KR100483612B1 - Photo Diode for Optical Pick-Up - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광 픽업용 포토 다이오드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 P-I-N 구조를 갖는 광 픽업용 포토 다이오드에 있어서, 광 빔이 입사되는 P층(20)의 면적은 그대로 두고, 전류를 받아들이는 N층(40)의 면적은 광 빔과 같은 원형 형태를 갖도록 하여 P-N의 접합 면적을 축소시키므로 I층(30)에서 발생되는 기생 용량 성분을 최소화한 것을 특징으로 하는 바, 본 발명은 P-N의 접합면적을 최소화하여 I층에서 발생되는 기생 용량 성분이 최소화하였기 때문에 포토 다이오드의 고속화를 실현할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to an optical pickup photodiode, and more particularly, in an optical pickup photodiode having a PIN structure, an N-layer that accepts current while leaving the area of the P layer 20 to which the light beam is incident. Since the area of 40 has a circular shape such as a light beam to reduce the junction area of the PN, the parasitic capacitance component generated in the I layer 30 is minimized. Since the parasitic capacitance component generated in the I layer is minimized by minimizing, the speed of the photodiode can be realized.

Description

광 픽업용 포토 다이오드{Photo Diode for Optical Pick-Up}Photodiode for optical pickup {Photo Diode for Optical Pick-Up}

본 발명은 광 픽업용 포토 다이오드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전류를 받아들이는 N+의 모양을 광 빔과 같은 원형 형태로 하여 기생 용량 성분을 최소화 한 광 픽업용 포토 다이오드에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photodiode for optical pickup, and more particularly, to a photodiode for optical pickup in which a parasitic capacitance component is minimized by a circular shape such as an optical beam receiving N +.

일반적으로 광 픽업은 각종 광 디스크에 수록된 신호를 재생하거나 광 디스크에 신호를 기록하는 기기로, 도 1에는 일반적인 광 픽업의 구성이 개략적으로 도시되어 있다.In general, an optical pickup is a device that reproduces signals recorded on various optical disks or records signals on optical disks. FIG. 1 schematically illustrates a configuration of a general optical pickup.

이를 참조하면, 광 픽업은 광 빔을 발생시키는 광원(1)과, 광원에서 출사된 광 빔을 분기시키는 그래이팅 렌즈(2)와, 그래이팅 렌즈를 통과하여 입사되는 광 빔을 광 디스크(5) 방향으로 반사시키는 빔 스플리터(3)와, 빔 스플리터에서 반사된 빔을 광 디스크(5)의 한점에 집광시켜 주는 대물렌즈(4)와, 광 디스크(5)의 신호 트랙에 부딪쳐 반사된 광 빔을 검출하여 전기적 신호로 변환하는 포토 다이오드 집적 회로(이하, PDIC라 함)(6)로 구성된다.Referring to this, the optical pickup includes a light source 1 for generating a light beam, a grating lens 2 for branching the light beam emitted from the light source, and a light beam incident through the grating lens. Beam splitter 3 for reflecting in the direction of), objective lens 4 for condensing the beam reflected by the beam splitter at one point of optical disk 5, and light reflected by hitting the signal track of optical disk 5 It consists of a photodiode integrated circuit (hereinafter referred to as PDIC) 6 which detects a beam and converts it into an electrical signal.

여기에서, PDIC의 포토 다이오드(Photo Diode)는 일반적으로 P-I-N 구조를 갖는 반도체 공정으로 설계 및 제작된다.Here, a photo diode of a PDIC is generally designed and manufactured in a semiconductor process having a P-I-N structure.

도 2에는 일반적인 P-I-N 구조를 갖는 포토 다이오드의 구성이 도시되어 있으며, 도 3에는 이의 회로도가 도시되어 있다.2 shows a configuration of a photodiode having a general P-I-N structure, and FIG. 3 shows a circuit diagram thereof.

이를 참조하면, P-I-N 구조의 포토 다이오드는 P-타입 기판(6-1)의 상부에 P층(6-2)과 N층(6-4)이 형성되고, P층과 N층의 사이에는 I층(6-3)이 형성된 구조를 갖는다.Referring to this, in the photodiode of the PIN structure, a P layer 6-2 and an N layer 6-4 are formed on the P-type substrate 6-1, and I is formed between the P layer and the N layer. It has a structure in which the layer 6-3 is formed.

이때, 종래의 포토 다이오드는 도 4에 도시된 바와 같이 P층(6-2)와 N층(6-4)의 면적이 동일하게 구성된다.In this case, in the conventional photodiode, the area of the P layer 6-2 and the N layer 6-4 is the same as shown in FIG. 4.

이러한 구조로 인해, P층으로 입사된 광 빔은 전류로 변환되고, 발생된 전류는 I층을 통해 N층으로 흐르게 된다.Due to this structure, the light beam incident on the P layer is converted into a current, and the generated current flows through the I layer to the N layer.

그리고, 통상의 증폭기를 통해 증폭된 전압으로 출사된다.Then, it is emitted at a voltage amplified by a conventional amplifier.

이때, 입사된 광 빔이 전류로 변환되어 흐르게 되는 과정에서 P층과 N층 사이의 I층에는 커패시턴스(capacitance) 성분으로 인해 기생용량이 발생된다.At this time, parasitic capacitance is generated in the I layer between the P layer and the N layer due to the capacitance component in the process of converting the incident light beam into a current.

여기에서, 기생 용량은 P-I-N의 거리, 도핑 농도 및 P-N의 접합 면적에 의 해 결정되며, 이러한 기생 용량은 포토 다이오드의 고속화에 영향을 미치게 된다.Here, the parasitic capacitance is determined by the distance of the P-I-N, the doping concentration, and the junction area of the P-N, and this parasitic capacitance affects the speed of the photodiode.

최근 들어 광 픽업이 고속화와 대용량화가 됨에 따라 광 픽업에 사용되는 포토 다이오드 또한 고속화가 요구되고 있으며, 포토 다이오드의 고속화를 위해서는 기생 용량을 최소화할 필요가 있다.In recent years, as optical pickups have high speeds and large capacities, photodiodes used for optical pickups are also required to have high speeds, and parasitic capacitances need to be minimized for high speeds of photodiodes.

그런데, 표준 반도체 공정을 사용하는 경우에는 주변 IC 특성에 영향을 주므로 포토 다이오드의 P-I-N의 거리와 도핑 농도를 변경하는 것이 불가능하다는 문제점이 있다.However, when the standard semiconductor process is used, there is a problem that it is impossible to change the distance and doping concentration of P-I-N of the photodiode because it affects the peripheral IC characteristics.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같이 제반되는 점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 P-N 사이의 집합 면적을 개선하여 기생 용량 성분을 최소화하므로 고속화를 실현시킨 광 픽업용 포토 다이오드를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a photodiode for optical pickup which realizes high speed because the parasitic capacitance component is minimized by improving the aggregate area between PNs. .

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광 픽업용 포토 다이오드는 P-I-N 구조를 갖는 광 픽업용 포토 다이오드에 있어서, 광 빔이 입사되는 P층의 면적은 변하지 않고, 전류를 받아들이는 N층의 면적은 광 빔과 같은 원형 형태를 갖도록 하여 P-N의 접합 면적을 축소시키므로 기생 용량 성분을 최소화한 것을 특징으로 한다.In the optical pickup photodiode according to the present invention for achieving the above object, in the optical pickup photodiode having a PIN structure, the area of the P layer to which the light beam is incident does not change, and the area of the N layer that receives the current is The parasitic capacitance component is minimized because the junction area of the PN is reduced by having a circular shape such as a light beam.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 5와 도 6은 본 발명에 따른 광 픽업용 포토 다이오드의 측면도와 평면도이다. 참고로, 도 5는 도 6의 V-V선을 따라 절단된 형상을 보여주는 측면 단면도이다.5 and 6 are a side view and a plan view of an optical pickup photodiode according to the present invention. For reference, FIG. 5 is a side cross-sectional view illustrating a shape cut along the line V-V of FIG. 6.

이를 참조하면, 본 발명에 따른 광 픽업용 포토 다이오드는 일반적인 P-I-N 구조 즉, P-타입 기판(10)의 상부에 P층(20)과 N층(40)이 형성되고, P층과 N층의 사이에 접합되어 반응 속도를 향상시키기 위한 I층(30)이 형성된 구조를 갖는다.Referring to this, in the photodiode for optical pickup according to the present invention, the P layer 20 and the N layer 40 are formed on the general PIN structure, that is, the P-type substrate 10, and the P and N layers It has a structure in which the I layer 30 for joining and improving the reaction rate is formed.

여기에서, 광 빔이 입사되는 P층(20)의 면적은 광 입력량과 비례하기 때문에 광 빔의 면적보다 넓은 상태를 유지하도록 기존과 동일하게 변하지 않으며, 전류를 받아들이는 N층(40)의 면적은 광 빔과 같은 원형 형태를 갖도록 축소시켜 불필요한 면적을 제거한다. 이로 인해, 기생 용량 성분을 최소화할 수 있게 된다.Here, since the area of the P layer 20 to which the light beam is incident is proportional to the light input amount, the area of the N layer 40 that receives current does not change as it is so as to maintain a wider state than the area of the light beam. Is reduced to have a circular shape such as a light beam to remove unnecessary areas. This makes it possible to minimize parasitic dose components.

즉, 표준 반도체 공정을 사용하는 P-I-N 구조의 포토 다이오드의 경우, I층(30)에서 발생되는 기생 용량을 최소화하는 방법은 P-I-N의 거리 , 도핑 농도 및 P-N의 접합 면적을 통해 결정되는데, P-I-N의 거리나 도핑 농도의 변경은 주변 IC 특성에 영향을 주기 때문에 본 발명은 N층(40)의 면적을 광 빔의 모양과 같이 원형 형태로 축소하여 P-N 사이의 집합 면적을 최소화한 것이다.That is, in the case of a photodiode having a PIN structure using a standard semiconductor process, a method of minimizing the parasitic capacitance generated in the I layer 30 is determined by the distance of the PIN, the doping concentration, and the junction area of the PN. Since the change in the doping concentration affects the peripheral IC characteristics, the present invention minimizes the aggregate area between PNs by reducing the area of the N layer 40 to a circular shape like the shape of a light beam.

이러한 구조를 갖는 포토 다이오드는 P층(20)으로 입사된 광 빔이 전류로 변환되어 I층(30)을 통해 N층(40)으로 흐르게 된다.In the photodiode having such a structure, the light beam incident on the P layer 20 is converted into a current and flows through the I layer 30 to the N layer 40.

그리고, 통상의 증폭기를 통해 증폭된 전압으로 출사된다.Then, it is emitted at a voltage amplified by a conventional amplifier.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용 효과를 설명하면, 광 빔이 입사하는 P층(20)의 면적을 기존과 동일하게 예컨대, 광 빔의 직경을 변으로 하는 사각형 형태로 유지하면서, 전류를 받아들이는 N층(40)의 면적이 광 빔의 모양과 동일하게 원형 형태를 갖도록 하여 그 면적을 최소화하였기 때문에 I층(30)에서 발생되는 기생 용량 성분을 최소화할 수 있게 되며, 이로 인해 포토 다이오드의 고속화를 실현할 수 있게 된다.When explaining the operation and effect of the present invention configured as described above, N, which receives the current while maintaining the area of the P layer 20 to which the light beam is incident in the form of a rectangle, for example, changing the diameter of the light beam as the side, is used. Since the area of the layer 40 has the same circular shape as that of the light beam, the area is minimized, so that parasitic capacitance components generated in the I layer 30 can be minimized, thereby increasing the speed of the photodiode. It can be realized.

즉, N층(40)의 면적을 축소하여 불필요한 부분을 제거하게 되면, 기생 용량이 생성되는 범위가 좁아지기 때문에 기생 용량 성분이 최소화되며, 따라서 최소 100㎒ 이상의 광대역 주파수 특성을 확보할 수 있게 된다.In other words, if the area of the N layer 40 is reduced to remove unnecessary parts, the parasitic capacitance component is narrowed, thereby minimizing the parasitic capacitance component, thereby ensuring wideband frequency characteristics of at least 100 MHz. .

예를 들면, 16배속 DVD-ROM에 대응하기 위해서는 150㎒의 주파수대역의 균일한 특성을 갖는 포토 다이오드가 필요한데, 본 발명은 이를 만족시키는 광대역 주파수 특성을 확보할 수 있게 된다.For example, to cope with a 16x DVD-ROM, a photodiode having a uniform characteristic of a frequency band of 150 MHz is required, and the present invention can secure a wideband frequency characteristic that satisfies this.

이처럼, 본 발명은 기생 용량을 최소화하므로 별도의 추가 공정 없이 PDIC의 고속화를 실현할 수 있게 되며, 따라서 PDIC의 저가 개발이 가능하게 된다.As such, the present invention minimizes the parasitic capacitance, thereby realizing the high speed of the PDIC without an additional process, and thus enables the low-cost development of the PDIC.

한편, 이와 같은 포토 다이오드를 적용하는 PDIC는 다양한 모델의 광 픽업 또는 광 디스크 드라이버에 적용할 수 있다.On the other hand, PDIC using such a photodiode can be applied to various models of optical pickup or optical disk driver.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 포토 다이오드는 전류를 받아들이는 N층의 면적을 광 빔과 같은 원형 형태를 갖도록 축소하여 P-N의 접합면적을 최소화하였기 때문에 I층에서 발생되는 기생 용량 성분이 최소화되고, 이로 인해 포토 다이오드의 고속화를 실현할 수 있는 효과가 있다.As described above, in the photodiode according to the present invention, the parasitic capacitance component generated in the I layer is minimized because the area of the N layer that receives the current is reduced to have a circular shape such as a light beam to minimize the junction area of the PN. As a result, the photodiode can be speeded up.

도 1은 일반적인 광 픽업의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도,1 is a configuration diagram schematically showing a configuration of a general optical pickup;

도 2는 일반적인 P-I-N 구조를 갖는 포토 다이오드의 구성도,2 is a configuration diagram of a photodiode having a general P-I-N structure;

도 3은 P-I-N 구조를 갖는 포토 다이오드의 등가 모델을 나타낸 회로도,3 is a circuit diagram showing an equivalent model of a photodiode having a P-I-N structure;

도 4는 종래의 광 픽업용 포토 다이오드의 평면도,4 is a plan view of a conventional photodiode for optical pickup,

도 5는 본 발명에 따른 광 픽업용 포토 다이오드의 측면도,5 is a side view of an optical pickup photodiode according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 광 픽업용 포토 다이오드의 평면도.6 is a plan view of a photodiode for optical pickup according to the present invention.

◎ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ◎◎ Explanation of symbols for main part of drawing

1: 광원 2: 그래이팅 렌즈1: light source 2: grating lens

3: 빔 스플리터 4: 대물렌즈3: beam splitter 4: objective lens

5: 광 디스크 6: 포토 다이오드 집적 회로5: optical disk 6: photodiode integrated circuit

10: P-타입 기판 20: P층10: P-type substrate 20: P layer

30: I층 40: N층30: I layer 40: N layer

Claims (3)

P-I-N 구조를 갖는 광 픽업용 포토 다이오드에 있어서,In the photodiode for optical pickup having a P-I-N structure, 광 빔이 입사되는 P층의 면적은 광 빔의 직경을 변으로 하는 사각형 형태를 갖고, 전류를 받아들이는 N층의 면적은 광 빔과 같은 원형 형태를 갖도록 P-N의 접합 면적을 축소시켜 기생 용량 성분을 최소화한 것을 특징으로 하는 광 픽업용 포토 다이오드.The area of the P layer to which the light beam is incident has a rectangular shape that changes the diameter of the light beam, and the area of the N layer that receives current has a parasitic capacitance component by reducing the junction area of the PN to have a circular shape such as a light beam. Photodiode for optical pickup, characterized in that to minimize. 제1항에 있어서, 기생 용량 성분을 최소화하여 최소 100㎒ 이상의 광대역 주파수 특성을 확보할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 광 픽업용 포토 다이오드.The photodiode for optical pickup according to claim 1, wherein the parasitic capacitance component is minimized to ensure wideband frequency characteristics of at least 100 MHz. P-I-N 구조를 갖는 광 픽업용 포토 다이오드에 있어서,In the photodiode for optical pickup having a P-I-N structure, 광 빔의 직경을 변으로 하는 사각형 형태의 면적을 갖고 광 빔이 입사되는 P층과,A P layer having an area of a rectangular shape that changes the diameter of the light beam and into which the light beam is incident; 광 빔과 같은 원형 형태의 면적을 갖고 전류를 받아들이는 N층과,N layer having a circular area such as a light beam and receiving a current; 상기 P층과 N층의 사이에 접합되어 반응 속도를 향상시키기 위한 I층을 포함하도록 구성한 것을 특징으로 하는 광 픽업용 포토 다이오드.A photodiode for optical pickup, comprising an I layer bonded between the P layer and the N layer to improve a reaction rate.
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