JPH05226686A

JPH05226686A - 受光素子

Info

Publication number: JPH05226686A
Application number: JP4029480A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Hiroe; 昭彦廣江; Shunsuke Fujita; 俊介藤田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1992-02-17
Filing date: 1992-02-17
Publication date: 1993-09-03

Abstract

(57)【要約】【目的】短波長光に対しても感度の優れた多分割ラテラ
ル型の受光素子を提供する。【構成】第一の伝導型の高抵抗基板31と、該高抵抗基板
31の表面近傍に設けられた第一伝導型の不純物拡散領域
32-1，32-2及び第二伝導型の不純物拡散領域33と、それ
ぞれの拡散領域に接続する金属配線35とを少なくとも具
備した受光素子において、基板の表面近傍に設けられた
第一伝導型の不純物拡散層32-1，32-2及び第二伝導型の
不純物拡散層33のどちらか一方が複数個の受光部によっ
て共有されていることを特徴とする。【効果】隣接する受光部間のギャップを共有している不
純物拡散層の領域巾で決定できるためギャップを非常に
狭くすることができ、狭いギャップ間隔を持つ多分割ラ
テラル型ｐｉｎ構造の受光素子を提供することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスクピックアッ
プ等の光検出部に用いられる受光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光ディスクピックアップ等の光検
出部に用いられている受光素子は、基板の深さ方向に空
乏層が伸びる形のｐｉｎ型フォトダイオードである。こ
の構造の受光素子では、基板表面近傍での吸収量の大き
な短波長光に対しては感度が低下するという欠点があっ
た。これを改善する方法としては、基板表面に沿って電
界を加えることが出来る、所謂ラテラル型のフォトセン
サーを用いることが考えられる。尚、ラテラル型のフォ
トセンサーに関しては、例えば、「J.P.COLINGE,”p-i-
n Photodiodes Made in Laser-Recrystallized Silicon
-on-Insulator”IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVIC
ES.VOL.ED-33,NO.2,FEBRUARY 1986,P.203」等に詳しく
報告されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述の通り、ラテラル
型のフォトセンサーを用いることで、短波長感度の向上
した受光素子を作製することが可能となるが、この様な
形状では、フォトダイオードを複数個、近接して形成す
る必要のある用途では、そのまま用いることはできな
い。例えば、光ディスクピックアップに用いられるフォ
トダイオードは、図６(ａ)，(ｂ)に示す様に２分割また
は４分割のｐｉｎ型フォトダイオードを用いて、フォー
カス誤差検出、或いはトラッキング誤差検出を行なって
いる。このため、上記ラテラル型のフォトセンサーでは
近接して配置できず、使用できない。また、光ディスク
ピックアップでは、軽量化、小型化の要請から、図７に
示すような、導波路を用いた導波路型光ディスクピック
アップも研究されているが、ここでも、図７に示すよう
に、２分割のｐｉｎ型フォトダイオードが用いられてお
り、その断面構造も図８に示すように、基板の深さ方向
に空乏層が伸びる形のｐｉｎ構造となっており、上記ラ
テラル型のフォトセンサーは上述の理由により使用され
ていない。本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので
あって、短波長感度に優れたラテラル型のフォトセンサ
ーを複数個集積化する際の問題点を解消し、短波長光に
対しても感度の優れた多分割型の受光素子を提供するこ
とを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の構成では、第一の伝導型の高抵抗基板
と、該高抵抗基板の表面近傍に設けられた第一伝導型の
不純物拡散領域及び第二伝導型の不純物拡散領域と、そ
れぞれの拡散領域に接続する金属配線とを少なくとも具
備した受光素子において、基板の表面近傍に設けられた
第一及び第二の伝導型の不純物拡散層のどちらか一方が
複数個の受光部によって共有されていることを特徴とす
る。また、請求項２の構成では、請求項１記載の受光素
子において、共有されている拡散層が第一の伝導型不純
物拡散層であることを特徴とする。

【０００５】請求項３の構成では、第一の伝導型の高抵
抗基板と、該高抵抗基板の表面近傍に設けられた第一伝
導型の不純物拡散領域及び第二伝導型の不純物拡散領域
と、それぞれの拡散領域に接続する金属配線とを少なく
とも具備し、且つ、前記二つの不純物拡散領域に挾まれ
た部分の少なくとも一部の前記基板上では導波光が基板
放射モードとなり且つその他の部分の前記基板上では導
波モード或いは導波モードから基板放射モードへの遷移
領域となっている光導波路を有する導波路型の受光素子
において、前記第一及び第二の伝導型の不純物拡散層の
どちらか一方が複数の受光部によって共有されているこ
とを特徴とする。また、請求項４の構成では、請求項３
記載の受光素子において、共有されている拡散層が第一
の伝導型不純物拡散層であることを特徴する。

【０００６】請求項５の構成では、請求項１〜４記載の
受光素子において、前記基板は第一伝導型の低抵抗半導
体基板上に、第一伝導型の高抵抗層を積層したものであ
ることを特徴とする。請求項６の構成では、請求項１〜
５記載の受光素子において、前記第一伝導型の不純物拡
散領域と、接続或いは分離した第一伝導型のチャネルス
トッパー用不純物拡散領域を設けたことを特徴とする。
請求項７の構成では、請求項６記載の受光素子におい
て、第一伝導型の不純物拡散領域と、第一伝導型のチャ
ネルストッパー領域とを、同一の工程により同時に形成
したことを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明の受光素子においては、基板の表面近傍
に第一及び第二の伝導型の不純物拡散層が形成されるた
め、基板の表面に沿ってラテラル型ｐｉｎ構造の受光部
が形成され、且つ、基板の表面近傍に設けられた第一及
び第二の伝導型の不純物拡散層のどちらか一方が複数個
の受光部によって共有されているため、隣接する受光部
間のギャップは共有されている不純物拡散層の領域巾で
決定されるため、ギャップを非常に狭くすることがで
き、受光部間に狭いギャップ間隔を持つ多分割のラテラ
ル型ｐｉｎ受光素子を実現することができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の構成を図示の実施例に基づい
て説明する。

【０００９】（実施例１）図１は請求項１の一実施例を
示す図であって、(ａ)は受光素子の断面図、(ｂ)は受光
素子の平面図である。図１において、符号31は高抵抗基
板、32-1，32-2は第一伝導型低抵抗拡散層、33は第二伝
導型低抵抗拡散層、34は反射防止膜、35は金属電極であ
る。受光部分は第一伝導型低抵抗拡散層32-1及び32-2と
第二伝導型低抵抗拡散層33とで挾まれた部分で、第二伝
導型低抵抗拡散層33を２つの受光部で共有した構造の２
分割のラテラル型のフォトダイオードとなっている。従
って、受光部間のギャップは第二伝導型低抵抗拡散層33
のパターン巾で決定されるため、数μｍ程度のギャップ
も容易に形成することができる。

【００１０】（実施例２）請求項２の実施例としては、
図１に示す受光素子の基板31をｎ型高抵抗基板とし、33
の不純物拡散層をｎ型低抵抗拡散層、32-1及び32-2の不
純物拡散層をｐ型低抵抗拡散層として形成する。こうす
ることによって、２つのフォトダイオード間のクロスト
ークを低減することができる。

【００１１】（実施例３）図２は請求項３の一実施例を
示す受光素子の断面図である。図２において、符号41は
高抵抗基板、42-1，42-2は第一伝導型の低抵抗拡散層、
43は第二の伝導型の低抵抗拡散層、44は熱酸化により形
成されたＳiＯ₂バッファー層、45はＬＰＣＶＤ法により
形成されたＳｉ₃Ｎ₄導波層である。受光部分は第二伝導
型低抵抗拡散層43と第一伝導型低抵抗拡散層42-1及び42
-2で挾まれた部分で、第二伝導型低抵抗拡散層43を２つ
の受光部で共有した構造の２分割のラテラル型のフォト
ダイオードとなっている。また上記受光部分のバッファ
ー層44の厚みを薄くすることで、導波層45中を導波され
る光を基板放射モードとし、受光部分でキャリヤーを発
生する。尚、図７(ａ)に示した光ディスクピックアップ
の２分割フォトダイオードの代用として用いる場合に
は、導波光は、図２においては紙面と垂直の方向となる
が、例えば、導波光の一部分を片方の受光素子で、残り
を他方の受光素子で受光するような使い方の場合には、
導波層中を、紙面に平行に導波光を導くことになる。

【００１２】（実施例４）請求項４の実施例としては、
図２に示す受光素子の基板41をｎ型高抵抗基板とし、43
の不純物拡散層をｎ型低抵抗拡散層、42-1及び42-2の不
純物拡散層をｐ型低抵抗拡散層として形成する。こうす
ることによって、２つのフォトダイオード間のクロスト
ークを低減することができる。

【００１３】（実施例５）図３は請求項５の一実施例を
示す受光素子の断面図である。図３において、符号51-1
はｎ型低抵抗基板、51-2はｎ型高抵抗エピタキシャル
層、52-1及び52-2はｐ型低抵抗拡散層、53はｎ型低抵抗
拡散層、54は反射防止膜である。図３に示す構造の受光
素子では、基板を、ｎ型低抵抗基板51-1の上にｎ型高抵
抗エピタキシャル層51-2を積層したものとすることで、
基板中の深い部分で発生したキャリヤーは基板側より取
り出すことができ、長波長光に対する感度や応答速度を
改善することができる。

【００１４】（実施例６）図４は請求項６の一実施例を
示す受光素子の平面図である。図４において、符号61は
第一伝導型を持つ低抵抗拡散層よりなるチャネルストッ
パー層、63は第一伝導型を持つ低抵抗拡散層、62-1，62
-2は第二伝導型を持つ低抵抗拡散層で、やはり第二伝導
型低抵抗拡散層62-1及び62-2と第一伝導型低抵抗拡散層
63の間の部分が受光部となる。図４に示す受光素子で
は、２つの受光部の周囲を囲むようにチャネルストッパ
ー61を設けたことにより、リーク電流が低減できる。
尚、図中、取り出し電極は省略した。

【００１５】（実施例７）実施例６の受光素子を作製す
る際に、63の第一伝導型の低抵抗拡散層と、61のチャネ
ルストッパー層を同一の工程により同時に形成する。こ
うすることで、チャネルストッパー層を形成するプロセ
スを簡易化することができる。

【００１６】また、実施例１の他の例としては、図５の
平面図に示すような形状のものも考えられる。同図中、
図１と同一の符号を付したものは同一の部分を示す。ま
た、32-3，32-4は32-1，32-2と同じ伝導型の低抵抗拡散
層である。尚、金属配線は図示を省略した。図５に示す
構成の受光素子では、このようなパターンとすること
で、符号32-1，32-2，32-3，32-4の低抵抗拡散層と符号
33の低抵抗拡散層とで挾まれた部分が受光部分となり、
４つの受光部を持つ４分割型のフォトダイオードとな
る。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の構成で
は、基板の表面近傍に第一及び第二の伝導型の不純物拡
散層が形成されるため、基板の表面に沿ってラテラル型
ｐｉｎフォトダイオード構造の受光部が形成され、且
つ、基板の表面近傍に設けられた第一及び第二の伝導型
の不純物拡散層のどちらか一方が複数個の受光部によっ
て共有されているため、隣接する受光部間のギャップは
共有されている不純物拡散層の領域巾で決定されるた
め、ギャップを非常に狭くすることができ、受光部間に
狭いギャップ間隔を持つ多分割のラテラル型ｐｉｎ構造
の受光素子を提供することができる。また、請求項２の
構成によれば、上記作用効果に加えて、分割した受光部
間のクロストークを低減することができる。

【００１８】請求項３の構成によれば、狭いギャップ間
隔を持つ多分割ラテラル型ｐｉｎ構造の導波光受光素子
を提供することができ、導波路型光ディスクピックアッ
プ等に応用できる。また、請求項４の構成によれば、上
記作用効果に加えて、分割した受光部間のクロストーク
を低減することができる。請求項５の構成によれば、基
板を、第一伝導型の低抵抗半導体基板上に、第一伝導型
の高抵抗層（エピタキシャル層）を積層したものとした
ことにより、長波長感度を改善することができる。請求
項６の構成によれば、チャネルストッパーを形成したこ
とにより、リーク電流を低減することができる。請求項
７の構成によれば、第一伝導型の低抵抗拡散層と、同じ
伝導型のチャネルストッパー層とを同一の工程により同
時に形成することにより、チャネルストッパー層を形成
するプロセスを簡易化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の一実施例を示す図であって、(ａ)は
受光素子の断面図、(ｂ)は受光素子の平面図である。

【図２】請求項３の一実施例を示す受光素子の断面図で
ある。

【図３】請求項５の一実施例を示す受光素子の断面図で
ある。

【図４】請求項６の一実施例を示す受光素子の平面図で
ある。

【図５】請求項１の別の実施例を示す受光素子の平面図
である。

【図６】光ディスクピックアップに用いられる受光素子
の従来例を示す図であって、(ａ)は２分割フォトダイオ
ードの平面図、(ｂ)４分割フォトダイオードの平面図で
ある。

【図７】導波路型光ディスクピックアップの一例を示す
斜視図である。

【図８】導波路型光ディスクピックアップに用いられる
受光素子の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

31・・・高抵抗基板 32-1，32-2，32-3，32-4・・・第一伝導型低抵抗拡散層 33・・・第二伝導型低抵抗拡散層 34・・・反射防止膜 35・・・金属電極 41・・・高抵抗基板 42-1，42-2・・・第一伝導型低抵抗拡散層 43・・・第二伝導型低抵抗拡散層 44・・・ＳiＯ₂バッファー層 45・・・Ｓｉ₃Ｎ₄導波層 51-1・・・ｎ型低抵抗基板 51-2・・・ｎ型高抵抗エピタキシャル層 52-1，52-2・・・ｐ型低抵抗拡散層 53・・・ｎ型低抵抗拡散層 54・・・反射防止膜 61・・・チャネルストッパー層 62-1，62-2・・・第二伝導型低抵抗拡散層 63・・・第一伝導型低抵抗拡散層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第一の伝導型の高抵抗基板と、該高抵抗基
板の表面近傍に設けられた第一伝導型の不純物拡散領域
及び第二伝導型の不純物拡散領域と、それぞれの拡散領
域に接続する金属配線とを少なくとも具備した受光素子
において、基板の表面近傍に設けられた第一及び第二の伝導型の不
純物拡散層のどちらか一方が複数個の受光部によって共
有されていることを特徴とする受光素子。
【請求項２】請求項１記載の受光素子において、共有さ
れている拡散層が第一の伝導型不純物拡散層であること
を特徴とする受光素子。
【請求項３】第一の伝導型の高抵抗基板と、該高抵抗基
板の表面近傍に設けられた第一伝導型の不純物拡散領域
及び第二伝導型の不純物拡散領域と、それぞれの拡散領
域に接続する金属配線とを少なくとも具備し、且つ、前
記二つの不純物拡散領域に挾まれた部分の少なくとも一
部の前記基板上では導波光が基板放射モードとなり且つ
その他の部分の前記基板上では導波モード或いは導波モ
ードから基板放射モードへの遷移領域となっている光導
波路を有する導波路型の受光素子において、前記第一及び第二の伝導型の不純物拡散層のどちらか一
方が複数の受光部によって共有されていることを特徴と
する受光素子。
【請求項４】請求項３記載の受光素子において、共有さ
れている拡散層が第一の伝導型不純物拡散層であること
を特徴する受光素子。
【請求項５】請求項１〜４記載の受光素子において、前
記基板は第一伝導型の低抵抗半導体基板上に、第一伝導
型の高抵抗層を積層したものであることを特徴とする受
光素子。
【請求項６】請求項１〜５記載の受光素子において、前
記第一伝導型の不純物拡散領域と、接続或いは分離した
第一伝導型のチャネルストッパー用不純物拡散領域を設
けたことを特徴とする受光素子。
【請求項７】請求項６記載の受光素子において、第一伝
導型の不純物拡散領域と、第一伝導型のチャネルストッ
パー領域とを、同一の工程により同時に形成したことを
特徴とする受光素子。