JPH0316273A - 光センサ - Google Patents
光センサInfo
- Publication number
- JPH0316273A JPH0316273A JP1150962A JP15096289A JPH0316273A JP H0316273 A JPH0316273 A JP H0316273A JP 1150962 A JP1150962 A JP 1150962A JP 15096289 A JP15096289 A JP 15096289A JP H0316273 A JPH0316273 A JP H0316273A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- intrinsic
- conductivity type
- type region
- photodiode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、カメラなどに用いられるセンサで、？３１敗
のフォトダイオードからなる光センサに関する． 〔従来の技術〕 光検知素子、例えばＰＮ接合を用いたフォトダイオード
の複数個からなる光センサは従来、第２図のように、各
センサを構或する第一導電型、例えばＰ型頷域１の回り
に、第二導電型、例えばＮ型頷域２がとり囲んで接合を
形或している．また、第３図のように、第一導電型頷域
１が第二導電型領域２の中に埋め込まれている例もある
．これらの接合面では、いずれの場合にも両領域１．２
間のＰＮ接合に対し逆バイアスを印加することにより、
その近傍に領界を点線で示した空乏ｒ＠２ｉ域３が形成
されている． 基板内に入射した光は、領域１．２および３にて電子・
正札対を発生させる。空乏Ｎ ６ｉ域３にて発生したキ
ャリアは、空乏層内の電界によりほぼｌ００％電流とし
て流れるが、領域１または２で発生したキャリアは、キ
ャリアのライフタイムの間に拡散にて空乏層領域３まで
辿り着いたもののみ電流として流れ、その他は再結合し
、熱として失われる． 〔発明が解決しようとする課題〕 従来の光センサ構造においては、第２図１第３図のＮ型
領域２において発生したキャリアは、頷域２の不純物濃
度が均一なため、あらゆる方向に等確率で拡散する．従
って光電流に有効に寄与するのは、発生キャリアの１７
２であり低いレベルに留まっていた．またＰ型領域ｌの
近傍で発生したキャリア４は、近くのフォトダイオード
に到達し、そのフォトダイオードの出力電流となる確率
が高い．しかしながら、Ｐ型頷域１から遠く離れたとこ
ろで発生したキャリア５の場合、複数のフォトダイオー
ドへ到達する確率が同程度となる．このため、個々のフ
ォトダイオード領域内に入射し・た光によるキャリアは
、その領域内のセンサのみならず、他のフォトダイオー
ドへも拡散するので、フォトダイオード間に互いにキャ
リアのやりとりが行われ、フォトダイオード間の相互作
用が強くなる。それ故、フォトダイオード間のコントラ
ストが悪くなったり、また感度ばらつきの原因になるこ
ともあり得る． 本発明の目的は、光キャリアの収集効率を向上させ、セ
ンサ間のカントラスト、感度ぱらつきを従来構造よりも
向上させることにより、より高精度な光センサを提供す
ることにある． 〔課題を解決するための手段〕 上記の目的を達するために、本発明は、複数のフォトダ
イオードからなる光センサにおいて、各フォトダイオー
ドは第二導電型の半導体基板内に淳さＩＩｒｍ以上の真
性もしくは真性に近い領域を介して設けられた第一導電
型領域によって形成されたものとする． 〔作用〕 第二導電型領域と第一導電型の基’＋１ｉ ％Ｍ域との
間に逆バイアスを印加した際、空乏層はその間にある真
性もしくは真性に近い領域全体に広がり、空乏層内で発
生したキャリアは、第一導電型領域の方向に向かう電界
によって接合方向に引っ張られるので収集効率が上がる
．また、真性もしくは真性に近い領域の厚さが１ｎ以上
あるので、結晶中で発生したキャリアはそのほとんどが
真性もしくは真性に近い領域の中に含まれるため、それ
が近隣のフォトダイオードに吸い込まれる、二とはない
，すなわち、各々のフォトダイオード下に発生したキャ
リアのみが有効に寄４するため、センサ感度が増大する
εともに、センサ間のコントラストが向上、感度のばら
つきが低減する。
のフォトダイオードからなる光センサに関する． 〔従来の技術〕 光検知素子、例えばＰＮ接合を用いたフォトダイオード
の複数個からなる光センサは従来、第２図のように、各
センサを構或する第一導電型、例えばＰ型頷域１の回り
に、第二導電型、例えばＮ型頷域２がとり囲んで接合を
形或している．また、第３図のように、第一導電型頷域
１が第二導電型領域２の中に埋め込まれている例もある
．これらの接合面では、いずれの場合にも両領域１．２
間のＰＮ接合に対し逆バイアスを印加することにより、
その近傍に領界を点線で示した空乏ｒ＠２ｉ域３が形成
されている． 基板内に入射した光は、領域１．２および３にて電子・
正札対を発生させる。空乏Ｎ ６ｉ域３にて発生したキ
ャリアは、空乏層内の電界によりほぼｌ００％電流とし
て流れるが、領域１または２で発生したキャリアは、キ
ャリアのライフタイムの間に拡散にて空乏層領域３まで
辿り着いたもののみ電流として流れ、その他は再結合し
、熱として失われる． 〔発明が解決しようとする課題〕 従来の光センサ構造においては、第２図１第３図のＮ型
領域２において発生したキャリアは、頷域２の不純物濃
度が均一なため、あらゆる方向に等確率で拡散する．従
って光電流に有効に寄与するのは、発生キャリアの１７
２であり低いレベルに留まっていた．またＰ型領域ｌの
近傍で発生したキャリア４は、近くのフォトダイオード
に到達し、そのフォトダイオードの出力電流となる確率
が高い．しかしながら、Ｐ型頷域１から遠く離れたとこ
ろで発生したキャリア５の場合、複数のフォトダイオー
ドへ到達する確率が同程度となる．このため、個々のフ
ォトダイオード領域内に入射し・た光によるキャリアは
、その領域内のセンサのみならず、他のフォトダイオー
ドへも拡散するので、フォトダイオード間に互いにキャ
リアのやりとりが行われ、フォトダイオード間の相互作
用が強くなる。それ故、フォトダイオード間のコントラ
ストが悪くなったり、また感度ばらつきの原因になるこ
ともあり得る． 本発明の目的は、光キャリアの収集効率を向上させ、セ
ンサ間のカントラスト、感度ぱらつきを従来構造よりも
向上させることにより、より高精度な光センサを提供す
ることにある． 〔課題を解決するための手段〕 上記の目的を達するために、本発明は、複数のフォトダ
イオードからなる光センサにおいて、各フォトダイオー
ドは第二導電型の半導体基板内に淳さＩＩｒｍ以上の真
性もしくは真性に近い領域を介して設けられた第一導電
型領域によって形成されたものとする． 〔作用〕 第二導電型領域と第一導電型の基’＋１ｉ ％Ｍ域との
間に逆バイアスを印加した際、空乏層はその間にある真
性もしくは真性に近い領域全体に広がり、空乏層内で発
生したキャリアは、第一導電型領域の方向に向かう電界
によって接合方向に引っ張られるので収集効率が上がる
．また、真性もしくは真性に近い領域の厚さが１ｎ以上
あるので、結晶中で発生したキャリアはそのほとんどが
真性もしくは真性に近い領域の中に含まれるため、それ
が近隣のフォトダイオードに吸い込まれる、二とはない
，すなわち、各々のフォトダイオード下に発生したキャ
リアのみが有効に寄４するため、センサ感度が増大する
εともに、センサ間のコントラストが向上、感度のばら
つきが低減する。
第ＩＴＩ！Ｊに本発明の一実施例の光センサの構造を示
し、第２図と共通の部分には同一の符号が付されている
．Ｎ型Ｓ板２内に幅１２ｎのＰ型頷域１がフォトダイオ
ードの数だけ中心間距離２４−で互いに分離して設置さ
れている．各Ｐ型頷域ｌ下には真性もしくは真性に近い
ｌ領域４が２μの厚さに形成されている。Ｐ型領域１お
よび本発明の中心構造である１ ｔＪ域４は以下の製造
プロセスにより形或することができる． まず、比抵抗２〜３Ω・鴎のＮ型半導体基板２に、通常
のフォトリソグラフィ技術によりフォトダイオード部に
窓関けをしたフォトレジストを形成した後、Ｐ型領域ｌ
のためにイオン注入法によりＢＰ．を加速電圧７０Ｋ＠
Ｖ，注入！ ３ ｘ Ｈ）＋ｓ備−ｍ打ち込む．続いて
同一フォトレジストマスクを用い、ｉｓＩ域４の浅い部
分のためにＢを２００ＫｅＶ，注入量２ Ｘ ｔｏＩｌ
ａｍ−”だけ注入し、さらにｌＩＩ域４の深い部分のた
めに加速電圧８００κｅＶ，注入量２Ｘ１０”ａｍ−”
だけ連続して注入する．その後、フォトレジストを剥離
し、基板を洗浄してから、窒素ガス中１０００℃，４時
間の熱処理を施すと、基板表面に拡散深さ約０．５ ｉ
ｓ． ？１度５ Ｘ １０”ｅｌｌ−”の高濃度Ｐ型層
、その直下に深さ約２．０μの１頚域４が形成される。
し、第２図と共通の部分には同一の符号が付されている
．Ｎ型Ｓ板２内に幅１２ｎのＰ型頷域１がフォトダイオ
ードの数だけ中心間距離２４−で互いに分離して設置さ
れている．各Ｐ型頷域ｌ下には真性もしくは真性に近い
ｌ領域４が２μの厚さに形成されている。Ｐ型領域１お
よび本発明の中心構造である１ ｔＪ域４は以下の製造
プロセスにより形或することができる． まず、比抵抗２〜３Ω・鴎のＮ型半導体基板２に、通常
のフォトリソグラフィ技術によりフォトダイオード部に
窓関けをしたフォトレジストを形成した後、Ｐ型領域ｌ
のためにイオン注入法によりＢＰ．を加速電圧７０Ｋ＠
Ｖ，注入！ ３ ｘ Ｈ）＋ｓ備−ｍ打ち込む．続いて
同一フォトレジストマスクを用い、ｉｓＩ域４の浅い部
分のためにＢを２００ＫｅＶ，注入量２ Ｘ ｔｏＩｌ
ａｍ−”だけ注入し、さらにｌＩＩ域４の深い部分のた
めに加速電圧８００κｅＶ，注入量２Ｘ１０”ａｍ−”
だけ連続して注入する．その後、フォトレジストを剥離
し、基板を洗浄してから、窒素ガス中１０００℃，４時
間の熱処理を施すと、基板表面に拡散深さ約０．５ ｉ
ｓ． ？１度５ Ｘ １０”ｅｌｌ−”の高濃度Ｐ型層
、その直下に深さ約２．０μの１頚域４が形成される。
光の入射によりｌｓＩ域４全体に広がった空乏層内に発
生したキャリア６はＰ型領域１の方向に向かう電界によ
ってＰ型領域との間の接合方向に引っ張られる。
生したキャリア６はＰ型領域１の方向に向かう電界によ
ってＰ型領域との間の接合方向に引っ張られる。
第４図は本発明の別の実施例の光センサの構造を示し、
第１図と共通の部分には同一の符号が付されている．こ
の先センサにおいては、第２図に示した光センサと同樟
、Ｐ型領域１がＮ型基板２の内部に形成されている．本
発明に基づく１領域４は、Ｐ型頷域１の下ばかりでなく
、Ｐ型顛域１の上にも１μ以上の幅で形成される．この
ような光センサは、第１図に示したようにＰ領域ｌ，ｌ
領域４を形成したＮ型基板２の上にエビタキシャル法に
より真性もしくは真性に近い層をａ層し、フォトダイオ
ード間の分Ｍ ’ＤＢ域にはＰ （りん）などのイオン
注入によりＮ型領域を形成し、基板２本来のＮ！！２ｆ
ｆ域と連結することにより製造することができる．この
場合も、各フォトダイオードのｌｓＪＩ域４がＰ型領域
１の上下に１ｎ以上の厚さであり、結晶中で発生したキ
ャリアのほとんどはｌ領域４全体に広がった空乏層の中
に含まれており、ｉ ＩＮ域内に存在するＰ型領域１と
の接合方向に引っ張られ、出力電流となる． なお、本発明は領域１と基板２の導電型を入れ換えたと
きにも実施できる． 〔発明の効果〕 本発明によれば、第二導電型の基板内に厚さ１μｍ以上
の真性もしくは真性に近い領域をはさんで第一導電型の
頷域を複数個設けて、それぞれをフォトダイオードとす
ることにより、光の入射の際にキャリアはほとんどが真
性もしくは真性に近い領域全体に広がった空乏層内で発
生し、その領域内の第一導電型領域との接合方向に引っ
張られ、他のフォトダイオードの第一導電型領域に到達
することがない．すなわち、各々のフォトダイオードの
第一導電型領域を囲む厚い真性もしくは真性に近い鯖域
で発生したキャリアのほとんどが出力に有効に寄与する
ため、センサ感度が向上するとともに、フォトダイオー
ド間の相互作用が低減し、コントラストが向上する．ま
た各フォトダイオードからの遠方で発生したキャリアの
影響が少なくなるので、感度のばらつきも低減するとい
う効果も得られる．
第１図と共通の部分には同一の符号が付されている．こ
の先センサにおいては、第２図に示した光センサと同樟
、Ｐ型領域１がＮ型基板２の内部に形成されている．本
発明に基づく１領域４は、Ｐ型頷域１の下ばかりでなく
、Ｐ型顛域１の上にも１μ以上の幅で形成される．この
ような光センサは、第１図に示したようにＰ領域ｌ，ｌ
領域４を形成したＮ型基板２の上にエビタキシャル法に
より真性もしくは真性に近い層をａ層し、フォトダイオ
ード間の分Ｍ ’ＤＢ域にはＰ （りん）などのイオン
注入によりＮ型領域を形成し、基板２本来のＮ！！２ｆ
ｆ域と連結することにより製造することができる．この
場合も、各フォトダイオードのｌｓＪＩ域４がＰ型領域
１の上下に１ｎ以上の厚さであり、結晶中で発生したキ
ャリアのほとんどはｌ領域４全体に広がった空乏層の中
に含まれており、ｉ ＩＮ域内に存在するＰ型領域１と
の接合方向に引っ張られ、出力電流となる． なお、本発明は領域１と基板２の導電型を入れ換えたと
きにも実施できる． 〔発明の効果〕 本発明によれば、第二導電型の基板内に厚さ１μｍ以上
の真性もしくは真性に近い領域をはさんで第一導電型の
頷域を複数個設けて、それぞれをフォトダイオードとす
ることにより、光の入射の際にキャリアはほとんどが真
性もしくは真性に近い領域全体に広がった空乏層内で発
生し、その領域内の第一導電型領域との接合方向に引っ
張られ、他のフォトダイオードの第一導電型領域に到達
することがない．すなわち、各々のフォトダイオードの
第一導電型領域を囲む厚い真性もしくは真性に近い鯖域
で発生したキャリアのほとんどが出力に有効に寄与する
ため、センサ感度が向上するとともに、フォトダイオー
ド間の相互作用が低減し、コントラストが向上する．ま
た各フォトダイオードからの遠方で発生したキャリアの
影響が少なくなるので、感度のばらつきも低減するとい
う効果も得られる．
第１図は本発明の一実施例の光センサの断面図、第２図
は従来の光センサの一例の断面図、第３図は従来の光セ
ンサの他の例の断面図、第４図は本発明の異なる実施例
の光センサの断面図である。 １：Ｐ型頷域、２：Ｎ型基板、４：＋１領域。
は従来の光センサの一例の断面図、第３図は従来の光セ
ンサの他の例の断面図、第４図は本発明の異なる実施例
の光センサの断面図である。 １：Ｐ型頷域、２：Ｎ型基板、４：＋１領域。
Claims (1)
- １）複数のフォトダイオードからなるものにおいて、各
フォトダイオードは第二導電型の半導体基板内に厚さ１
μｍ以上の真性もしくは真性に近い領域を介して設けら
れる第一導電型領域によって形成されたことを特徴とす
る光センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1150962A JPH0316273A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 光センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1150962A JPH0316273A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 光センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0316273A true JPH0316273A (ja) | 1991-01-24 |
Family
ID=15508242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1150962A Pending JPH0316273A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 光センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0316273A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5148251A (en) * | 1991-11-25 | 1992-09-15 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Photoconductive avalanche GaAs switch |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54146681A (en) * | 1978-05-10 | 1979-11-16 | Toshiba Corp | Photo-detector |
| JPS60177684A (ja) * | 1984-02-23 | 1985-09-11 | Sony Corp | 光電変換装置 |
-
1989
- 1989-06-14 JP JP1150962A patent/JPH0316273A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54146681A (en) * | 1978-05-10 | 1979-11-16 | Toshiba Corp | Photo-detector |
| JPS60177684A (ja) * | 1984-02-23 | 1985-09-11 | Sony Corp | 光電変換装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5148251A (en) * | 1991-11-25 | 1992-09-15 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Photoconductive avalanche GaAs switch |
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