JPH05198833A

JPH05198833A - 光半導体装置

Info

Publication number: JPH05198833A
Application number: JP4007361A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Iwamoto; 伸行岩元; Suenori Okamoto; 季法岡本
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-01-20
Filing date: 1992-01-20
Publication date: 1993-08-06

Abstract

(57)【要約】【目的】複数の受光部が狭い分離幅で配列されていて
も分離抵抗が高い光半導体装置を提供する。【構成】低比抵抗のＰ型半導体基板１の一方の主面上
に、それより比抵抗の高い（５００Ωｃｍ）Ｐ型半導体
領域２と、比抵抗が半導体基板よりも高く、Ｐ型半導体
領域２よりも低い（０.５Ωｃｍ）Ｐ型半導体領域３と
が積層されて形成されている。受光部のエレメントとな
る複数個のＮ型半導体領域４が、Ｐ型半導体領域３を貫
通してＰ型高比抵抗領域２に達するよう選択的に形成さ
れている。Ｐ型半導体領域３上には絶縁性の反射防止膜
５が設けられ、それに選択的に設けた窓を通してＮ型半
導体領域４のそれぞれにカソード電極６が接続され、半
導体基板１の他方の主面上にはアノード電極７が設けら
れている。Ｎ型半導体領域４間の分離幅Ｌを３μｍとし
たとき、波長λ＝７８０ｎｍの光に対して０.５５Ａ／
Ｗの感度が得られた。その分離抵抗は２ＭΩ以上であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は受光機能をもつ光半導
体装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光半導体装置、とりわけ受光素子
の分野においてその高精度化が要求されている。

【０００３】特にコンパクトディスクプレイヤーや光フ
ァイル等の光ピックアップの小型化に伴い、光学系の小
型化が進んでいる。光学系が小型になるに従って受光素
子を構成するパターンも小さくなり、高い精度が要求さ
れている。

【０００４】図３にコンパクトディスクプレイヤーの光
ピックアップの光学系の構成の一例を示す。まず、半導
体レーザ１から放射された光は、コリメートレンズ３
２、回折格子３３およびビームスプリッタ３４を通し
て、ディスク３５の主面にスポット状に照射される。反
射光は、ビームスプリッタ３４およびシリンドリカルレ
ンズ３５を通して受光素子３６に導かれる。

【０００５】受光素子３への反射スポット光の寸法は光
学系の小型化に伴って年々小さくなっており、受光素子
３の受光部分も縮小しなければ、その機能が果たせなく
なってきている。

【０００６】受光素子３の受光部のパターンを図４に示
す。光ピックアップ装置の大半は、三ビーム方式という
光学システムにより、ディスクに記録されている情報を
検出している。図３に示すように、半導体レーザ３１か
らの光は回折格子３３で三つのビームに分かれ、ディス
ク３５のトラックに照射され、その反射光がそれぞれ受
光素子３６の四分割部Ａ₁〜Ａ₄とその両側のエレメント
Ｂ₁，Ｂ₂に照射される。

【０００７】ここで四分割部に着目すると、投影された
円形スポット３７が合焦点での光が照射された領域であ
る。この状態で信号を検出しなければエラーが出ること
になり、楕円形スポット３８，３９が合焦状態から外れ
た状態である。このようにぼけた状態を合焦状態にする
ために四分割パターンのエレメントＡ₁〜Ａ₄が設けられ
ている。たとえば、楕円形スポット３８の場合、エレメ
ントＡ₁，Ａ₃への光入射が大きいため、それらにおいて
発生する光電流がエレメントＡ₂、Ａ₄のそれよりも大き
くなる。楕円形スポット３９の場合には光電流の大小関
係がそれとは逆になる。この出力電流の差を検出するこ
とにより、焦点があっているかどうかを知ることができ
る。この情報をレンズの駆動部へフィードバックして、
四分割部Ａ₁〜Ａ₄の出力電流が互いに等しくなるように
レンズの位置を変えることによって、焦点合わせをす
る。

【０００８】これが光ピックアップ光学システムの基本
動作である。しかしながら、最近の光ピックアップの光
学系も小型化、高性能化が強く要望されてきている。光
学系の小型化は受光素子３に対して照射される半導体レ
ーザ３１のスポット光の径の縮小を伴い、そのため受光
部のパターンについてもその微細化が必要となってい
る。

【０００９】従来の技術では、微細化すると特に受光パ
ターン中心部の四分割部に悪影響を与える。というの
は、光学系の小型化に伴うスポット径は合焦時にもっと
も小さくなり、四分割部のエレメントＡ₁〜Ａ₄間の分離
領域が広いと、スポット光の大部分が分離領域上に照射
されてしまい、各エレメントＡ₁〜Ａ₄からバランスのと
れた光電流が出力されなくなり、光感度も小さくなる。

【００１０】このようなことから各エレメントＡ₁〜Ａ₄
間の分離領域の幅を狭くする必要がでてくる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、分離領域の
幅を狭くすると、それによる分離抵抗が低くなり、エレ
メントＡ₁〜Ａ₄間のリーク電流が増大して、光の照射量
による光電流が正しく出力されなくなるという問題があ
った。

【００１２】図５を参照しながら、分離抵抗の低下がも
たらす問題についてエレメントＡ₁，Ａ₄の関係を例にあ
げて説明する。

【００１３】エレメントＡ₁〜Ａ₄同士の間の分離幅を狭
くすると、エレメントＡ₁，Ａ₄間の分離抵抗が低下し、
それぞれに接続された演算増幅器４１，４２のオフセッ
ト電圧のわずかな差異で分離領域間にリーク電流が発生
する。このリーク電流は暗状態でも発生する。

【００１４】さらに、演算増幅器４０，４１のオフセッ
ト電圧のばらつきによるエレメントＡ₁〜Ａ₄の電位の変
動は、安定して起こるわけではなく、それらの間で相当
程度のばらつきを生じている。つまり、エレメント
Ａ₁，Ａ₄間には、予測できないリーク電流Ｉ_Lが発生す
る。このため、光入射による微弱な光電流Ｉ₁、Ｉ₂の差
を読み取ることは、分離幅を狭くするほど困難になる。

【００１５】この発明は、受光部エレメントの分離幅が
狭くてもそれらの間の分離抵抗が高い光半導体装置を提
供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明は、比較的比抵
抗の低い半導体基板上に、それと同一導電型で比抵抗の
高い第１の半導体領域を形成し、さらにこの第１の半導
体領域内に、受光部としての、半導体基板とは異なる導
電型の第２の半導体領域を複数個形成するとともに、半
導体基板と同一導電型であってそれより比抵抗が低く、
第２の半導体領域よりも比抵抗の高い第３の半導体領域
を、第２の半導体領域間に設けたものである。

【００１７】

【作用】第１の半導体領域内に受光部として形成された
第２の半導体領域間に、第３の半導体領域を設けたこと
で、これら第３の半導体領域間の分離抵抗がいちじるし
く高められ、受光部のパターンの微細化が進み、分離幅
が狭くなった場合でも分離抵抗が低下することがない。

【００１８】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例の断面図であ
る。

【００１９】この実施例では、まず、低比抵抗のＰ型半
導体基板１の一方の主面上に、導電型が同じＰ型でそれ
より高比抵抗（比抵抗５００Ωｃｍ）の半導体領域２を
厚さ４０μｍになるようエピタキシャル成長法で形成し
た。さらに、二重エピタキシャル法を用いて、このＰ型
高比抵抗領域２上に、比抵抗０.５ΩｃｍのＰ型半導体
領域３を厚さ２μｍに形成した。そして、このＰ型半導
体領域３を貫通してＰ型高比抵抗領域２に達するＮ型半
導体領域４を選択的に形成した。これらが受光部のエレ
メントとなる。Ｐ型半導体領域３上を絶縁性の反射防止
膜５で覆うとともに、それに選択的に設けた窓を通して
受光部のエレメントとなるＮ型半導体領域４のそれぞれ
に、アルミニウムからなるカソード電極６を接続し、さ
らに半導体基板１の他方の主面上に金からなるアノード
電極７を付与した。

【００２０】この光半導体装置は、波長λ＝７８０ｎｍ
のレーザー光を受光するためのものである。

【００２１】さらに、Ｎ型半導体領域４において、その
四分割部のエレメント間の分離幅Ｌを３μｍとした。

【００２２】この実施例によれば、光感度については、
波長λ＝７８０ｎｍの光に対して標準値０.５５Ａ／Ｗ
と従来品と同等の感度が得られた。

【００２３】分離抵抗については、２ＭΩ以上であり、
従来品において分離幅１０μｍ以上のものと同等の値で
ある。これは四分割部の各エレメント間に低比抵抗のＰ
型半導体領域２３が存在することによる。なお、従来品
では四分割部のエレメント間の分離幅を３μｍまで狭く
すると、その分離抵抗が２０ｋΩ以下になり、実用上十
分とは言えない。

【００２４】さらに、この実施例では、高比抵抗の半導
体領域２の上に、低比抵抗のＰ型半導体領域３を設けた
ので、表面が安定化され、リーク電流を受光素子として
実用上支障のない数ｐＡにまで低減することができ、高
比抵抗Ｐ型半導体基板特有の表面リークの問題が解決さ
れた。

【００２５】第１の実施例は二重エピタキシャル構造の
基板を用いたが、これによれば比較的コスト高となる
が、このコスト面での問題は図２に示す第２の実施例に
より解決される。

【００２６】まず、図２（Ａ）に示すように、低比抵抗
のＰ型半導体基板２１を準備し、その一方の主面上に高
比抵抗Ｐ型半導体領域２２をエピタキシャル成長法で形
成した。このＰ型半導体領域２２に受光部エレメント２
３を形成した。そのエレメント間の分離幅は３μｍであ
る。これは、ＰＯＣｌ₃をソースとして不純物の燐をＰ
型半導体領域２２上に蒸着したのち、酸素雰囲気中で選
択的に拡散させた。このときの受光部エレメント２３の
拡散深さを４μｍとした。

【００２７】この工程後、図２（Ｂ）に示すように、表
面の酸化膜２４をエッチング除去して、再度５００Åの
熱酸化膜２５を形成し、この熱酸化膜２５を通して高比
抵抗Ｐ型半導体領域２２にボロンイオンを注入した。イ
オン注入条件として、ドーズ量１×１０¹³ｃｍ^-2、加速
エネルギー８０ｋｅＶでドーピングしてから、９５０度
の温度に保持された窒素雰囲気中で３０分アニールし
た。これにより、図２（Ｃ）に示すように、高比抵抗Ｐ
型半導体領域２２の表面層部分には、低比抵抗のＰ型半
導体領域２６が形成された。以下、反射防止膜の形成、
コンタクト窓形成、カソード電極の形成といった順序で
デバイス作製をした。

【００２８】図２（Ｃ）の構造の装置においても、高比
抵抗Ｐ型半導体領域２２上に、低比抵抗のＰ型半導体領
域２６が設けられ、このＰ型半導体領域２６を貫通する
形で受光部エレメント２３が配置されているので、各エ
レメント間の分離領域２７の幅を狭くしても、２ＭΩ以
上の分離抵抗が得られた。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、複数
個の受光部が狭い距離で配列された光半導体装置におい
て、受光部エレメントの分離部に半導体基板と同一導電
型でそれより低比抵抗でかつ受光部より高比抵抗の領域
を設けることにより、エレメント間の分離幅が狭くなっ
てもその間の分離抵抗を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光半導体装置の第１の実施例の断面図

【図２】本発明の光半導体装置の第２の実施例の製造工
程順の断面図

【図３】従来の光ピックアップの構造の一例を示す図

【図４】従来品においてレーザ光がエレメントに投影さ
れた状態を示す図

【図５】従来品におけるリーク電流の発生状態を説明す
るための図

【符号の説明】

１低比抵抗のＰ型半導体基板２高比抵抗のＰ型半導体領域３低比抵抗のＰ型半導体領域４Ｎ型半導体領域５絶縁性の反射防止膜６カソード電極７アノード電極２１低比抵抗のＰ型半導体基板２２高比抵抗のＰ型半導体領域２３受光部エレメント２４酸化膜２５熱酸化膜２６低比抵抗のＰ型半導体領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一導電型の半導体基板と、前記半導体基
板上に形成された、それと同じ導電型の第１の半導体領
域と、前記第１の半導体領域内に受光部として複数個形
成された、前記半導体基板と異なる導電型の第２の半導
体領域と、前記複数の第２の半導体領域間に設けられ
た、前記半導体基板と同一導電型の第３の半導体領域と
を備え、前記第１の半導体領域は前記半導体基板よりも
比抵抗が高く、前記第３の半導体領域は前記半導体基板
よりも比抵抗が低く、かつ前記第２の半導体領域よりも
比抵抗が高い光半導体装置。