KR100564348B1 - 반도체 위치 검출기 - Google Patents
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Abstract
본 반도체 위치 검출기에 있어서는, 게이트 전극(11)의 전위를 제어함으로써, 기간 도전층(2-1, 2-2)의 차단/접속 제어를 행하는 것으로, 반도체 위치 검출기를 PSD로서 기능시키거나, 2분할 PD 등으로서 기능시킨다. 상기 반도체 위치 검출기에 의하면, PSD와는 별도의 PD를 필요로 하지 않기 때문에, 장치 자체를 소형화할 수 있으며, 또한, 수광면에 모든 신호광을 조사할 수 있기 때문에, 검출 감도를 향상시킬 수 있다.
다분할 포토다이오드, 기간 도전층, 게이트 전극, 반도체 위치 검출 소자(PSD).
Description
본 발명은 반도체 위치 검출기에 관한 것이다.
반도체 위치 검출 소자(PSD)는, 소위 삼각 측량의 원리 등을 사용하여 피측정물의 거리를 측정하는 장치로서 알려져 있다. PSD는 액티브 방식의 거리 측정기로서 카메라 등의 촬상 기기에 탑재되어 있고, 이러한 촬상 기기에 있어서는 PSD에 의해서 측정된 피측정물의 거리에 근거하여 촬영 렌즈의 포커싱이 행하여지고 있다.
PSD에 의하면, 광 스폿의 입사 위치에 대응한 연속 출력을 얻을 수 있지만, 원거리 측정 등의 신호 광량이 저하하는 경우에는, 극단적으로 S/N 비가 저하한다. 이로 인해, PSD를 사용한 거리 측정 시스템에서는, 원거리 측에서의 거리 정밀도를 향상시킬 수 없다. 이에 반해, 2분할 포토다이오드(PD) 등의 다분할 포토다이오드에서는, PSD와 같이 입사 위치에 대응한 연속 출력을 얻는 것은 불가능하지만, 신호 광량이 저하하더라도 S/N 비는 거의 저하시키지 않고, 검출 감도를 향상시킬 수 있다.
그래서, PSD와 2분할형의 PD를 조합한 반도체 광 위치 검출기가 특개평4-313279호 공보에 기재되어 있다.
도 14는, 이러한 반도체 위치 검출기의 평면도이다. 상기 반도체 위치 검출기는, 반도체 기판(1)상에 설치된 반도체 도전층 형성 영역(20)과 그 양단에 설치된 한 쌍의 신호 취출 전극(5)으로 이루어지는 PSD와, 신호 광량의 낮게 되는 원거리 측에 설치된 2분할 PD(21)를 구비하고 있다. 상기 반도체 위치 검출기에 있어서는, 신호광의 입사 위치에 대응한 연속 출력을 PSD로부터 얻으면서, 신호광이 약해지는 위치에서는 2분할 PD에 의해 감도 양호하게 위치 검출을 할 수 있다.
그러나, 상기 구조에서는 칩의 면적이 커지는 동시에, PSD와 2분할 PD의 분리부에 광을 조사하기 위해서, 신호광의 일부분 밖에 위치 검출에 사용할 수 없고, 조사하는 신호광의 스폿 직경이 작을 때에는 검출 감도를 향상시킬 수 없다. 본 발명은 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 종래 기술에 비하여 소형이며, 검출 감도를 향상 가능한 반도체 위치 검출기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 반도체 위치 검출기는, 수광면 상의 입사광 위치에 따라서 반도체 도전층의 양단부로부터 각각 출력되는 전류치가 가변하는 반도체 위치 검출기에 있어서, 반도체 도전층의 도중에 양단부 간의 전기 전도를 차단 가능한 게이트 수단을 설치한 것을 특징으로 한다. 본 반도체 위치 검출기는, 게이트 수단에 의해 반도체 도전층 양단부간의 전기 전도를 가능하게 하였을 때는 PSD로서 기능하여, 이들 서로간의 전기 전도를 차단했을 때에는 다분할 또는 단일 PD로서 기능한다.
상기 게이트 수단은, 반도체 도전층상에 배치된 절연막과, 절연막 상에 배치 된 게이트 전극을 구비하는 것이 바람직하다. 게이트 전극에 인가하는 전위를 제어함으로써, 절연막을 통해 게이트 전극 바로 아래에 형성되는 채널은 제어된다. 상기 채널은, 게이트 전극의 전위가 소정치가 된 경우에 소멸하여 반도체 도전층 양단부간의 전기 전도는 차단된다.
수광면에의 광의 입사에 따라서 발생한 전하를 효율적으로 반도체 도전층을 향하여 수집하기 위해서, 본 발명의 반도체 위치 검출기는 반도체 도전층으로부터 연장된 복수의 분기 도전층을 구비하는 것이 바람직하다.
분기 도전층의 검출 정밀도에의 영향을 저감시키기 위해서는, 그 불순물 농도를 높게 하고, 저항률을 저하시키는 것이 바람직하지만, 분기 도전층과 반도체 도전층의 저항률이, 대략 동일인 경우에는, 이들을 동일 공정으로 제조할 수 있으므로, 제조시간을 단축할 수 있다.
또한, 본 발명의 반도체 위치 검출기에 있어서는, 게이트 전극 바로 아래의 반도체 도전층은, 상기 양단부와 다른 불순물 농도를 갖는 것이 바람직하고, 상기 영역의 불순물 농도에 의해 채널 발생 시에 필요한 게이트 전위를 설정할 수 있다.
또한, 상기 게이트 수단은, 반도체 도전층상에 배치된 절연막과, 절연막 상에 각각 배치된 복수의 게이트 전극을 구비하는 것으로 하여도 된다. 이 경우에는, 다분할 포토다이오드의 각 포토다이오드의 면적비를 가변할 수 있다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 반도체 위치 검출기의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 반도체 위치 검출기의 I-I 사시 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 반도체 위치 검출기의 II-II 사시 단면도이다.
도 4는 제 2 실시예에 따른 반도체 위치 검출기의 평면도이다.
도 5는 도 4에 도시한 반도체 위치 검출기의 I-I 사시 단면도이다.
도 6은 도 4에 도시한 반도체 위치 검출기의 II-II 사시 단면도이다.
도 7은 제 3 실시예에 따른 반도체 위치 검출기의 평면도이다.
도 8은 도 7에 도시한 반도체 위치 검출기의 I-I 사시 단면도이다.
도 9는 도 7에 도시한 반도체 위치 검출기의 II-II 사시 단면도이다.
도 10은 제 4 실시예에 따른 반도체 위치 검출기의 평면도이다.
도 11은 도 10에 도시한 반도체 위치 검출기의 I-I 사시 단면도이다.
도 12는 도 10에 도시한 반도체 위치 검출기의 II-II 사시 단면도이다.
도 13은 도 10에 도시한 반도체 위치 검출기의 III-III 사시 단면도이다.
도 14는 종래의 반도체 위치 검출기의 평면도이다.
이하, 실시예에 따른 반도체 위치 검출기에 관해서 설명한다. 동일 요소 또는 동일 기능을 갖는 요소에는 동일 부호를 사용하기로 하고, 중복하는 설명은 생략한다.
(제 1 실시예)
도 1은 제 1 실시예에 따른 반도체 위치 검출기의 평면도, 도 2는 도 1에 도시한 반도체 위치 검출기의 I-I 사시 단면도, 도 3은 도 1에 도시한 반도체 위치 검출기의 II-II 사시 단면도이다. 또한, 설명에 이용하는 반도체 위치 검출기의 단면도는, 그 단면을 도시한다.
본 실시예에 따른 반도체 위치 검출기는, 저농도 n형 Si로 이루어지는 반도체 기판(1)과, 반도체 기판(1)의 이면에 형성된 고농도 n형 Si로 이루어지는 이면측 n형 반도체층(8)을 구비한다. 반도체 기판(1)의 표면은 장방형이다. 이하의 설명에서는, 이면측 n형 반도체층(8)으로부터 n형 반도체 기판(1)으로 향하는 방향을 상방향으로 하고, n형 반도체 기판(1)의 장방형 표면의 긴변의 신장 방향을 길이 방향(긴쪽 방향)(X), 짧은 변의 신장 방향을 폭방향(Y), 길이 방향(X) 및 폭방향(Y) 쌍방에 수직인 방향을 깊이 방향(두께 방향)(Z)으로 한다. 즉, 방향(X, Y 및 Z)은 서로 직교하고 있다.
본 반도체 위치 검출기는, 반도체 기판(1)내에 형성되고, 길이 방향(X)을 따라 정렬하여 연장된 2개의 도전층(2-1, 2-2)으로 이루어지는 기간 도전층(2)을 구비하고 있다. 기간 도전층(2)은 p형 Si로 이루어지고, 기간 도전층(2)의 저항률은 반도체 기판(1)의 저항률보다도 낮다. 또한, 기간 도전층(2)은, n형 반도체 기판(1)내에 형성되어 있다. 각 기간 도전층(2-1, 2-2)은, 그 경계에 분리부를 갖고 있지만, 각 층(2-1, 2-2)내는 삽입 영역을 개재하는 일 없이 길이 방향(X)을 따라서 연속하고 있다. 기간 도전층(2)을 구성하는 저항 영역은, X, Y 및 Z 방향을 따라서 실질적으로 동일의 불순물 농도, 즉 저항률(β)을 갖고 있고, n형 반도체 기판(1)의 표면으로부터 두께 방향(Z)을 따라서 실질적으로 동일의 깊이까지 연장되어 있다.
본 반도체 위치 검출기는, 반도체 위치 검출기의 표면 양단부에 형성되고, 기간 도전층(2)의 양단으로부터의 출력 전류가 각각 취출되는 한 쌍의 신호 취출 전극(5)을 구비하고 있다.
본 반도체 위치 검출기는, 기간 도전층(2-1, 2-2)으로부터 수광면을 따라서 각각 연장된 복수의 도전층(3-1, 3-2)으로 이루어지는 분기 도전층(3)을 구비하고 있다. 분기 도전층(3)의 불순물 농도는 기간 도전층(2)의 불순물 농도와 대략 동일이고, 분기 도전층(3)의 폭방향(Y)에 따른 길이는 입사광 스폿의 직경보다도 길다.
또한, 분기 도전층(3)은, 고농도 p형 Si로 이루어지는 것으로 하여도 된다. 이 경우, 각 기간 도전층(2-1, 2-2)은, 복수의 p형의 저항 영역이 불순물 농도가 다른 분기 도전층의 일단부를 개재하여 길이 방향(X)을 따라 연속하여지고, 분기 도전층(3)의 불순물 농도는, 기간 도전층(2)의 불순물 농도보다도 높으며, 또한, 분기 도전층(3)의 저항률은, 기간 도전층(2)의 저항률보다도 낮다.
본 반도체 위치 검출기는, 기간 도전층(2)의 양단에 각각 연속하여, 반도체 기판(1)내에 형성된 한 쌍의 고농도 신호 취출용 반도체층(4)을 구비한다. 고농도 신호 취출용 반도체층(4)은, 고농도 p형 Si로 이루어진다. 고농도 신호 취출용 반도체층(4)은 반도체 기판(1)의 표면으로부터 두께 방향(Z)을 따라서 기간 도전층(2)의 깊이보다도 깊은 위치까지 연장되어 있다.
본 반도체 위치 검출기는, 반도체 기판(1)의 장방형 표면의 외측 주위부에 형성된 외측 테두리 반도체층(6)을 구비한다. 외측 테두리 반도체층(6)은 고농도 n형 Si이다. 외측 테두리 반도체층(6)은, 반도체 기판(1)의 장방형 표면의 외측 주위 영역 내에 형성되어 ロ자형을 이루고, 기간 도전층(2), 분기 도전층(3), 및 고농도 신호 취출용 반도체층(4)이 형성된 기판 표면 영역을 포위하여, n형 반도체 기판(1)의 표면으로부터 두께 방향(Z)을 따라 소정의 깊이까지 연장되어 있다.
본 반도체 위치 검출기는, 반도체 기판(1)내에 형성된 분기 도전층 격리용 반도체층(6')을 구비한다. 분기 도전층 격리용 반도체층(6')은, 고농도 n형 Si이다. 분기 도전층 격리용 반도체층(6')은, ロ자형의 외측 테두리 반도체층(6)의 한 쪽의 긴변의 내측으로부터 폭방향(Y)을 따라서 기간 도전층(2) 방향으로 연장된 복수의 n형의 분기 영역으로 이루어진다. 각 분기 영역은, 두께 방향(Z)을 따라서 n형 반도체 기판(1)의 표면으로부터 소정 깊이까지 연장되어 있다. 상기 n형의 분기 영역은, p형의 분기 도전층(3)보다도 깊고, 분기 도전층(3)간 및 분기 도전층(3)과 고농도 신호 취출용 반도체층(4) 사이에 개재하고, 그들을 전기적으로 격리하고 있다. 즉, 분기 영역은, 분기 도전층(3)의 인접하는 것 끼리간 및 분기 도전층(3)과 고농도 신호 취출용 반도체층(4)간을 길이 방향(X)을 따라서 흐르는 전류를 저지하고 있다.
본 반도체 위치 검출기는, n형 반도체 기판(1)의 장방형 표면을 덮는 페시베이션막(절연막)(1O)을 구비한다. 또한, 도 1 및 이하의 실시예에 따른 반도체 위치 검출기의 평면도에 있어서는 페시베이션막(10)의 기재를 생략한다. 페시베이션막(10)은, 신호 취출 전극용 1 쌍의 장방형 개구를 길이 방향 양단부에 갖고, 외측 테두리 전극용의 ロ자형 개구를 외측 주위부에 갖는다. 페시베이션막(10)은, Si02로 이루어진다. 신호 취출 전극(5)은, 페시베이션막(10)의 신호 취출 전극용 1 쌍 의 개구를 각각 거쳐, 각각 고농도 신호 취출용 반도체층(4) 상에 형성되어 있고, 고농도 신호 취출용 반도체층(4)에 오믹 접촉하고 있다. 또한, 신호 취출 전극(5)의 표면 형상은, 고농도 신호 취출용 반도체층(4)의 표면 형상과 동일이다.
본 반도체 위치 검출기는, 페시베이션막(10)의 외측 테두리 전극용 개구를 거쳐, n형의 외측 테두리 반도체층(6)상에 형성된 외측 테두리 전극(7)을 구비한다. 외측 테두리 전극(7)은, 외측 테두리 반도체층(6)과 오믹 접촉하고 있다. 외측 테두리 전극(7)은, 반도체 기판(1) 외측 주위부에의 광의 입사를 저지한다. 또한, 외측 테두리 전극(7)과 신호 취출 전극(5)과의 사이에 소정의 전압을 인가하는 것도 가능하다.
본 반도체 위치 검출기는, 이면측 n형 반도체층(8)의 하면에 형성된 하면 전극(9)을 구비한다. 하면 전극(9)은, 이면측 n형 반도체층(8)과 오믹 접촉하고 있다.
본 반도체 위치 검출기는, 기간 도전층(2-1, 2-2)간의 경계상의 페시베이션막(절연막)(10) 상에 게이트 전극(11)을 구비하고 있다. 게이트 전극(11)은, 페시베이션막(10) 상의 본딩 패드(11')에 전기적으로 접속되어 있고, 본딩 패드(11')를 통해 게이트 전극(11)에 소정 전위를 인가하면, 게이트 전극(11) 바로 아래의 분리부인 기간 도전층(2) 상당 부위(반도체 기판(1) 표면 영역)에 채널이 형성된다. 게이트 전극(11)에 부전위를 인가하면, 여기에 정전하가 집합하기 때문에, 채널의 도전형은 p형으로 되고, 본 반도체 위치 검출기는 PSD로서 기능한다.
한편, 게이트 전극(11)에 영전위 또는 정전위를 인가하면, p형 채널은 소멸 하기 때문에, 기간 도전층(2-1, 2-2)간, 즉 기간 도전층(2)의 양단부간의 전기 전도는 차단되어, 본 반도체 위치 검출기는 2분할 PD로서 기능한다.
반도체 위치 검출기가 PSD로서 기능하고 있는 경우, 1 쌍의 신호 취출 전극(5)과 하면 전극(9) 간에, p형 분기 도전층(3) 및 n형 반도체 기판(1)으로 구성되는 pn 접합 다이오드에 역 바이어스 전압이 인가되도록 전압을 인가한 상태로, 분기 도전층(3)의 형성된 n형 반도체 기판(1)의 표면 영역에서 규정되는 수광면에 입사광이 스폿광으로서 입사하면, 상기 입사광을 따라서 반도체 위치 검출기 내부에서 전자 정공쌍(전하)이 발생하여, 확산 및 반도체 위치 검출기 내부의 전계를 따라서 그 한쪽은 분기 도전층(3)내에 유입한다. 상기 전하는, 분기 도전층(3)을 전도하여 기간 도전층(2)의 소정 위치에 유입하고, 기간 도전층(2)의 길이 방향(X)의 위치에 따라서, 기간 도전층(2)의 양단까지의 저항치에 반비례하도록 그 전하량이 분배되고, 분배된 전하는 각각 기간 도전층(2)의 양단을 통해 각각의 신호 취출 전극(5)으로부터 취출된다.
한편, 반도체 위치 검출기가 2분할 PD로서 기능하고 있는 경우, 1 쌍의 신호 취출 전극(5)과 하면 전극(9) 사이에, p형 분기 도전층(3) 및 n형 반도체 기판(1)으로 구성되는 pn 접합 다이오드에 역 바이어스 전압이 인가되도록 전압을 인가한 상태로, 수광면에 입사광이 스폿광으로서 입사하면, 상기 입사광을 따라서 반도체 위치 검출기 내부에서 전자 정공쌍(전하)이 발생하여, 확산 및 반도체 위치 검출기 내부의 전계를 따라서 그 한쪽은 분기 도전층(3)을 통해 입사 위치에 따른 비율로 기간 도전층(2-1, 2-2)내에 유입한다. 이렇게 하여 분배된 전하는 각각 기간 도전 층(2)의 양단을 통해 각각의 신호 취출 전극(5)으로부터 취출한다.
이상, 설명과 같이, 본 실시예에 따른 반도체 위치 검출기는, 수광면상의 입사광 위치에 따라서 반도체 도전층(2)의 양단부로부터 각각 출력되는 전류치가 가변하는 반도체 위치 검출기에 있어서, 반도체 도전층(2)의 도중에 양단부간의 전기 전도를 차단 가능한 게이트 수단(10, 11)을 설치하고 있다. 본 반도체 위치 검출기는, 게이트 수단에 의해 반도체 도전층(2) 양단부간의 전기 전도를 가능하게 하였을 때는 PSD로서 기능하고, 이들 간의 전기 전도를 차단했을 때에는 다분할 PD로서 기능한다. 따라서, 본 실시예에 있어서는 PSD와는 별도의 다분할 PD를 필요로 하지 않기 때문에, 장치 자체를 소형화할 수 있으며, 또한, 수광면에 모든 입사광을 조사할 수 있기 때문에, 검출 감도를 향상시킬 수 있다.
상기 게이트 수단은, 반도체 도전층(2)상에 배치된 절연막(10)의 일부의 영역과, 상기 절연막 상에 배치된 게이트 전극(11)을 구비한다. 게이트 전극(11)에 인가하는 전위를 제어함으로써, 절연막(10)을 통해 게이트 전극(11)바로 아래에 형성되는 채널이 제어된다. 상기 채널은, 게이트 전극(11)의 전위가 소정치가 된 경우에 소멸하고, 반도체 도전층(2) 양단부간의 전기 전도는 차단된다.
또한, 분기 도전층(3)의 검출 정밀도에의 영향을 저감시키기 위해서, 그 불순물 농도를 높게 하고, 저항률을 저하시키는 것이 바람직하지만, 본 실시예에 있어서는, 분기 도전층(3)과 반도체 도전층(2)의 저항률은, 대략 동일로 하고, 이들을 동일 공정으로 제조하여, 제조시간의 단축을 꾀하는 것으로 하였다.
(제 2 실시예)
도 4는 제 2 실시예에 따른 반도체 위치 검출기의 평면도, 도 5는 도 4에 도시한 반도체 위치 검출기의 I-I 사시 단면도, 도 6은 도 4에 도시한 반도체 위치 검출기의 II-II 사시 단면도이다.
본 예의 반도체 위치 검출기는, 제 1 실시예의 반도체 위치 검출기와 비교하여, 게이트 전극(11) 바로 아래의 반도체 기판(1) 표면 영역, 즉 기간 도전층(2-1, 2-2)간의 분리부에 기간 도전층(2-1, 2-2)을 접속하는 채널 형성 전위 조정용 반도체층(17)을 또한 구비한 점만이 다르다. 반도체층(17)은 기간 도전층(2-1, 2-2)과 동일의 도전형을 갖고, 본 예에서는 p형이다. 게이트 전극(11)에 캐소드에 대하여 영전위 또는 부전위를 인가한 경우, 반도체층(17)은 p형 그대로 이고, 본 반도체 위치 검출기는 PSD로서 기능한다. 게이트 전극(11)에 정전위를 인가하면, 반도체층(17)에는 p형의 도전형을 상쇄하는 n형의 채널이 형성되기 때문에, 기간 도전층(2-1, 2-2)은 전기적으로 분리되고, 본 반도체 위치 검출기는 2분할 PD로서 기능한다.
즉, 본 반도체 위치 검출기에 있어서는, 게이트 전극(11) 바로 아래의 반도체층(17)은, 그 양단부와 다른 불순물 농도를 갖고, 상기 영역의 불순물 농도에 의해 채널 발생 시에 필요한 게이트 전위를 결정할 수 있다.
(제 3 실시예)
도 7은 제 3 실시예에 따른 반도체 위치 검출기의 평면도, 도 8은 도 7에 도시한 반도체 위치 검출기의 I-I 사시 단면도, 도 9는 도 7에 도시한 반도체 위치 검출기의 II-II 사시 단면도이다.
본 예의 반도체 위치 검출기는, 제 1 실시예의 반도체 위치 검출기와 비교하여, 기간 도전층(2)을 4개로 분리하여 도전층(2-1, 2-2, 2-3, 2-4)을 형성하고, 각각의 분리부상에 복수의 게이트 전극(11-1, 11-2, 11-3) 및 본딩 패드(11-1', 11-2', 11-3')를 형성한 점만이 다르다. 즉, 본 실시예에 있어서는, 상술의 게이트 수단이 반도체 도전층(2) 상에 배치된 절연막(10)과, 상기 절연막 상에 각각 배치된 복수의 게이트 전극(11-1, 11-2, 11-3)을 구비한다. 본 실시예에 있어서는, 게이트 전극(11-1, 11-2, 11-3)에 인가하는 전위를 제어하여 분리부의 차단/접속 상태를 제어함으로써, 다분할 PD의 각 포토다이오드의 면적비를 가변할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 반도체 위치 검출기에 있어서, 제 2 실시예에 있어서의 반도체층(17)을 형성하는 것도 가능하다.
(제 4 실시예)
도 10은 제 4 실시예에 따른 반도체 위치 검출기의 평면도, 도 11은 도 10에 도시한 반도체 위치 검출기의 I-I 사시 단면도, 도 12는 도 10에 도시한 반도체 위치 검출기의 II-II 사시 단면도, 도 13은 도 10에 도시한 반도체 위치 검출기의 III-III 사시 단면도이다. 상술과 같이, 제 2 실시예의 반도체 위치 검출기에 있어서는, 기간 도전층(2) 및 고농도 신호 취출용 반도체층(4)을 반도체 도전층으로 하면, 게이트 수단(10, 11)은, 그 대략 중앙부에 설치되었다.
본 실시예의 반도체 위치 검출기는, 제 2 실시예의 반도체 위치 검출기와 비교하여, 도 4 내지 도 6에 도시한 게이트 수단(10, 11)이 설치되는 위치가 다르다. 본 예의 게이트 수단(10, 11)은, 해당 반도체 도전층(2, 4)의 일단부 근방, 바꾸어 말하면, 고농도 신호 취출용 반도체층(4) 및 신호 취출 전극(5)을 통해 취출하는 전류(캐리어)를 신호 취출 전극(5) 직전에서 차단하는 위치에 설치되어 있다. 본 반도체 위치 검출기는, 게이트 수단(10, 11)에 의해서 반도체 도전층(2, 4) 양단부간의 전기 전도를 가능하게 하였을 때는, PSD로서 기능하고, 이들 간의 전기 전도를 차단했을 때에는 단일 PD로서 기능한다. 이하, 상세히 설명한다.
본 반도체 위치 검출기는, 반도체 기판(1)내에 형성되고, 길이 방향(X)을 따라 연장된 1개의 기간 도전층(2)과, 기간 도전층(2)으로부터 Y 방향을 따라 연장되는 복수의 분기 도전층(3)과, 기간 도전층(2)의 양단에 각각 연속하여, 반도체 기판(1)내에 형성된 한 쌍의 고농도 신호 취출용 반도체층(4)을 구비한다. 한 쪽의 고농도 신호 취출용 반도체층(4)(도면 오른쪽)은, Y 방향을 따라 불연속이 되도록 분할되어 있고, 상기 분할 위치 상에 절연막(10)을 통해 게이트 전극(11)이 배치되어 있다.
분할된 고농도 신호 취출용 반도체층(4) 중, 기간 도전층(2)측에 위치하는 것을 소스측 고농도 신호 취출용 반도체층(4-1)으로 하고, 게이트 전극(11)을 통해 대향하는 것을 드레인측 고농도 신호 취출용 반도체층(4-2)으로 한다. 소스측 고농도 신호 취출용 반도체층(4-1)과 드레인측 고농도 신호 취출용 반도체층(4-2) 간의 경계는, 상기 분할 위치를 구성하고, 상기 분할 위치는 절연막(10)을 거친 게이트 전극(11)의 바로 아래에 위치한다. 여기서는, 상기 분할 위치에 채널 형성 전위 조정용 반도체층(17)이 설치되어 있고, 이것은 제 2 실시예의 것과 같이 기능한다.
소스측 고농도 신호 취출용 반도체층(4-1)상에는, 기간 도전층(2)의 우단부로부터 출력되는 전류를, 상기 분할 위치의 직전까지 전도시키는 전류 바이패스용 전극(55)이 설치되어 있다.
즉, 전류 바이패스용 전극(55)은 소스측 고농도 신호 취출용 반도체층(4-1)보다도 저항률이 충분히 낮고, 기간 도전층(2)의 우단부로부터 출력되는 전류의 대부분은, 소스측 고농도 신호 취출용 반도체층(4-1)이 아니라, 전류 바이패스용 전극(55)을 흐른다.
또한, 기간 도전층(2), 분기 도전층(3) 및 고농도 신호 취출용 반도체층(4)은, 동일의 불순물 첨가 공정에 의해서 형성되기 때문에, 그 저항률은 같지만, 이것을 다른 공정으로 하여, 고농도 신호 취출용 반도체층(4)을 기간 도전층(2)보다도 저항률이 충분히 낮게 되도록 형성하면, 이것은 전류의 도전에 관해서는 전류 바이패스용 전극(55)과 동일하게 기능한다. 또한, 본 예에서는 전류 바이패스용 전극(55)은 차광성 재료로 이루어지기 때문에, 고농도 신호 취출용 반도체층(4)에의 광의 입사를 억제하고 있다.
게이트 전극(11)은, 페시베이션막(10) 상의 본딩 패드(11')에 전기적으로 접속되어 있고, 본딩 패드(11')를 통해 게이트 전극(11)에 소정 전위를 인가하면, 게이트 전극(11) 바로 아래의 분리부인 상기 분할 위치, 채널 형성 전위 조정용 반도체층(17)에 형성되는 채널을 제어할 수 있다. 게이트 전극(11)에 영전위 또는 부전위를 인가한 경우, 채널의 도전형은 p형이고, 소스측 고농도 신호 취출용 반도체층(4-1)과 드레인측 고농도 신호 취출용 반도체층(4-2)은 도통시키고, 본 반도체 위치 검출기는 제 2 실시예와 동일의 PSD로서 기능한다.
한편, 게이트 전극(11)에 소정치 이상의 정전위를 인가하면, p형 채널은 소멸하기 때문에, 소스측 고농도 신호 취출용 반도체층(4-1)과 드레인측 고농도 신호 취출용 반도체층(4-2)간, 바꾸어 말하면, 도면 좌방의 고농도 신호 취출용 반도체층(4)과 드레인측 고농도 신호 취출용 반도체층(4-2)간의 영역에서 규정되는 반도체 도전층 양단부간의 전기 전도는 차단되고, 본 반도체 위치 검출기는 단일의 PD로서 기능한다.
반도체 위치 검출기가 단일의 PD로서 기능하고 있는 경우, 1 쌍의 신호 취출 전극(5)과 하면 전극(9)과의 사이에, p형 분기 도전층(3) 및 n형 반도체 기판(1)으로 구성되는 pn 접합 다이오드에 역 바이어스 전압이 인가되도록 전압을 인가한 상태로, 수광면에 입사광이 스폿광으로서 입사하면, 상기 입사광을 따라서 반도체 위치 검출기 내부에서 전자 정공쌍(전하)이 발생하여, 확산 및 반도체 위치 검출기 내부의 전계를 따라서 그 한쪽은, 분기 도전층(3) 및 기간 도전층(2)을 통해 한 쪽의 고농도 신호 취출용 반도체층(4)(도면좌측)내에 그의 거의 모두가 유입하고, 이 위에 설치된 신호 취출 전극(5)으로부터 취출한다.
이상, 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 반도체 위치 검출기에 있어서도, 수광면상의 입사광 위치에 따라서 반도체층(2, 4)으로 이루어지는 반도체 도전층의 양단부(전극(5, 5) 바로 아래의 영역)로부터 각각 출력되는 그 전류치가 가변하는 반도체 위치 검출기에 있어서, 상기 반도체 도전층의 도중에 양단부간의 전기 전도를 차단 가능한 게이트 수단(10, 11)을 설치하고 있으며, 반도체층(4) 영역에 게이 트 수단을 설치함으로써, 한 쪽의 신호 취출 전극으로부터 거의 모든 신호 출력을 얻는 것도 가능하다. 바꾸어 말하면, 단일 PD로서 기능시키는 것도 가능해진다.
이상, 설명한 바와 같이, 본 반도체 위치 검출기에 의하면, PSD와는 별도의 PD를 필요로 하지 않기 때문에, 장치 자체를 소형화할 수 있으며, 또한, 수광면에 모든 신호광을 조사할 수 있기 때문에, 검출 감도를 향상시킬 수 있다.
본 반도체 위치 검출기는, 거리 측정기로서 카메라 등의 촬상 기기에 탑재할 수 있다.
Claims (6)
- 수광면상의 입사광 위치에 따라서 반도체 도전층의 양단부로부터 각각 출력되는 전류치가 가변하는 반도체 위치 검출기에 있어서,상기 반도체 도전층의 도중에 상기 양단부 간의 전기 전도를 차단 가능한 게이트 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 반도체 위치 검출기.
- 제 1 항에 있어서,상기 게이트 수단은 상기 반도체 도전층상에 배치된 절연막과, 상기 절연막 상에 배치된 게이트 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는, 반도체 위치 검출기.
- 제 1 항에 있어서,상기 반도체 도전층으로부터 연장된 복수의 분기 도전층을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 위치 검출기.
- 제 3 항에 있어서,상기 분기 도전층과 상기 반도체 도전층의 저항률은 동일인 것을 특징으로 하는, 반도체 위치 검출기.
- 제 2 항에 있어서,상기 게이트 전극 바로 아래의 상기 반도체 도전층은 상기 양단부와 다른 불순물 농도를 갖는 것을 특징으로 하는, 반도체 위치 검출기.
- 제 1 항에 있어서,상기 게이트 수단은 상기 반도체 도전층상에 배치된 절연막과, 상기 절연막 상에 각각 배치된 복수의 게이트 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는, 반도체 위치 검출기.
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