WO2000022680A1 - Detecteur de position a semiconducteurs - Google Patents

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WO2000022680A1
WO2000022680A1 PCT/JP1998/004614 JP9804614W WO0022680A1 WO 2000022680 A1 WO2000022680 A1 WO 2000022680A1 JP 9804614 W JP9804614 W JP 9804614W WO 0022680 A1 WO0022680 A1 WO 0022680A1
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conductive layer
psd
signal extraction
light
semiconductor
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PCT/JP1998/004614
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Tatsuo Takeshita
Masayuki Sakakibara
Original Assignee
Hamamatsu Photonics K.K.
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Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor position detector (PSD) for detecting the position of incident light.
  • PSD semiconductor position detector
  • PSD semiconductor position detector
  • the accuracy of detecting a distance to an object to be measured at a long distance is considered to be lower than the accuracy at a short distance. Therefore, by making the width of the resistive layer irradiated with the incident light spot linearly smaller from the near side to the far side of the light receiving surface, the incident light spot from the DUT at a long distance is reduced. Even if the amount of movement of the antenna is very small, the resistance division ratio of the resistance layer changes greatly, It is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-240511.
  • the width of the resistance layer is increased linearly as it goes from the far side to the near side, that is, the width of the resistance layer goes from the near side to the far side. According to the linear function.
  • This resistance layer forms the light receiving surface.
  • the resistance layer can be considered as a minute resistance aggregate in which minute resistances are connected in a matrix.
  • the charge generated by light incident on the resistive layer is divided based on the resistance ratio from the incident light position to the electrodes at both ends of the resistive layer, but only to a part of the micro-resistors group aligned in the width direction of the resistive layer.
  • the generated charges do not pass uniformly along the length of the resistive layer, and therefore the incident light position and output current calculated theoretically from the shape of the resistive layer Is different for each incident light position and incident light shape, and it is difficult to accurately calculate the incident light position from the output current using a single relational expression. That is, in order to obtain an accurate incident light position from the output current, a plurality of arithmetic circuits different for each incident light position and incident light shape are required. In other words, in the conventional PSD described above, when the incident light is applied to all of the minute resistance groups aligned in the resistance layer width direction, that is, when the slit-shaped incident light is incident so as to traverse the resistance layer. Only, the incident light position can be obtained using a single arithmetic circuit.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a semiconductor position detector that can further improve the position detection accuracy as compared with the related art and has no limitation on the shape of incident light.
  • the purpose is to do.
  • the semiconductor position detector according to the present invention is characterized in that a basic conductive layer in which a plurality of resistance regions are continuous in a predetermined direction, and an output current from both ends of the basic conductive layer differ depending on an incident light position on a light receiving surface.
  • a plurality of branched conductive layers extending from the conductive layer along the light receiving surface, wherein the resistance region has substantially the same resistivity, and has a width perpendicular to a predetermined direction at one end of the main conductive layer. From the other end to the other end.
  • the plurality of resistance regions are continuous with a branch conductive layer interposed between the respective resistance regions. It is desirable that the resistance regions be continuous while contacting each other.
  • the position of the incident light moves on the light receiving surface according to the distance of the object to be measured.
  • the charges generated in response to the irradiation of the light incident on the light receiving surface flow into the main conductive layer through the branch conductive layer. Since the branched conductive layer extends so that the output current from both ends of the main conductive layer varies depending on the position of the incident light on the light receiving surface, the position of the incident light can be detected from the output current.
  • the width of the plurality of resistance regions constituting the basic conductive layer is increased from one end to the other end, and since the respective resistivities are substantially the same, the distance from the DUT at a long distance
  • the semiconductor position detector is arranged so that the charges generated in response to the incident light flow into the narrow resistance region, the position of the incident light becomes very small on the light-receiving surface due to the change in the distance of the object to be measured. Even in the case of only moving, the output current from both ends of the main conductive layer changes greatly because the resistance value of the narrow resistance region is high.
  • the incident light is received by the branch conductive layer, and the generated charges are divided by the base conductive layer. Therefore, the width of the base conductive layer can be reduced, and the resistance is increased by increasing the impurity concentration. Even if the rate is lowered, a desired resistance value can be obtained. That is, by increasing the impurity concentration, the ratio of the minimum controllable impurity concentration to the entire impurity concentration is reduced, so that the variation in resistivity is reduced and the position detection accuracy is improved.
  • the width of the resistance region is a linear function or a quadratic function at a position along a predetermined direction from the end of the basic conductive layer, and the incident light is reflected on the light receiving surface on which the branch conductive layer is formed. Irradiation, without limiting the shape of the incident light, using the function for distance detection derived from the fact that the width of the resistance region is a linear or quadratic function of the position
  • the distance to the device under test can be calculated from the output current from c. If signal extraction electrodes for extracting the output current are provided at both ends of the main conductive layer, the incident light will be incident on the branched conductive layer adjacent to this. When the light is irradiated, a part of the incident light irradiates the signal extraction electrode, so that the center of gravity of the incident light shifts from the true position to the branch conductive layer side, and the position detection accuracy deteriorates.
  • the semiconductor position detector of the present invention has the narrowest position at one end of the main conductive layer.
  • a high-concentration semiconductor region adjacent to a predetermined branching conductive layer extending from a resistance region having a wide width and having a resistivity lower than that of the base conductive layer, and a charge passing through the high-concentration semiconductor region in response to incident light.
  • a signal extraction electrode provided at a position where the current can flow without passing through the main conductive layer, and from which one of the output currents is extracted.
  • the semiconductor position detector of the present invention has a high-concentration semiconductor region, and the charge generated in response to the incident light irradiated on the high-concentration semiconductor layer flows into the signal extraction electrode without passing through the main conductive layer, Since the output current from the signal extraction electrode is increased, the calculated center of gravity of the incident light can be made closer to the true position, and the position detection accuracy can be improved.
  • the present semiconductor position detector is further provided with a light shielding film formed on the main conductive layer, and the position detection accuracy is further improved.
  • the semiconductor position detector includes a pair of signal extraction electrodes from which output currents from both ends of the main conductive layer are respectively extracted
  • the light shielding film is insulated. It is characterized by comprising a conductive material and covering a basic conductive layer between signal extraction electrodes.
  • the light-shielding film is made of an insulating material, the signal extraction electrode is not short-circuited even if the entire region of the main conductive layer between the signal electrodes is covered with the light-shielding film.
  • the light-shielding film is made of a black photoresist.
  • a black photoresist is used for the photoresist itself. Therefore, the cure before curing
  • the light-shielding film can be formed only by irradiating the light and developing the light.
  • FIG. 1 is a plan view of the PSD according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the PSD shown in FIG.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a distance measuring device using a PSD.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the measurement distance L (m) and the incident light position X (zm).
  • Figure 6 is a graph showing the relationship between the incident light spot position X (urn) and the relative photocurrent output (%).
  • FIG. 7 is a plan view of the PSD according to the second embodiment.
  • Fig. 8 is a graph showing the relationship between the incident light spot position X (um) and the relative photocurrent output (%).
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between the resistance length ( ⁇ m) and the resistance width ( ⁇ m).
  • FIG. 10 is a plan view of a PSD according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line I-I of the PSD shown in FIG.
  • FIG. 12 is a sectional view taken along the line II-II of the PSD shown in FIG.
  • FIG. 13 is a plan view of the PSD according to the fourth embodiment.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the line I-I of the PSD shown in FIG.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the PSD shown in FIG. 13 taken along the line II-II.
  • FIG. 16 is a plan view of the PSD according to the fifth embodiment.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line II of the PSD shown in FIG.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of the PSD shown in FIG.
  • FIG. 19 is a plan view of the PSD according to the sixth embodiment.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view taken along the line I-I of the PSD shown in FIG.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view taken along the line II-II of the PSD shown in FIG.
  • FIG. 22 is a plan view of a PSD according to the seventh embodiment.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view of the PSD shown in FIG.
  • FIG. 24 is a sectional view taken along the line II-II of the PSD shown in FIG.
  • FIG. 25 is a plan view of a PSD according to the eighth embodiment.
  • FIG. 26 is a cross-sectional view taken along the line II of the PSD shown in FIG.
  • FIG. 27 is a sectional view taken along the line II-II of the PSD shown in FIG.
  • FIG. 28 is a plan view of the PSD according to the ninth embodiment.
  • FIG. 29 is a cross-sectional view taken along the line I-I of the PSD shown in FIG.
  • FIG. 30 is a sectional view taken along the line II-II of the PSD shown in FIG.
  • FIG. 31 is a plan view of the PSD according to the tenth embodiment.
  • FIG. 32 is a cross-sectional view taken along the line I-I of the PSD shown in FIG.
  • FIG. 33 is a sectional view taken along the line II-II of the PSD shown in FIG.
  • FIG. 34 is a plan view of the PSD according to the eleventh embodiment.
  • FIG. 35 is a sectional view taken along the line II of the PSD shown in FIG.
  • FIG. 36 is a cross-sectional view of the PSD shown in FIG. 34, taken along the arrow II-II.
  • FIG. 37 is a plan view of the PSD according to the twelfth embodiment.
  • FIG. 38 is a sectional view taken along the line II of the PSD shown in FIG.
  • FIG. 39 is a cross-sectional view taken along the line II-II of the PSD shown in FIG. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a plan view of the semiconductor position detector (PSD) according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the PSD shown in FIG. 1 along the arrow I
  • FIG. 3 is a II of the PSD shown in FIG. -It is a sectional view taken along the arrow II.
  • the cross-sectional view of the PSD used for the description shows the end face.
  • the PSD according to this embodiment includes a semiconductor substrate 2 n made of low-concentration n-type Si and a back-side n-type semiconductor layer 1 n made of high-concentration n-type Si formed on the back surface of the semiconductor substrate 2 n. And The surface of the semiconductor substrate 2n is rectangular.
  • the direction from the back-side n-type semiconductor layer 1 n to the n-type semiconductor substrate 2 n is defined as the upward direction
  • the extension direction of the long side of the rectangular surface of the n-type semiconductor substrate 2 n is defined as the length direction (longitudinal direction).
  • X the extension direction of the short side is the width direction Y
  • the length direction X the width direction ⁇
  • the direction perpendicular to both is the depth direction (thickness direction) ⁇ . That is, the directions X, ⁇ , and ⁇ are orthogonal to each other.
  • This PSD is formed in a semiconductor substrate 2Ita, comprising a core conductive layer [rho New extending along the length direction X.
  • the basic conductive layer ⁇ is composed of ⁇ -type Si, and the resistivity of the basic conductive layer P N is lower than the resistivity of the semiconductor substrate 2 n.
  • the basic conductive layer PN includes a plurality of p-type resistance regions P i to P 2 . Are continuous along the length direction X of the PSD, and are formed in the n-type semiconductor substrate 2 n.
  • Each resistance area P Have substantially the same impurity concentration, and extend from the surface of n-type semiconductor substrate 2 n to substantially the same depth along thickness direction Z.
  • Each resistance area Have substantially the same resistivity p.
  • Each resistance area P The upper and lower bases of the trapezoidal surface are both parallel to the width direction Y, and one of the remaining two sides on the outer edge of the PSD surface is the length direction X. And the other side is perpendicular to the upper and lower bases, the other side is at the same angle to the longitudinal direction X, and these two sides are respectively located on the same straight line. Therefore, the contour of the surface of the core conductive layer P N constitute a substantially trapezoidal as a whole.
  • This PSD is formed on the surface opposite ends of the P SD, a pair of signal extraction electrodes 1 e, 2 e of the output current is taken each from core conductive layer P N ends.
  • the direction from the signal extraction electrode 1 e to the signal extraction electrode 2 e is defined as the positive direction of X, and the direction from the basic conductive layer PN to the light receiving surface is defined as the positive direction of Y.
  • This PSD comprises a plurality of branch conductive layer 4 P N which extends along the light receiving surface from the core conductive layer P N.
  • the branched conductive layer 4 PN is made of high concentration p-type Si. Not pure concentration of branch conductive layer 4 P N is higher than the impurity concentration of the core conductive layer P N, also the resistivity of the branch conductive layer 4P N is lower than the resistivity of the core conductive layer P N .
  • a plurality of branch conductive layer 4 P i ⁇ 4 P 19 constituting the branch conductive layer 4 P N is formed on the n-type semiconductor substrate 2 in n, a plurality of resistive regions constituting the core conductive layer P N Pi ⁇ P 2. It extends along the width direction Y from between.
  • the branched conductive layer APi P extends from the surface of the n-type semiconductor substrate 2 n along the thickness direction Z to a position deeper than the depth of the basic conductive layer PN , and the branched conductive layers 4 P i to 4 P 19 Have the same length in the width direction Y.
  • the length along the width direction Y of the branch conductive layer 4 P N is O diameter of the incident light spot remote long, the spot I Ru can be prevented from being irradiated to the backbone conductive layer P N.
  • This PSD is resistance region Pi P respectively continuously across the core conductive layer P N made continuously in the length direction X, the semiconductor layer lp a pair of high-concentration signal extraction that is formed in the semiconductor substrate 2 in the n, With 2 p.
  • the high-concentration signal extraction semiconductor layers lp and 2p are made of high-concentration p-type Si.
  • the high-concentration signal extraction semiconductor layers 1p and 2p extend from the surface of the semiconductor substrate 2n along the thickness direction Z to a position deeper than the depth of the resistance region PiP.
  • Each of the high-concentration signal extraction semiconductor layers 1 p and 2 p has a rectangular surface, and its long side is parallel to the width direction Y and its short side is parallel to the length direction X.
  • the present PSD includes an outer frame semiconductor layer 3n formed on the outer peripheral portion of the rectangular surface of the semiconductor substrate 2n.
  • the outer frame semiconductor layer 3 n is a high-concentration n-type Si.
  • the outer frame semiconductor layer 3 n is formed in the outer edge region of the rectangular surface of the semiconductor substrate 2 n and has a shape of a mouth.
  • the present PSD includes a semiconductor layer 4 n for isolating a branched conductive layer formed in a semiconductor substrate 2 n.
  • the semiconductor layer 4 n for isolating the branched conductive layer is a high-concentration n-type Si.
  • Branch conductive layer isolation semiconductor layer 4 n is the mouth-shaped outer frame semiconductor layer 3 n one of the plurality of n-type which extends in the backbone conductive layer P N along the widthwise direction Y from the inside of the long sides Branched regions 4 ni to 4 n 2 . Consists of Each branch area! ⁇ ⁇ ! ⁇ . Extends from the surface of the n-type semiconductor substrate 2 n to a predetermined depth along the thickness direction Z.
  • the n-type branch regions 4 n 2 to 4 n 19 have substantially the same depth as the p-type branch conductive layer APi Pu, and are interposed between the branch conductive layers APi APi 9 to form a branch conductive layer.
  • APj The AP is electrically isolated. That is, the branch regions 4 n 2 to 4 ni 9 block a current flowing along the length direction X between adjacent ones of the branch conductive layers 4 P to 4 P 9 .
  • 4P 13 4P 19 and high-concentration signal semiconductor layer removal lp, 2 p and each are electrically interval apart.
  • the present PSD includes a passivation film 5 that covers the rectangular surface of the n-type semiconductor substrate 2n.
  • the passivation film 5 has a pair of rectangular openings for signal extraction electrodes at both ends in the longitudinal direction, and a square-shaped opening for the outer frame electrode at the outer periphery.
  • Padzushibe one Chillon film 5 is composed of S i0 2.
  • the signal extraction electrodes 1 e and 2 e are respectively formed on the high concentration signal extraction semiconductor layers lp and 2 p through a pair of openings for signal extraction electrodes of the passivation film 5. It is in atomic contact with the semiconductor layers 1 P and 2 p for concentration signal extraction.
  • the surface shapes of the signal extraction electrodes 1 e and 2 e are the same as the surface shapes of the high-concentration signal extraction semiconductor layers 1 p and 2 p.
  • the present PSD includes an outer frame electrode 3 e formed on the n-type outer frame semiconductor layer 3 n through an opening for the outer frame electrode of the passivation film 5.
  • the outer frame electrode 3e is in ohmic contact with the outer frame semiconductor layer 3n.
  • the outer frame electrode 3e prevents light from entering the outer peripheral portion of the semiconductor substrate 2n.
  • a predetermined voltage can be applied between the outer frame electrode 3 e and the signal extraction electrodes 1 e and 2 e.
  • the present PSD includes a lower surface electrode 4e formed on the lower surface of the back side n-type semiconductor layer 1n.
  • the lower electrode 4e is in intimate contact with the back-side n-type semiconductor layer 1n.
  • a reverse bias voltage is applied between a pair of signal extraction electrodes le and 2 e and a lower electrode 4 e to a pn junction diode composed of a p-type branched conductive layer 4 PN and an n-type semiconductor substrate 2 n.
  • the incident light is incident as spot light on the light receiving surface defined by the surface area of the n-type semiconductor substrate 2 n on which the branched conductive layer 4 PN is formed while applying such a voltage, hole-electron pairs (charges) are generated by the P SD internally in accordance with the incident light, while the flow into the branch conductive layer 4 in the P N in accordance with diffusion and P SD internal electric field.
  • This charge is conducted through the branch conductive layer 4 P N narrowing flow in a predetermined resistance region of core conductive layer P N, depending on the position in the length direction X of the core conductive layer P N of the predetermined resistance region the amount of charge is distributed is taken out from the distributed signal extraction electrodes 1 e and 2 e through the ends of each charge core conductive layer P N.
  • PSD according to this embodiment includes a branch conductive layer 4 P N described above, the incident light is irradiated to the light receiving surface formed of branch conductive layer 4 P N. Therefore, the position can be detected accurately without being affected by the shape of the incident light. D can be improved.
  • output currents respectively output from the signal extraction electrodes 1 e and 2 e according to the incidence of incident light on the light receiving surface are denoted by I 1 and I 2, respectively.
  • FIG. 4 shows a distance measuring device using the PSD 100 shown in FIG. 1, and this distance measuring device can be provided in an imaging device such as a camera. Note that any one of the PSDs of the following embodiments may be used for this distance measuring device instead of the PSD shown in FIG.
  • This distance measuring device includes a PSD 100, a light emitting diode (LED) 101, a light projecting lens 102, a light collecting lens 103, and an arithmetic circuit 104. The above-mentioned voltage is applied to PSD100.
  • LED light emitting diode
  • the PSD 100 is arranged so that its length direction X is parallel to the line segment defined by the optical axis distance (base length) B of the lenses 102 and 103, and the signal extraction electrode 1e is It is arranged so as to be closer to the optical axis of the lens 103 than the signal extraction electrode 2e. Further, the distance f between the lenses 102 and 103 and the light receiving surface of the PSD 100 is substantially equal to the focal length of the lenses 102 and 103. In addition, on the optical axis of the condenser lens 103, a light-receiving surface corresponding to an end of the main conductive layer PN closest to the signal extraction electrode 1e is located.
  • the reflected light from the object OB 1 becomes near side of the light receiving surface of the P SD through the condensing lens 1 03, i.e., enters the branch conductive layer 4 P N closer to the signal extraction electrode 2 e.
  • the reflected light from the object to be measured ⁇ ⁇ B 2 at a long distance (L 2) passes through the condenser lens 103 to the far side of the light receiving surface of the PSD, that is, the one closer to the signal extraction electrode 1 e. branch conductive layer 4 is incident on the P N.
  • the incident position X1 on the light receiving surface of the light reflected by the object to be measured ⁇ B1 at a short distance is X1 away from the optical axis of the condenser lens 103 along the longitudinal direction X of the PSD.
  • the incident position X 2 on the light-receiving surface of the light reflected by the DUT 0 B 2 at a long distance from the DUT 0 B 2 is located along the length direction X of the PSD from the optical axis of the condenser lens 103. It is at a distance X2 away. Also, the total length in the length direction X of the core conductive layer P N and C.
  • the distance L (L 1, L 2) to the object to be measured and the incident light spot position X (X 1, X 2) have a relationship given by the following equation, and this relationship is shown in FIG.
  • the base length B is 30 mm and the focal length f is 15 mm.
  • the incident light position X and the relative photocurrent output (%) have the relationship shown in FIG.
  • the total length C of the basic conductive layer P N is 1000 ⁇ m
  • the arithmetic circuit 104 calculates the ratios R 1 and R 2 from the output currents I 1 and I 2, then calculates the position X, and stores the table indicating the relationship between the distance L and the position X calculated in advance in the memory. By searching for the distance L corresponding to the position X of the distance, the distance L can be obtained. Since the incident light position X has the following relationship, the distance L may be calculated from the above equation after directly calculating X from the following equation.
  • FIG. 7 is a plan view of the PSD according to the second embodiment. Note that the cross section taken along the arrows I-I and II-II of the PSD in FIG. 7 is the same as that shown in FIGS. That is, the P SD shown in P SD and 7 shown in FIG. 1, only the surface shape of the core conductive layer P N is different.
  • the width Y and the length direction position X of the main conductive layer P N have a relationship of Y 2 aX 2 + b. That is, the resistance region P 1 ? 2 .
  • Width is a quadratic function of position X along the lengthwise direction from one end of the core conductive layer P N. In this case, the incident light position X and the relative photocurrent output (%) have the relationship shown in FIG.
  • the incident light position X is obtained by the following equation.
  • the arithmetic circuit 104 calculates the position R after calculating the ratio R2 from the output currents I1 and I2, and calculates the position X in advance.
  • the distance L can be obtained by searching for the distance L corresponding to the position X in the memory storing the table indicating the relationship between the calculated distance L and the position X.
  • the distance L may be calculated from the above equation after directly calculating X from the following equation.
  • Figure 9 is a graph showing the width relationship (resistance width) Y of the longitudinal position (resistor length) X and core conductive layer P N.
  • Full length C is 1000 / m of core conductive layer P N
  • the width Y at 100 ⁇ m and 200 ⁇ m of X is 10.9 ⁇ m and 13.6 m, respectively. is there.
  • Y changes greatly with changes in X at the long distance side.
  • the change in the width Y with respect to the change in the longitudinal position X is significantly reduced.
  • the width Y and the length direction position X have a relationship of a cubic function or more, it is necessary to control the width Y with very high precision. Position detection accuracy deteriorates.
  • the width Y and lengthwise position X have a cubic function or relation, similar to the primary and secondary functions, to be able to manufacture the core conductive layer [rho New at normal production accuracy, PSD must be very large.
  • the light receiving surface can be achieved without increasing the size of the PSD.
  • the accuracy of detecting the position of these PSDs is improved because the accuracy of the width of the main conductive layer is not reduced.
  • FIG. 10 is a plan view of the PSD according to the third embodiment
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the PSD shown in FIG. 10 taken along the line I-I
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the PSD shown in FIG. .
  • the PSD according to the present embodiment is obtained by adding a light shielding film 6 to the PSD of the first embodiment. Shielding film 6 is formed on the core conductive layer [rho New, for blocking light incident on the core conductive layer [rho New.
  • the shape of the light may be incident beam position is calculated deviates from the true value.
  • the present semiconductor position detector this and city further comprising a light shielding film 6 formed on the core conductive layer [rho New, it was decided to further improve the position detection accuracy.
  • the light-shielding film 6 can also be applied to the PSD of the second embodiment in which the width ⁇ of the basic conductive layer ⁇ is defined as a quadratic function of the position X.
  • the light-shielding film 6 is made of a photosensitive resin containing a black pigment or dye, that is, a black photoresist. That is, the light shielding film 6 is for an insulator, the light shielding film 6 core conductive layer [rho New be shorted even if the signal extraction electrode 1 e and the signal extraction electrode 2 e Togaden care to cover the entire area of the surface There is no.
  • the light-shielding film 6 itself is made of a black photoresist, the light-shielding film 6 can be formed only by applying the photoresist on the entire surface of the PSD, irradiating the photoresist with a predetermined pattern of exposure light, and developing. Easy light shielding film 6 Can be manufactured.
  • FIG. 13 is a plan view of the PSD according to the fourth embodiment
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the PSD shown in FIG. 13 taken along the arrow II
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the PSD shown in FIG.
  • the PSD according to the present embodiment includes the surface shapes of the resistance regions P i to P 2 Q of the basic conductive layer PN of the PSD shown in the first embodiment and the shapes of the outer frame semiconductor layer 3 n and the outer frame electrode 3 e, and The length of the branch conductive layer PN in the width direction Y is changed.
  • the resistance region P i to P 2 of the basic conductive layer PN of the PSD. Has a trapezoidal surface, each resistor region Pi ⁇ P 2.
  • the side of the trapezoidal surface on the light-receiving surface side is parallel to the length direction X of the PSD and is located on the same straight line.
  • the outer edge of the rectangular surface of the PSD intersects the longitudinal direction X at a predetermined angle, and the width Y and the longitudinal position X of the base conductive layer P N are defined as Y 2 _aX—b. Have a relationship.
  • the distance to the side or al branch conductive layer 4 P N tip of the light-receiving surface side of the core conductive layer P N is constant.
  • each of the resistance values from the light receiving surface side of the edge to the tip of the core conductive layer P N of the branch conductive layer 4 P N is substantially constant, the resistance value of the width direction Y of the branch conductive layer 4 P N It is possible to suppress a decrease in the position detection accuracy due to the variation in the position. Further, by the combined inner side of the outer frame electrode 3 e to the shape of the core conductive layer P N is close to, the outer frame electrode 3 e, the ambient light incident on the outside of the base Mikishirubedenso P N The light is shielded, and a decrease in the position detection accuracy due to such disturbance light can be further suppressed.
  • FIG. 16 is a plan view of the PSD according to the fifth embodiment
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of the PSD shown in FIG. 16 taken along the line I-I
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of the PSD shown in FIG. .
  • the PSD according to the present embodiment is a signal extraction electrode in the PSD of the fourth embodiment.
  • a predetermined area is provided between le, 2 e and the outermost branched conductive layer 4 P 15 4 P 9, and the high-concentration signal extraction semiconductor layers 1 p, 2 p are directly under the signal extraction electrodes le, 2 e. From this to this area.
  • the signal extraction electrodes 1 e and 2 e are not provided immediately above the high concentration semiconductor regions 1 lp and 12 p, which are extended portions of the high concentration signal extraction semiconductor layers 1 p and 2, respectively. Incident light can enter the regions 11p and 12p.
  • the high-concentration semiconductor regions 1 lp and 12 p are spaced apart from the outermost branched conductive layers 4 P and 4 P 19 by a predetermined distance, and extend along the width direction Y parallel to this.
  • the PSD of the present embodiment even in such a case, charges generated according to the spot light with high density. It is possible to collect at the semiconductor region 1 lp, 12 and the position detection accuracy by the PSD can be further improved.
  • FIG. 19 is a plan view of the PSD according to the sixth embodiment
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the PSD shown in FIG. 19, taken along the line I--I
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of the PSD shown in FIG. is there.
  • the PSD according to the present embodiment is obtained by partially removing the signal extraction electrodes 1 e and 2 e of the PSD of the fourth embodiment, and removing the high-concentration signal extraction semiconductor layer lp immediately below the removed portions of the signal extraction electrodes le and 2 e. , 2p are the high-concentration semiconductor regions 1 lp and 12 p, and the incident light can enter the high-concentration semiconductor regions 1 lp and 12 p.
  • Takano Degrees semiconductor region l ip, 12 p is the outermost branch conductive layer 4 P i, 4P 19 and has a predetermined distance apart intervals, and extend along the width direction parallel Y thereto. Therefore, when the incident light enters the high-concentration semiconductor regions 11p and 12p, of the charges generated and collected in the high-concentration semiconductor regions lip and 12p, the respective high-concentration semiconductor regions llp and 12p charges flowing into the signal extraction electrodes 1 e, 2 e closer to p is extracted from the signal extraction electrode 1 e, 2 e without using core conductive layer P N.
  • the PSD of the fourth embodiment if the most branched conductive layer outside the PSD 4P 15 4P 19 near the incident light is incident as spot light, some fraction of the spots by the signal extraction electrodes le, 2 e Since the light is blocked, the position of the center of gravity of the incident light is shifted according to the blocked portion of the spot.
  • the PSD of the present embodiment even in such a case, the charge generated according to the spot light is highly concentrated. It is possible to collect in the semiconductor region 1 lp, 12 P, and the position detection accuracy by the PSD can be further improved.
  • the signal extraction electrodes le and 2e are arranged on the extension lines at both ends in the length direction X of the main conductive layer P N , but are arranged in the length direction X of the light receiving surface on which the branch conductive layer 4 PN is formed. It is not located on the extension of both ends.
  • PSD of this embodiment is obtained by forming a light-shielding film 6 to the sixth embodiment of the P SD backbone conductive layer P N.
  • the light-shielding film 6 is made of a photosensitive resin containing a black pigment or dye, that is, a black photoresist.
  • FIG. 25 is a plan view of a PSD according to the eighth embodiment
  • FIG. 26 is a PSD shown in FIG.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view taken along line II of FIG. 25
  • FIG. 27 is a cross-sectional view taken along line II-II of the PSD shown in FIG. PSD of this embodiment
  • P 2 have resistance region P located length toward direction X opposite ends of the core conductive layer P N of the PSD of the sixth embodiment.
  • the signal extraction electrodes 1 e and 2 e are arranged so as to straddle the high concentration signal extraction semiconductor layers 1 P and 2 p. Resistance area at both ends P 15 P 2 .
  • FIG. 28 is a plan view of the PSD according to the ninth embodiment
  • FIG. 29 is a cross-sectional view of the PSD shown in FIG. 28 taken along the line I-I
  • FIG. 30 is a cross-sectional view of the PSD shown in FIG. .
  • PSD according to this embodiment which has an impurity concentration of the first core conductive layer P N of the embodiment, branch conductive layer 4 P N and high-concentration signal semiconductor layer removal lp, 2 p is substantially identical is there.
  • the PSD was manufactured simultaneously with the main conductive layer PN , the branched conductive layer 4 PN, and the high-concentration signal extraction semiconductor layers 1 p and 2 p. Things.
  • the basic conductive layer P N which is the resistive layer. . Therefore, by reducing the depth Z of the core conductive layer P N, it increases the resistivity to obtain the desired resistance value.
  • the basic conductive layer P N the branched conductive layer 4 P N and the high-concentration signal extraction semiconductor layer lp,
  • the n-type branched regions 4 n 2 to 4 n 19 are p-type branched conductive layers 4 P i to 4 P 2 . Since it has a deeper depth than the branched conductive layer ⁇ ⁇ ? ⁇ Interposed between, further electrically isolate the branch conductive layer 4Pi ⁇ 4 P 20.
  • the branch regions 4 ⁇ and 4n 20 are along the length direction X.
  • core conductive layer P N, branch conductive layer 4 P N and high-concentration signal extraction semiconductor layer 1 p can be manufactured in the same process to 2p, the above-described embodiment It is easier to manufacture as compared to the PSDs.
  • FIG. 31 is a plan view of the PSD according to the tenth embodiment
  • FIG. 32 is a cross-sectional view of the PSD shown in FIG. 31, taken along the line II
  • FIG. 32 is a cross-sectional view of the PSD shown in FIG. PSD according to this embodiment, the resistor region constituting the core conductive layer P N
  • FIG. 34 is a plan view of the PSD according to the eleventh embodiment
  • FIG. 35 is a cross-sectional view of the PSD shown in FIG. 34 taken along the line I-I
  • FIG. 36 is a cross-sectional view of the PSD shown in FIG. is there.
  • the resistor region constituting the P SD backbone conductive layer P N of the first embodiment Moves the even-numbered resistance region P 2n (where n is an integer 1 10) line-symmetrically with respect to the center line in the width direction Y along the length direction X of the PSD, and is adjacent to the even-numbered resistance region P 2n to connect with odd-numbered resistive regions P 2n + 1 (2n + l ⁇ 21) and the branch conductive layer 4 P N, is obtained by serially connected signal extraction electrodes le, between 2e in resistance regions P ⁇ .
  • FIG. 37 is a plan view of the PSD according to the twelfth embodiment
  • FIG. 38 is the PS shown in FIG.
  • FIG. 39 is a sectional view taken along the line II—II of FIG. D
  • FIG. 39 is a sectional view taken along the line II—II of the PSD shown in FIG. PSD according to this embodiment, the center line in the width direction Y of resistive regions P I-P 20 constituting the core conductive layer P N of the PSD of the first embodiment in the length direction X of the P SD rectangular surface Along the center line in the width direction Y.
  • the photo-generated charges collected by the branched conductive layers are extracted from both ends of the base conductive layer having a variable width, so that the spot-shaped, slit-shaped, etc.
  • the output current corresponding to the distance from the semiconductor position detector can be extracted with high accuracy without restriction of the light shape.
  • the semiconductor position detector (PSD) of the present invention is a device that measures the distance of an object to be measured by using the so-called triangulation principle or the like, and is mounted on an imaging device such as a camera as an active distance measuring device. Can be.

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Description

明糸田
半導体位置検出器 技術分野
本発明は、 入射光の位置を検出する半導体位置検出器 （P S D ) に関する。 背景技術
半導体位置検出器 （P S D ) は所謂三角測量の原理等を用いて被測定物の距離 を測定する装置として知られている。 P S Dはアクティブ方式の距離測定器とし てカメラ等の撮像機器に搭載されており、 このような撮像機器においては P S D によつて測定された被測定物の距離に基づいて撮影レンズのフォ一カシングが行 われている。 発明の開示
上述の P S Dにおいては、 被測定物までの距離に応じて P S Dの受光面上の入 射光スポッ 卜の位置が移動する。 入射光スポット位置に応じて P S D抵抗層の抵 抗値が分割され、 抵抗分割比に応じて P S Dからの出力電流が変化するため、 当 該出力電流に基づいて被測定物までの距離を検出することができる。 ところが、 三角測量法の原理を用いて距離測定を行う場合、 近距離にある被測定物までの距 離が変化したときには入射光スポッ 卜の位置が受光面上で大きく移動するのに対 し、 -遠距離にある被測定物までの距離が変化したときには入射光スポットの位置 はあまり移動しない。 すなわち、 従来、 遠距離にある被測定物までの距離検出精 度は近距離における精度と比較して低いとされていた。 そこで、 入射光スポット の照射される抵抗層の幅を受光面の近距離側から遠距離側に向かうにしたがって 1次関数的に狭くすることで、 遠距離にある被測定物からの入射光スポッ卜の移 動量が微小であつても抵抗層の抵抗分割比が大きく変化するようにしたものが、 特開平 4— 2 4 0 5 1 1号公報に記載されている。
しかしながら、 同公報に記載の P S Dでは、 抵抗層の幅を遠距離側から近距離 側に向かうにしたがって 1次関数的に広くする、 すなわち、 抵抗層の幅を近距離 側から遠距離側に向かうにしたがって 1次関数的に狭くしている。 この抵抗層は 受光面を形成している。 抵抗層は、 微小な抵抗がマトリクス状に結線された微小 抵抗集合体として考えることができる。 抵抗層に光が入射することによって発生 する電荷は、 入射光位置から抵抗層両端の電極までの抵抗比に基づいて分割され るが、 抵抗層幅方向に整列した微小抵抗群の一部のみにスポット形状の入射光が 照射されると、 発生した電荷は抵抗層長さ方向に沿って均一にこれを通過せず、 したがって、 抵抗層の形状から理論的に計算される入射光位置と出力電流との関 係式が、 入射光位置及び入射光形状毎に異なり、 出力電流から単一の関係式を用 いて入射光位置を正確に演算することは困難である。 すなわち、 出力電流から正 確な入射光位置を得るためには、 入射光位置及び入射光形状毎に異なる複数の演 算回路を必要とする。 換言すれば、 上記従来の P S Dにおいては、 抵抗層幅方向 に整列した微小抵抗群の全部に入射光が照射される場合、 すなわち、 スリット形 の入射光が抵抗層を縦断するように入射する場合にのみ、 単一の演算回路を用い て入射光位置を求めることができる。
本発明は、 上述の課題を解決するためになされたものであり、 従来に比して位 置検出精度を更に向上させることができ、 且つ、 入射光形状に制限がない半導体 位置検出器を提供することを目的とする。
本発明に係る半導体位置検出器は、 複数の抵抗領域が所定方向に連続してなる 基幹導電層と、 受光面上の入射光位置に応じて基幹導電層両端からの出力電流が 異なるように基幹導電層から受光面に沿って延びた複数の分枝導電層とを備え、 抵抗領域は、 実質的に同一の抵抗率を有し、 且つ、 所定方向に垂直な幅が基幹導 電層の一端から他端に向かうにしたがって広くなつていることを特徴とする。 な お、 複数の抵抗領域は、 各抵抗領域間に分枝導電層を介在させつつ連続している ことが望ましいが、 各抵抗領域が互いに接触しつつ連続していてもよい。
入射光の位置は被測定物の距離に応じて受光面上を移動する。 受光面への入射 光の照射に応じて発生した電荷は分枝導電層を通って基幹導電層に流れ込む。 分 枝導電層は受光面上の入射光位置に応じて基幹導電層両端からの出力電流が異な るように延びているため、この出力電流から入射光位置を検出することができる。 基幹導電層を構成する複数の抵抗領域の幅は一端から他端に向かうにしたがつ て広くなつており、 それぞれの抵抗率は実質的に同一であるため、 遠距離にある 被測定物からの入射光に応じて発生した電荷が幅狭の抵抗領域に流れ込むように 本半導体位置検出器を配置すると、 被測定物の距離が変化することによつて入射 光位置が受光面上で微小にしか移動しない場合においても、 幅狭の抵抗領域の抵 抗値は高いため、 基幹導電層両端からの出力電流は大きく変化する。
なお、 入射光は分枝導電層にて受光し、 発生した電荷は基幹導電層にて抵抗分 割しているため、 基幹導電層の幅を狭くすることができ、 不純物濃度を上げて抵 抗率を下げても所望の抵抗値を得ることができる。 すなわち、 不純物濃度を上げ ることにより、 制御可能な最小不純物濃度の全体の不純物濃度に対する割合が小 さくなるため、 抵抗率のばらつきが小さくなり、 位置検出精度が向上する。
また、 抵抗領域の幅は、 基幹導電層の- 端からの所定方向に沿った位置の 1次 関数又は 2次関数であることが望ましく、 入射光が分枝導電層の形成された受光 面に照射されるため、 入射光の形状を制限することなく、 抵抗領域の幅が位置の 1次関数又は 2次関数であることから導出される距離検出のための関数を用いて、 基幹導電層両端からの出力電流から被測定物までの距離を演算することができる c 基幹導電層の両端に出力電流を取り出すための信号取出電極を設けた場合、 こ れに隣接する分枝導電層に入射光が照射されると、 入射光の一部分が信号取出電 極に照射させるため、 入射光の重心位置が真の位置から分枝導電層側にずれ、 位 置検出精度が劣化する。
そこで、 本発明の半導体位置検出器は、 基幹導電層の一端部に位置する最も狭 い幅を有する抵抗領域から延びた所定の分枝導電層に隣接し、 基幹導電層よりも 低い抵抗率を有する高濃度半導体領域と、 入射光に応じて高濃度半導体領域を通 過した電荷が基幹導電層を介することなく流れ込むことが可能な位置に設けられ、 前記出力電流の一方が取り出される信号取出電極とを更に備えることを特徴とす る。
高濃度半導体領域がない場合、 基幹導電層の一端部に位置する最も狭い幅を有 する抵抗領域から延びた分枝導電層及び信号取出電極に入射光が照射されると、 信号取出電極からの出力電流は、 入射光が信号取出電極に遮られることによって 減少する。 しかしながら、 本発明の半導体位置検出器は、 高濃度半導体領域を備 えており、 高濃度半導体層に照射された入射光に応じて発生した電荷は基幹導電 層を介することなく信号取出電極に流れ込み、 信号取出電極からの出力電流を増 加させるので、 演算される入射光の重心位置を真の位置に近づけ、 位置検出精度 を向上させることができる。
基幹導電層に光が照射された場合、 光の形状によっては演算される入射光位置 が真の値からずれてしまうことがある。 そこで、 更に高い精度を要求する場合、 本半導体位置検出器は、基幹導電層上に形成された遮光膜を更に備えることとし、 位置検出精度をさらに向上させることとした。
また、 本半導体位置検出器が、 基幹導電層両端からの出力電流がそれぞれ取り 出される一対の信号取出電極を備え、 基幹導電層が信号取出電極間に位置する場 合には、 遮光膜は絶縁性の材料から構成され、 信号取出電極間の基幹導電層を覆 つていることを特徴とする。 遮光膜を絶縁性の材料から構成した場合、 信号電極 間の基幹導電層の全領域を遮光膜で覆っても信号取出電極が短絡されることがな い。
また、 この遮光膜は黒色のホトレジストからなることが好ましい。 通常のホト レジストは金属配線等の素子を形成する際のマスクとして用いられるが、 本発明 ではホトレジスト自体に黒色のものを用いる。 したがって、 硬化前のホトレジス トに光を照射して現像するのみで遮光膜を形成することができる。 図面の簡単な説明
図 1は第 1実施形態に係る P SDの平面図である。
図 2は図 1に示した P SDの I— I矢印断面図である。
図 3は図 1に示した PSDの I I— I I矢印断面図である。
図 4は P SDを用いた測距装置の構成図である。
図 5は測定距離 L (m) と入射光位置 X ( zm) との関係を示すグラフである。 図 6は入射光スポット位置 X (urn) と光電流相対出力 （％) との関係を示す グラフである。
図 7は第 2実施形態に係る P S Dの平面図である。
図 8は入射光スポット位置 X (um) と光電流相対出力 （％) との関係を示す グラフである。
図 9は抵抗長 （〃m) と抵抗幅 （〃m) との関係を示すグラフである。
図 10は第 3実施形態に係る P SDの平面図である。
図 11は図 10に示した P SDの I _ I矢印断面図である。
図 12は図 10に示した P SDの I I— I I矢印断面図である。
図 13は第 4実施形態に係る P S Dの平面図である。
図 14は図 13に示した P SDの I一 I矢印断面図である。
図 15は図 13に示した PSDの I I— I I矢印断面図である。
図 16は第 5実施形態に係る P S Dの平面図である。
図 17は図 16に示した PSDの I— I矢印断面図である。
図 18は図 16に示した PSDの I I_I I矢印断面図である。
図 19は第 6実施形態に係る P S Dの平面図である。
図 20は図 19に示した P SDの I一 I矢印断面図である。
図 21は図 19に示した PSDの I I— I I矢印断面図である。 図 22は第 7実施形態に係る P S Dの平面図である。
図 23は図 22に示した P SDの I一 I矢印断面図である。
図 24は図 22に示した P SDの I I— I I矢印断面図である。
図 25は第 8実施形態に係る P SDの平面図である。
図 26は図 25に示した P SDの I— I矢印断面図である。
図 27は図 25に示した P SDの I I— I I矢印断面図である。
図 28は第 9実施形態に係る P SDの平面図である。
図 29は図 28に示した P SDの I一 I矢印断面図である。
図 30は図 28に示した P SDの I I— I I矢印断面図である。
図 31は第 10実施形態に係る P SDの平面図である。
図 32は図 31に示した P SDの I一 I矢印断面図である。
図 33は図 31に示した P SDの I I一 I I矢印断面図である。
図 34は第 11実施形態に係る P SDの平面図である。
図 35は図 34に示した P SDの I— I矢印断面図である。
図 36は図 34に示した P SDの I I _ I I矢印断面図である。
図 37は第 12実施形態に係る P SDの平面図である。
図 38は図 37に示した P SDの I— I矢印断面図である。
図 39は図 37に示した PSDの I I— I I矢印断面図である。 発明を実施するための最良の形態
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。 (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 （PSD) の平面図、 図 2は図 1 に示した P SDの I一 I矢印断面図、 図 3は図 1に示した P SDの I I— I I矢 印断面図である。 なお、 説明に用いる P SDの断面図は、 その端面を示す。 本実施形態に係る PSDは、 低濃度 n型 S iからなる半導体基板 2 nと、 半導 体基板 2 nの裏面に形成された高濃度 n型 S iからなる裏面側 n型半導体層 1 n とを備える。 半導体基板 2 nの表面は長方形である。 以下の説明では、 裏面側 n 型半導体層 1 nから n型半導体基板 2 nへ向かう方向を上方向とし、 n型半導体 基板 2 n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 Υ双方に垂直な方向を深さ方向 （厚さ方 向） Ζとする。 すなわち、 方向 X、 Υ及び Ζは互いに直交している。
本 PSDは、 半導体基板 2η内に形成され、 長さ方向 Xに沿って延びた基幹導 電層 ΡΝを備える。 基幹導電層 ΡΝは ρ型 S iからなり、 基幹導電層 PNの抵抗率 は半導体基板 2 nの抵抗率よりも低い。 基幹導電層 PNは、 複数の p型の抵抗領 域 P i〜P2。が P SDの長さ方向 Xに沿って連続してなり、 n型半導体基板 2 n 内に形成されている。 各抵抗領域 P
Figure imgf000009_0001
は実質的に同一の不純物濃度を有し ており、 n型半導体基板 2 n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。 各抵抗領域
Figure imgf000009_0002
は実質的に同一の抵抗率 pを有する。 各 抵抗領域 P
Figure imgf000009_0003
の表面は台形をしており、 台形表面の上底及び下底は共に幅 方向 Yに平行であり、 残りの 2辺のうちの P SD表面の外縁側にある一方の辺は 長さ方向 Xに平行であって上底及び下底と直交し、 他方の辺は長さ方向 Xに対し て同一の角度をなしており、且つ、 これら 2辺はそれぞれ同一直線上に位置する。 したがって、 基幹導電層 PNの表面の輪郭は全体として略台形を構成する。
本 PSDは、 P SDの表面両端部に形成され、 基幹導電層 PN両端からの出力 電流がそれぞれ取り出される一対の信号取出電極 1 e, 2 eを備える。 以下の説 明では、 基幹導電層 PNの最も信号取出電極 1 eに近い位置を長さ方向 Xの基準 位置 （X=0) とする。 また、 基幹導電層 PN表面を構成する辺のうち、 長さ方 向 Xに平行なものの位置を幅方向 Yの基準位置 （Y=0) とする。 また、 信号取 出電極 1 eから信号取出電極 2 eに向かう方向を Xの正方向とし、 基幹導電層 P Nから受光面へ向かう方向を Yの正方向とする。 本実施形態の PSDでは、 基幹 導電層 PNの幅 Yは信号取出電極 1 eから 2 eに向かうに従って広くなつており、 幅 Y = aX + bの関係を有する。 但し、 a及び bは定数である。
本 PSDは、 基幹導電層 PNから受光面に沿って延びた複数の分枝導電層 4 P Nを備える。 分枝導電層 4 PNは高濃度 p型 S iからなる。 分枝導電層 4 PNの不 純物濃度は、 基幹導電層 PNの不純物濃度よりも高く、 また、 分枝導電層 4PN の抵抗率は、 基幹導電層 PNの抵抗率よりも低い。 分枝導電層 4 PNを構成する 複数の分枝導電層 4 P i〜4 P 19は、 n型半導体基板 2 n内に形成されており、 基幹導電層 PNを構成する複数の抵抗領域 Pi〜P 2。間から幅方向 Yに沿って延 びている。 分枝導電層 APi P は、 厚み方向 Zに沿って n型半導体基板 2 nの表面から基幹導電層 PNの深さよりも深い位置まで延びており、 分枝導電層 4 P i〜4 P 19の幅方向 Yの長さは同一である。
また、 分枝導電層 4 PNの幅方向 Yに沿った長さは、 入射光スポットの直径よ りも長く、 このスポッ 卜が基幹導電層 PNに照射されないようにすることができ る。
本 PSDは、 抵抗領域 Pi P が長さ方向 Xに連続してなる基幹導電層 PN の両端にそれぞれ連続し、 半導体基板 2 n内に形成された一対の高濃度信号取出 用半導体層 lp， 2 pを備える。 高濃度信号取出用半導体層 lp， 2pは、 高濃 度 p型 S iからなる。 高濃度信号取出用半導体層 1 p， 2pは、 半導体基板 2 n の表面から厚み方向 Zに沿って抵抗領域 P i P の深さよりも深い位置まで延 びている。 高濃度信号取出用半導体層 1 p, 2pは、 それぞれ長方形の表面を有 しており、 その長辺は幅方向 Yに平行であって、短辺は長さ方向 Xに平行である。 基幹導電層 PNの両端は、 それぞれ高濃度信号取出用半導体層 lp, 2pの長方 形表面の長辺の一端部を境界として高濃度信号取出用半導体層 1 p， 2 pに連続 している。 換言すれば、 基幹導電層 PNの長さ方向 Xに沿った一方の端部、 すな わち、 最も幅 Yの狭い抵抗領域 は、 一方の高濃度信号取出用半導体層 1 pの 幅方向 Yに沿った一方の端部に連続しており、 基幹導電層 PNの長さ方向 Xに沿 つた他方の端部、 すなわち、 最も幅 Yの広い抵抗領域 P2。は他方の高濃度信号 取出用半導体層 2 pの幅方向 Yに沿った一方の端部に連続している。
本 P SDは、 半導体基板 2 nの長方形表面の外周部に形成された外枠半導体層 3 nを備える。 外枠半導体層 3 nは、 高濃度 n型 S iである。 外枠半導体層 3 n は、 半導体基板 2 nの長方形表面の外縁領域内に形成されて口の字形をなし、 分 枝導電層 4PN、 基幹導電層 PN及び高濃度信号取出用半導体層 lp， 2pの形 成された基板表面領域を包囲し、 n型半導体基板 2 nの表面から厚み方向 Zに沿 つて所定の深さまで延びている。
本 P SDは、 半導体基板 2 n内に形成された分枝導電層隔離用半導体層 4 nを 備える。 分枝導電層隔離用半導体層 4 nは、 高濃度 n型 S iである。 分枝導電層 隔離用半導体層 4 nは、 口の字形の外枠半導体層 3 nの一方の長辺の内側から幅 方向 Yに沿って基幹導電層 P N方向に延びた複数の n型の分枝領域 4 n i〜 4 n 2 。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 2 nの表面から所定深さまで延びている。 n型の分枝領域 4 n2〜4 n19は、 p 型の分枝導電層 APi Puと略同一の深さを有し、 分枝導電層 APi APi 9間に介在し、 分枝導電層 APj AP を電気的に隔離している。 すなわち、 分枝領域 4 n2~4 n i 9は、 分枝導電層 4 P 〜4 P 9の隣接するもの同士間を 長さ方向 Xに沿って流れる電流を阻止している。 最も外側に位置する分枝領域 4 ！^及び ！！^は、 長さ方向 Xに沿って最も外側にある分枝導電層 4 Pl3 4 Pi 9と高濃度信号取出用半導体層 1 p， 2 pとの間にそれそれ介在し、 分枝導電層 4P13 4P19と高濃度信号取出用半導体層 lp, 2 pとをそれぞれ電気的に隔 離している。
本 P SDは、 n型半導体基板 2 nの長方形表面を覆うパッシベーシヨン膜 5を 備える。 なお、 図 1及び以下の実施形態に係る P SDの平面図においてはパッシ ベ一シヨン膜 5の記載を省略する。 パッシベ一シヨン膜 5は、 信号取出電極用の 1対の長方形開口を長さ方向両端部に有し、 外枠電極用の口の字形開口を外周部 に有する。 パヅシベ一シヨン膜 5は、 S i02からなる。 信号取出電極 1 e， 2 eは、 パヅシベ一シヨン膜 5の信号取出電極用の 1対の開口をそれぞれ介して、 それぞれ高濃度信号取出用半導体層 l p, 2 p上に形成されており、 高濃度信号 取出用半導体層 1 P， 2 pにォ一ミック接触している。なお、信号取出電極 1 e, 2 eの表面形状は、 高濃度信号取出用半導体層 1 p， 2 pの表面形状と同一であ る。
本 PSDは、 パッシベーシヨン膜 5の外枠電極用の開口を介して、 n型の外枠 半導体層 3 n上に形成された外枠電極 3 eを備える。 外枠電極 3 eは、 外枠半導 体層 3 nとォ一ミック接触している。 外枠電極 3 eは、 半導体基板 2 n外周部へ の光の入射を阻止する。 また、 外枠電極 3 eと信号取出電極 1 e, 2 eとの間に 所定の電圧を印加することもできる。
本 P SDは、 裏面側 n型半導体層 1 nの下面に形成された下面電極 4 eを備え る。 下面電極 4 eは、 裏面側 n型半導体層 1 nとォ一ミック接触している。
1対の信号取出電極 l e, 2 eと下面電極 4 eとの間に、 p型分枝導電層 4 P N及び n型半導体基板 2 nから構成される pn接合ダイォ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、 分枝導電層 4 PNの形成された n型半 導体基板 2 n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 P SD内部で正孔電子対 （電荷） が発生し、 拡散及び P SD内部の電界にしたがってその一方は分枝導電層 4 PN内に流れ込む。 この 電荷は、 分枝導電層 4 PN内を伝導して基幹導電層 PNの所定の抵抗領域に流れ 込み、 所定の抵抗領域の基幹導電層 PNの長さ方向 Xの位置に応じてその電荷量 が分配され、 分配された電荷はそれぞれ基幹導電層 PNの両端を介して信号取出 電極 1 e及び 2 eから取り出される。
本実施形態に係る PSDでは、 上述の分枝導電層 4 PNを備えており、 入射光 は分枝導電層 4 PNの形成された受光面に照射される。 したがって、 入射光形状 の影響を受けず、 位置を正確に検出することができ、 位置検出精度を従来の P S Dよりも向上させることができる。
以下の説明では、 入射光の受光面への入射に応じて信号取出電極 1 e及び 2 e からそれぞれ出力される出力電流をそれぞれ I 1及び I 2とする。
図 4は、 図 1に示した P SD 100を用いた測距装置を示し、 この測距装置は カメラ等の撮像機器に設けることができる。 なお、 この測距装置には図 1に示し た P SDの代わりに以下の実施形態の P SDのいずれを用いてもよい。 この測距 装置は、 P SD 1 00と、 発光ダイォ一ド （LED) 10 1と、 投光用レンズ 1 02と、 集光用レンズ 103と、 演算回路 104とを備える。 なお、 P SD 1 0 0には上記電圧が印加されている。 P SD 100は、 その長さ方向 Xがレンズ 1 02及び 1 03の光軸間距離 （基線長） Bによって規定される線分と平行となる ように配置され、 且つ、 信号取出電極 1 eが信号取出電極 2 eよりもレンズ 1 0 3の光軸に近くなるように配置されている。 また、 レンズ 1 02， 1 03と P S D 100の受光面との間の距離 fは、 これらのレンズ 102 , 103の焦点距離 に略一致する。 なお、 集光レンズ 1 03の光軸上には、 基幹導電層 PNの最も信 号取出電極 1 eに近い端部に一致する受光面が位置する。
LED 10 1から出射された赤外光が、投光用レンズ 1 02を介して近距離（L 1 ) にある被測定物 OB 1に照射されると、 被測定物 OB 1からの反射光は集光 レンズ 1 03を介して P SDの受光面の近距離側、 すなわち、 信号取出電極 2 e に近い方の分枝導電層 4 PNに入射する。 また、 遠距離 （L 2) にある被測定物 〇B 2からの反射光は、 集光レンズ 103を介して P SDの受光面の遠距離側、 すなわち、 信号取出電極 1 eに近い方の分枝導電層 4 PNに入射する。
近距離にある被測定物〇B 1で反射された光の受光面上への入射位置 X 1は、 集光レンズ 103の光軸から P SDの長さ方向 Xに沿って距離 X 1離れた位置に あり、 遠距離にある被測定物 0 B 2で反射された光の受光面上への入射位置 X 2 は、 集光レンズ 1 03の光軸から P SDの長さ方向 Xに沿って距離 X2離れた位 置にある。 また、 基幹導電層 PNの長さ方向 Xの全長を Cとする。 被測定物までの距離 L (L l， L 2) と入射光スポット位置 X (X 1 , X2) は、 以下の式で与えられる関係を有し、 この関係を図 5に示す。 なお、 本実施形 態の PSDでは基線長 B = 30mm、 焦点距離 f= 15 mmとする。
(式 1)
Figure imgf000014_0001
図 5に示すように、 距離 Lが長くなるにしたがって距離 Lの変動量に対する入 射光スポット位置 Xの移動量は小さくなる。 一方、 基幹導電層 PNの幅 Yと長さ 方向位置 Xとは、 Y=aX + bの関係を有する。 すなわち、 抵抗領域 Pi P の幅 Yは、 基幹導電層 PNの一端からの長さ方向に沿った位置 Xの 1次関数であ る。 この場合、 入射光位置 Xと光電流相対出力 （％) とは図 6に示す関係を有す る。 ここでは、 基幹導電層 PNの全長 Cを 1000〃mとし、 幅 Yと位置 Xが Y =0. 1 X+ 10 ( m) を満たすものとする。 なお、 光電流相対出力とは、 基 幹導電層 PN両端からの出力電流 I 1及び I 2の全出力電流 I 1+ 12に対する 比率である。 また、 比率 R 1 = 11/ (11 + 12) 及び R 2 = 12/ (11 + I 2) が算出された場合、 入射光スポッ ト位置 Xは以下の式で求められる。
(式 2)
γ一 一/
Figure imgf000014_0002
演算回路 104は、出力電流 I 1及び I 2から比率 R 1及び R2を演算した後、 位置 Xを演算し、 予め算出された距離 Lと位置 Xとの関係を示す表を格納したメ モリ内の位置 Xに対応する距離 Lを検索することによって、 距離 Lを求めること ができる。 なお、 入射光位置 Xは、 以下の関係を有するので、 以下の式から直接 Xを演算した後、 上式から距離 Lを算出してもよい。
(式 3) χ —(わ/ )
Figure imgf000014_0003
(第 2実施形態）
図 7は、 第 2の実施形態に係る P SDの平面図である。 なお、 図 7における P SDの I一 I矢印断面及び I I— I I矢印断面はそれぞれ図 2及び図 3と同一で あるのでその記載を省略する。 すなわち、 図 1に示した P SDと図 7に示した P SDとは、 その基幹導電層 PNの表面形状のみが異なる。 基幹導電層 PNの幅 Y と長さ方向位置 Xとは、 Y二 aX2 + bの関係を有する。 すなわち、 抵抗領域 P 1〜？2。の幅 は、 基幹導電層 PNの一端からの長さ方向に沿った位置 Xの 2次 関数である。 この場合、 入射光位置 Xと光電流相対出力 （％) とは図 8に示す関 係を有する。 ここでは、 基幹導電層 PNの全長 Cを 1 000 mとし、 幅 Yと位 置 Xが Y二 0. 000 1 X2+ 10 (〃m) を満たすものとする。 また、 比率 R 2 = 12/ ( 1 1 + 1 2) が算出された場合、 入射光位置 Xは以下の式で求めら れる。
(式 4)
X = lb/axi (i?2 tan_1 (C Nb/a )) この場合、 演算回路 1 04は、 出力電流 I 1及び I 2から比率 R 2を演算した 後、 位置 Xを演算し、 予め算出された距離 Lと位置 Xとの関係を示す表を格納し たメモリ内の位置 Xに対応する距離 Lを検索することによって、 距離 Lを求める ことができる。
なお、 入射光位置 Xは以下の関係を有するので、 以下の式から直接 Xを算出し た後、 上式から距離 Lを算出してもよい。
(式 5)
Figure imgf000015_0001
図 9は、 長さ方向位置 （抵抗長） Xと基幹導電層 PNの幅 （抵抗幅） Yの関係 を示すグラフである。 基幹導電層 PNの全長 Cは 1000 /m、 基幹導電層 PN の遠距離側 （X=0に近い方） の幅 Yの最小値は 10 m、 基幹導電層 PNの近 距離側 （X=0から遠い方） の幅 Yの最大値は 100〃mである。 幅 Yが位置 X の 1次関数 （Y=aX + b) である場合、 X二 100 m及び 200〃mにおけ る幅 Yは、 それぞれ 19〃m及び 28〃mである。 また、 幅 Yが位置 Xの 2次関 数 （Y=aX2 + b) である場合、 X二 100〃m及び 200〃mにおける幅 Y は、 それぞれ 10. 9〃m及び 13. 6 mである。 上記第 1及び第 2実施形態 に係る PSDのように、 基幹導電層 PNの幅 Yと長さ方向位置 Xが 1次関数 （Y =aX + b) 又は 2次関数 （Y二 aX2 + b) の関係を満たしている場合、 遠距 離側における Xの変化に対して大きく Yが変化する。 したがって、 X及び Yが、 これらの関係にある場合、 通常の製造精度で基幹導電層 PNを製造しても、 製造 精度に対する幅 Yの変化率が大きいため、 必要とされる特性を有する基幹導電層 PNを製造することができる。
ところが、 これらの幅 Yと位置 Xとの関係が 3次関数 （Y二 aX3 + b) の関 係を満たす場合、 X二 100 m及び 200 mにおける幅 Yは、 それぞれ 10. 09〃m及び 10. 72〃mであり、 4次関数 （ Y= aX4 + b ) の関係を満た す場合、 X= 100〃m及び 200 zmにおける幅 Yは、 それぞれ 10. 009 〃m及び 10. 144 mとなり、 長さ方向位置 Xの変化に対する幅 Yの変化が 著しく小さくなる。
し-たがって、 幅 Yと長さ方向位置 Xが 3次関数以上の関係を有する場合は、 そ の幅 Yを非常に高い精度で制御する必要があり、 通常の精度で製造した場合には 位置検出精度が劣化する。
そこで、 上記 3次及び 4次関数の関係を満たす場合の X= 100 /mにおける 幅 Yを 2次関数の関係を満たす場合と同一、 すなわち、 Y= 10. 9 zmとなる ように aを設定した場合には、 近距離側 （X=0から遠い方） の幅 Yは、 それぞ れ、 910 /m、 9010〃mと非常に広くなつてしまう。 すなわち、 幅 Yと長 さ方向位置 Xが 3次関数以上の関係を有する場合に、 1次及び 2次関数と同様、 通常の製造精度で基幹導電層 Ρ Νを製造できるようにするには、 P S Dを非常に 大型化しなければならない。
上記実施形態に係る P SDでは、 基幹導電層 ΡΝの幅 Υと長さ方向位置 Xが 1 次関数又は 2次関数の関係を満たすこととしたため、 P S Dを大型化することな しに受光面の面積を広くするとともに、 基幹導電層幅の精度を低下させることが ないため、 これらの P SDの位置検出精度は向上する。
(第 3実施形態）
図 10は第 3実施形態に係る PSDの平面図、 図 1 1は図 10に示した PSD の I— I矢印断面図、 図 12は図 10に示した PSDの I I— I I矢印断面図で ある。 本実施形態に係る PSDは、 第 1実施形態の P SDに遮光膜 6を付加した ものである。 遮光膜 6は、 基幹導電層 ΡΝ上に形成されており、 基幹導電層 ΡΝ へ入射する光を遮光する。
第 1実施形態の PSDの基幹導電層 ΡΝに光が照射された場合には、 光の形状 によっては演算される入射光位置が真の値とずれてしまうことがある。 そこで、 本半導体位置検出器は、 基幹導電層 Ρ Ν上に形成された遮光膜 6を更に備えるこ ととし、 位置検出精度を更に向上させることとした。 なお、 本遮光膜 6は、 基幹 導電層 ΡΝの幅 Υが位置 Xの 2次関数として規定されている第 2実施形態の PS Dにも適用することができる。
遮光膜 6は、 黒色の顔料又は染料を含有する光感応性樹脂、 すなわち黒色のホ トレジス卜からなる。 すなわち、 遮光膜 6は絶縁体であるため、 遮光膜 6で基幹 導電層 ΡΝ表面の全領域を覆っても信号取出電極 1 eと信号取出電極 2 eとが電 気的に短絡されることがない。 また、 遮光膜 6自体が黒色のホトレジストからな るため、 ホトレジストを P SDの全表面上に塗布した後に、 これに所定パターン の露光光を照射し、 現像するのみで遮光膜 6を形成できるため、 遮光膜 6を容易 に製造することができる。
(第 4実施形態）
図 13は第 4実施形態に係る PSDの平面図、 図 14は図 13に示した PSD の I— I矢印断面図、 図 15は図 13に示した PSDの I I— I I矢印断面図で ある。 本実施形態に係る PSDは、 第 1実施形態に示した PSDの基幹導電層 P Nの抵抗領域 P i〜P 2 Qの表面形状及び外枠半導体層 3 n、 外枠電極 3 eの形状 並びに分枝導電層 P Nの幅方向 Yの長さを代えたものである。
本 P S Dの基幹導電層 P Nの抵抗領域 P i〜 P 2。は台形の表面を有するが、 各 抵抗領域 Pi〜P2。の台形表面の受光面側の辺は P SDの長さ方向 Xに平行であ つて、 同一直線上に位置する。 また、 各抵抗領域 Pi Ps。の P SDの長方形表 面の外縁側の辺は長さ方向 Xと所定の角度で交差しており、 基幹導電層 PNの幅 Yと長さ方向位置 Xとは、 Y二 _aX— bの関係を有する。 さらに、 口の字形の 外枠半導体層 3 nの内側の辺であって、 基幹導電層 PNに隣接する辺は、 基幹導 電層 PNの P SDの長方形表面の外縁側の辺、 すなわち、 直線 Y =— aX— bに 平行である。 本実施形態の P SDにおいては、 基幹導電層 PNの受光面側の辺か ら分枝導電層 4 PN先端までの距離は一定である。 したがって、 それぞれの分枝 導電層 4 P Nの基幹導電層 P Nの受光面側の辺から先端までの抵抗値が略一定と なるため、 分枝導電層 4 P Nの幅方向 Yの抵抗値のばらつきによる位置検出精度 の低下を抑制することができる。 また、 外枠電極 3 eの内側の一辺を基幹導電層 PNの形状にあわせてこれに近接させることにより、 外枠電極 3 eによって、 基 幹導電層 P Nの外側に入射する外乱光を遮光し、 このような外乱光による位置検 出精度の低下を更に抑制することができる。
(第 5実施形態）
図 16は第 5実施形態に係る P SDの平面図、 図 17は図 16に示した PSD の I— I矢印断面図、 図 17は図 16に示した P S Dの I I一 I I矢印断面図で ある。 本実施形態に係る P SDは、 第 4実施形態の P SDにおける信号取出電極 l e， 2 eと最外側にある分枝導電層 4 P15 4 P 9との間に所定の領域を設け、 高濃度信号取出用半導体層 1 p， 2pを信号取出電極 l e, 2 eの直下からこの 領域内まで延ばしたものである。 なお、 高濃度信号取出用半導体層 1 p, 2 の 伸延部分である高濃度半導体領域 1 lp, 12 pの直上には、信号取出電極 1 e, 2 eが設けられておらず、 高濃度半導体領域 11 p， 12p内には入射光が入射 可能である。 高濃度半導体領域 1 lp， 12pは、 最も外側の分枝導電層 4 Pい 4 P 19と所定間隔離隔しており、 且つ、 これに平行な幅方向 Yに沿って延びて いる。 したがって、 入射光がこの高濃度半導体領域 1 lp, 12pに入射した場 合、 高濃度半導体領域 1 lp, 12 pで発生及び収集された電荷のうち、 それぞ れの高濃度半導体領域 11 p， 12 pに近い方の信号取出電極 1 e， 2 eに流れ 込む電荷は、 基幹導電層 PNを介することなく信号取出電極 1 e， 2 eから取り 出される。
すなわち、 第 4実施形態の P SDにおいては、 最も外側の PSDの分枝導電層 4P13 4P19近傍に入射光がスポット光として入射した場合、 スポットの一部 分は信号取出電極 l e, 2 eにより遮られるため、 スポットの遮られた部分に応 じて入射光重心位置がずれるが、 本実施形態の P SDにおいては、 このような場 合においてもスポット光に応じて発生した電荷を高濃度半導体領域 1 lp, 12 にて収集することが可能となり、 PSDによる位置検出精度をさらに向上させ ることができる。
(第 6実施形態）
図- 19は第 6実施形態に係る PSDの平面図、 図 20は図 19に示した PSD の I _ I矢印断面図、 図 21は図 19に示した P SDの I I— I I矢印断面図で ある。 本実施形態に係る P S Dは、 第 4実施形態の P S Dの信号取出電極 1 e， 2 eを一部分取り除き、 信号取出電極 l e, 2 eの取り除かれた部分直下の高濃 度信号取出用半導体層 lp, 2pを高濃度半導体領域 1 lp, 12 pとしたもの であり、 高濃度半導体領域 1 lp， 12 p内には入射光が入射可能である。 高濃 度半導体領域 l ip, 12 pは、 最も外側の分枝導電層 4 P i , 4P19と所定間 隔離隔しており、 且つ、 これに平行な幅方向 Yに沿って延びている。 したがって、 入射光がこの高濃度半導体領域 11 p, 12pに入射した場合、 高濃度半導体領 域 l ip, 12 pで発生及び収集された電荷のうち、 それぞれの高濃度半導体領 域 l lp， 12 pに近い方の信号取出電極 1 e, 2 eに流れ込む電荷は、 基幹導 電層 PNを介することなく信号取出電極 1 e， 2 eから取り出される。
すなわち、 第 4実施形態の PSDにおいては、 最も外側の PSDの分枝導電層 4P15 4P19近傍に入射光がスポット光として入射した場合、 スポットの一部 分は信号取出電極 l e, 2 eにより遮られるため、 スポットの遮られた部分に応 じて入射光重心位置がずれるが、 本実施形態の P SDにおいては、 このような場 合においてもスポッ卜光に応じて発生した電荷を高濃度半導体領域 1 lp, 12 Pにて収集することが可能となり、 P SDによる位置検出精度をさらに向上させ ることができる。
また、 信号取出電極 l e, 2eは、 基幹導電層 PNの長さ方向 X両端の延長線 上に配置されているが、 分枝導電層 4 PNの形成された受光面の長さ方向 X両端 の延長線上には配置されていない。 このように信号取出電極 1 e， 2 eを配置す ることにより、 第 5実施形態の： P SDと比較して P SDの長さ方向 Xの長さを短 くすることができ、 P SDを小型化することができる。
(第 7実施形態）
図 22は第 7実施形態に係る P SDの平面図、 図 23は図 22に示した P SD の I一 I矢印断面図、 図 24は図 22に示した PSDの I I— I I矢印断面図で ある。 本実施形態の PSDは、 第 6実施形態の P SDの基幹導電層 PN上に遮光 膜 6を形成したものである。 遮光膜 6は黒色の顔料又は染料を含有する光感応性 樹脂、 すなわち黒色のホトレジストからなる。
(第 8実施形態）
図 25は第 8実施形態に係る P S Dの平面図、 図 26は図 25に示した P S D の I— I矢印断面図、 図 27は図 25に示した P SDの I I一 I I矢印断面図で ある。 本実施形態の PSDは、 第 6実施形態の PSDの基幹導電層 PNの長さ方 向 X両端部に位置する抵抗領域 Pい P2。及び高濃度信号取出用半導体層 1 P, 2 pに跨がるように信号取出電極 1 e， 2 eを配置したものである。 両端の抵抗 領域 P15 P2。は、 それぞれ信号取出電極 1 e， 2 eに直接接続され、 また、 高 濃度半導体領域 1 l p, 12pも信号取出電極 1 e, 2 eに直接接続されている。 この PSDでは、 基幹導電層 PNからの電荷及び高濃度半導体領域 1 1 p, 12 Pで収集された電荷は、 直接信号取出電極 1 e, 2 eから取り出すことができる。 (第 9実施形態）
図 28は第 9実施形態に係る PSDの平面図、 図 29は図 28に示した PSD の I— I矢印断面図、 図 30は図 28に示した P SDの I I一 I I矢印断面図で ある。 本実施形態に係る PSDは、 第 1実施形態の基幹導電層 PN、 分枝導電層 4 PN及び高濃度信号取出用半導体層 l p, 2 pの不純物濃度を実質的に同一と したものである。 この P SDは、 半導体基板 2 nに p型の不純物を添加すること により、 基幹導電層 PN、 分枝導電層 4 PN及び高濃度信号取出用半導体層 1 p， 2 pを同時に製造したものである。 高濃度信号取出用半導体層 1 p, 2 pの不純 物濃度を電極 l e， 2 eとォ一ミック接触ができるように増加させると、 抵抗層 である基幹導電層 PNの抵抗率が低下する。 そこで、 基幹導電層 PNの深さ Zを 浅くすることで、 抵抗率を増加させ、 所望の抵抗値を得る。 本実施形態の PSD では、 基幹導電層 PN、 分枝導電層 4 PN及び高濃度信号取出用半導体層 l p，
2 pの不純物濃度は高く、 且つ、 表面の厚み方向の深さ Zは同一であるが、 その 深さ Zは浅いため、 高濃度信号取出用半導体層 1 p, 2 pは電極 l e, 2 eとォ —ミック接触し、 基幹導電層 PNは位置検出に十分な抵抗値を有する。 また、 n 型の分枝領域 4 n2〜4 n19は、 p型の分枝導電層 4 P i〜 4 P 2。よりも深い深 さを有するため、 分枝導電層 卩 〜 ？^間に介在し、 分枝導電層 4Pi〜4 P20をさらに電気的に隔離する。 分枝領域 4η,及び 4n20は、 長さ方向 Xに沿 つて最も外側にある分枝導電層 4 P i 4 P 2。と高濃度信号取出用半導体層 1 p , 2 pとの間にそれぞれ介在し、 分枝導電層 4P15 4 P20と高濃度信号取出用半 導体層 1 P 2 pとをそれぞれ電気的に隔離する。本実施形態の P SDによれば、 基幹導電層 PN、 分枝導電層 4 PN及び高濃度信号取出用半導体層 1 p, 2pを 同一の工程で製造することができるので、 上記実施形態の PSDと比較して製造 が容易である。
(第 10実施形態）
図 31は第 10実施形態に係る P S Dの平面図、 図 32は図 31に示した P S Dの I— I矢印断面図、 図 32は図 31に示した PSDの I I一 I I矢印断面図 である。 本実施形態に係る PSDは、 基幹導電層 PNを構成する抵抗領域
P2。の幅 Yをそれぞれ第 1実施形態の P SDの抵抗領域 P i P2。の幅の 2分の 1とするとともに、 P SDの長さ方向 Xに沿った幅方向 Yの中心線に対して抵抗 領域 P i P 20と線対称な抵抗領域 P 2 P 40を設け、 対称関係にある抵抗領 域同士を分枝導電層 4 PNで接続し、 信号取出電極 l e, 2 e間を抵抗領域
P 20と抵抗領域 P 2 P 40とで並列接続したものである。
(第 11実施形態）
図 34は第 11実施形態に係る P SDの平面図、 図 35は図 34に示した P S Dの I一 I矢印断面図、 図 36は図 34に示した P SDの I I一 I I矢印断面図 である。 本実施形態に係る P SDは、 第 1実施形態の P SDの基幹導電層 PNを 構成する抵抗領域
Figure imgf000022_0001
の偶数番目の抵抗領域 P2n (nは整数で 1 10) を P SDの長さ方向 Xに沿った幅方向 Yの中心線に対して線対称移動させ、 偶数 番目の抵抗領域 P2nと隣接する奇数番目の抵抗領域 P2n+1 (2n+l <21) とを分枝導電層 4 PNで接続し、 信号取出電極 l e, 2e間を抵抗領域 P ^で直列接続したものである。
(第 12実施形態）
図 37は第 12実施形態に係る P S Dの平面図、 図 38は図 37に示した P S Dの I— I矢印断面図、 図 39は図 37に示した PSDの I I— I I矢印断面図 である。 本実施形態に係る PSDは、 第 1実施形態の PSDの基幹導電層 PNを 構成する各抵抗領域 P i〜P 20の幅方向 Yの中心線を P SDの長方形表面の長さ 方向 Xに沿った幅方向 Yの中心線と一致させたものである。
以上、 説明したように、 本発明に係る半導体位置検出器は、 分枝導電層で収集 された光生成電荷を幅を可変した基幹導電層両端から取り出すので、 スポット形 状ゃスリット形状等の入射光形状の制限されることなく半導体位置検出器からの 距離に応じた出力電流を高精度に取り出すことができる。 産業上の利用可能性
本発明の半導体位置検出器 （PSD) は、 所謂三角測量の原理等を用いて被測 定物の距離を測定する装置であり、 アクティブ方式の距離測定器としてカメラ等 の撮像機器に搭載することができる。

Claims

言胄求の範囲
1 . 複数の抵抗領域が所定方向に連続してなる基幹導電層と、 受光面上 の入射光位置に応じて前記基幹導電層両端からの出力電流が異なるように前記基 幹導電層から前記受光面に沿って延びた複数の分枝導電層とを備え、 前記抵抗領 域は、 実質的に同一の抵抗率を有し、 且つ、 前記所定方向に垂直な幅が前記基幹 導電層の一端から他端に向かうにしたがって広くなつていることを特徴とする半 導体位置検出器。
2 . 前記抵抗領域の幅は、 前記基幹導電層の一端からの前記所定方向に 沿った位置の 1次関数又は 2次関数であることを特徴とする請求の範囲第 1項に 記載の半導体位置検出器。
3 . 前記基幹導電層の一端部に位置する最も狭い幅を有する抵抗領域か ら延びた所定の前記分枝導電層に隣接し、 前記基幹導電層よりも低い抵抗率を有 する高濃度半導体領域と、 前記入射光に応じて前記高濃度半導体領域を通過した 電荷が前記基幹導電層を介することなく流れ込むことが可能な位置に設けられ、 前記出力電流の一方が取り出される信号取出電極と、 を更に備えることを特徴と する請求の範囲第 1項に記載の半導体位置検出器。
4 . 前記基幹導電層上に形成された遮光膜を更に備えることを特徴とす る請求の範囲第 2項に記載の半導体位置検出器。
5 . 前記基幹導電層両端からの出力電流がそれぞれ取り出される一対の 信号取出電極を更に備え、 前記基幹導電層は前記信号取出電極間に位置し、 前記 遮光膜は絶縁性の材料から構成され、 前記信号取出電極間の前記基幹導電層を覆 つていることを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の半導体位置検出器。
6 . 前記遮光膜は黒色のホトレジストからなることを特徴とする請求の 範囲第 5項に記載の半導体位置検出器。
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