专利名称：受光元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及具备多个受光区域的受光元件，其中受光区域具有被分割为多个区段(segment)的受光部。
技术背景图i示出现有的受光元件no的平面构成。受光元件no具有第一受光区域72和第二受光区域78。第一受光区域72由第一受光部72-1构成， 第二受光区域78由第二受光部78-1构成。第一主受光部72-1及第二受光 部78-1分别构成为包括4个PIN光电二极管(PD) 76-1、 76-2、 76-3、 76-4。 另外，这些受光部的结构被公开于特开2006-332104号公报中。从各PD76 得到的电流信号被分别输出到选择电路210。选择电路210构成为包括8个晶体管211-1、 211-3、 212-1、 212-3、 213-1、 213-3、 214-1、 214-3。选择电路210基于控制信号CTL，择一输 出第一受光区域72、第二受光区域78生成的电流信号中的任一方。例如， 在输出第一受光区域72的电流信号的情况下，选择电路210基于控制信 号CTL，使晶体管211-1、 212-1、 213-1、 214-1为导通状态。再有，在输 出第二受光区域78的电流信号的情况下，选择电路210基于控制信号 CTL，使晶体管211-3、 212-3、 213-3、 214-3为导通状态。图2是第一主受光部72-l的一例的更详细的俯视图。其中，第二受光 部78-1的构成也和图2所示的第一受光部72-1的构成同样。PD76-1、 76-2、 76-3、 76-4互相之间被形成于这些PD周围的半导体 基板表面上的分离区域80划分开来。作为分离区域80，例如形成扩散了 高浓度的p型杂质的p+区域。在硅基板的与受光部对应的部分中，通过光 的吸收而生成电子及空穴。各PD76中，作为其阴极，配置集中所生成的 电荷中的电子的阴极区域82。作为阴极区域82，例如形成扩散了高浓度的n型杂质的n+区域。阴极区域82经由接触点，例如与以Al层等形成的布线86连接。由 从相邻的区域延伸的布线84对分离区域80例如施加接地电位。再有，集 中于各阴极区域82的信号电荷经由布线86，被读出到选择电路210。例 如，从阴极区域82读出并从选择电路210输出的电流信号由电流检测器 转换为电压信号后，在放大电路中进行放大。图3是表示通过图1及图2中分别示出的直线A—A'而与半导体基 板垂直的剖面中的受光元件170的结构的示意性剖视图。该剖面中示出了 第一受光部72-1的PD76-2、 76-4、第二受光部78-1的PD76-2、 76-4以及 层叠于形成了这些部分的半导体基板上的布线或层间绝缘膜等的结构。受光元件no采用如下半导体基板而形成，该半导体基板在作为导入了 p型杂质的p型硅基板的P-sub层90之上层叠了杂质浓度比P-sub层90 低且具有高电阻率的外延层92。 P-sub层90构成各PD76共用的阳极，例 如从基板背面施加接地电位。分离区域80如上所述由设于基板表面侧的 布线84施加接地电位，与P-sub层90 —起构成阳极。外延层92构成第一受光部72-1、第二受光部78-1的各PD76的i层。 被导入外延层92的低浓度杂质例如为p型的杂质。外延层92的厚度设定 为要检测的光在半导体内的吸收长度以上。例如，硅对CD或DVD中采 用的780nm段或650nm段的光的吸收长度为10 20pm左右。由此，此 处将外延层92的厚度设定为10 20nm。在第一受光部72-l、第二受光部 78-1中，在外延层92的表面上形成上述的分离区域80及阴极区域82。如上所述，在形成了半导体基板表面的PD76的结构后，在半导体基 板上形成布线结构或保护膜等。例如在基板表面上层叠防反射膜126，层 叠第一层间绝缘膜130，层叠由金属膜构成的布线层132，层叠第二层间 绝缘膜136。例如图2所示的布线86由布线层132形成。受光元件170被利用于进行DVD或CD等光盘的记录、再生用的光 拾取器中。第一及第二受光区域72、 78接受从光拾取器输出的激光，生 成电流信号。第一及第二主受光部72-l、 78-1生成的电流信号被输入到信 号处理电路。信号处理电路进行解调处理、译码处理，从所输入的电流信 号中再生数字数据。第一及第二受光部72、 78生成的电流信号被用于控制光拾取器的动作。具体是，根据第一及第二受光部72-l、 78-1中生成的电流信号生成跟踪误差信号。设有光拾取器的光盘记录再生装置根据跟踪 误差信号来控制光拾取器，以便在形成于光盘上的记录磁道上进行追踪。第一受光区域72及第二受光区域78是为了对种类互不相同的光盘进 行记录、再生处理而设置的。例如，第一受光区域72是为了对DVD进行 记录、再生处理而设置的，第二受光区域78是为了对CD进行记录、再 生处理而设置的。在对DVD进行记录、再生处理时，激光的反射光入射 到第一受光区域72，在对CD进行记录、再生处理时，激光的反射光入射 到第二受光区域78。设置于受光元件170的第一受光区域72或第二受光区域78经由未图 示的光学透镜接受激光的反射光。例如，在进行DVD的记录、再生处理 之际，使第一受光区域72接受激光的反射光。此时，由于光学透镜所产 生的光的分散等的影响，反射光不但入射到第一受光区域72，也入射到第 二受光区域78，生成信号电荷。由于第一受光区域72与第二受光区域78被分离区域80分离，故第 二受光区域78中生成的信号电荷，基本由第二受光区域78保持。但是， 在使第一受光区域72动作并接受激光的反射光时，第二受光区域78成为 浮游状态，因此第二受光区域78中生成的信号电荷中的一部分会越过分 离区域80。例如，第二受光区域78所包含的PD76-1、 76-2中生成的信号 电荷的一部分会越过分离区域80而移动到第一受光区域72所包含的 PD76-3、 76-4，作为噪声电荷而与这些PD76-3、 76-4的信号电荷叠加。 此时，第一受光区域72所包含的PD76-3、 76-4根据第一受光区域72生 成的信号电荷与第二受光区域78生成的噪声电荷之和，输出电流信号。基于上述理由，第一受光区域72所包含的PD76-3、 76-4与第一受光 区域72所包含的PD76-1、 76-2相比，容易受到噪声电荷的影响。因此， 存在根据第一受光区域72输出的电流信号进行的光拾取器的控制不正确 的问题。另外，在采用第二受光区域78时也存在同样的问题。发明内容本发明鉴于上述现有技术的问题，其目的在于提供一种即使在具有多个受光区域的情况下也可以防止噪声电荷的叠加并生成正确的电流信号 的受光元件。本申请的发明的特征在于，包括第一受光区域，其形成于半导体基 板上，至少具有一个被分割为多个区段并生成与入射光对应的电流信号的 受光部；第二受光区域，其形成于上述半导体基板上，至少具有一个被分 割为多个区段并生成与入射光对应的电流信号的受光部；和选择电路，其 与上述第一受光区域及上述第二受光区域连接，择一地从上述第一受光区 域及上述第二受光区域的一方输出上述电流信号，并且将另一方连接到规 定的电位。
图1是现有的受光元件的示意俯视图。图2是表示现有的第一受光部72-1的俯视图。图3是表示现有的受光元件的结构的示意性剖视图。图4是本发明实施方式中的受光元件的示意俯视图。图5是本发明其他实施方式中的受光元件的示意俯视图。
具体实施方式
图4是本发明实施方式的受光元件的示意俯视图。受光元件70形成 于由硅构成的半导体基板上，构成为包括第一受光区域72与第二受光区 域78。第一受光区域72例如包含分别具有排列为2X2的4个PIN光电二极 管(PD) 76的第一受光部72-1，将从光学系统入射到基板表面的光分割 为2X2的4个区段后进行接受。第二受光区域78与第一受光区域72同 样，包含分别具有4个PD76的第二受光部78-1 。第一受光部72-1与第二 受光部78-1中生成的电流信号被分别输出到选择电路110。选择电路110构成为包括16个晶体管111-1、 111-2、 111-3、 111-4、 112-1、 112-2、 112-3、 112-4、 113-1、 113-2、 113-3、 113-4、 114-1、 114-2、 114_3、 114_4。选择电路110基于控制信号CTL，择一地从第一受光区域 72、第二受光区域78的任一方输出电流信号，并且将另一方连接到规定电位、例如+3V。也就是说，在使第一受光区域72和第二受光区域78的 其中之一的受光部择一地动作时，另一方所包含的PD76被固定为规定的 电位，因此不会成为浮游状态。在输出第一受光区域72中生成的电流信号时，选择电路110基于控制 信号CTL，使晶体管111-1、 111-4、 112-1、 112-4、 113-1、 113-4、 114-1、 114-4为导通状态，使晶体管111-2、 111-3、 112-2、 112-3、 113-2、 113-3、 114-2、 114-3为截止状态。此时，第一受光部72-l所包含的PD76-l、 762、 76-3、 76-4的电流信号分别经由晶体管111-1、 112-1、 113-1、 114-1而从 选择电路U0输出。再有，第二受光部78-l所包含的PD76-1、 76-2、 76-3、 76-4经由晶体管111-4、 112-4、 113-4、 114-4而被施加规定的电位。在输出第二受光区域78所生成的电流信号时，选择电路110基于控制 信号CTL，使晶体管111-2、 111-3、 112-2、 112-3、 113-2、 113-3、 114-2、 114-3为导通状态，使晶体管111-1、 111-4、 112-1、 112-4、 113-1、 113-4、 114-1、 114-4为截止状态。此时，第二受光部78-1所包含的PD76-1、 76-2、 76-3、 76-4的电流信号分别经由晶体管111-3、 112-3、 113-3、 114-3而从 选择电路110输出。再有，第一受光部72-l所包含的PD76-1、 76-2、 76-3、 76-4经由晶体管111-2、 112-2、 113-2、 114-2而被施加规定的电位。本发明实施方式中的第一受光部72-1及第二受光部78-1的更详细的 平面构成和上述现有技术的图2所示的构成相同。再有，本发明实施方式 中的图4所示的通过直线A-A'而与半导体基板垂直的剖面中的受光元件 70的结构和上述现有技术的图3所示的结构相同。也就是说，在择一地使 第一受光区域72动作的情况下，将第二受光区域78所包含的阴极区域82 固定为规定的电位，而在择一地使第二受光区域78动作的情况下，将第 一受光区域72所包含的阴极区域82固定为规定的电位。此外，本申请的技术方案记载的中间半导体区域对应于本发明实施方 式中记载的外延层92，下部半导体区域对应于P-sub层90，上部半导体区 域对应于阴极区域82。受光元件70与上述现有技术的受光元件170同样，被利用于对DVD 或CD等光盘进行记录、再生处理的光拾取器中。第一及第二受光区域72、 78接受从光拾取器输出的激光的反射光，生成电流信号。第一及第二受光72-1、 78-1中生成的电流信号被输入到连接在选择电路110后级的信号处 理电路。信号处理电路进行解调处理、译码处理，由所输入的电流信号再 生数字数据。而且，第一及第二受光部72、 78中生成的电流信号用于控 制光拾取器的动作。具体是，根据第一及第二受光部72-l、 78-1中生成的 电流信号，生成跟踪误差信号。设有光拾取器的光盘记录再生装置基于跟 踪误差信号来控制光拾取器，以便在形成于光盘上的记录磁道上进行追踪。第一受光区域72及第二受光区域78是为了对种类互不相同的光盘进 行记录、再生处理而设置的。例如，第一受光区域72是为了对DVD进行 记录、再生处理而设置的，第二受光区域78是为了对CD进行记录、再 生处理而设置的。在对DVD进行记录、再生处理时，激光的反射光入射 到第一受光区域72，在对CD进行记录、再生处理时，激光的反射光入射 到第二受光区域78。例如，在利用第一受光区域72进行光盘的记录、再生时，由于光学 透镜所造成的光分散等的影响，反射光不仅入射到第一受光区域72，还入 射到第二受光区域78，生成信号电荷。此时，第二受光区域78中生成的 信号电荷的一部分越过设置在第二受光区域78中的分离区域80而移动到 第一受光区域72。但是，在本发明的实施方式中，第二受光区域78所包 含的阴极区域82被固定在规定的电位，因此第二受光区域78中生成的信 号电荷通过阴极区域82而被排出。因此，可以防止第二受光区域78产生 的电荷移动到第一受光区域72而作为噪声电荷叠加在第一受光区域72的 信号电荷上，第一受光区域72可以生成与反射光强度对应的正确的电流 信号。再有，即使在利用第二受光区域78进行光盘的记录、再生的情况 下也可以得到同样的效果。图5是本发明其他实施方式中的受光元件270的示意俯视图。受光元 件270形成于由硅构成的半导体基板上，构成为包括第一受光区域72与 第二受光区域78。与图4所记载的本发明实施方式的不同之处在于，第一 受光区域72及第二受光区域78分别具备多个受光部。第一受光区域72具有第一受光部72-1及第一副受光部72-2、 72-3。 第一受光部72-1设置于第一副受光部72-2、 72-3之间。第二受光区域78与第一受光区域72同样，具有第二受光部78-1和第二副受光部78-2、78-3。 第二受光部78-1设置于第二副受光部78-2、 78-3之间。例如第一受光区 域72所包含的第一受光部72-1与第一副受光部72-2、 72-3的间隔被设定 为比第二受光区域78所包含的第二受光部78-1与第二副受光部78-2、78-3 的间隔窄。第一及第二主受光部72-1、 78-1中生成的电流信号被输入到信号处理 电路。信号处理电路进行解调处理、译码处理，由所输入的电流信号再生 数字数据。第一及第二副受光部72-2、 72-3、 78-2、 78-3中生成的电流信 号用于控制光拾取器的动作。具体是，根据副受光部的输出信号，生成跟 踪误差信号。设有光拾取器的光盘记录再生装置基于跟踪误差信号来控制 光拾取器，以便在形成于光盘上的记录磁道上进行追踪。受光元件270所包含的第一受光区域72及第二受光区域78与未图示 的选择电路连接。与图4所示的本发明的实施方式同样，在利用第一受光 区域72进行光盘的记录、再生时，选择电路输出第一受光区域72所包含 的PD76生成的电流信号，而在第二受光区域78所包含的PD76上施加规 定的电位。另外，在利用第二受光区域78进行光盘的记录、再生时，选 择电路.输出第二受光区域78所包含的PD76生成的电流信号，而在第一受 光区域72所包含的PD76上施加规定的电位。再有，在本发明的实施方式中，采用在P-sub层90、分离区域80上 施加接地电位的构成，但本发明不限于此，也可以采用在P-sub层90、分 离区域80上施加与各区域对应的不同电位的构成。在本发明的实施方式中，优选选择电路110形成在由第一受光区域72 与第二受光区域78构成的半导体基板上。但是，选择电路110也可以形 成于与第一受光区域72和第二受光区域78构成的半导体基板不同的半导 体基板上。输入到选择电路110的控制信号CTL可以从受光元件的外部 取得。再有，也可以在形成了选择电路110的半导体基板上形成控制电路， 将该控制电路生成的控制信号CTL输入到选择电路110。根据本申请的发明，受光元件即使在具备多个受光区域的情况下也可 以防止噪声电荷的叠加且能生成正确的电流信号。
权利要求
1、一种受光元件，包括第一受光区域，其形成于半导体基板上，至少具有一个被分割为多个区段并生成与入射光对应的电流信号的受光部；第二受光区域，其形成于所述半导体基板上，至少具有一个被分割为多个区段并生成与入射光对应的电流信号的受光部；和选择电路，其与所述第一受光区域及所述第二受光区域连接，择一地从所述第一受光区域及所述第二受光区域的一方输出所述电流信号，并且将另一方连接到规定的电位。
2、 根据权利要求1所述的受光元件，其特征在于， 所述第一受光区域及所述第二受光区域分别包含多个所述受光部。
3、 根据权利要求2所述的受光元件，其特征在于， 所述第一受光区域所包含的多个所述受光部的间隔，比所述第二受光区域所包含的多个所述受光部的间隔窄。
4、 根据权利要求1所述的受光元件，其特征在于， 所述受光部具有中间半导体区域，其设置于所述半导体基板的主面，具有低杂质浓度； 第一导电型的下部半导体区域，其与所述中间半导体区域的下表面接触配置，并被施加第一电压，具有比所述中间半导体区域高的杂质浓度； 第一导电型的分离区域，其沿着所述区段相互间的边界形成于所述中间半导体区域的表面，并被施加第二电压，具有比所述中间半导体区域高的杂质浓度；和第二导电型的多个上部半导体区域，其分别形成于所述中间半导体区 域表面的与所述各区段对应的位置上，并被施加第三电压，具有比所述中 间半导体区域高的杂质浓度；所述各上部半导体区域与所述下部半导体区域因所述第一电压和所 述第三电压而被设为逆偏压状态，在所述中间半导体区域形成耗尽层，所 述分离区域根据所述第二电压而在其与所述下部半导体区域之间形成针 对所述信号电荷在所述区段之间移动的电位势垒。
全文摘要
本发明提供一种受光元件，包括第一受光区域，其形成于半导体基板上，至少具有一个被分割为多个区段并生成与入射光对应的电流信号的受光部；第二受光区域，其形成于上述半导体基板上，至少具有一个被分割为多个区段并生成与入射光对应的电流信号的受光部；和选择电路，其与上述第一受光区域及上述第二受光区域连接，择一地从上述第一受光区域及上述第二受光区域的一方输出上述电流信号，并且将另一方连接到规定的电位。由此，在具有多个受光区域的受光元件中，可以防止来自其他受光区域的噪声电荷向各受光区域的信号电荷的叠加，各受光区域可以生成正确的电流信号。
文档编号H01L27/144GK101276823SQ200810086579
公开日2008年10月1日 申请日期2008年3月20日 优先权日2007年3月30日
发明者长谷川昭博 申请人:三洋电机株式会社;三洋半导体株式会社