光接收元件制造技术

一种光接收元件，包括：第一导电类型的半导体衬底；形成于第一导电类型半导体衬底表面预定区域的第二导电类型的第一半导体层；以及至少一块其形成方式是从第二导电类型的第一半导体层的上表面延伸至第一导电类型的半导体衬底表面的第一导电类型半导体区域，其中第一导电类型半导体衬底的电阻率设定为在施加反向偏压时形成于第一导电类型半导体衬底的耗尽层深度Ｘｄ与第一导电类型的半导体区域的扩散深度Ｘｊ之间满足Ｘｄ≥Ｘｊ的关系。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路型光接收元件，其中处理光电转换信号的电路是集成电路。具体而言，本专利技术涉及改善光接收元件(例如用于光头等的区域划分光电二极管元件)响应速度的结构。光头已经被用于各种光盘设备上，包括CD-ROM、数字视盘(DVD)等。近年来CD-ROM设备发展极为迅猛，已经具有较高的响应速度。当前已有4X-6X(即响应速度4-6倍于一般的响应速度)的CD-ROM设备投放市场。而且在不远的将来会出现市售的8X-12X的CD-ROM。另一方面，DVD的发展也很引人注目。在DVD中，可以在6X CD-ROM的响应速度下访问其存储的数据。在不久极有可能出现响应速度是现在的两倍的DVD。而且，这种光盘设备要求能处理运动图像等存贮所需的大量数据。由此看来，迫切需要提高光头的响应速度。区域划分光电二极管的光接收区域被划分为若干光检测区域，一般用作光头的信号检测器元件。随着近年来研制出尺寸较小的高性能光盘设备，减少光头的尺寸和重量就显得愈发重要。为了制造出这种光头，提出了一种光学模块，其中跟踪光束产生功能、光束分叉功能和误差信号产生功能被集成在一个全息图元件中，而且在封装内配备了激光二极管和区域划分光电二极管元件。图7示出了这种用于光头的光学系统1000的典型布局。以下简单描述光学系统1000检测信号的原理。激光二极管110发射的光线入射至全息图元件(该元件的外部结构没有在图7中示出)上，它包括分别形成于其上下表面的全息附图说明图130和衍射光栅120。激光二极管110发射的光线由形成于全息图元件下表面的衍射光栅120分光以产生跟踪光束。跟踪光束被一分为三，其中的两束为跟踪用的分光束而另一束为读取信息信号的主光束。随后，光束作为零级光束透射过形成于全息图元件的上表面的全息图130，由准直透镜140变换为平行光束并由物镜150聚焦在盘160上。聚焦的光线受到盘160上凹坑的调制和反射；透射过物镜150和准直透镜140；随后经全息图130的衍射从而作为第一级衍射光束导入区域划分光电二极管元件170上，该元件上形成有5个区域划分光检测光电二极管部分D1-D5(以下简称为“光检测部分”)。在这种情况下，划分区域光电二极管元件170在光头的光学系统1000中起着光接收元件的作用。全息图130包括衍射周期不同的两块区域。当主光束的反射光束入射到其中一块区域时，光束被聚焦至光检测部分D2和D3之间的线性隔离部分。另一方面，当主光束的反射光束入射到全息图130的另一块区域时，光束被聚焦至光检测部分D4。两束分光束的反射光束被分别聚焦至光检测部分D1和D5上。在光学系统1000中，主光束在区域划分光电二极管元件170上的入射位置根据全息图130与盘160之间距离的变化沿着垂直于光检测部分D2和D3纵向的方向移动。当主光束聚焦至盘160上时，其反射光束入射至光检测部分D2和D3之间的隔离部分。因此，假设区域划分光电二极管元件170的光检测部分D1-D5的输出分别为S1-S5，则聚焦误差信号FES由下式给出FES＝S2－S3另一方面，采用所谓的三光束方法来检测跟踪误差。由于跟踪用的两束分光束分别聚焦在光检测部分D1和D5上，所以跟踪误差信号TES由下式给出TES＝S1－S5。因此，当跟踪误差信号TES为零时，主光束正好位于被主光束照射的目标光道上。而且，根据下式，再生信号RF作为接收主光束的反射光束的光检测部分D2-D4的输出之和给出RF＝S2＋S3＋S4。图8示出了光学系统1000的区域划分光电二极管元件170的平面图。在区域划分光电二极管元件170中，如上所述，在狭长的区域内形成了5块光检测部分D1-D5。此外，如图8所示，设置了一对为所有光检测部分D1-D5公用的阳极电极172a和172b和对应5块光检测部分D1-D5的5个阴极电极174a-174e，从而将提供有光检测部分D1-D5的区域围住。区域划分光电二极管元件170的形状由光学系统1000确定。如图8所示，所有的光检测部分D1-D5都呈狭长形。理由如下。在装配光学系统1000过程中，先将激光二极管110和区域划分光电二极管元件170封装在封装盒内，随后在盒的上表面粘附包含全息图130和衍射光栅120的全息图元件。在此期间很容易引起激光二极管110与区域划分光电二极管元件170位置对准的偏差。此外，激光二极管110的振荡波长不仅因产品个体差异而不同，而且还随温度变化。因此，衍射光线的衍射角是变化的，所以在一些情况下衍射光线入射位置将发生偏离。为了解决这个问题，区域划分光电二极管元件170的光接收面需要采用如图8所示的形状，沿Y方向(即沿着衍射光线的入射位置因衍射角变化而移动的方向)具有较长的边。另一方面，在图8所示的X方向上，衍射光线的衍射角并不受振荡波长变化的影响，产品个体差异和温度变化是激光二极管110振荡波长发生变化的原因。此外，通过转动粘结在封装盒上表面的全息图元件可以补偿激光二极管110与区域划分光电二极管元件170之间的对准位置偏差。因此，区域划分光电二极管元件170的光接收面在X方向上无需采用较长的边。相反，如果沿X方向平行入射的三条相邻光束之间的间距较大，则难以在光盘设备内调整光头位置。因此，考虑到X方向，光检测部分D1-D5的宽度以及它们之间的隔离部分宽度应窄一些。由上可见，区域划分光电二极管元件170的形状就有必要是狭长的。图9示出了普通的光检测区域划分光电二极管元件170沿图8中直线IX-IX的剖面图。图9中未将各种部件全部画出，包括在金属引线处理步骤之后各步骤中形成的多层引线、保护膜等。以下将借助剖面图10A-10D描述区域划分光电二极管元件170的制造方法。在图9和图10A-10D中，同一部件用相同的标号表示。首先在P型半导体衬底1的表面附近形成p型掩埋扩散区2，用作将光检测部分D1-D5互相隔开的隔离部分(图10A)。接着，如图10B所示，在整个P型半导体衬底1的表面形成N型外延生长层4(以下简称为N型外延层)。接着在N型外延层内部的各区域形成P型隔离扩散区域5以对应P型掩埋扩散区域2。P型隔离扩散区域5的形成使其从N型外延层4的表面垂直延伸到达P型半导体衬底1(或者P型掩埋扩散区域2的表面)的上表面。因此，N型外延层4被划分为若干电学隔离的N型半导体区域，从而形成如图10C所示的各个光检测部分D1-D5(在图10C中未画出光接收部分D4)。此后，如图10C所示，在N型外延层4介于P型隔离扩散层5左右两端之间的表面区域上形成P型扩散层6，从而覆盖住作为光检测部分D1-D5的隔离部分的P型隔离扩散层5的至少一部分上表面。接着如图10D所示，当形成P型扩散层6时在P型扩散层6和N型外延层4表面形成并对应于P型扩散层6表面上的光接收区域的氧化膜7部分被去除掉，并在半导体衬底1上形成氮化物膜8。氮化物膜8的厚度根据激光二极管的波长设定以使氮化物膜起抗反射膜的作用。随后在氧化物膜7和氮化物膜8上开电极窗口。接着形成电极引线9a，与此同时在未受到信号光照射的氮化物膜8表面上形成金属膜9，由此获得图9所示划分区域光电二极管元件170的结构。另一方面，利用普通的双极IC工艺在半导体衬底1上形成信号处理器部分(未画出)。当在各光检测部分D1-D5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光接收元件，其特征在于包括： 第一导电类型的半导体衬底； 形成于第一导电类型半导体衬底表面的预先确定区域的第二导电类型的第一半导体层；以及 至少一块其形成方式是从第二导电类型的第一半导体层的上表面延伸至第一导电类型的半导体衬底表面从而将第二导电类型的第一半导体层划分为若干第二导电类型的半导体区域的第一导电类型半导体区域， 其中，第一导电类型的半导体衬底的电阻率设定在预先确定的范围内，从而在施加反向偏压时形成于第一导电类型半导体衬底的耗尽层的深度Ｘｄ与第一导电类型的半导体区域对第一导电类型半导体衬底的扩散深度Ｘｊ之间满足Ｘｄ≥Ｘｊ的关系。

【技术特征摘要】
JP 1996-6-26 166284/96;JP 1995-9-26 248142/951.一种光接收元件，其特征在于包括第一导电类型的半导体衬底；形成于第一导电类型半导体衬底表面的预先确定区域的第二导电类型的第一半导体层；以及至少一块其形成方式是从第二导电类型的第一半导体层的上表面延伸至第一导电类型的半导体衬底表面从而将第二导电类型的第一半导体层划分为若干第二导电类型的半导体区域的第一导电类型半导体区域，其中，第一导电类型的半导体衬底的电阻率设定在预先确定的范围内，从而在施加反向偏压时形成于第一导电类型半导体衬底的耗尽层的深度Xd与第一导电类型的半导体区域对第一导电类型半导体衬底的扩散深度Xj之间满足Xd≥Xj的关系。2.如权利要求1所述的光接收元件，其特征在于在第一导电类型的半导体衬底内...

【专利技术属性】
技术研发人员：福永直树，久保胜，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]