JP3427444B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置に関し、
特に、半導体受光素子に適用して好適なものである。 【０００２】 【従来の技術】ミニディスクプレーヤー等の光ディスク
プレーヤーの光学系の一例として、図１３に示すような
３ビームウォラストンプリズム方式と称するものがあ
る。この方式では、図１３に示すように、ディスクによ
って反射された３本のレーザビームＬＢ１、ＬＢ２、Ｌ
Ｂ３がウォラストンプリズムＷＰによって比較的強度の
大きい９本のレーザビームＬ１〜Ｌ９に分けられ、これ
らのレーザビームＬ１〜Ｌ９がピックアップ部にある受
光素子の受光面に図１４に示すような配置で照射され
る。 【０００３】これらのレーザビームＬ１〜Ｌ９のうち実
際に信号光として使用されるものは図１４の四隅のレー
ザビームＬ１、Ｌ３、Ｌ７、Ｌ９を除いた５本のレーザ
ビームＬ２、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ８である。ここで、
レーザビームＬ５がフォーカスエラー信号を有する信号
光、レーザビームＬ４、Ｌ６がトラッキングエラー信号
を有する信号光、レーザビームＬ２、Ｌ８がＲＦ信号を
有する信号光である。 【０００４】ピックアップ部の受光素子は、これらの信
号光を受光するために、図１５に示すような受光領域パ
ターンを有している。この図１５において、受光領域
ａ、ｃはそれぞれトラッキングエラー信号を有するレー
ザビームＬ４、Ｌ６を、受光領域ｂ、ｄはそれぞれＲＦ
信号を有するレーザビームＬ２、Ｌ８を、また受光領域
ｅ１、ｅ２、ｅ３、ｅ４はフォーカスエラー信号を有す
るレーザビームＬ５を受光する。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】ところで、図１４の四
隅のレーザビームＬ１、Ｌ３、Ｌ７、Ｌ９は比較的強度
が大きく、トラッキングエラー信号やＲＦ信号を含んで
いるので、これらのレーザビームにより発生したキャリ
ヤ（電子−正孔対）が隣接する受光領域に漏れ出すと、
出力電流の無効成分が増大してしまうという悪影響が発
生する。 【０００６】この悪影響を防ぐために、受光面の雑音光
（ノイズ光）が照射される領域をＡｌ等で遮光する方法
があるが、Ａｌ配線の関係で１層Ａｌでは完全に遮光で
きないので、遮光を行うためには、Ａｌを２層化する必
要がある。しかし、そうすると構造が複雑になるばかり
でなく、製造工程も増してしまう。 【０００７】よって、この発明の目的は、信号光を受光
するための受光領域を有する半導体装置において、受光
面に雑音光が照射されても、これによる出力信号に対す
る悪影響を防ぐことのできる半導体装置を提供すること
にある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、第１導電型の半導体基体（１）と、信
号光の受光領域となる部分の第１導電型の半導体基体
（１）中に設けられた複数の第２導電型の半導体層
（３）とを有し、第１導電型の半導体基体（１）と複数
の第２導電型の半導体層（３）とにより、光ディスクか
ら反射された、複数に分けられた信号光を受光するため
の複数のフォトダイオードが構成されている半導体装置
であって、 複数に分けられた信号光のうち、実際に信号
光として使用しない雑音光が照射される部分の第１導電
型の半導体基体（１）にダミー受光領域（ｆ１、ｆ２、
ｆ３、ｆ４）が設けられていることを特徴とするもので
ある。 【０００９】上記ダミー受光領域は、第１導電型の半導
体基体（１）中に第２導電型のダミー半導体層（４）を
設けることにより、好適に構成する。 【００１０】この発明による半導体装置の好適な一実施
形態においては、第１導電型の半導体基体（１）と第２
導電型のダミー半導体層（４）とを、短絡する。 【００１１】また、第１導電型の半導体基体（１）と第
２導電型のダミー半導体層（４）とを短絡するかわり
に、第２導電型のダミー半導体層（４）を接地すること
もできる。この発明による半導体装置の好適な一実施形
態においては、第１導電型がｎ型であり、第２導電型が
ｐ型である。 【００１２】 【作用】この発明による半導体装置によれば、雑音光が
照射される部分の第１導電型の半導体基体（１）中にダ
ミー受光領域（ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４）が設けられて
いるので、例えばこのダミー受光領域（ｆ１、ｆ２、ｆ
３、ｆ４）に第２導電型の半導体層（４）を設け、この
半導体層（４）と第１導電型の半導体基体（１）とを短
絡することなどにより、このダミー受光領域（ｆ１、ｆ
２、ｆ３、ｆ４）に雑音光が照射されることにより発生
するキャリヤが信号光の受光領域（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ
１、ｅ２、ｅ３、ｅ４）側に流れるのを防止することが
できる。その結果、雑音光による出力信号に対する悪影
響を防ぐことができる。 【００１３】この発明による半導体装置の一実施形態に
おいては、第１導電型の半導体層（１）とダミー受光領
域（ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４）に設けられた第２導電型
のダミー半導体層（４）とが短絡されているので、ダミ
ー受光領域（ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４）に雑音光が照射
されてキャリヤである電子−正孔対が発生しても、キャ
リヤの再結合を促し、隣接する受光領域（ａ、ｂ、ｃ、
ｄ、ｅ１〜ｅ４）に流出させることなくキャリヤを消滅
させるので、出力信号に対する悪影響を防ぐことができ
る。 【００１４】また、この発明による半導体装置の他の実
施形態においては、ダミー受光領域（ｆ１、ｆ２、ｆ
３、ｆ４）に設けられた第２導電型のダミー半導体層
（４）が接地されているので、ダミー受光領域（ｆ１、
ｆ２、ｆ３、ｆ４）に雑音光が照射されてキャリヤであ
る電子−正孔対が発生しても、キャリヤの再結合を促
し、隣接する受光領域（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ１〜ｅ４）
に流出させることなくキャリヤを消滅させるので、出力
信号に対する悪影響を防ぐことができる。 【００１５】 【実施例】以下、図面を参照しながらこの発明の実施例
について説明する。なお、実施例の全図において、同一
または対応する部分には同一の符号を付す。 【００１６】図１はこの発明の第１実施例による半導体
受光素子の受光面を示す平面図である。この図１におい
て、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、およびｅ１〜ｅ４は信号光を受光
するための受光領域を示し、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４は
雑音光を受光するためのダミー受光領域を示す。 【００１７】図２は図１における互いに隣接する受光領
域およびダミー受光領域の部分の断面図である。この図
２において、ｎ⁺ 型半導体基板１中にｎ^- 型半導体層２
を設け、さらに、このｎ^- 型半導体層２の中にｐ⁺ 型半
導体層３を設けて、図１における信号光受光のための受
光領域ａ、ｂ、ｃ、ｄ、およびｅ１〜ｅ４をそれぞれ構
成する。 【００１８】また、図２において、ｎ⁺ 型半導体基板１
中にｐ⁺ 型半導体層４を設けて、図１における雑音光受
光のためのダミー受光領域ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４を構
成する。ここで、ｐ⁺ 型半導体層４とｎ⁺ 型半導体基板
１とは短絡されている。 【００１９】このように構成された図１の受光面に対し
て、例えば、図１３に示すようなウォラストンプリズム
ＷＰによって分けられた９本のレーザビームＬ１〜Ｌ９
が照射される。ここで、トラッキングエラー信号を有す
るレーザビームＬ４、Ｌ６は、それぞれ図１において、
受光領域ａ、ｃに照射され、ＲＦ信号を有するレーザビ
ームＬ２、Ｌ８はそれぞれ図１において、受光領域ｂ、
ｄに照射される。また、ノイズ光となるレーザビームＬ
１、Ｌ３、Ｌ７、Ｌ９は、それぞれ図１において、受光
領域ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４に照射される。 【００２０】このように構成された半導体受光素子にお
いては、ダミー受光領域ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４にノイ
ズ光Ｌ１、Ｌ３、Ｌ７、Ｌ９が照射されて、キャリヤ
（電子−正孔対）が発生しても、アノードであるｐ⁺ 型
半導体層４と、カソードであるｎ⁺ 型半導体基板１とが
短絡されているので、キャリヤの再結合が促進され、他
の受光領域、例えば、信号光を受け取った受光領域ａ、
ｂ、ｃ、ｄ、およびｅ１〜ｅ２が出力する出力信号への
悪影響を防止することができる。 【００２１】図３はこの発明の第２実施例による半導体
受光素子の構成を示す断面図である。図３に示すよう
に、この第２実施例では、第１実施例による半導体受光
素子において、ダミー受光領域ｆ１〜ｆ４のｐ⁺ 型半導
体層４とｎ⁺ 型半導体基板１とが短絡されている代わり
に、ｐ⁺ 型半導体層４が接地されていて、その他の構成
は第１実施例と同じである。 【００２２】この第２実施例による半導体受光素子にお
いて、ダミー受光領域ｆ１〜ｆ４にノイズ光Ｌ１、Ｌ
３、Ｌ７、Ｌ９が照射されてキャリヤが発生しても、ｐ
⁺ 型半導体層４が接地されているので、第１実施例と同
様にキャリヤの再結合が促進され、出力信号への悪影響
を防止することができる。 【００２３】図４はこの発明の第３実施例による半導体
受光素子の構成を示す断面図である。 【００２４】この第３実施例では、第２実施例による半
導体受光素子と同様な構造の半導体受光素子が集積回路
と一体化されており、ダミー受光領域ｆ１、ｆ２、ｆ
３、ｆ４のｐ⁺ 型半導体層４が接地されている代わり
に、アノードであるｐ⁺ 型半導体層４が負電源Ｖ_EEに接
続されている。その他の構成は第２実施例と同じであ
る。 【００２５】この第３実施例による半導体受光素子にお
いても、ダミー受光領域ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４にノイ
ズ光であるレーザビームＬ１、Ｌ３、Ｌ７、Ｌ９が照射
されてキャリヤが発生しても、ｐ⁺ 型半導体層４が負電
源Ｖ_EEに接続されているので、第２実施例と同様にキャ
リヤの再結合が促進され、出力信号への悪影響を防止す
ることができる。 【００２６】以上の第１実施例、第２実施例、および第
３実施例においては、ｎ⁺ 型半導体基板１中にｐ⁺ 型半
導体層３を設けて受光素子を形成する構成を採ったが、
図５、図６、および図７に示すように、導電型を入れ換
えて、ｐ⁺ 型半導体基板１１中にｐ^- 型半導体層１２を
形成し、このｐ^- 型半導体層１２中にｎ⁺ 型半導体層１
３を形成して信号光の受光領域を構成し、また、ｐ⁺ 型
半導体基板１１中にｎ⁺ 型半導体層１４を形成してダミ
ー受光領域を構成してもよい。 【００２７】これら第１実施例、第２実施例、および第
３実施例のそれぞれの変形例においては、図５〜図７に
示すように、導電型が入れ換えられただけで、その他の
構成は、それぞれ第１実施例、第２実施例、および第３
実施例と同じである。ただし、図７に示すように第３実
施例に対応する変形例においては、ｎ⁺ 型半導体層１４
が正電源Ｖ_CCに接続される。 【００２８】これら第１実施例、第２実施例、および第
３実施例の変形例においても、第１実施例、第２実施
例、および第３実施例と全く同様にキャリヤの再結合が
促進され、他の受光領域が受け取って出力する出力信号
への悪影響を防止することができる。 【００２９】次に、レーザビームが照射された場合の出
力電圧のプロファイルを、従来の半導体受光素子と、こ
の発明の半導体受光素子とについて示す。 【００３０】図８Ａは従来の半導体受光素子における信
号光の受光領域の配置を示す平面図の部分拡大図であ
る。また、この図９Ａに示されている直線ＬＮ１に沿っ
ての断面を図９Ｂに示す。 【００３１】また、この発明の第１実施例による半導体
受光素子の受光領域の配置を図９Ａに示す。この図９Ａ
に示される直線ＬＮ２に沿っての断面を図９Ｂに示す。 【００３２】図８Ａおよび図９Ａにおいて、ａ、ｃ、
ｄ、ｅ１〜ｅ４が信号光の受光領域であり、図９Ａのｆ
３およびｆ４がノイズ光を受光するためのダミー受光領
域である。なお、これらの図８Ａ、図９Ａでは図示され
ていないが、図８Ａの上方には、図１５のように信号光
の受光領域ｂが設けられていて、また、図９Ａの上方に
は、図１のように信号光の受光領域ｂおよびノイズ光を
受光するためのダミー受光領域ｆ１、ｆ２が設けられて
いる。 【００３３】図８Ｂおよび図９Ｂの断面図に示されてい
るように、従来例およびこの発明の第１実施例による半
導体受光素子の信号光の受光領域には、ともにｐ⁺ 型半
導体層３が形成されている。 【００３４】また、この発明の第１実施例による半導体
受光素子のダミー受光領域ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４には
ｐ⁺ 型半導体層４が形成されていて、図９Ｂに示すよう
に、これらｐ⁺ 型半導体層４とｎ⁺ 型半導体基板１とが
短絡されている。 【００３５】ここで、これらの従来の半導体受光素子お
よびこの発明の第１実施例による半導体受光素子に、図
１４に示すような、ノイズ光Ｌ１、Ｌ３、Ｌ７、Ｌ９を
含むレーザビームＬ１〜Ｌ９が照射された場合の出力電
圧のプロファイルを考察すると、図１０Ａに示すよう
に、従来例による半導体受光素子では信号光に対応する
ピークの両側に、ノイズ光による裾野がなだらかに続い
てしまう。これは出力信号の中に雑音が大きな割合で混
入することを意味する。 【００３６】それに対して、この発明の第１実施例によ
る半導体受光素子では、ダミー受光領域の部分のｎ⁺ 型
半導体基板１中にｐ⁺ 型半導体層４を設け、このｐ⁺ 型
半導体層４とｎ⁺ 半導体基板１とを短絡しているので、
上記ノイズ光によってキャリヤが発生した場合、キャリ
ヤの再結合を促進することができるため、信号出力電圧
へのこれらのキャリヤによる悪影響を低減することがで
きる。すなわち出力電圧は信号光の受光領域をはずれる
と急激に減少し、プロファイルは図１０Ｂに示されるよ
うに急峻となり、ノイズ光の悪影響は大幅に改善されて
いることが分かる。 【００３７】以上の第１実施例、第２実施例、第３実施
例、およびそれぞれの変形例においては、ノイズ光をＡ
ｌ等によって遮光する必要がないので、例えば、図１１
に示すように、Ａｌ配線ａｌが設けられていて、１層の
Ａｌ膜等でノイズ光を遮光できない場合でも、この発明
による半導体受光素子のダミー受光領域ｆ１、ｆ２、ｆ
３、ｆ４によって、信号光による信号出力電圧に対する
ノイズ光による悪影響を防ぐことができる。 【００３８】なお、以上の実施例では出力信号への悪影
響を防ぐためにノイズ光をダミー受光領域で受光して、
発生するキャリヤを消失させる方法を採ったが、これら
のノイズ光を積極的に利用することも考えられる。 【００３９】例えば、ウォラストンプリズムによる上述
のノイズ光は高周波のＲＦ信号と低周波のトラッキング
エラー信号とを含んでいるので、図１２に示すように、
ローパスフィルターＬＰＦを介してノイズ光の出力から
低周波信号であるトラッキングエラー信号を取り出し
て、これをＲＦ出力信号から差し引くことによりＲＦ出
力信号に含まれる微小のトラッキングエラー信号をキャ
ンセルすることができる。 【００４０】以上、この発明の種々の実施例につき具体
的に説明したが、この発明は、上述の実施例に限定され
るものでなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変
形が可能である。例えば、半導体受光素子の受光領域の
数および形は種々のものが考えられ、また、この受光領
域の数、形、および信号光、ノイズ光の配置に対応し
て、ダミー受光領域も種々の変形が可能であり、個数も
増減させることができる。 【００４１】 【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ノイズ光が照射される部分の第１導電型の半導体基
板にダミー受光領域が設けられているので、遮光のため
にＡｌの２層化を行なうことなく、ノイズ光による出力
信号への悪影響を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明の第１実施例による半導体受光素子の
平面図である。 【図２】この発明の第１実施例による半導体受光素子の
断面図である。 【図３】この発明の第２実施例による半導体受光素子の
断面図である。 【図４】この発明の第３実施例による半導体受光素子の
断面図である。 【図５】この発明の第１実施例の変形例による半導体受
光素子の断面図である。 【図６】この発明の第２実施例の変形例による半導体受
光素子の断面図である。 【図７】この発明の第３実施例の変形例による半導体受
光素子の断面図である。 【図８】従来の半導体受光素子における受光領域の配置
を示す平面図の一部分の拡大図およびその断面図であ
る。 【図９】この発明の第１実施例による半導体受光素子に
おける受光領域の配置を示す平面図の一部分の拡大図お
よびその断面図である。 【図１０】従来の半導体受光素子の出力電圧のプロファ
イルと、この発明の第１実施例による半導体受光素子の
出力電圧のプロファイルとの比較をするための図であ
る。 【図１１】この発明による半導体受光素子におけるＡｌ
配線の一例を示す略線図である。 【図１２】ノイズ光を積極的に利用する例を説明するた
めのブロック図である。 【図１３】３ビームウォラストンプリズム方式を説明す
るための図である。 【図１４】受光素子の受光面上でのレーザビーム群の配
置を示す略線図である。 【図１５】従来の半導体受光素子における受光領域の配
置を示す平面図である。 【符号の説明】 ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ１、ｅ２、ｅ３、ｅ４ 受光領域 ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４ ダミー受光領域 １ ｎ⁺ 型半導体基板 ３、４ ｐ⁺ 型半導体層

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 第１導電型の半導体基体と、 信号光の受光領域となる部分の上記第１導電型の半導体
   基体中に設けられた複数の第２導電型の半導体層とを有
   し、 上記第１導電型の半導体基体と上記複数の第２導電型の
   半導体層とにより、光ディスクから反射された、複数に
   分けられた信号光を受光するための複数のフォトダイオ
   ードが構成されている半導体装置であって、 上記複数に分けられた信号光のうち、実際に信号光とし
   て使用しない 雑音光が照射される部分の上記第１導電型
   の半導体基体にダミー受光領域が設けられていることを
   特徴とする半導体装置。