JPH0329376A - 光感応半導体装置 - Google Patents

光感応半導体装置

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JPH0329376A JP2140109A JP14010990A JPH0329376A JP H0329376 A JPH0329376 A JP H0329376A JP 2140109 A JP2140109 A JP 2140109A JP 14010990 A JP14010990 A JP 14010990A JP H0329376 A JPH0329376 A JP H0329376A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光スポットが結像されうる少くとも2つの光
感応ダイオードと、光スポットにより発生される光電流
を増幅する手段とを具える半導体装置を有する光感応半
導体装置に関するものである。
本発明は更に、このような光感応半導体装置を有するフ
ォーカシング装置にも関するものである。
(従来の技術) 上述した種類の光感応半導体装置はドイツ連邦共和国特
許公開第DE−A3706252号明細書に記載されて
いる。
このような半導体装置は多くの分野に且つ種々の方法で
用いられている。特に、これらの装置は、DOR  (
直接光学記録)、VLP(ビデオロングプレイ)及びC
D (コンパクトディスク)装置におけるような光学情
報読取及び書込分野において、情報媒体、この場合DO
R , VLP又はCD記録体の径及び軸線方向の変動
を検出するのに用いられている。
この種類の分野では、光(放射)感応半導体装置は特に
フィリップス社の技術文献“’PhilipsTech
nical Review″, Vo E .40. 
1981/82. Na 9の第266〜272頁に記
載されているように、例えばフーコーのフォーカシング
システムの一部を構威する。この場合、CD又はビデオ
記録体にフォーカシングされたレーザの光ビームは半透
明鏡の面によって偏向され、ウエッジ状のプリズムによ
って2つのビームに分割され、これらのビームの各々が
、半導体ウェファ上に設けられ且つ幅狭細条により互い
に分離された光検出器の2つのホトダイオード上に光ス
ポットとして結像される。
またある回路により、これらホトダイードの信号差から
第1のトラッキング誤差信号が取出され、この信号が、
フォー力シングされるレーザビームの位置を記録体に対
して安定化させる制御信号として用いられる。これと同
時に、ホトダイオードにより発生される信号から第2の
トラッキング誤差信号を取出し、この信号を以って光学
系のいかなるエージングあるいはよごれを考慮するよう
にすることができる。このことは前記のフィリップス社
の技術文献に詳細に説明されている為、他の詳細に関し
てはこの技術文献を参照しうる。
記録担体上の情報は1μm又はそれよりも小さな寸法の
ピット及び無ビットの形態をしている為、装置は検出さ
れた輝度の高周波変化を追従しうるようにする必要があ
る。更に、発生される光電流は充分に大きな信号対雑音
比を有する必要があり、従ってあまりにも弱くしてはな
らない。
−IIに、ホトダイオードは充分に高速に動作する。し
かし、ダイオードにより生ぜしめられる光電流はあまり
にも弱すぎ、従って前述した(スイッチング)手段によ
り増幅する必要がある。
この手段はトランジスタを以って簡単に構戒しうる。こ
の目的のために、ホトダイオードに追加のエミッタ領域
を設け、これによりこれらホトダイオードを、所望の信
号対雑音比を有する増幅された信号を生じるホトトラン
ジスタに変える。
(発明が解決しようとする課題) この解決策には、この場合これらトランジスタが比較的
大きな相対距離で位置するという重大な欠点がある。従
って、半導体材料の不可避な不均質性の為に、トランジ
スタを関連の公差内で等しくするのが困難である。
本発明の目的は特に、上述した欠点を無くすか或いは可
或り低減せしめることにある。
(課題を解決するための手段) 本発明は、光スポットが結像されうる少くとも2つの光
感応ダイオードと、光スポットにより発生される光電流
を増幅する手段とを具える半導体装置を有する光感応半
導体装置において、前記の手段が、前記の光感応ダイオ
ードによって占められる半導体本体中の領域の外部に配
置されたトランジスタを有し、各トランジスタは1つの
光感応ダイオードに割当てられ且つこの光感応ダイオー
ドに接続され、これらトランジスタの少くとも能動部分
は、これらトランジスタが割当てられている光感応ダイ
オードよりも半導体本体中で互いに一層接近して配置さ
れていることを特徴とする。
トランジスタはできるだけ互いに接近して配置するのが
好ましい。ここで゛できるだけ互いに接近して配置する
′゛とは、寸法を決定する際に保つ必要がある公差を考
慮して表面上のトランジスタの能動部分をできるだけ小
さく集中させることを意味するものとする。
また本明細書で゜“ホト′゛及び“光゜゛の表現は目に
見えない赤外及び紫外電磁放射をも含むことに注意すべ
きである。
トランジスタが表面上でできるだけ小さく集中されると
、不均質性によるトランジスタ特性の相違が光感応ダイ
オード間の距離にかかわらず最小゛に減少される。
トランジスタを光感応ダイオードの外部に設けるのに大
きな表面積を必要とするも、この追加の表面積は、本発
明による装置ではこれにより欠点を導入しない程度に小
さい。
本発明の一例によれば、前記の光感応ダイオードが一列
に配置され、前記のトランジスタがこの列にほぼ平行な
一列に配置されているようにするのが好ましい。
フォーカシング装置にしばしば用いられている重要な例
では、光感応半導体装置が四分区間に配置された4つの
ホトダイオードと、4つのトランジスタとを有するよう
にするのが好ましい.本発明は更にフォーカシング装置
にも関するものであり、この本発明は、光ビームを面上
に投射する手段と、光ビームの一部を偏向させる手段と
、偏向された光ビームを少くとも2つのビームに分割し
、これらビームが光スポットを光検出器に投射するよう
にする手段とを具えたフォーカシング装置であって、前
記の光検出器が前記の面に対する前記の光ビームの位置
を安定化させる信号を生じるようにした当該フォーカシ
ング装置において、前記の光検出器として前述した本発
明による光感応半導体装置を用いたことを特徴とする。
(実施例) 以下図面につき説明するに、図面は概略的なものであり
、各部の寸法は実際のものに正比例して描いておらず、
各図間で対応する部分には同じ符号を付してある。
第1図は、本発明による光感応半導体装置を線図的に示
す平面図であり、第2図は第1図の■■線上を断面とす
る断面図である。
この半導体装置は殆どのもので珪素より成る半導体本体
lを具えているが、ある場合には他の半導体材料をも用
いることができる。半導体本体1、本例では多量にドー
ピングされたn“基板2とこの上に配置されこれよりも
少量にドーピングされたn一エビタキシャル層3とを有
する珪素ウエファは少なくとも2つ、本例では4つのホ
トダイオード4〜7を有しており、これらホトダイオー
ド上に光スポットを結像せしめうる。これらホトダイオ
ードの各々は、隣接のn型半導体材料とでpn接合を形
戒するP型領域、例えば第2図のP型領域6より戒って
いる。本例では、フーコーのフォーカシング装置から生
じる2つの光スポット8及び9が投射される。すなわち
、光スポット8がダイオード4及び5上に投射され、光
スポット9がダイオード6及び7上に投射される。半導
体装置は更に光スポットにまり生せしめられた光電流を
増幅する手段を有している。次に、所望に応じ半導体本
体1内に完全に或いは部分的に導入することもできる他
の回路(図示せず)により、前述したフィリップス社の
技術文献に記載されているように、ダイオード4,5.
6及び7から生じる信号の比を解析することによりトラ
ッキングエラー信号を取出す。
本発明によれば、光電流を増幅する前記の手段は半導体
本体のうちダイオード4〜7が占める領域の外部に設け
られたトランジスタ14, 15. 16及び17を有
し、各トランジスタは1つのダイオードに割当てられて
このダイオードに接続され、トランジスタ14〜17の
能動部分は半導体本体中でダイオード4,5,6.7よ
りも一層互いに接近している。本例ではこれらトランジ
スタ14. 15, 16.17を互いにできるだけ接
近して配置してある。
トランジスタ14〜l7は、ホトダイオードから分離せ
しめるために共通のコレクタ領域を構戒する共通のn型
の島l8内に設けられ、これらトランジスタのベース領
域19の相対距離は本例では10μmとしてある。従っ
て、トランジスタの能動部分、すなわちこれらのベース
領域が占める表面領域は珪素ウェファの極めて小さな領
域、それ故殆ど均質な領域に集中されている。従って、
これらトランジスタの寸法は等しい為にこれらトランジ
スタは実際上同じ電気特性を有し、これらトランジスタ
が占める追加の表面領域はほんのわずかである。
トランジスタ14, 15, 16. 17の各々のベ
ース領域19は金属細条20によりホトダイオード4〜
7の1つに接続されている。これら金属細条を第1図で
は破線で示してあり、接点窓を対角線で示してある。ホ
トダイオードのp型領域6は例えば拡散又はイオン注入
により設ける。トランジスタのn型工業ツタ領域21は
金属細条を経て接点面14A〜17Aに接続されており
、これら接点面には制御に必要な他の周辺装置を接続し
うる。回路のこれらの他の装置の部分を所望に応じ半導
体ウェファ1内に設けることもできる。基板には接点窓
22を介して基準電位、この場合最大電a電圧を印加す
る。
第1及び2図の実施例では、ホトダイオード4〜7が一
列に配置され、トランジスタP4〜17がこの列にほぼ
平行な列に配置されている。このようにすることはしば
しば実用的であるが必ずしもこのようにする必要はなく
、所望に応じ他の構造を用いることもできる。
上述した実施例では、4つのホトダイオード4〜7を用
い、これらホトダイオードにより半導体装置を四分区間
に小分けしている。しかし、適用分野に応じて異なる数
(少なくとも2つ)のホトダイオードを用いることもで
きる。またこれらホトダイオードの各々を所望に応じ2
つ以上の並列接続サブダイオードに小分けすることもで
きる。
また第3図は本発明によるフォーカシング装置を線図的
に示しており、このフォーカシング装置は上述した実施
例の1つにつき説明した種類の半導体回路を光検出器と
して有している。レーザ31から生じ例えば、800n
mの波長を有する光ビーム30は、プリズムの組合せの
分離面より戒る半透明鏡の面32とレンズ系33とを経
てCD又はVLP記録体35上に光スポット34として
結像される。記録体35により反射された光の一部は半
透明鏡の面32により偏向され、2つのウエッジ状プリ
ズム36. 37を経て、第1及び2図につき説明した
種類の光検出器のホトダイオード4〜7上に2つの光ス
ポット8及び9(第1図も参照のこと)として投射され
る。これらホトダイオードから生じる信号により、記録
体35の変動により生じる、光スポット34のその正し
い位置からの偏移を補正しうる。
本発明は上述した実施例に限定されず、幾多の変更を加
えうることを勿論である。例えば、種々の半導体領域の
導電型のすべてを(同時に)逆の導電型に置き換え、し
かもこれに対応して電圧の極性を逆にすることができる
。また、珪素以外の他の半導体材料を用い、しかも他の
波長をも用いることもできる。本発明は上述したフォー
カシング及び位置決めの目的以外の目的にも用いること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による光感応半導体装置を線図的に示
す平面図、 第2図は、第1図の装置をその■一■線上を断面として
示す断面図、 第3図は、本発明によるフォーカシング装置を示す線図
である。 1・・・半導体本体(半導体ウェファ)2・・・基板 3・・・エビタキシャル層 4〜7・・・ダイオード 8,9.34・・・光スポット 14〜l7・・・トランジスタ l8・・・島 19・・・ベース領域 20・・・金属細条 21・・・工多ツタ領域 30・・・光ビーム 32・・・半透明鏡の面 33・・・レンズ系 35・・・記録体 36. 37・・・ウエッジ状プリズムエヌ ベー フ
ィリッブス フルーイランペンファブリケン

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、光スポットが結像されうる少くとも2つの光感応ダ
    イオードと、光スポットにより発生される光電流を増幅
    する手段とを具える半導体装置を有する光感応半導体装
    置において、前記の手段が、前記の光感応ダイオードに よって占められる半導体本体中の領域の外部に配置され
    たトランジスタを有し、各トランジスタは1つの光感応
    ダイオードに割当てられ且つこの光感応ダイオードに接
    続され、これらトランジスタの少くとも能動部分は、こ
    れらトランジスタが割当てられている光感応ダイオード
    よりも半導体本体中で互いに一層接近して配置されてい
    ることを特徴とする光感応半導体装置。 2、請求項1に記載の光感応半導体装置において、前記
    のトランジスタは半導体本体中でできる限り接近して配
    置されていることを特徴とする光感応半導体装置。 3、請求項1又は2に記載の光感応半導体装置において
    、前記の光感応ダイオードが一列に配置され、前記のト
    ランジスタがこの列にほぼ平行な一列に配置されている
    ことを特徴とする光感応半導体装置。 4、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光感応半導体
    装置において、この光感応半導体装置は、四分区間に配
    置した4つの光感応ダイオードと、4つのトランジスタ
    とを有していることを特徴とする光感応半導体装置。 5、光ビームを面上に投射する手段と、光ビームの一部
    を偏向させる手段と、偏向された光ビームを少くとも2
    つのビームに分割し、これらビームが光スポットを光検
    出器に投射するようにする手段とを具えたフォーカシン
    グ装置であって、前記の光検出器が前記の面に対する前
    記の光ビームの位置を安定化させる信号を生じるように
    した当該フォーカシング装置において、 前記の光検出器として請求項1〜3のいずれか一項に記
    載した光感応半導体装置を用いたことを特徴とするフォ
    ーカシング装置。
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