JP4023780B2 - 受光素子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体として例えばＤＶＤ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ−ＲＷ，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷなどの光ディスクから光ピックアップ光学系を介して光情報を読み取るために用いられる信号受光用フォトダイオードなどの受光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ディスク装置に用いる光ピックアップ用光学系は、光源からの光束を、対物レンズを介して光ディスクなどの記録媒体上に集光させ、その反射光束を上記対物レンズを介して受光素子に導くためのシステムであり、記録媒体上に情報を記録したり、または記録媒体上に記録された情報を読み取るのに用いられる。
【０００３】
このような光ピックアップ光学系が正しく機能するためには、対物レンズの焦点を記録媒体面上に一致させるためのフォーカシングエラー信号と、光束の焦点位置を記録トラック上に一致させるためのトラッキングエラー信号とを読み取る必要がある。このような記録媒体面およびその記録トラックに対する光束の位置調整を行った上で、光ピックアップ光学系が記録媒体上に記録された情報信号であるＲＦ信号を読み取ることが可能となるのである。
【０００４】
以下に、光ピックアップ光学系で多く用いられている非点収差方式による焦点調整方法について詳細に説明する。
【０００５】
従来の光ピックアップ光学系用の受光素子の一例を図７に示している。
【０００６】
図７は、従来の光ピックアップ光学系用の受光素子の平面図である。図７において、光ピックアップ光学系用の受光素子１００は、四つの受光素子部（分離素子部）Ａ〜Ｄに分割されており、これらの受光素子部Ａ〜Ｄにそれぞれ対応する各受光領域がそれぞれ表面側に設けられている。
【０００７】
図７（ａ）に示すように、四つの受光領域の中央部分の円形（破線部）は、対物レンズ（図示せず）の焦点を記録媒体面上に一致させたときの記録媒体面から反射する反射光束Ｒａの断面形状を示している。記録情報信号（光情報）であるＲＦ信号を読み取る前に、図７（ａ）に示すような円形になるように対物レンズなどの光学系を位置調整する。
【０００８】
また、図７（ｂ）および図７（ｃ）に示すように、各受光領域の中央部分の楕円形（破線部）は、対物レンズの焦点位置が記録媒体面上からずれた場合の反射光束Ｒｂ，Ｒｃの断面形状を示している。これは、シリンドリカルレンズの作用により、図７（ｂ）および図７（ｃ）のように反射光束Ｒｂ，Ｒｃの断面形状が楕円形状となり、この場合に、以下の方法でフォーカシング調整およびトラッキング調整が行われている。
【０００９】
各受光領域に対応した四つの受光素子部（分離素子部）Ａ〜Ｄからの光電変換信号をそれぞれＩａ〜Ｉｄとすると、フォーカシングエラー信号Ｉｆ＝Ｉａ＋Ｉｃ−（Ｉｂ＋Ｉｄ）で表される。ここで、フォーカシングエラー信号Ｉｆ＝０となるように、つまり反射光束の断面形状が円形状（図７（ａ））となるように対物レンズなどの光学系を位置調整し、対物レンズの焦点が記録媒体面上に一致させるようにする。
【００１０】
また、トラッキングエラー信号Ｉｔ，Ｉｔ’はそれぞれ、Ｉｔ＝Ｉａ−Ｉｂ、Ｉｔ’＝Ｉｃ−Ｉｄで表される。ここで、トラッキングエラー信号Ｉｔ，Ｉｔ’＝０とすることで、受光すべき反射光束の断面中心が各受光領域に対応した四つの受光素子部（分離素子部）Ａ〜Ｄの分離共有点中心Ｘからのずれを調整する。
【００１１】
また、ＲＦ信号Ｉｒｆは、Ｉｒｆ＝Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ＋Ｉｄで表される。対物レンズの焦点が記録媒体面上に一致したとき、つまり受光すべき反射光束の断面が円形状（図７（ａ））になったとき、上記ＲＦ信号Ｉｒｆの読み出しを行うようにしている。
【００１２】
ここで、従来の光ピックアップ光学系用受光素子１００の断面構造例を図８に示し、その等価回路の一例を図９に示している。
【００１３】
図８に示すように、光ピックアップ光学系用の受光素子１００は、Ｐ型半導体基板１０１上に、分離壁であるＰ型半導体壁１０２と、Ｐ型半導体壁１０２により田の字状に４分割されたＮ型半導体エピタキシャル層１０３とが配設されて構成されている。
【００１４】
Ｎ型半導体エピタキシャル層１０３は、四つの受光領域Ａ〜Ｄに分離された四つの各受光素子部から構成されている。このＰ型半導体基板１０１−Ｎ型半導体エタビタキシャル層１０３間、Ｐ型半導体分離壁１０２−Ｎ型半導体エピタキシャル層１０３間にＰ−Ｎ接合構造を有している。
【００１５】
受光した信号光によりＰ型半導体基板１０１、Ｐ型半導体分離壁１０２、Ｎ型半導体エピタキシャル層１０３で発生したキャリアは、前記したＰ−Ｎ接合構造に達して光電変換電流Ｉｐｄとなる。また、Ｎ型半導体エピタキシャル層１０３の各受光素子部にはそれぞれ各電極１０４がそれぞれ配設されている。図９のように、電極１０４からＮ型半導体エピタキシャル層１０３とＰ型半導体基板１０１およびＰ型半導体分離壁１０２とのＰ−Ｎ接合部を介して、光電流（光電変換電流Ｉｐｄ）が接地（ＧＮＤ）側に流れる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の受光素子１００の応答速度は、発生した光キャリアが拡散して移動することにより低下する成分と、Ｐ−Ｎ接合容量に起因するＣＲ時定数による成分とから決定され、光キャリアの拡散移動距離が長くなれば、受光素子１００の応答速度も低下し、Ｐ−Ｎ接合容量が大きくなれば、受光素子１００の光変換応答速度（信号検出処理速度）も低下する。
【００１７】
従来の受光素子１００では、受光表面以外は全てＰ−Ｎ接合からなっている。従来の受光素子構造のままで、Ｐ−Ｎ接合容量を低減するためには、受光素子サイズを小さくするしか方法はなかった。
【００１８】
対物レンズの焦点が記録媒体面上に一致したとき、つまり受光すべき反射光束の断面形状が円形状になったときのＲＦ信号を読み出す場合のみを考慮すれば、受光素子形状を図７（ａ）に示す破線部分の円形状の小さな素子とすることは可能であるが、フォーカシングエラー信号およびトラッキングエラー信号を読み取るためには、各受光領域Ａ〜Ｄに上記各エラー信号を読み取る信号調整領域が必要であり、前述したような小円形状の受光領域を持つ小型の受光素子とすることは困難である。
【００１９】
一方、先に挙げられる特開昭５８−８８８４２号公報「受光素子」には、光情報読取り用の受光素子であって、その中心部分に配置された第１の受光素子部と、この受光素子部の周辺に放射状に分割して配置された第２の受光素子部とを有する受光素子が提案されている。
【００２０】
しかしながら、上記特開昭５８−８８８４２号公報「受光素子」では、ＲＦ信号用の第１の受光素子部と、フォーカシングエラー信号およびトラッキングエラー信号検出処理用の第２の受光素子部とを分離独立させているために、フォーカシングエラー信号およびトラッキングエラー信号検出処理用の第２の受光素子部で光電変換される信号成分は極端に小さくなってＳ／Ｎ比が悪化し、高速のフォーカシングエラー信号およびトラッキングエラー信号検出処理には不向きである。
【００２１】
この受光素子では、Ｓ／Ｎ比改善、高速のフォーカシングエラー信号およびトラッキングエラー信号検出処理のためには、放射状に分割して配置されたフォーカシングエラー信号およびトラッキングエラー信号読取り用の全ての第２の受光素子部に対して増幅回路が必要になる。
【００２２】
本発明は、上記事情に鑑みて為されたもので、Ｐ−Ｎ接合容量の低減により信号検出処理速度の高速化とＳ／Ｎ比の改善を図ることができる受光素子を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の受光素子は、分離壁によって分割された４つの分離素子部を有し、該４つの分離素子部にはそれぞれ、ＲＦ信号を検出する第１の受光領域と、該第１の受光領域の外側に位置しフォーカシングエラー信号とトラッキングエラー信号を検出する第２の受光領域とを備えた受光素子において、該分離壁は、該第１の受光領域から該第２の受光領域に至る方向に一方導電型半導体壁と絶縁体壁とがこの順に配設されており、該第１の受光領域を分離する分離壁を該一方導電型半導体壁とし、該第２の受光領域を分離する分離壁を該絶縁体壁とするものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２４】
また、好ましくは、本発明の受光素子において、一方導電型半導体基板上に、前記４つの分離素子部を構成する他方導電型半導体層が設けられており、前記第１の受光領域では該一方導電型半導体基板と該他方導電型半導体層とが直接接続され、前記第２の受光領域では該一方導電型半導体基板と該他方導電型半導体層との間に絶縁体層が設けられている。
【００２５】
本発明の受光素子は、分離壁によって分割された４つの分離素子部を有し、該４つの分離素子部にはそれぞれ、ＲＦ信号を検出する第１の受光領域と、該第１の受光領域の外側に位置しフォーカシングエラー信号とトラッキングエラー信号を検出する第２の受光領域とを備えた受光素子において、一方導電型半導体基板上に、該４つの分離素子部を構成する他方導電型半導体層が設けられており、該第１の受光領域では該一方導電型半導体基板と該他方導電型半導体層とが直接接続され、該第２の受光領域では該一方導電型半導体基板と該他方導電型半導体層との間に絶縁体層が設けられているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２６】
さらに、好ましくは、本発明の受光素子における第１の受光領域における前記一方導電型半導体基板と前記他方導電型半導体層との直接接続領域が円形である。
【００２７】
さらに、好ましくは、本発明の受光素子において、光束の焦点が記録媒体上に一致した場合の前記第１の受光領域への光束照射面積と前記直接接続領域が同等の面積を有している。
【００２８】
さらに、好ましくは、本発明の受光素子における絶縁体壁の厚さは、その厚さ方向両側に配置される前記分離素子部を電極とする寄生容量がＰ−Ｎ接合容量に比べて１／１０程度の小さい値となるような厚さとする。
【００２９】
さらに、好ましくは、本発明の受光素子における絶縁体層の厚さは、その厚さ方向両側に配置される前記分離素子部と前記一方導電型半導体基板とを電極とする寄生容量がＰ−Ｎ接合容量に比べて１／１０程度の小さい値となるような厚さとする。
【００３０】
さらに、好ましくは、本発明の受光素子における分離壁を放射状に配設すると共に、該分離壁の放射状中心位置を前記第１の受光領域に含めている。
【００３１】
さらに、好ましくは、本発明の受光素子において、前記第１の受光領域にのみ、前記４つの分離素子部のそれぞれを放射状に更に分割する分離壁として他の一方導電型半導体壁が更に設けられている。
【００３２】
上記構成により、以下、その作用を説明する。従来の受光素子では、受光面以外の複数の受光素子部外周面全体がＰ−Ｎ接合分離構造で形成されているため、各受光素子部外周面全体のＰ−Ｎ接合容量が大きくなり、光変換応答特性（信号検出処理特性）の改善が困難であった。
【００３３】
これに対して、本発明では、例えば、高速光変換応答特性を必要とする、ＲＦ信号光が照射される第１の受光素子部の第１の受光領域、つまり対物レンズの焦点が記録媒体面上に一致したときの反射光束が照射される円形受光領域の少なくとも一部に対応した受光素子部のみＰ−Ｎ接合分離構造とし、光キャリアの拡散成分を低減しつつ、その他の分離壁および分離層は絶縁体分離構造とすることにより、Ｐ−Ｎ接合容量の低減が図られる。このようにして、Ｐ−Ｎ接合容量を低減することにより、信号検出処理速度の高速化を図ることが可能となる。また、この場合にも、従来のように第１の受光素子部と第２の受光素子部とを互いに分離独立させていないために、第２の受光素子部で光電変換される信号成分は極端に小さくなることもなくＳ／Ｎ比の悪化もない。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の受光素子の参考例１および各実施形態２〜４について図面を参照しながら説明する。
（参考例１）
図１は、本発明の参考例１における光ピックアップ光学系用受光素子の要部構成を示す平面図である。図１において、光ピックアップ光学系用の受光素子１は、一方導電型のＰ型半導体基板（図示せず）上に、受光すべき光束の中心部近傍の円形光束部分を受光可能とする円形受光領域（第１の受光領域）を有する第１の受光素子部２と、この第１の受光素子部２の周辺に配設されその円形光束部分の周囲の光束を受光する第２の受光領域を有する矩形状の第２の受光素子部３と、この第２の受光素子部３の外周部分を外部と分離する分離壁としてのＰ型半導体壁４とを有する構造となっている。
【００３５】
第１の受光素子部２の第１の受光領域は、記録媒体上に光束の焦点が一致したときの反射光束が照射される照射領域が最小の円形状となるが、この最小円形状の照射領域と略同じ円形面積に形成されている。即ち、第１の受光素子部２の円形領域は、その光束の焦点が一致したときの記録媒体からの反射光束が照射される最小円形状の照射領域と面積的に一致させる。これによって、この最小円形状の第１の受光領域を表面に持つ第１の受光素子部２では、従来のように分離壁がないことからＰ−Ｎ接合容量が削減されて高速な光変換応答（信号検出処理）が可能となる。
【００３６】
第２の受光素子部３は、第１の受光素子部２の外側周辺部に配設されており、フォ一カシングエラー信号検出およびトラッキングエラー信号検出に用いられる。このフォーカシングエラー検出およびトラッキングエラー検出領域（第２の受光領域）は、更に後述するが、第１の受光領域よりも光変換応答速度が遅い領域であってもよい。
【００３７】
本発明では、Ｐ−Ｎ接合容量の低減による受光素子の光変換応答速度の高速化を目的とするものであり、１６倍速ＤＶＤ−ＲＯＭピックアップ用受光素子を一例とした場合、ＲＦ信号帯域＝１４０ＭＨｚが最も広帯域を必要とする信号であり、トラッキングエラー信号帯域およびフォーカスエラー信号帯域は、２２ＫＨｚ〜１０ＭＨｚ程度の帯域の応答速度があれば十分エラー信号を読み取ることができる。したがって、対物レンズの焦点が、記録媒体面上に一致したとき、つまり受光すべき反射光束の断面形状が最小の円形状（焦点が最も絞られた円形状）になった場合のＲＦ信号（光情報）を読み取るとき、最も高速な光変換応答を必要とし、また、反射光束の断面が図７（ｂ）および図７（ｃ）に示したように楕円形状のとき、つまりトラッキングエラー信号およびフォーカスエラー信号を読み取るとき、ＲＦ信号ほどの光変換応答速度は必要としない。
【００３８】
これらの第１の受光領域に対応した第１の受光素子部２と、第２の受光領域に対応した第２の受光素子部３とは一つの受光素子１内に設けられており、第１の受光素子部２と第２の受光素子部３とが互いに分離壁などで分離された受光素子構造ではない。また、第２の受光素子部３自体も従来のように分離壁などで複数に分離された分割受光素子構造ではない。
【００３９】
さらに、第１の受光素子部２および第２の受光素子部３は共にＮ型半導体エピタキシャル層で構成されており、Ｐ型半導体基板とＮ型半導体エピタキシャル層との間にＰ−Ｎ接合容量を有している。
【００４０】
したがって、本参考例１では、フォーカシングエラー信号およびトラッキングエラー信号検出用の第２の受光素子部３では、第１の受光素子部２ほど高速な光変換応答性を必要とせず、従来の特開昭５８−８８８４２号公報「受光素子」のように複数の分離素子部に分離する分離壁と分離素子部間をＰ−Ｎ接合構造とする必要がないことから、第２の受光素子部３での分離壁を省略している。これによって、従来の特開昭５８−８８８４２号公報「受光素子」に記載の受光素子に比べてＰ−Ｎ接合容量を低減して、ＲＦ信号検出処理速度（光変換応答速度）を高速化しつつ、第１の受光素子部２と第２の受光素子部３とが分離独立していないことから第２の受光素子部３でのＳ／Ｎ比改善をも図ることができる。
【００４１】
なお、本参考例１によれば、高速光変換応答特性を必要とする、ＲＦ信号光が照射される受光部分、つまり対物レンズの焦点が記録媒体面上に一致したときの反射光束が照射される第１の受光素子部２のみＰ型半導体基板とのＰ−Ｎ接合構造としてもよく、この場合、光キャリアの拡散成分を低減しつつ、その他の第２の受光素子部３とＰ型半導体基板間に絶縁体分離層を設けて絶縁体層分離構造とすることにより、Ｐ−Ｎ接合容量を更に低減することができて、更なる光変換応答速度（ＲＦ信号検出処理速度）の高速化を図りつつＳ／Ｎ比改善をも図ることができる。
（実施形態２）
上記参考例１では受光素子を分離壁がない状態で第１の受光素子部２と第２の受光素子部３とで構成したが、本実施形態２では これに加えて、第１の受光素子部２および第２の受光素子部３を放射状に複数に分離する分離壁が設けられ、かつ第１の受光素子部２の分離壁をＰ型半導体壁（一方導電型半導体壁）とし、第２の受光素子部３を絶縁体壁とした場合である。
【００４２】
図２は、本発明の実施形態２における光ピックアップ光学系用受光素子の要部構成を示す平面図である。図２において、光ピックアップ光学系用受光素子１１は、Ｐ型半導体基板（図示せず）上に、受光すべき光束の中心部近傍の円形光束部分を受光可能とする円形受光領域を有する第１の受光素子部１２と、この第１の受光素子部１２の周辺に配設されその円形光束部分の周囲の光束を受光する矩形状の第２の受光素子部１３と、この第２の受光素子部１３の外周部分を分離すると共に、「田の字状」に均等に四つの分離素子部Ａ〜Ｄに分離する分離壁１４とを有する構造となっている。
【００４３】
第１の受光素子部１２の受光領域は、光束の焦点が記録媒体上に一致したときにその反射光束が照射される最小円形状の照射領域と略同じ円形状の面積に形成されている。即ち、第１の受光素子部１２の円形状の受光領域は、その反射光束が照射される最小円形状の照射領域と面積的に一致させる。この第１の受光素子部２では、詳細に後述するが、最小円形状の受光領域を高速光変換応答可能なＲＦ信号検出領域とすることができる。
【００４４】
第２の受光素子部１３は、第１の受光素子部１２の外側周辺に配設されており、フォーカシングエラー信号検出およびトラッキングエラー信号検出に用いられる。第１の受光素子部１２の周辺部領域にあるフォーカシングエラー信号およびトラッキングエラー信号検出領域（第２の受光領域）は、前述したように、第１の受光領域よりも光変換応答速度が遅い領域であってもよい。これらの第１の受光素子部１２と第２の受光素子部１３は互いに一つの受光素子内に設けられており、互いに分離壁などで分離された分割受光素子構造ではない。
【００４５】
ここで、最小円形状の受光領域を高速光変換応答可能なＲＦ信号検出領域とするための接合容量低減構造例を図３に示している。
【００４６】
図３は、図２の光ピックアップ光学系用受光素子の接合容量低減構造図である。図３において、光ピックアップ光学系用受光素子１１は、Ｐ型半導体などの一方導電型半導体基板１５上に、受光素子内部のＮ型半導体などの半導体エピタキシャル層１６と、この半導体エピタキシャル層１６の周囲を外部の所定導電型半導体層１７から分離すると共に、半導体エピタキシャル層１６を平面視「田の字」状に均等に４分割する分離壁１４とを有している。
【００４７】
半導体エピタキシャル層１６は、各受光領域に対応した各分離素子部Ａ〜Ｄに均等に４分割されている。この半導体エピタキシャル層１６において、前述したように、高速光変換応答可能なＲＦ信号検出領域の円形状の第１の受光素子部１２と、その周辺に配設されフォーカシングエラー信号およびトラッキングエラー信号検出領域の第２の受光素子部１３とを有している。
【００４８】
分離壁１４は、図３の斜線部に示すＰ型半導体壁１４１と、その外側の絶縁体分離壁１４２とで構成されている。
【００４９】
Ｐ型半導体壁１４１は、各分離素子部Ａ〜Ｄの分離壁共有点中心Ｘ近傍（放射状中心Ｘ近傍位置）つまり第１の受光素子部１２の領域内に配設され、受光素子内部のＮ型半導体の半導体エピタキシャル層１６との間でＰ−Ｎ接合容量を形成している。
【００５０】
絶縁体分離壁１４２は、第２の受光素子部１３を各分離素子部Ａ〜Ｄの一部にそれぞれ分離する分離壁を絶縁体壁としている。絶縁体分離壁１４２は、Ｎ型半導体の半導体エピタキシャル層１６との間でＰ−Ｎ接合容量を形成していない。
【００５１】
以上の本実施形態２のＰ−Ｎ接合容量低減構造によれば、分離壁１４をＰ型半導体層１４１と絶縁体分離層１４２とに分け、絶縁体分離層１４２と半導体エピタキシャル層１６とがＰ−Ｎ接合を形成しない分だけＰ−Ｎ接合面積が低減されて接合容量を低減すると共に、Ｐ型半導体層１４１と半導体エピタキシャル層１６とはＰ−Ｎ接合を形成し第１の受光素子部１２においてはＰ−Ｎ接合面積に変化がないことから接合容量の低減もないが第１の受光素子部１２での光変換信号応答の遅延もない。
【００５２】
このように、ＲＦ信号検出領域（第１の受光素子部１２）とフォーカシングエラー検出およびトラッキングエラー検出領域（第２の受光素子部１３）とを、一つの受光素子内で分けることにより、受光素子内のＰ−Ｎ接合容量を低減し、受光素子の信号の高速光変換応答を可能とする。また、光束の焦点が記録媒体上に一致したときの反射光束の断面が円形であることにより、反射光束の断面円形状と一致させるように、第１の受光素子部１２の円形状の面積を極力小さくすることで、Ｐ−Ｎ接合容量の更なる低減が可能となる。
【００５３】
なお、本実施形態２では、第１の受光素子部１２を分離する分離壁をＰ導電型半導体壁１４１とし、第２の受光素子部１３を分離する分離壁を絶縁体分離壁１４２としたが、これに限らず、分離壁１４は、第１の受光領域から第２の受光領域に至る方向にＰ導電型半導体壁と絶縁体分離壁とをこの順で形成していてもよい。即ち、第１の受光素子部１２の素子領域内にＰ型半導体壁１４１の他に絶縁体分離壁１４２を含んでいてもよいし、第２の受光素子部１３の素子領域内に絶縁体分離壁１４２の他にＰ型半導体壁１４１を含んでいてもよいが、少なくとも第１の受光素子部１２にＰ型半導体壁１４１を含んでいる必要があるし、第２の受光素子部１３に絶縁体分離壁１４２を含んでいる必要がある。これによって、対物レンズの焦点が記録媒体面上に一致したときの反射光束が照射される円形受光領域の少なくとも一部に対応した受光素子部（第１の受光素子部１２よりも小さくてもよいし大きくてもよい）のみＰ−Ｎ接合分離構造とすることができる。
（実施形態３）
上記実施形態２では、Ｐ−Ｎ接合容量低減方法として、分離壁１４をＰ型半導体壁１４１と絶縁体分離壁１４２とに分け、絶縁体分離壁１４２と半導体エピタキシャル層１６とはＰ−Ｎ接合を形成しない分だけＰ−Ｎ接合面積を低減するようにしたが、本実施形態３では、更にＰ−Ｎ接合容量を低減する方法として、上記実施形態２の接合容量低減構造に加えて、第１の受光素子部１２の直下にＰ導電型半導体基板１５を配設しかつ、第２の受光素子部１３の直下に絶縁体分離層１８を介して導電型半導体基板１５を配設する場合である。
【００５４】
図４は、本発明の実施形態３における光ピックアップ光学系用受光素子の接合容量低減構造図である。なお、図２および図３と同様の作用効果を奏する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５５】
図４において、光ピックアップ光学系用の受光素子２１は、少なくとも第２の受光素子部１３に対応したＮ型半導体エピタキシャル層１６とＰ導電型半導体基板１５との間に絶縁体分離層１８を設けることで、Ｐ−Ｎ接合容量の低減を図っている。
【００５６】
第１の受光素子部１２にも絶縁体分離層１８を設け、信号光波長λが、λ＝４００ｎｍである場合は、光キャリアの発生が、ほとんど受光素子表面近傍で起こるため、問題とはならないが、記録媒体としてのＣＤ−ＲＯＭなどの信号源であるλ＝７８０ｎｍでは、光の進入長が長く光キャリアの一部発生が、半導体基板側で起こり、光変換効率の低下が起こる。この対策として、第１の受光素子部１２の下側には、Ｐ型半導体基板１５とＮ型エピタキシャル半導体層１６によるＰ−Ｎ接合を形成し、第２の受光素子部１３の下側に位置するＰ型半導体基板１５とＮ型エピタキシャル半導体層１６間には絶縁体分離層１８を有することで上記問題を解決している。
【００５７】
なお、本実施形態３では、絶縁体層である絶縁体分離層１８が第２の受光素子部１３とＰ導電型半導体基板１５との間に配設され、一方導電型半導体基板（Ｐ型半導体基板１５）が第１の受光素子部１２の直下（図４の円形斜線部分）に配設されるようにすることのよりＰ−Ｎ接合容量を低減するようにしたが、これに限らず、一方導電型半導体基板（Ｐ型半導体基板１５）上に第１の受光素子部１２および第２の受光素子部１３が配設され、第１の受光素子部１２および第２の受光素子部１３とＰ型半導体基板１５との間のうち、少なくとも第２の受光素子部１３とＰ型半導体基板１５との間の一部に絶縁体層を設けてもよい。即ち、第１の受光素子部１２の直下にＰ型半導体基板１５が存在し、第１の受光素子部１２とＰ型半導体基板１５とでＰ−Ｎ接合構造を形成するようにしたが、第２の受光素子部１３の一部の直下にＰ型半導体基板１５が存在し、第２の受光素子部１３の一部とＰ型半導体基板１５とでＰ−Ｎ接合構造を形成するようにしてもよく、それ以外は絶縁体分離層１８にて第２の受光素子部１３の残る部分とＰ型半導体基板１５とを分離するようにしてもよい。また、第１の受光素子部１２の一部の直下にＰ型半導体基板１５が存在し、第１の受光素子部１２の一部とＰ型半導体基板１５とでＰ−Ｎ接合構造を形成するようにしてもよく、それ以外は絶縁体分離層１８にて第１の受光素子部１２の残る部分および第２の受光素子部１３とＰ型半導体基板１５とを分離するようにしてもよい。
【００５８】
なお、Ｐ−Ｎ接合断面図を図５（ａ）に示し、絶縁体分離壁断面図を図５（ｂ）に示している。前述した接合容量は、Ｐ−Ｎ接合の場合、接合部近傍に形成される空乏層により、Ｐ型半導体、Ｎ型半導体を電極とする容量構造（寄生容量構造）となり、絶縁体分離壁を用いた場合も絶縁体壁を両側に位置する所定導電型半導体層を電極とする容量構造（寄生容量構造）となる。このため、Ｐ−Ｎ接合による単位面積あたりの接合容量を１ｆＦ／μｍ²程度とした場合、この接合容量に対して十分低減された容量値（１／１０程度）となるように絶縁体分離壁の幅を調整すればよい。
【００５９】
即ち、絶縁体壁および絶縁体層による接合容量はその厚さによって容易に小さく制御できる。よって、絶縁体壁１４２および絶縁体層１８による接合容量の厚さは、その厚さ方向両側に配置される分離素子部Ａ〜ＤやＰ型半導体基板１５を電極とする寄生容量が十分に小さな値（１ｆＦ／μｍ²の１／１０程度）となるような厚さに設定すればよい。
（実施形態４）
本実施形態４では、ＲＦ信号受光領域である第１の受光素子部３２（図６）の発生キャリアの拡散移動時間を更に低減し、高速光変換応答性能（高速信号検出性能）を向上させる場合である。本実施形態４の受光素子構造図を図６に示している。
【００６０】
図６は、本発明の実施形態４における光ピックアップ光学系用受光素子の要部構成を示す平面図である。なお、上記図２〜図５と同様の作用効果を奏する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６１】
図６において、光ピックアップ光学系用受光素子３１は、これを各分離素子部Ａ〜Ｄに分離する分離壁（Ｐ型半導体壁１４１と絶縁体分離壁１４２）とは別に、第１の受光素子部３２において、Ｐ型半導体基板表面からＮ型エピタキシャル層１６表面に達するＰ型半導体壁３３の分離壁を複数個（ここでは４つ）放射状に有することで、ＲＦ信号検出領域（第１の受光領域３２）にＰ−Ｎ接合壁面を追加し、光発生キャリアの拡散移動時間成分を低減して、更なる信号検出応答性の高速化を実現可能とする。
【００６２】
また、以上の実施形態２〜４において、第１の受光領域は、光束の焦点が記録媒体上に一致した場合の光束照射面積と同等の最小円形状の面積を有している。この観点からも、第１の受光領域においてはＰ−Ｎ接合容量（寄生容量）が小さくなって高速光変換応答（高速信号検出応答）を行うことができる。このように、受光素子の寄生容量は、ＰＮ接合の空乏層からなる容量から形成されていることから、受光素子の受光面積にもその寄生容量値が依存している。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、高速光変換応答特性を必要とする、ＲＦ信号光が照射される受光部分、つまり対物レンズの焦点が記録媒体面上に一致したときの反射光束が照射される受光部分を高速光変換応答可能な第１の受光素子部とし、その他の受光領域を低速光変換応答で十分な第２の受光素子部とするように、一つの受光素子内を従来のように分離独立させることなく区分したため、接合容量の低減とＳ／Ｎ比改善を図ることができる。具体的には例えば、第１の受光素子部はＰ−Ｎ接合分離構造として、光キャリアの拡散成分を低減しつつ、その他の第２の受光素子部の分離壁および分離層は絶縁体分離壁および分離層とすることで接合容量の低減を図ることができる。このようにして、接合容量の低減による信号検出処理速度の高速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例１における光ピックアップ光学系用受光素子の要部構成を示す平面図である。
【図２】 本発明の実施形態２における光ピックアップ光学系用受光素子の要部構成を示す平面図である。
【図３】 図２の光ピックアップ光学系用受光素子の要部構成を示す接合容量低減構造図である。
【図４】 本発明の実施形態３における光ピックアップ光学系用受光素子の接合容量低減構造図である。
【図５】 （ａ）は図４の光ピックアップ光学系用受光素子のＰ−Ｎ接合構造部分の断面図、（ｂ）は同絶縁体分離壁部分の断面図である。
【図６】 本発明の実施形態４における光ピックアップ光学系用受光素子の要部構成を示す平面図である。
【図７】 従来の光ピックアップ光学系用受光素子の平面図であって、（ａ）は対物レンズの焦点が記録媒体面上に一致した場合の反射光束の断面形状を含んで示す図、（ｂ）および（ｃ）は、対物レンズの焦点位置が記録媒体面上からずれた場合の
反射光束の断面形状を含んで示す図である。
【図８】 従来の光ピックアップ光学系用受光素子の断面構造例を示す斜視図である。
【図９】 図８の光ピックアップ光学系用受光素子の等価回路例を示す回路図である。
【符号の説明】
１，１１，２１，３１ 受光素子
２，１２ 第１の受光素子部
３，１３ 第２の受光素子部
４ Ｐ型半導体壁
１４ 分離壁
１４１ Ｐ導電型半導体壁
１４２ 絶縁体分離壁
１５ Ｐ型半導体基板
１６ 半導体エピタキシャル層
１７ 所定導電型半導体層
１８ 絶縁体分離層
Ａ〜Ｄ 分離素子部

Claims (9)

1. 分離壁によって分割された４つの分離素子部を有し、該４つの分離素子部にはそれぞれ、ＲＦ信号を検出する第１の受光領域と、該第１の受光領域の外側に位置しフォーカシングエラー信号とトラッキングエラー信号を検出する第２の受光領域とを備えた受光素子において、
   該分離壁は、該第１の受光領域から該第２の受光領域に至る方向に一方導電型半導体壁と絶縁体壁とがこの順に配設されており、該第１の受光領域を分離する分離壁を該一方導電型半導体壁とし、該第２の受光領域を分離する分離壁を該絶縁体壁とする受光素子。
2. 一方導電型半導体基板上に、前記４つの分離素子部を構成する他方導電型半導体層が設けられており、前記第１の受光領域では該一方導電型半導体基板と該他方導電型半導体層とが直接接続され、前記第２の受光領域では該一方導電型半導体基板と該他方導電型半導体層との間に絶縁体層が設けられている請求項１に記載の受光素子。
3. 分離壁によって分割された４つの分離素子部を有し、該４つの分離素子部にはそれぞれ、ＲＦ信号を検出する第１の受光領域と、該第１の受光領域の外側に位置しフォーカシングエラー信号とトラッキングエラー信号を検出する第２の受光領域とを備えた受光素子において、
   一方導電型半導体基板上に、該４つの分離素子部を構成する他方導電型半導体層が設けられており、該第１の受光領域では該一方導電型半導体基板と該他方導電型半導体層とが直接接続され、該第２の受光領域では該一方導電型半導体基板と該他方導電型半導体層との間に絶縁体層が設けられている受光素子。
4. 前記第１の受光領域における前記一方導電型半導体基板と前記他方導電型半導体層との直接接続領域が円形である請求項２または３に記載の受光素子。
5. 光束の焦点が記録媒体上に一致した場合の前記第１の受光領域への光束照射面積と前記直接接続領域が同等の面積を有している請求項４に記載の受光素子。
6. 前記絶縁体壁の厚さは、その厚さ方向両側に配置される前記分離素子部を電極とする寄生容量がＰ−Ｎ接合容量に比べて１／１０程度の小さい値となるような厚さとする請求項１に記載の受光素子。
7. 前記絶縁体層の厚さは、その厚さ方向両側に配置される前記分離素子部と前記一方導電型半導体基板とを電極とする寄生容量がＰ−Ｎ接合容量に比べて１／１０程度の小さい値となるような厚さとする請求項２または３に記載の受光素子。
8. 前記分離壁を放射状に配設すると共に、該分離壁の放射状中心位置を前記第１の受光領域に含めた請求項１または３に記載の受光素子。
9. 前記第１の受光領域にのみ、前記４つの分離素子部のそれぞれを放射状に更に分割する分離壁として他の一方導電型半導体壁が更に設けられている請求項８に記載の受光素子。

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