JP3913381B2 - 受光素子とその製造方法並びに受光素子を備える光検出器 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は受光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近では、大量の情報を記憶可能な光ディスクが、情報端末や音響機器等幅広い分野で用いられている。
【０００３】
前記光ディスクには、例えばＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｄｉｓｃ）がある。
【０００４】
前記ＣＤディスクの夫々のピットは、凹型又は凸型の形状に形成され、この凹凸形状の光反射率の相違により、デジタル信号１又は０の信号に対応づけられる。
【０００５】
一方、前記ＤＶＤディスクの各ピットは、反射率の異なるアモルファス層と結晶層との層変化により反射率を異ならせ、これによりデジタル信号１又は０の信号に対応づけられる。
【０００６】
前記光ディスクを再生する為の装置（例えば、ＤＶＤプレーヤ等）は、一定速度で回転している光ディスク表面に発光素子からの光を照射し、その反射光の強度を後述する光検出器のメインスポットで検出することにより信号を再生する。
【０００７】
図３は、このような光ディスク再生装置の光検出器１の一従来例を示している。
【０００８】
前記光検出器１は、通常、２つのサイドスポット検出器２と、１つのメインスポット検出器３で構成されている。
【０００９】
前記サイドスポット検出器２は、トラッキングを正常に行う為に用いられ、前記メインスポット検出器３は、４つの受光素子４からなり、光ディスクに記憶されている情報を読み取る為に用いられる。
【００１０】
最近では、光ディスクに記憶される情報量を多くする為に、前記ピットの寸法を小さくし、ピット間の距離を短くする傾向にある。
【００１１】
又、この小さなピットを検出可能にする為には、短波長の光（例えば、青色光）を発光可能な発光素子と、この短波長光を受光可能な受光素子が必要である。現在、最も短い波長の光を発光可能な発光素子としては青色発光素子が実用化されているが、このような波長を高感度で受光可能な受光素子は未だ研究段階である。
【００１２】
そこで、長波長の光（例えば、赤外光）を受光可能な受光素子表面に、樹脂に短波長の光を長波長の光に変換可能な蛍光体を含有させた波長変換層を設けて、擬似的に短波長の光を受光可能とする技術が提案されている（例えば、特開平８−２２７５３３号公報参照）。
【００１３】
前記波長変換層は、厚くなるほど層に含有される蛍光体の量が多くなり、変換効率が向上する為、受光面への長波長光の入射光強度が高まる。
【００１４】
このような波長変換層を設ける方法としては、ウエファーの受光面上に前記蛍光体含有樹脂を付着した後にウエファーを回転し、所定時間の回転の後に回転を停止させ、前記ウエファーを約８０℃〜１５０℃の範囲で加熱されている熱板上で数分間加熱することにより、受光面上に樹脂を形成する方法がある（例えば、特開平９−８０１７号公報参照）。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
前記波長変換層の変換効率は、この変換層中の蛍光体含有率及びその層厚に略比例して高まる。
【００１６】
しかし、蛍光体含有率を高めると、樹脂の粘性が上昇し、上述の方法では波長変換層の層厚を均一にすることができない。この為、蛍光体の含有率は、１０％程度に抑えなければならなかった。
【００１７】
一方、このような低含有率の材料を利用する場合には、波長変換層の層厚を少なくとも数μｍ以上としなければ実用上十分な変換効率が得られない。
【００１８】
然るに、このような層厚の波長変換層を有する受光素子を図３に示した受光素子４として採用すると、隣接する受光素子４間でのクロストーク発生要因となる。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体素子は、蛍光体からなる波長変換層を有し、前記蛍光体は、電子線蒸着により蒸着させたことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を適用した受光素子４の一実施例の断面図を示している。
【００２１】
図１の受光素子の構造を製造方法と共に以下に説明する。
【００２２】
先ず、抵抗率５００Ωｃｍ以上のｎ型Ｓｉ基板７表面上に、ボロン拡散を施すことにより不純物濃度１×１０20ｃｍ-3、深さ１００μｍ程度のｐ型導電性高濃度不純物層（受光部）８を形成する。
【００２３】
次に、前記受光部８の表面上に、酸素を流しながら熱を加える熱酸化により、厚さ約２．０μｍのＳｉＯ2膜９を形成する。
【００２４】
続いて、前記受光部８の垂直上方に存在する前記ＳｉＯ2 膜９をフォトリソグラフィにより厚さ０．５〜１．０μｍにする。
【００２５】
その後、前記ＳｉＯ2膜９表面上には、蛍光体からなる波長変換層１０を形成する。
【００２６】
具体的には、先ず、酸化イットリウムと酸化ユーロピウムに硫化剤を加えて調合し、これを１２００℃〜１５００℃程度で焼成した後、洗浄、乾燥させることにより高純度（好ましくは略１００％）の蛍光体（Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ）を形成する。
【００２７】
次に、このようにして形成された蛍光体を、電子線蒸着によりＳｉＯ2膜９上に蒸着させることにより、厚さ５０００Åの蛍光体層を形成する。
【００２８】
その後、フォトリソグラフィにより受光部８領域の直上に位置する蛍光体層以外を除去する。これにより残存した蛍光体層が、波長変換層１０となる。
【００２９】
更に、受光部８直上のＳｉＯ2膜９及び波長変換層１０の一部をフォトリソグラフィにより除去し、受光部８表面の一部を露出する。
【００３０】
その後、アルミニウムを電子線蒸着により露出された受光部８表面に蒸着し、蒸着された前記アルミニウムの不要部分をフォトリソグラフィにより除去し、オーミック性のｐ型電極１１を形成する。
【００３１】
前記ｎ型Ｓｉ基板７の素子裏面には、リンを拡散することにより、不純物濃度１×１０2 0ｃｍ- 3 、深さ１００μｍ程度のｎ型導電性高濃度不純物層６を設け、前記ｎ型不純物層６の裏面全体には、電子線蒸着によりＡｕを蒸着し、オーミック性のｎ型電極５を形成する。
【００３２】
本実施例の前記波長変換層１０は、波長３６５ｎｍの短波長光の波長を６２６ｎｍの波長に変換する。
【００３３】
図２に、前記受光部８の受光感度分布を示す如く、受光部８の受光感度は、３００ｎｍの波長から９００ｎｍの波長まで順に高くなっているが、９００ｎｍの波長を境にして９００ｎｍから１１００ｎｍの波長までは、急激に減少している。
【００３４】
従って、受光素子４の受光部８自身は、３６５ｎｍの波長の青色光を受光しても０．０６Ａ／Ｗの受光感度しか得ることができない。
【００３５】
しかし、本実施例装置では、波長３６５ｎｍの光を、受光部８では実質的に６２６ｎｍの光として受光する為、図２に示す受光感度特性から明らかなように、０．３８Ａ／Ｗの受光感度で受光できる。
【００３６】
本実施例では、前述の様に電子線蒸着により蛍光体からなる波長変換層１０を受光素子４に形成している。
【００３７】
前記電子線蒸着により厚さ５０００Åの波長変換層１０を有する受光素子４を前記メインスポット３に使用すると、前記変換層１０の厚さが薄い為に、受光素子４間のクロストークを抑制できる。
【００３８】
本実施例の波長変換層１０は、高純度の蛍光体のみで形成されており、前記波長変換層１０の単位体積あたりの蛍光体含有量は蛍光体を含んだ樹脂からなる波長変換層よりも遥かに高い。
【００３９】
この為、波長変換層１０を５０００Åの薄膜としても前記波長変換層１０の変換量を十分に確保できる。
【００４０】
尚、本実施例では蛍光体としてＹ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕを使用したが、Ｚｎ2ＳｉＯ4：Ｍｎ等、他の蛍光体を使用してもよく、本実施例では電子線蒸着により波長変換層１０を形成したが、スパッタリングにより前記波長変換層１０を形成しても同様の効果が得られる。
【００４１】
又、受光部８の受光感度が十分得られない場合には、受光素子４の出力を増幅装置で増幅すればよい。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の受光素子は波長変換層が薄い為、メインスポットの受光素子として使用しても正確な信号を受信することが可能である。
【００４３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の受光素子の断面図である。
【図２】受光部８の受光感度特性を示す図である。
【図３】従来の光検出器の上面図である。
【符号の説明】
１ 光検出器
２ サイドスポット検出器
３ メインスポット検出器
４ 受光素子
５ ｎ型電極
６ ｎ型高濃度不純物層
７ ｎ型Ｓｉ基板
８ 受光部
９ ＳｉＯ2膜
１０ 波長変換層
１１ ｐ型電極
Claims (4)
- 蛍光体からなる波長変換層を有する受光素子であって、前記波長変換層は、前記受光素子の受光部領域の直上に位置する蛍光体層によって形成され、前記受光部領域の直上に位置する前記波長変換層の一部が除去されて露出した前記受光部領域にオーミック性の電極を形成したことを特徴とする受光素子。
- 前記波長変換層は、単位体積あたりの蛍光体含有量が蛍光体を含んだ樹脂からなる波長変換層よりも高いことを特徴とする請求項１記載の受光素子。
- 蛍光体からなる波長変換層を有する受光素子の製造方法であって、電子線蒸着あるいはスパッタリングによって前記受光素子の表面に蛍光体層を形成する工程と、前記受光素子の受光部領域の直上に位置する前記蛍光体層以外の蛍光体層を除去することによって前記波長変換層を形成する工程と、前記波長変換層の一部を除去して前記受光部の一部を露出する工程と、露出した前記受光部の表面にオーミック性の電極を形成する工程とを備えることを特徴とする受光素子の製造方法。
- 複数の受光素子からなるメインスポット検出器とサイドスポット検出器で構成される光検出器において、前記メインスポット検出器を構成する受光素子として、蛍光体からなる波長変換層を有する受光素子を用い、前記波長変換層は前記受光素子の受光領域部の直上に位置する蛍光体層以外が除去されて残存した蛍光体層によって形成されていることを特徴とする光検出器。
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