光傳感器的制造方法
【專利說明】光傳感器
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請基于2012年12月17日申請的日本申請?zhí)?012 — 274959號，此處引用其記載內(nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本申請涉及在半導(dǎo)體基板上形成了受光部的光傳感器。
【背景技術(shù)】
[0004]以往，例如如專利文獻(xiàn)I所示，提出了在半導(dǎo)體基板上形成了多個光電二極管，在其形成面上形成了具有透光性的透光層，在該透光層上形成了具有遮光性的遮光掩膜，在該遮光掩膜上形成了多個光傳播區(qū)域的光傳感器。在該光傳感器中，通過遮光掩膜的光傳播區(qū)域，規(guī)定了入射到光電二極管的受光面的光的范圍。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:美國專利6875974號說明書

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在專利文獻(xiàn)I所示的光傳感器中，成對的兩個光電二極管在左右方向上排列，入射到這兩個光電二極管各自的受光面的光的范圍通過位于兩個光電二極管的上方的一個光傳播區(qū)域來規(guī)定。從而，在光從左方入射到光傳感器的情況下，右方的光電二極管的輸出信號變得比左方的光電二極管的輸出信號大。與此相反，在光從右方入射到光傳感器的情況下，左方的光電二極管的輸出信號變得比右方的光電二極管的輸出信號大。從而，通過比較成對的兩個光電二極管的輸出信號，能夠檢測出光是從左方入射的還是從右方入射的。
[0009]然而，如上所述，在專利文獻(xiàn)I所述的光傳感器中，兩個光電二極管共享一個光傳播區(qū)域。這是為了檢測出光是從左方入射的還是從右方入射的，但為了達(dá)成該目的，必須在半導(dǎo)體基板上確保左方的光電二極管與光傳播區(qū)域之間的距離、以及右方的光電二極管與光傳播區(qū)域之間的距離這兩個距離。因此，存在光入射到半導(dǎo)體基板的非意圖的區(qū)域，由于該入射的光而產(chǎn)生的電荷引起光的檢測精度降低的顧慮。
[0010]本申請的目的在于提供抑制了光的檢測精度的降低的光傳感器。
[0011]根據(jù)本申請的一例，光傳感器具有在一面上形成了絕緣膜的半導(dǎo)體基板、在該半導(dǎo)體基板的一面的表層上形成的受光部、以及隔著絕緣膜在一面上形成的電極。受光部具有將光變換為電荷的受光元件、和對該受光元件中積蓄的電荷進(jìn)行放電的復(fù)位元件。電極具有用于向復(fù)位元件施加控制電壓的第一電極。第一電極具有遮光性，受光元件的受光面的形狀通過第一電極來規(guī)定。
[0012]由此，絕緣膜的厚度成為能夠向復(fù)位元件施加控制電壓的程度。因此，在絕緣膜上形成的具有遮光性的電極與半導(dǎo)體基板的一面即受光元件的形成面之間的距離成為能夠向復(fù)位元件施加控制電壓的程度。從而，與為了規(guī)定對光電二極管的入射角度而確保遮光層與光電二極管之間的距離的結(jié)構(gòu)相比，抑制光入射到半導(dǎo)體基板的非意圖的區(qū)域的情況。其結(jié)果，抑制由于非意圖的光而產(chǎn)生的電荷引起光的檢測精度降低的情況。
[0013]此外，第一電極是用于向復(fù)位元件施加控制電壓的部件。由此，與通過與復(fù)位元件所必須的結(jié)構(gòu)要素不同的遮光部件來規(guī)定受光面的形狀的結(jié)構(gòu)不同，抑制部件數(shù)目的增大，抑制光傳感器的制造變得煩雜的情況。
[0014]另外，在本申請中，受光部除了具有受光元件和復(fù)位元件之外還具有有源元件，電極除了具有第一電極之外，還具有用于向有源元件施加控制電壓的第二電極。第二電極具有遮光性，受光元件的受光面的形狀不僅通過第一電極來規(guī)定，還通過第二電極來規(guī)定。由此，抑制第一電極的形狀被限定的情況。因此，抑制光傳感器的設(shè)計變得困難的情況。
【附圖說明】
[0015]圖1是表示實施方式所涉及的光傳感器的概略結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0016]圖2是表示實施方式所涉及的光傳感器的概略結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0017]圖3是表示實施方式所涉及的光傳感器的概略結(jié)構(gòu)的俯視面。
[0018]圖4是沿著圖3的IV— IV線的剖面圖。
[0019]圖5是表示光傳感器的變形例的立體圖。
[0020]圖6是表示光傳感器的變形例的俯視面。
[0021]圖7是沿著圖6的VI1- VII線的剖面圖。
[0022]圖8是表示光傳感器的變形例的俯視面。
[0023]圖9是沿著圖8的IX — IX線的剖面圖。
[0024]圖10是表示光傳感器的變形例的俯視面。
[0025]圖11是沿著圖10的X1- XI線的剖面圖。
【具體實施方式】
[0026]基于圖1?圖4，說明實施方式所涉及的光傳感器100。在圖3中，省略后述的絕緣膜12、透光膜14、以及最上層的遮光膜15，將開口部16以虛線示出。
[0027]光傳感器100具有半導(dǎo)體基板10、在半導(dǎo)體基板10上形成的受光部20、以及電極30。受光部20具有將光變換為電荷的受光元件21、和對受光元件21中積蓄的電荷進(jìn)行放電的復(fù)位元件22。進(jìn)而，受光元件21具有轉(zhuǎn)發(fā)受光元件21中積蓄的電荷的轉(zhuǎn)發(fā)元件23。電極30具有用于向復(fù)位元件22輸入控制信號的第一電極31、和用于向轉(zhuǎn)發(fā)元件23輸入控制電壓的第二電極32。此外，光傳感器100除了具有上述的主要部分10?30之外，還具有對復(fù)位元件22進(jìn)行導(dǎo)通/斷開控制的控制部40、和對從轉(zhuǎn)發(fā)元件23轉(zhuǎn)發(fā)的受光元件21的電荷(檢測信號)進(jìn)行放大的緩沖器50。轉(zhuǎn)發(fā)元件23相當(dāng)于有源元件。
[0028]如圖1所示，從電源向地，受光元件21和復(fù)位元件22依次串聯(lián)連接，元件21、22的中點經(jīng)由轉(zhuǎn)發(fā)元件23與緩沖器50連接。并且，相當(dāng)于轉(zhuǎn)發(fā)元件23的控制電極的第二電極32接地，轉(zhuǎn)發(fā)元件23始終成為導(dǎo)通狀態(tài)。此外，相當(dāng)于復(fù)位元件22的控制電極的第一電極31與控制部40的輸出端子連接。復(fù)位元件22通過從控制部40輸出的控制信號而周期性地控制為導(dǎo)通狀態(tài)。從而，在復(fù)位元件22為斷開狀態(tài)的情況下，通過受光元件21光電變換后的電荷在受光元件21中積蓄，與其積蓄量相應(yīng)的電信號經(jīng)由轉(zhuǎn)發(fā)元件23輸入至緩沖器50。與此不同，在復(fù)位元件22為導(dǎo)通狀態(tài)的情況下，受光元件21的兩端電壓成為電源電壓，受光元件21中積蓄的電荷被放電。
[0029]半導(dǎo)體基板10是在未圖示的P型的半導(dǎo)體基板上擴(kuò)散的N阱區(qū)域，在其一面1a的表層上，形成了多個構(gòu)成受光部20的P型的擴(kuò)散區(qū)域11。未圖示的電源與N阱區(qū)域連接，在一面1a上形成了絕緣膜12和LOCOS13，在絕緣膜12上形成了電極30。此外，在絕緣膜12中的電極30的非形成區(qū)域、以及電極30和LOCOS13各自的上方，層疊了透光膜14和遮光膜15。透光膜14由具有光透過性和電絕緣性的材料構(gòu)成，遮光膜15由具有遮光性和導(dǎo)電性的材料構(gòu)成。在遮光膜15中形成了規(guī)定入射到受光元件21的光的角度的開口部16，經(jīng)由該開口部16的光入射到受光元件21。
[0030]如圖1以及圖3所示，在本實施方式中，經(jīng)由透光膜14，2層的遮光膜15在一面1a上層疊。2層的遮光膜15之中的一面1a側(cè)的遮光膜15主要起到進(jìn)行與在半導(dǎo)體基板10上形成的布線圖案(存在多個的擴(kuò)散區(qū)域11的一部分)的電連接的功能。與此相對，遠(yuǎn)離一面1a的最上層的遮光膜15主要起到抑制多余的光入射到半導(dǎo)體基板10的功能。在最上層的遮光膜15上形成的開口部16如圖3中虛線所示那樣，形成平面圓狀，通過該開口部16，規(guī)定了入射到受光元件21的入射光的角度。
[0031]如上所述，受光部20具有受光元件21、復(fù)位元件22、以及轉(zhuǎn)發(fā)元件23。如圖1所示，受光元件21是具有PN結(jié)的光電二極管，陰極端子與電源連接，陽極端子經(jīng)由復(fù)位元件22接地。由此，若復(fù)位元件22成為導(dǎo)通狀態(tài)，則受光元件21的兩端電壓成為電源電壓，受光元件21中積蓄的電荷被放電。
[0032]復(fù)位元件22和轉(zhuǎn)發(fā)元件23都是P溝道型MOSFET。從而，若將電壓電平比Hi (高)信號低的Lo(低)信號輸入至復(fù)位元件22的控制電極(第一電極31)，則復(fù)位元件22變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。此外，轉(zhuǎn)發(fā)元件23的控制電極(第二電極32)接地。由此，轉(zhuǎn)發(fā)元件23始終成為導(dǎo)通狀態(tài)。從而，受光元件21的陽極電極始終經(jīng)由轉(zhuǎn)發(fā)元件23與緩沖器50電連接。
[0033]如上所述，電極30具有第一電極31和第二電極32。這些電極31、32都由多晶硅構(gòu)成，在與絕緣膜12的粘結(jié)面的反面形成了金屬薄膜，具有遮光性。這也如上所述，元件22、23都是P溝道型M0SFET，電極31、32分別相當(dāng)于元件22、23各自的控制電極(柵極電極)。從而，位于電極31、32各自與一