、スポット光に背景
光が混じっても、スポット光の位置検知が可能である。
【００１５】なお、ｐ+ 型拡散層106 に蓄積された正孔
をリセットするには、ポリシリコン電極107 に負の電圧
を印加して、各ｐ+ 型拡散層106 間のｎ- 層102 と絶縁
膜113 の界面に、正孔でできた反転層を形成する。こう
することにより、ｎ- 層102と絶縁膜113 とポリシリコ
ン電極107 からなるスイッチ部を介して、各ｐ+ 型拡散
層106 同士が導通状態になり、Ａl 電極108a，108bより
正孔が外部に捨てられるので、リセットできる。
をリセットするには、ポリシリコン電極107 に負の電圧
を印加して、各ｐ+ 型拡散層106 間のｎ- 層102 と絶縁
膜113 の界面に、正孔でできた反転層を形成する。こう
することにより、ｎ- 層102と絶縁膜113 とポリシリコ
ン電極107 からなるスイッチ部を介して、各ｐ+ 型拡散
層106 同士が導通状態になり、Ａl 電極108a，108bより
正孔が外部に捨てられるので、リセットできる。
【００１６】また、ｐ+ 型拡散層106 に蓄積した正孔が
ｎ- 層104 に漏れ出す時に、隣り合ったｐ+ 型拡散層10
6 の空乏層にも漏れ出すのを防ぐために、スポット光が
照射されている間に、ポリシリコン電極107 に正の電圧
を印加して、ｎ- 層102 と絶縁膜113 の界面を電子蓄積
状態とする。このようにした場合、各ｐ+ 型拡散層106
間の電位障壁が高くなるので、隣接拡散層への正孔の漏
れを小さくすることができる。
ｎ- 層104 に漏れ出す時に、隣り合ったｐ+ 型拡散層10
6 の空乏層にも漏れ出すのを防ぐために、スポット光が
照射されている間に、ポリシリコン電極107 に正の電圧
を印加して、ｎ- 層102 と絶縁膜113 の界面を電子蓄積
状態とする。このようにした場合、各ｐ+ 型拡散層106
間の電位障壁が高くなるので、隣接拡散層への正孔の漏
れを小さくすることができる。
【００１７】次に第２の実施の形態について説明する。
上記第１の実施の形態で示した位置検知センサにおいて
は、ｐ+ 型拡散層に蓄積した正孔がｎ- 層に漏れ出す時
に、隣り合ったｐ+ 型拡散層の空乏層への正孔の漏れ出
しを十分に抑制できない。第２の実施の形態は、この欠
点を解決するようにしたもので、各ｐ+ 型拡散層間にポ
リシリコン電極の代わりにｎ+ 型拡散層を形成するよう
にしたものである。図３は、この第２の実施の形態に係
る位置検知センサを示すもので、図３の（Ａ）は表側レ
イアウト図を、図３の（Ｂ）は図３の（Ａ）及び（Ｃ）
のＢ−Ｂ′線における断面図を、図３の（Ｃ）は裏側レ
イアウト図を示している。図３において、201 はＳi 基
板であり、ｎ- 層202 ，ｎ層203 ，及びｎ- 層204 で構
成されている点は、第１の実施の形態と同じである。こ
のＳi 基板201 の表側表面には、島状に分割されたｐ+
型拡散層206 と、それを３方向から取り囲むようにレイ
アウトされたｎ+ 型拡散層207 が配設されており、合わ
せて受光部205 を形成している。
上記第１の実施の形態で示した位置検知センサにおいて
は、ｐ+ 型拡散層に蓄積した正孔がｎ- 層に漏れ出す時
に、隣り合ったｐ+ 型拡散層の空乏層への正孔の漏れ出
しを十分に抑制できない。第２の実施の形態は、この欠
点を解決するようにしたもので、各ｐ+ 型拡散層間にポ
リシリコン電極の代わりにｎ+ 型拡散層を形成するよう
にしたものである。図３は、この第２の実施の形態に係
る位置検知センサを示すもので、図３の（Ａ）は表側レ
イアウト図を、図３の（Ｂ）は図３の（Ａ）及び（Ｃ）
のＢ−Ｂ′線における断面図を、図３の（Ｃ）は裏側レ
イアウト図を示している。図３において、201 はＳi 基
板であり、ｎ- 層202 ，ｎ層203 ，及びｎ- 層204 で構
成されている点は、第１の実施の形態と同じである。こ
のＳi 基板201 の表側表面には、島状に分割されたｐ+
型拡散層206 と、それを３方向から取り囲むようにレイ
アウトされたｎ+ 型拡散層207 が配設されており、合わ
せて受光部205 を形成している。
【００１８】また、ポリシリコン電極208 がｐ+ 型拡散
層206 に接するように配置され、更にこのポリシリコン
電極208 に接するようにｐ+ 型拡散層209 が形成されて
いる。そして、このポリシリコン電極208 はＡl 電極21
6 に、またｐ+ 型拡散層209はＡl 電極210 に接続され
ている。211 はｎ層203 に電圧を印加するためのＡl電
極であり、このＡl 電極211 とｎ層203 とはｎ+ 拡散層
等の導電層を介するか、あるいはｎ- 層202 をエッチン
グした上でＡl 電極をｎ層203 に直付けして接続されて
いる。Ｓi 基板201 の裏側表面には、ｐ型拡散層212 ，
Ａl 電極213a，213bが第１の実施の形態と同じように形
成され、ｎ- 層204 とで従来の位置検知センサ構造を構
成している。なお、214 は電極領域を開口するように形
成された絶縁膜であり、表側表面のｐ+ 型拡散層206 と
ポリシリコン電極208 を除く領域には、ｎ+ 型拡散層21
5 が拡散形成されている。
層206 に接するように配置され、更にこのポリシリコン
電極208 に接するようにｐ+ 型拡散層209 が形成されて
いる。そして、このポリシリコン電極208 はＡl 電極21
6 に、またｐ+ 型拡散層209はＡl 電極210 に接続され
ている。211 はｎ層203 に電圧を印加するためのＡl電
極であり、このＡl 電極211 とｎ層203 とはｎ+ 拡散層
等の導電層を介するか、あるいはｎ- 層202 をエッチン
グした上でＡl 電極をｎ層203 に直付けして接続されて
いる。Ｓi 基板201 の裏側表面には、ｐ型拡散層212 ，
Ａl 電極213a，213bが第１の実施の形態と同じように形
成され、ｎ- 層204 とで従来の位置検知センサ構造を構
成している。なお、214 は電極領域を開口するように形
成された絶縁膜であり、表側表面のｐ+ 型拡散層206 と
ポリシリコン電極208 を除く領域には、ｎ+ 型拡散層21
5 が拡散形成されている。
【００１９】このように構成された位置検知センサに、
スポット光及び背景光が入射した場合の動作は、第１の
実施の形態と同じであるので説明を省略するが、第１の
実施の形態のポリシリコン電極に代わるｎ+ 型拡散層20
7 がｐ+ 型拡散層206 との間に高いポテンシャル障壁を
形成するので、隣接拡散層への正孔の漏れを小さくする
ことができる。なお、ｐ+ 型拡散層206 に蓄積された正
孔をリセットするには、ポリシリコン電極208 に負の電
圧を印加して、ｐ+ 型拡散層206 とｐ+ 型拡散層209 の
間のｎ- 層202 と絶縁膜214 の界面に正孔でできた反転
層を形成する。こうすることにより、各ｐ+ 型拡散層20
6 とｐ+ 型拡散層209 が導通状態になり、Ａl 電極210
より正孔が外部に捨てられるので、リセットを行うこと
ができる。
スポット光及び背景光が入射した場合の動作は、第１の
実施の形態と同じであるので説明を省略するが、第１の
実施の形態のポリシリコン電極に代わるｎ+ 型拡散層20
7 がｐ+ 型拡散層206 との間に高いポテンシャル障壁を
形成するので、隣接拡散層への正孔の漏れを小さくする
ことができる。なお、ｐ+ 型拡散層206 に蓄積された正
孔をリセットするには、ポリシリコン電極208 に負の電
圧を印加して、ｐ+ 型拡散層206 とｐ+ 型拡散層209 の
間のｎ- 層202 と絶縁膜214 の界面に正孔でできた反転
層を形成する。こうすることにより、各ｐ+ 型拡散層20
6 とｐ+ 型拡散層209 が導通状態になり、Ａl 電極210
より正孔が外部に捨てられるので、リセットを行うこと
ができる。
【００２０】次に第３の実施の形態について説明する。
図４は第３の実施の形態に係る位置検知センサを示すも
ので、図４の（Ａ）は表側レイアウト図を、図４の
（Ｂ）は図４の（Ａ）のＣ−Ｃ′線における断面図を示
す。図４において、301 はｎ型Ｓi 基板であり、その濃
度は１×1014cm-3程度である。このＳi 基板301 の表面
には島状に分割されたｐ+ 型拡散層302 と、そのｐ+ 型
拡散層302 を分離するためのｎ+ 型拡散層303 とが配設
されており、合わせて受光部304 を形成している。ま
た、ポリシリコン電極305 がｐ+ 型拡散層302 に接する
ように配置され、更にこのポリシリコン電極305 に接す
るようにｐ+ 型拡散層306 が形成されている。そして、
このｐ+ 型拡散層306 はＡl 電極307 に接続されてい
る。
図４は第３の実施の形態に係る位置検知センサを示すも
ので、図４の（Ａ）は表側レイアウト図を、図４の
（Ｂ）は図４の（Ａ）のＣ−Ｃ′線における断面図を示
す。図４において、301 はｎ型Ｓi 基板であり、その濃
度は１×1014cm-3程度である。このＳi 基板301 の表面
には島状に分割されたｐ+ 型拡散層302 と、そのｐ+ 型
拡散層302 を分離するためのｎ+ 型拡散層303 とが配設
されており、合わせて受光部304 を形成している。ま
た、ポリシリコン電極305 がｐ+ 型拡散層302 に接する
ように配置され、更にこのポリシリコン電極305 に接す
るようにｐ+ 型拡散層306 が形成されている。そして、
このｐ+ 型拡散層306 はＡl 電極307 に接続されてい
る。
【００２１】308 はｎ+ 型拡散層303 よりも低濃度のｎ
型拡散層であり、このｎ型拡散層308 を挟んで、ｐ型拡
散層309 が形成されている。ｐ型拡散層309 には、その
両端にＡl 電極310a，310bが形成されており、ｎ型Ｓi
基板301 及びｐ型拡散層309とで従来の位置検知センサ
構造を構成している。なお、311 はポリシリコン電極30
5 に接続されたＡl 電極であり、312 は電極領域を開口
するように形成されり絶縁膜、313 は基板301 の裏面電
極、314 はｐ+ 型拡散層302 とｎ+ 型拡散層303 とポリ
シリコン電極305 とｐ+ 型拡散層306 とｎ型拡散層308
とｐ型拡散層309 とを除く領域に拡散形成されたｎ+ 型
拡散層である。
型拡散層であり、このｎ型拡散層308 を挟んで、ｐ型拡
散層309 が形成されている。ｐ型拡散層309 には、その
両端にＡl 電極310a，310bが形成されており、ｎ型Ｓi
基板301 及びｐ型拡散層309とで従来の位置検知センサ
構造を構成している。なお、311 はポリシリコン電極30
5 に接続されたＡl 電極であり、312 は電極領域を開口
するように形成されり絶縁膜、313 は基板301 の裏面電
極、314 はｐ+ 型拡散層302 とｎ+ 型拡散層303 とポリ
シリコン電極305 とｐ+ 型拡散層306 とｎ型拡散層308
とｐ型拡散層309 とを除く領域に拡散形成されたｎ+ 型
拡散層である。
【００２２】次に、このように構成された位置検知セン
サに、スポット光が入射した場合の動作を図５を用いて
説明する。図５は、図４の（Ｂ）に示した位置検知セン
サの断面図に動作説明用の表示を書き入れたものであ
る。まず、裏面電極313 に０Ｖあるいは正の電圧を印加
した場合、電気的に浮遊状態にあるｐ+ 型拡散層302 よ
り基板301 の深さ方向に向かって空乏層315 が拡がる。
また、ｐ型拡散層309 からも基板301 の深さ方向に向か
って空乏層316 が拡がる。空乏層315 はｐ+ 型拡散層30
2 が島状に分離されているために、各ｐ+ 型拡散層302
ごとに拡がる。隣接したｐ+ 型拡散層間は、ｎ+ 型拡散
層303 の存在により高いポテンシャル障壁が形成されて
いる。
サに、スポット光が入射した場合の動作を図５を用いて
説明する。図５は、図４の（Ｂ）に示した位置検知セン
サの断面図に動作説明用の表示を書き入れたものであ
る。まず、裏面電極313 に０Ｖあるいは正の電圧を印加
した場合、電気的に浮遊状態にあるｐ+ 型拡散層302 よ
り基板301 の深さ方向に向かって空乏層315 が拡がる。
また、ｐ型拡散層309 からも基板301 の深さ方向に向か
って空乏層316 が拡がる。空乏層315 はｐ+ 型拡散層30
2 が島状に分離されているために、各ｐ+ 型拡散層302
ごとに拡がる。隣接したｐ+ 型拡散層間は、ｎ+ 型拡散
層303 の存在により高いポテンシャル障壁が形成されて
いる。
【００２３】この状態で、スポット光317 がｐ+ 型拡散
層302 に入射し、位置318 において正孔−電子対が発生
した場合、正孔はその位置の空乏層315 内の電界によ
り、ｐ型拡散層302 へとドリフト移動する。また、電子
は裏面電極313 へ移動し、外部に逃げる。ｐ+ 型拡散層
302 へ移動した正孔は、浮遊電位にあるｐ+ 型拡散層30
2 の電位を上昇させる。そして、この電位がｎ型層308
直下の電位と同電位になった時にｎ型層308 を超え、空
乏層316 へ正孔が漏れ出すという現象が起きる。Ｓi 基
板301 とｐ型拡散層309 と裏面電極313 とは、従来の位
置検知センサ構造を形成しているため、空乏層316 に漏
れ込んだ正孔は、空乏層316 内でｐ型拡散層309 へとド
リフト移動した後に、電極310a，310bにより取り出さ
れ、前述の（２）式に従って、スポット光の位置検知が
行われる。
層302 に入射し、位置318 において正孔−電子対が発生
した場合、正孔はその位置の空乏層315 内の電界によ
り、ｐ型拡散層302 へとドリフト移動する。また、電子
は裏面電極313 へ移動し、外部に逃げる。ｐ+ 型拡散層
302 へ移動した正孔は、浮遊電位にあるｐ+ 型拡散層30
2 の電位を上昇させる。そして、この電位がｎ型層308
直下の電位と同電位になった時にｎ型層308 を超え、空
乏層316 へ正孔が漏れ出すという現象が起きる。Ｓi 基
板301 とｐ型拡散層309 と裏面電極313 とは、従来の位
置検知センサ構造を形成しているため、空乏層316 に漏
れ込んだ正孔は、空乏層316 内でｐ型拡散層309 へとド
リフト移動した後に、電極310a，310bにより取り出さ
れ、前述の（２）式に従って、スポット光の位置検知が
行われる。
【００２４】一方、このように構成された位置検知セン
サの受光部に、均一に背景光が入射した場合は、受光部
304 内の全てのｐ+ 型拡散層302 下で均一に正孔と電子
が発生し、各正孔は各発生位置に拡がる空乏層315 内の
電界により、各ｐ+ 型拡散層302 へとドリフト移動す
る。また、電子は裏面電極313 へ移動し、外部に逃げ
る。各ｐ+ 型拡散層302 へ移動した正孔は、そのｐ+ 型
拡散層302 の電位を上昇させるものの、その電位は、光
強度が弱いためにｎ層308 直下の電位にまで上昇が進ま
ず、空乏層316 へ漏れ出さない。このため、Ａl 電極31
0a，310bから出力される位置信号に影響を与えることが
ない。
サの受光部に、均一に背景光が入射した場合は、受光部
304 内の全てのｐ+ 型拡散層302 下で均一に正孔と電子
が発生し、各正孔は各発生位置に拡がる空乏層315 内の
電界により、各ｐ+ 型拡散層302 へとドリフト移動す
る。また、電子は裏面電極313 へ移動し、外部に逃げ
る。各ｐ+ 型拡散層302 へ移動した正孔は、そのｐ+ 型
拡散層302 の電位を上昇させるものの、その電位は、光
強度が弱いためにｎ層308 直下の電位にまで上昇が進ま
ず、空乏層316 へ漏れ出さない。このため、Ａl 電極31
0a，310bから出力される位置信号に影響を与えることが
ない。
【００２５】このような動作により、第３の実施の形態
においては、光強度の大きいスポット光のみを位置検知
出力として取り出し、光強度の小さい背景光を位置検知
出力に混じらないようにできるので、スポット光に背景
光が混じっても、スポット光の位置検知が可能である。
なお、ｐ+ 型拡散層306 に蓄積された正孔をリセットす
るには、ポリシリコン電極305 に負の電圧を印加して、
各ｐ+ 型拡散層302 とｐ+ 型拡散層306 の間のｎ型基板
301 と絶縁膜312 の界面に、正孔でできた反転層を形成
する。こうすることにより、各ｐ+ 型拡散層302 とｐ+
型拡散層306 が導通状態になり、Ａl 電極307 より正孔
が外部に捨てられるので、リセットできる。
においては、光強度の大きいスポット光のみを位置検知
出力として取り出し、光強度の小さい背景光を位置検知
出力に混じらないようにできるので、スポット光に背景
光が混じっても、スポット光の位置検知が可能である。
なお、ｐ+ 型拡散層306 に蓄積された正孔をリセットす
るには、ポリシリコン電極305 に負の電圧を印加して、
各ｐ+ 型拡散層302 とｐ+ 型拡散層306 の間のｎ型基板
301 と絶縁膜312 の界面に、正孔でできた反転層を形成
する。こうすることにより、各ｐ+ 型拡散層302 とｐ+
型拡散層306 が導通状態になり、Ａl 電極307 より正孔
が外部に捨てられるので、リセットできる。
【００２６】
【発明の効果】以上実施の形態に基づいて説明したよう
に、本発明によれば、背景光によって生じたキャリアは
受光部より位置検知部へは漏れ出さず、スポット光によ
って生じたキャリアは光照射位置で受光部より位置検知
部へ漏れ出すように構成しているので、背景光が混じっ
ていてもスポット光の位置検知を確実に行うことが可能
な位置検知センサ実現することができる。
に、本発明によれば、背景光によって生じたキャリアは
受光部より位置検知部へは漏れ出さず、スポット光によ
って生じたキャリアは光照射位置で受光部より位置検知
部へ漏れ出すように構成しているので、背景光が混じっ
ていてもスポット光の位置検知を確実に行うことが可能
な位置検知センサ実現することができる。
【図１】本発明に係る位置検知センサの第１の実施の形
態を示す図である。
態を示す図である。
【図２】図１に示した第１の実施の形態の動作原理を説
明するための図である。
明するための図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示す図である。
【図５】図４に示した第３の実施の形態の動作原理を説
明するための図である。
明するための図である。
【図６】従来の位置検知センサの構成例を示す図であ
る。
る。
【図７】従来の位置検知センサの問題点を説明するため
の図である。
の図である。
101,201,301 Ｓi 基板 102,104,202,204 ｎ- 層 103,203 ｎ層 105,205,304 受光部 106,206,209,302,306 ｐ+ 型拡散層 107,208,305 ポリシリコン電極 108a,108b,109,110,112a,112b,210,211,213a,213b,216,
307,310a,310b,311 Ａl 電極 111,212,309 ｐ型拡散層 113,214,312 絶縁膜 114,207,215,303,314 ｎ+ 型拡散層 115,116,315,316 空乏層 117,317 スポット光 118,318 位置 308 ｎ型拡散層 313 裏面電極
307,310a,310b,311 Ａl 電極 111,212,309 ｐ型拡散層 113,214,312 絶縁膜 114,207,215,303,314 ｎ+ 型拡散層 115,116,315,316 空乏層 117,317 スポット光 118,318 位置 308 ｎ型拡散層 313 裏面電極
Claims (4)
- 【請求項１】 第１導電型の半導体基板と浮遊電位にあ
る第２導電型拡散層と該第２導電型拡散層の分離領域と
から成る受光部と、第１導電型の半導体基板と複数の電
極を有する第２導電型拡散層とから成る位置検知部と、
前記受光部に接するように形成され前記受光部に蓄積さ
れた電荷をリセットするための領域とを有し、前記受光
部と位置検知部とがポテンシャル障壁を経て接するよう
に構成されていることを特徴とする位置検知センサ。 - 【請求項２】 前記受光部に蓄積された電荷をリセット
するための領域は、前記半導体基板と絶縁膜と導電材料
から成るスイッチ部と前記第２導電型拡散層とで構成さ
れていることを特徴とする請求項１記載の位置検知セン
サ。 - 【請求項３】 前記受光部は前記第１導電型の半導体基
板の一主面に形成され、前記位置検知部は前記第１導電
型の半導体基板の他の主面に形成され、且つ前記受光部
と位置検知部とは、前記半導体基板中に形成された第１
導電型の低濃度層と第１導電型の高濃度層と第１導電型
の低濃度層を介して接するように構成されていることを
特徴とする請求項１記載の位置検知センサ。 - 【請求項４】 前記受光部と位置検知部は、前記第１導
電型の半導体基板の同一主面に形成され、且つ前記受光
部と位置検知部とは第１導電型の拡散層を介して接する
ように構成されていることを特徴とする請求項１記載の
位置検知センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18536496A JPH1012856A (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | 位置検知センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18536496A JPH1012856A (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | 位置検知センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1012856A true JPH1012856A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=16169515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18536496A Withdrawn JPH1012856A (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | 位置検知センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1012856A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0997952A2 (en) * | 1998-10-30 | 2000-05-03 | Riken | Semiconductor image position sensitive device |
| EP1003225A2 (en) * | 1998-11-20 | 2000-05-24 | Riken | Semiconductor dark image position sensitive device |
| EP1113504A4 (en) * | 1998-06-30 | 2003-09-03 | Hamamatsu Photonics Kk | SEMICONDUCTOR LOCATOR |
| EP1837919A2 (de) * | 2006-03-23 | 2007-09-26 | Prüftechnik Dieter Busch Ag | Photodetektoranordnung, Messanordnung mit einer Photodetektoranordnung und Verfahren zum Betrieb einer Messanordnung |
| US7705285B2 (en) | 2006-03-23 | 2010-04-27 | Prueftechnik Dieter Busch Ag | Photodetector arrangement having a semiconductor body with plural layers and transistors, measurement arrangement with a photodetector arrangement and process for operating a measurement arrangement |
-
1996
- 1996-06-27 JP JP18536496A patent/JPH1012856A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1113504A4 (en) * | 1998-06-30 | 2003-09-03 | Hamamatsu Photonics Kk | SEMICONDUCTOR LOCATOR |
| EP0997952A2 (en) * | 1998-10-30 | 2000-05-03 | Riken | Semiconductor image position sensitive device |
| EP0997952A3 (en) * | 1998-10-30 | 2003-11-19 | Riken | Semiconductor image position sensitive device |
| US6847025B1 (en) | 1998-10-30 | 2005-01-25 | Riken | Semiconductor image position sensitive device |
| EP1003225A2 (en) * | 1998-11-20 | 2000-05-24 | Riken | Semiconductor dark image position sensitive device |
| EP1003225A3 (en) * | 1998-11-20 | 2003-11-05 | Riken | Semiconductor dark image position sensitive device |
| KR100581031B1 (ko) * | 1998-11-20 | 2006-05-16 | 리켄 | 반도체다크상위치검출소자 |
| EP1837919A2 (de) * | 2006-03-23 | 2007-09-26 | Prüftechnik Dieter Busch Ag | Photodetektoranordnung, Messanordnung mit einer Photodetektoranordnung und Verfahren zum Betrieb einer Messanordnung |
| EP1837919A3 (de) * | 2006-03-23 | 2008-06-04 | Prüftechnik Dieter Busch Ag | Photodetektoranordnung, Messanordnung mit einer Photodetektoranordnung und Verfahren zum Betrieb einer Messanordnung |
| US7705285B2 (en) | 2006-03-23 | 2010-04-27 | Prueftechnik Dieter Busch Ag | Photodetector arrangement having a semiconductor body with plural layers and transistors, measurement arrangement with a photodetector arrangement and process for operating a measurement arrangement |
| US7723668B2 (en) | 2006-03-23 | 2010-05-25 | Prueftechnik Dieter Busch Ag | Photodetector arrangement, measurement arrangement with a photodetector arrangement and process for operating a measurement arrangement |
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