JP2004047569A - 受光素子および回路内蔵型受光装置および光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】短波長光源と共に用いられて、高速動作の光ディスク装置が構成できる受光素子を提供すること。
【解決手段】Ｐ型シリコン基板１００上のＰ型半導体層１０１上に、２つのＮ型半導体部１０３，１０４を備える。Ｐ型半導体層１０１の２つのＮ型半導体部１０３，１０４の間の部分である分割部に光が入射して形成された少数キャリアとしての電子は、この分割部に形成されたＰ型半導体部１０７によってＰ型半導体層１０１の深さ方向への拡散が抑制されて、迅速にＮ型半導体部１０３，１０４に導かれる。その結果、受光素子の応答速度が向上する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受光素子および回路内蔵型受光装置および光ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光ディスク装置の光ピックアップ部は、半導体レーザの出射光を光学系を介してディスク上に集光し、このディスク上のピットなどによって光強度が変調された反射光を、受光素子で受光している。
【０００３】
上記光ピックアップ部の受光素子は、複数の受光部を備える分割型受光素子であり、上記ディスク上で反射した複数の光を上記複数の受光部で受光して、上記ディスクに書き込まれているデータ信号を読み出すと共に、フォーカス信号とサーボ信号を検出している。このフォーカス信号・サーボ信号を用いてフォーカス制御・サーボ制御を行なって、上記ディスクに適切に光を照射している（３ビーム法を用いたＣＤ用ホログラムピックアップ，シャープ技報第４２号，Ｐ４５〜５２，１９８９年）。
【０００４】
近年、光ディスク装置は、光ディスクのデータの高密度化に対応するため、青色発光の半導体レーザを光源に用いたものが開発されており、これに伴って、青色光を受光する分割型受光素子の開発が行なわれている。
【０００５】
ところで、受光素子の入射光が受光素子内を進む場合、この入射光の波長によって吸収係数が変わるので、受光素子内に入射光によって生じるキャリアの分布パターンが変わる。したがって、このキャリアの分布パターンに応じて受光素子の構造を最適化する必要がある。
【０００６】
一般に、光が物質内に入射したとき、この物質内における光の強度Ｉは、下記の式で表される。
Ｉ（ｘ）＝Ｅｘｐ（−α・ｘ）
ここで、ｘは光の入射面からの距離であり、αは吸収係数である。
【０００７】
受光素子がシリコンで形成されており、入射光の波長が４００ｎｍである場合、この入射光に対する受光素子の吸収係数αは５００００ｃｍ^−１である。また、この入射光について、光強度ＩがＥｘｐ（−１）になる場合の入射面からの距離である吸収長は０．２μｍである。受光素子への入射光の波長が短くなると、吸収係数αが大きくなるので、入射光によるキャリアは、入射面近傍で生じる割合が増大する。
【０００８】
このような入射面近傍に生じるキャリアを効率良く取り出すには、光の吸収長付近にＰＮ接合を形成するのが好ましい。そこで、青色光などの短波長光を受光する受光素子として、光の入射面から浅い位置にＰＮ接合部を配置した分割型受光素子が提案されている（特開平９−２１３９２０号公報参照）。
【０００９】
しかしながら、この分割型受光素子では、入射面の表面に設けられている入射光の反射防止膜中に電荷が蓄積され、この蓄積された電荷によって、複数の受光部の間の部分である分割部の導電型が反転する。この導電型の反転部分を介して、異常なリーク電流が流れるという不都合がある。
【００１０】
このような不都合を解消する受光素子として、特開２００１−１４８５０３号公報に開示されているようなものがある。この受光素子は、複数の受光部の間の部分である分割部に、上記受光部が接合する半導体層と同一導電型であって上記半導体層よりも高濃度の表面拡散層を設けることによって、上記分割部の導電型の反転を防止して、異常なリーク電流が流れないようにしている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の受光素子は、短波長光源の光ディスク装置に用いた場合、光ディスク装置の動作の高速化が難しいという問題がある。ここで、この受光素子の分割部は、図１６で示すように、入射光量が大きくなるに伴って応答速度が遅くなる特性を有する。これは、入射光量が大光量になると、受光素子の分割部における光電流の減衰に時間がかかるようになるからである。このため、信号を消去する状態から信号を読み出す状態に移り、上記分割部への入射光量が大光量から小光量に変化した場合、上記受光素子の分割部は応答速度が遅いままであるので、小光量の光の検出ができず、信号を読み取ることができない。したがって、この受光素子を備えた光ディスク装置は、動作の高速化が困難になる。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、短波長光源と共に用いられて、高速動作の光ディスク装置が構成できる受光素子を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の受光素子は、第１導電型の第１半導体層と、この第１半導体層上に互いに間隔をおいて形成された第２導電型の複数の第１半導体部とを備える。そして、上記第１半導体層上の少なくとも上記複数の第１半導体部の間に、光で生成された少数キャリアの上記第１半導体層の深さ方向の拡散を抑制する第１導電型の第２半導体部を備える。この受光素子に光が入射して、上記第１半導体層の上記複数の第１半導体部の間で生成された少数キャリアについて、上記第２半導体部によって第１半導体層の深さ方向の拡散が抑制される。したがって、上記少数キャリアは上記第１半導体部に向って迅速に導かれるので、受光素子の応答速度が向上する。
【００１４】
例えば、上記受光素子に、大光量の光が入射した後に少光量の光が入射した場合、この小光量の光の入射時には、上記大光量の光による少数キャリアは既に迅速に第１半導体部に導かれており、第１半導体層には殆ど残っていない。したがって、上記小光量の光による少数キャリアは入射時当初から正確に検出されるので、従来におけるような大光量の入射光の後の小光量の入射光の検出が不正確になることが無くて、良好な応答特性が得られる。その結果、大容量の光ディスクを高速に読み書きする光ディスク装置に好適な受光素子が得られる。
【００１５】
１実施形態の受光素子は、上記第２半導体部は、上記第１半導体層の表面よりも深い位置に、不純物濃度のピークを有する。
【００１６】
上記実施形態によれば、上記第１半導体層の表面よりも深い位置の上記不純物濃度のピークによって、光で生成された少数キャリアに対するバリアが形成される。したがって、光で生成された少数キャリアは、上記不純物濃度のピークの部分を越えて上記第１半導体層の深さ方向に拡散することが効果的に防止され、その結果、受光素子の応答速度が向上する。
【００１７】
１実施形態の受光素子は、上記第１半導体層中かつ上記第２半導体部の下方に、上記第１半導体層の不純物濃度よりも高い不純物濃度を有する第１導電型の第３半導体部を備える。
【００１８】
上記実施形態によれば、上記第３半導体部によって、上記第１半導体層中の上記第１半導体部の間およびその下方の部分のポテンシャル分布が、光による少数キャリアの第１半導体層の深さ方向への拡散を抑制する分布になる。したがって、上記少数キャリアが第１半導体部に迅速に導かれて、受光素子の応答速度が効果的に向上する。
【００１９】
１実施形態の受光素子は、上記第２半導体部または第３半導体部は、上記第１半導体層の表面から、この受光素子への入射光の吸収長の４倍以上３０倍以下の間の深さの位置に、不純物濃度のピークを有する。
【００２０】
上記実施形態によれば、上記第２半導体部または第３半導体部に、上記入射光の吸収長の４倍以上３０倍以下の間の深さの位置に形成された不純物濃度のピークによって、上記第１半導体層の表面から入射した光で生成された少数キャリアの略全てが、上記第１半導体部に迅速に導かれる。したがって、この受光素子の応答速度が効果的に向上できる。
【００２１】
１実施形態の受光素子は、上記不純物濃度のピークは、６×１０^１８ｃｍ^−３以上の濃度である。
【００２２】
上記実施形態によれば、上記不純物濃度のピークは、６×１０^１８ｃｍ^−３以上の濃度であるので、光で生成された少数キャリアに対して効果的にバリアが形成される。したがって、上記不純物濃度のピークよりも第１半導体層の深い側に上記少数キャリアが拡散することが効果的に防止されて、受光素子の応答速度が効果的に向上できる。
【００２３】
１実施形態の受光素子は、上記第３半導体部は、上記第１半導体層中かつ上記第２半導体部の直下に挟まれた位置にある。
【００２４】
上記実施形態によれば、上記第１半導体層の深い側に上記少数キャリアが拡散されるのを、より効果的に抑制することができる。
【００２５】
１実施形態の受光素子は、上記第１半導体層の下側に、この第１半導体層の不純物濃度よりも高い不純物濃度を有する第１導電型の第２半導体層を備える。
【００２６】
上記実施形態によれば、上記第１半導体層の下側に設けられた第２半導体層によって、入射光で生成された多数キャリアに対する抵抗が低減される。したがって、受光素子の応答特性が向上できる。
【００２７】
１実施形態の受光素子は、少なくとも上記第２半導体層中に形成されて上記第２半導体部の下方に位置すると共に、上記第２半導体層の不純物濃度よりも高い不純物濃度を有する第１導電型の第４半導体部とを備える。
【００２８】
上記実施形態によれば、上記第２半導体部の下方に位置する第４半導体部によって、入射光で生成された多数キャリアに対する抵抗が低減される。また、上記第２半導体層中の１領域のみに不純物が高濃度の部分を設けているので、上記第１半導体部と第２半導体層の間の容量増大が回避される。したがって、受光素子の応答特性が効果的に向上する。
【００２９】
１実施形態の回路内蔵型受光装置は、上記受光素子と、この受光素子から出力される信号を処理する信号処理回路が、同一半導体基板上に形成されている。
【００３０】
上記実施形態によれば、良好な応答特性を有して小型の回路内蔵型受光装置が構成される。
【００３１】
１実施形態の光ディスク装置は、上記受光素子または上記回路内蔵型受光装置を用いている。
【００３２】
上記実施形態によれば、良好な応答特性を有する上記受光素子または上記回路内蔵型受光装置を備え、大容量の光ディスクを高速に読み書き可能な光ディスク装置が得られる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３４】
（第１実施形態）
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態の受光素子を示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩ−Ｉ’線での断面図である。本実施形態において、配線工程以降に形成される多層配線および層間膜などの説明は省略する。また、図１（ａ）では、分かり易さのため、反射防止膜１０９を構成する酸化膜１１０および窒化膜１１１は省略している。
【００３５】
この受光素子は、ボロン濃度が１×１０^１６ｃｍ^−３程度のＰ型シリコン基板１００上に、エピタキシャル成長で形成されて、厚みが１４〜１６μｍ程度でボロン濃度が１×１０^１４〜１×１０^１５ｃｍ^−３程度の第１半導体層としてのＰ型半導体層１０１を備える。このＰ型半導体層１０１の表面に、素子分離を行なうロコス領域１０２が熱酸化によって形成されている。また、上記Ｐ型半導体層１０１の表面部分に、平面において略矩形状を有すると共に、所定の深さに亘って形成された２つの第１半導体部としてのＮ型半導体部１０３，１０４を備える。このＮ型半導体部１０３，１０４は、イオン注入によって形成され、ヒ素濃度が１×１０^１９〜１×１０^２０ｃｍ^−３程度であり、厚みが０．１〜０．８μｍ程度である。このＮ型半導体部１０３，１０４と上記Ｐ型半導体層１０１とでＰＮ接合を形成している。上記Ｎ型半導体部１０３，１０４の表面に、電流取り出し用のカソード電極１０５，１０６が夫々設けられている。
【００３６】
上記Ｎ型半導体部１０３，１０４の間に位置する上記Ｐ型半導体層１０１の部分であって、上記２つのＮ型半導体部１０３，１０４を分割したように隔てている部分（以下分割部という）には、表面から所定の深さに亘ってＰ型イオンが注入されてなる第２半導体部としてのＰ型半導体部１０７を備える。このＰ型半導体部１０７は、平面において、上記Ｎ型半導体部１０３，１０４の間に細長に形成されており、表面に電流取り出し用のアノード電極１０８が設けられている。また、上記Ｐ型半導体層１０１の裏面には、図示しないアノード電極が設けられている。
【００３７】
上記Ｎ型半導体部１０３，１０４および分割部などの光が照射される部分の表面に、酸化膜１１０と窒化膜１１１とで構成された反射防止膜１０９を配置している。上記酸化膜１１０と窒化膜１１１は、熱酸化やＣＶＤ（化学気相堆積）法によって形成されている。なお、上記反射防止膜１０９は、例えば受光素子の表面全体を覆うように、上記光が照射される部分以外の部分に配置してもよい。
【００３８】
図２（ａ）は、上記分割部に形成された上記Ｐ型半導体部１０７における不純物濃度分布を示す図である。上記図２（ａ）において、横軸は、分割部表面から深さ方向に向う距離（μｍ）であり、縦軸は、不純物濃度（ｃｍ^−３）である。図２（ａ）に示すように、Ｐ型半導体部１０７の不純物濃度は、このＰ型半導体部１０７の表面において８×１０^１７ｃｍ^−３であり、深さ方向に向って増加して、上記表面から０．５μｍ程度の深さにおいて５×１０^１９ｃｍ^−３のピークをなすように形成されている。このピークをなす深さを越えると不純物濃度は減少に転じ、表面から１．７μｍ程度の深さで１×１０^１４ｃｍ^−３程度の濃度にまで減少する。このような不純物濃度の分布パターンによって、上記Ｐ型半導体部１０７が形成された分割部に、図２（ｂ）に示すようなポテンシャルの分布パターンが形成される。図２（ｂ）において、横軸は、受光素子表面からＰ型シリコン基板１００側に向う距離（μｍ）であり、縦軸は、ポテンシャル（Ｖ）である。図２（ｂ）のポテンシャルについて、受光素子に光が照射されて生成される少数キャリアとしての電子に対するエネルギーは、縦軸の上方向に向うに連れて低くなる。
【００３９】
ここで、比較例として、不純物濃度のピークがＰ型半導体部１０７の表面にある点のみが本実施形態の受光素子と異なる受光素子を用いて、この比較例の受光素子と本実施形態の受光素子とについて、分割部に光を照射した場合の周波数応答速度を測定した。その結果、本実施形態の受光素子は、分割部の電流値が１％まで減衰する場合の周波数応答速度が、比較例の受光素子におけるよりも約３割改善できて、３ｎｓｅｃ（ナノ秒）程度にできた。ここで、分割部において光照射状態の電流値が１％に減衰する場合の応答速度を比較したのは、大光量が照射された際の受光素子の出力電流は、信号を読むときの小光量時に、１％程度まで減衰している必要があるからである。
【００４０】
本実施形態の受光素子について、周波数応答速度が改善される理由を以下に詳細に説明する。
【００４１】
受光素子の周波数応答速度を決める要因としては、受光素子の容量成分と抵抗成分とで決まるＣＲ時定数と、少数キャリアの拡散時間とがある。特に、少数キャリアの拡散時間に着目して、本実施形態の受光素子と比較例の受光素子とについて、分割部に光を照射した際に生じる少数キャリアとしての電子の濃度分布をシミュレーション計算によって求めた。図３（ａ）は上記比較例の受光素子の光照射時における電子濃度の分布パターンであり、図３（ｂ）は本実施形態の受光素子の光照射時における電子濃度の分布パターンである。図３（ａ），（ｂ）は、図１（ｂ）に示した受光素子の中央から右半分の部分の断面について、電子濃度の分布を所定の間隔の等高線で示している。
【００４２】
図３（ａ）から分かるように、比較例では、分割部のＰ型半導体部１０７周辺において、電子濃度の高い部分が表面から下方に広範囲に分布している。したがって、上記Ｐ型半導体部１０７から、Ｐ型半導体層１０１の下側に向う電子の拡散量が本実施形態よりも多いといえる。これは、比較例では、不純物濃度のピークがＰ型半導体部１０７の表面にあり、この不純物濃度は受光素子の下側に向うに連れて減少しており、これによって、電子に対するポテンシャルが下側に向うに連れて低くなるからである。したがって、分割部の表面近傍に生成された少数キャリアとしての電子は、受光素子の下側に向って拡散し易くなる。その結果、上記電子が、分割部の表面近傍から、Ｐ型半導体層１０１中のＮ型半導体部１０３の下側に形成される空乏層までに至る経路が矢印Ａで示すように比較的長くなって、周波数応答時間が長くなるのである。
【００４３】
これに対して、本実施形態の発光素子では、図３（ｂ）に示すように、少数キャリアとしての電子の濃度が高い領域は、分割部の表面近傍のみに限られる。これは、不純物濃度のピークがＰ型半導体部１０７の表面よりも深い位置にあり、これによって、電子に対するポテンシャルが一旦高くなるからである。このポテンシャルが一旦高くなる部分が、電子に対するバリアとなり、少数キャリアの電子が受光素子の下側に拡散することが抑制される。したがって、上記電子が分割部の表面近傍から空乏層に到る経路が矢印Ｂで示すように比較的短くなって、周波数応答速度が改善できるのである。
【００４４】
なお、上記分割部に光が照射されていないとき、Ｐ型半導体層１０１に形成される空乏層が、Ｎ型半導体部１０３の下側からＰ型半導体部１０７の下方に及ぶ場合であっても、上記分割部に照射される光の量が増加すると、この分割部の表面近傍に生成されるキャリアが増加することによって、上記Ｐ型半導体部１０７の下方の空乏層は縮小する。したがって、少数キャリアとしての電子が受光素子の下側に向って拡散することは抑制されないので、上記Ｐ型半導体部１０７の下方の空乏層の有無に拘らず、Ｐ型半導体部１０７は、不純物濃度が表面よりも深い位置にピークを有する分布パターンをなすように形成されるのが好ましい。
【００４５】
本実施形態において、上記Ｐ型シリコン基板１００、Ｐ型半導体層１０１、Ｎ型半導体部１０３，１０４、および、Ｐ型半導体部１０７の不純物濃度の値は単なる例示であり、他の不純物濃度の値であってもよい。要は、上記Ｐ型半導体部１０７の不純物濃度の分布パターンが、表面よりも深い位置にピークを有していればよい。
【００４６】
上記実施形態において、Ｐ型をＮ型に、Ｎ型をＰ型に形成してもよい。この場合、分割部で生成される少数キャリアとしての正孔が、この分割部のＮ型半導体部の不純物濃度の分布形状によって、受光素子の下方への拡散が抑制され、これによって、応答速度が改善できる。
【００４７】
（第２実施形態）
図４（ａ）は、本発明の第２実施形態の受光素子を示す平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ’線での断面図である。本実施形態において、配線工程以降に形成される多層配線および層間膜などの説明は省略する。また、図４（ａ）では、分かり易さのため、反射防止膜２１１を構成する酸化膜２１２および窒化膜２１３は省略している。
【００４８】
この受光素子は、ボロン濃度が１×１０^１４ｃｍ^−３程度のＰ型シリコン基板２００上に、厚みが１４〜１６μｍ程度でボロン濃度が１×１０^１４〜１×１０^１５ｃｍ^−３程度の第２半導体層としての第１Ｐ型半導体層２０１と、厚みが２〜３μｍ程度でボロン濃度が１×１０^１３〜１×１０^１５ｃｍ^−３程度の第１半導体層としての第２Ｐ型半導体層２０２とを順に備える。この第２Ｐ型半導体層２０２の表面部分に、平面において略矩形状を有すると共に、所定の深さ亘って形成された２つの第１半導体部としてのＮ型半導体部２０３，２０４を備える。このＮ型半導体部２０３，２０４は、リン濃度が１×１０^１８〜１×１０^１９ｃｍ^−３程度であり、厚みが０．１〜０．８μｍ程度である。上記Ｎ型半導体部２０３，２０４の表面に、電流取り出し用のカソード電極２０５，２０６が夫々設けられている。
【００４９】
また、上記Ｎ型半導体部２０３，２０４の間に位置する上記第２Ｐ型半導体層２０２の部分であって、上記２つのＮ型半導体部２０３，２０４を分割したように隔てている分割部には、表面から所定の深さに亘って形成された第２半導体部としての第１Ｐ型半導体部２０７を備える。この第１Ｐ型半導体部２０７は、平面において、上記Ｎ型半導体部２０３，２０４の間に細長に形成されており、表面に電流取り出し用のアノード電極２０８が設けられている。上記第１Ｐ型半導体部２０７は、表面の不純物濃度が高く形成されている。
【００５０】
そして、上記第１Ｐ型半導体層２０１と第２Ｐ型半導体層２０２との境界、かつ、上記第１Ｐ型半導体部２０７の下方に、第３半導体部としての第２Ｐ型半導体部２０８が形成されている。
【００５１】
上記第１Ｐ型半導体層２０１の裏面には、図示しないアノード電極が形成され、上記第２Ｐ型半導体層２０２の表面には、素子分離を行なうためのロコス領域２１０が形成されている。また、上記Ｎ型半導体部２０３，２０４および分割部などの光が照射される部分の表面に、酸化膜２１２と窒化膜２１３とで構成された反射防止膜２１４を配置している。
【００５２】
図５は、上記第１Ｐ型半導体部２０７および第２Ｐ型半導体部２０８が形成された分割部におけるポテンシャルの分布パターンを示した図である。このポテンシャルの分布パターンは、上記分割部の表面付近に位置する第１Ｐ型半導体部２０７と、この第１Ｐ型半導体部２０７の下方の第２Ｐ型半導体部２０８とによって形成される。図５において、横軸は、分割部表面からＰ型シリコン基板２００側、つまり、受光素子の下面側に向う距離（μｍ）であり、縦軸は、ポテンシャル（Ｖ）である。図５に示すように、このポテンシャルは、上記分割部表面から下側に向うに連れて増加して、０．４μｍ程度の深さにおいてピークをなす一方、このピークを過ぎて表面から２．２μｍ程度に至るまで減少する分布形状を有する。
【００５３】
本実施形態の受光素子に光が照射され、上記分割部の表面近傍に少数キャリアとしての電子が生成されると、この電子は、上記ポテンシャルの分布形状のピークに捕集され、その結果、受光素子の下側への電子の拡散が抑制される。したがって、上記電子は、分割部の表面近傍からＮ型半導体部２０３，２０４に比較的短い経路を通って到達するので、周波数応答時間が改善されて、良好な応答特性が得られる。
【００５４】
また、本実施形態の受光素子は、少数キャリアを、受光素子の表面より所定の深さに生成されるポテンシャル分布のピークに捕集するので、少数キャリアが受光素子の表面に拡散して生じる表面再結合に起因する感度の低下が防止できる。
【００５５】
なお、上記第１Ｐ型半導体層２０１および第２Ｐ型半導体層２０２は、１層のＰ型半導体層であってもよい。この場合、上記１層のＰ型半導体層の中に、例えば高エネルギーのイオン注入によって、上記第１Ｐ型半導体部２０７の下方に位置するように第２Ｐ型半導体部２０８を形成すればよい。
【００５６】
また、本実施形態において、上記Ｐ型シリコン基板２００、第１Ｐ型半導体層２０１、第２Ｐ型半導体層２０２、および、Ｎ型半導体部２０３，２０４の不純物濃度の値は他の値であってもよい。
【００５７】
また、上記実施形態において、Ｐ型をＮ型に、Ｎ型をＰ型に形成してもよい。
【００５８】
（第３実施形態）
図６（ａ）は、本発明の第３実施形態の受光素子について、波長が４００ｎｍの光が入射した場合の受光素子中における光の強度分布を示した図である。この受光素子の構造は、第１実施形態の受光素子の構造と同様である。ここで、発光素子の吸収長は０．２μｍである。図６（ａ）において、横軸は受光素子表面からの距離（μｍ）であり、縦軸は受光素子表面での値が１であるとした規格値で表した光強度である。
【００５９】
図６（ｂ）は、上記受光素子中で光によって生成されるキャリアについて、受光素子の表面から所定距離までの累積値を曲線で示した図である。図６（ｂ）において、横軸は、受光素子の表面からの距離（μｍ）であり、縦軸は、受光素子表面から所定距離でのキャリアの累積値であり、受光素子中で生成される全キャリア数によって規格化した値で示している。
【００６０】
受光素子に光が入射すると、まず、受光素子中における光の強度分布に応じてキャリアが生成される。その後、上記キャリアは拡散やドリフトによって移動し、各電極から取り出される。したがって、上記第１実施形態の受光素子では、少数キャリアとしての電子の拡散を効果的に抑制できるポテンシャル分布パターンをなすように、上記Ｐ型半導体部１０７の形成位置および不純物濃度分布を設定している。また、第１実施形態で示したように、分割部における光照射状態の電流値が１％に減衰するときの応答速度が、信号読取りの高速化のために重要である。
【００６１】
したがって、上記受光素子に入射する光で生成される全電子の９９％以上が、上記受光素子の下側に拡散しないようにポテンシャル分布を形成すればよい。そのためには、図６（ｂ）から分かるように０．８μｍ程度の位置にポテンシャル分布のピークを形成するようにすればよい。すなわち、この受光素子の吸収長である０．２μｍの４倍以上の深さに、不純物濃度のピークが位置すればよい。
【００６２】
また、本実施形態の構造を用いていない図３（ａ）では、ピークキャリア濃度１×１０^１７ｃｍ^−３の少数キャリア数が最大値の１％となる深さは、吸収長の３０倍程度である約６μｍ程度である。したがって、Ｐ型半導体部を形成する深さとして吸収長の３０倍以下にすることによって、本発明の効果が得られる。
【００６３】
例えば波長が４００ｎｍの光に対しては、吸収長が０．２μｍである場合、分割部のＰ型半導体部のピーク濃度は、０．８μｍ以上６μｍ以下の位置に形成するのがよい。
【００６４】
本実施形態では、第１実施形態の受光素子についてＰ型半導体部の不純物濃度のピークの位置を設定したが、第２実施形態の受光素子について、第２Ｐ型半導体部の不純物濃度のピークに関しても、同様に設定することができる。
【００６５】
（第４実施形態）
図７（ａ）は、本発明の第４実施形態の受光素子について、分割部に光を照射した際、少数キャリアとして生成される電子の濃度の分布を示した図である。この受光素子は、第２実施形態の受光素子と同様の構造を有し、第２Ｐ型半導体部２０８の表面の不純物濃度を１×１０^１８ｃｍ^−３にしている点のみが第２実施形態の受光素子と異なる。図７（ｂ）は、第２実施形態の受光素子の光照射時における電子の濃度分布を示す図であり、第２Ｐ型半導体部２０８の表面の不純物濃度は１×１０^１９ｃｍ^−３である。図７（ａ），（ｂ）は、図３（ａ），（ｂ）と同様に、受光素子の中央から右半分の部分の断面について、電子濃度の分布を所定の間隔の等高線で示している。
【００６６】
図７（ｂ）の受光素子では、図７（ａ）の受光素子よりも、第２Ｐ型半導体部２０８を形成した部分および第２Ｐ型半導体部２０８の下側部分において、電子の濃度が少なくなっている。この理由は、図７（ａ）では第２Ｐ型半導体部の表面濃度が低くて電子に対するポテンシャルバリアが低いので、このポテンシャルバリアを電子が熱的に越えて、矢印Ｃで示すように電子が流れて、第２Ｐ型半導体部の下側部分に蓄積するからである。
【００６７】
図８は、上記第２Ｐ型半導体部２０８の不純物濃度を変えた場合、この第２Ｐ型半導体部２０８によって形成されるポテンシャルを熱的に越える電子の割合を計算し、その結果を示した図である。図８において、横軸は第２Ｐ型半導体部２０８の不純物濃度であり、縦軸は少数キャリアとしての全電子数を１とした場合の上記第２Ｐ型半導体部２０８で形成されるポテンシャルを熱的に越える電子の割合である。図８から分かるように、上記第２Ｐ型半導体部２０８のポテンシャルを熱的に超える電子の割合を１％以下にするためには、この第２Ｐ型半導体部の不純物濃度を６×１０^１８ｃｍ^−３以上とするのが好ましい。
【００６８】
以上のようにして、光照射時に表面近傍で発生する少数キャリアとしての電子が第２Ｐ型半導体部を熱的に超え、この第２Ｐ型半導体部の下側に蓄積することを抑制することができる。したがって、この受光素子は、蓄積された電子が光照射の後に空乏層まで拡散する成分が小さいので、周波数応答速度を効果的に向上することができる。
【００６９】
（第５実施形態）
本実施形態では、第２実施形態の受光素子と同様の構造の受光素子について、第２Ｐ型半導体部２０８の寸法を変えた場合の周波数応答速度の変化を調べた。第２実施形態の受光素子では、図９に示すように、分割部の幅方向中央からＮ型半導体部２０３の分割部側の端までの距離ｄと、分割部の幅方向中央から第２Ｐ型半導体部２０８の端までの距離ｘとについて、ｘ＝ｄ／２＝２μｍの関係を満す。この受光素子で、光照射時に、図７（ｂ）に示すように電子濃度が分布する。一方、上記第２Ｐ型半導体部２０８の寸法を、ｘ＝ｄ＝４μｍの関係を満たすように受光素子を形成する。この第２Ｐ型半導体部の不純物濃度は１×１０^１９ｃｍ^−３に形成した。この受光素子の光照射時の電子濃度の分布は、図１０に示すようになる。
【００７０】
第２実施形態の受光素子では、上記第２Ｐ型半導体部２０８の幅が、２つのＮ型半導体部２０３，２０４の互いに隔てられた距離の半分程度であるので、図７（ｂ）に示すように、光照射時に生成される少数キャリアとしての電子が、上記第２Ｐ型半導体部２０８とＮ型半導体部２０３，２０４との間を通って上記第２Ｐ型半導体部２０８の下部に蓄積してしまう。
【００７１】
一方、本実施形態の受光素子では、上記第２Ｐ型半導体部２０８の幅を、２つのＮ型半導体部２０３，２０４が互いに隔てられた距離と略同じに形成したので、光照射時の電子は、第２Ｐ型半導体部２０８とＮ型半導体部２０３，２０４との間を通って拡散し難い。したがって、上記第２Ｐ型半導体部２０８の下方に少数キャリアの電子が蓄積することが効果的に防止され、その結果、光照射後に、上記蓄積された電子が空乏層に拡散されることによって受光素子の周波数応答速度が低下する不都合が、効果的に回避できる。
【００７２】
ここにおいて、上記ｘをｄよりも大きくして、第２Ｐ型半導体部２０８の幅を２つのＮ型半導体部２０３，２０４の間隔よりも大きくすると、カソード領域に、上記Ｎ型半導体部２０３，２０４と第２Ｐ型半導体部２０８とによるＰＮ接合が形成される。これによって、カソード領域における素子容量が増大して、受光素子の周波数応答速度が低下してしまう。したがって、第２Ｐ型半導体部の幅ｘは、Ｎ型半導体部２０３，２０４が互いに隔てられた距離ｄと略同じに形成するのが好ましい。
【００７３】
（第６実施形態）
図１１（ａ）は、本発明の第６実施形態の受光素子の平面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の受光素子のＶ−Ｖ’線における断面図である。本実施形態において、メタル配線の処理工程以降に形成される例えば多層配線や層間膜などは説明を省略する。また、図１１（ａ）では、分かり易さのため、反射防止膜３１１を構成する酸化膜３１２および窒化膜３１３は省略している。
【００７４】
この受光素子は、ボロン濃度が１×１０^１５ｃｍ^−３程度のＰ型シリコン基板３００上に、厚みが１μｍ程度でボロン濃度が１×１０^１８ｃｍ^−３程度の第１Ｐ型半導体層３０１と、厚みが１４〜１６μｍ程度でボロン濃度が１×１０^１４〜１×１０^１５ｃｍ^−３程度の第２半導体層としての第２Ｐ型半導体層３０２と、厚みが２〜３μｍ程度でボロン濃度が１×１０^１３〜１×１０^１５ｃｍ^−３程度の第１半導体層としての第３Ｐ型半導体層３０３とを順に備える。この第３Ｐ型半導体層３０３の表面部分に、平面において略矩形状を有すると共に、所定の深さ亘って形成された２つの第１半導体部としてのＮ型半導体部３１３，３１４を備える。このＮ型半導体部３１３，３１４は、ヒ素濃度が１×１０^１９〜１×１０^２０ｃｍ^−３程度であり、厚みが０．１〜０．８μｍ程度である。上記Ｎ型半導体部３１３，３１４の表面に、電流取り出し用のカソード電極３１５，３１６が夫々設けられている。
【００７５】
また、上記Ｎ型半導体部３１３，３１４の間に位置する上記第３Ｐ型半導体層３０３の部分である分割部には、表面から所定の深さに亘って形成された第２半導体部としての第１Ｐ型半導体部３０７を備える。この第１Ｐ型半導体部３０７は、平面において、上記Ｎ型半導体部３１３，３１４の間に細長に形成されている。また、上記第２Ｐ型半導体層３０２と第３Ｐ型半導体層３０３との境界、かつ、上記第１Ｐ型半導体部３０７の下方に、第３半導体部としての第２Ｐ型半導体部３０８が形成されている。
【００７６】
また、上記第３Ｐ型半導体層３０３の表面から上記第３Ｐ型半導体層３０３と第２Ｐ型半導体層３０２とを厚み方向に横切って第１Ｐ型半導体層３０１に達するＰ型半導体領域３０６が、平面において、上記Ｎ型半導体部３１３，３１４を囲むように形成されている。このＰ型半導体領域３０６によって、受光素子の表面に、上記第１Ｐ型半導体層３０１にコンタクトが得られるようにしている。
【００７７】
上記第１Ｐ型半導体層３０１の裏面には、図示しないアノード電極が形成され、上記第３Ｐ型半導体層３０３の表面には、素子分離を行なうためのロコス領域３１９が形成されている。また、上記Ｎ型半導体部３１３，３１４および分割部などの光が照射される部分の表面に、酸化膜３２２と窒化膜３２３とで構成された反射防止膜３２４を配置している。
【００７８】
上記構成の受光素子によれば、上記第３Ｐ型半導体層３０３よりも不純物濃度が高い第１Ｐ型半導体層３０１をＰ型シリコン基板３００上に備えることによって、多数キャリアとしての正孔に対するアノード抵抗が低減できる。したがって、上記第３Ｐ型半導体層３０３の分割部で光によって生成された正孔が、速やかにＰ型シリコン基板３００側に導かれるので、受光素子の周波数応答速度が更に向上できる。
【００７９】
（第７実施形態）
図１２は、本発明の第７実施形態の受光素子を示す断面図である。この受光素子は、第６実施形態の受光素子と比較して、第２Ｐ型半導体部３０８の下方に、第４半導体部としての第３Ｐ型半導体部３０９を備える点のみが異なる。第１Ｐ型半導体層３０１は、上記第３Ｐ型半導体部３０９によって図１２に示すように左右に分離されている。第６実施形態の受光素子と同一の部分には同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。
【００８０】
本実施形態の受光素子は、厚み方向において、Ｐ型シリコン基板３００と第１Ｐ型半導体層３０１と第２Ｐ型半導体層３０２とに亘ると共に、幅方向において、第２Ｐ型半導体部３０８の下方に位置するように、第３Ｐ型半導体部３０９が設けられている。この第３Ｐ型半導体部３０９は、１×１０^１９ｃｍ^−３程度のボロン濃度を有し、上記Ｐ型シリコン基板３００、第１Ｐ型半導体層３０１および第２Ｐ型半導体層３０２よりも高い不純物濃度を有するように形成されている。これによって、上記第３Ｐ型半導体層３０３の分割部で生成される多数キャリアとしての正孔に対して、アノード抵抗をさらに低くできて、周波数応答速度を更に向上できる。このとき、カソードであるＮ型半導体部３１３，３１４の下方に位置する第１Ｐ型半導体層３０１は、不純物濃度が上記第３Ｐ型半導体部３０９よりも低いので、この第１Ｐ型半導体層３０１の不純物は、第２Ｐ型半導体層３０２および第３Ｐ型半導体層３０３に拡散し難い。これによって、上記第２Ｐ型半導体層３０２および第３Ｐ型半導体層３０３中に形成される空乏層の幅が制限されることがない。その結果、カソードの容量を低くすることができて、受光素子の周波数応答速度が効果的に向上できる。
【００８１】
なお、第３Ｐ型半導体層３０３の分割部下方に形成される第１Ｐ型半導体部３０７、第２Ｐ型半導体部３０８および第３Ｐ型半導体部３０９の不純物濃度は、濃度分布が互いに重なり合うのが好ましい。これによって、多数キャリアとしての正孔に対するアノード抵抗を効果的に低減できる。
【００８２】
また、上記第３Ｐ型半導体部３０９は、上記分割部の下方であれば、どこに形成してもよい。
【００８３】
（第８実施形態）
図１３は、本発明の第８実施形態の回路内蔵型受光装置を示す断面図である。この回路内蔵型受光装置は、本発明の受光素子Ｄと、この受光素子から出力された信号を処理する信号処理回路としてのバイポーラトランジスタＴとを、同一の半導体基板上に形成して構成している。なお、図１３において、メタル配線の処理工程以降の工程で形成される例えば多層配線や層間膜などは省略している。
【００８４】
本実施形態の回路内蔵型受光装置は、ボロン濃度が１×１０^１５ｃｍ^−３程度のシリコン基板４００上に、厚みが１〜２μｍでボロン濃度が１×１０^１８〜１×１０^１９ｃｍ^−３程度の第１Ｐ型半導体層４０１と、厚みが１５〜１６μｍでボロン濃度が１×１０^１３〜１×１０^１４ｃｍ^−３程度の第２Ｐ型半導体層４０２とが形成されている。この第２Ｐ型半導体層４０２上であって、トランジスタＴが形成される部分に、ＮＰＮトランジスタのコレクタとなるＮ型拡散層４０３が設けられている。また、上記第２Ｐ型半導体層４０２上であって、受光素子Ｄが形成される部分に、第２Ｐ型半導体部４０４が設けられている。上記第２Ｐ型半導体層４０２上に、厚みが１〜２μｍでボロン濃度が１×１０^１４〜１×１０^１５ｃｍ^−３程度の第３Ｐ型半導体層４０５が形成されている。この第３Ｐ型半導体層４０５の表面付近には、素子分離を行うための複数のロコス領域４０６，４０６・・・が形成されている。
【００８５】
上記第３Ｐ型半導体層４０５の表面部分であって、受光素子Ｄの形成領域には、リン濃度が１×１０^１９〜１×１０^２０ｃｍ^−３程度で接合深さが０．３〜０．８μｍ程度の２つのＮ型半導体領域４０７，４０８が形成されている。この２つのＮ型半導体領域４０７，４０８の間には、ボロン濃度が１×１０^１８ｃｍ^−３程度で幅が２μｍ程度の第１Ｐ型半導体部４０９が形成されている。この第１Ｐ型半導体部４０９の下方に、上記第２Ｐ型半導体部４０４が位置している。
【００８６】
また、上記第３Ｐ型半導体層４０５上であって光が照射される領域には、シリコン酸化膜４１０とシリコン窒化膜４１１とからなる反射防止膜４１２が配置されている。なお、この反射防止膜４１２は、第３Ｐ型半導体層４０５上の光が照射されない領域に亘って配置されていてもよい。
【００８７】
また、この回路内蔵型受光装置の表面側において、上記第１Ｐ型半導体層４０１とコンタクトを得るためのＰ型半導体領域４１３，４１３が、上記第２Ｐ型半導体層４０２および第３Ｐ型半導体層４０５を厚み方向に横断するように形成されている。上記Ｐ型半導体領域４１３，４１３は、１×１０^１８〜１×１０^１９ｃｍ^−３程度のボロン濃度を有する。
【００８８】
上記第３Ｐ型半導体層４０５のトランジスタＴ形成領域には、リン濃度が２×１０^１５〜２×１０^１６ｃｍ^−３程度のＮ型ウェル領域４１４が形成されている。このＮ型ウェル領域４１４に隣接して、トランジスタＴのコレクタコンタクト４１７として働くリン濃度が１×１０^１９〜２×１０^１９ｃｍ^−３程度のＮ型半導体領域が形成されている。
【００８９】
上記Ｎ型ウェル領域４１４の一部に、ボロン濃度が１×１０^１７〜２×１０^１７ｃｍ^−３程度のＰ型半導体層によるトランジスタＴのベース４１５と、ヒ素を注入したポリシリコン膜（図示せず）シリコンからの固層拡散で形成されたＮ型半導体層によるエミッタ４１６とが形成されている。
【００９０】
そして、受光素子Ｄ部分について、図示しないカソード電極とアノード電極４２７が形成され、トランジスタＴ部分について、コレクタ電極４２９、ベース電極４３０およびエミッタ電極４３１が形成されている。
【００９１】
上記構成の回路内蔵型受光装置によれば、共通の基板４００上に受光素子ＤおよびトランジスタＴを形成する場合に特有な不都合を、効果的に防止できる。より詳しくは、第２のＰ型半導体層４０２上に、トランジスタＴ部分のコレクタとしてのＮ型拡散層４０３が形成されることなどにより、受光素子Ｄ部分の第２のＰ型半導体層４０２上にもＮ型不純物が拡散する。この拡散したＮ型不純物によって、受光素子Ｄ部分の第２Ｐ型半導体層４０２の表面に、いわゆるオートドープ層５００が形成される。この受光素子Ｄ部分に第２Ｐ型半導体部４０４が設けられていない場合、上記オートドープ層５００は、図１４（ａ）に示すように形成される。図１４（ａ）は、回路内蔵型受光装置の受光素子のみを示している。この場合、Ｎ型半導体部４０７，４０８から第３Ｐ型半導体層４０５および第２Ｐ型半導体層４０２に向って形成される空乏層５０１，５０１が、上記オートドープ層５００に接することによって、カソード−カソード間に異常なリーク電流が生じる。しかしながら、本実施形態の回路内蔵型受光装置では、上記受光素子Ｄ部分の第２Ｐ型半導体層４０２上に、比較的濃度が高い第２Ｐ型半導体部４０４を備えるので、図１４（ｂ）に示すように、上記第２Ｐ型半導体部４０４にはオートドープ層５００が形成されない。したがって、上記オートドープ層５００を介してカソード間が繋がることが回避されて、カソード−カソード間の異常リーク電流が防止できる。
【００９２】
また、本実施形態の回路内蔵型受光装置は、分割部の表面付近の少数キャリアが、光照射後に迅速に空乏層に拡散されるので、特に大光量時の応答速度が効果的に向上できる。その結果、大光量の光の後に小光量の光が入射した場合、大光量の入射光による少数キャリアは分割部の表面付近には殆ど残っていないので、小光量の光による信号が正確に検出できる。その結果、大容量光ディスクの高速読み書きに好適な回路内蔵型受光装置が得られる。
【００９３】
本実施形態において、ＮＰＮ型トランジスタを用いたが、ＰＮＰ型トランジスタを用いてもよく、また、ＮＰＮ型とＰＮＰ型との両方のトランジスタを用いてもよい。また、トランジスタ構造は、本実施形態の構造に限定されることなく、他の構造を用いることができる。また、信号処理回路を形成するトランジスタの個数は何個でもよい。さらに、トランジスタに限られず、他の素子を用いて信号処理回路を構成してもよい。
【００９４】
（第９実施形態）
図１５は、本発明の第９実施形態の光ディスク装置を示す図である。この光ディスク装置は、本発明の実施形態の受光素子６０６を備える。
【００９５】
この光ディスク装置は青色発光の半導体レーザ６００を備え、この半導体レーザ６００から出射した光が、トラッキングビーム生成用の回折格子６０１によって、信号読み出し用の１つの主ビームと、トラッキング用の２つの副ビームとの３つの光ビームに分けられる。そして、これらの光は、ホログラム素子６０２を０次光として透過し、コリメートレンズ６０３で平行光に変換された後、対物レンズ６０４によってディスク６０５上に集光される。この集光された光は、ディスク６０５で反射すると共にディスク６０５上に形成されたピットによって光強度が変調され、対物レンズ６０４及びコリメートレンズ６０３を透過した後、ホログラム素子６０２で回折され、この１次光成分が、分割型受光素子６０６が有するＤ１からＤ５の５つの受光面に入射する。そして、この５つの受光面からの出力を加減算することによって、信号読み出し用の信号とトラッキング用の信号を得る。
【００９６】
上記分割型受光素子６０６は、本発明の実施形態の受光素子であり、良好な周波数応答速を有するので、入射光の光量が高速かつ大変化量で変化した場合においても、その変化する光量を正確に検出できる。したがって、高密度の光ディスクを高速で読み書き可能な光ディスク装置が構成できる。
【００９７】
なお、上記分割型受光素子６０６は、５つ以外の何個の受光面を備えてもよい。また、その受光面は、どのような形状をなして配置されていてもよい。
【００９８】
また、他の構成の光学系によって、上記半導体レーザの出射光を光ディスク６０５に集光し、その反射光を受光素子６０６に導いてもよい。
【００９９】
また、上記半導体レーザ６００は、青以外の赤、赤外などの他の色の波長の光を出射してもよい。この場合、分割型受光素子６０６では、光の吸収係数を考慮し、光キャリアが生成される位置に対応して分割部の不純物濃度の分布パターンを調節することによって、良好な周波数応答速度が得られる。
【０１００】
また、上記受光素子６０６は、短波長の光に対して良好な特性を有すると共に、比較的深い領域で光キャリアが生成される赤、赤外などの長波長の光についても比較的良好な感度を有するので、多波長光源を用いた読出し／書き込み可能な光ディスク装置に用いることができる。
【０１０１】
また、上記実施形態の受光素子および回路内蔵型受光装置は、導電型を逆に形成してもよい。つまり、Ｎ型とＰ型とを入れ換えて形成してもよい。
【０１０２】
【発明の効果】
以上より明らかなように、本発明の受光素子によれば、第１導電型の第１半導体層と、この第１半導体層上に互いに間隔をおいて形成された第２導電型の複数の第１半導体部とを備え、上記第１半導体層上の少なくとも上記複数の第１半導体部の間に、光で生成された少数キャリアの上記第１半導体層の深さ方向の拡散を抑制する第１導電型の第２半導体部を備えるので、この受光素子の入射光によって生成された少数キャリアについて、上記第１半導体層の上記複数の第１半導体部の間において、第１半導体層の深さ方向の拡散が抑制できる。したがって、上記少数キャリアを上記第１半導体部に迅速に導いて、受光素子の応答速度を効果的に向上できる。その結果、大容量の光ディスクを高速に読み書きする光ディスク装置に好適な受光素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１実施形態の受光素子の平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩ−Ｉ’線での断面図である。
【図２】図２（ａ）は、分割部の不純物濃度分布を示す図であり、図２（ｂ）は、分割部のポテンシャルの分布パターンを示す図である。
【図３】図３（ａ）は比較例の受光素子における電子濃度の分布パターンであり、図３（ｂ）は本実施形態の受光素子における電子濃度の分布パターンである。
【図４】図４（ａ）は、第２実施形態の受光素子を示す平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ’線での断面図である。
【図５】第２実施形態の受光素子の分割部におけるポテンシャルの分布パターンを示した図である。
【図６】図６（ａ）は、第３実施形態の受光素子について、波長が４００ｎｍの光が入射した場合の光の強度分布を示した図であり、図６（ｂ）は、光で生成されるキャリアについて、受光素子の表面からの累積値を示した図である。
【図７】図７（ａ）は、第４実施形態の受光素子について、光照射時に分割部に生成される電子の濃度分布を示す図であり、図７（ｂ）は、第２実施形態の受光素子の光照射時の電子の濃度分布を示す図である。
【図８】第２Ｐ型半導体部について、不純物濃度を変えた場合にポテンシャルを熱的に越える電子の割合の変化を示した図である。
【図９】第５実施形態の受光素子を示す断面図である。
【図１０】第５実施形態の受光素子の光照射時における電子濃度分布を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）は、本発明の第６実施形態の受光素子の平面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＶ−Ｖ’線における断面図である。
【図１２】第７実施形態の受光素子を示す断面図である。
【図１３】第８実施形態の回路内蔵型受光装置を示す断面図である。
【図１４】図１４（ａ）は、第２Ｐ型半導体部が無い受光素子部分を示す図であり、図１４（ｂ）は、第２Ｐ型半導体部を有する受光素子部分を示す図である。
【図１５】第９実施形態の光ディスク装置を示す図である。
【図１６】従来の受光素子について、分割部への入射光量の変化に対する応答速度の変化を示した図である。
【符号の説明】
１０１　Ｐ型半導体層
１０３　Ｎ型半導体部
１０４　Ｎ型半導体部
１０７　Ｐ型半導体部
２０１　第１Ｐ型半導体層
２０２　第２Ｐ型半導体層
２０３　Ｎ型半導体部
２０４　Ｎ型半導体部
２０７　第１Ｐ型半導体部
２０８　第２Ｐ型半導体部
３０１　第１Ｐ型半導体層
３０２　第２Ｐ型半導体層
３０３　第３Ｐ型半導体層
３０７　第１Ｐ型半導体部
３０８　第２Ｐ型半導体部
３０９　第３Ｐ型半導体部
３１３　Ｎ型半導体部
３１４　Ｎ型半導体部
Ｄ　受光素子
Ｔ　トランジスタ
６０６　分割型受光素子

Claims (10)

1. 第１導電型の第１半導体層と、この第１半導体層上に互いに間隔をおいて形成された第２導電型の複数の第１半導体部とを備える受光素子において、
   上記第１半導体層上の少なくとも上記複数の第１半導体部の間に、光で生成されたキャリアの上記第１半導体層の深さ方向の拡散を抑制する第１導電型の第２半導体部を備えることを特徴とする受光素子。
2. 請求項１に記載の受光素子において、
   上記第２半導体部は、上記第１半導体層の表面よりも深い位置に、不純物濃度のピークを有することを特徴とする受光素子。
3. 請求項１または２に記載の受光素子において、
   上記第１半導体層中かつ上記第２半導体部の下方に、上記第１半導体層の不純物濃度よりも高い不純物濃度を有する第１導電型の第３半導体部を備えることを特徴とする受光素子。
4. 請求項２または３に記載の受光素子において、
   上記第２半導体部または第３半導体部は、上記第１半導体層の表面から、この受光素子への入射光の吸収長の４倍以上３０倍以下の間の深さの位置に、不純物濃度のピークを有することを特徴とする受光素子。
5. 請求項４に記載の受光素子において、
   上記不純物濃度のピークは、６×１０^１８ｃｍ^−３以上の濃度であることを特徴とする受光素子。
6. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の受光素子において、上記第３半導体部は、上記第１半導体層中かつ上記第２半導体部の直下に挟まれた位置にあることを特徴とする受光素子。
7. 請求項１乃至６のいずれか１つに記載の受光素子において、上記第１半導体層の下側に、この第１半導体層の不純物濃度よりも高い不純物濃度を有する第１導電型の第２半導体層を備えることを特徴とする発光素子。
8. 請求項７に記載の受光素子において、
   少なくとも上記第２半導体層中に形成されて上記第２半導体部の下方に位置すると共に、上記第２半導体層の不純物濃度よりも高い不純物濃度を有する第１導電型の第４半導体部と
   を備えることを特徴とする受光素子。
9. 請求項１乃至８のいずれか１つに記載の受光素子と、この受光素子から出力される信号を処理する信号処理回路が、同一半導体基板上に形成されていることを特徴とする回路内蔵型受光装置。
10. 請求項１乃至８のいずれか１つに記載の受光素子または請求項９に記載の回路内蔵型受光装置を用いたことを特徴とする光ディスク装置。

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