JPS6316230A - 半導体光位置検出器 - Google Patents
半導体光位置検出器Info
- Publication number
- JPS6316230A JPS6316230A JP61159561A JP15956186A JPS6316230A JP S6316230 A JPS6316230 A JP S6316230A JP 61159561 A JP61159561 A JP 61159561A JP 15956186 A JP15956186 A JP 15956186A JP S6316230 A JPS6316230 A JP S6316230A
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- JP
- Japan
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- light
- current
- leakage current
- optical position
- conductivity type
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (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】
［発明の技術分野］
口の発明は、受光面に投射されたスポット状の光位置を
検出する半導体装置検出器に関する。
検出する半導体装置検出器に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］
従来の半導体装置検出器としては、例えば第２図に示す
ようなものがある（特開昭５５−８７００７号公報）。
ようなものがある（特開昭５５−８７００７号公報）。
半導体装置検出器のチップは、高比抵抗のｎ形Ｓｉ基板
３１の主面にｐ形層３２が形成されてｐｎ接合による光
検出面が構成され、裏面にはコンタクト層となるｎ＋層
３３が全面に形成されている。チップは平面的には方形
状に形成されている。
３１の主面にｐ形層３２が形成されてｐｎ接合による光
検出面が構成され、裏面にはコンタクト層となるｎ＋層
３３が全面に形成されている。チップは平面的には方形
状に形成されている。
なお、ｎ形を第１導電形とすると、これと反対導電形の
ｐ形は第２導電形となる。
ｐ形は第２導電形となる。
ｐ形層３２には、間隔長文だけ離隔した２位置に、チッ
プ主面の対向した２辺に沿って電極３４．３５が形成さ
れている。
プ主面の対向した２辺に沿って電極３４．３５が形成さ
れている。
電極３４は電流電圧交換用の抵抗３６ａを介して接地さ
れ、電極３４と抵抗３６ａとの接続点にバッフ７アンプ
３７ａが接続されている。光電流１１の餡は微小なので
電圧に変換されてからバッファアンプ３７ａで増幅され
る。
れ、電極３４と抵抗３６ａとの接続点にバッフ７アンプ
３７ａが接続されている。光電流１１の餡は微小なので
電圧に変換されてからバッファアンプ３７ａで増幅され
る。
他の電極３５側についても上記と同様に雷流電正変換用
の抵抗３６ｂ１およびバッファアンプ３７ｂが接続され
ている。
の抵抗３６ｂ１およびバッファアンプ３７ｂが接続され
ている。
一方、裏面側のｎ“層３３には、その仝而または一部に
電極３８が取付けられ、電極３８は抵抗３９を介して正
電圧−←Ｖの電源に接続されている。
電極３８が取付けられ、電極３８は抵抗３９を介して正
電圧−←Ｖの電源に接続されている。
光検出面のｐｎ接合は、上記の正電圧＋Ｖにより逆バイ
アスされる。
アスされる。
いまｐｎ接合が正電圧＋■により十分に逆バイアスされ
、ｐ形層３２の厚さは少数キャリヤの拡散長に比べて小
さいものとする。
、ｐ形層３２の厚さは少数キャリヤの拡散長に比べて小
さいものとする。
そして第２図に示すように、各電極３４．３５の位置が
それぞれｘ＝−１／２、Ｘ＝交／２となるような受光面
上のＸ座標において、ｘ＝ｘ□の位置にスポット状の光
が投射されたとすると、光電流１＋ 、１２は次式で表
わされる。
それぞれｘ＝−１／２、Ｘ＝交／２となるような受光面
上のＸ座標において、ｘ＝ｘ□の位置にスポット状の光
が投射されたとすると、光電流１＋ 、１２は次式で表
わされる。
Ｉｔ ＝Ｉｏ （１／２−Ｘｏ ／１） ”・
＜１）Ｉ２ ＝１ｏ （１／２＋ｘｏ ／文）
−（２）ここでＩＯは投射光により発生し、取出され
る全光電流である。
＜１）Ｉ２ ＝１ｏ （１／２＋ｘｏ ／文）
−（２）ここでＩＯは投射光により発生し、取出され
る全光電流である。
上記（１）、（２）両式から
Ｘｏ／吏＝ （１／２）
・ （１２−Ｉｔ ）／ （１＋ ＋１２ ）
・・・（３）の演算を行なうことにより、光の投射
位置Ｘ＝ＸＯが求められる。
・・・（３）の演算を行なうことにより、光の投射
位置Ｘ＝ＸＯが求められる。
ところで逆バイアスされたｐｎ接合には半導体の物性に
基づくリーク電流が存在し、このリーク電流は温度に対
し指数関数的に増加し、また接合面の面積が大になるほ
ど大きくなる。
基づくリーク電流が存在し、このリーク電流は温度に対
し指数関数的に増加し、また接合面の面積が大になるほ
ど大きくなる。
しかるに半導体装置検出器の光検出面の面積は比較的広
く形成されているので、特に高温になると、上記のリー
ク電流の値は無視し得ないものとなる。そして単位長さ
当りのリーク電流の値をＪｏとすると、このリーク電流
Ｊｏの影響を受けて前記（３）式は次式のように表わさ
れる。
く形成されているので、特に高温になると、上記のリー
ク電流の値は無視し得ないものとなる。そして単位長さ
当りのリーク電流の値をＪｏとすると、このリーク電流
Ｊｏの影響を受けて前記（３）式は次式のように表わさ
れる。
Ｘｏ ／ｌ＝ （１／２） ・（（１２−１１）／（Ｉ
Ｉ ＋１２ ＞）・（１＋Ｊｏ ｌ／ Ｉｏ ）・・・
（４） このため従来の半導体装置検出器にあっては、リーク電
流Ｊｏおよび投射光の強度（（４）式中のＩＯの値）の
影響を受け、リーク電流ＪＯおよび１口に含まれるリー
ク電流分が一誤差となり光位置の検出精度が低下すると
いう問題点があった。
Ｉ ＋１２ ＞）・（１＋Ｊｏ ｌ／ Ｉｏ ）・・・
（４） このため従来の半導体装置検出器にあっては、リーク電
流Ｊｏおよび投射光の強度（（４）式中のＩＯの値）の
影響を受け、リーク電流ＪＯおよび１口に含まれるリー
ク電流分が一誤差となり光位置の検出精度が低下すると
いう問題点があった。
［発明の目的］
この発明は、上記事情に基づいてなされたもので、リー
ク電流および投射光の強度の影響を受けることなく光位
置を精度よく検出することのできる半導体装置検出器を
提供することを目的とする。
ク電流および投射光の強度の影響を受けることなく光位
置を精度よく検出することのできる半導体装置検出器を
提供することを目的とする。
［発明の概要］
この発明は、上記目的を達成するために、半導体基板の
主面に電気的に分離された第１導電形の島状領域を２個
形成し、一方の島状領域には該島状領域の第１導電形と
接合層を形成する第２導電形層を設けるとともに、この
第２導電形層の１ｉｆｔ隔した２位置にそれぞれ電極を
取付けて光位置検出素子を形成し、他方の島状領域には
上記の光位置検出素子と同構造で且つその受光面に遮光
膜を被着したリーク電流補償素子を形成し、減算手段に
よって光位置検出素子の電流出力からリーク電流補償素
子のリーク電流出力を差引くことにより、光位置の検出
にリーク電流および投射光の強度の影響が現われないよ
うにしたものである。
主面に電気的に分離された第１導電形の島状領域を２個
形成し、一方の島状領域には該島状領域の第１導電形と
接合層を形成する第２導電形層を設けるとともに、この
第２導電形層の１ｉｆｔ隔した２位置にそれぞれ電極を
取付けて光位置検出素子を形成し、他方の島状領域には
上記の光位置検出素子と同構造で且つその受光面に遮光
膜を被着したリーク電流補償素子を形成し、減算手段に
よって光位置検出素子の電流出力からリーク電流補償素
子のリーク電流出力を差引くことにより、光位置の検出
にリーク電流および投射光の強度の影響が現われないよ
うにしたものである。
［発明の実施例コ
以下この発明の実施例を第１図に基づいて説明する。
まず構成を説明すると、第１図中、１は３ｉの半導体基
板で、半導体基板１は、ｐ形基板２にリン（Ｐ）ドープ
の高比抵抗ｎ形エピタキシャル層が形成されたエピタキ
シャル基板が用いられている。ｐ形基板２は主面が（１
１１）面を有するものが用いられている。
板で、半導体基板１は、ｐ形基板２にリン（Ｐ）ドープ
の高比抵抗ｎ形エピタキシャル層が形成されたエピタキ
シャル基板が用いられている。ｐ形基板２は主面が（１
１１）面を有するものが用いられている。
エピタキシャル層の所要部位には、ｐ形不純物が選択的
に拡散されてｐ＋分離拡散領域４が形成され、エピタキ
シャル層がこのｐ＋分離拡散領域４で分離されて、半導
体基板１の主面にｎ形の島状領域（以下アイランドとい
う）３ａ、３ｂが形成されている。
に拡散されてｐ＋分離拡散領域４が形成され、エピタキ
シャル層がこのｐ＋分離拡散領域４で分離されて、半導
体基板１の主面にｎ形の島状領域（以下アイランドとい
う）３ａ、３ｂが形成されている。
５はｎ＋埋込層でアンチモン（Ｓｂ）またはヒ素（Ａｓ
）ドープによりエピタキシャル層の成長前に形成される
。
）ドープによりエピタキシャル層の成長前に形成される
。
アイランド３ａには、所要間隔だけ離隔した２位置にｐ
影領域６．７が拡散形成され、この２個のｐ影領域６．
７の間にボロン（Ｂ）のイオン注入によりｐ形層８が形
成されている。アイランド３ａを構成する高比抵抗のｎ
形エピタキシャル層と、ｐ形層８とのｐｎ接合により光
検出面が形成される。
影領域６．７が拡散形成され、この２個のｐ影領域６．
７の間にボロン（Ｂ）のイオン注入によりｐ形層８が形
成されている。アイランド３ａを構成する高比抵抗のｎ
形エピタキシャル層と、ｐ形層８とのｐｎ接合により光
検出面が形成される。
そして各ｐ影領域６．７にＡ更の１極９．１０がそれぞ
れ取付けられて光位置検出素子１１が構成されている。
れ取付けられて光位置検出素子１１が構成されている。
電極９には電流電圧変換用の抵抗１２が接続され、抵抗
１２は差動増幅器１３の反転入力端子（−）と出力端子
との間に接続されている。
１２は差動増幅器１３の反転入力端子（−）と出力端子
との間に接続されている。
他の電極１０についても上記と同様に電流電圧変換用の
抵抗１４が接続され、抵抗１４は差動増幅器１５の反転
入力端子（−〉と出力端子との間に接続されている。
抵抗１４が接続され、抵抗１４は差動増幅器１５の反転
入力端子（−〉と出力端子との間に接続されている。
両差動増幅器１３．１５の非反転入力端子（＋〉には、
それぞれ基準電圧＋ＶＣＣ／２が加えられている。
それぞれ基準電圧＋ＶＣＣ／２が加えられている。
１６はｎ＋コンタクト拡散領域で、ｎ′″コンタクト拡
散領域１６にはへ愛の配線層］７が接続されている。各
アイランド３ａ、３ｂには上記の配線層１７およびｎ＋
シコンクト拡散領域１６を介して正の電源電圧＋ＶＣＣ
が加えられている。
散領域１６にはへ愛の配線層］７が接続されている。各
アイランド３ａ、３ｂには上記の配線層１７およびｎ＋
シコンクト拡散領域１６を介して正の電源電圧＋ＶＣＣ
が加えられている。
差動増幅器１３．１５の各反転入力端子（−）には仮想
短絡の原理により＋Ｖｃｃ／２電圧が現われるので、光
位置検出素子１１のｐｎ接合はＶｃｃ−（Ｖｃｃ／２）
＝Ｖｃｃ／２の電圧で逆バイアスされる。
短絡の原理により＋Ｖｃｃ／２電圧が現われるので、光
位置検出素子１１のｐｎ接合はＶｃｃ−（Ｖｃｃ／２）
＝Ｖｃｃ／２の電圧で逆バイアスされる。
１８は酸化膜でｐ形層８の上面部については１０００オ
ングストローム程度に薄く形成されている。ｐ形層８の
上面部の酸化膜は、当該ｐ形否８のイすン注入の際に選
択的にエツチング除去され、その後ｉ ｏｏｏオングス
トローム程度に薄く形成されるものである。
ングストローム程度に薄く形成されている。ｐ形層８の
上面部の酸化膜は、当該ｐ形否８のイすン注入の際に選
択的にエツチング除去され、その後ｉ ｏｏｏオングス
トローム程度に薄く形成されるものである。
一方、他のアイランド３ｂには、ｐ影領域６ａ、７ａ、
ｐ形層８ａ、および電ｉ９ａ、１０ａにより前記光位置
検出素子１１と同構造の素子が形成され、且つその受光
面の部分く光検出面上の部分）に遮光膜１つが被着され
たリーク電流補償素子２１が作り込まれている。遮光膜
１つとしては例えばＡ吏膜が用いられる。
ｐ形層８ａ、および電ｉ９ａ、１０ａにより前記光位置
検出素子１１と同構造の素子が形成され、且つその受光
面の部分く光検出面上の部分）に遮光膜１つが被着され
たリーク電流補償素子２１が作り込まれている。遮光膜
１つとしては例えばＡ吏膜が用いられる。
リーク電流補償素子２１における電極９ａは、カレント
ミラー回路２２における一次側トランジスタ２３のコレ
クタに接続され、その二次側トランジスタ２４のコレク
タｔよ光位置検出素子１１の電極９に接続されている。
ミラー回路２２における一次側トランジスタ２３のコレ
クタに接続され、その二次側トランジスタ２４のコレク
タｔよ光位置検出素子１１の電極９に接続されている。
リーク電流補償素子２１の他の電極１０ａについても上
記と同様に、他のカレントミラー回路２５における一次
側トランジスタ２６のコレクタに接続され、その二次側
トランジスタ２７のコレクタは光（安置検出素子１１の
他の電極１０に接続されている。
記と同様に、他のカレントミラー回路２５における一次
側トランジスタ２６のコレクタに接続され、その二次側
トランジスタ２７のコレクタは光（安置検出素子１１の
他の電極１０に接続されている。
各カレントミラー回路２２．２５の一次側トランジスタ
２３．２６には、リーク電流補這素子のリーク電流出力
が流れ、二次側の各トランジスタ２４．２７にもこれと
同一のリーク電流出力が流れるので、光位置検出素子１
１の各電極６．７から出力される各電流からそれぞれリ
ーク電流分が差引かれる。
２３．２６には、リーク電流補這素子のリーク電流出力
が流れ、二次側の各トランジスタ２４．２７にもこれと
同一のリーク電流出力が流れるので、光位置検出素子１
１の各電極６．７から出力される各電流からそれぞれリ
ーク電流分が差引かれる。
而して各カレントミラー回路２２．２５により、光位置
検出素子１１の各出力電流からリーク電流分を差引くた
めの減算手段が構成されている。
検出素子１１の各出力電流からリーク電流分を差引くた
めの減算手段が構成されている。
なお第１図中、抵抗１２．１４、差動増幅器１３．１５
、およびカレントミラー回路２２．２５等はそれぞれ素
子記号またはブロックで記載されているが、これらの素
子および機器回路等は同一半導体基板１の他の部分に作
り込まれる。
、およびカレントミラー回路２２．２５等はそれぞれ素
子記号またはブロックで記載されているが、これらの素
子および機器回路等は同一半導体基板１の他の部分に作
り込まれる。
次に作用を説明する。
光位置検出素子１１のｐｎ接合は、ｃｃ／２の電圧で逆
バイアスされている。電１ｆｌ！９．１０間の成る位置
にスポット状の光が投射されると、各電極９．１０から
それぞれ電流１＋ 、１２が取出される。
バイアスされている。電１ｆｌ！９．１０間の成る位置
にスポット状の光が投射されると、各電極９．１０から
それぞれ電流１＋ 、１２が取出される。
このとき上記のｐｎ接合には半導体の物Ｍ等に基づくリ
ーク電流が流れており、その（Ｉｎを単位長さ当りＪｏ
とすると、各電極９．１０からＪｏ 愛／２づつ流れ
出て、これが上記電流１＋ 、＋２に誤差要因として含
まれる。
ーク電流が流れており、その（Ｉｎを単位長さ当りＪｏ
とすると、各電極９．１０からＪｏ 愛／２づつ流れ
出て、これが上記電流１＋ 、＋２に誤差要因として含
まれる。
一方、リーク電流補償素子２１のｐｎ接合も、はぼＶＣ
Ｃ／２の電圧で逆バイアスされているが、受光面が遮光
膜１９で覆われているので、その６電＠Ａ９ａ、’ｉｏ
ａからは、リーク電流Ｊｏｌ／２のみが取出される。
Ｃ／２の電圧で逆バイアスされているが、受光面が遮光
膜１９で覆われているので、その６電＠Ａ９ａ、’ｉｏ
ａからは、リーク電流Ｊｏｌ／２のみが取出される。
リーク電流Ｊｏｉ／２は、それぞれカレントミラー回路
２２．２５における一次側トランジスタ２３．２６に流
れ、これに従って各二次側トランジスタ２４．２７にも
これと同一のリーク電流ＪＯ愛／２が流れる。
２２．２５における一次側トランジスタ２３．２６に流
れ、これに従って各二次側トランジスタ２４．２７にも
これと同一のリーク電流ＪＯ愛／２が流れる。
各二次側トランジスタ２４．２７のコレクタは光位置検
出素子１１の各電極９．１０に接続されているので、光
位置検出素子１１の出力電ＭＬ Ｉ １ 、Ｉ２から、
上記の各二次側トランジスタ２４．２７に流れるリーク
電流分ＪＯ（１／２が差引かれることになり、光位置検
出素子１１からは真の光電流のみが光の投射位置演算用
の電流として取出される。
出素子１１の各電極９．１０に接続されているので、光
位置検出素子１１の出力電ＭＬ Ｉ １ 、Ｉ２から、
上記の各二次側トランジスタ２４．２７に流れるリーク
電流分ＪＯ（１／２が差引かれることになり、光位置検
出素子１１からは真の光電流のみが光の投射位置演算用
の電流として取出される。
したがって光の投射位置は、誤差要因を含まない前記（
３）式により演算されて光位置が精度よく検出される。
３）式により演算されて光位置が精度よく検出される。
なお実際の演算は、電圧に変換されて差動増幅器１３．
１５で朋幅された値により行なわれる。
１５で朋幅された値により行なわれる。
［発明の効果］
以上説明したように、この発明の構成によれば、光位置
検出素子の電流出力からリーク電流分が差し引かれて真
の光電流のみが取出されるので、光位置の検出にリーク
電流および投射光の強度の影響が現われなくなり、光位
置を精度よく検出することができるという利点がある。
検出素子の電流出力からリーク電流分が差し引かれて真
の光電流のみが取出されるので、光位置の検出にリーク
電流および投射光の強度の影響が現われなくなり、光位
置を精度よく検出することができるという利点がある。
第１図はこの発明に係る半導体装置検出器の実施例を示
す断面図、第２図は従来の半導体装置検出器を示す断面
図である。 １：半導体基板、 ３ａ、３ｂ二島状領域、 ８．８ａ：ｎ形の島状領域とｐｎ接合を形成するｐ形層
、 ９．１０．９ａ、１０ａ：電極、 １１：光位置検出素子、 １９ 二 ｍ 光膜、 ２１：リーク電流補＠素子、 ２２．２５：カレントミラー回路（減算手段）。
す断面図、第２図は従来の半導体装置検出器を示す断面
図である。 １：半導体基板、 ３ａ、３ｂ二島状領域、 ８．８ａ：ｎ形の島状領域とｐｎ接合を形成するｐ形層
、 ９．１０．９ａ、１０ａ：電極、 １１：光位置検出素子、 １９ 二 ｍ 光膜、 ２１：リーク電流補＠素子、 ２２．２５：カレントミラー回路（減算手段）。
Claims (1)
- 半導体基板の主面に電気的に分離された第１導電形の島
状領域を２個形成し、一方の島状領域には該島状領域の
第１導電形と接合層を形成する第２導電形層を設けると
ともに該第２導電形層の離隔した２位置にそれぞれ電極
を取付けて光位置検出素子を形成し、他方の島状領域に
は前記光位置検出素子と同構造の素子の受光面に遮光膜
を被着したリーク電流補償素子を形成し、該リーク電流
補償素子のリーク電流出力を前記光位置検出素子の出力
電流から差引く減算手段を設けたことを特徴とする半導
体光位置検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15956186A JPH0762605B2 (ja) | 1986-07-09 | 1986-07-09 | 半導体光位置検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15956186A JPH0762605B2 (ja) | 1986-07-09 | 1986-07-09 | 半導体光位置検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6316230A true JPS6316230A (ja) | 1988-01-23 |
| JPH0762605B2 JPH0762605B2 (ja) | 1995-07-05 |
Family
ID=15696423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15956186A Expired - Fee Related JPH0762605B2 (ja) | 1986-07-09 | 1986-07-09 | 半導体光位置検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0762605B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150333841A1 (en) * | 2014-05-13 | 2015-11-19 | Renesas Electronics Corporation | Optical coupling circuit, light-receiving apparatus of optical coupling circuit and signal processing device |
-
1986
- 1986-07-09 JP JP15956186A patent/JPH0762605B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150333841A1 (en) * | 2014-05-13 | 2015-11-19 | Renesas Electronics Corporation | Optical coupling circuit, light-receiving apparatus of optical coupling circuit and signal processing device |
| US9882537B2 (en) * | 2014-05-13 | 2018-01-30 | Renesas Electronics Corporation | Opical coupling circuit including a light-receiving unit provided not to receive optical signal, and signal processing device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0762605B2 (ja) | 1995-07-05 |
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