4 P Λ A7 B7 五'發明説明（1 ) 發明背景， —·，一- _ 1.發明範圍 本發明係關於一分制型光電二極體合併入一光接收元 件’用於一光拾取裝置或類似的。更特別地，本發明係關 於一分割型光電二極體具有一結構，其因此可提供—改善 的反應速度。 2 .相關技術的敘述 一種光學拾取裝置用於各種型式的光碟裝置，包括那些 用於一唯讀光碟（CD-ROM)，-DVD和其他類似的。最近幾 年°特別疋-DVD ’已經發展的愈來愈積極和快速^ ^此光 碟裝置現在要求處理需要用以儲存一動畫或類似的大量數 據3此外’非常能一具有一反應速度比目前可用之Dvd 快二倍甚至四倍的DVD會在不久的將來開發出來。考慮這 些環境，對於實現一光拾取裝葶的更高反應速度有—很強 烈的需求。 ： 一分割型光電二極體元件，其中一光接收區域被分成若 干光偵測部分’已照慣例對於一光拾取裝置用作—信號傾 測器元件。 當小型高效能的光碟裝置已經在最近幾年實現時，降低 一光學拾取裝置的尺寸和重量已逐漸地變得重要。爲了實 現此一光學拾取裝置，—包括一單一全像元件，其中一追 跡光束產生部分’一分光部分和一誤差信號產生部分已經 結合的光學模纽已經提出^此光學模组產生在—結合於— 雷射二極體，一光電二極體和在内部之類似的整合的單— 包裝之上表面上。 -4- F紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規^ --------^----装 II f請先聞讀背面之：ix意事項再"-寫本頁) *?τ 經濟部中央標準局—工消费合作社印掣 經濟部中央標準局員工消费合作社印装 4231 03 Λ7 ____ R7 ' * " - 五、發明説明（2 ) ----- . 圖μ表示一用包括—光學模组之光學拾取裝置之光學系， 統的概要裝置。 以下，此光學系統的信號偵測原理將概略地描述。發射 自-雷射二極體LD的光被—追跡光束產生的繞射光柵3〇 分開，其形成在-全像元件；η的下表面下，成爲三個光 束，亦即，二子光束用於追跡，和一主光束用以讀出一資 訊信號。然後，此光束傳輪通過形成在此包裝之上表面的… 全像元件31成爲零階光線，由—平行透鏡32轉換成爲平：-行光東，然後由一物鏡3 3匯聚在一碟片34上。 . 反射自碟片3 4的光被形成在碟片3 4上的坑洞調制，傳 輸通過物鏡3 3和平行透鏡3 2 ，然後被全像元件3〖繞. 射，使得被導引成第一階繞射光束成爲一五個分割光電二 極體PD ,在其上形成五個分割/的光偵測部分D }至D 5 (以 F也稱爲”光偵測光電；極體部分d 1至d 5 ”）= 此全像元件3 1包括二個區域3丨a和3〗b，個別地具有不 同的繞射週期^當此主光束的反射光入射在此二區域之一 上時’此光被匯聚在一絕綠部分，其隔絕彼此的光偵測部> _ 分D2和D3 »另一方面，當此主光束的反射光入射在此全 像元件的另一區域上時，此光被匯在光偵測部分D 4 。此 二子光束的反射光束被此全像元件3〗個別地匯聚在光偵測 部分D 1和D 5。 在此光學系統中，在此光電二極體p D上之反射的主光 束的入射位置沿此對光偵測光電二極體部分D 2和D 3的縱 向方向移動，根據一介於全像元件3〗和碟片3 4之間之距 -5- 本纸張尺度適用中國國家標孪（CNS ) Λ4現格（2KK< 297々>#_ ) I I ii I . I - - 1..... m ._ (請先閱讀背面之注意事項再寫本頁) 訂 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 f 423 A7 _______B7 五、發明説明（3 ) 離的變量。在此情況中，其中此主光束聚焦在碟片3 4上，τ 此反射光束因此入射在此光電二極體P D之光偵測部分D 2 和D 3之間的絕緣部分。 因此，假設此分割的光電二極體P D之光偵測部分D 1至 D5的輪出個別地標示爲S1至S5 ，一焦點誤差信號FES 由方程式：FES = S2-S3所栺定。 另一方面，一追跡誤差被一所謂的"之光束方法"所偵… 測。因爲此二用於追跡的子光束個別地匯聚在此光偵測部_ ~ 分D 1和D5，..-一追跡誤差信號TES由方程式：FES = S1-S5 . 所指定。因此’當此追跡誤差信號TES是零時，此主光束 被正確地位於此目標軌道上，其企圖用主光束照射。 此外，給予一再生信號R F當作此光偵測部分D 2至D 4 之輸出的總合。用以接收此主〆光束的反射光，基於方程 式：RF = S2 十 S3+S4 圖1 9是一沿此表示於圖1 8中常用之光偵測分割型光電 二極體的線a- a V斤取的橫斷面。注意包括多層導線，保護 薄膜和類似的被形成在完成一金屬導線處流步驟之個別處> _ 理步骤期間的不同元件在圖1 9中省略了。在圖1 9中， D 1，D 2 ’ D 3和D 5標示此光偵測部分。 此後，用以製造此分割型光電二極體的方法將參考表示 於圖20A和20B中之橫截面圖來描述。在圖I 9和圖20A和 20B中，相同的元件以相同的參考數字來辨識。 首先，如圖20A中所示，p型絕緣擴散區域2形成在_ P型半導體基板1中的區域裏，其爲隔絕此光偵測部分D1 -6- 本紙張尺度適用中阐阄^標準（CNS >从現栳（210X297公釐) ~~~" ---^---:----装------ΪΤ------0 (請先閱讀背面之注意事項孑从寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印^ 4 231 03 A7 ----------- —__B7 五、發明説明（4 ) 一 · 至D 5彼此之間的絕緣部分。 ， 、其次，如圏20B所示，—N型外延層4形成涵蓋此p刑 丰導體基板I的整個表面。然後，p型絕緣擴散區域5= 成在相當於在N型外延層4中個別的P型絕緣擴散區域j 的區域中。這些P型絕緣擴散區域5被形成，使得垂直地 L伸自此N型外延層4的表面以達#彳Λ p型絕緣擴散區域 2。的上面部分。換言之，每一對p型絕緣擴散區域，其由 區域2和5所组成，形成埤得其範圍從N型外延層4的表--面土 P型半導體基板1的表面。結果，N此型外延層4被 分成若干（表示於圖2〇B中的例子爲四）個電絕緣的n型半 導體區域，因此形成個別的光偵測部分D 1至D 5 (雖然， 光偵測部分D 4未顯示於圖2 〇B中）。 其'入，N型擴散區域6在此y型外延層4的表面中形成 在此；7告]型光電一極趙的個別部分。此光電二極體的串聯 電阻被這些N型擴散區域6降低。結果，由此降低c R時 間常數，而因此實現了高速反應的特性。 其後，如圖1 9所示，一具有貫穿孔的氧化薄膜12形成一_ 在包括這些N型擴散區域6的N型外延層4上，而電極13 开y成在此氧化溥版1 2上。在此方法中，常用之光偵測的的 分刮型光’i二極體，其中此電極丨3中的每一個都電子地連 接至此絕緣擴散區域5之關聯的一個經由此貫穿孔之一關 聯的一個，可以形成 —问速度的操作被要求用於此光偵測部分D 2 ，〇 3和 D 4以處理此再生信號R F。在光束照射在介於光偵測部分 本纸張尺度適用中國國家標苹（CNS ) Λ<ί規格（210X297公筇） ---^---;----辦衣------、玎------^ (請先聞讀背面之注意事項罗攻窍本頁) A7 4 2 3 1 〇3 ______ _B7 五、發明説明（5 ) 卢 D 2和D 3之間的絕緣部分上的情況中，特別是此光偵測部 分D 2和D 3需要工作在一相當高的速度。然而，在光束照 射在介於這些光偵測部分D 2和D 3之間之絕緣部分上的情 況中，此分割型光電二極體p D的截止頻率相較於一光束 照射在此光偵測部分D 2和D 3的中心上的情沉被減少了。 在此，截止頻率意爲相較於在一低頻區域中的增益，一增 益減少大約3 d B時的頻率。説明此分割的光電二極體p D 之截止頻率中減少的貧驗結果表示於圖2 1A和2 1 B中D 圖21A是一橫截面圖表示顯示於圖19中之分型光電二極 體P D的此對光偵測部分〇 2和D 3的附近。另一方面，圖 2 1 B是一圖顯示此分型割型光電二極體p d之載止頻率與 一光束之位置的依存關係。在圖2丨B中，橫座標軸表示已 經入射在光偵測部分D 2和D 3跗近之繞射光的光束位置， 和縱座標軸表示在個別;位置的截止頻率fc (MHz)。此表示 於圖2 1B中的測量結果獲得在此p型半導體基板1的特定 電阻設定在大約丨5 i】cm，加於光電二極體之反向偏壓設定 在大約1 · 5 V及負載電阻設定在大約.3 8 〇 Ω的條件下。 經濟部中央標隼局I工消費合作社印製 如同可以從圓2 1 Β中瞭解’當此入射光束位於介於此對 光偵測部分D 2.和D 3之間的絕緣部分附近時，相較於位於 此光偵測部分D 2和D 3之中央的光束之情況，此截止頻率 f c被降低。在光束入射在介於光憤測部分〇 2和D 3之間 的絕緣部分上的情況中，此戴止頻率具有—稍大於2〇 的値》因此：具有此一截止頻率的光電二極體可以適合於 -DVD。然而，此光電二極體不能工作於一較高的反應速 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4現格（2IOX 297公趁） Λ7 五、發明説明（6 度用於一雙倍速D V D ’ 一四倍速D V D或類似的。 ， 此戴止頻率降低當光束入射在介於此光偵測部分〇 2和 D 3之間的絕緣部分上時，因爲此光學載體，其在此p型絶 緣擴散區域2之下已經產生在此p型半導體基板丨的區域 中，造成一繞此P型絕緣擴散區域2的繞道以達到—形成 在介於此N型外延層4和P型丰導體層！之間之p _ n介面 中的消耗層。更明確地説，因爲此光學載體，其已經產生_ 在此P型絕緣擴散區域2 ，被要求擴散地移動一大約幾十一 個# m的距離。此一長的移動距離降低了此光電二極體的戴 _ 止頻率= 圖2 2表示實行用以獲得在P型絕緣擴散區域2和相關於 介於此光偵測部分D 2和D 3之間之絕緣部分的附近之電流 路徑之模擬的結果’其中此電渌的方向由箭號表示。在圖 2 2中’由〇只m所表示的縱座標相當於此基板的表面，而此 P型絕緣擴散區域2的下端位於此基板的表面下。此功能 如同一光學載體的電予，在與那此以箭號表示在圖2 2中的 相反方向上移動。像可以由圖2 2來瞭解，此光學載體造成一-—繞著此P型絕緣擴散區域2之繞道，功能如同此絕緣部 分’以達到存在於形成在此N型外延層4和此P型半導體 基板]之間的P - N介面中的消耗層。 圖2 3是一表示在深度方向介於相鄰光偵測部分之間之絕 緣部分中的電位分佈圖α在圖2 3中，縱標軸表示一電位 (伏特）’而橫座標軸表示從此基板表面算起的深度。區域 5相％於Ρ型絕緣擴散區域5 ，而區域2相當於ρ型絕緣 -9- 本紙張尺度_巾咖家料（CNS) Λ4^ (210>< 297公超） 〈請先閱讀背而之注意事項孑^寫本頁) .裝. Τ ，νβ 經濟部中央標準局—工消費合作社印製 A7 423103 ____ B7_ 五、發明説明（7 ) ^ — 擴散區域2。 像可從圖2 3所瞭解的，在此電位分佈中，p型絕緣擴散 區域2具有大的電位，因此功能如同一電位柵在基板1中 向著表面移動。因此，如圖2 2所示’此光學載體移動而造 成一繞此P型絕緣擴散區域2的迂迴。 典型地，一通常使用之p型半導體基板1的特定電阻是 大約15 。因此，在大約1.5 V反向偏壓加於此光偵測光 電二極體部分的情況中，構成此個別的光偵測部分大約是 1.5.V，此光學載體行經造成一迂迴的距離變成大約數十個 如圖2 2所示。 爲了解決上面的問題，不同的量測已經採用。 例如’一具有如圖2 4中所示之結構的分割型光電二極體 建議於日木專利書第8-】66284 /號（相當於日本揭露刊物第 9-153605)中。 顯示圖2 4中的分割型光電二極體使用一具有高特定的電 阻之基板當作p型半導體基板1，不像表示於圖19中的常 用之分割型光電二極體。因此，當一反向偏壓在一相等位 準加於顯不於圖1 9和2 4中的光電二極體，擴張在介於N 型外延層4和在光電二極體中p型丰導體基板1 ^之間的 P-N介面中消粍層的面積變得比顯示於圖1 9中的光電二 極體大。因此消粍層擴張至一較大程度，向著在位於此介 於光偵測部分D2和D3之間絕緣部分中的P型絕緣擴散區 域2之下的區域。結果，在此P型絕緣擴散區域2之下產 生在P型半導體基板1中的光學載體所行經的距離，其造 -10- 本紙張尺度適用中國國家i準（ί^ΓΓ；\4規格（21(^297公潑1 ' -- ---^---^----裝------訂------線 C讀先閱讀背面之注意事項弈^'寫本頁} 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 03 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 五、發明説明（8 成一繞此P型絕緣擴散區域2的迂迴，縮短了。因此，增 加了反應時間和此光電二極體的截止頻率。基板的特定電 阻設定的愈高’此光學載體之可行經的距離愈短，且此光 電二極體的反應速率可以众高。 然而，更詳細研究的結果，本發明者發現此反應速率不 忐總是僅由增加此基板之特定電阻値而滿意地增加。 發明概要 本發明的分割型光電二極體包括：一第一導電率型的半 導體基板：一第二導電率型的丰導體層，此導體層形成在 此半導m基板的表面上：和若干此第一導電率型式的絕緣 擴散區域。每-個絕緣擴散區域至少由—薄層所構成，而 這些絕緣擴散區域形成在此半導體層中的若干區域中，爲 使個別地延伸自此半導體的_，表面，相對於另―與半導 體基板之：表面接觸的:表面，並達到在此半導體基板之表 面:的區j ’而&些絕緣擴散區域分割此半導體層成爲至 y個此第—導I；率型式的半導體區域。光照射在與若干 此半導體區域結合之絶緣部分的附近上，其經由此絕緣層一 # 土：-個半導體區域已經被這些絕緣擴散區域 =二光實際上照射在此半導體區域的中央除了這些 ==纽合。…導電率型之第-隱埋的擴散區域 絕緣擴散區域下，"對於特別的-個位於 =: 合於這些半導體區域，和此半導體基板的 應用由此被抑制。 4中’由-反向偏壓的 11 本紙張尺度適用中關家樣^^^.-2|〇χ 297公楚- (1Λ先聞讀背面之注意事項^¾寫本頁 Κ^衣, I --- I-- --線------------ A? B7 五、 4231 03 ^ 發明説明（9 較佳地，此第一隱埋擴散區域的構造被省略在位於結合 於這些半導體區域之絕緣部分中之特別的絕緣擴散區域之 下的區域中。 軚佳地，此丰導體基板具有一大約丨00 Ώ cm或更大的 定電阻値。 ' 較佳地，一遮光薄膜，用以抑制散光之照射在此第—隙 埋擴散區域上，被形成在另一絕緣擴散區域，在其下形^ 此第一隱埋擴散區域。 y 較佳地，形成此第一隱埋擴散區域爲了使具有一擴散深 度X j等於或大於約5 " m3 較佳地，形成此第一隱埋擴散區域爲了使具有一大约 x 1 〇 1 7原子/ cm3或更少的表面濃度。 产佳地’此第-隱埋擴散區墦和另一絕緣擴散區 為了使具有大約5 X 1:0"原子/cm.'或更多的濃度在—：於 此第隱埋擴散區域和另一絕綠擴散區域之間的接觸區域。、 較佳地，此第一隱埋擴散區域和另—絕緣擴教區域藉 將此第-隱埋擴散區域的一端和另—絕緣擴散區域的二 接觸而形成，其位於靠近位在此絕緣部 崎 擴散區域… 乃中〈特別的絕緣 其可能具有此一組態，此半導體基板和此半導 -範園比至少三個半導體區域寬，且 广子在 至少三個半導體區域之外？ "在 其也可能具有此一組態，此信號處理器包含此第— + 率型的第二隱埋擴散區3或’而此第二隱埋擴散區域和：： -12 本紙依尺度適用中國國家標华（CNS ) Λ4堤栳（210χ 297公f ^ -----t------π--------.ii {請先閱讀背面之注意事項^.¾寫本頁} 經濟部中央標準局貝工消費合作社印聚 A?五、發明説明（1〇 ) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印¾
隱埋擴散區域同時形成。 其更可能具有此一組態’此第二導 雜質濃度設定在大約5 x 10、子/(^以卜仏層的 υ /小广/cm以上，爲了預防 自於第一隱埋擴散區域之硼的自動摻雜。. 水 本發明的另—分割型光電二極體包括：一第 的半導體基板’―第二導電率型的半導體層 ： 形成在此半導體基板的—表面上：和若干此第一導= 的迻緣擴散區域s每―個絕緣擴散區域由至少一薄 成，而這些絕緣擴敎區域形成在此半導體層中的若干 中：爲了個別地延伸自此半導體層的—表面，相對立於與 此+導體基板之-表面接觸的另一表面，並達到此半導體 基板表面下的區域，而這些絕緣擴散區域分割此半導體層& 成爲至少三個此第二導電率型吩半導想區域。光照射在結 合於若干半導體區域中:之絕緣部分的附近上，其經由此變 緣邵分彼此相鄰：i少三個半導體區域已經被這些絕緣擴 散區域分割，而光實際上照在此半導體區域的中心除了這 些半導體區域的组合3此絕緣擴散區域的特別的一個，其、 位於在結合於這些半導體區域之絕緣部分令，形成爲了達 到-在此丰導體基板之表面下的淺的位準，而形成另—絕 緣擴散區域爲了達到一在此丰導體基板之表面下的深的位 準。 $可能具有此一组態，此半導體基板和此半導體層存在 範圍比土少二個丰導體區域宽，且形成一信號處理器在 上少二個丰舉體區域之外。 -13- 本紙張尺度賴巾)¾ 標準（CNS ) M規格（训Χ29?公潑） I. Μ Μ------IT----- f f請先閱讀背面之洼意事項；%寫本頁j IJ 131 _______ I n HI----
lit I A7 13 7 4231 03 五、發明説明（11 其也可能具有此一組 態，此信號處理器包含此第—導泰 率型的隱埋擴散區域。 ％ 因此’在此描述的本發明使提供一分割型光電二極贈其 可增加反應速度之確實性的優點是可能的。 本發明的這個和其他的優點對於那些在技術上已熟練的 人會變的顯而易見，在讀了和暸解了參考伴隨之圖例的下 列詳細的描述。 圖例概述 分 圖1爲一橫截面視圖’表示本發明之第一個例子中 割型光電二極體的結構。 圖2 A和2 B爲橫截面視圖，表示用以製造表示於圖1中 之分割型光電二極體的流程步驟。 圖3爲一橫截面視圖，概要城表示光學載體的移動造成 '^繞P型隱埋擴散區域的迁迴a 圖4爲一橫截面視圖，概要地表示此光學載體的移動造 成一繞P型絕緣擴散區域的迂迴。 圖5爲一圖表示本發明之隱埋擴散區域在一截止頻率之 增加上的效應。 經濟部中央標準局貝工消资合作社印策 圖6是一概要的橫戴面視圖，説明一硼自動掺雜的現 象。 圖7是一表示電位分佈對在—光電二極體之中央區域 中深度方向的電子的圖（亦即沿圖6中線X - X，取的雜質剖 面圖）’其中硼自動摻雜已經產生。 圖8爲一橫戴面视圖表示在本發明之第二個例子中分割 14- 本紙银尺度適用中國國家標犁（CNS ) Λ4規枋（210X297公釐） A7 ΙΠ 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 五、發明説明（12 型光電二極體的結構。 ' 圖9爲一橫截面视圖表示在木發明 — 型光電二極體的結構。 吊二個例子中分割 圖1 0爲一橫截面視圖表示在本發明 w Λ η〈弗四個例子中分史丨 型光電二極體的結構。 Ή于甲々割 圖1 1爲一橫载面視圖表示在本發明 4知力又弔五個例子中分判 型光電二極體的結構。 ° 圖以和12Β爲橫截面視圖表示用以製造表示於圖Η 中之分割型光電二極體的流程步.戰。 圖1 3爲一橫截面視圖表示在本發明之第五個例子中分剖 5^光電一極體的另一種結構。 圖14爲當此Ν型外延層的雜質濃度是约1 7 χ l〇u原子 /cm3時的雜質濃度剖面圖。 圖】5爲當此N型外:延層的雜質濃度是約5 x 10"原子 /cm3時的雜質濃度剖面圖。 圖1 6爲一表示一 NPN電晶體相對於此n型外延層之雜 質濃度之崩潰電壓特性的圖。 圖1 7馬一橫截面視圖表示在本發明之第六個例子中分創 型光電二極體的結構。 圖1 8爲一概要視圖，表示一用於一使用全像元件之光學 拾取裝置的光學系统的裝置。 圖1 9爲一横戴面視圖，表示一常用之分割型光電二極體 的結構。 圖20A和20B爲橫截面視圖，表示用以製造顯示於圓1 9 15- 本成張尺度ΐ4；ί]巾gjgj家標準（CNS ) M規格（公楚 ^ 裝 訂 線 (請先閏讀背面之注意事項-^¾寫本頁) 經濟部中央標準局員工消f合作社印裂 4231 03 A 7 Γ~·——__ 五、發明説明（13 ) 中之分割型光電二極體的流程步驟。 圖2 1A爲一橫戴面視圖，表示顯示於圖1 9中之分割型光 電二極體的一部分：而圖2丨B爲〆表示顯示於圖t 9中之分 割型光電二極體的戴止頻率和光束之位置的依存關係。 K! 2 2爲一表示相對於顯示於圖1 9中之分割型光電二極 體完成的一裝置模擬之結果的圖’其中一光束照射在此分 割型光電二極體的絕緣部分的附近。 圖2 3爲一表示一裝置模擬之結果的圖，關於一對於顯示 於圖19中之分割型光電二極體在深度方向之絕緣部分中的 電位分佈。 圖2 4爲一橫截面视圖，表示一常用之分割型光電二極體 的另一種結構。 圖2 5爲一橫截面視圖，表示，顯示於圖1 9中之分剖型光 電二極體的争聯電阻a · 圖2 6 A和2 6 B個別地概略説明，本發明可適用之分割型 光電二極體的光偵測部分之範例的裝置。 較佳具體裝置的描述 如上所述，一分割型光電二極體的反應速度可以由增加 —基板的特定電阻來增加◦然而，更詳細實驗的結果，本 1明已經證貧，如果此基板的特定電阻太高，則會造成某 些問題a這點將參考圖2 5來描述。 如圖2 :>中所示，如果使用—具有特定電阻高到大約5〇〇 Ω cm的半導體基板，則一消耗層的面積在一用光照射之p 型絕緣擴散區域之下的區域中（例如，目25中的區域B)。 16· 本紙張尺度適用中國國家標準( 210 X ~~ ----------- I 裝 訂------線 (請先閲讀背面之注意事項孑%寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 4 ? ：a 1 n q / ' Λ 7 ----- -----B7 五 '發明説明（14 ) 户 一-一 »>4 ΐ 結果’此光學載雜走過而造成繞此ρ型絕緣擴散區域：之， 違迴的距離被縮短 '然而，在此同時，在此ρ型絕緣擴散 區域之下的區域，由此獲得此光電二極體的基板電位(例 :口 ’圖2 5中的區域Α和c ) ’也被消耗α如果在此ρ型絕 緣擴散區域之下的Ρ型半導體基板的區域（亦即圖25中的 區域Α和C )被消耗，則此電阻（亦即圖2 5中的r丨）在這些 區域中極端地增加，因此，此光電二極體的_聯電阻也增 加了。因此，因爲CR時間常數被在這些區域中的電阻元：-件所增加’此光電二極體的反應速度減少了 a 此外，如果此基板的特定電阻設定的大高，則產生自此 基板本身之特定電阻的電阻元件（亦即，圖2 5中的R 2 )增- 加。結果，此光電二極體的反應速度被與此電阻元件結合 之C R時間常數相反地降低。 因此’爲了解決此二問題，本發明提供在此此絕緣擴散 區域之F此丰導體基板之區域中的隱埋擴散區域，由此獲 h•此光電二極體的基板電位。因此.，在此絕緣擴散區域之 F的半導體基板的區域使不會被—反向偏壓的應用所消_ 耗。結果，其可能使此光電二極體的串聯電阻不會被此消 耗層的產生而增加，並由此增加此光電二極體的截止頻 率。 此外’當光被照射在介於一對半導體區域之間的絕緣部 分上’此消耗層可藉由增加此半導體基板的特定電阻來增 大。結果，此消耗層的末端大部分擴展至低於此絕緣擴散 區域的區域。在一常用的分割型光電二極體中，此光學載 -17- 本纸张尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規栝（2IOX297公符） 1H - - - n I__, ---fn n —ϋ n I_ 丁 I - - Λ^. {請先閱請.背面之注意事項"填寫本頁)
經濟部中央標隼局I工消費合作社印X 4231 03 A7 _______ B7 五、發明説明（15) J* 奴移動而匕成一繞此絕緣擴散區域的迂迴。然而，根據本： 發明，此光學載體的一迂迴可以被壓抑，由此縮短此擴散 移動的距離β因此’可以蜎加此光電二極體的截止頻率。 此後’本發明的具體裝置將參考伴隨的圖例來描述。 例1 - 在本發明疋第一個例子中，此光電二極體將參考圖例來 描述。 圖1是此第—例之分割型光電二極體的橫截面視圖。注：-意包括多層導線，保護薄膜等等的不同元件被形成在個別. 私步驟期間’芫成一金屬導線處理步驟從圖1中省略。 在此分劄型光電二極體中，一 N型外延層4形成如一在-P型高特定電阻半導體基板1 1上的半導體層，其中，例 如，具有大約500 Qcm之高特实電阻的矽做成，P型絕緣 擴散區域2和5對，其延伸自此n型外延層4的上表面， 達到稍微低於此半導體基板II的一表面之位準的區域，形 成在若干區域中。此p型絕緣擴散區域2的每一個被形成 爲了使延伸自—稍微低於此半導體基板1 1之表面的位準之一_ 區域並達到在此N型外延層4的中間。此P型絕緣擴散區 域5的每—個被形成在整個結合的絕緣擴散區域2 ，爲了 達到此N型外延層4的上表面。 此對P型絕緣擴散區域2和5分割此N型外延層4成爲 若干區域（例如，顯示於圖丨中之例子的四個區域）使得這 些區域彼此是電子地絕緣。最外邊的區域由此也電子地與 相都區域絕緣。一N型擴散區域6形成在每一個n型外延 ^ ：-----參------1T------^ (請先閱讀背面之注意事項-?填寫本頁j .f. - - ........!11 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 4231 03 - A7 ___ B7 五、發明説明（16 ) 一 ， 〜 層4之絕緣區域的上面部分》被此對p型絕緣擴散區域2 和5隔絕的四個區域變成此光電二極體之個別的光價測部 分D1 ，D 2，D 3和D 5。光偵測部分d1和D 5是那些由 此獲得一追跡誤差信號T E S的區域。在光偵測部份D 1和 D5的每一個中，光實際上照射在中央。光偵測部分D2和 D 3是那些由此獲得一焦點誤差信號feS的區域。在此光 偵測部分D 2和D 3中’光主要照射在此絕緣部分。 一乳化薄膜12形成在此N型外延層4上。用以除去一基 板電位的四電極1 3經此產生在氧化薄膜1 2上爲使穿過氧 化薄膜1 2。電極丨3提供給整個絕緣擴散區域5，除了對 於介於光偵測部分D2和D3之間的絕緣擴散區域。電極· 1 3之每一個的下端達到此結合的p型絕緣擴散區域5。此 外’ p型隱埋擴散區域3形成在相當p型絕緣擴散區域$ 的絕緣擴散區域2之下：，在其此形成電極1 3。 其’人，用以製造具有此一結構之第一例子中的分割型光 電二極體的方法將以參考顯示於圖2 A和2 B中的橫截面視 圖來描述。注意相同的元件由圖1和圖2 A及2 B中的相同一 參考數字而視爲同一個。 首先，如圖2-A中所示，p型隱埋擴散區域3形成在這四 個區域之下’例如，相當於此絕緣擴散區域，由此獲得一 基板的電値’此五個區域彼此隔絕此光偵測部分D1至d 5 在此P型西特定電阻半導體基板1 _ 1的表面中。.其次，p沒 絕緣擴散區域2形成在相當於這五個絕緣區域的區域，其 彼此隔絕此光偵部分D丨至D 5。 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4現格（2丨ox297公楚） --^---：----装------ΪΤ------.^ (請先閱讀背面之注意事項-r4寫本頁) B7 4231 03 五、發明説明（17 然後，如圖2 B中所— xr , 丄, 所不，一 N型外延層4形成在此P型 兩特疋電阻半導體基板丨1的整個表面上。 其次’ Μ絕緣擴龍域5形成在此㈠外延層4内的 區域中，其相當於個別之Ρ型絕緣擴散區域2，此Ρ型絕 彖沁忒區域5被形成爲了延伸自此Ν型外延層4的上表 面ί達到個別的Ρ型絕緣擴散區域2。結果，此對ρ型 絕緣擴散區域2和5個別地形成，爲了延伸自此Ν型外延 層4的表面，和達到此Ρ型半導體基板1!的表面。注意此 ，Ρ型絕緣擴散區域2在此處理步驟期間自此基板η向著ν 外延層4擴散地擴張。藉由形成這些對的ρ型絕緣擴散 區域2和5此Ν型外延層4被分成若干電子絕緣的Ν型半 導體區域以形成個別的光偵測部分D】和D5(注意D4未顯 示於這些圖中）a . 〆 其久’ N型擴散區成6形成在ν型外延層4的區域中， 其相當於個別的光偵測部分D1和D 5。這些N型擴區域6 爲了降低此光電二極體之串聯電阻的目的而提供，由此降 低C R時間常數，並實現高速反應的特性。 、 最後’如圖1中所示，此氧化薄膜1 2和電極1 3形成， 由此S成此例中的分割型光電二極體。 在此例的分割型光電二極體中，此P型隱埋擴散區域3 形成在此P型絕緣擴散區域下，由此獲得一基板電位使得 在此P型絕緣擴散區域2之下的P型高特定電阻半導體基 板1 1的區域未被應用於此光電二極體的反相偏壓所消粍s 因此，其可能使此光電二極體的，，聯電阻不會被消耗層的 -20- 本紙張尺度適用中國國家標挛（CNS ) Α4規格（210X297公飨） _ · 裝 , 訂 線 (請先Μ讀背面之注意事項罗填寫本頁〕 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 Γ42 Λ7 B7 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 五、發明説明（18) 产 j'；! 形成而增加，使能增加此光電二極體的截止頻率。 例如，在此例的光電二極體中，其中此p型高特定電阻 半導體基板I ί的特定電阻爲大約500 iicm，如果加於此光 電二極體的反相偏壓設定在大約1.5 V，則在P型絕緣擴 散區域2之下的P型半導體基板1 1中向下之一消耗層的擴 張宽度變成大约]〇 # m。因此，如果此p型隱埋擴散區域3 的寬度大於大約20 "τη，則像造成自此消耗層的擴張之光電… 二極體的串聯電阻之增加的問題可以被消除。 —. 其次，爲何此隱埋的擴散區域3形成在未被信號光照射 -之絕緣擴散區域的原因將被描述。 如已經參考圖ί 8的描述’在本發明的分割型光電二極體 中，在此光極體P D上之反射主光束的入射位置沿此光偵 測部分D 2和D 3的縱軸方向移'動，根據在此全像元件3 i 和碟片3 4之間的距離：。因此，當此主光束聚焦在碟片3 4 上時’反射光由此入射使得此光東點的中心置於此光偵測 部分D 2和D 3之間的絕緣部分上。. 在此情況中’如圖3中所示’如果此隱埋的擴散區域3 _ -也形成在介於此光偵測部分D 2和D 3之間的絕緣部分，光 入射於其上，；類似於已經參考圖2 2和2 3所描述之現象 的問題現象發生了。更特削地’產生在此隱埋的擴散區域 3之卞光學載體造成一繞此隱埋的擴散區域3的达迴，以 達到介於此N型外延層4和此P型高特電阻半導體基板π 之間的Ρ - Ν界面形成的消耗層。此外，因爲形成此隱埋的 擴散區域3 ，爲了不使消耗在此隱埋的擴散區域3之下的 -21 - I紙張尺度適用中酬家標準了⑽）Λ4規格（2_ 297^楚} ™ 7* ~I「：Γ」」 I 訂-[I! . I (請先閱讀背面之注意事項罗嗔寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印¾ 4 2310 3 Λ7 Λ7 —-__ ____ 五、發明説明（19 ) > 、 ρ型高特定電阻丰導體基板的區域，此隱埋的擴散區域3 —較大的擴散深度，和一比那些顯示於圖2 2和2 3中之Ρ 型絕緣擴散區域2大的橫向擴張寬度3 因此，如果此隱埋的擴散區域3也形成在介於光偵測部 分D 2和D 3之間的絕緣部分之下，其用顯示於圖3中的光 照射，則此光學載體產生在此隱埋的擴散區域3之下移動 而造成一繞此隱埋的擴散區域3的迂迴的距離變得比此光 學載體移動而造成一繞在如圖4所示之此隱埋的擴散區域 3未形成在任何地方的情況中之絕緣擴散區域2 的迂迴之 距離大。結果，此光電二極體的反應速度顯著的降低。 因此，根據本發明，此隱埋的擴散區域3形成在所有絕 緣部分之下，除了對於存在於光照射其上之光偵測部分D 2 和D 3之間的絕緣部分。在此了’情況中，因爲此ρ型隱埋 的擴散區域3形成在4 Ρ型絕緣擴散區域之下，由於，此 光電二極體的基板電位被除去，爲了使在此ρ型絕緣擴散 區域2之下的Ρ型高特定電阻半導體基板1 1的區域不會被 —反向偏壓的應用所消耗，其可能使此光電二極體的争聯一-電阻不會被此消耗層的擴張而增加，且増加此光電二極體 的截止頻率^ 在此情況中，藉由使用一具有高特定電阻（例如，大約 5 00 Dcm)當此Ρ型半導體基板1 1 ’相應於加於此光電二極 體之反向偏壓之擴張的消耗層可以加大在此光照射在其上 之光偵測部分D2和D3之間的絕緣部分下。結果，產生在 此P型絕緣擴散區域2之下的P型半導體基板1】之區域中 -22- ________________^ 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2IOX 297公筇） (諳先閱讀背面之注意事項·ί>λ寫本頁) •裝. 订 Λ7 4 2 31 五、發明説明（20 ) 的光學載體而造成一繞此P型絕緣擴散區域2行經的距離， 可以縮短。因此，此光電二極體的反應速度和截止頻率可 以增加。 此截止頻率增加的效應表示於圖5中。 圖5是一表示截止頻率與此基板之特定電阻之依存關係 的圖，對於此情況，其中此隱埋的擴散區域3存在於此絕 緣擴散區域下的區域中，由此，除去此基板電位，且對於_ 此情況，其中此隱埋的擴散區域3不存在於該處。 - 如_ 3所示’在此基板之特定電阻大於等於大約ω cm的範圍中，此基板的特定電阻設定的愈高，提供此隱埋 的擴散區域3變成截止頻率的增加愈顯著。 其次，此隱埋的擴散區域3之擴張深度Xj將要描述。 在形成隱埋的擴散區域3的情況中，爲了具有一淺的擴 散冰度，此消耗層更龟擴張，與此隱埋的擴散區域3的深 度的情況比較是深的。因此，此p型隱埋的擴散區域3要 求具有一較大的寬度，使得在此隱埋的擴散區域3下的P 型咼特足電阻之半導體基板1 1的區域未被消耗。此外，如—一 果形成此P型隱埋的擴散區域3爲了具有一淺的擴散深 度’則此光電二極體的大小需要增加，爲了獲得一類似大 小的有政光接收區域。因此’晶片大小增加且依此组合的 成本也增加了。此外，此光電二極體之尺寸上的增加也帶 來此光窀一極體之電容値的增加’由此不希望的增加了此 反應速度。 因此，根據本發明，形成此P型隱埋擴散區域3爲使具 -23- 本紙張尺度適；^中國國家標準（CNS )八4规柏（210X：297公楚）一 '~~ (請先閱讀背面之注意事項矛填寫本頁 -裝. 經濟部中央標準局员工消费合作社印聚 經濟部中央標準局員Η消費合作社印製 03 . Λ7 _____..._______ 五、發明説明（21 ) — " * 有一擴散深度Xj等於或大於5 # m。結果，可以消除上述的 問題’而一分割的光電二極體表現優異的反應特性可以產 生。 此外’根據本發明，形成此隱埋的擴散區域3爲使具有 一大約1 X 1 0 1 7原子/cm3或更少的表面濃度。 在一用以形成此N型外延層4的外延生長流程，一硼自 動摻雜的現象產生來自於P型隱埋擴散區域3之雜質的向 外擴張發生如圖6所示。當此硼自動摻雜的現象產生時， 一高濃度的硼摻雜層形成在此N型外延層4和此P型高特 定電阻半導體基板丨〗之間。此高濃度硼摻雜層的形成限制 此N型外延層4和P型高特定電阻半導體基板1 1之間之 消耗層的擴張，由於增加電容並相反地減少了此光電二極 體的反應速度。 此外，如果形成此高·濃度的硼自動摻雜層，則此自動摻 雜層作用如同一電位柵以防止產生在此P型高特定電阻半 導體基板1 1中的光學載體（電子）如.圖7中所示。結果，降 低了反應速度。 此自動摻雜之硼的量與繞此爲此自動摻雜之產生源的p 型隱埋擴散區域之表面的雜質濃度有關。因此，爲了抑制 造成自此自動摻雜之產生的反效果，其必須降低此P型隱 埋擴散區域的表面雜質濃度。 在此中，此摻雜硼的量典型地大約是此P型隱埋擴散區 域之表面雜質濃度的丨/1 〇3，其爲此摻雜的來源。此外，此 P型高特定電阻丰導體基板1 1的特定電阻設定在從大約數 -24- 本紙張尺度適用中國國家標举（CNs ) Λ4扰格（2IOX 297公釐） ------^----裝------ΐτ------0 (請先聞讀背面之ί±意事項-pi^寫本頁} A7 B7 f 423 五、發明説明（22 百個ncm至大約數千個i2cm的範圍中…匕，在此基板中 的雜質濃度近似於在大約！ x 1〇1、子/cm3至丨χ 1〇]4原 子/cm3的範園中。因此，良了腋,, NT 口此局了壓抑此硼摻雜至一可忽略的 水準，此P型隱埋的擴散區域的表面雜質濃度最好設定在 大約]X 1 0 7原子/ c m 3或更少3 此外，根據本發明，形成此p型隱埋擴散區域3和此p 型絕緣擴散區域2二者，爲使具有—大約5 χ ι〇Η原子 /cm··'或更大的雜質濃度在此之間的接觸區域中。 此P型隱埋擴散區域3的角色是不使在此p型隱埋擴散 區域3之下的P型高特定電阻半導體基板m的區域被加於 此光電二極體的反向垮壓所消耗。因此，在此p型隱埋擴 政區域j和此p型絕緣擴散區域2之間的接觸區域中的濃 度不需要此需要的高。此濃度▼以設定在任何任意的値， 只要在此P型隐埋擴散區域3和此p型絕緣擴散區域2之 間接觸區域的消耗可以财，甚至當加—反向偏壓於此光 電二極體上時。 在一晋通的丰導體製造流程中，即使此p型絕緣擴散區_ 域2設計以具有一最小宽度，此完美的寬度由此典型地變 成大約4 " m由於此其後之熱處理流程期間的橫向擴散。如 果在此P型隱埋擴散區域3和此P型絕緣擴散區域2之間 接觸區域的寬度大約是4 " m，而加於此光電二極體的反向 偏壓大約是】.5 V，則其必須形成此p型隱埋擴散區域3 馮f使大约5 X 1014原子/cm3或更多的雜質濃度與此p型絕 緣擴散區域2接觸，爲了不使在此p型隱埋擴散區域3和 25- 本紙乐尺度it用中國國家標準（CNS ) Λ4規栝（210X297公淹） -----Γ----^ —— " (銪先閱讀背面之注意事項声％寫本頁>. 訂-- 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 線------- 4231 03 : ^ A7 B7 -------— 五、發明説明（23 ) 此P型絕緣擴散區域2之間的接觸區域被消耗。此使得由 於此光電二極體之串聯電阻的增加和類似的所造成的反應 速度之增加的問題能夠消除。 在前面的描述中，設計此P型絕緣擴散區域2爲了使具 有一最小的寬度。選擇地，此P型絕緣擴散區域2的寬度 可以比最小的寬度大。在此一情況中，不會發生問題，如 果在此P型隱埋擴散區域3和此P型絕緣擴散區域2之間 的接觸區域具有一大約5 X 1〇14原子/cm3或更大的雜質濃 度，且因此’相對於此消耗增,:加了設計的自由度。 此外，根據本發明，此P型半導體基板u特定電阻最好 設定在從大約300 ncm至大約2500 Qcm的範圍中，二者都 包括。爲此’此原因將被描述。 經濟部中央標準局負工消費合作社印掣 (請先閱讀背面之注意事項耍填寫本頁) 由-DVD所處理之信號的頻率大約是4.5 MHz在最大的比 率。對於一雙倍速DVp和一四倍速DVD的頻率個別地大 約是9.0 MHz和大約18·〇 MHz 。因此，用於—雙倍速 D VD的光一極體需要具有一常數的增益在從一較低的頻率 上至大約.9.0 MHz的範圍中。類似地，用於一四倍速DVD 的光包一極體需要具有一常數增益在從一較低的頻率上至 大約18.0 MHz的範圍中3因此，爲了適合於一四倍速 DVD或一具有甚至較高的再生速率的DVD ，一光電二極 體美要具有一大約50 MHz或更高的截止頻率（在_3dB” 在此光偵測邵分中，其在實際的使用期間被光照射，此 基板岛特定電阻設定的愈高，此消耗層變得愈大，而產生 在此消耗層t外的光學載體的行經距離得愈短（亦即，此擴 -26 - A7 B7 24 五、發明説明（ 散電流元件的時間常數變得愈小）。結果’此光電二極體的 反應速度增加ώ然而，如果此基板的特定電阻設定在太高 的値’則產生自此基板本身之特定電阻的電阻成分增加， 而由於在此絕緣擴散區域下之ρ型半導體基板η之區域的 消耗也增加了電阻成分，由此獲得基板電位。結果，c R 時間常數增加’而此光電二極體的反應速度降低。因此， 如圖5所示，藉由設定此ρ型半導體基板丨丨的特定電阻在 從大約300 flcm至大約2500 iicm的範園中，包含二者，其 可以提供一能適用於一四倍速DVD或一具有甚至更高之再 生速度之DVD的光電二極體c 在此例中’描述如—光電二極體的結構，其中此N型擴 散區域6形成在此N型外延層4的表面上。然而，本發明 的應用並不限於此。例如，在歧光電二極體部分的結構上 沒有任何限制’而本熒明可應用於任何其他的光電二極體 結構而不會造成任何問題a這對於以下的例子也是眞實 的0 例2 圖8表7F —例子，其中此P型隱埋擴散區域3應用於一 結構’其中具有一短電路的p _ N介面的假光電二極體產生 在—介於用以獲得一再生信號R F之光偵測部分D 2和用以 U’ ^跡成差信號T E S之光偵測部分D 1之間的區域， 和在」1毛用以獲得—再生信號R F之光偵測部分D 3和用 以後彳于—追称誤差信號TES之光偵測部分D 5之間的區 域。 -27 ; ：^ΪΤ-------.^ (請先閱讀背面之注意事is-if填ΪΤΤ本頁) 經濟部中央標準局負工消费合作社印5Ϊ ‘紙张尺度適用中國國家精專< CNS ) Λ4規格（2i〇x297公筇） A7 4231 〇3 s__B7 —__ 五、發明説明（25 ) 具有假光電二極體的此例之結構的特徵將描述作爲對於 介於此光偵測部分D丨和D 2之間的假光電二極體。當此假 光電二極體不存在於這些光偵測部分D丨和〇 2之間時，此 光學載體移動像虛線所指示的從光偵測部分D 2向光偵測 4分D ]’和從光偵測邵分D1向光偵測部分d 2。然而， 如果形成此假光電二極體，則此光學載體之g動可以預 防’因此光可以被穩定的偵測。 於光偵測部分D 3和D 5之間的假光電二極體也具有相 同的特徵和相同的效應。 ’主意，本發明也可應用於一具有一結構不同於顯示於圖 8中之結構的光電二極體而不會造成任何問題。在顯示於 圖8中的結構中，此假光電二極體的P _ N介面是短電路 的。然而，此P - N介面不需要,求是短電路的而不會發生任 何問題，如果一適當的_反向偏壓加於此。 例3 其次，在本發明之第三個例子中一分割型光電二極體當 作一光接收元件將參考圖例來描述。 圖9疋本發明之第三個例子中之分割型光電二極體的橫 截面視圖。 . 在此刀j光窀—極體中，一遮光薄膜】5形成在一對絕 緣擴散區域2和5上，在其下形成-P型隱埋擴散區域 J a 一絶緣薄膜丨4由不會造成任何光偵測問題的透明材料 所製成，例如氮化矽，形成在遮光薄膜1 5之下（在此基板 1 1的—側上）°此遮光薄膜1 5和電極13藉由此絕緣薄膜 —^---；-----等-------,玎------^ (請先Μ讀背面之注意事項-?.填寫本頁) 經滴部中央標车局負工消f合作社印1Ϊ .. -28- 4 ; Λ7 B7 五、 發明説明（26 ) 1 4彼此電子地隔絕。 爲了以下的理由使用遮光薄胺 1 15。特別地，光在任何地 万反射和繞射以在一光學扒^ 取系統中產生雜散的光^因 此，藉由形成此具有-較低的光透射率的遮光薄月Μ在立 中形成如同此例中完成的隱埋擴散區域3的區域上，不 使此光穿透入隱埋擴散區域3由 < J中。因此，此—產生此隱埋 擴散區域3之下的光學載許坪+ γ ^ 戮na k成繞此隱埋擴散區域3之迂 迴的問題可以消除3 此遮光4膜1 5最好由具有遮光特性的金屬材料作成。替 換地，只要不會發生光偵測的問題，也可以使用其他的材 料。 例4 在第四個例子中，在此P型綠.緣擴散區域2和此p型隱 埋擴散區域3之間另厂個範例的位置上的關係，將要描 述。圖1 0是此例之分割型光電二極體的橫截面視圖。 像已經參考圖1 8描述的，此光偵測部分需要一特別高的 反應速度是光偵測部分D 2，D 3和D 4用以獲得一再生信.. 號R F。在此例中，形成此p型絕緣擴散區域2使此個別 的端點由此與此結合的p型隱埋擴散區域3的端點在接近 需要一高反應速度之光偵測部分D 2和D 3的側。結果，需 要一高反應速度之光偵部分的尺寸是最小化的，由此降低 此光電二極體的電容。因此，此C R時間常數可以降低， 而此光電二極體的反應速度可以被增加。 在此情況中，用於追跡之光電二極體部分，亦即此光偵 -29- 表紙伕尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4現格（21〇Χ2π公赶） --^---Τ----餐------1Τ:------線 (請先閱讀背面之注意事項声填寫本頁) 經濟部中央樣準局貝工消费合作社印製 經漪部中央標準局負工消費合作社印製 Λ7 B7 ___ 五、發明説明（27 ) 測部分D丨和D 5，的尺寸增加，且因此光電二極體部分的 電容增加。然而，由於被此光傾測部分D1和D 5處理之信 號的比率比用以獲得此再生信號R F從此光偵測部分〇 2、 D 3和D 4用一位數的比率爲低，這些光電二極體部分的電 容中的增加是可忽略的。 例5 在此例中，一結構，其中形成一信號處理器在任何前述 例子中之分割型光電二極體的附近，將被描述。 : 圖1 1是此例之分割型光電二極體的橫截面圖，其中形成 —ΝΡΝ電晶體當作一信號處理器。注意，包括多層導線， 保護薄膜等等的不同元件形成在個別的流程步驟期間完成 —金屬處理步驟從圖Π省略. 在此分割型光電二極體中，形/成一 Ν型外延層4在一， 例如，由碎作成之Ρ型:高特定電阻半導體基板上。ρ型 絕緣擴散區域對2和5，其延伸自此Ν型外延層4的上表 面以達到一位準稍微低於此丰導體基板u的表面的區域， 形成在若干區域中。此p型絕緣擴散區域2的每—個被形一 成，馬使延伸自此在一位準稍微低於此丰導體基板u之表 面的區域，並達.到在此N型外延層4之中間的區域。形成 每個P型，絕緣擴散區域5在此結合的絕緣擴教區域2， 爲使達到此N型外延層4的上表面。 這些對的P型絕緣擴散區域2和5分割此N型外延層4 成=若干區域（例如，顯示在圖n之此例中的五個區域;， 使沒些區域彼此電子地絕緣。因此最外面的區域也電子地 {請先閲婧背面之注意事項"填寫本頁〕 -裝· '1Τ -30- ， 4231 03 -濟部中央樣準局員工消費合作社印掣 Λ7 B7 五、發明説明（28 絕緣於相鄰的區域。在圖1 1中，在由這些對P型絕緣擴散 區域.2和5所隔絕的五個區域之外的四個最左的區域變成 此光電二極體之個別的光偵測部分D 1 ， D 2 ， D 3和 D5 。另一方面，在圖i !中最右邊的區域是一當作信號處 理器的NPN電晶體。
N型擴散區域6形成在此N型外延層4的表面附近中絕 緣光偵測部分D丨，D2 ，D3和D5的上部。此光偵測部 分D 1和D 5是由此獲得一追跡誤差信號T£S的區域。在此 光偵測郅分D]和D 5的每一個中，光實際上照射在此中 央。光偵測部分D 2和D 3是由此獲得一焦點誤差信號FES 的區域。在此光偵測部分D2和D3中，光主要照射在此絕 緣部分。 此外，在NPN電晶體形成的區域中，形成一 N型隱埋擴 散區域7在此半導體基板n的一部分和此N型外延層4 .邛刀。在此N型外延層4的上面區域中，一 p型擴散區 域8爲一基極，而N $擴散區域9和1〇 $ —射極去除擴 散區域和一集極去除擴散區域，個別地形成。 —氧化薄膜1 2形成在此N型外延層4上。七個電極} 3 用以去除一基板電位由此供給通過此氧化薄膜12。在此， 當這些電極個別地連續編號爲13a，丨3b，Gc ，i3d， 】3e，13f和|3g時，_ n中從左到右，電極⑴至⑸ 被加於所有的絕緣擴散區域5，除了介於此光偵測部分〇2 和D3之間的絕緣擴散區域5 3電極…至叫形成在此？ 型擴散區域8和此N型擴散區域9和10在此卿電晶體 31 t紙張尺度適用中國國家標毕（CNS) Λ4規格 (210X297公楚） (請先閱讀背面之注意事項居填辑本頁)
經濟部中央標举局員工消费合作社印製 Γ 4 2 3 i ΰ ο Α7 ________ Β7 五、發明説明（29 ) " '~一 形成的區域中。 在對於此光偵測部分的區域中，電極i 3 a至】3 d的每一個 I下端達到此結合的p型絕緣擴散區域5 。另—方面，在 NPN電晶體形成的區域中，電極…i i3g的下端個別地 達到此P型擴散區域8和此N型擴散區域9和】〇 ^此 外，P型隐埋擴散區域3形成在此絕緣擴散區域2之下， 相當於個別地備有電13a纟13c的三個最左邊的絕緣擴 散區域5 。此外，一包括二個最右邊的p型絕緣擴散區域-2之F %的P型隐埋擴散區域3丨形成在最右邊々對的p型 絕緣擴散區域2和5之間的N型隱埋擴锻區域7之下。 其次，一種用以製造具有此一結構之分割型光電二極體 的方法將參考顯示於圖12A和12B之橫截面視圖來描述a 注意在圖1 1和圖12A及12B中，，相同的參考數字表示相同 的元件。 首先，如圖丨2 A所示，形成一 p型隱埋擴散區域3在此 絕緣部分的區域用以彼此隔絕此光偵測部分D 1和D5 (除 了對於介於光偵測部分D 2和D 3之間的絕緣部分，在實際__ 的使用期間光照射於其上）在此P型高特定電阻半導體基板 1 1 ，.例如用碎製成的表面中3 其次’此P型隱埋擴散區域3丨形成在一信號處理器形成 於其中的區域=使用此P型隱埋擴散區域3丨用以預防鎖定 現象，其更像要發生由於此基板1丨的鬲特定電阻。在此例 中，此Ρ型隱埋擴散區域3和Ρ型隱埋擴散區域3 1分別地 形成。然而，本發明並不限於此。因此’沒有任何問題如 -32- ' 本紙依尺度適用中國國家標準< CNS ) Λ4規格（210X297公浼） (諳先閱讀背面之注意事項·?填寫本頁)
A7 B7 五、發明説明（30 果此p型隱埋擴散區域 ，.云炉此 和J〗同時地形成。的確，此製造 心私步驟的數目和成本可藉由 域3 ·ί ，，r f毛成此p型隱埋擴散區 a J和J 1而有利地降低。 其次，P型絕緣擴散區域 . t =D4D5之絕緣部分的區域中，和在用以隔絕彼此 理器的個別裝置。在此處理步驟中，—用以降低一 N電晶體的集極電阻形成力+# 士 电丨/戍在此化唬處理器形成的區域的 —邵分。 、然後，如圖ΠΒ所示。一 N型外延層形成在此p型高特 支電阻丰導體基板丨丨的整個表面。其後，p型絕緣擴散區 域5形成在此N型外延層4内部的區域中，其相當於個別 的P型絕緣擴散區域2。這些P型絕緣擴散區域5形成爲 使k伸自此N型外延層4的上表面並達到此個別的p型絕 ’表擴政區域2 。注意：在此流程步骤中，此個別的絕緣擴 散區域2擴散地擴張自此半導體基板〖丨的内部向著此N 型散區域2擴散地擴張自此半導體基板1 1的内部向著此N 型外延層4。藉由形成這些對p型絕緣擴散區域2和5， 此N型外延層4分割成若干電予地絕緣的n型半導體區域 以形成個別的光偵測部分DI和D 5 (注意D 4未顯示於這些 圖中）'和一電子地絕緣的信號處理器。 其次，此N型擴散區域6形成在此N型外延層4的區域 中，其相當於此個別的分割型光電二極體部分。這些N型 擴散區域6爲了降低此光電二極體的率聯電阻的目的而使 用，由此降低C R時間常數並實現高速反應的特性。另一 -33- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4現格（2I0X 297公淹） ^ .. "裝 訂—.—------線 (請先閱讀背面之ii意事項孑填杇本頁) 經濟部中央樣準局負工消#合作社印製 4231 03 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作杜印取 五、發明説明（31 方面’在此信號處理器部分，此p型擴散區域8 乃 < 馬— 極和此N型擴散區域9和1 0成爲一射極除去擴/^ 收S域和 一集極除去擴散區域，個別地，連續地形成在此N刑外 層4的表面之下的預定區域中。 ^ 最後，如圖丨丨中所示，形成氧化薄膜1 2和電極至 ，由此完成圖丨1中所示之此例的光偵測分割型光雷— 極體= 私— 在此分割型光電二極體中因此製造，此光偵測分剑型光 電二極體邵分和此信號處理器部分形成在相同的秒基板 上。因此，冗成的尺寸可以降低，而一光學拾取裝置可以 降低尺寸’相較於形成分離地這二部分的情況。 此外’因爲此光偵測的分割型光電二極體部分和此信號 處理器部分形成在相同的矽基樨上，其可藉由使用金屬導 線連接此分割型光電二:極體部分和此信號處理器部分。因 此’與經由導線連接這些部分的情況比較，此合成的裝置 變成對外部雜訊較少弱點，而此操作的特性因此不會惡 化’由於在一高速操作期間導線等等的自感應。此外，因. 爲此光電二極體和此信號處理器可以經由短的金屬導線連 接，結合的導線電容可以降低’而可實現—高速的工作。 圖13爲一橫截面視圖表示此例之上述結構加於包括顯示 於圖8中之假的光電二極體之分割型光電二極體的情況。 在顯示於圖13中的例子裏，此分割型光電二極體部分和此 信號處理器部分也形成在相同的矽基板。 如上所述’根據本發明，此光偵測的分割型光電二極體 -34- 本紙張尺度適用中國國家樣举( CNS ) Λ4規格（210X 297公逄） I---：--------^------11------0 (請先閱讀背面之注意事項异填寫本頁) Λ7 B7 4 2 五、發明説明（32 ) 〆，·一一· 部分和此信號處理器部分可以形成在相同的基板对於具有 -不同型式結構的分割型光電二極體。 在此例中’爲了壓抑形成於此N型外延層4和p型半導 體基板丨1之間之$朋自動摻雜層的影響，此N型外延層4 形成爲使具有一大約5 X 1013原子/cm3或以上的雜質濃 度。 如上所述，在一用以形成此N型外延層4的外延生長流 - 一 — 裎中，發生一硼自動摻雜現象產生自來自於此p型隱埋擴_ . 散區域3和3 1之雜質的向外擴散。一硼自動摻雜的現象造 -成’特別是，此光電二極體的反應速度將減少。因此，在 此例中，藉由形成此N型外延層4爲使具有一大約5 X 1 〇13原子/cm3以上的濃度，在此N型外延層4中的N型雜 質（例'如，含磷的）允許擴散入此·Ρ型半導體基板1 1藉由完 成一熱處理對於此絕緣擴散或類似的在此外延生長已經完 成之後。結果，其可以防止此硼自動摻雜層不利地影響此 先電二極體^ . 圖1 4和1 5是表示獲得自完成裝置模擬之分析結果的一-圖0 特別地，圖丨4和1 5表示對於一 Ν型外延層具有大約 3 " m厚度生長在一具有一大約10,000 i】cm之特定電阻的Ρ 型基板於其中的結構完成此裝置模擬的結果。在這些圖 中，一0 y m的深度表示此基板和此外延層之間的介面。一 具有大約5.0 X ] 014原子/cm3之表面雜質濃度的硼自動摻雜 層有計劃地產生在介於此基板和此外延層之間的介面。圖 -35 - 冢紙張又度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公犮） (請先間讀.背面之注意事項-(«填艿本頁) 装 訂 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ^23103 Λ7 -------- B7 五、發明説明（33 ) ^ I4表示在深度方向一光電二極體部分的雜質濃度剖面圖，， 當此Ν型外延層4的雜質濃度太約是i 7 χ Ι〇υ原子 時，而圖15表示在深度方向—光電二極體部分的雜度濃度 剖面圖，當此N型外延層4的雜質濃度大約是5 〇 χ丨〇!5 原子/ c m·1時。 如圖1 5中所示，如果此N型外延層4的雜質濃度大約是 5_0 X l〇b原子/cm3，僅有—具有大約5 〇 χ 1〇13原子 的雜質濃度的嫻自動摻雜層和一大約丨"m的寬度存在於此-~ N型外延層4的較低部分=此自動摻雜層完全地被加一大 約丨.5 V的反向偏壓給此光電二極體所消耗。因此，像此 光電二極體之電容的增加和在反應速度上減少的問題可以 由此消除 因此，藉由形成此N型外延賡4爲使具有一大約5 . 〇 χ 1013原子/cm3以上的雜:質濃度，其可以防止此光電二極體 的反應速度被此硼自動摻雜層的產生所減少。 然而，如果此N型外延層的雜質濃度更增加，則會造成 某些問題。特別地’形成在繞此分割型光電二極體部分的一 < NPN電晶體中，介於集極和射極之間的擊穿電壓特性由此 惡化。此擊穿電聲的量測結果表示於圖丨6中。如可從圖 1 6所見的。當此N型外延層4的雜質濃度達到Η χ 1〇15 原子/cm3時，此擊穿電壓因此變成低於5 V 。結果，此 NpN電晶體不能用於5 V電源供應電型態的產品。 因此’此N型外延層4的雜質濃度最好設定在從大約5 X 1〇15原子/cm3至大約1 3 X 1〇15原子/cm3的範圍内。 -36 -. 本紙張尺度適用中囤囤家標準（CNS ) 規格（2]0\297公釐） . J 裝 、1TI-----^ (請先閱讀背面之注意事項再填31本頁j 423703 A7 五、發明説明（34 ) 例6 (請先閲請背而之注意事項再填寫本頁) 在此例中，一此隱埋擴散區域由此省略的結構將被描 述3 圖〗7爲一表示此例之分割型光電二極體的橫截面視圖。 此分割型光電二極體基本上具有和圖丨中所示之分割型光 電二極體的類似結構。然而，在顯示於圖1 7中的分割型光 電二極體中’此絕緣擴散區域2形成使得此下端因此達到 一 一相較於此基板1 1的表面其至更低的位準。此具有此一特_ 徵形狀的絕緣擴散區域2實現像那些隱埋擴教區域一樣的 . 功能。此一具有窄的橫向寬度之深的擴散區域2 a由注入具 有大約1 M e V (此雜質濃度之秦値的深度：r p =大約2.3 2 # m :而在深度方向中雜質的σ値：arp=大約〇 18 "访以上 之高能的離子所形成。 在此一結構中，可以·獲得和那些顯示於圖】中之分割型 光電二極體的相同功能和效應。然而，爲了獲得和那些顯 示於圖】中之分割型光電二極體的相同功能和效應，此絕 緣擴散區域2的下端最好位在和顯示於圖丨中之分割型光-- 窀一極體的隱埋擴散區域3的下端相同的水平。 經濟部中决標皐局負工消費合作社印絮 在此例中，此例的結構特徵用於顯示於圖]中的分割型 光電二極體，然而，此例中的技術特徵不僅可用於顯示於 圖丨中的分割型光電二極體，但也可用於具有其他型式結 構的分4型光電二極體。例如，這些特徵可用於顯示於圖 3 ，4和]0中的分割型光電二極體，用於顯示於圖1 1和 13中的分割型光電二極體部分，其與此信號處理器部分一 -37- 本紙伕尺度通用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210 ^9Τ^Γ) ~~--- 經濟部中戎槔_局負工消费合作社印製 423ί 03 五、發明説明（35 ) 同形成在相同的基板上。 ， 在前面的敘述中，此半導體基板Η和絕緣擴散區域2和 5等等的導電型式假設爲ρ型，此外延層4和擴散區域6 等等的導電型式假設爲Ν型。然而，本發明的應用並不限 於此。其也可以飯設此半導體基板η和絕緣擴散區域2和 5等等的導電型式爲Ν型，而此外延層4和擴散區域6等 等導電型成爲Ρ型。 在前面的描述中，本發明已描述用於一包括5個光偵測--部分的分割型光電二極體，如圖18所示。然而，本發明的—| 應用並不限於此。替換地，本發明可用於任何分割型光電 二極體，只要此分割型光電二極體包括若干光偵測器部分. 的組合，其經由一絕緣部分彼此相鄰，其中光照射在此絕 緣部分，即使此特別的結構不同·於範例3 例如，圖26Α說明，：像，，圖樣Α"，如圖18所示之分割型 光電二極體中此五個光偵測部分D1至d 5的裝置。取代此 裝置，本發明也可用於如説明於圖26Β像，，圖樣β，，之光電 二極體裝置中，而在此情況中可以達到上述相同的優點。—_ 在圖26Β的裝置中，提供—四個光偵測部分的组合爲使 在一光偵測部分D a至D c之間的插入。在此裝置中，此光 偵測為分D b的組合相當於一對在圖26A之裝置中的光偵 測部分D2和D3。在圖26A和26B中的圓圈個別地表示光 照射的點。 如已經詳細敘述的，本發明提供隱埋的擴散區域在此絕 緣擴政區域之F半導體基板的區域中，由此分割型光電二 -38- ¥·紙張尺度適用中國囤家標準（CNS M4規格（2)0X 297公;^ ' ί諳先聞讀背而之注意事項再填寫本頁} 裝 訂 a 2 3 I 0 3 - A7
A _____Ϊ37 五、發明説明（36 ) ^~~~ ' 極體的基板電位被除去。此防止在此絕緣擴散區域之下半. 導體基板的區域被—反向偏壓的應用而消耗。因此，因爲 此光電二極體的牟聯電阻未因此消耗層的形成而增加，此 分劄型光電二極體的戴止頻率和反應速度可以增加。 此外’藉由設定此半導體基板的特定電阻爲I，此消耗 層可以擴張在-較宽的面積，當光照射在一絕緣部分上在 若干經由此絕緣部分彼此相鄰之半導體區域的组合。因 此，此消耗層的端點大大地擴張至低此絕緣擴散區域的區 域。結果’此光學載體的适迴可以被壓制，而由此可以縮 擴散移動的距離=> 因此，此分割型光電二極體截止頻率和 反應速度也可增加3 各種其他的修正可以是顯而易見的，且可以由那些在技 術上已熟練的人完成而沒冇偏離本發明的範圍和精神。因 此，其並不意味，隨岈於此的申請專利範圍的範疇限制於 在此敘述的描述’反而申請專利範圍是寬廣的解釋。 (諳先閱讀背面之注意事項茗填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消t合作社印製 -39- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公趋）