JPH073868B2 - 受光ダイオ−ドアレ− - Google Patents

受光ダイオ−ドアレ−

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JPH073868B2
JPH073868B2 JP61010271A JP1027186A JPH073868B2 JP H073868 B2 JPH073868 B2 JP H073868B2 JP 61010271 A JP61010271 A JP 61010271A JP 1027186 A JP1027186 A JP 1027186A JP H073868 B2 JPH073868 B2 JP H073868B2
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貴正 平野
吉明 原田
久乗 吉村
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NTT Advanced Technology Corp
Oki Electric Industry Co Ltd
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NTT Advanced Technology Corp
Oki Electric Industry Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10Integrated devices
    • H10F39/12Image sensors
    • H10F39/18Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors

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  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、受光ダイオードアレーに係り、特に、ホトダ
イオードアレーの受光部と受光部以外の領域との信号比
(以下、S/N比という)の改善に関するものである。
(従来の技術) 従来、1チップ中に受光部を複数個形成するホトダイオ
ードアレーの場合、S/N比を良くするために、受光部以
外をアルミニウムなどで形成した遮光膜で被覆し、受光
部以外の領域では光を感じさせないようにしていた。な
お、この種の先行技術としては、例えば、特公昭53−29
589号があげられる。
第4図は係る従来のホトダイオードアレーの平面図、第
5図は第4図のV−V線断面図である。
このホトダイオードアレーでは受光部が3個の場合を示
している。図において、1は半導体基板、2は受光部で
ある半導体基板と反対導電型の不純物導入領域、3はア
ルミニウムなどにより形成された外部取り出しリードボ
ンディングパッド、4はアルミニウムなどにより形成さ
れた遮光膜、5は絶縁膜、6は受光部2と外部取り出し
リードボンディングパッド3をオーミック接触させるた
めのコンタクト穴である。
このホトダイオードアレーを動作させるには、半導体基
板1と外部取り出しリードボンディングパッド3の間に
PN接合の逆方向に電圧を印加して、通常のホトダイオー
ドとして動作させる。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上記構成の装置では、半導体基板と各受
光部との間に電圧を順次印加していき、その時の各受光
部の出力電圧を順次検出する方法をとった場合は、出力
電圧を測定している受光部に光が照射されていなくて
も、他の受光部に光が照射されていると、それらの受光
部で発生した光励起キャリアが出力を測定している受光
部に流れ込み、S/N比が悪くなる(第6図参照)という
問題があった。なお、この点については、本発明との対
比において後述する。
本発明は、上記の問題点を除去し、S/N比及び応答特性
を向上し得る受光ダイオードアレーを提供することを目
的とする。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、上記問題点を解決するために、1チップ上に
複数個受光部を形成するホトダイオードアレーにおい
て、半導体基板(1)上に長方形状に複数個形成され
る、半導体基板(1)と反対導電型の不純物導入領域か
らなる受光部(2)と、この受光部(2)の両側に長方
形状に複数個形成される、前記受光部(2)と同導電型
の不純物を導入してなるドレイン領域(7)と、前記受
光部(2)の長尺方向の一端部から導出され、前記半導
体基板(1)の一端部に形成される受光部外部取出しリ
ードボンディングパッド(3)と、前記複数個のドレイ
ン領域(7)の全てに電気的に接続され、かつ、前記ド
レイン領域(7)上及びその周辺を覆うとともに、前記
複数個の受光部(2)の外周を個別に微小絶縁距離を有
して包囲する遮光膜(9)と、この遮光膜(9)の一端
部から導出され、前記半導体基板(1)の一端部に形成
される単一のドレイン領域外部取り出しリードボンディ
ングパッド(8)とを設け、前記半導体基板(1)に所
定電位(+5V)を付与し、前記受光部(2)に負荷(R
L)を接続し、前記ドレイン領域(7)をグランドに接
続するようにしたものである。
(作用) 本発明によれば、1チップ上に複数個受光部を形成する
ホトダイオードアレーにおいて、各受光部(2)間にド
レイン領域(7)となる受光部(2)と同導電型の不純
物導入領域を受光部(2)と接続しないように形成し、
かつドレイン領域(7)に独自に電圧が印加されるよう
にする。つまり、このホトダイオードアレーでは、ドレ
イン領域(7)が各受光部(2)間に形成されており、
そのドレイン領域(7)はグランドに接続されているた
め、ある受光部(2)以外の各受光部(2)で発生した
光励起キャリアはそのドレイン領域(7)に吸収するこ
とができる。このため、他の受光部で発生した光励起キ
ャリアの影響がなくなり、S/N比が改善される。また、
有効拡散長内の走行時間の大きいキャリアをドレイン領
域(7)が吸収するため、応答性が高まる。
更に、遮光膜(9)によって受光部(2)を除いた領域
は、略遮光膜(9)によって覆い、しかも、この遮光膜
(9)の一端部から導出され、前記半導体基板(1)の
一端部に形成される単一のドレイン領域外部取り出しリ
ードボンディングパッド(8)とを設け、前記半導体基
板(1)に所定電位(+5V)を付与し、前記受光部
(2)に負荷(RL)を接続し、前記ドレイン領域(7)
をグランドに接続するようにしたので、1チップ上の一
端部にリードボンディングパッドが形成され、そのリー
ドボンディングパッド数も少なくて済むので、ボンディ
ングパッドへのボンディングも容易である。
(実施例) 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。
第1図は本発明に係るホトダイオードアレーの一実施例
を示す平面図、第2図は第1図におけるII−II′線断面
図である。なお、第4図及び第5図に関して説明した部
分と同じ部分は同番号で示されている。
図において、2は半導体基板1上に長方形状に複数個形
成される、半導体基板1と反対導電型の不純物導入領域
からなる受光部、7は長方形状に複数個形成される、受
光部2と同導電型の不純物導入領域からなるドレイン領
域、8は受光部2の長尺方向の一端部から導出され、半
導体基板1の一端部に形成される単一のドレイン領域外
部取り出しリードボンディングパッド、9は複数個のド
レイン領域7の全てに電気的に接続され、かつ、前記ド
レイン領域7上及びその周辺を覆うとともに、前記受光
部2の外周を個別に微小絶縁距離を有して包囲する、ド
レイン領域外部取り出しリードボンディングパッドに接
続するようにアルミニウムなどで形成した遮光膜、10は
ドレイン領域7と遮光膜9をオーミック接触させるコン
タクト穴である。これは、通常プレーナー拡散技術によ
り形成する。受光部2とドレイン領域7は同導電型であ
るため、同時に形成してもかまわない。
このように、1チップ上に複数個受光部を形成するホト
ダイオードアレーにおいて、半導体基板1上に長方形状
に複数個形成される、半導体基板1と反対導電型の不純
物導入領域からなる受光部2と、この受光部2の両側に
長方形状に複数個形成される、前記受光部2と同導電型
の不純物を導入してなるドレイン領域7と、前記受光部
2の長尺方向の一端部から導出され、前記半導体基板1
の一端部に形成される受光部外部取出しリードボンディ
ングパッド3と、前記複数個のドレイン領域7の全てに
電気的に接続され、かつ、前記ドレイン領域7上及びそ
の周辺を覆うとともに、前記受光部2の外周を個別に微
小絶縁距離を有して包囲する遮光膜9と、この遮光膜9
の一端部から導出され、前記半導体基板1の一端部に形
成される単一のドレイン領域外部取り出しリードボンデ
ィングパッド8とを設け、図3に示すように、前記半導
体基板1に所定電位(+5V)を付与し、前記受光部2に
負荷(RL)を接続し、前記ドレイン領域7をグランドに
接続するようにしている。なお、5は絶縁膜、6はコン
タクト穴である。
上記のホトダイオードアレーの動作について、第3図を
用いて従来のホトダイオードアレーと対比しながら説明
する。ここでは、半導体基板1をn型、受光部2及びド
レイン領域7をp型として説明する。
第3図は本発明により得られたホトダイオードアレーの
特性測定説明図であり、第3図(a)はその測定特性
図、第3図(b)はその測定回路図、第6図は従来のホ
トダイオードアレーの特性測定説明図であり、第6図
(a)はその測定特性図、第6図(b)はその測定回路
図である。
ここで、ホトダイオードアレーの測定方法は、光源の光
を受光部内に十分おさまるようにしぼり込み、ホトダイ
オードアレー上を走査させる。つまり、例えば、第3図
(b)及び第6図(b)に示される受光部へのバイア
スを順次受光部そして受光部へとスキャンする。こ
の時、ホトダイオードアレーには、n型半導体基板側に
+5V、受光部にのみ負荷抵抗RLを介して接地する。更
に、本発明のホトダイオードアレーにおいてはドレイン
領域7を接地する。出力信号の取り出しは受光部に接
地した負荷抵抗RLの両端で検出する。
従来のホトダイオードアレーでは受光部に光が照射さ
れなくても、他の受光部に光が照射されると、第6図
(a)に示される様に、受光部下及び受光部下で発
生した、この場合ホールが受光部に少数キャリアの拡
散により流れ込み、受光部で出力電圧が検出される。
なお、第3図(a)及び第6図(a)において、横軸は
距離l、縦軸Vは受光部のトータル電圧を示している。
本発明により得られたホトダイオードアレーでは、ドレ
イン領域が各受光部間に形成されており、かつ、グラン
ドに接続されているため、受光部及び受光部で発生
した光励起キャリアはドレイン領域に吸収することがで
きる。
このため、第3図(a)に示されるように、受光部で
検出される出力信号は、他の受光部及びで発生した
光励起キャリアの影響がなくなり、受光部で発生する
光励起キャリアによるものだけとなり、S/N比が改善さ
れる。
前記実施例においては、PN構造のホトダイオードアレー
を用いて説明したが、PIN構造のホトダイオードアレー
であっても良いことは言うまでもなく、また、半導体の
導電型についても指定して説明したが、これは全て逆導
電型としても良いことは言うまでもない。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。
(発明の効果) 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、1チッ
プ上に複数個出力を形成するホトダイオードアレーにお
いて、半導体基板上に長方形状に複数個形成される、半
導体基板と反対導電型の不純物導入領域からなる受光部
と、該受光部の両側に長方形状に複数個形成される、前
記受光部と同導電型の不純物を導入してなるドレイン領
域と、前記受光部の長尺方向の一端部から導出され、前
記半導体基板の一端部に形成される受光部外部取出しリ
ードボンディングパッドと、前記複数個のドレイン領域
の全てに電気的に接続され、かつ、前記ドレイン領域上
及びその周辺を覆うとともに、前記複数個の受光部の外
周を個別に微小絶縁距離を有して包囲する遮光膜と、該
遮光膜の一端部から導出され、前記半導体基板の一端部
に形成される単一のドレイン領域外部取り出しリードボ
ンディングパッドとを設け、前記半導体基板に所定電位
を付与し、前記受光部に負荷を接続し、前記ドレイン領
域をグランドに接続するようにしたので、 出力信号検出を行っている受光部においては、その受光
部以外の受光部に入射する光により発生した光励起キャ
リアの影響はなくなり、S/N比を大幅に改善することが
できる。
同時に有効拡散長内の走行時間の大きいキャリアをドレ
イン領域が吸収するため、応答特性の向上を図ることが
できる。
更に、1チップ上の一端部にリードボンディングパッド
が形成され、そのリードボンディングパッド数も少なく
て済むとともに、ボンディングパッドへのボンディング
も容易である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るホトダイオードアレーの平面図、
第2図は第1図におけるII−II′線断面図、第3図は本
発明のホトダイオードアレーの特性測定説明図、第4図
は従来のホトダイオードアレーの平面図、第5図は第4
図におけるV−V′線断面図、第6図は従来のホトダイ
オードアレーの特性測定説明図である。 1…半導体基板、2…受光部、3…受光部外部取り出し
リードボンディングパッド(受光部用)、5…絶縁膜、
6,10…コンタクト穴、7…ドレイン領域、8…ドレイン
領域外部取り出しリードボンディングパッド、9…遮光
膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉村 久乗 東京都武蔵野市吉祥寺南町1丁目27番1号 吉祥寺パインクレストビル エヌ・テ イ・テイ技術移転株式会社内 (56)参考文献 特開 昭48−81494(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1チップ上に複数個受光部を形成するホト
    ダイオードアレーにおいて、 (a)半導体基板上に長方形状に複数個形成される、半
    導体基板と反対導電型の不純物導入領域からなる受光部
    と、 (b)該受光部の両側に長方形状に複数個形成される、
    前記受光部と同導電型の不純物を導入してなるドレイン
    領域と、 (c)前記受光部の長尺方向の一端部から導出され、前
    記半導体基板の一端部に形成される受光部外部取出しリ
    ードボンディングパッドと、 (b)前記複数個のドレイン領域の全てに電気的に接続
    され、かつ、前記ドレイン領域上及びその周辺を覆うと
    ともに、前記複数個の受光部の外周を個別に微小絶縁距
    離を有して包囲する遮光膜と、 (e)該遮光膜の一端部から導出され、前記半導体基板
    の一端部に形成される単一のドレイン領域外部取り出し
    リードボンディングパッドとを設け、 (f)前記半導体基板に所定電位を付与し、前記受光部
    に負荷を接続し、前記ドレイン領域をグランドに接続す
    ることを特徴とする受光ダイオードアレー。
JP61010271A 1986-01-22 1986-01-22 受光ダイオ−ドアレ− Expired - Fee Related JPH073868B2 (ja)

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