JP2001313413A - 集積化光検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通常のシリコン基板上に作成した複数のフォ
トダイオード間のクロストークを完全に回避することは
極めて困難である。本発明の目的は、このクロストーク
を完全になくし、独立性のよいフォトダイオードを提供
することである。 【解決手段】 上記目的を達成するために、各フォトダ
イオードの回りを箱状の絶縁物で囲う。これにより、各
フォトダイオードは電気的に完全に分離され、クロスト
ークを生ずることはない。 【効果】 電気的絶縁膜で仕切られた領域にフォトダイ
オードを形成することにより、フォトダイオード間の光
電流クロストークが回避でき、トラッキング特性の劣化
を回避できる効果を持つ。同時に、下部のSiO2層に達し
た入射光がそこで反射され、ふたたびPN接合部にもどる
ため、光電流が増大し、結果としてフォトダイオードの
感度を増大する効果もある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、CDやDVD等の光デ
ィスクシステムのピックアップにおいて、レーザー光を
光ディスクに照射し、その反射光を電流に変換する複数
の光検出器（フォトダイオード）を集積した集積化光検
出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常CDやDVD装置における光検出器は、
光ディスクに刻まれた溝(トラック)にレーザー光があた
るように複数ケ(通常4ケ)の独立したフォトダイオード
で反射光を検出し、その信号の強弱を処理することによ
り、制御されている。これをトラッキング制御と言う
が、ここでもし各フォトダイオード信号間にクロストー
クがあるとこのトラッキング特性に誤差を生じ、レーザ
ー光がトラックからずれてしまう。通常システムとして
のこの許容誤差は1％程度であり、したがってフォトダ
イオードに許容される誤差は0.1％ないし0.5％以下が要
求される。このクロストークの主たる要因は、フォトダ
イオードへの入射光により発生した光電子が隣接フォト
ダイオードに拡散することによるリーク電流である。

【０００３】従来、CD装置やDVD装置で使用されるフォ
トダイオードはシリコン基板上に形成したｐｎ接合を使
用するケースが大部分である。図2に従来例（文献：ISS
CC‘99、DIGEST,WP22.5）をしめす。P型基板上に形成さ
れたN層(Nwell)11およびその表面部に形成されたP+層12
からなり、このP+層とNwell層間のｐｎ接合およびNwell
と基板間のｐｎ接合を利用している。ここで+記号は濃
度の濃いことを意味し、例えばｐ+はｐ型がより強いこ
とを意味する。

【０００４】本構造の問題点は次の通りである。上記レ
ーザー光のうちある割合の光がシリコン内を透過し基板
の深い部分まで到達し、そこで光電子を発生する。この
電子の一部は隣接フォトダイオードの方に拡散し、リー
ク電流となる。上記装置ではこのクロストーク(リーク
電流)が問題であり、極力低減する必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように通常のシ
リコン基板上に作成した複数のフォトダイオード間のク
ロストークを完全に回避することは極めて困難である。
本発明の目的は、このクロストークを完全になくし、独
立性のよいフォトダイオードを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、各フォトダイオードの回りを箱状の絶縁物で囲う。
これにより、各フォトダイオードは電気的に完全に分離
され、クロストークを生ずることはない。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて説明する。

【０００８】実施例を図1に示す。同図上部は2ケのフォ
トダイオードの上面図であり、下部はその断面構造を示
している。フォトダイオードはｐ+層7とｎ-層6間のｐｎ
接合で構成されている。下層部のｎ+層5はｎ-層6で発生
した電流を低抵抗にて外部に取り出すためのものであ
り、フォトダイオードの高周波化に有効である。このｎ
+層5の電流を低抵抗でシリコン表面から取り出すために
ダイオードの周りに溝状のｎ+領域を形成する。これら
のフォトダイオード領域を取り囲むようにｎ+層５の下
部および壁面部に板状の絶縁物（SiO2）2および3を埋め
込み、隣接素子と電気的に完全に分離する。アノード電
極(通常アルミ蒸着膜)A1およびA2はｐ+層7の周辺部から
取り出し、受光部10には電極を置かない。また、カソー
ド電極C1およびC2は上記ｎ+溝8上部から取り出す。

【０００９】図1では構造の説明をわかりやすくするた
めに拡大、強調して描いたが、実際の寸法は、フォトダ
イオード上部サイズが100μｍ角、絶縁体3と受光部10と
の間隔は数μｍ程度であり、断面寸法はシリコン表面か
ら最下部のSiO2層までが数μｍ、SiO2層厚が数100nm程
度である。

【００１０】電気的絶縁層でトランジスタ等を分離する
製造技術はSOI( Silicon on Insulator)技術としてよく
しられており、アンプ等の回路と同一の基板上に容易に
実現できるため、極めてコンパクトにアンプ付きフォト
ダイオードが形成できる。

【００１１】

【発明の効果】上記のように電気的絶縁膜で仕切られた
領域にフォトダイオードを形成することにより、フォト
ダイオード間の光電流クロストークが回避でき、トラッ
キング特性の劣化を回避できる効果を持つ。同時に、下
部のSiO2層に達した入射光がそこで反射され、ふたたび
PN接合部にもどるため、光電流が増大し、結果としてフ
ォトダイオードの感度を増大する効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のフォトダイオードの実施例を示す図
である。

【図２】 従来のフォトダイオードの構造を示す図であ
る。

【符号の説明】

1 ｐまたはｎ型半導体基板 2、3 電気的絶縁層 4 ｎ型半導体層 5 ｎ+型半導体層 6 ｎ-型半導体層 7 ｐ+型半導体層 8 溝状ｎ+型半導体 9 電極 10 受光領域 11 ｎ型半導体層 12 ｐ+型半導体層 13 電極取り出し用ｎ+型半導体層 14 電極 15 ｐ型半導体基板 A1〜A4 アノード B1〜B3 カソード。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 茂治 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Ｆターム(参考） 5F049 MA02 MB03 NA01 NA17 NB08 PA20 QA03 QA20 SS03 SZ16

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体の表面層に形成されたｐ型、ｎ型あ
   るいは真性半導体（ i型）の組み合わせにより形成した
   複数のpn接合ダイオードあるいはｐin接合ダイオード、
   このダイオードから光電流を取り出すための電極、上記
   ダイオード表面の大部分の電極のない受光領域からなる
   フォトダイオードにおいて、このダイオードを複数ケ集
   積し、各ダイオードを取り囲んで電気的絶縁層を形成し
   たことを特徴とする集積化光検出器。
2. 【請求項２】請求項1記載のフォトダイオードはｎ型シ
   リコンの表面の一部に形成されたｐ型シリコンからな
   り、表面のｎ型部分およびｐ型部分のそれぞれから電極
   を取り出したことを特徴とする集積化光検出器。
3. 【請求項３】請求項1記載の光検出器はｎ型シリコン、
   その上に形成された真性半導体層、その表面の一部に形
   成されたｐ型シリコン、上記ｎ型部分を表面電極と接続
   するための溝状のｎ型領域からなり、上記溝状のｎ型領
   域およびｐ型部分のそれぞれから電極を取り出したこと
   を特徴とする集積化光検出器。
4. 【請求項４】請求項2および請求項3記載の光検出器にお
   いて、ｐ型とｎ型を逆にしたことを特徴とする集積化光
   検出器。
5. 【請求項５】請求項１記載の光検出器において、絶縁層
   としてシリコン酸化物（SiO2）にしたことを特徴とする
   集積化光検出器。