JP7328030B2 - light sensor - Google Patents

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Description

本発明は光センサに関し、より特定的には、光センサのＳ／Ｎ比を向上させるための技術に関する。 The present invention relates to optical sensors, and more particularly to techniques for improving the S/N ratio of optical sensors.

入射光を電流に変換する光センサが知られている。このような光センサから出力される電流を積分することによって、光センサに入射される光の強度に比例した電圧を得ることができる。当該電圧を用いることで、入射光の照度の算出あるいは光源の種類を判別することができる。 Optical sensors are known that convert incident light into electrical current. By integrating the current output from such a photosensor, a voltage proportional to the intensity of light incident on the photosensor can be obtained. By using the voltage, the illuminance of incident light can be calculated or the type of light source can be determined.

特開２０１５－６５３５７号公報（特許文献１）には、複数種類の受光素子（フォトダイオード）を同一の縦構造に集積化した受光部について、各受光素子を時分割で切換えることによって、光学指向性を改善する光センサ装置が開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-65357 (Patent Document 1) describes a light receiving unit in which a plurality of types of light receiving elements (photodiodes) are integrated in the same vertical structure. An optical sensor device is disclosed that provides improved performance.

特開２０１５－６５３５７号公報JP 2015-65357 A

光センサ装置においては、光の検出感度を向上させることが求められる。検出感度を上げるためには、一般的には、受光部であるフォトダイオードの面積を大きくすることが有効である。しかしながら、一方で、フォトダイオードの面積を大きくすると、フォトダイオードの寄生容量が増加してしまう。その結果、フォトダイオードにおける信号の検出レベルは上昇するものの、それとともにノイズレベルも高くなってしまい、期待通りのＳ／Ｎ比の改善が実現できない場合がある。 The optical sensor device is required to improve the light detection sensitivity. In order to increase the detection sensitivity, it is generally effective to increase the area of the photodiode, which is the light receiving portion. On the other hand, however, increasing the area of the photodiode increases the parasitic capacitance of the photodiode. As a result, although the signal detection level in the photodiode rises, the noise level also rises, and the expected improvement in the S/N ratio may not be realized.

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、光センサにおいて、ノイズレベルの増加を抑制しつつ光センサの感度を向上させて、光センサのＳ／Ｎ比を向上させることである。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to improve the sensitivity of the photosensor while suppressing an increase in the noise level in the photosensor. It is to improve the N ratio.

本発明に係る光センサは、半導体基板と遮光部材とを備え、光強度に応じたレベルの電流を出力する。遮光部材には開口部が形成されており、半導体基板に照射される光を部分的に遮光するように構成される。半導体基板は、第１Ｐ型層と、第１Ｐ型層上に形成され第１Ｎ型層を含む受光部とを含む。第１Ｐ型層および第１Ｎ型層により第１フォトダイオードが形成される。光センサを平面視した場合に、受光部は開口部の内側になるように形成されており、かつ、開口部の面積は受光部の面積の２倍以上である。 A photosensor according to the present invention includes a semiconductor substrate and a light shielding member, and outputs current at a level corresponding to light intensity. An opening is formed in the light shielding member, and is configured to partially shield the light with which the semiconductor substrate is irradiated. The semiconductor substrate includes a first P-type layer and a light receiving section formed on the first P-type layer and including a first N-type layer. A first photodiode is formed by the first P-type layer and the first N-type layer. When the optical sensor is viewed from above, the light receiving portion is formed inside the opening, and the area of the opening is at least twice the area of the light receiving portion.

好ましくは、受光部は、第１Ｎ型層上に形成された第２Ｐ型層と、第２Ｐ型層上に形成された第２Ｎ型層とをさらに含む。第１Ｎ型層および第２Ｐ型層により第２フォトダイオードが形成される。第２Ｐ型層および第２Ｎ型層により第３フォトダイオードが形成される。 Preferably, the light receiving section further includes a second P-type layer formed on the first N-type layer and a second N-type layer formed on the second P-type layer. A second photodiode is formed by the first N-type layer and the second P-type layer. A third photodiode is formed by the second P-type layer and the second N-type layer.

好ましくは、第１フォトダイオードは赤外線の検出に用いられる。第２フォトダイオードおよび第３フォトダイオードは可視光の検出に用いられる。 Preferably, the first photodiode is used for infrared detection. The second photodiode and the third photodiode are used for visible light detection.

好ましくは、半導体基板は、受光部と離隔して受光部の周囲を囲うように形成された第３Ｎ型層をさらに含む。第３Ｎ型層は、接地電位に接続されており、かつ、光センサを平面視した場合に遮光部材と重なるように形成されている。 Preferably, the semiconductor substrate further includes a third N-type layer spaced apart from the light receiving portion and surrounding the light receiving portion. The third N-type layer is connected to a ground potential and formed so as to overlap the light shielding member when the optical sensor is viewed from above.

好ましくは、半導体基板は、第３Ｎ型層と受光部との間に、受光部の周囲を囲うように形成された第４Ｎ型層をさらに含む。第４Ｎ型層は、受光部の厚みよりも薄く、かつ、接地電位に接続されている。 Preferably, the semiconductor substrate further includes a fourth N-type layer formed between the third N-type layer and the light receiving section so as to surround the light receiving section. The fourth N-type layer is thinner than the light receiving section and connected to the ground potential.

本発明に係る光センサによれば、開口部によって半導体基板へ光が入射される面積が、受光部（フォトダイオード）の面積の２倍以上とされる。これにより、半導体基板において、フォトダイオードが形成される領域の周辺にも光が入射されるため、当該周辺領域で発生した電子および正孔がフォトダイオードに収集されやすくなる。すなわち、開口部の面積が狭い場合に比べて、フォトダイオードの面積が同じであっても、電子および正孔の収集効率を上げることができる。これにより、フォトダイオードの寄生容量を変化させずに感度を上げることができるので、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。 According to the optical sensor of the present invention, the area of the opening through which light is incident on the semiconductor substrate is at least twice the area of the light receiving section (photodiode). As a result, in the semiconductor substrate, since light is also incident on the periphery of the region where the photodiode is formed, the electrons and holes generated in the peripheral region are more likely to be collected by the photodiode. That is, even if the area of the photodiode is the same, the collection efficiency of electrons and holes can be increased compared to the case where the area of the opening is small. As a result, the sensitivity can be increased without changing the parasitic capacitance of the photodiode, so the S/N ratio can be improved.

実施の形態１に従う光センサが適用される光センサ装置のブロック図である。1 is a block diagram of an optical sensor device to which an optical sensor according to Embodiment 1 is applied; FIG. 図１の光センサ装置の動作を説明するための図である。2 is a diagram for explaining the operation of the optical sensor device of FIG. 1; FIG. フォトダイオードの面積とＳ／Ｎ比との関係を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the area of a photodiode and the S/N ratio; 実施の形態１に従う光センサの構造を説明するための図である。2 is a diagram for explaining the structure of an optical sensor according to Embodiment 1; FIG. 比較例の光センサの構造を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the optical sensor of a comparative example. 変形例に従う光センサの構造を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the optical sensor according to a modification. 図１の光センサの受光部を説明するための図である。2 is a diagram for explaining a light receiving portion of the optical sensor of FIG. 1; FIG. 図７の受光部における光の波長と感度との関係を説明するための図である。8 is a diagram for explaining the relationship between the wavelength of light and the sensitivity in the light receiving section of FIG. 7; FIG. 実施の形態２に従う光センサの受光部を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a light-receiving portion of an optical sensor according to the second embodiment; FIG. 図９の受光部における光の波長と感度との関係を説明するための図である。10 is a diagram for explaining the relationship between the wavelength of light and the sensitivity in the light receiving section of FIG. 9; FIG.

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１に従う光センサ１００が適用される光センサ装置１０のブロック図である。図１を参照して、光センサ装置１０は、光センサ１００に加えて、オペアンプＯＰと、スイッチＳＷＡ，ＳＷＢと、キャパシタＣ１とを備える。光センサ１００は、フォトダイオードＰＤを含んでいる。フォトダイオードＰＤは、当該フォトダイオードＰＤに光が入射されると、光の強度に応じたレベルの電流（以下、「光電流」とも称する。）が流れる特性を有している。 [Embodiment 1]
FIG. 1 is a block diagram of optical sensor device 10 to which optical sensor 100 according to the first embodiment is applied. Referring to FIG. 1, optical sensor device 10 includes, in addition to optical sensor 100, operational amplifier OP, switches SWA and SWB, and capacitor C1. Optical sensor 100 includes a photodiode PD. The photodiode PD has a characteristic that when light is incident on the photodiode PD, a current (hereinafter also referred to as “photocurrent”) flows at a level corresponding to the intensity of the light.

オペアンプＯＰの非反転入力端子には、所定のバイアス電圧が接続される。オペアンプＯＰの反転入力端子と出力端子との間には、スイッチＳＷＡとキャパシタＣ１が並列に接続される。すなわち、オペアンプＯＰは、スイッチＳＷＡが非導通状態にされることによって、全帰還型の積分アンプとして機能し、電流－電圧変換を実行する。 A predetermined bias voltage is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP. A switch SWA and a capacitor C1 are connected in parallel between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier OP. That is, the operational amplifier OP functions as a full-feedback type integrating amplifier and performs current-voltage conversion by turning off the switch SWA.

スイッチＳＷＢは、互いに相補的に動作するスイッチＳＷＢ１およびスイッチＳＷＢ２とを含んで構成される。すなわち、スイッチＳＷＢ１が導通状態の場合にスイッチＳＷＢ２が非導通状態となり、スイッチＳＷＢ１が非導通状態の場合にＳＷＢ２が導通状態となる。なお、以下においては、スイッチＳＷＢ１の動作状態をスイッチＳＷＢの動作状態として表現する。 The switch SWB includes a switch SWB1 and a switch SWB2 that operate complementarily to each other. That is, when the switch SWB1 is in a conducting state, the switch SWB2 is in a non-conducting state, and when the switch SWB1 is in a non-conducting state, the switch SWB2 is in a conducting state. In the following description, the operating state of the switch SWB1 is expressed as the operating state of the switch SWB.

スイッチＳＷＢ１の一方端は、オペアンプＯＰの反転入力端子に接続される。スイッチＳＷＢ１の他方端はフォトダイオードＰＤのカソードに接続され、フォトダイオードＰＤのアノードは接地電位に接続される。スイッチＳＷＢ２は、フォトダイオードＰＤのカソードと接地電位との間に接続される。 One end of the switch SWB1 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier OP. The other end of switch SWB1 is connected to the cathode of photodiode PD, and the anode of photodiode PD is connected to the ground potential. Switch SWB2 is connected between the cathode of photodiode PD and the ground potential.

スイッチＳＷＡおよびスイッチＳＷＢは、図示されていない制御装置からの制御信号によって動作状態が切換えられる。オペアンプＯＰは、スイッチＳＷＡが非導通状態にされている期間中、反転入力端子に入力される光電流を積分して、光センサ１００に照射された光の強度に比例した電圧をＡｏｕｔとして出力する。なお、図２には示されていないが、オペアンプＯＰの出力端子はＡ／Ｄ変換器を介して制御装置に接続されている。 The switch SWA and the switch SWB are switched between operating states by a control signal from a control device (not shown). The operational amplifier OP integrates the photocurrent input to the inverting input terminal while the switch SWA is in a non-conducting state, and outputs a voltage Aout proportional to the intensity of the light applied to the photosensor 100. . Although not shown in FIG. 2, the output terminal of the operational amplifier OP is connected to the control device via an A/D converter.

図２は、図１の光センサ装置１０の動作を説明するための図である。図２の横軸には、時間が示されており、縦軸にはスイッチＳＷＡ，ＳＷＢの状態、およびオペアンプＯＰの出力Ａｏｕｔが示されている。 FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the optical sensor device 10 of FIG. The horizontal axis of FIG. 2 indicates time, and the vertical axis indicates the states of the switches SWA and SWB and the output Aout of the operational amplifier OP.

図２を参照して、時刻ｔ０より前においては、スイッチＳＷＡおよびスイッチＳＷＢのいずれも導通状態である。この状態では、オペアンプＯＰの反転入力端子には、光センサ１００からの光電流が入力されるが、スイッチＳＷＡが導通状態であるため、オペアンプＯＰの出力Ａｏｕｔは基準電圧（バイアス電圧）のままである（待機状態）。 Referring to FIG. 2, before time t0, both switch SWA and switch SWB are in a conducting state. In this state, the photocurrent from the photosensor 100 is input to the inverting input terminal of the operational amplifier OP. However, since the switch SWA is in a conducting state, the output Aout of the operational amplifier OP remains at the reference voltage (bias voltage). There is (standby state).

時刻ｔ０においてスイッチＳＷＡが非導通状態とされると、オペアンプＯＰは、光センサ１００からの光電流を時間積分した電圧を出力Ａｏｕｔに出力する。そして、所定期間が経過した時刻ｔ１においてスイッチＳＷＢが非導通状態にされると、当該所定期間に積分された電圧が出力される。光センサ１００から出力される光電流は、光センサ１００に照射される光の強度に応じた大きさとなるため、予め定められた期間においてオペアンプＯＰで積分された出力電圧Ａｏｕｔによって、光の強度を検出することができる。 When the switch SWA is turned off at time t0, the operational amplifier OP outputs a voltage obtained by time-integrating the photocurrent from the photosensor 100 to the output Aout. Then, when the switch SWB is turned off at time t1 after the predetermined period has passed, the voltage integrated during the predetermined period is output. Since the photocurrent output from the photosensor 100 has a magnitude corresponding to the intensity of the light irradiated to the photosensor 100, the intensity of the light is determined by the output voltage Aout integrated by the operational amplifier OP in a predetermined period. can be detected.

なお、図２には記載されていないが、時刻ｔ１以降において、スイッチＳＷＡ，ＳＷＢを導通状態とすることで、キャパシタＣ１に蓄えられている電荷が放電され、時刻ｔ０以前のような待機状態に戻される。 Although not shown in FIG. 2, after time t1, the switches SWA and SWB are turned on to discharge the charge stored in the capacitor C1, and the capacitor C1 enters a standby state like before time t0. returned.

このような構成の光センサ装置において、検出感度を上げるためには、光センサ１００における出力電流を増加させること、および／または、キャパシタＣ１を小さくすることが必要となる。 In order to increase the detection sensitivity of the optical sensor device having such a configuration, it is necessary to increase the output current in the optical sensor 100 and/or to reduce the size of the capacitor C1.

ここで、光センサ１００における出力電流を増加させる手法としては、光センサ１００に形成されるフォトダイオードＰＤの面積（受光面積）を大きくすることが考えられる。しかしながら、図１に破線で示されるように、光センサ１００においては、接地電位との間に寄生容量Ｃ２が生じ、フォトダイオードＰＤの面積を大きくすると、それに伴って寄生容量Ｃ２も大きくなる。 Here, as a method for increasing the output current in the optical sensor 100, it is conceivable to increase the area (light receiving area) of the photodiode PD formed in the optical sensor 100. FIG. However, as indicated by the dashed line in FIG. 1, in the photosensor 100, a parasitic capacitance C2 is generated between the photodiode PD and the ground potential.

ここで、キャパシタＣ１の容量を一定と仮定した場合、フォトダイオードＰＤの寄生容量Ｃ２が大きくなると、Ｃ１／Ｃ２で表わされる帰還率が低下することになる。積分アンプのクローズドループゲインは帰還率にほぼ反比例するため、帰還率が低下すると積分アンプのクローズドループゲインが大きくなる。その結果、オペアンプＯＰの感度は増加するものの、オペアンプＯＰの出力電圧のノイズ成分も大きくなってしまうので、フォトダイオードＰＤのＳ／Ｎ比を思うように改善できない可能性がある。 Here, assuming that the capacitance of the capacitor C1 is constant, the larger the parasitic capacitance C2 of the photodiode PD, the lower the feedback ratio represented by C1/C2. Since the closed-loop gain of the integrating amplifier is approximately inversely proportional to the feedback factor, the lower the feedback factor, the larger the closed-loop gain of the integrating amplifier. As a result, although the sensitivity of the operational amplifier OP increases, the noise component of the output voltage of the operational amplifier OP also increases, so there is a possibility that the S/N ratio of the photodiode PD cannot be improved as desired.

図３は、フォトダイオードＰＤの面積とＳ／Ｎ比との関係を概念的に説明するための図である。図３においては、横軸にフォトダイオードＰＤの面積示され、縦軸にはＳ／Ｎ比が示される。なお、図３において、破線ＬＮ１０は理想的な場合のフォトダイオードＰＤの面積とＳ／Ｎ比との関係を示しており、実線ＬＮ１１は実際のフォトダイオードＰＤの面積とＳ／Ｎ比との関係を示している。 FIG. 3 is a diagram for conceptually explaining the relationship between the area of the photodiode PD and the S/N ratio. In FIG. 3, the horizontal axis indicates the area of the photodiode PD, and the vertical axis indicates the S/N ratio. In FIG. 3, the dashed line LN10 indicates the ideal relationship between the area of the photodiode PD and the S/N ratio, and the solid line LN11 indicates the relationship between the actual area of the photodiode PD and the S/N ratio. is shown.

図３を参照して、フォトダイオードＰＤの面積が大きくなると、それに伴って、光強度に対する光センサ１００の出力電流が増加するため、光センサ１００の検出感度が増加する。フォトダイオードＰＤの寄生容量Ｃ２が変化しない理想の場合（破線ＬＮ１０）には、フォトダイオードＰＤの面積の拡大とともにＳ／Ｎ比も大きく向上する。 Referring to FIG. 3, as the area of photodiode PD increases, the output current of photosensor 100 with respect to the light intensity increases accordingly, so that the detection sensitivity of photosensor 100 increases. In the ideal case where the parasitic capacitance C2 of the photodiode PD does not change (broken line LN10), the S/N ratio greatly improves as the area of the photodiode PD increases.

しかしながら、上記のように、実際には、フォトダイオードＰＤの面積の拡大に伴ってフォトダイオードＰＤの寄生容量Ｃ２も大きくなってしまうため、オペアンプＯＰの出力Ａｏｕｔにおけるノイズレベルも高くなってしまう。これにより、実際のＳ／Ｎ比の改善量（実線ＬＮ１１）は理想の場合（破線ＬＮ１０）よりも小さくなってしまう。 However, as described above, in practice, as the area of the photodiode PD increases, the parasitic capacitance C2 of the photodiode PD also increases, resulting in a higher noise level in the output Aout of the operational amplifier OP. As a result, the actual improvement in the S/N ratio (solid line LN11) becomes smaller than the ideal case (broken line LN10).

すなわち、Ｓ／Ｎ比の改善量を理想の状態に近づけるためには、フォトダイオードＰＤの寄生容量Ｃ２を増加させずに、フォトダイオードＰＤの出力電流を増加させることが必要となる。 That is, in order to improve the S/N ratio close to the ideal state, it is necessary to increase the output current of the photodiode PD without increasing the parasitic capacitance C2 of the photodiode PD.

そこで、本実施の形態１においては、光センサにおいて、フォトダイオード（受光部）が形成される半導体基板上において、フォトダイオードの周囲の光が照射される領域を拡大する構成を採用する。これによって、フォトダイオードの面積が同じ場合であっても、その周囲の半導体基板の領域において、照射される光によって発生する電子および正孔が増加し、フォトダイオードに取り込まれる確率が高くなる。その結果、フォトダイオードの面積を拡大することなく（すなわち、フォトダイオードの寄生容量を増加させることなく）、同じ光強度におけるフォトダイオードの出力電流が増加することになる。したがって、光センサ装置のＳ／Ｎ比を改善することが可能となる。 Therefore, in the first embodiment, in the optical sensor, a configuration is adopted in which a region irradiated with light around the photodiode (light receiving portion) is expanded on the semiconductor substrate on which the photodiode (light receiving portion) is formed. As a result, even if the area of the photodiode is the same, the number of electrons and holes generated by the irradiated light increases in the surrounding area of the semiconductor substrate, and the probability of being taken into the photodiode increases. As a result, the output current of the photodiode is increased at the same light intensity without enlarging the photodiode area (ie, without increasing the parasitic capacitance of the photodiode). Therefore, it is possible to improve the S/N ratio of the optical sensor device.

図４は、実施の形態１に従う光センサ１００の構造を説明するための図である。図４においては、上段の図４（ａ）に光センサ１００の平面図が示されており、下段の図４（ｂ）に図４（ａ）の線ＩＶ－ＩＶにおける断面図が示されている。 FIG. 4 is a diagram for explaining the structure of optical sensor 100 according to the first embodiment. In FIG. 4, the top view of the optical sensor 100 is shown in FIG. 4(a), and the cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 4(a) is shown in the bottom view of FIG. 4(b). there is

図４を参照して、光センサ１００は、半導体基板１０５と、半導体基板１０５の主面を覆うように配置された遮光部材１５０とを備える。 Referring to FIG. 4, optical sensor 100 includes semiconductor substrate 105 and light blocking member 150 arranged to cover the main surface of semiconductor substrate 105 .

半導体基板１０５は、たとえばシリコンで形成されており、Ｐ型層１１０の基板の表面にＮ型層１２０が形成されている。Ｎ型層１２０は、光センサ１００を平面視した場合に略正方形の形状を有している。Ｐ型層１１０とＮ型層１２０との間のＰＮ接合面によってフォトダイオードＰＤが形成される。すなわち、実施の形態１においては、Ｎ型層１２０の部分が受光部１１５に対応する。 Semiconductor substrate 105 is made of silicon, for example, and N-type layer 120 is formed on the substrate surface of P-type layer 110 . The N-type layer 120 has a substantially square shape when the photosensor 100 is viewed from above. A PN junction surface between the P-type layer 110 and the N-type layer 120 forms a photodiode PD. That is, in Embodiment 1, the portion of N-type layer 120 corresponds to light receiving portion 115 .

Ｐ型層１１０の基板の表面において、Ｎ型層１２０と離隔して受光部１１５（Ｎ型層１２０）の周囲を囲うようにＮ型層１３０が形成されている。図示されていないが、Ｎ型層１３０は接地電極に接続されている。さらに、Ｎ型層１３０を取り囲むように、回路層１４０が形成されている。回路層１４０は必須の構成ではないが、たとえば図１に示したスイッチＳＷＡ，ＳＷＢあるいはオペアンプＯＰなどが形成されてもよい。Ｎ型層１３０の厚みは、Ｎ型層１２０と同等の厚みとされる。Ｎ型層１３０は、受光部１１５と回路層１４０とを絶縁するための遮蔽壁としても機能を有する。 An N-type layer 130 is formed on the substrate surface of the P-type layer 110 so as to be separated from the N-type layer 120 and surround the light receiving section 115 (N-type layer 120). Although not shown, the N-type layer 130 is connected to the ground electrode. Furthermore, a circuit layer 140 is formed so as to surround the N-type layer 130 . Although the circuit layer 140 is not an essential component, for example, the switches SWA and SWB or the operational amplifier OP shown in FIG. 1 may be formed. The thickness of the N-type layer 130 is the same as that of the N-type layer 120 . The N-type layer 130 also functions as a shielding wall for insulating the light receiving section 115 and the circuit layer 140 .

遮光部材１５０は、たとえばアルミニウムなどの材料を用いて形成される。遮光部材１５０には、略正方形の形状を有する開口部１７０が形成されている。開口部１７０は、光センサ１００を平面視した場合に、受光部１１５が開口部１７０の内部の領域となるように、かつ、Ｎ型層１３０および回路層１４０が遮光部材１５０に覆われるように配置される。 Light shielding member 150 is formed using a material such as aluminum, for example. An opening 170 having a substantially square shape is formed in the light shielding member 150 . The opening 170 is arranged such that the light receiving portion 115 is a region inside the opening 170 and the N-type layer 130 and the circuit layer 140 are covered with the light shielding member 150 when the photosensor 100 is viewed from above. placed.

図４に示されるように、半導体基板１０５の表面において、受光部１１５と遮光部材１５０との間には、半導体基板１０５のＰ型層１１０が露出した部分が存在する。ここで、光センサ１００を平面視した場合において、開口部１７０の面積は受光部１１５の面積の２倍以上となっている。 As shown in FIG. 4 , on the surface of the semiconductor substrate 105 , there is an exposed portion of the P-type layer 110 of the semiconductor substrate 105 between the light receiving portion 115 and the light blocking member 150 . Here, when the optical sensor 100 is viewed from above, the area of the opening 170 is at least twice the area of the light receiving section 115 .

このような光センサ１００に光が照射されると、遮光部材１５０によって、開口部１７０の内側の半導体基板１０５の領域のみに光が入射する。このとき、Ｐ型層１１０の表面から所定の深さの範囲で、入射光によって電子１６０および／または正孔１６５が発生する。発生した電子１６０および／または正孔１６５は、Ｎ型層１２０あるいはＮ型層１３０に収集され、それによってＰ型層１１０から各Ｎ型層へ電流が流れる。 When the optical sensor 100 is irradiated with light, the light is incident only on the region of the semiconductor substrate 105 inside the opening 170 due to the light blocking member 150 . At this time, electrons 160 and/or holes 165 are generated by the incident light within a predetermined depth range from the surface of the P-type layer 110 . The generated electrons 160 and/or holes 165 are collected in N-type layer 120 or N-type layer 130, thereby causing current to flow from P-type layer 110 to each N-type layer.

ここで、Ｐ型層１１０において、開口部１７０の下部の領域ＡＲ１で発生した電子１６０および／または正孔１６５は、主にフォトダイオードＰＤを形成するＮ型層１２０によって収集される。また、遮光部材１５０の下部の領域ＡＲ２で発生した電子１６０および／または正孔１６５は、主に接地電位に接続されるＮ型層１３０によって収集される。 Here, in the P-type layer 110, electrons 160 and/or holes 165 generated in the region AR1 below the opening 170 are mainly collected by the N-type layer 120 forming the photodiode PD. Also, the electrons 160 and/or holes 165 generated in the region AR2 under the light blocking member 150 are mainly collected by the N-type layer 130 connected to the ground potential.

図５は比較例に従う光センサ１００＃の構造を説明するための図である。図５において、上段の図５（ａ）に光センサ１００＃の平面図が示されており、下段の図５（ｂ）に図５（ａ）の線Ｖ－Ｖにおける断面図が示されている。 FIG. 5 is a diagram for explaining the structure of optical sensor 100# according to the comparative example. In FIG. 5, the top view of the optical sensor 100# is shown in FIG. 5(a), and the cross-sectional view taken along the line VV in FIG. 5(a) is shown in the bottom view of FIG. 5(b). there is

図５を参照して、比較例の光センサ１００＃に形成される受光部１１５の面積は、実施の形態１の場合と同じである。光センサ１００＃においては、受光部１１５と受光部１１５の周囲に形成されるＮ型層１３０＃との間の離隔距離は、図４の実施の形態１よりも短く、それに伴って遮光部材１５０の開口部１７０の開口幅ＲＣＶ２も、実施の形態１における開口幅ＲＣＶ１よりも狭くなっている。そのため、比較例と実施の形態１とを比較すると、主にフォトダイオードＰＤを形成するＮ型層１２０によって収集される電子１６０および／または正孔１６５を発生させる領域ＡＲ１の体積は、比較例よりも実施の形態１のほうが大きい。すなわち、領域ＡＲ１において発生する電子１６０および／または正孔１６５の量は、比較例に比べて実施の形態１の方が多くなる。したがって、同じ強度の光が光センサ１００に照射された場合に、実施の形態１の方が比較例に比べて発生する電流が多くなるので、光センサ１００の感度が向上する。 Referring to FIG. 5, the area of light receiving portion 115 formed in optical sensor 100# of the comparative example is the same as in the first embodiment. In optical sensor 100#, the separation distance between light receiving portion 115 and N-type layer 130# formed around light receiving portion 115 is shorter than in the first embodiment shown in FIG. The opening width RCV2 of the opening 170 is also narrower than the opening width RCV1 in the first embodiment. Therefore, when comparing the comparative example and the first embodiment, the volume of the region AR1 that generates electrons 160 and/or holes 165 mainly collected by the N-type layer 120 that forms the photodiode PD is larger than that of the comparative example. is also larger in the first embodiment. That is, the amount of electrons 160 and/or holes 165 generated in the region AR1 is greater in the first embodiment than in the comparative example. Therefore, when the optical sensor 100 is irradiated with light of the same intensity, the current generated in the first embodiment is greater than that in the comparative example, so the sensitivity of the optical sensor 100 is improved.

一方で、上述のように受光部１１５であるフォトダイオードＰＤの面積については、実施の形態１の場合も比較例の場合も同じであるため、フォトダイオードＰＤの寄生容量Ｃ２は実質的に同じである。このように、実施の形態１の光センサ１００においては、比較例と比べると、フォトダイオードＰＤの寄生容量Ｃ２を変化させずに、フォトダイオードＰＤの感度を上げることができるので、Ｓ／Ｎ比を効果的に向上させることができる。 On the other hand, as described above, the area of the photodiode PD, which is the light receiving unit 115, is the same in the first embodiment and the comparative example, so the parasitic capacitance C2 of the photodiode PD is substantially the same. be. As described above, in the photosensor 100 of the first embodiment, compared with the comparative example, the sensitivity of the photodiode PD can be increased without changing the parasitic capacitance C2 of the photodiode PD. can be effectively improved.

（変形例）
図６は、変形例に従う光センサ１００Ａの構造を説明するための図である。図６において、上段の図６（ａ）に光センサ１００Ａの平面図が示されており、下段の図６（ｂ）に図６（ａ）の線ＶＩ－ＶＩにおける断面図が示されている。 (Modification)
FIG. 6 is a diagram for explaining the structure of an optical sensor 100A according to a modification. In FIG. 6, the plan view of the optical sensor 100A is shown in FIG. 6(a) on the upper side, and the cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 6(a) is shown in FIG. 6(b) on the lower side. .

変形例においては、実施の形態１の光センサ１００と同様に、遮光部材１５０の開口部１７０の面積が受光部１１５の面積の２倍以上とされている。しかしながら、変形例においては、光センサ１００Ａを平面視した場合に、開口部１７０の内部の受光部１１５以外の領域に、Ｎ型層１３０Ａが配置された構成となっている。Ｎ型層１３０Ａは遮光部材１５０の下部に位置するＮ型層１３０と接続されており、Ｎ型層１３０Ａの厚みはＮ型層１３０よりも薄くされている。 In the modified example, the area of the opening 170 of the light blocking member 150 is set to be twice or more the area of the light receiving section 115, as in the optical sensor 100 of the first embodiment. However, in the modified example, when the optical sensor 100A is viewed from above, the N-type layer 130A is arranged in a region other than the light receiving portion 115 inside the opening portion 170 . The N-type layer 130A is connected to the N-type layer 130 located under the light shielding member 150, and the thickness of the N-type layer 130A is thinner than that of the N-type layer 130. As shown in FIG.

変形例の光センサ１００Ａにおいては、開口部１７０の下部のＰ型層１１０の表層部分で発生した電子１６０および／または正孔１６５は、フォトダイオードＰＤを形成するＮ型層１２０よりもＮ型層１３０Ａにより収集されやすくなる。そのため、Ｎ型層１２０においては、半導体基板１０５Ａの表面よりもやや内部の領域ＡＲ１Ａで発生した電子１６０および／または正孔１６５が収集されることになる。 In the optical sensor 100A of the modified example, electrons 160 and/or holes 165 generated in the surface layer portion of the P-type layer 110 below the opening 170 are generated in the N-type layer rather than the N-type layer 120 forming the photodiode PD. 130A facilitates collection. Therefore, in N-type layer 120, electrons 160 and/or holes 165 generated in region AR1A slightly inside the surface of semiconductor substrate 105A are collected.

ここで、Ｐ型層１１０内において電子１６０および／または正孔１６５が発生する基板表面からの位置（深さ）は、照射される光の波長によって異なることが知られている。具体的には、照射される光の波長が短いほどＰ型層１１０の浅い位置で電子の励起が生じ、光の波長が長くなるとより深い位置で電子の励起が生じる。そのため、変形例のように、光の照射領域（開口部１７０の内部）の受光部１１５以外の部分に、接地電位に接続されたＮ型層１３０Ａを形成することによって、赤外線のような比較的波長の長い光の感度を上げつつ、可視光のような比較的波長の短い光の感度を抑えることができる。なお、感度を下げたい光の波長に応じて、Ｎ型層１３０Ａの厚みを適宜調整することができる。 Here, it is known that the position (depth) from the substrate surface where the electrons 160 and/or the holes 165 are generated in the P-type layer 110 varies depending on the wavelength of the irradiated light. Specifically, electrons are excited at shallower positions in the P-type layer 110 as the wavelength of the irradiated light is shorter, and as the wavelength of light is longer, electrons are excited at deeper positions. Therefore, as in the modified example, by forming an N-type layer 130A connected to the ground potential in a portion other than the light receiving portion 115 of the light irradiation region (inside the opening 170), relatively The sensitivity to light with a relatively short wavelength such as visible light can be suppressed while increasing the sensitivity to light with a long wavelength. Note that the thickness of the N-type layer 130A can be appropriately adjusted according to the wavelength of light for which the sensitivity is to be lowered.

［実施の形態２］
実施の形態１においては、受光部に形成されるフォトダイオードが１つである例について説明した。実施の形態２においては、受光部に複数のフォトダイオードを形成し、入射光に含まれる複数の波長の光の感度を検出する例について説明する。 [Embodiment 2]
In Embodiment 1, the example in which one photodiode is formed in the light receiving portion has been described. In Embodiment 2, an example will be described in which a plurality of photodiodes are formed in a light-receiving portion and sensitivities of light of a plurality of wavelengths included in incident light are detected.

図７は、実施の形態１における光センサ１００の受光部１１５を説明するための図である。上述のように、光センサ１００においては、Ｐ型層１１０上に１つのＮ型層１２０が形成された構成となっており、当該Ｎ型層１３０が受光部１１５に対応している。この場合には、Ｐ型層１１０とＮ型層１３０との接合面において、フォトダイオードＰＤが形成される。 FIG. 7 is a diagram for explaining light receiving section 115 of optical sensor 100 according to the first embodiment. As described above, the optical sensor 100 has a configuration in which one N-type layer 120 is formed on the P-type layer 110 , and the N-type layer 130 corresponds to the light receiving section 115 . In this case, a photodiode PD is formed at the junction surface between the P-type layer 110 and the N-type layer 130 .

図８は、図７の受光部１１５における光の波長と感度との関係を説明するための図である。上述のように光の波長によって、Ｐ型層１１０内で電子が励起される位置（深さ）が異なる。図７の受光部１１５においては、形成されるフォトダイオードが１つであり、Ｐ型層１１０の浅い位置で発生した電子および／または正孔、およびＰ型層１１０の深い位置で発生した電子および／または正孔が収集される。そのため、図８の実線Ｌ２０に示されるように、可視光領域の波長の光も、赤外線領域の波長の光も検出されてしまう。このような光センサでは、入射光に含まれる複数の光の強度を検出することはできない。 FIG. 8 is a diagram for explaining the relationship between the wavelength of light and the sensitivity in the light receiving section 115 of FIG. As described above, the position (depth) at which electrons are excited within the P-type layer 110 varies depending on the wavelength of light. In light receiving portion 115 of FIG. 7, one photodiode is formed, and electrons and/or holes generated at a shallow position in P-type layer 110 and electrons and/or holes generated at a deep position in P-type layer 110 are formed. /or holes are collected. Therefore, as indicated by the solid line L20 in FIG. 8, both light with wavelengths in the visible light region and light with wavelengths in the infrared region are detected. Such an optical sensor cannot detect the intensities of multiple lights included in the incident light.

図９は、実施の形態２に従う光センサ１００Ｂの受光部１１５Ｂを説明するための図である。光センサ１００Ｂの半導体基板１０５Ｂにおいては、Ｐ型層１１０上にＮ型層１２１が形成され、当該Ｎ型層１２１上にＰ型層１２２が形成され、さらにＰ型層１２２上にＮ型層１２３が形成されている。なお、図９に示された部分以外の構成は、実施の形態１の図４と同様であり、重複する要素の説明は繰り返さない。 FIG. 9 is a diagram for explaining light receiving portion 115B of optical sensor 100B according to the second embodiment. In the semiconductor substrate 105B of the optical sensor 100B, an N-type layer 121 is formed on the P-type layer 110, a P-type layer 122 is formed on the N-type layer 121, and an N-type layer 123 is formed on the P-type layer 122. is formed. The configuration other than the portion shown in FIG. 9 is the same as that of FIG. 4 of Embodiment 1, and the description of overlapping elements will not be repeated.

このような構成により、Ｐ型層１１０とＮ型層１２１との接合面においてフォトダイオードＰＤＡが形成され、Ｎ型層１２１とＰ型層１２２との接合面においてフォトダイオードＰＤＢが形成され、Ｐ型層１２２とＮ型層１２３との接合面においてフォトダイオードＰＤＣが形成される。なお、実施の形態２においては、Ｎ型層１２１、Ｐ型層１２２およびＮ型層１２３の部分が受光部１１５Ｂに対応する。 With such a configuration, the photodiode PDA is formed at the junction surface between the P-type layer 110 and the N-type layer 121, the photodiode PDB is formed at the junction surface between the N-type layer 121 and the P-type layer 122, and the P-type A photodiode PDC is formed at the junction surface between the layer 122 and the N-type layer 123 . In the second embodiment, portions of N-type layer 121, P-type layer 122 and N-type layer 123 correspond to light receiving portion 115B.

実施の形態２の受光部１１５Ｂにおいては、Ｐ型層およびＮ型層が半導体基板１０５Ｂの異なる深さに形成されている。このため、各フォトダイオードで収集される電子および／または正孔は、対応する深さの電子を励起する光の強度に対応することになる。 In light receiving portion 115B of the second embodiment, the P-type layer and the N-type layer are formed at different depths in semiconductor substrate 105B. Thus, the electrons and/or holes collected at each photodiode will correspond to the intensity of the light that excites the electrons at the corresponding depth.

図１０は、図９の受光部１１５Ｂで検出される光の波長と感度との関係を説明するための図である。図１０を参照して、Ｐ型層１１０およびＮ型層１２１で形成されるフォトダイオードＰＤＡは最も深い位置に形成されているため、比較的波長の長い赤外線領域の光に対する感度が高くなる（実線Ｌ３０）。 FIG. 10 is a diagram for explaining the relationship between the wavelength of light detected by the light receiving section 115B in FIG. 9 and the sensitivity. Referring to FIG. 10, since photodiode PDA formed of P-type layer 110 and N-type layer 121 is formed at the deepest position, it has high sensitivity to light in the infrared region having a relatively long wavelength (solid line L30).

一方で、Ｎ型層１２１およびＰ型層１２２で形成されるフォトダイオードＰＤＢ、ならびに、Ｐ型層１２２およびＮ型層１２３で形成されるフォトダイオードＰＤＣは、いずれも相対的に波長の短い可視光領域の光に対する感度が高くなる（一点鎖線Ｌ３１，破線Ｌ３２）。その中でも、フォトダイオードＰＤＣの感度はより短波長側の光に対する感度が高くなる（破線Ｌ３２）。 On the other hand, the photodiode PDB formed of the N-type layer 121 and the P-type layer 122 and the photodiode PDC formed of the P-type layer 122 and the N-type layer 123 both emit visible light with relatively short wavelengths. The sensitivity of the region to light is increased (chain line L31, dashed line L32). Among them, the sensitivity of the photodiode PDC is higher for light on the shorter wavelength side (broken line L32).

実施の形態２の光センサ装置においては、各フォトダイオードに対して図１で示したような積分回路が形成され、各フォトダイオードで検出された光の強度が個別に検出される。 In the optical sensor device of the second embodiment, an integrating circuit as shown in FIG. 1 is formed for each photodiode, and the intensity of light detected by each photodiode is individually detected.

このように、実施の形態２の光センサにおいては、受光部に複数のＰ型層およびＮ型層を形成することにより複数のフォトダイオードが形成され、各フォトダイオードの出力を個別に検出することによって、異なる波長の光の強度を検出することが可能となる。そして、実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、遮光部材の開口部の面積を受光部の面積の２倍以上にすることによって、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。 As described above, in the photosensor of the second embodiment, a plurality of photodiodes are formed by forming a plurality of P-type layers and N-type layers in the light receiving portion, and the output of each photodiode can be individually detected. makes it possible to detect the intensity of light of different wavelengths. Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the S/N ratio can be improved by making the area of the opening of the light blocking member twice or more the area of the light receiving section.

なお、上記の実施の形態における「Ｐ型層１１０」および「Ｐ型層１２２」は、本発明における「第１Ｐ型層」および「第２Ｐ型層」にそれぞれ対応する。また、実施の形態における「Ｎ型層１２０」および「Ｎ型層１２１」は、いずれも本発明における「第１Ｎ型層」に対応する。また、実施の形態における「Ｎ型層１２３」，「Ｎ型層１３０」，「Ｎ型層１３０Ａ」は、本発明における「第２Ｎ型層」，「第３Ｎ型層」，「第４Ｎ型層」にそれぞれ対応する。また、実施の形態における「フォトダイオードＰＤ」および「フォトダイオードＰＤＡ」は、いずれも本発明の「第１フォトダイオード」に対応する。さらに、実施の形態における「フォトダイオードＰＤＢ」および「フォトダイオードＰＤＣ」は、本発明における「第２フォトダイオード」および「第３フォトダイオード」にそれぞれ対応する。 "P-type layer 110" and "P-type layer 122" in the above embodiments respectively correspond to "first P-type layer" and "second P-type layer" in the present invention. Also, the "N-type layer 120" and the "N-type layer 121" in the embodiments both correspond to the "first N-type layer" in the present invention. Further, the "N-type layer 123", "N-type layer 130", and "N-type layer 130A" in the embodiments correspond to the "second N-type layer", "third N-type layer", and "fourth N-type layer" in the present invention. , respectively. Also, the "photodiode PD" and the "photodiode PDA" in the embodiments both correspond to the "first photodiode" of the present invention. Further, "photodiode PDB" and "photodiode PDC" in the embodiment respectively correspond to "second photodiode" and "third photodiode" in the present invention.

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered as examples and not restrictive in all respects. The scope of the present disclosure is indicated by the scope of claims rather than the description of the above-described embodiments, and is intended to include all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of the claims.

１０ 光センサ装置、１００，１００Ａ，１００Ｂ 光センサ、１０５，１０５Ａ，１０５Ｂ，１０５＃ 半導体基板、１１０，１２２ Ｐ型層、１１５，１１５Ｂ 受光部、１２０，１２１，１２３，１３０，１３０Ａ，１３０＃ Ｎ型層、１４０ 回路層、１５０ 遮光部材、１６０ 電子、１６５ 正孔、１７０ 開口部、ＡＲ１，ＡＲ１Ａ，ＡＲ２，ＡＲ２Ａ 領域、Ｃ１ キャパシタ、Ｃ２ 寄生容量、ＯＰ オペアンプ、ＰＤ，ＰＤＡ～ＰＤＣ フォトダイオード、ＳＷＡ，ＳＷＢ，ＳＷＢ１，ＳＷＢ２ スイッチ。 10 optical sensor device 100, 100A, 100B optical sensor 105, 105A, 105B, 105# semiconductor substrate 110, 122 P-type layer 115, 115B light receiving section 120, 121, 123, 130, 130A, 130# N type layer, 140 circuit layer, 150 light shielding member, 160 electrons, 165 holes, 170 openings, AR1, AR1A, AR2, AR2A regions, C1 capacitor, C2 parasitic capacitance, OP operational amplifier, PD, PDA to PDC photodiode, SWA , SWB, SWB1, SWB2 switches.

Claims (5)

光強度に応じたレベルの電流を出力する光センサであって、
半導体基板と、
開口部が形成されており、前記半導体基板に照射される光を部分的に遮光するように構成された遮光部材とを備え、
前記半導体基板は、
第１Ｐ型層と、
前記第１Ｐ型層上に形成され、第１Ｎ型層を含む受光部とを含み、
前記第１Ｐ型層および前記第１Ｎ型層により第１フォトダイオードが形成され、
前記光センサを平面視した場合に、
前記受光部は前記開口部の内側になるように形成されており、
前記開口部の面積は前記受光部の面積の２倍以上であり、かつ、
前記開口部の内側における前記受光部以外の領域には、他の素子は形成されていない、光センサ。 A photosensor that outputs a current level according to the intensity of light,
a semiconductor substrate;
a light shielding member having an opening formed therein and configured to partially shield light irradiated onto the semiconductor substrate;
The semiconductor substrate is
a first P-type layer;
a light receiving section formed on the first P-type layer and including a first N-type layer;
A first photodiode is formed by the first P-type layer and the first N-type layer,
When the optical sensor is viewed from above,
The light receiving portion is formed inside the opening ,
The area of the opening is at least twice the area of the light receiving section, and
The optical sensor , wherein other elements are not formed in a region other than the light receiving portion inside the opening . 前記受光部は、
前記第１Ｎ型層上に形成された第２Ｐ型層と、
前記第２Ｐ型層上に形成された第２Ｎ型層とをさらに含み、
前記第１Ｎ型層および前記第２Ｐ型層により第２フォトダイオードが形成され、
前記第２Ｐ型層および前記第２Ｎ型層により第３フォトダイオードが形成される、請求項１に記載の光センサ。 The light receiving unit is
a second P-type layer formed on the first N-type layer;
a second N-type layer formed on the second P-type layer;
A second photodiode is formed by the first N-type layer and the second P-type layer,
2. The photosensor of claim 1, wherein said second P-type layer and said second N-type layer form a third photodiode. 前記第１フォトダイオードは赤外線の検出に用いられ、
前記第２フォトダイオードおよび前記第３フォトダイオードは、可視光の検出に用いられる、請求項２に記載の光センサ。 The first photodiode is used for infrared detection,
3. The optical sensor of claim 2, wherein the second photodiode and the third photodiode are used for visible light detection. 前記半導体基板は、前記受光部と離隔して前記受光部の周囲を囲うように形成された第３Ｎ型層をさらに含み、
前記第３Ｎ型層は、接地電位に接続されており、かつ、前記光センサを平面視した場合に前記遮光部材と重なるが前記開口部とは重ならないように形成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の光センサ。 The semiconductor substrate further includes a third N-type layer separated from the light receiving section and formed to surround the light receiving section,
The third N-type layer is connected to a ground potential, and is formed so as to overlap with the light shielding member but not with the opening when the optical sensor is viewed from above . 4. The optical sensor according to any one of 3. 光強度に応じたレベルの電流を出力する光センサであって、
半導体基板と、
開口部が形成されており、前記半導体基板に照射される光を部分的に遮光するように構成された遮光部材とを備え、
前記半導体基板は、
第１Ｐ型層と、
前記第１Ｐ型層上に形成され、第１Ｎ型層を含む受光部と、
前記受光部と離隔して前記受光部の周囲を囲うように形成された第３Ｎ型層と、
前記第３Ｎ型層と前記受光部との間に、前記受光部の周囲を囲うように形成された第４Ｎ型層とを含み、
前記第１Ｐ型層および前記第１Ｎ型層により第１フォトダイオードが形成され、
前記光センサを平面視した場合に、前記受光部は前記開口部の内側になるように形成されており、かつ、前記開口部の面積は前記受光部の面積の２倍以上であり、
前記第３Ｎ型層は、接地電位に接続されており、かつ、前記光センサを平面視した場合に前記遮光部材と重なるように形成されており、
前記第４Ｎ型層は、前記受光部の厚みよりも薄く、かつ、前記接地電位に接続されている、光センサ。 A photosensor that outputs a current level according to the intensity of light,
a semiconductor substrate;
a light shielding member having an opening formed therein and configured to partially shield light irradiated onto the semiconductor substrate;
The semiconductor substrate is
a first P-type layer;
a light receiving section formed on the first P-type layer and including a first N-type layer;
a third N-type layer formed so as to surround the light-receiving portion while being separated from the light-receiving portion;
a fourth N-type layer formed between the third N-type layer and the light-receiving portion so as to surround the light-receiving portion;
A first photodiode is formed by the first P-type layer and the first N-type layer,
When the optical sensor is viewed from above, the light receiving portion is formed so as to be inside the opening, and the area of the opening is at least twice the area of the light receiving portion,
The third N-type layer is connected to a ground potential and is formed so as to overlap with the light shielding member when the photosensor is viewed from above,
The optical sensor, wherein the fourth N-type layer is thinner than the thickness of the light receiving section and is connected to the ground potential.
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