JP2002118281A - 多波長用光ピックアップ装置 - Google Patents
多波長用光ピックアップ装置Info
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- JP2002118281A JP2002118281A JP2000314429A JP2000314429A JP2002118281A JP 2002118281 A JP2002118281 A JP 2002118281A JP 2000314429 A JP2000314429 A JP 2000314429A JP 2000314429 A JP2000314429 A JP 2000314429A JP 2002118281 A JP2002118281 A JP 2002118281A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の光ピックアップ用ＯＥＩＣにおいて、
受光素子の周波数帯域は１００ＭＨｚ〜２００ＭＨｚ程
度であった。今後、ＤＶＤ用受光素子では数１００ＭＨ
ｚ、また将来の高密度ＤＶＤでは、１ＧＨｚに近い帯域
が必要とされる。 【解決手段】 低不純物濃度層を複数回に分けて堆積
し、波長の短いレーザ光を受光する受光素子の埋め込み
層は、７００〜８００ｎｍの光を受光する受光素子の埋
め込み層より浅い位置に形成することで上記課題を解決
した。 【効果】本方式により、波長７００ｎｍ以下の波長光に
対して、受光素子の帯域を向上することができる。
受光素子の周波数帯域は１００ＭＨｚ〜２００ＭＨｚ程
度であった。今後、ＤＶＤ用受光素子では数１００ＭＨ
ｚ、また将来の高密度ＤＶＤでは、１ＧＨｚに近い帯域
が必要とされる。 【解決手段】 低不純物濃度層を複数回に分けて堆積
し、波長の短いレーザ光を受光する受光素子の埋め込み
層は、７００〜８００ｎｍの光を受光する受光素子の埋
め込み層より浅い位置に形成することで上記課題を解決
した。 【効果】本方式により、波長７００ｎｍ以下の波長光に
対して、受光素子の帯域を向上することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、受光素子及びアン
プ回路を集積した光ピックアップ、及び光ピックアップ
を用いたＤＶＤ／ＣＤプレーヤー・レコーダ等光記録装
置に関する。
プ回路を集積した光ピックアップ、及び光ピックアップ
を用いたＤＶＤ／ＣＤプレーヤー・レコーダ等光記録装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ディスク装置は、音声記録用としてＣ
Ｄが登場し、その後、主に映像記録用としてＤＶＤが登
場したが、ＰＣのデータ記録媒体としても応用され、Ｃ
Ｄ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、再記録可能なＣＤ−Ｒ
Ｗ、ＤＶＤ−ＲＡＭなど様々なフォーマットが作られ
た。今後は、データの記録密度を更に向上し、記録容量
を増やした高密度ＤＶＤもこれに加わると思われる。こ
れらの光ディスクでは、ユーザから互換性を保つことを
要求される。このため、通常ＤＶＤ装置には、発光素子
としてＤＶＤの読み書きに使用する波長６６０ｎｍのレ
ーザだけでなく、ＣＤ用の波長７８０ｎｍのレーザも搭
載している。
Ｄが登場し、その後、主に映像記録用としてＤＶＤが登
場したが、ＰＣのデータ記録媒体としても応用され、Ｃ
Ｄ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、再記録可能なＣＤ−Ｒ
Ｗ、ＤＶＤ−ＲＡＭなど様々なフォーマットが作られ
た。今後は、データの記録密度を更に向上し、記録容量
を増やした高密度ＤＶＤもこれに加わると思われる。こ
れらの光ディスクでは、ユーザから互換性を保つことを
要求される。このため、通常ＤＶＤ装置には、発光素子
としてＤＶＤの読み書きに使用する波長６６０ｎｍのレ
ーザだけでなく、ＣＤ用の波長７８０ｎｍのレーザも搭
載している。
【０００３】初期のＣＤ互換ＤＶＤ装置では、６６０ｎ
ｍのレーザ、受光素子としてのフォトダイオード、及び
レーザ、プリズム、ミラーなどの光学系と、７８０ｎｍ
のレーザ、受光素子、及び光学系などの個別部品を組み
合わせて、光ヘッドを構成していた。 その後、低コス
ト化、小型化のために、光学系の一部を共有したモジュ
ール構造が考案されている。特開平１０−６４１０７、
特開平１１−３９６９３等には、台形のプリズムを用
い、プリズムを２波長で共有したモジュールが提案され
ている。特開２０００−７６６８８では、異なる２波長
を同じ受光素子で受光している。
ｍのレーザ、受光素子としてのフォトダイオード、及び
レーザ、プリズム、ミラーなどの光学系と、７８０ｎｍ
のレーザ、受光素子、及び光学系などの個別部品を組み
合わせて、光ヘッドを構成していた。 その後、低コス
ト化、小型化のために、光学系の一部を共有したモジュ
ール構造が考案されている。特開平１０−６４１０７、
特開平１１−３９６９３等には、台形のプリズムを用
い、プリズムを２波長で共有したモジュールが提案され
ている。特開２０００−７６６８８では、異なる２波長
を同じ受光素子で受光している。
【０００４】また、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ
ｓ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ， Ｖｏ
ｌ． ４２， Ｎｏ． １， Ｊａｎｕａｒｙ １９９
５、やＩＳＳＣＣ’９９ ｄｉｇｅｓｔ， ＷＰ２２．
５には、受光素子とアンプ回路を同一Ｓｉ基板に集積し
たＯＥＩＣが報告されている。ＯＥＩＣ化することによ
り、受光素子とアンプを個別素子で構成した場合に比
べ、サイズが小さくなるだけでなく、雑音、寄生容量の
低減など、信号特性でも有利になる。
ｓ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ， Ｖｏ
ｌ． ４２， Ｎｏ． １， Ｊａｎｕａｒｙ １９９
５、やＩＳＳＣＣ’９９ ｄｉｇｅｓｔ， ＷＰ２２．
５には、受光素子とアンプ回路を同一Ｓｉ基板に集積し
たＯＥＩＣが報告されている。ＯＥＩＣ化することによ
り、受光素子とアンプを個別素子で構成した場合に比
べ、サイズが小さくなるだけでなく、雑音、寄生容量の
低減など、信号特性でも有利になる。
【０００５】特願平１１−２３２１３６では、ＯＥＩＣ
のチップ上に垂直発光用のミラーを搭載することで、光
ヘッドの発光素子・受光素子・信号のアンプ回路を１チ
ップにまとめ、更にレーザを互いに近づけて配置し、光
路をほぼ重ねることで６６０ｎｍと７８０ｎｍの光学系
を共有化したモジュールが提案されている。
のチップ上に垂直発光用のミラーを搭載することで、光
ヘッドの発光素子・受光素子・信号のアンプ回路を１チ
ップにまとめ、更にレーザを互いに近づけて配置し、光
路をほぼ重ねることで６６０ｎｍと７８０ｎｍの光学系
を共有化したモジュールが提案されている。
【０００６】光ディスク装置の速度については、現在普
及している製品ではＣＤ−ＲＯＭドライブの読み取り速
度は高速のもので５０倍速程度が一般的である。これ以
上回転速度を上げるのは、ディスクの振動などの機械的
な問題のため困難である。今後１００倍速程度まで速度
が上がるとすると、ＣＤ用の波長７８０ｎｍの光を受光
する受光素子に求められる周波数帯域は、約１００ＭＨ
ｚである。ＤＶＤ用波長６６０ｎｍでは、高速のもので
現在１６倍速程度、必要周波数帯域は約１００ＭＨｚで
ある。光ピックアップの周波数帯域１００ＭＨｚ以上に
するためには、少なくとも受光素子の周波数帯域が１０
０ＭＨｚ以上である必要がある。この値は、ＣＤ用に使
用されている受光素子で対応可能な周波数帯域であるの
で、従来のＤＶＤ装置では、受光素子はＣＤのものと同
じ特性、同じデバイス構造のものが用いられている。
及している製品ではＣＤ−ＲＯＭドライブの読み取り速
度は高速のもので５０倍速程度が一般的である。これ以
上回転速度を上げるのは、ディスクの振動などの機械的
な問題のため困難である。今後１００倍速程度まで速度
が上がるとすると、ＣＤ用の波長７８０ｎｍの光を受光
する受光素子に求められる周波数帯域は、約１００ＭＨ
ｚである。ＤＶＤ用波長６６０ｎｍでは、高速のもので
現在１６倍速程度、必要周波数帯域は約１００ＭＨｚで
ある。光ピックアップの周波数帯域１００ＭＨｚ以上に
するためには、少なくとも受光素子の周波数帯域が１０
０ＭＨｚ以上である必要がある。この値は、ＣＤ用に使
用されている受光素子で対応可能な周波数帯域であるの
で、従来のＤＶＤ装置では、受光素子はＣＤのものと同
じ特性、同じデバイス構造のものが用いられている。
【０００７】従来の受光素子とアンプ回路を集積した２
波長対応光ピックアップ用ＯＥＩＣの例を図６に示す。
同図において、１００はＳｉ基板（ＯＥＩＣチップ）、
１４０はＳｉベース基板、１５０は１０μｍ程度の厚さ
を持つ低不純物濃度層、１２１は埋め込み層、１１１は
埋め込み層の電位を基板表面に取り出すためのコンタク
ト、６１はＣＤ用の波長７８０ｎｍのレーザ光、６２は
ＤＶＤ用の６６０ｎｍのレーザ光、１９１はＣＤ用受光
素子、１９２はＤＶＤ用受光素子である。ＣＤとＤＶＤ
では、読み書きに用いるレーザの波長が違うため、光デ
ィスク上で反射して戻ってきた信号光は、ＯＥＩＣ上の
異なる場所に照射される。このため、ＣＤ、ＤＶＤそれ
ぞれの照射位置にＣＤ用、ＤＶＤ用として受光素子が配
置されているが、デバイス構造は同じである。
波長対応光ピックアップ用ＯＥＩＣの例を図６に示す。
同図において、１００はＳｉ基板（ＯＥＩＣチップ）、
１４０はＳｉベース基板、１５０は１０μｍ程度の厚さ
を持つ低不純物濃度層、１２１は埋め込み層、１１１は
埋め込み層の電位を基板表面に取り出すためのコンタク
ト、６１はＣＤ用の波長７８０ｎｍのレーザ光、６２は
ＤＶＤ用の６６０ｎｍのレーザ光、１９１はＣＤ用受光
素子、１９２はＤＶＤ用受光素子である。ＣＤとＤＶＤ
では、読み書きに用いるレーザの波長が違うため、光デ
ィスク上で反射して戻ってきた信号光は、ＯＥＩＣ上の
異なる場所に照射される。このため、ＣＤ、ＤＶＤそれ
ぞれの照射位置にＣＤ用、ＤＶＤ用として受光素子が配
置されているが、デバイス構造は同じである。
【０００８】ＯＥＩＣ上の受光素子では、通常、空乏層
が低不純物濃度層全体に広がらず、不純物濃度層が数ｋ
Ωの抵抗として直列に挿入される。また、フォトダイオ
ードは１ｐＦ程度の空乏層容量を持つ。受光素子の周波
数帯域はこれらの時定数で決まり、１００ＭＨｚ〜２０
０ＭＨｚである。
が低不純物濃度層全体に広がらず、不純物濃度層が数ｋ
Ωの抵抗として直列に挿入される。また、フォトダイオ
ードは１ｐＦ程度の空乏層容量を持つ。受光素子の周波
数帯域はこれらの時定数で決まり、１００ＭＨｚ〜２０
０ＭＨｚである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】今後ＤＶＤの倍速が更
に進むと、ＤＶＤ用受光素子では数１００ＭＨｚの帯域
が必要とされる。従来のＣＤと同じ受光素子では周波数
帯域が不足する。また、将来の高密度ＤＶＤ用受光素子
では１ＧＨｚに近い帯域が必要とされる。
に進むと、ＤＶＤ用受光素子では数１００ＭＨｚの帯域
が必要とされる。従来のＣＤと同じ受光素子では周波数
帯域が不足する。また、将来の高密度ＤＶＤ用受光素子
では１ＧＨｚに近い帯域が必要とされる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】波長７８０ｎｍ、６６０
ｎｍ、４１０ｎｍの３種類のレーザ光を、Ｓｉ表面に入
射したときの、Ｓｉ表面からの深さと光強度の関係を図
７に示す。ＣＤ用７８０ｎｍの光はＳｉ中に深さ１０μ
ｍ以上浸入するため、十分な感度を得るためには、光感
度を持つ領域が１０μｍ程度必要であるが、ＤＶＤ用６
６０ｎｍの光は深さ７μｍ程度、高密度ＤＶＤ用４１０
ｎｍの光は０．４μｍ程度で十分である。
ｎｍ、４１０ｎｍの３種類のレーザ光を、Ｓｉ表面に入
射したときの、Ｓｉ表面からの深さと光強度の関係を図
７に示す。ＣＤ用７８０ｎｍの光はＳｉ中に深さ１０μ
ｍ以上浸入するため、十分な感度を得るためには、光感
度を持つ領域が１０μｍ程度必要であるが、ＤＶＤ用６
６０ｎｍの光は深さ７μｍ程度、高密度ＤＶＤ用４１０
ｎｍの光は０．４μｍ程度で十分である。
【００１１】これまで光ピックアップの受光素子の感
度、周波数帯域の波長依存性は問題にされておらず、波
長に対応したデバイス構造の最適化について考慮されて
いなかった。本発明の受光素子では、受光するレーザ光
の波長によって、埋め込み層の深さを変える。ＣＤ用７
８０ｎｍの受光素子では従来どおりＳｉ表面から１０ミ
クロン程度の深さに埋め込み層を形成する。ＤＶＤ用６
６０ｎｍでは、７８０ｎｍ用よりも浅い、Ｓｉ表面から
４〜８ミクロンの深さに埋め込み層を形成する。高密度
ＤＶＤ用４１０ｎｍでは１〜８ミクロンの深さに埋め込
み層を形成する。
度、周波数帯域の波長依存性は問題にされておらず、波
長に対応したデバイス構造の最適化について考慮されて
いなかった。本発明の受光素子では、受光するレーザ光
の波長によって、埋め込み層の深さを変える。ＣＤ用７
８０ｎｍの受光素子では従来どおりＳｉ表面から１０ミ
クロン程度の深さに埋め込み層を形成する。ＤＶＤ用６
６０ｎｍでは、７８０ｎｍ用よりも浅い、Ｓｉ表面から
４〜８ミクロンの深さに埋め込み層を形成する。高密度
ＤＶＤ用４１０ｎｍでは１〜８ミクロンの深さに埋め込
み層を形成する。
【００１２】図８に埋め込み層の異なる受光素子を作製
する手段を示す。Ｓｉベース基板１４０上にＣＤ用受光
素子の埋め込み層１２１を作製した後、Ｓｉ基板上に数
μｍのエピタキシャル層１５１を堆積し、埋め込み層の
電位を取り出すためのコンタクト１１１を形成する。次
に、ＤＶＤ用受光素子の埋め込み層１２２を堆積した
後、数μｍのエピタキシャル層１５２を堆積し、コンタ
クト１１２を形成する。最後に高密度ＤＶＤ用受光素子
の埋め込み層１２３を作製した後、数μｍのエピタキシ
ャル層１５３を堆積し、コンタクト１１３を形成する。
する手段を示す。Ｓｉベース基板１４０上にＣＤ用受光
素子の埋め込み層１２１を作製した後、Ｓｉ基板上に数
μｍのエピタキシャル層１５１を堆積し、埋め込み層の
電位を取り出すためのコンタクト１１１を形成する。次
に、ＤＶＤ用受光素子の埋め込み層１２２を堆積した
後、数μｍのエピタキシャル層１５２を堆積し、コンタ
クト１１２を形成する。最後に高密度ＤＶＤ用受光素子
の埋め込み層１２３を作製した後、数μｍのエピタキシ
ャル層１５３を堆積し、コンタクト１１３を形成する。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の光ピックアップを用いた
光ディスク装置の一例を図９に示す。１は光ピックアッ
プ、２は光ディスク、３はスピンドルモータ、４はフォ
ーカスサーボ・トラックサーボ、５はコントローラであ
る。光ピックアップは、フォーカスサーボ・トラックサ
ーボにより、光ディスクの半径方向、法線方向に移動で
きる。これにより、光ピックアップに搭載されたレーザ
は、レーザ光を光ディスク上を横切る直線上の任意の位
置に照射する。ディスク上で反射された光は光ヘッドで
検出され、コントローラで演算され、オートフォーカス
用の信号とトラッキング位置検出用の信号をフォーカス
サーボ・トラックサーボに送信する。フォーカスサーボ
はフォーカス信号を基に、光ピックアップを光ディスク
の法線方向に移動させ、レーザ光の焦点を光ディスク上
に合わせる。トラックサーボはトラッキング信号を基に
光ピックアップを光ディスクの半径方向に移動させ、レ
ーザ光のスポットを所望のトラック位置に合わせる。光
ディスク層は、これらの動作を繰り返しながら、光ディ
スクのデータの読み書きを行う。読み取り時のデータ信
号は、トラック信号から生成される。光ピックアップ上
には、ＣＤ用７８０ｎｍ、ＤＶＤ用６６０ｎｍ、及び高
密度ＤＶＤ用４１０ｎｍの波長のレーザ光を出射するレ
ーザが搭載されており、光ディスクのメディアによって
いずれかの波長を選択する。
光ディスク装置の一例を図９に示す。１は光ピックアッ
プ、２は光ディスク、３はスピンドルモータ、４はフォ
ーカスサーボ・トラックサーボ、５はコントローラであ
る。光ピックアップは、フォーカスサーボ・トラックサ
ーボにより、光ディスクの半径方向、法線方向に移動で
きる。これにより、光ピックアップに搭載されたレーザ
は、レーザ光を光ディスク上を横切る直線上の任意の位
置に照射する。ディスク上で反射された光は光ヘッドで
検出され、コントローラで演算され、オートフォーカス
用の信号とトラッキング位置検出用の信号をフォーカス
サーボ・トラックサーボに送信する。フォーカスサーボ
はフォーカス信号を基に、光ピックアップを光ディスク
の法線方向に移動させ、レーザ光の焦点を光ディスク上
に合わせる。トラックサーボはトラッキング信号を基に
光ピックアップを光ディスクの半径方向に移動させ、レ
ーザ光のスポットを所望のトラック位置に合わせる。光
ディスク層は、これらの動作を繰り返しながら、光ディ
スクのデータの読み書きを行う。読み取り時のデータ信
号は、トラック信号から生成される。光ピックアップ上
には、ＣＤ用７８０ｎｍ、ＤＶＤ用６６０ｎｍ、及び高
密度ＤＶＤ用４１０ｎｍの波長のレーザ光を出射するレ
ーザが搭載されており、光ディスクのメディアによって
いずれかの波長を選択する。
【００１４】光ピックアップ装置の一例を図１０に示
す。１００は受光素子とアンプ回路を集積したＯＥＩＣ
チップ（Ｓｉ基板）、７１はＯＥＩＣ上に搭載した７８
０ｎｍのレーザ光を出射するレーザダイオード、７２は
６６０ｎｍのレーザ光を出射するレーザダイオード、８
はレーザ光を光ディスク上に結像する光学系である。１
９は受光素子を配置する領域、１８はアンプ回路の領域
で、受光素子と同一の基板上の空きスペースに集積す
る。ここで、７８０ｎｍと６６０ｎｍの２波長対応ピッ
クアップの例について述べたが、例えば７８０ｎｍ、６
６０ｎｍ、４１０ｎｍ等の３波長対応、又は他の波長の
組み合わせの場合も同様である。
す。１００は受光素子とアンプ回路を集積したＯＥＩＣ
チップ（Ｓｉ基板）、７１はＯＥＩＣ上に搭載した７８
０ｎｍのレーザ光を出射するレーザダイオード、７２は
６６０ｎｍのレーザ光を出射するレーザダイオード、８
はレーザ光を光ディスク上に結像する光学系である。１
９は受光素子を配置する領域、１８はアンプ回路の領域
で、受光素子と同一の基板上の空きスペースに集積す
る。ここで、７８０ｎｍと６６０ｎｍの２波長対応ピッ
クアップの例について述べたが、例えば７８０ｎｍ、６
６０ｎｍ、４１０ｎｍ等の３波長対応、又は他の波長の
組み合わせの場合も同様である。
【００１５】（実施例１）本発明の第一の実施例につい
て述べる。埋め込み層深さの異なる、ＣＤ用、ＤＶＤ
用、高密度ＤＶＤ用の３種類の受光素子を集積した３波
長対応光ピックアップ用ＯＥＩＣの例を図１に示す。同
図はＳｉベース基板１４０上に、１０μｍのエピタキシ
ャル層１５０を堆積させたＳｉ基板１３０に、受光素子
を集積した例である。１０１はＣＤ用受光素子の埋め込
み層で、エピタキシャル層とＳｉベース基板の界面に形
成する。１０２はＤＶＤ用受光素子の埋め込み層で、Ｃ
Ｄ用よりも浅い、Ｓｉ基板表面から７ミクロンの位置に
形成する。１０３は高密度ＤＶＤ用受光素子の埋め込み
層で、ＤＶＤ用よりも浅い、Ｓｉ基板表面から４ミクロ
ンの位置に形成する。１１１はＣＤ用埋め込み層の電位
をＳＩ基板表面から取り出すためのコンタクト、１１２
はＤＶＤ用埋め込み層の電位をＳｉ基板表面に取り出す
ためのコンタクト、１１３は高密度ＤＶＤ用埋め込み層
の電位をＳｉ基板表面に取り出すためのコンタクトであ
る。ＣＤ用受光素子１９１では、Ｓｉ基板表面から埋め
込み層までの約１０μｍの領域が、光に対して感度を持
つ領域である。波長７８０ｎｍのレーザ光６１が入射さ
れたとき、レーザ光はＳｉ基板に表面から１０μｍ程度
まで浸入するが、この受光素子で光電流を効率よく検出
することができる。ＤＶＤ用受光素子１９２では、Ｓｉ
基板表面から埋め込み層までの約７μｍの領域が、光に
対して感度を持つ領域である。波長６６０ｎｍのレーザ
光６２が入射されたとき、レーザ光はＳｉ基板に表面か
ら７μｍ程度まで浸入するが、この受光素子で光電流を
効率よく検出することができる。高密度ＤＶＤ用受光素
子１９３では、Ｓｉ基板表面から埋め込み層までの約４
μｍの領域が、光に対して感度を持つ領域である。波長
４１０ｎｍのレーザ光６３が入射されたとき、レーザ光
はＳｉ基板に表面から０．４μｍ程度まで浸入するが、
この受光素子で光電流を効率よく検出することができ
る。この例では、ＣＤ用７８０ｎｍ、ＤＶＤ用６６０ｎ
ｍ、及び高密度ＤＶＤ用４１０ｎｍの例について述べた
が、これに近い波長のＣＤ、ＤＶＤ、高密度ＤＶＤ用レ
ーザに対応する受光素子を集積したＯＥＩＣ、また、こ
れら３種類の内いずれか２種類の受光素子を集積したＯ
ＥＩＣでも同様であることは明白である。
て述べる。埋め込み層深さの異なる、ＣＤ用、ＤＶＤ
用、高密度ＤＶＤ用の３種類の受光素子を集積した３波
長対応光ピックアップ用ＯＥＩＣの例を図１に示す。同
図はＳｉベース基板１４０上に、１０μｍのエピタキシ
ャル層１５０を堆積させたＳｉ基板１３０に、受光素子
を集積した例である。１０１はＣＤ用受光素子の埋め込
み層で、エピタキシャル層とＳｉベース基板の界面に形
成する。１０２はＤＶＤ用受光素子の埋め込み層で、Ｃ
Ｄ用よりも浅い、Ｓｉ基板表面から７ミクロンの位置に
形成する。１０３は高密度ＤＶＤ用受光素子の埋め込み
層で、ＤＶＤ用よりも浅い、Ｓｉ基板表面から４ミクロ
ンの位置に形成する。１１１はＣＤ用埋め込み層の電位
をＳＩ基板表面から取り出すためのコンタクト、１１２
はＤＶＤ用埋め込み層の電位をＳｉ基板表面に取り出す
ためのコンタクト、１１３は高密度ＤＶＤ用埋め込み層
の電位をＳｉ基板表面に取り出すためのコンタクトであ
る。ＣＤ用受光素子１９１では、Ｓｉ基板表面から埋め
込み層までの約１０μｍの領域が、光に対して感度を持
つ領域である。波長７８０ｎｍのレーザ光６１が入射さ
れたとき、レーザ光はＳｉ基板に表面から１０μｍ程度
まで浸入するが、この受光素子で光電流を効率よく検出
することができる。ＤＶＤ用受光素子１９２では、Ｓｉ
基板表面から埋め込み層までの約７μｍの領域が、光に
対して感度を持つ領域である。波長６６０ｎｍのレーザ
光６２が入射されたとき、レーザ光はＳｉ基板に表面か
ら７μｍ程度まで浸入するが、この受光素子で光電流を
効率よく検出することができる。高密度ＤＶＤ用受光素
子１９３では、Ｓｉ基板表面から埋め込み層までの約４
μｍの領域が、光に対して感度を持つ領域である。波長
４１０ｎｍのレーザ光６３が入射されたとき、レーザ光
はＳｉ基板に表面から０．４μｍ程度まで浸入するが、
この受光素子で光電流を効率よく検出することができ
る。この例では、ＣＤ用７８０ｎｍ、ＤＶＤ用６６０ｎ
ｍ、及び高密度ＤＶＤ用４１０ｎｍの例について述べた
が、これに近い波長のＣＤ、ＤＶＤ、高密度ＤＶＤ用レ
ーザに対応する受光素子を集積したＯＥＩＣ、また、こ
れら３種類の内いずれか２種類の受光素子を集積したＯ
ＥＩＣでも同様であることは明白である。
【００１６】（実施例２）本発明の第２の実施例につい
て述べる。３波長対応光ピックアップ用ＯＥＩＣの別の
例を図２に示す。第１の実施例との違いは、ＤＶＤ用受
光素子の埋め込み層深さをＣＤ用の埋め込み層深さと同
じにしていることである。ＤＶＤ用受光素子の埋め込み
層とＣＤ用の埋め込み層を同時に作製できるので、第一
の実施例に比べ、作製プロセスが簡略化できる。しか
し、ＤＶＤ用受光素子の周波数帯域が狭くなり、ＣＤ用
受光素子の周波数帯域と同じになるという欠点も有る。
て述べる。３波長対応光ピックアップ用ＯＥＩＣの別の
例を図２に示す。第１の実施例との違いは、ＤＶＤ用受
光素子の埋め込み層深さをＣＤ用の埋め込み層深さと同
じにしていることである。ＤＶＤ用受光素子の埋め込み
層とＣＤ用の埋め込み層を同時に作製できるので、第一
の実施例に比べ、作製プロセスが簡略化できる。しか
し、ＤＶＤ用受光素子の周波数帯域が狭くなり、ＣＤ用
受光素子の周波数帯域と同じになるという欠点も有る。
【００１７】（実施例３）本発明の第３の実施例につい
て述べる。３波長対応光ピックアップ用ＯＥＩＣの別の
例を図３に示す。第１の実施例との違いは、高密度ＤＶ
Ｄ用受光素子の埋め込み層深さをＤＶＤ用の埋め込み層
深さと同じにしていることである。高密度ＤＶＤ用受光
素子の埋め込み層とＤＶＤ用の埋め込み層を同時に作製
できるので、第一の実施例に比べ、作製プロセスが簡略
化できる。しかし、高密度ＤＶＤ用受光素子の周波数帯
域が狭くなり、ＤＶＤ用受光素子の周波数帯域と同じに
なるという欠点も有る。
て述べる。３波長対応光ピックアップ用ＯＥＩＣの別の
例を図３に示す。第１の実施例との違いは、高密度ＤＶ
Ｄ用受光素子の埋め込み層深さをＤＶＤ用の埋め込み層
深さと同じにしていることである。高密度ＤＶＤ用受光
素子の埋め込み層とＤＶＤ用の埋め込み層を同時に作製
できるので、第一の実施例に比べ、作製プロセスが簡略
化できる。しかし、高密度ＤＶＤ用受光素子の周波数帯
域が狭くなり、ＤＶＤ用受光素子の周波数帯域と同じに
なるという欠点も有る。
【００１８】（実施例４）本発明の第４の実施例につい
て述べる。埋め込み層深さの異なる、ＣＤ用、ＤＶＤ
用、高密度ＤＶＤ用の３種類の受光素子、及びバイポー
ラトランジスタを用いたアンプ回路を同一Ｓｉ基板に集
積した光ピックアップ用ＯＥＩＣの例を図４に示す。１
８４はバイポーラトランジスタ、１０４はバイポーラト
ランジスタ用の埋め込み層である。この実施例におい
て、受光素子の電極は、Ｓｉ基板表面から取り出されて
いるため、ＩＣの通常の配線でアンプ回路と容易に接続
できる。また、個別の受光素子と個別のアンプ回路を用
いた場合に比べ、受光素子とアンプ回路の接続部で発生
する寄生容量、寄生抵抗が大幅に削減されるため、１Ｇ
Ｈｚに近い周波数帯域を持つ高密度ＤＶＤ用受光素子の
電流信号を、劣化させることなくアンプ回路に接続でき
る。
て述べる。埋め込み層深さの異なる、ＣＤ用、ＤＶＤ
用、高密度ＤＶＤ用の３種類の受光素子、及びバイポー
ラトランジスタを用いたアンプ回路を同一Ｓｉ基板に集
積した光ピックアップ用ＯＥＩＣの例を図４に示す。１
８４はバイポーラトランジスタ、１０４はバイポーラト
ランジスタ用の埋め込み層である。この実施例におい
て、受光素子の電極は、Ｓｉ基板表面から取り出されて
いるため、ＩＣの通常の配線でアンプ回路と容易に接続
できる。また、個別の受光素子と個別のアンプ回路を用
いた場合に比べ、受光素子とアンプ回路の接続部で発生
する寄生容量、寄生抵抗が大幅に削減されるため、１Ｇ
Ｈｚに近い周波数帯域を持つ高密度ＤＶＤ用受光素子の
電流信号を、劣化させることなくアンプ回路に接続でき
る。
【００１９】（実施例５）本発明の第５の実施例につい
て述べる。埋め込み層深さの異なる、ＣＤ用、ＤＶＤ
用、高密度ＤＶＤ用の３種類の受光素子、及びバイポー
ラトランジスタを用いたアンプ回路を同一Ｓｉ基板に集
積した光ピックアップ用ＯＥＩＣの別の例を図５に示
す。第４の実施例との違いは、高密度ＤＶＤ用受光素子
の埋め込み層深さをバイポーラトランジスタの埋め込み
層深さと同じにしていることである。高密度ＤＶＤ用受
光素子の埋め込み層とバイポーラトランジスタの埋め込
み層を同時に作製できるので、第４の実施例に比べ、作
製プロセスが簡略化できる。
て述べる。埋め込み層深さの異なる、ＣＤ用、ＤＶＤ
用、高密度ＤＶＤ用の３種類の受光素子、及びバイポー
ラトランジスタを用いたアンプ回路を同一Ｓｉ基板に集
積した光ピックアップ用ＯＥＩＣの別の例を図５に示
す。第４の実施例との違いは、高密度ＤＶＤ用受光素子
の埋め込み層深さをバイポーラトランジスタの埋め込み
層深さと同じにしていることである。高密度ＤＶＤ用受
光素子の埋め込み層とバイポーラトランジスタの埋め込
み層を同時に作製できるので、第４の実施例に比べ、作
製プロセスが簡略化できる。
【００２０】本発明の光ピックアップに用いるＯＥＩＣ
のデバイス構造を単純化した模式図を図１１に示す。同
図において、本発明の効果を述べる。Ｓｉ基板表面に厚
さ１０μｍ、濃度１×１０13〜１×１０14 ｃｍ-3程度
の低不純物濃度層が堆積され、ｐ＋層がＳｉ基板表面か
ら１μｍの深さまで伸び、空乏層９０４が１μｍから４
μｍまで広がり、４μｍから１０μｍまでは寄生抵抗層
９０６となり、寄生抵抗層の抵抗率が５００Ω・ｃｍで
ある場合を考える。受光素子は、電流源９０１、空乏層
容量９０２、低不純物濃度層の抵抗９０３を用いた等価
回路で表すことができる。この等価回路より、受光素子
の帯域ｆは以下の式で表される。
のデバイス構造を単純化した模式図を図１１に示す。同
図において、本発明の効果を述べる。Ｓｉ基板表面に厚
さ１０μｍ、濃度１×１０13〜１×１０14 ｃｍ-3程度
の低不純物濃度層が堆積され、ｐ＋層がＳｉ基板表面か
ら１μｍの深さまで伸び、空乏層９０４が１μｍから４
μｍまで広がり、４μｍから１０μｍまでは寄生抵抗層
９０６となり、寄生抵抗層の抵抗率が５００Ω・ｃｍで
ある場合を考える。受光素子は、電流源９０１、空乏層
容量９０２、低不純物濃度層の抵抗９０３を用いた等価
回路で表すことができる。この等価回路より、受光素子
の帯域ｆは以下の式で表される。
【００２１】ここで、Ｒは低不純物濃度層の抵抗、Ｃは
空乏層容量、ε０は真空中の誘電率で、８．８５×１０
14Ｆ／ｃｍ、εｒはＳｉの比誘電率で、１１．８、Ｓは
受光素子の面積、ｄCは空乏層幅で、ここでは３μｍ、
ρは低不純物濃度層の抵抗率で、ここでは５００Ω・ｃ
ｍ、ｄRは抵抗として挿入される低不純物濃度層の厚さ
である。従来の受光素子の構造では、周波数帯域は約１
５０ＭＨｚになる。埋め込み層を浅くして抵抗を下げる
ことで、受光素子の帯域が向上する。ＣＤ用、ＤＶＤ
用、高密度ＤＶＤ用の受光素子の埋め込み層深さをそれ
ぞれ１０μｍ、６μｍ、４μｍとすると、本発明の効果
は図１２のようになり、次世代のＤＶＤドライブで必要
な受光素子の条件を満足できる。
空乏層容量、ε０は真空中の誘電率で、８．８５×１０
14Ｆ／ｃｍ、εｒはＳｉの比誘電率で、１１．８、Ｓは
受光素子の面積、ｄCは空乏層幅で、ここでは３μｍ、
ρは低不純物濃度層の抵抗率で、ここでは５００Ω・ｃ
ｍ、ｄRは抵抗として挿入される低不純物濃度層の厚さ
である。従来の受光素子の構造では、周波数帯域は約１
５０ＭＨｚになる。埋め込み層を浅くして抵抗を下げる
ことで、受光素子の帯域が向上する。ＣＤ用、ＤＶＤ
用、高密度ＤＶＤ用の受光素子の埋め込み層深さをそれ
ぞれ１０μｍ、６μｍ、４μｍとすると、本発明の効果
は図１２のようになり、次世代のＤＶＤドライブで必要
な受光素子の条件を満足できる。
【００２２】
【発明の効果】本方式により、波長６６０ｎｍのＤＶＤ
用受光素子、及び波長４１０ｎｍの高密度ＤＶＤ用受光
素子の周波数帯域を向上することができる。
用受光素子、及び波長４１０ｎｍの高密度ＤＶＤ用受光
素子の周波数帯域を向上することができる。
【図１】本発明の光ピックアップ用ＯＥＩＣの第１の実
施例を示す図である。
施例を示す図である。
【図２】本発明の光ピックアップ用ＯＥＩＣの第２の実
施例を示す図である。
施例を示す図である。
【図３】本発明の光ピックアップ用ＯＥＩＣの第３の実
施例を示す図である。
施例を示す図である。
【図４】本発明の光ピックアップ用ＯＥＩＣの第４の実
施例を示す図である。
施例を示す図である。
【図５】本発明の光ピックアップ用ＯＥＩＣの第５の実
施例を示す図である。
施例を示す図である。
【図６】光ピックアップ用ＯＥＩＣの従来例を示す図で
ある。
ある。
【図７】シリコン基板の光の吸収率を示す図である。
【図８】本発明の光ピックアップ用ＯＥＩＣの作製手段
の一例を示す図である。
の一例を示す図である。
【図９】光ピックアップの一例を示す図である。
【図１０】光ディスク装置の一例を示す図である。
【図１１】本発明の効果を説明する図である。
【図１２】本発明の効果の数値例である。
１ 光ピックアップ、２ 光ディスク、３ モータ、４
フォーカスサーボ・トラックサーボ、５ コントロー
ラ、61波長７８０ｎｍのレーザ光、６２ 波長６６０ｎ
ｍのレーザ光、６３ 波長４１０ｎｍのレーザ光、71波
長７８０ｎｍのレーザダイオード、７２ 波長６６０ｎ
ｍのレーザダイオード、８ 光学系、100ＯＥＩＣチッ
プ（Ｓｉ基板）、１０１，１０２，１０３ 埋め込み層
コンタクト、 １２１，１２２，１２３，１２４ 埋め
込み層、140Ｓｉベース基板、１５０，１５１，１５
２，１５３ 低不純物濃度層（エピタキシャル層）、１
８ アンプ回路領域184バイポーラトランジスタ１９
受光素子領域１９１ 波長７８０ｎｍ用の受光素子、１
９２ 波長６６０ｎｍ用の受光素子、１９３ 波長４１
０ｎｍ用の受光素子、901受光素子等価回路の電流源、
９０２ 受光素子等価回路の空乏層容量、９０３ 受光
素子等価回路の寄生抵抗、９０４ 受光素子のｐ＋層、
９０５ 受光素子の空乏層、９０６ 受光素子の寄生抵
抗層。
フォーカスサーボ・トラックサーボ、５ コントロー
ラ、61波長７８０ｎｍのレーザ光、６２ 波長６６０ｎ
ｍのレーザ光、６３ 波長４１０ｎｍのレーザ光、71波
長７８０ｎｍのレーザダイオード、７２ 波長６６０ｎ
ｍのレーザダイオード、８ 光学系、100ＯＥＩＣチッ
プ（Ｓｉ基板）、１０１，１０２，１０３ 埋め込み層
コンタクト、 １２１，１２２，１２３，１２４ 埋め
込み層、140Ｓｉベース基板、１５０，１５１，１５
２，１５３ 低不純物濃度層（エピタキシャル層）、１
８ アンプ回路領域184バイポーラトランジスタ１９
受光素子領域１９１ 波長７８０ｎｍ用の受光素子、１
９２ 波長６６０ｎｍ用の受光素子、１９３ 波長４１
０ｎｍ用の受光素子、901受光素子等価回路の電流源、
９０２ 受光素子等価回路の空乏層容量、９０３ 受光
素子等価回路の寄生抵抗、９０４ 受光素子のｐ＋層、
９０５ 受光素子の空乏層、９０６ 受光素子の寄生抵
抗層。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｓ 5/40 Ｈ０１Ｌ 31/10 Ｄ (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） 5D119 AA04 AA10 AA24 AA38 AA41 BA01 BB01 BB02 BB03 CA10 CA16 DA01 DA05 EC45 EC47 FA05 FA08 KA02 KA12 KA14 KA28 NA06 5F049 MA01 MB02 NA03 NB08 QA04 QA15 RA02 RA07 WA03 5F073 AB11 AB27 AB29 BA04 EA04 EA14 FA13 5F089 BA04 BB04 CA12 GA01
Claims (8)
- 【請求項１】レーザ光を出射する発光素子と、前記レー
ザ光を光ディスク媒体に結像する結像光学系と、前記レ
ーザ光を受光して電流に変換する受光素子と、前記受光
素子で受光した光電流を増幅するアンプ回路とを有する
光ピックアップ装置において、ＣＤ用に７００〜８００
ｎｍの波長のレーザ光を出射する第１の発光素子と、Ｄ
ＶＤ用に６００〜７００ｎｍの波長のレーザ光を出射す
る第２の発光素子と、高密度ＤＶＤ用に５００ｎｍ以下
の波長のレーザ光を出射する第３の発光素子と、第１の
発光素子に対応する第１の受光素子と、第２の発光素子
に対応する第２の受光素子と、第３の発光素子に対応す
る第３の受光素子とを有し、第１と第２と第３の受光素
子の何れか２つ、或いは全てが同一Ｓｉ基板上に集積さ
れ、少なくとも集積された受光素子は、一方の電極が埋
め込み層及びコンタクトホールを介して、基板表面から
取り出され、それぞれの埋め込み層の深さが異なること
を特徴とする光ピックアップ装置。 - 【請求項２】請求項１に記載の光ピックアップ装置にお
いて、第１と第２と第３の受光素子が同一Ｓｉ基板上に
集積され、第１と第２の受光素子の埋め込み層深さが同
じで、第３の受光素子の埋め込み層は、第１と第２の受
光素子の埋め込み層よりも浅い位置に形成されているこ
とを特徴とする光ピックアップ装置。 - 【請求項３】請求項１に記載の光ピックアップ装置にお
いて、第１と第２と第３の受光素子が同一Ｓｉ基板上に
集積され、第２と第３の埋め込み層深さが同じで、第２
と第３の受光素子の埋め込み層は、第１の受光素子の埋
め込み層よりも浅い位置に形成されていることを特徴と
する光ピックアップ装置。 - 【請求項４】請求項１〜３に記載の光ピックアップ装置
において、少なくとも、第１と第２と第３の受光素子の
何れか２つ、或いは全てと、アンプ回路が同一Ｓｉ基板
上に集積されたことを特徴とする光ピックアップ装置。 - 【請求項５】請求項６に記載の光ピックアップ装置にお
いて、前記アンプ回路が少なくとも１つ以上のバイポー
ラトランジスタを用いて構成され、前記バイポーラトラ
ンジスタの埋め込み層が前記第１又は第２の受光素子の
埋め込み層よりも浅い位置に形成されたことを特徴とす
る光ピックアップ装置。 - 【請求項６】請求項５に記載の光ピックアップ装置にお
いて、少なくとも前記第２又は第３の受光素子の埋め込
み層は、前記バイポーラトランジスタの受光素子の埋め
込み層と同じ深さに形成されたことを特徴とする光ピッ
クアップ装置。 - 【請求項７】請求項１〜６の何れかに記載された光ピッ
クアップを含む事を特徴とするＣＤやＤＶＤ等の光ディ
スク装置。 - 【請求項８】レーザ光を出射する発光素子と、前記レー
ザ光を光ディスク媒体に結像する結像光学系と、前記レ
ーザ光を受光して電流に変換する受光素子と、前記受光
素子で受光した光電流を増幅するアンプ回路とを有する
光ピックアップ装置において第１の波長のレーザ光を出
射する第１の発光素子と、前記第１の波長とは異なる第
２の波長のレーザ光を出射する第２の発光素子と、前記
第１の発光素子に対応する第１の受光素子と、前記第２
の発光素子に対応する第２の受光素子とを有し、前記第
１と前記第２の受光素子が同一Ｓｉ基板上に集積され、
前記第１と前記第２の受光素子は、一方の電極が埋め込
み層及びコンタクトホールを介して、基板表面から取り
出され、前記第１と前記第２の受光素子の埋め込み層の
深さが異なることを特徴とする光ピックアップ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000314429A JP2002118281A (ja) | 2000-10-10 | 2000-10-10 | 多波長用光ピックアップ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000314429A JP2002118281A (ja) | 2000-10-10 | 2000-10-10 | 多波長用光ピックアップ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002118281A true JP2002118281A (ja) | 2002-04-19 |
Family
ID=18793687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000314429A Pending JP2002118281A (ja) | 2000-10-10 | 2000-10-10 | 多波長用光ピックアップ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002118281A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100370619C (zh) * | 2005-10-26 | 2008-02-20 | 厦门大学 | Cmos硅双光电探测器及其制备方法 |
| US7378627B2 (en) | 2005-12-02 | 2008-05-27 | Nec Electronics Corporation | Semiconductor light receiving element and optical pick-up device having the semiconductor light receiving element |
| US7538404B2 (en) | 2005-07-27 | 2009-05-26 | Panasonic Corporation | Optical semiconductor device and method for manufacturing the same |
-
2000
- 2000-10-10 JP JP2000314429A patent/JP2002118281A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7538404B2 (en) | 2005-07-27 | 2009-05-26 | Panasonic Corporation | Optical semiconductor device and method for manufacturing the same |
| CN100370619C (zh) * | 2005-10-26 | 2008-02-20 | 厦门大学 | Cmos硅双光电探测器及其制备方法 |
| US7378627B2 (en) | 2005-12-02 | 2008-05-27 | Nec Electronics Corporation | Semiconductor light receiving element and optical pick-up device having the semiconductor light receiving element |
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