(57)【要約】【課題】短波長光を用いた光ディスク装置のサーボ制御を適切に実行できる受光素子を提供すること。【解決手段】シリコン基板２００上に、Ｐ型拡散層２０１とＰ型半導体層２０２を備える。Ｐ型半導体層２０２の表面部分に、第１および第２Ｎ型半導体部２０３ａ，２０３ｂをすると共に、この第１および第２Ｎ型半導体部２０３ａ，２０３ｂの間に、Ｐ型表面拡散部２０６を備える。Ｐ型表面拡散部２０６は、４μｍの深さｄを有すると共に２μｍの幅ｗを有するので、短波長の入射光に対しても比較的広いクロストーク幅が得られて、比較的広い範囲に亘る入射光のずれを検出できる。したがって、短波長光を用いた光ディスク装置のサーボ制御が適切に実行できる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の第１半導体層と、
上記第１半導体層の表面部分に形成された第２導電型の複数の第１半導体部と、
上記複数の第１半導体部の間に形成され、上記第１半導体層の不純物濃度よりも大きい不純物濃度を有すると共に、２μｍ以上の幅を有する第１導電型の第２半導体部と
を備えることを特徴とする受光素子。
【請求項２】
請求項１に記載の受光素子において、
上記第２半導体部の幅は、８μｍ以下であることを特徴とする受光素子
【請求項３】
請求項１または２に記載の受光素子と、この受光素子から出力される信号を処理する信号処理回路とを、同一基板上に形成したことを特徴とする回路内蔵型受光装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の受光素子、もしくは、請求項３に記載の回路内蔵型受光装置を備えることを特徴とする光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受光素子、回路内蔵型受光装置および光ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光ディスク装置が備える光ピックアップ部は、半導体レーザの出射光をレンズで光ディスク上に集光・照射し、この光ディスクに形成されているデータ部で光強度が変調された反射光を、受光素子で受光している。この反射光を受光した受光素子からの出力信号を、信号処理回路によって処理して、上記光ディスクに書き込まれているデータを示すデータ信号を検出すると共に、フォーカス信号やサーボ信号を検出する。上記光ディスク装置は、上記フォーカス信号に基づいて上記レンズの焦点を制御すると共に、上記サーボ信号に基づいて上記ディスク上のレーザ光の照射位置を制御している。
【０００３】
従来、上記光ディスク装置に用いられる受光素子としては、図６に示すようなものがある（例えば特許文献１参照）。この受光素子は、Ｐ型半導体基板６００上に、Ｎ型拡散層６０６とＮ型半導体層６０１とを順に備え、このＮ型半導体層６０１の表面部分に、Ｐ型不純物で形成された第１および第２Ｐ型表面拡散部６０２ａ，６０２ｂを備える。上記Ｎ型半導体層６０１の表面部分であって、上記第１および第２Ｐ型表面拡散部６０２ａ，６０２ｂの間に、Ｎ型不純物で形成されて上記Ｎ型半導体層６０１の不純物濃度よりも大きい不純物濃度を有するＮ型表面拡散部６０４が形成されている。また、上記Ｎ型半導体層６０１には、上記第１および第２Ｐ型表面拡散部６０２ａ，６０２ｂの図６における左右両側に位置すると共に、上記Ｎ型半導体層６０１の表面から上記Ｎ型拡散層６０６に達するＮ型拡散部６０３が形成されている。このＮ型拡散部６０３は、上記Ｎ型半導体層６０１の不純物濃度よりも大きい不純物濃度を有する。上記Ｎ型半導体層６０１の表面には反射防止膜６０５が設けられている。上記Ｎ型表面拡散部６０４によって、上記Ｎ型半導体層６０１の表面反転に起因する上記第１および第２Ｐ型表面拡散部６０２ａ，６０２ｂの間のリーク電流を防止している。
【０００４】
上記第１および第２Ｐ型表面拡散部６０２ａ，６０２ｂで生成された光キャリアは、この第１および第２Ｐ型表面拡散部６０２ａ，６０２ｂに各々接続された図示しない２つの出力端子から別個に取り出される。上記第１および第２Ｐ型表面拡散部６０２ａ，６０２ｂから別個に取り出された光キャリアの量、つまり、上記２つの出力端子から各々検出される出力値に基いて、上記光ディスクにレーザビームが現実に照射されている位置を算出する。この算出された上記レーザビームの照射位置に基いて、上記光ディスク装置のサーボ制御を行なっている。
【０００５】
上記光ディスク装置のサーボ制御は、以下のようにして行なわれる。すなわち、上記光ディスクへのレーザ光の照射位置が正規の位置からずれた場合、上記光ディスクの反射光が上記受光素子に入射する位置がずれる。上記反射光が受光素子に入射する位置がずれることによって、上記第１および第２Ｐ型表面拡散部６０２ａ，６０２ｂからの出力値の比が変化する。この出力比の変化量から、光ディスクへのレーザ光の照射位置のずれを算出して、この算出されたずれを縮小するように光ピックアップ部等を駆動する。このようなサーボ制御を行なうため、上記光ディスクの正規位置に照射されたレーザ光の反射光が上記受光素子に入射した場合、この入射光の中心が、上記第１および第２Ｐ型表面拡散部６０２ａ，６０２ｂの間に位置する上記Ｎ型表面拡散部６０４の幅方向中央に位置するように設定している。これによって、上記光ディスクの正規位置にレーザ光が照射された場合、上記第１および第２Ｐ型表面拡散部６０２ａ，６０２ｂから各々得られる出力電流の比が１：１になるようにしている。そして、上記出力電流比を１：１に保つようにサーボ制御を行う。
【０００６】
図７は、図６の受光素子に、波長が６５０ｎｍの光が入射した場合のクロストーク特性を示す図である。クロストーク特性は、上記受光素子の表面における入射光の中心の位置と、上記受光素子の第１および第２Ｐ型表面拡散部６０２ａ，６０２ｂからの出力電流との関係を表した曲線で示している。図７において、横軸は、上記受光素子の表面において、上記第１Ｐ型表面拡散部６０２ａから第２Ｐ型表面拡散部６０２ｂに向う距離を示す。この横軸の０μｍが、上記第１Ｐ型表面拡散部６０２ａの図６における幅方向の中央に相当する。また、横軸の９．５μｍが、上記Ｎ型表面拡散部６０４の幅方向の中央に相当する。さらに、横軸の１９μｍが、上記第２Ｐ型表面拡散部６０２ｂの図６における幅方向の中央に相当する。縦軸は、上記第１および第２Ｐ型表面拡散部６０２ａ，６０２ｂからの出力電流であり、最大の出力電流の値を１としている。図７から分かるように、上記第１Ｐ型表面拡散部６０２ａの中央に反射光の中心が位置するように反射光が入射した場合、この第１Ｐ型表面拡散部６０２ａのみから出力電流が得られる。そして、上記反射光の入射位置がＮ型表面拡散部６０４に近づくに従って、第２Ｐ型表面拡散部６０２ｂからの出力電流が増加する。上記反射光の中心と、上記Ｎ型表面拡散部６０４の中央とが一致すると、第１Ｐ型表面拡散部６０２ａからの出力電流と、第２Ｐ型表面拡散部６０２ｂからの出力電流とが１：１になる。さらに、上記反射光の入射位置が第２Ｐ型表面拡散部６０２ｂ側にずれるに従って、上記第１Ｐ型表面拡散部６０２ａからの出力電流が減少すると共に、第２Ｐ型表面拡散部６０２ｂからの出力電流が増大する。
【０００７】
ここで、図７で示したクロストーク特性において、第１Ｐ型表面拡散部６０２ａの出力電流の曲線と、第２Ｐ型表面拡散部６０２ｂの出力電流の曲線とが交差するＮ型表面拡散部６０４近傍の領域であって、いずれの出力電流値の割合が、５％以上かつ９５％以下である領域をクロストーク領域という。このクロストーク領域について、第１Ｐ型表面拡散部６０２ａの中央と第２Ｐ型表面拡散部６０２ｂの中央とを結ぶ直線上に現れる幅を、クロストーク幅という。なお、上記クロストーク領域は、上記第１Ｐ型表面拡散部６０２ａの出力電流の値と、上記第２Ｐ型表面拡散部６０２ｂの出力電流の値とが、いずれも５％以上かつ９５％以下であるものに限られず、例えば、信号処理回路の回路構成等に応じて、いずれの電流値も１０％以上かつ９０％以下である領域を、クロストーク領域とする場合もある。図７から分かるように、上記クロストーク幅が狭いほど、入射光の上記Ｎ型表面拡散部６０４の中央からのずれに対する出力電流の変化量が急峻になる。したがって、上記クロストーク幅が小さいと、上記第１および第２Ｐ型表面拡散部６０２ａ，６０２ｂの出力値によって検出可能な上記入射光のずれの幅が狭まって、サーボ制御が困難になる。他の実験の結果、サーボ制御を適切に行うためには４μｍ以上のクロストーク幅が必要であることが判明した。図７に示すように、図６の構造を有する受光素子に波長６５０ｎｍの光が入射する場合、４μｍ以上のクロストーク幅が得られるので、適切なサーボ制御を行うことができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−１４８５０３号公報（第３図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の受光素子は、短波長光を用いた光ディスク装置には不適であるという問題がある。図８は、図６の従来の受光素子に、波長が４０５ｎｍの短波長光が入射した際のクロストーク特性を示す図である。図８に示すように、上記従来の受光素子は、短波長光が入射した際のクロストーク幅が約２．５μｍであるので、前述のような入射光の検出可能なずれの幅が狭くて、光ディスク装置のサーボ制御が適切に行えない。
【００１０】
そこで本発明の目的は、短波長光を用いた光ディスク装置のサーボ制御を適切に実行できる受光素子を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の受光素子は、第１導電型の第１半導体層と、
上記第１半導体層の表面部分に形成された第２導電型の複数の第１半導体部と、
上記複数の第１半導体部の間に形成され、上記第１半導体層の不純物濃度よりも大きい不純物濃度を有すると共に、２μｍ以上の幅を有する第１導電型の第２半導体部と
を備えることを特徴としている。
【００１２】
上記構成によれば、上記受光素子への入射光について、例えば１つの上記第２半導体部と、この第２半導体部に隣接する例えば２つの上記第１半導体部とに関して、上記入射光の中心が上記第２半導体部の中央から上記２つの第１半導体部のうちの１つの側にずれている場合、上記２つの第１半導体部から各々得られる出力値は、上記入射光のずれの大きさに対応する比をなす。ここで、上記第２半導体部は２μｍ以上の幅を有するので、上記入射光のずれに対応する比をなした状態で上記２つの第１半導体部から入力値が得られる範囲が、従来の受光素子よりも大きくなる。すなわち、上記２つの第１半導体部のいわゆるクロストーク幅が従来よりも拡大する。したがって、例えば短波長の入射光についても、比較的広い範囲にわたって入射光のずれが検出される。その結果、本発明の受光素子は、例えば短波長光を用いる光ディスク装置において、光ディスクの反射光のずれを適切に検出して、サーボ制御が適切に実行できる。
【００１３】
ここにおいて、上記１つの第２半導体部に隣接する２つの上記第１半導体部に限られず、１つの第２半導体部に隣接する２つ以上の第１半導体部についても、入射光の上記第２半導体部からのずれに対応する比をなして、上記２つ以上の第１半導体部から出力が各々得られる。この場合においても、上記第２半導体部が２μｍ以上の幅を有することによって、２つ以上の第１半導体部に関するクロストーク幅が従来よりも拡大できる。
【００１４】
また、上記１つの第２半導体部に限られず、複数の第２半導体部に各々隣接する２つ以上の第１半導体部についても、入射光の上記第２半導体部からのずれに対応する比をなして、上記２つ以上の第１半導体部から出力が各々得られる。この場合においても、上記第２半導体部が２μｍ以上の幅を有することによって、上記複数の第２半導体部について、この第２半導体部に各々隣接する２つ以上の第１半導体部に関するクロストーク幅が拡大できる。
【００１５】
１実施形態の受光素子は、上記第２半導体部の幅は、８μｍ以下である。
【００１６】
上記実施形態によれば、上記第２半導体部の幅は、８μｍ以下であるので、良好な感度の受光素子が形成できる。ここで、上記第２半導体部の幅が８μｍよりも大きいと、入射光に対する感度が急激に低下してしまうので、例えば光ディスクのサーボ制御が不正確になる。
【００１７】
本発明の回路内蔵型受光装置は、本発明の受光素子と、この受光素子から出力される信号を処理する信号処理回路とを、同一基板上に形成している。
【００１８】
上記構成によれば、上記信号処理回路と受光素子とがモノリシックに形成されて小型であり、かつ、第２半導体部の中央からの入射光のずれを比較的広い範囲にわたって検出可能な回路内蔵型受光装置が得られる。
【００１９】
本発明の光ディスク装置は、本発明の受光素子、または、本発明の回路内蔵型受光装置を備える。
【００２０】
上記構成によれば、本発明の受光素子、または、本発明の回路内蔵型受光装置を備えるので、光ディスクへの光の照射位置に関する正規位置からのずれが比較的広い範囲にわたって検出できて、良好なサーボ性能を有する光ディスク装置が形成できる。また、例えば短波長光を用いた光ディスク装置において、適切なサーボ性能が得られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、図６の受光素子と同様の構成部分を有する受光素子について、Ｎ型表面拡散部６０４の幅ｗを変化させたときのクロストーク幅の変化を示した図である。なお、図１が示すクロストーク幅について、図６の第１および第２Ｐ型表面拡散部６０２ａ，６０２ｂの出力電流値の割合が、５％以上かつ９５％以下である領域をクロストーク領域としている。上記受光素子の入射光は、Ｎ型表面拡散部６０４の形成深さｄよりも小さい侵入長を有する４５０ｎｍの波長の入射光である。図１において、横軸はＮ型表面拡散部６０４の幅ｗ（μｍ）であり、縦軸はクロストーク幅（μｍ）である。本発明の受光素子は、Ｎ型表面拡散層６０４の幅ｗが２μｍ以上の受光素子である。図６の受光素子において、Ｎ型半導体層６０１が第１導電型の第１半導体層であり、Ｐ型不純物で形成された第１および第２Ｐ型表面拡散部６０２ａ，６０２ｂが、第２導電型の複数の第１半導体部である。また、Ｎ型不純物で形成されたＮ型表面拡散部６０４であって２μｍ以上の幅を有するＮ型表面拡散部６０４が、本発明の第１導電型の第２半導体部である。
【００２３】
図１から分かるように、Ｎ型表面拡散部６０４の幅ｗが大きくなるに従って、クロストーク幅が拡大する。具体的には、N型表面拡散部の幅ｗを２μｍ以上に形成することによって、４μｍ以上のクロストーク幅が得られる。また、他の実験により、上記Ｎ型表面拡散部６０４の形成深さｄよりも侵入長が小さい他の波長の光を入射した場合も、上記Ｎ型表面拡散部６０４の幅ｗを２μｍ以上に形成することによって、４μｍ以上のクロストーク幅が得られることが分かった。また、当然に、上記Ｎ型表面拡散部６０４の形成深さｄよりも侵入長が大きい他の波長の光を入射した場合においても、４μｍ以上のクロストーク幅が得られた。
【００２４】
これらのことから、上記Ｎ型表面拡散部６０４の幅を２μｍ以上に形成することによって、入射光の侵入長と上記Ｎ型表面拡散部６０４の形成深さとの大小に拘らず、４μｍ以上のクロストーク幅を得ることができる。したがって、本発明の受光素子によって、適切なサーボ制御を実行できる光ディスク装置が形成できる。特に、従来、光ディスクのサーボ制御を行なうのにクロストーク幅が不十分であった短波長光についても、上記Ｎ型表面拡散部６０４の形成幅を２μｍ以上にすることによって、十分なクロストーク幅を有する受光素子が形成できる。その結果、短波長光を用いた光ディスク装置において、適切なサーボ制御が実行可能になる。
【００２５】
なお、上記クロストーク領域は、図６の第１Ｐ型表面拡散部６０２ａの出力電流の値と、上記第２Ｐ型表面拡散部６０２ｂの出力電流の値とが、いずれも５％以上かつ９５％以下である領域としたが、この出力電流値の割合に限られず、例えば、いずれの出力電流値も１０％以上かつ９０％以下であるような他の割合をなす領域をクロストーク領域としてもよい。
【００２６】
本発明者は、受光素子の入射光の波長によって決定される侵入長が、Ｎ型表面拡散部６０４の形成深さｄよりも小さい場合と大きい場合とで、クロストーク幅が大幅に変わることを見出した。すなわち、図６の従来の受光素子において、Ｎ型表面拡散部６０４の形成深さｄは２．５μｍであり、波長６５０ｎｍの光の侵入長３．３μｍよりも小さい。この場合、上記入射光によって、Ｎ型半導体層６０１の部分であって上記Ｎ型表面拡散部６０４の下方の部分に、光キャリアが生成される。上記光キャリアが形成される深さにおいて、上記Ｎ型半導体層６０１は、図６の断面における幅方向に亘って濃度プロファイルが一定であり、ポテンシャルの変化がない。このため、上記Ｎ型表面拡散部６０４の下方で生成した光キャリアは、拡散によってＮ型半導体層６０１を幅方向に移動する。したがって、入射光がＮ型表面拡散部６０４の中央から第１Ｐ型表面拡散部６０２ａ側にずれた場合においても、上記Ｎ型表面拡散部６０４に対して上記第１Ｐ型表面拡散部６０２ａと反対側の第２Ｐ型表面拡散部６０２ｂに、比較的多くのキャリアが到達する。その結果、この第２Ｐ型表面拡散部６０２ｂから比較的大きい出力電流が得られて、クロストーク幅が比較的大きくなるのである。
【００２７】
これに対して、上記従来の受光素子に波長が４０５ｎｍの光が入射した場合、この光の侵入長は０．１μｍであって、上記Ｎ型表面拡散部６０４の形成深さｄよりも小さい。この場合、第１Ｐ型表面拡散部６０２ａ側で発生した光キャリアが第２Ｐ型表面拡散部６０２ｂ側に達するためには、Ｎ型表面拡散部６０４のポテンシャルバリアを超えなくてはならない。このため、上記第２Ｐ型表面拡散部６０２ｂに達するキャリアは殆ど無くなるので、クロストーク幅が狭くなるのである。
【００２８】
これらのことから、Ｎ型表面拡散部６０４の形成深さを光の侵入長よりも小さくすれば、十分なクロストーク幅が得られることになる。しかしながら、例えば波長が４０５ｎｍの光を入射する場合、この入射光の侵入長は０．１μｍであるので、０．１μｍよりも形成深さが浅いＮ型表面拡散部を形成することは、プロセス技術上、非常に困難である。そこで、本発明者は、Ｎ型表面拡散部６０４の形成深さｄが入射光波長よりも深い場合においても、十分に広いクロストーク幅を得ることを目的として研究を行なった結果、クロストーク幅はＮ型表面拡散部６０４の幅ｗによっても変化することを見出した。そして、Ｎ型表面拡散部６０４の形成深さｄよりも小さい侵入長の光を入射した場合のクロストーク幅と、Ｎ型表面拡散部６０４の幅ｗとの関係を明らかにし、本発明をなすに至ったのである。
【００２９】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態の受光素子を示す断面図である。本実施形態の受光素子は、シリコン基板２００上に、濃度が１×１０18ｃｍ-3程度で厚みが１μｍ程度のＰ型拡散層２０１と、このＰ型拡散層２０１上に、濃度が１×１０13〜１×１０16ｃｍ-3程度で厚みが１０〜２０μｍ程度の第１導電型の第１半導体層としてのＰ型半導体層２０２とを備える。上記Ｐ型半導体層２０２上には、濃度が１×１０17〜１×１０19ｃｍ-3程度で厚みが２μｍ程度の第２導電型の複数の第１半導体部としての第１および第２Ｎ型半導体部２０３ａ，２０３ｂを形成している。上記第１および第２Ｎ型半導体部２０３ａ，２０３ｂの間には、第１導電型の第２半導体部としてのＰ型表面拡散部２０６を形成している。このＰ型表面拡散部２０６は、４μｍの深さｄを有すると共に、２μｍの幅ｗを有する。このＰ型表面拡散部２０６を形成する不純物はＩＩＩ価の元素であればよく、例えばボロン、インジウムなどであればよい。また、このＰ型表面拡散部２０６の不純物濃度は、比較的高い感度を得るため、１×１０19ｃｍ-3以下の濃度にしている。上記Ｐ型半導体層２０２、ならびに、上記第１および第２Ｎ型半導体部２０３ａ，２０３ｂの図２における左右両端の近傍には、受光素子表面からＰ型拡散層２０１にコンタクトを取るためのＰ型拡散部２０４が、上記第１および第２Ｎ型半導体部２０３ａ，２０３ｂの表面から上記Ｐ型拡散層２０１の表面に達するように形成されている。上記Ｐ型拡散層２０１およびＰ型拡散部２０４を形成する不純物は、ＩＩＩ価の元素であればよく、例えばボロン、インジウムなどであればよい。
【００３０】
上記第１および第２Ｎ型半導体部２０３ａ，２０３ｂの表面と、上記Ｐ型表面拡散部２０６の表面との少なくとも光の入射領域に、通常のシリコンプロセスを用いて形成された反射防止膜２０５を設けている。
【００３１】
上記構成の受光素子においても、上記Ｐ型表面拡散部２０６の形成深さｄである４μｍよりも侵入長が大きい波長の光と、４μｍよりも侵入長が小さい波長の光とのいずれの光が入射した場合においても、上記Ｐ型表面拡散部２０６は２μｍの幅ｗを有するので、４μｍ以上のクロストーク幅を得ることができる。
【００３２】
上記実施形態において、受光素子の構成部分のＮ型とＰ型とが逆であっても同様の効果を得ることができる。また、上記反射防止膜２０５が無くても、４μｍ以上の適切なクロストーク幅が得られる。
【００３３】
（第３実施形態）
図３は、図６と同様の構成部分を有する受光素子において、第１導電型の第２半導体部としてのＮ型表面拡散部６０４の幅ｗを１μｍから１２μｍまで変化させて、受光素子の感度の変化を測定する実験を行なった際の実験結果を示す図である。図３において、横軸がＮ型表面拡散部６０４の幅ｗ（μｍ）であり、縦軸が受光素子の感度（Ａ／Ｗ）である。この実験において、受光素子には波長が４０５ｎｍの光を入射させた。図３は、上記Ｎ型表面拡散部６０４の表面の不純物濃度が１×１０15ｃｍ-3であるときの実験結果である。図３の実験結果を得た実験条件の他に、上記Ｎ型表面拡散部６０４の表面の不純物濃度を１×１０15〜３×１０19ｃｍ-3の範囲で変えて同様の実験を行なった。その結果、いずれの不純物濃度においても、図３と略同じ実験結果が得られた。すなわち、Ｎ型表面拡散部６０４の幅ｗが８μｍを越えると、受光素子の感度が急激に悪化することが明らかになった。また、入射光を、波長が４０５ｎｍの光に限らず、他の波長の光に変えて実験を行った場合も、同様の結果が得られた。
【００３４】
これらのことから、上記Ｎ型表面拡散部６０４の幅ｗを２μｍ以上８μｍ以下に形成することによって、十分なクロストーク幅を有すると共に、良好な感度特性を有する受光素子が得られる。
【００３５】
上記実施形態において、上記Ｎ型表面拡散部６０４以外の部分は、他の構造であってもよい。例えば、Ｐ型半導体基板６００の代わりにＮ型半導体基板を用いてもよい。また、図２に示す受光素子のような構造であってもよい。また、受光素子の構成部分のＮ型とＰ型とが逆であってもよい。
【００３６】
（第４実施形態）
図４は、本発明の第４実施形態の回路内蔵型受光装置を示す断面図である。この回路内蔵型受光装置は、本発明の受光素子と同一の構成部分を有する受光素子としての受光部Ｄと、この受光部Ｄから出力される信号を処理するための信号処理回路としてのトランジスタ部Ｔとを、同一の基板上に形成している。なお、図４の回路内蔵型受光装置では、メタル配線の処理工程以降に形成される例えば多層配線，層間膜等は省略している。
【００３７】
図４に示すように、ボロン濃度が１×１０15ｃｍ-3程度のＰ型半導体基板４００上に、受光部のアノードに対して生じる寄生抵抗を下げるため、厚みが１〜２μｍでボロン濃度が１×１０18〜１×１０19ｃｍ-3程度の第１Ｐ型半導体層４０１を備える。この第１Ｐ型半導体層４０１上に、厚みが１５〜１６μｍでボロン濃度が１×１０13〜１×１０14ｃｍ-3程度の第２Ｐ型半導体層４０２を形成している。そして、この第２Ｐ型半導体層４０２上に、膜厚が１〜２μｍでボロン濃度が１×１０13〜１×１０14ｃｍ-3程度の第３のP型半導体層４１１を形成している。上記第２のＰ型半導体層４０２と上記第３のＰ型半導体層４１１との間であって、上記トランジスタ部Ｔ側に、ＮＰＮトランジスタのコレクタ４１３として働くＮ型半導体層を形成している。さらに、上記第３Ｐ型半導体層４１１上に、素子分離を行うためのロコス領域４０３を形成している。上記トランジスタ部Ｔの表面部分には、絶縁膜４１９を形成している。
【００３８】
上記第３Ｐ型半導体層４１１の受光部Ｄ側の表面部分には、例えばリン濃度が１×１０19〜１×１０20ｃｍ-3程度で、接合深さが０．３〜０．８μｍ程度の複数の第１半導体部としての２つのＮ型表面拡散部４０５ａ，４０５ｂを形成している。ここで、上記第３Ｐ型半導体層４１１は、第１半導体層として機能している。上記２つのＮ型表面拡散部４０５ａ，４０５ｂの間には、ボロン濃度が１×１０18ｃｍ-3であり、２μｍの幅を有すると共に形成深さが４μｍであるＰ型表面拡散部４０７を形成している。
【００３９】
また、上記受光部Ｄの第３Ｐ型半導体層４１１，Ｎ型表面拡散部４０５ａ、４０５ｂおよびＰ型表面拡散部４０７の表面であって、少なくとも光が照射される領域に、入射光に対する反射防止膜４０４を形成している。
【００４０】
また、上記Ｐ型半導体基板４００上に形成された第１Ｐ型半導体層４０１を、上記第４Ｐ型半導体層４１１の上方に形成されるメタル配線に接続するため、ボロン濃度が１×１０19〜１×１０20ｃｍ-3程度のＰ型半導体部４０８，４０９を形成している。
【００４１】
さらに、上記第３のＰ型半導体層４１１のトランジスタＴが形成される領域に、例えばリン濃度が２×１０15〜２×１０16ｃｍ-3程度のＮ型ウエル構造４１２を形成している。上記Ｎ型ウエル構造４１２の１部に、トランジスタＴのコレクタコンタクト４１４となる例えばリン濃度が１×１０19〜１×１０20ｃｍ-3程度のＮ型拡散部を形成している。また、上記Ｎ型ウエル構造４１２の１部に、トランジスタＴのベース４１５となる例えばボロン濃度が１×１０17〜２×１０17ｃｍ-3程度のＰ型拡散層を形成し、さらに、このＰ型拡散層の１部に、エミッタ４１６となるＮ型拡散層を、例えばヒ素を注入したポリシリコンからの固層拡散によって形成している。
【００４２】
そして、上記受光部Ｄのカソード電極（図示せず）とアノード電極４１７、ならびに、上記トランジスタ部Ｔのコレクタ電極４１８，ベース電極４０６およびエミッタ電極４１０を形成している。
【００４３】
上記構成の回路内蔵型受光装置は、あらゆる波長の入射光に対して良好なクロストーク特性が得られた。また、上記Ｐ型表面拡散部４０７の幅を２μｍ以上に形成した場合においても良好なクロストーク特性が得られた。
【００４４】
本実施形態では、信号処理回路にＮＰＮ型トランジスタを用いたが、ＰＮＰ型トランジスタを用いてもよく、また、ＮＰＮ型およびＰＮＰ型の両方のトランジスタを用いて信号処理回路を形成してもよい。また、トランジスタの構造は、本実施形態の構造に限られず、他の構造を用いてもよい。また、受光素子としての受光部Ｄは、本実施形態の構造に限定されることなく、例えば第１実施形態の受光素子等の他の受光素子を用いることができる。
【００４５】
（第５実施形態）
図５は、本発明の第５実施形態の光ディスク装置が有する光ピックアップ部を示す概略図である。
【００４６】
図５に示すように、本実施形態の光ディスク装置の光ピックアップ部は、短波長光を出射する半導体レーザ５００を備える。この半導体レーザ５００から出射した短波長光を、２つのトラッキング用副ビームと信号読み出し用主ビームとの３つのビームに分ける回折格子５０１を備える。この回折格子で分けられた３つのビームは、ホログラム素子５０２を０次光として透過し、コリメートレンズ５０３で平行光に変換された後、対物レンズ５０４によって光ディスク５０５上に集光されるようになっている。この集光された光は、上記光ディスク５０５に形成されてデータを表すピットによって光強度が変調されて反射する。この反射光は、対物レンズ５０４およびコリメートレンズ５０３を透過した後に、ホログラム素子５０２によって回折される。この回折された光のうちの１次光成分は、５分割された受光部Ｄ１〜Ｄ５を有する本発明の受光素子５０６に入射するようになっている。そして、上記受光部Ｄ１〜Ｄ５からの出力値を加減算することにより、データ信号とトラッキング用信号とを得るようになっている。
【００４７】
上記光ピックアップ部を有する光ディスク装置は、本発明の受光素子５０６を有し、この受光素子５０６は、上記５分割された各受光部Ｄ１〜Ｄ５の間の部分に、２μｍの幅を有する第２半導体部を備える。したがって、上記受光素子５０６の上記各受光部Ｄ１〜Ｄ５は、互いに適切なクロストーク幅を有する。これによって、上記半導体レーザ５００から出射されて光ディスクで反射された短波長光について、上記受光素子５０６への入射位置のずれが適切に検出できる。その結果、この光ディスク装置の光ピックアップ部は、良好なサーボ性能が得られる。また、短波長光に限られず、あらゆる波長の光を用いた場合に良好なサーボ特性が得られる。また、上記光ピックアップ部は、良好なサーボ性能を有するので、良好な周波数特性が得られる。
【００４８】
上記実施形態において、５分割の受光部を有する受光素子に限らず、複数の光が照射されるＰＮ接合を有したものであればよい。
【００４９】
また、上記受光素子５０６は、本発明の回路内蔵型受光装置であってもよい。また、本実施形態の光ディスク装置のピックアップ部は、回折格子５０１、ホログラム素子５０２、コリメートレンズ５０３および対物レンズ５０４によって光学系を構成したが、他の構成の光学系を用いてもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上より明らかなように、本発明の受光素子によれば、第１導電型の第１半導体層と、上記第１半導体層の表面部分に形成された第２導電型の複数の第１半導体部と、上記複数の第１半導体部の間に形成され、上記第１半導体層の不純物濃度よりも大きい不純物濃度を有すると共に、２μｍ以上の幅を有する第１導電型の第２半導体部とを備えるので、上記複数の第１半導体部のいわゆるクロストーク幅が従来よりも拡大できるから、例えば短波長の入射光についても、比較的広い範囲にわたって入射光のずれが検出できる。その結果、例えば短波長光を用いた光ディスク装置において、光ディスクの反射光のずれを適切に検出して、サーボ制御が適切に実行できる。
【００５１】
また、他の実施形態の受光素子によれば、上記第２半導体部の幅は、８μｍ以下であるので、良好な感度の受光素子が形成できる。その結果、例えば光ディスク装置において、光ディスクの反射光のずれを適切に検出して、サーボ制御が適切に実行できる。
【００５２】
また、本発明の回路内蔵型受光装置によれば、本発明の受光素子と、この受光素子から出力される信号を処理する信号処理回路とを、同一基板上に形成しているので、小型であり、かつ、第２半導体部の中央からの入射光のずれを比較的広い範囲にわたって検出可能な回路内蔵型受光装置が得られる。
【００５３】
また、本発明の光ディスク装置によれば、本発明の受光素子、または、本発明の回路内蔵型受光装置を備えるので、良好なサーボ性能を有する光ディスク装置が形成でき、また、例えば短波長光を用いた場合においても適切なサーボ性能が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の受光素子について、Ｎ型表面拡散部の幅を変化させたときの受光素子のクロストーク幅の変化を示した図である。
【図２】本発明の第２実施形態の受光素子を示す断面図である。
【図３】Ｎ型表面拡散部の幅を１μｍから１２μｍまで変化させて、受光素子の感度の変化を測定した実験結果を示す図である。
【図４】本発明の第４実施形態の回路内蔵型受光装置を示す断面図である。
【図５】本発明の第５実施形態の光ディスク装置が有する光ピックアップ部を示す概略図である。
【図６】従来の受光素子を示す断面図である。
【図７】従来の受光素子のクロストーク特性を示す図である。
【図８】従来の受光素子に短波長光が入射した際のクロストーク特性を示す図である。
【符号の説明】
２００  シリコン基板
２０１  Ｐ型拡散層
２０２  Ｐ型半導体層
２０３ａ  第１Ｎ型半導体部
２０３ｂ  第２Ｎ型半導体部
２０４  Ｐ型拡散部
２０５  反射防止膜
２０６  Ｐ型表面拡散部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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