专利名称：光接收装置、包括电路的光接收元件、以及光盘驱动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光接收装置、包括电路的光接收元件、以及光盘驱动器背景技术通常，在光学驱动器中使用的光学检拾器(optical pickup)构造成使得从半导体激光器发射的光利用透镜会聚并且照射到光盘上，并且被光盘反射的具有被表示信号的凹坑调制的光强度的光被光接收装置接收。来自光接收装置的电信号在信号处理电路中处理于是探测到写入光盘的数据信号，还探测到控制透镜的聚焦的聚焦信号以及控制在光盘上的光会聚位置的伺服信号。作为光接收装置，所谓由多个光接收部分组成的分离式光接收装置用于探测数据信号、聚焦信号和伺服信号。
近年来，发展使用作为红外和红光半导体激光的替代的蓝光半导体激光用以制成更高的写入光盘的数据密度。用于这样的光盘驱动器中的该分离式光接收装置包括在图7A和7B中所示的传统的装置(日本未公开专利申请第2001-148503号)。图7A为显示分离式光接收装置的平面图而图7B为沿着图7A的D-D’的箭头线截取的剖视图。该分离式光接收装置构造成使得多个作为阴极的N型扩散层601，601设置在P型半导体层600上用以形成光接收部分。在光接收部分的侧面上的光接收装置的表面上，设置由氧化硅604和氮化硅605组成的两薄膜用以构成抗反射薄膜结构603。
由氧化硅604和氮化硅605组成的该抗反射薄膜结构603通过依照入射光的波长适当地选择每层薄膜的厚度有效地减小入射光的反射率。通常，组合如以上所示的类型不同的多层薄膜可以得到具有相对小的厚度和低反射率的抗反射薄膜。例如，在波长650nm的红光情况下，氧化硅的薄膜厚度设定在50nm而氮化硅的薄膜厚度设定在30nm，从而在抗反射薄膜结构603中的反射率可以达到大约4％。此外，在波长400nm的蓝光情况下，氧化硅的薄膜厚度设定在10nm而氮化硅的薄膜厚度设定在39nm，从而在抗反射薄膜结构603中的反射率可以达到大约0％。
此外，在P型半导体层600的表面附近以及多个光接收部分之间的附近，设置具有大约1E18cm-3到1E19cm-3的杂质浓度的P型扩散层602从而防止在阴极之间由存储在氧化硅604和氮化硅605之间的界面上以及在抗反射薄膜结构603的氮化硅605中的正电荷导致的漏电流。
但是，上述的传统光接收装置具有不能防止在阴极之间由存储在氮化硅605的表面上的正电荷导致的漏电流。更具体地，在制造出光接收装置之后的可靠性测试以及类似测试中，如果电源电压长时间施加到光接收装置的阴极上，则在抗反射薄膜结构603的氮化硅605中存在的电荷通过普尔-弗兰克(Pool-Frenkel)电流重新分布。此外，被静电荷和污染物影响的电荷存储在氮化硅605的表面上。漏电流通过这些电荷在阴极之间流动。图8为显示当光接收装置的反偏压改变时阴极之间的漏电流的改变的图，其中横轴代表当电源电压施加到光接收装置上时的反偏压(V)，而纵轴代表阴极之间的电流(A)。此外如图9所示，对应于电源电压施加的时间的周期的长度，阴极之间的漏电流增加。在图9中，横轴表示在反偏压施加之后经过的时间(小时)，而纵轴表示阴极之间的漏电流(A)。
漏电流在阴极之间流动的原因将参考如图10和图11所示的示意图描述。图10为显示在实施长时间可靠性测试之后的图7B的光接收装置的示意性的剖视图。如图10所示，正电荷610存储在抗反射薄膜结构603的表面上，并且存储的正电荷610在P型半导体层600的表面附近并且在N型扩散层601、601之间产生相反电荷611。图11A和11B为显示由普尔-弗兰克电流导致的在图7B的光接收装置中的电荷的重新分布的图。首先，如图11A所示，在光接收装置的生产过程中，氮化硅605被等离子体破坏或者光接收装置形成进入用于在生产光接收装置之后实施的金属线接合步骤的芯片中，通过其正电荷612和负电荷613聚集在氮化硅605中。于是，在可靠性测试中当电压施加到N型扩散层601、601上时，在氮化硅605中的正电荷612如图11B所示聚集到氮化硅605的宽度方向上的中心处，并且该些正电荷612在N型扩散层601、601之间的P型半导体层600的一部分中产生相反电荷614。这里，施加到N型扩散层601、601上的电压，也即，阴极的反偏压，在氮化硅605中产生排斥力，由此多个正电荷612聚集在氮化硅605的对应于阴极之间的部分的区域中。
如图10以及11所示，产生的相反电荷611、614同样在位于N型扩散层601、601之间的P型扩散层602中产生。该些相反电荷611、614导致在N型扩散层601、601之间流动的漏电流。
为了防止电流在阴极之间流动，必须减小正电荷产生的反向电压，可以考虑通过增加P型扩散层602的杂质浓度或者增加抗反射薄膜结构603的厚度来实现。但是，如果增加P型扩散层602的杂质浓度，则光接收产生的载流子趋向于复合，导致光接收装置的灵敏度的退化。如果为了增加抗反射薄膜结构603的厚度而增加氮化硅605的厚度，则在该氮化硅605中产生应力，并且应力使P型半导体层600和氧化硅604层之间的界面态升高，导致光接收装置灵敏度的退化。此外，如果氧化硅604的厚度增加，P型半导体层600与氧化硅604之间的界面态升高，导致光接收装置的灵敏度的退化。因此，氧化硅604的薄膜厚度应该为大约300nm或更小而氮化硅605的薄膜厚度应该为50nm或更小。但是该些薄膜厚度不能防止施加电源电压后的漏电流。
因此，本发明的主要目的为提供一种光接收装置，其即便在长时间持续工作之后仍然几乎不产生漏电流并且灵敏度不退化。
发明内容
为了达成以上目的，本发明提供一种光接收装置包括多个在半导体层上的光接收部分；以及第一光透射薄膜以及第二光透射薄膜，其以从较接近光接收部分的一侧的顺序至少层叠在多个光接收部分以及在多个光接收部分之间的部分上，其中第一光透射薄膜以及第二光透射薄膜均为氧化物，以及该第二光透射薄膜比第一光透射薄膜的厚度厚。
依照上述结构，第一光透射薄膜以及第二光透射薄膜均为氧化物，从而即便第二光透射薄膜的厚度相对较厚，在第二光透射薄膜中产生的应力比在传统的情况下所示的氮氧化物具有较厚的厚度的情况下小。因此，在具有光接收部分的半导体层中产生的应力比传统情况下小。结果，在第一光透射薄膜以及半导体层之间的界面态比传统情况下的小。此外，第一透射薄膜的厚度比第二透射薄膜的厚度小，从而在第一透射薄膜以及具有光接收部分的半导体层之间的界面态相对较小。此外，将第一光透射薄膜的总厚度以及第二透射薄膜的厚度设定为相对较大可以防止由存储在第二光透射薄膜的表面上的电荷导致的在光接收部分之间的漏电流。此外，由于氮化硅没有在第二光透射薄膜中使用，例如因为普尔-弗兰克电流导致的在传统情况下所示的电荷的重新分布没有在第二光透射薄膜中发生，其防止在光接收部分之间的由在第二光透射薄膜中的电荷的重新分布导致的漏电流。因此光接收装置能够防止在光接收部分之间的漏电流，并且稳定地达到灵敏度几乎没有任何退化的优异性能。
在此，例如通过将第一光透射薄膜以及第二光透射薄膜的厚度设定为λ/4N(2M+1)nm，其中λ(nm)为入射光波长，N为每个第一以及第二光透射薄膜的折射率，而M为整数，光接收装置的灵敏度的退化可以被有效地防止。
这里，第二光透射薄膜可以直接地或间接地设置在第一光透射薄膜上。
在一个实施例中，第二光透射薄膜为利用热氧化方法形成的氧化硅，而第二光透射薄膜为利用沉积方法形成的氧化硅。
依照上述实施例，具有相对较薄的厚度的第一光透射薄膜通过热氧化方法形成，其可以减小在第一光透射薄膜与具有光接收部分的半导体层之间的界面上产生的缺陷。这使得可以防止因为界面的缺陷导致的光接收装置的灵敏度的退化。此外具有相对较厚的厚度的第二光透射薄膜利用沉积方法形成，其可以使在第二光透射薄膜与第一光透射薄膜之间产生的应力相对较小。因此，在第一光透射薄膜与半导体层之间的界面中，由于应力导致的界面态可以被降低。这使得可以得到与传统情况相比具有较小的阴极间的泄漏的并且具有优异的灵敏度的光接收装置。
在此，该沉积方法指CVD(化学汽相沉积)、PVD(物理汽相沉积)、液相生长、蒸发沉积以及溅射。
在一个实施例中，该光接收装置进一步包括设置在第一光透射薄膜以及第二光透射薄膜之间的第三光透射薄膜。
依照上述实施例，该第三光透射薄膜设置在第一光透射薄膜以及第二光透射薄膜之间，其使得可以减小由第二光透射薄膜产生的应力。因此，由于在界面上的应力导致的界面态可以降低，于是光接收装置的灵敏度在本实施例中可以进一步增加。
在一个实施例中，第三光透射薄膜为氮化硅。
依照上述实施例，第三光透射薄膜为氮化硅，从而由于第二光透射薄膜产生的应力被有效地减少，并且在本发明中的光接收装置的灵敏度有效地增加。此外，作为第三光透射薄膜的氮化硅被第二光透射薄膜覆盖，从而氮化硅在生产过程或者金属线接合步骤中没有暴露。因此，由于几乎没有电荷存储在氮化硅中，有效地防止了光接收部分之间的例如因为普尔-弗兰克电流产生的电荷的重新分布导致的漏电流。
此外，本发明的包括电路的光接收元件包括上述的光接收装置；以及信号处理电路，用于处理从光接收装置的光接收部分的信号，其中该光接收装置以及信号处理电路在半导体层上形成。
依照上述结构，光接收装置以及信号处理电路以单片状态(monolithicstate)形成，其使得可以提供既具有较小的漏电流又具有优异的灵敏度的小尺寸包括电路的光接收元件。
此外，本发明的光盘驱动器包括上述的光接收装置或者上述的包括电路的光接收元件。
依照上述结构，提供了具有较小漏电流并且具有优异的灵敏度的小尺寸光接收装置或者小尺寸包括电路的光接收元件，其使得可以提供具有例如能够高速地读取以及写入大容量存储器数据的稳定的工作状态的光盘驱动器。
图1A为显示在本发明的第一实施例中的光接收装置的平面图，而图1B为沿着图1A的箭头线A-A’截取的剖视图；图2为显示在第一实施例中当电源电压施加到光接收装置上1000小时时在阴极之间流动的漏电流的图；图3A为显示本发明的第二实施例的光接收装置的平面图，而图3B为沿着图3A的箭头线B-B’截取的剖视图；图4A为显示在本发明的第三实施例中的光接收装置的平面图，而图4B为沿着图4A的箭头线C-C’截取的剖视图；
图5为显示在本发明的第五实施例中包括电路的光接收元件的剖视图；图6为显示在本发明的第六实施例中在光盘驱动器中的光学检拾器的图；图7A为显示传统光接收装置的平面图，而图7B为沿着图7A的箭头线D-D’截取的剖视图；图8为显示当光接收装置的反偏压改变时阴极之间的漏电流的改变的图；图9为显示对应于电源电压的施加时间的长短的阴极之间的漏电流的改变的图；图10为显示在实施长时间可靠性测试之后传统的光接收装置的示意剖视图；图11A和11B为显示具有在可靠性测试时由于普尔-弗兰克电流导致的正在复合的电荷的传统光接收装置的图，其中图11A为显示在可靠性测试之前的状态的剖视图，而图11B为显示在可靠性测试之后的剖视图。
具体实施例方式
本发明的实施例现在参考附图详细描述。
(第一实施例)图1A和1B为显示在本发明的第一实施例中的光接收装置的图。图1A为显示光接收装置的平面图，而图1B为沿着图1A的箭头线A-A’截取的剖视图。该光接收装置为具有多个光接收部分的分离式光接收装置。在该实施例中，在连接步骤之后形成的触点、金属互连、层间绝缘薄膜以及类似物被省略。
该光接收装置包括硅衬底100、在硅衬底100上的具有大约1E18cm-3的杂质浓度的以及大约1μm厚度的第一P型扩散层101、以及在P型扩散层101上的具有大约1E13到1E16cm-3的杂质浓度的以及大约10μm到20μm厚度的P型半导体层102。在P型半导体层102的表面部分，形成结深度大约为0.2μm到1.5μm的在表面附近的具有大约1E17到1E20cm-3的杂质浓度的两个N型扩散层103和103用以构成多个光接收部分。形成N型扩散层103的杂质可以为例如砷、磷以及锑的只要为五价的任何元素。应该注意的是N型扩散层103的数量可以为两个或更多。
在P型半导体层102的表面部分并且在两个N型扩散层103和103之间，设置第二P型扩散层104。在该第二P型扩散层104中，扩散具有这样浓度的杂质使得当长时间持续地施加电源电压时可以抑制多个N型扩散层103之间的漏电流并且可以有光接收部分的灵敏度的充分的可靠性。更特别地，第二P型扩散层104具有大约1E17cm-3的浓度的杂质。此外，在图1B中的P型半导体层102左侧和右侧，都显示有从P型半导体层102的顶部表面到P型扩散层101延伸的用于使P型半导体层102的顶部表面与P型扩散层接触的第三P型扩散层105的部分。注意形成第一到第三P型扩散层101、104以及105的杂质可以为例如硼和铟的只要为三元的(triatomic)任何元素。
此外，在P型半导体层102上，并且在N型扩散层103和在两个N型扩散层103、103之间的部分上，设置抗反射薄膜结构106。抗反射薄膜结构106由以从较接近光接收部分的一侧的顺序层叠的第一氧化硅107和第二氧化硅108组成。第一氧化硅107为通过热氧化形成的氧化物，而第二氧化硅108为通过CVD形成的氧化物。通过CVD形成的氧化物密度比通过热氧化形成的氧化物低，而通过CVD形成的氧化物蚀刻速率比热氧化形成的氧化物高。第一氧化硅107和第二氧化硅108的总的薄膜厚度，也即抗反射薄膜结构106的厚度，应该设定为使得由总厚度以及第二P型扩散层104的杂质浓度确定的反向电压不比光接收装置的电源电压小。反向电压在理想条件下由以下公式表示；Vth=2ϵsiϵ0qNa(2φb)/(ϵoxϵ0/tox)+2φb--(1)]]>其中“εsi”表示硅的相对介电常数，“ε0”表示真空介电常数，“q”为基本电荷量。“Na”表示在具有抗反射薄膜结构形成在表面的层的表面的杂质浓度，“φb”表示在具有抗反射薄膜结构形成在表面的层中的本征费米能级与费米能级之间的差，“εox”表示抗反射薄膜结构的相对介电常数，以及“tox”为抗反射薄膜结构的厚度。
在上述的公式(1)中，调整反向电压Vth为不小于6V使得可以防止在抗反射薄膜结构106正下方的区域中电荷的反转。当在上述公式(1)中的杂质浓度Na设定为在本实施例中的P型扩散层104的杂质浓度时必须设定抗反射薄膜结构106厚度的tox在110nm到120nm或更厚。此外，为了防止在P型半导体层102与通过热氧化形成的第一氧化硅107界面中产生缺陷，必须设定第一氧化硅107的薄膜厚度为大约30nm或更薄。因此，必须形成比第二氧化硅108薄的第一氧化硅107。在本实施例中，第一氧化硅107的薄膜厚度设定为大约15nm，而第二氧化硅108的薄膜厚度设定为大约100nm。在该情况下，由第二P型扩散层104的杂质浓度以及抗反射薄膜结构106的厚度确定的反向电压的值为大约6.5V或更大。因此，即便长时间持续施加6V的电源电压，由存储在第二P型扩散层104的表面部分的反向电荷导致的漏电流不在两个N型扩散层103之间流动。图2为显示当电源电压施加到图1A和1B的光接收装置上1000小时，在两个N型扩散层103之间，也即，在光接收装置的阴极之间流动的漏电流的测量结果的图。在图2中，横轴表示在施加电源电压之后经过的时间(小时)，而纵轴表示阴极之间的漏电流。如图2所示，在光接收装置中，即便施加电源电压100小时之后漏电流仍几乎不能在阴极之间流动。此外，由于第一氧化硅107的薄膜厚度设定为大约30nm或更薄，在P型半导体层102与第一氧化硅107之间的界面中没有产生缺陷并且因此光接收装置的灵敏度没有因为缺陷导致的界面态而退化。因此，在本实施例中的光接收装置使得可以稳定地减小漏电流并且达到优异的灵敏度。
在上述的实施例中，构成抗反射薄膜结构106的第一氧化硅107和第二氧化硅108的厚度应该为使得第一氧化硅107比第二氧化硅108薄并且在第一氧化硅107与P型半导体层102之间的界面中不产生缺陷。第二P型扩散层104杂质浓度应该为使得在该抗反射薄膜结构106的厚度情况下反向电压比电源电压大。
此外，本发明不局限于在上述实施例中公开的分离式光接收装置的结构，并且因此可适用于具有各种结构的光接收装置。例如，只要阴极之间的漏电流在生产之后立刻或在可靠性测试中被充分抑制，P型扩散层104可以具有其它浓度，或者P型扩散层104可以省略。
此外，在上述实施例中，可以接受在结构中改变P型为N型并且改变N型为P型。此外，光接收部分的形式不局限于在图1A中的形式并且因此可以接受其它形式。同样，硅衬底100可以为其它半导体衬底。此外光接收装置的电源电压不局限于在本实施例中公开的电压值。
此外在上述实施例中，虽然第二氧化硅108通过CVD形成，其可以通过除了热氧化的例如PVD、液相生长。蒸发沉积以及溅射的任何其它方法形成。
(第二实施例)图3A为显示在本发明的第二实施例中的光接收装置的平面图，而图3B为沿着图3A的箭头线B-B’截取的剖视图。在该实施例中，在触点步骤之后形成的触点、金属互连、层间绝缘薄膜以及类似物被省略。
本实施例的光接收装置包括硅衬底200，在硅衬底200上的具有大约1E18cm-3的杂质浓度的以及大约1μm厚度的第一P型扩散层201、以及具有大约1E13到1E16cm-3的杂质浓度的以及大约10μm到20μm厚度的P型半导体层202。在P型半导体层202的表面部分，形成结深度大约为0.2μm到1.5μm的在顶部表面附近具有大约1E17到1E20cm-3的杂质浓度的两个N型扩散层203和203用以构成两个光接收部分。该光接收装置为所谓的具有多个光接收部分的分离式光接收装置。形成N型扩散层203的杂质可以为例如砷、磷以及锑的只要为五价的任何元素。需要注意的是N型扩散层203的数量可以为两个或更多。
在P型半导体层202的表面部分并且在两个N型扩散层203和203之间，设置第二P型扩散层204，并且第二P型扩散层204具有像第一实施例的大约1E17cm-3的杂质浓度。此外，在图3B中的P型半导体层202左侧和右侧，都显示有从P型半导体层202的顶部表面到P型扩散层201延伸的用于接触的第三P型扩散层205的部分。注意形成第一到第三P型扩散层201、204以及205的杂质可以为例如硼和铟只要为三元的任何元素。
此外，在P型半导体层202上，并且在N型扩散层203和在两个N型扩散层203、203之间的部分上，设置抗反射薄膜结构206。抗反射薄膜结构206由以从较接近光接收部分的一侧的顺序层叠的第一氧化硅207、第二氧化硅208以及氮化硅209组成。第一氧化硅207为通过热氧化形成的氧化物，而第二氧化硅208为通过CVD形成的氧化物。抗反射薄膜结构206的总厚度应该设定为使得由总厚度以及第二P型扩散层204的杂质浓度确定的反向电压不比光接收装置的电源电压小。更特殊地，当电源电压为6V时，必须设定抗反射薄膜结构206的总厚度为不小于110nm。在此，为了防止在P型半导体层202与通过热氧化形成的第一氧化硅207界面中产生缺陷，设定第一氧化硅207的薄膜厚度为不大于30nm。同样，形成具有较厚厚度的氮化硅209增加第二氧化硅208的应力，因此氮化硅209的厚度应该优选地设定为尽可能的薄，特别地不大于50nm，此外必须通过调节每个第一氧化硅207、第二氧化硅208以及氮化硅209的薄膜厚度对应于入射光的波长控制抗反射薄膜结构206的反射率。基于以上事实，第一氧化硅207的厚度设定为大约16nm，而第二氧化硅208的厚度设定为大约150nm，并且氮化硅209的厚度设定为大约50nm。对于该抗反射薄膜结构206的厚度以及该第二P型扩散层204杂质浓度，反向电压为大约7.7V。因此，即便正电荷存储在氮化硅209的表面，在电源电压为大约6V的可靠性测试中，反向电荷也没有存储在P型半导体层202的在两个N型半导体层203之间的部分。此外，即便在氮化硅209中的载流子通过普尔-弗兰克电流重新分布，由第二P型扩散层204的杂质浓度以及第一氧化硅207和第二氧化硅208的总厚度确定的反向电压为大约6.2V，从而在电源电压为大约6V的可靠性测试中反向电荷没有存储在P型半导体层202的在两个N型半导体层203之间的部分。因此，在N型半导体层203之间，也即，在阴极之间没有产生漏电流。同样氮化硅209设置在第二氧化硅208上，其使得可以减小抗反射薄膜结构206的反射率至几个百分点，因此得到具有优异特性以及灵敏度的分离式光接收装置。
在上述实施例中，只要阴极之间的漏电流在生产之后立刻或在可靠性测试中被充分抑制，P型扩散层204可以具有其它浓度，或者P型扩散层204可以省略。
此外，在上述实施例中，可以接受在结构中改变P型为N型并且改变N型为P型。此外，光接收部分可采用其它形式。此外光接收装置的电源电压不局限于在本实施例中公开的电压值。
此外在上述实施例中，虽然第二氧化硅208通过CVD形成，其可以通过任何其它例如PVD、液相生长、蒸发沉积以及溅射的除了热氧化的方法形成。
(第三实施例)图4A为显示在本发明的第三实施例中的光接收装置的平面图，而图4B为沿着图4A的箭头线C-C’截取的剖视图。
本实施例的光接收装置包括硅衬底300，在硅衬底300上的具有大约1E18cm-3的杂质浓度的以及大约1μm厚度的第一P型扩散层301、以及在第一P型扩散层301上的具有大约1E13到1E16cm-3的杂质浓度的以及大约10μm到20μm厚度的P型半导体层302。在P型半导体层302的表面部分，形成在顶部表面附近具有大约1E17到1E20cm-3的杂质浓度的两个N型扩散层303和303用以构成光接收部分。形成N型扩散层303的杂质可以为例如砷、磷以及锑的只要为五价的任何元素。需要注意的是N型扩散层303的数量可以为两个或更多。
在P型半导体层302的表面部分并且在两个N型扩散层303和303之间，设置第二P型扩散层304。像第一以及第二实施例，P型扩散层304具有的大约1E17cm-3的杂质浓度。此外，在图4B中的P型半导体层302左侧和右侧，都显示有从P型半导体层302的顶部表面到P型扩散层301延伸的用于接触的第三P型扩散层305的部分。注意形成第一到第三P型扩散层301、304以及305的杂质可以为例如硼和铟只要为三元的任何元素。
此外，在P型半导体层302上，并且在N型扩散层303以及在该些两个N型扩散层303、303之间的部分上，设置抗反射薄膜结构306。抗反射薄膜结构306由以从较接近光接收部分的一侧的顺序层叠的第一氧化硅307、氮化硅308以及第二氧化硅309组成。第一氧化硅307为通过热氧化形成，而第二氧化硅309为通过CVD形成。
抗反射薄膜结构306的总厚度应该设定为使得由总厚度以及第二P型扩散层304的杂质浓度确定的反向电压不比光接收装置的电源电压小。当电源电压为6V时，必须设定总薄膜厚度为大约120nm或更大。特别地，第一氧化硅306应该优选地尽可能的薄，并且其厚度优选为不大于30nm。同样，具有较厚的氮化硅308增加应力，因此其厚度应该优选地减小到大约50nm。因此，必须形成比第二氧化硅309薄的第一氧化硅307。更特殊地，第一氧化硅307的薄膜厚度设定为大约10nm到20nm，氮化硅308的厚度设定为大约10nm到30nm，并且第二氧化硅309的厚度设定为大约40nm到50nm。在该情况下，由P型半导体层302的杂质浓度以及抗反射薄膜结构306的总厚度确定的反向电压为大约6到7V或更大。这使得可以有效地抑制在阴极之间的通常在长时间持续地施加电源电压之后产生的漏电流。同样，氮化硅308设置在通过热氧化形成的第一氧化硅307以及通过不同于热氧化的CVD方法形成的第二氧化硅309之间，其使得可以通过由CVD形成的第二氧化硅减缓应力。同样，在本实施例公开的结构中，第二氧化硅309形成在氮化硅308上，从而几乎没有电荷在生产过程中以及在金属线接合步骤中存储在氮化硅中。这可以有效防止在光接收部分之间在光接收装置工作时如在传统情况下所示的氮化硅中产生的由电荷的重新分布导致的漏电流。
在上述实施例中，构成抗反射薄膜结构306的薄膜的厚度可以采用各种组合，只要反向电压不小于电源电压并且第一氧化硅307的薄膜厚度不大于30nm。
此外，第二氧化硅309可以通过任何其它例如PVD、液相生长、蒸发沉积以及溅射的除了热氧化的方法形成。
(第四实施例)除了抗反射薄膜结构的厚度不同于在第三实施例中的抗反射薄膜结构的之外，在本发明的第四实施例的一种光接收装置具有与在图4A和4B中所示的第三实施例的光接收装置相同的构成。在该实施例中，将使用在第三实施例中的光接收装置中使用的参考数字给出描述。
在该实施例的光接收装置中，每个构成抗反射薄膜结构306的薄膜形成具有对应于入射到光接收装置的光的波长的厚度。更特别地，当入射到光接收装置的光的波长为400nm并且电源电压为6V，第一氧化硅307形成具有16nm的厚度，氮化硅308形成具有大约30nm的厚度，并且第二氧化硅309形成具有大约140nm的厚度。这使得可以减小整个抗反射薄膜结构306的反射率至几个百分点。同样，由每个构成抗反射薄膜结构306的厚度以及第二P型扩散层304的杂质浓度确定的反向电压大约为9V。因此，光接收装置具有不小于6V电源电压的反向电压，从而即便长时间持续地施加电源电压，漏电流很难在阴极之间流动。因此本实施例的光接收装置具有好的、入射光的功率有效地转变为信号的、并且能够长时间防止漏电流并且稳定地保持好的特性的信号特性。
(第五实施例)图5为显示在本发明的第五实施例中包括电路的光接收元件的剖视图。包括电路的光接收元件由具有与在第四实施例中的光接收装置相同的结构的光接收装置D以及作为用于处理从形成在相同半导体层上的光接收装置D的信号的信号处理电路的双极晶体管T组成。在该实施例中，在加工金属互连部分的步骤之后的形成多级互连部分以及层间薄膜的描述被省略。
包括电路的光接收元件具有硅衬底400以及在硅衬底400上的第一P型扩散层401。该硅衬底具有大约1E15cm-3的硼浓度，同时第一P型扩散层401具有1μm到2μm的厚度并且具有大约1E18到1E19cm-3的硼浓度用以减小相对光接收装置D的阳极的寄生电阻。在第一P型扩散层401上，形成具有15μm到16μm的厚度并且具有大约1E13到1E14cm-3的硼浓度第一P型半导体层402。
在第一P型半导体层402上，形成具有1μm到2μm的厚度并且具有大约1E13到1E14cm-3的硼浓度第二P型半导体层403。LOCOS氧化物404、404、...形成在第二P型半导体层403上周以隔离元件。
此外，在第二P型半导体层403的表面部分，形成两个具有1E19到1E20cm-3的磷杂质并且具有结深度大约0.2到1.5μm的N扩散层405和405用来形成两个光接收部分。N型扩散层405可以使用五价的例如砷以及锑的代替磷的元素形成。
在P型半导体层402的表面部分并且在该些两个第一N型扩散层405与405之间，设置具有大约1E17cm-3的杂质浓度的第二P型扩散层406。
此外，在第二P型半导体层403上，并且在光接收部分以及在光接收部分的之间的部分，设置由多个光透射薄膜组成的抗反射薄膜结构407。像第四实施例，该抗反射薄膜结构407由以从较接近光接收部分的一侧的顺序层叠的具有16nm的薄膜厚度的第一氧化硅408、具有30nm的薄膜厚度的氮化硅409、以及具有140nm薄膜厚度的第二氧化硅410组成。第二氧化硅410可以形成在晶体管T的表面用作层间薄膜并且/或者用于保护晶体管的覆盖薄膜。
此外，为了在第二P型半导体层403的顶部表面形成与第一P型扩散层401的互连部分，形成具有大约1E18到1E19cm-3的硼浓度第三P型扩散层411从而从第二P型半导体层403的顶部表面延伸到第一P型扩散层401。
此外，在用于形成晶体管T的第二P型半导体层403的区域中，形成具有1E17到1E19cm-3的磷浓度的N型阱结构412。在N型阱结构412之下，设置具有1E18到1E19cm-3的磷浓度的第二N型扩散层413用于减小N型阱结构412的电阻。
在N型阱结构412的区域的部分中，形成具有1E19到2E19cm-3的磷浓度的第一N型半导体层414作为晶体管T的集电极接点。在N型阱结构412的区域的其他部分中，形成具有1E17到1E19cm-3的硼浓度的第三P型半导体层415作为晶体管的基极，以及第二N型半导体层416作为由砷形成的发射极。
此外，形成阴极电极(未示出)连接第一N型扩散层405以及连接到光接收装置D的第三P型扩散层411的阳极电极417。此外形成晶体管T的集电极418、基极419以及发射电极420。在以上构造的具有电路的光接收元件中，光接收装置D具有由第一氧化硅408、氮化硅409以及第二氧化硅410组成的抗反射薄膜结构407。此外光接收装置D以及晶体管T形成在同一半导体衬底上。因此，得到具有小尺寸、具有优异的灵敏度以及信号特性、有效地转变入射光的功率成为信号、以及具有稳定地长时间防止漏电流的能力的这样的光接收元件。
此外，光接收装置D可以为在第四实施例中的其他光接收装置。
在上述实施例中，虽然双极晶体管T为NPN晶体管，其可以为PNP晶体管或NPN型和PNP型晶体管的组合。此外，不局限于双极晶体管，晶体管可以为例如MOS(金属氧化物半导体)晶体管或BiCMOS(双极CMOS)晶体管的其他的晶体管，并且此外晶体管可以被其他信号处理电路代替。
(第六实施例)图6为显示在本发明的第六实施例中在光盘驱动器中的光学检拾器的图。该光学检拾器包括本发明的具有从D1到D5的五个光接收装置的光接收装置506。
光学检拾器使用产生跟踪束的衍射光栅501把从半导体激光500的光分成三束，包括用于跟踪的两旁边束以及用于读取信号的一主要束。这三束透射通过作为零级光的全息元件502、通过校准透镜503转变为平行束，并且通过物镜504在盘片505上会聚。
会聚的光被形成在盘片505上的凹坑具有调制光能地反射。该反射过的光透射通过物镜504以及校准透镜503，并且被全息元件502衍射。从全息元件502的主要光入射到具有从D1到D5的五个光接收部分的光接收装置506上。于是，通过从该些五个光接收部分在输出中相互增加或减少，得到数据信号和轨道信号。
具有以上构造的光学检拾器的光盘驱动器包括能够长时间防止漏电流的并且具有优异灵敏度和信号特性的光接收装置506。因此，得到适合例如DVD的使用具有例如蓝光的短波长的光的高密度存储的光盘的光盘驱动器。
在上述实施例中，光接收装置506可以为本发明的包括电路的光接收元件。这使得可以形成光接收装置以及用来处理从光接收装置的信号的电路在一个芯片上，导致小尺寸光学检拾器并且因此小尺寸光盘驱动器。
此外，不局限于在上述实施例中的光学检拾器，本发明可以用于其它光学系统。
权利要求
1.一种光接收装置，包括多个光接收部分(103)，位于半导体层(102)上；以及第一光透射薄膜(107)以及第二光透射薄膜(108)，其以从较接近光接收部分(103)的一侧的顺序至少层叠在多个光接收部分(103)上以及在多个光接收部分(103)之间的部分上，其中，所述第一光透射薄膜(107)以及所述第二光透射薄膜(108)均为氧化物，以及所述第二光透射薄膜(108)比所述第一光透射薄膜(107)的厚度厚。
2.如权利要求1所述的光接收装置，其中，所述第一光透射薄膜(107)为通过热氧化方法形成的氧化硅，以及所述第二光透射薄膜(108)为通过沉积方法形成的氧化硅。
3.如权利要求1所述的光接收装置，还包括第三光透射薄膜(308)，其设置在所述第一光透射薄膜(307)以及所述第二光透射薄膜(308)之间。
4.如权利要求3所述的光接收装置，其中，所述第三光透射薄膜(308)为氮化硅。
5.一种包括电路的光接收元件，包括如权利要求1至4中任意一项所述的光接收装置(D)；以及信号处理电路(T)，用于处理来自所述光接收装置(D)的光接收部分(405)的信号，其中，所述光接收装置(D)以及所述信号处理电路(T)形成在所述半导体层(400)上。
6.一种包括如权利要求1至4中任意一项所述的光接收装置(506)的光盘驱动器。
7.一种包括如权利要求5所述的包括电路的光接收元件的光盘驱动器。
全文摘要
一种光接收装置包括硅衬底100、在所述衬底100上的第一P型扩散层101、以及在所述第一P型扩散层101上的P型半导体层102。在所述P型半导体层102表面部分上，设置两个N型扩散层103和103作为光接收部分，并且设置第二P型扩散层104在所述两个N型扩散层103和103之间。在所述P型半导体层102上，设置由通过热氧化形成的第一氧化硅107以及通过CVD形成的第二氧化硅108组成的抗反射薄膜结构106。所述第一氧化硅107的薄膜厚度设定为大约15nm，因此防止在所述第一氧化硅107与所述P型半导体层102之间的界面上的缺陷。所述第二氧化硅108的薄膜厚度设定为大约100nm，因此当长时间施加电源电压时防止在阴极之间的漏电流。
文档编号H01L31/103GK1589502SQ0282326
公开日2005年3月2日 申请日期2002年12月10日 优先权日2001年12月21日
发明者林田茂树, 森冈达也, 谷善彦, 大久保勇, 和田秀夫 申请人:夏普株式会社