(57)【要約】【課題】フォトダイオード形状に依存せず、加算出力を維持したまま、周波数特性を向上させることの可能な受光素子を提供する。【解決手段】半導体基板１０および半導体層１１によってＰＮ接合型のフォトダイオードが構成されている。半導体層１１の上面には反射防止膜１２が形成され、反射防止膜の上には受光面１Ａに対応して開口部１３Ａを有する層間膜１３が形成されている。反射防止膜１２は、第１絶縁膜１２Ａおよび第２絶縁膜１２Ｂを積層してなる積層構造を有しており、第１絶縁膜１２Ａには開口部１３Ａの端縁１３Ｂに沿って延在する溝部１２Ｃが設けられている。溝部１２Ｃの底面には半導体層１１が露出しており、溝部１２Ｃにはシリサイドを含んで構成されたカソード電極１４が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型半導体基板または第１導電型半導体層と、
前記第１導電型半導体基板または前記第１導電型半導体層の上に形成された１または複数の第２導電型半導体層と、
前記第２導電型半導体層の上に形成されると共に前記第２導電型半導体層に対応して受光面を有する反射防止膜と、
前記反射防止膜の上に形成されると共に前記受光面に開口を有する層間膜と、
前記第２導電型半導体層と電気的に接続された電極と
を備え、
前記電極はシリサイドを含む受光素子。
【請求項２】
前記電極は、前記受光面の周縁に形成されている請求項１に記載の受光素子。
【請求項３】
前記電極は、前記受光面の周縁から前記受光面との対向領域に延在して形成されている請求項１に記載の受光素子。
【請求項４】
前記第２導電型半導体層を複数備え、
前記複数の第２導電型半導体層のうち少なくとも１つ（第１半導体層）は、前記複数の第２導電型半導体層のうちの前記第１半導体層以外のもの（第２半導体層）によって周囲を囲まれており、
前記第１半導体層と電気的に接続された電極が、前記第２半導体層に対応して設けられた受光面の周縁に延在して形成されている請求項１に記載の受光素子。
【請求項５】
前記層間膜は、シリコン酸化物を含み、
前記反射防止膜は、最上面にシリコン窒化物を含む請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の受光素子。
【請求項６】
前記反射防止膜は、シリコン酸化物層およびシリコン窒化物層を前記第２導電型半導体層側から順に積層してなる積層構造を有する請求項５に記載の受光素子。
【請求項７】
前記電極は、前記受光面の周縁において、前記第２導電型半導体層と前記反射防止膜との間に形成されている請求項５に記載の受光素子。
【請求項８】
前記反射防止膜は、前記シリコン酸化物層のうち前記受光面の周縁に溝部を有し、
前記電極は、前記溝部内に形成されている請求項６に記載の受光素子。
【請求項９】
光ディスクの載置されるディスク領域に向かって光を出力する発光素子と、
前記ディスク領域と前記発光素子との間に設けられた光学系と、
前記発光素子から射出された光のうち前記光ディスクで反射された光を受光する受光素子と
を備え、
前記受光素子は、
第１導電型半導体基板または第１導電型半導体層と、
前記第１導電型半導体基板または前記第１導電型半導体層の上に形成された１または複数の第２導電型半導体層と、
前記第２導電型半導体層の上に形成されると共に、前記光ディスクからの反射光の入射する受光面を前記第２導電型半導体層に対応して有する反射防止膜と、
前記反射防止膜の上に形成されると共に前記受光面に開口を有する層間膜と、
前記第２導電型半導体層と電気的に接続された電極と
を備え、
前記電極はシリサイドを含む光ピックアップ装置。
【請求項１０】
光ピックアップ装置と、
入力された情報を前記光ピックアップ装置に送信し、または光ディスクに書き込まれた情報を前記光ピックアップ装置から受信する情報処理部と
を備え、
前記光ピックアップ装置は、
前記光ディスクの載置されるディスク領域に向かって、前記情報処理部から送信されて来た情報に応じた光を出力する発光素子と、
前記ディスク領域と前記発光素子との間に設けられた光学系と、
前記発光素子から射出された光のうち前記光ディスクで反射された光を受光する受光素子と
を有し、
前記受光素子は、
第１導電型半導体基板または第１導電型半導体層と、
前記第１導電型半導体基板または前記第１導電型半導体層の上に形成された１または複数の第２導電型半導体層と、
前記第２導電型半導体層の上に形成されると共に、前記光ディスクからの反射光の入射する受光面を前記第２導電型半導体層に対応して有する反射防止膜と、
前記反射防止膜の上に形成されると共に前記受光面に開口を有する層間膜と、
前記第２導電型半導体層と電気的に接続された電極と
を含み、
前記電極はシリサイドを含む光ディスク装置。
【請求項１１】
発光素子と、
前記発光素子から射出された光の一部を反射する光学系と、
前記発光素子から射出された光のうち前記光学系で反射された光を受光する受光素子と、
前記受光素子から入力された情報を受信すると共に、受信した情報に応じた情報を前記発光素子に送信する情報処理部と
を備え、
前記受光素子は、
第１導電型半導体基板または第１導電型半導体層と、
前記第１導電型半導体基板または前記第１導電型半導体層の上に形成された１または複数の第２導電型半導体層と、
前記第２導電型半導体層の上に形成されると共に、前記光学系からの反射光の入射する受光面を前記第２導電型半導体層に対応して有する反射防止膜と、
前記反射防止膜の上に形成されると共に前記受光面に開口を有する層間膜と、
前記第２導電型半導体層と電気的に接続された電極と
を有し、
前記電極はシリサイドを含む受光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば光ディスクからの反射光を検知したり、発光素子からの射出光のパワーをモニタしたりする用途に好適に適用可能な受光素子（Photo Detector IC:PDIC）ならびにそれを備えた光ピックアップ装置、光ディスク装置および受光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトダイオードは用途により、主に信号用フォトダイオード（ＲＦ ＰＤ）と、フロントモニタ用フォトダイオード（ＦＲＯＮＴ ＰＤ）に分ける事ができる。ＲＦ ＰＤは光ディスクから反射した信号を読み取るものであり、ＦＲＯＮＴ ＰＤは半導体レーザの光出力レベルを一定にするために半導体レーザのレーザパワーをモニタするものである。通常、ＲＦ ＰＤには、複数の領域に分割されたＰＤが用いられ、ＦＲＯＮＴ ＰＤには、大面積のＰＤが用いられる。
【０００３】
一般的なフォトダイオードでは、例えば、図１５、図１６に示したように、ｐ型シリコン基板３１０の上面にｎ型不純物層３１１が形成されており、ｐ型シリコン基板３１０とｎ型不純物層３１１とによってＰＮ接合型のダイオード構造が構成されている。このフォトダイオードは、ｐ型シリコン基板−ｎ型カソードのアノードコモンとなっており、フォトダイオードへの入射光を、光電変換により電気信号（フォトカレント）に変換するようになっている。なお、図１５は、フォトダイオードの上面図を、図１６は図１５のＡ−Ａ矢視方向の断面構成図をそれぞれ表したものである。
【０００４】
フォトダイオードの表面には、光の反射率を低減させる目的で、ＳｉＯ２層３１２ＡおよびＳｉ３Ｎ４層３１２Ｂの積層構造からなる反射防止膜３１２が形成されている。この反射防止膜３１２は、反射防止膜３１２上に形成されたＳｉＯ２からなる層間膜３１３の開口部３１３Ａ内に露出しており、反射防止膜３１２のうち開口部３１３Ａ内に露出している部分がフォトダイオードの受光面Ｓとなっている。
【０００５】
フォトダイオードの受光面３１２Ａを形成する際には、反射防止膜３１２上に形成された層間膜３１３を選択的にエッチングして、層間膜３１３に開口部３１３Ａを形成することが必要となる。層間膜３１３のエッチングに際しては、ＳｉＯ２とＳｉ３Ｎ４とのエッチングレートの違いを利用し、Ｓｉ３Ｎ４層３１２Ｂをストッパーとして用いるのが一般的である。このとき、Ｓｉ３Ｎ４層３１２Ｂへのダメージを無くするために、層間膜３１３のエッチングにはウエットエッチングが用いられるが、フォトダイオードのカソード電極３１４は、層間膜３１３のエッチングに用いられるエッチャントによってエッチングされ易い金属により形成されている。そのため、層間膜３１３内に設けられたカソード電極３１４までもがエッチングされることのないように、開口部３１３Ａの位置ズレを考慮して、カソード電極３１４を開口端３１３Ｂから十分に離して形成しておくことが重要となる（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１６３３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、カソード電極３１４を、開口端３１３Ｂから遠く離れた部位に形成した場合には、光入射位置からカソード電極３１４までの距離が長くなり、カソードの抵抗が大きくなる。そのため、特に、受光面Ｓの面積が大きく、容量の大きなＦＲＯＮＴ  ＰＤでは、ＣＲ積が大きくなり、周波数特性が低下してしまうという問題があった。また、ＲＦ  ＰＤにおいては、例えば、図１７に示したように、複数のフォトダイオード（ＰＤ）を複雑に配置した場合に、中央のフォトダイオードのカソード電極配線（図示せず）を、開口部の位置ズレを考慮して、他のフォトダイオードの端縁（層間膜の開口端）から十分に離して引き回したときには、カソード電極を間にして互いに隣接するフォトダイオード同士の間隔Ｄ２が拡がってしまう。その結果、フォトダイオード以外の領域が広くなり、フォトダイオードに入射する光が減少するので、反射光の有効成分が失われ、演算精度を落とし、かつ、全ＰＤの加算出力を低下させるという問題があった。そこで、中央のフォトダイオードのカソード電極を半導体基板の表面に形成した拡散層で構成し、間隔Ｄ２をあまり拡げずに済むようにすることが考えられる。しかし、そのようにした場合には、フォトダイオード以外の領域が狭くなり、フォトダイオードに入射する光が増加するが、その代わりに抵抗が大きくなり、周波数特性が低下してしまう。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、フォトダイオード形状に依存せず、加算出力を維持したまま、周波数特性を向上させることの可能な受光素子ならびにそれを備えた光ピックアップ装置、光ディスク装置および受光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の受光素子は、第１導電型半導体層の上に、第２導電型半導体層と、受光面を有する反射防止膜と、受光面に開口を有する層間膜とを第１導電型半導体層側から順に備えたものである。この受光素子は、さらに、第２導電型半導体層と電気的に接続された電極を備えており、この電極はシリサイドを含んで構成されている。
【００１０】
本発明の光ピックアップ装置は、光ディスクの載置されるディスク領域に向かって光を出力する発光素子と、ディスク領域と発光素子との間に設けられた光学系と、発光素子から射出された光のうち光ディスクで反射された光を受光する受光素子とを備えたものである。受光素子は、第１導電型半導体層上に、第２導電型半導体層と、光ディスクからの反射光の入射する受光面を有する反射防止膜と、受光面に開口を有する層間膜とを第１導電型半導体層側から順に有している。この受光素子は、さらに、第２導電型半導体層と電気的に接続された電極を有しており、この電極はシリサイドを含んで構成されている。
【００１１】
本発明の光ディスク装置は、光ピックアップ装置と、入力された情報を光ピックアップ装置に送信し、または光ディスクに書き込まれた情報を光ピックアップ装置から受信する情報処理部とを備えたものである。光ピックアップ装置は、光ディスクの載置されるディスク領域に向かって、情報処理部から送信されて来た情報に応じた光を出力する発光素子と、ディスク領域と発光素子との間に設けられた光学系と、発光素子から射出された光のうち光ディスクで反射された光を受光する受光素子とを有している。受光素子は、第１導電型半導体層上に、第２導電型半導体層と、光ディスクからの反射光の入射する受光面を有する反射防止膜と、受光面に開口を有する層間膜とを第１導電型半導体層側から順に有している。この受光素子は、さらに、第２導電型半導体層と電気的に接続された電極を含んでおり、この電極はシリサイドを含んで構成されている。
【００１２】
本発明の受光装置は、発光素子と、発光素子から射出された光の一部を反射する光学系と、発光素子から射出された光のうち光学系で反射された光を受光する受光素子と、受光素子から入力された情報を受信すると共に、受信した情報に応じた情報を発光素子に送信する情報処理部とを備えたものである。受光素子は、第１導電型半導体層上に、第２導電型半導体層と、光学系からの反射光の入射する受光面を有する反射防止膜と、受光面に開口を有する層間膜とを第１導電型半導体層側から順に有している。この受光素子は、さらに、第２導電型半導体層と電気的に接続された電極を有しており、この電極はシリサイドを含んで構成されている。
【００１３】
本発明の受光素子、光ピックアップ装置、光ディスク装置および受光装置では、第２導電型半導体層と電気的に接続された電極がシリサイドを含んで構成されている。そのため、電極を、例えば、受光面の周縁において、第２導電型半導体層と反射防止膜との間に形成することが可能となるので、電極を、開口の位置ズレを考慮して、開口端から十分に離して形成する必要がない。その結果、電極を開口端の近くに配置することができる。また、互いに隣接するフォトダイオード同士の間に電極を引き回した場合には、層間膜に形成される開口部の位置ズレを考慮する必要がないので、互いに隣接するフォトダイオード同士の間隔を狭くすることができる。また、シリサイドのシート抵抗は半導体基板に形成される拡散層のそれよりも十分に小さいので、電極を引き回した際に電極の抵抗を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の受光素子、光ピックアップ装置、光ディスク装置および受光装置によれば、第２導電型半導体層と電気的に接続された電極を、シリサイドを含んで構成するようにしたので、電極を層間膜の開口端の近くに配置することができる。これにより、光入射位置から電極までの距離を短くすることができるので、周波数特性を向上させることができる。また、互いに隣接するフォトダイオード同士の間に電極を引き回した際には、電極の抵抗を小さくすることができるので、この場合にも周波数特性を向上させることができる。また、互いに隣接するフォトダイオード同士の間に電極を引き回した場合には、互いに隣接するフォトダイオード同士の間隔を狭くすることができる。これにより、フォトダイオード以外の領域が狭くなり、加算出力の低減を防ぐ事ができる。このように、本発明では、フォトダイオード形状に依存せず、加算出力を維持したまま、周波数特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
[第１の実施の形態]
図１は本発明の第１の実施の形態に係る受光素子１の上面構成を、図２は図１の受光素子１のＡ−Ａ矢視方向の断面構成をそれぞれ表したものである。この受光素子１は、第１導電型（例えばｐ型）の半導体基板１０（第１導電型半導体層）の上面に第１導電型とは異なる第２導電型（例えばｎ型）の半導体層１１が形成されたＰＮ接合型のフォトダイオードであり、発光素子からの射出光のパワーをモニタする用途に好適に適用可能なものである。
【００１７】
半導体基板１０は、第１導電型の不純物がドープされたシリコン基板である。半導体層１１は、例えば、半導体基板１０の上面に第２導電型の不純物をドープすることにより形成されたものである。
【００１８】
半導体層１１の上面には、反射防止膜１２が形成されている。さらに、この反射防止膜の上には、所定の領域に開口部１３Ａを有する層間膜１３が形成されており、開口部１３Ａの底面には反射防止膜１２の上面が露出している。層間膜１３は、例えば、シリコン酸化物（例えばＳｉＯ２）からなる。反射防止膜１２の上面のうち開口部１３Ａの底面に露出している部分が、受光素子１の受光面１Ａとなっている。
【００１９】
反射防止膜１２は、外部から半導体層１１に入射する光のうち受光素子１にて検出したい波長帯の光に対する反射率を低減させるものである。反射防止膜１２は、例えば、図１に示したように、第１絶縁膜１２Ａおよび第２絶縁膜１２Ｂを半導体層１１側から順に積層してなる積層構造を有している。第１絶縁膜１２Ａは、例えばシリコン酸化物（例えばＳｉＯ２）からなり、第２絶縁膜１２Ｂは、第１絶縁膜１２Ａとは異なる絶縁材料により構成されている。ここで、反射防止膜１２の最表面（第２絶縁膜１２Ｂ）は、製造工程において層間膜１３の選択エッチングに用いられるエッチャントに対して耐性を有する絶縁材料により構成されていることが好ましい。例えば、エッチャントとしてＨＦ（フッ化水素）が用いられる場合には、第２絶縁膜１２Ｂは、例えば、シリコン窒化物（例えばＳｉ３Ｎ４）により構成されていることが好ましい。なお、第１絶縁膜１２Ａおよび第２絶縁膜１２Ｂのそれぞれの厚さは、受光素子１にて検出したい光の波長帯との関係などによって規定されている。
【００２０】
この反射防止膜１２は、製造工程において層間膜１３を選択的にエッチングして層間膜１３に開口部１３Ａを形成する際のエッチングストップ層としても機能することが好ましい。具体的には、第２絶縁膜１２Ｂが、層間膜１３をエッチングすることの可能なエッチャントに対して耐性を有する材料により構成されていることが好ましい。
【００２１】
反射防止膜１２において、第１絶縁膜１２Ａには、第１絶縁膜１２Ａの一の面内方向に（具体的には開口部１３Ａのうち底面側の端縁１３Ｂに沿って）延在する溝部１２Ｃが設けられており、その溝部１２Ｃの底面には半導体層１１が露出している。半導体層１１のうち溝部１２Ｃの底面に露出している部分には、半導体層１１に含まれる第２導電型の不純物の濃度よりも高濃度の第２導電型の不純物を含む拡散層１１Ａが形成されている。この溝部１２Ｃには、カソード電極１４が設けられている。このカソード電極１４は、第１絶縁膜１２Ａの一の面内方向に（具体的には開口部１３Ａのうち底面側の端縁１３Ｂに沿って）延在しており、受光面１Ａの周縁に形成されている。カソード電極１４は、半導体層１１の上面うち溝部１２Ｃの底面に露出している部分にオーミック接触しており、半導体層１１と電気的に接続されている。
【００２２】
カソード電極１４は、図２に示したように、半導体層１１と第２絶縁膜１２Ｂとの間に形成され、第２絶縁膜１２Ｂによって覆われていることが好ましい。また、カソード電極１４は、製造工程において層間膜１３の選択エッチングに用いられるエッチャントに対して耐性を有する導電性材料を含んで構成されていることが好ましい。例えば、半導体層１１と第２絶縁膜１２Ｂとの間にカソード電極１４を形成する場合には、カソード電極１４は、例えば、シリサイドを含んで構成されていることが好ましい。シリサイドは、半導体層１１と第２絶縁膜１２Ｂとの間に形成可能な材料である。また、シリサイドは、単位面積当りの抵抗を極めて小さく（例えば数Ω／□）することの可能な材料であり、拡散層１１Ａ（後述）などのような、金属材料の抵抗値よりも比較的高い抵抗値を有する部材とは異なり、金属材料の代替材料として用いることが可能な材料である。
【００２３】
このカソード電極１４の一端には、層間膜１３の上面にまで達するカソード接続端子１５が電気的に接続されている。カソード接続端子１５は、受光面１Ａの周縁であって、かつ開口部１３Ａに隣接して設けられている。カソード接続端子１５は、導電性材料、例えば金属からなる。
【００２４】
また、半導体基板１０のうち半導体層１１の周囲には、第１導電型の半導体層１６が設けられている。この半導体層１６は、半導体基板１０に含まれる第１導電型の不純物の濃度よりも高濃度の第１導電型の不純物を含んでおり、例えば、半導体基板１０の上面に第１導電型の不純物をドープすることにより形成されたものである。この半導体層１６の上面には、アノード電極（図示せず）が設けられており、このアノード電極は、半導体層１６の上面の一の面内方向に（例えばカソード電極１４に沿って）延在している。さらに、このアノード電極の上面には、層間膜１３の上面にまで達するアノード接続端子（図示せず）が電気的に接続されている。このアノード接続端子は、導電性材料、例えば金属からなる。
【００２５】
このような構成の受光素子１は、例えば、以下のようにして形成することができる。
【００２６】
図３（Ａ）〜（Ｅ）、図４（Ａ），（Ｂ）および図５（Ａ），（Ｂ）は、受光素子１の形成工程における素子の断面構成の一例を表したものである。まず、半導体基板１０の表面に半導体層１１，１６を形成したのち、半導体層１１，１６上に第１絶縁膜１２Ｄを形成する（図３（Ａ））。次に、第１絶縁膜１２Ｄ上に所定の領域に開口部Ｈ１を有するフォトレジストＲ１を形成したのち、フォトレジストＲ１をマスクとして、第１絶縁膜１２Ｄを選択的にエッチングして、溝部１２Ｃを有する第１絶縁膜１２Ａを形成する（図３（Ｂ））。次に、フォトレジストＲ１をマスクとして、半導体層１１の導電型と同じ導電型の不純物を、半導体層１１のうち開口部Ｈ１の底面に対応する部分にドープして、拡散層１１Ａを形成する（図３（Ｃ））。その後、フォトレジストＲ１を除去する。
【００２７】
次に、開口部Ｈ１にカソード電極１４を形成したのち（図４（Ａ））、カソード電極１４を含む表面に第２絶縁膜１２Ｂを形成して、第１絶縁膜１２Ａおよび第２絶縁膜１２Ｂからなる反射防止膜１２を形成する（図４（Ｂ））。このとき、カソード電極１４が第２絶縁膜１２Ｂによって覆われる。
【００２８】
次に、反射防止膜１２を含む表面全体に層間膜１３Ｄを形成したのち、層間膜１３Ｄ上に、所定の領域に開口部Ｈ２を有するフォトレジストＲ２を形成する（図５（Ａ））。次に、フォトレジストＲ２をマスクとして、ウエットエッチングにより層間膜１３Ｄを選択的にエッチングする。これにより、開口部１３Ａを有する層間膜１３が形成され、また、開口部１３Ａの底面に反射防止膜１２が露出し、受光面１Ａが形成される（図５（Ｂ））。その後、フォトレジストＲ２を除去する。
【００２９】
次に、層間膜１３のうちカソード電極１４の一端に対応する部分に、カソード電極１４にまで達する孔（図示せず）と、半導体層１６にまで達する孔（図示せず）とを形成する。なお、これらの孔を、開口部１３Ａと同時に形成してもよい。その後、これらの孔内にカソード接続端子１５およびアノード接続端子（図示せず）を形成する。このようにして、本実施の形態の受光素子１が製造される。
【００３０】
ところで、半導体基板１０上には、通常、受光素子１を駆動する駆動素子などの他の素子も形成されており、半導体基板１０上の各素子は、製造工程数を削減するために、一部の工程を共用して形成される。例えば、受光素子１のカソード電極１４をシリサイドによって形成する場合には、半導体基板１０上の他の素子においてシリサイドを用いる工程を共用することが可能である。そこで、以下に、受光素子１のカソード電極１４と、駆動素子に含まれるＭＯＳトランジスタの電極とをシリサイドによって形成する際の一連の工程の一例について説明する。
【００３１】
図６（Ａ），（Ｂ）、図７（Ａ），（Ｂ）および図８（Ａ）〜（Ｃ）は、カソード電極１４およびＭＯＳトランジスタの電極の形成工程における素子の断面構成の一例を表したものである。
【００３２】
まず、Ｓｉからなる半導体基板１０の表面のうちＰＤ領域に、ＰＤ領域を保護するＳｉＯ２層２２を形成したのち、半導体基板１０の表面のうちＭＯＳ領域に、ポリシリコン層２０およびサイドウォール層２１Ｄを形成する（図６（Ａ））。次に、表面全体にフォトレジスト層２３を形成したのち、ＰＤ領域に開口２３Ａを形成し、例えばウエットエッチングにより、開口２３Ａを介してＳｉＯ２層２２を選択的に除去する（図６（Ｂ））。
【００３３】
次に、フォトレジスト層２３を除去したのち、表面全体に第１絶縁膜１２Ｄを形成する（図７（Ａ））。続いて、ＳｉＯ２層２２の開口およびＭＯＳ領域に対応して開口Ｈ１，Ｈ２を有するフォトレジスト２４を形成したのち、例えばウエットエッチングにより、開口Ｈ１，Ｈ２を介して第１絶縁膜１２Ｄおよびサイドウォール層２１Ｄを選択的に除去する（図７（Ｂ））。これにより、反射防止膜１２の底面側の第１絶縁膜１２Ａが形成されると共に、サイドウォール層２１がポリシリコン層２０の側面に形成される。
【００３４】
次に、フォトレジスト２４を除去したのち、表面全体にコバルト層２５を形成する（図８（Ａ））。続いて、熱処理を行うことにより、コバルト層２５内のコバルトをポリシリコン層２０および半導体基板１０に拡散させ、コバルトシリサイド（例えばＣｏＳｉ２）からなるシリサイド層２６，２７，２８を形成する（図８（Ｂ））。その後、未反応のコバルトを除去する。その後、表面全体に第２絶縁膜１２Ｂを形成して、反射防止膜１２を形成する（図８（Ｃ））。これにより、ポリシリコン層２０およびシリサイド層２６によってゲート電極２９が形成され、シリサイド層２７，２８によってソース電極およびドレイン電極が形成される。
【００３５】
このような構成の受光素子１では、例えば、アノード接続端子を接地電位にしつつカソード接続端子１５とアノード接続端子との間に逆バイアス電圧が印加されると、半導体基板１０のうち半導体層１１，１６の非形成領域（第１導電型不純物層）と半導体層１１（第２導電型不純物層）との界面およびその近傍において空乏層が形成される。このときに、外部からの光が受光面１Ａに入射すると、所定の波長帯の光が反射防止膜１２を透過して空乏層に入射したのち、空乏層で吸収され、吸収された光の出力レベルに応じた電気信号（フォトカレント）に変換される。この電流信号はカソード接続端子１５およびアノード接続端子に電気的に接続されたワイヤ（図示せず）を介して演算回路（図示せず）に出力されたのち、演算回路において電圧信号に変換され、受光素子１がＦＲＯＮＴ ＰＤとして用いられている場合には光出力モニタ信号として用いられる。
【００３６】
ところで、本実施の形態において、カソード電極１４が層間膜１３の選択エッチングに用いられるエッチャントに対して耐性を有する導電性材料を含んで構成されている場合や、第２絶縁膜１２Ｂが層間膜１３の選択エッチングに用いられるエッチャントに対して耐性を有しており、かつ、そのような第２絶縁膜１２Ｂによってカソード電極１４が覆われている（第２絶縁膜１２Ｂと半導体層１１との間に設けられている）場合には、カソード電極１４を、開口部１３Ａの位置ズレを考慮して、開口部１３Ａの端縁１３Ｂから十分に離して形成する必要がない。これにより、カソード電極１４を端縁１３Ｂの近くに配置することができるので、カソード電極１４と層間膜１３の端縁１３Ｂとの距離Ｄ１、すなわち、光入射位置からカソード電極１４までの距離を短くすることができる。その結果、周波数特性を向上させることができる。特に、カソード電極１４としてシリサイドなどの低抵抗材料を用いた場合には、周波数特性を大幅に向上させることができる。また、本実施の形態では、カソード電極１４は受光面１Ａの周囲に形成されるので、フォトダイオード領域の面積が小さくなることはない。従って、受光素子１の加算出力が低下する虞はない。
【００３７】
なお、本実施の形態では、開口の位置ズレを考慮してカソード電極を開口端から十分に離して形成していた従来の受光素子の場合よりも、カソード電極１４と層間膜１３の端縁１３Ｂとの距離Ｄ１を縮める際に、受光面１Ａの面積を従来の受光素子の受光面の面積よりも小さくしなければならないといった制約は何もない。つまり、本実施の形態では、カソード電極１４と層間膜１３の端縁１３Ｂとの距離Ｄ１と同様、受光面１Ａの面積についても自由に変更可能であり、レイアウトの自由度が極めて高い。
【００３８】
また、本実施の形態において、カソード電極１４としてシリサイドを用いた場合には、カソード電極１４を形成する際に、半導体基板１０上の他の素子においてシリサイドを用いる工程を共用することが可能である。これにより、カソード電極１４としてシリサイドを用いたことによって工程数が増加することがなく、製造コストが増大する虞はない。
【００３９】
［変形例］
上記実施の形態では、カソード電極１４は受光面１Ａの周縁に形成されていたが、例えば、図９、図１０に示したように、受光面１Ａの周縁から受光面１Ａとの対向領域内にまで延在して形成されていてもよい。なお、図９は、受光素子１の一変形例の上面図を、図１０は図９のＡ−Ａ矢視方向の断面構成図をそれぞれ表したものである。また、図９、図１０には、カソード電極１４が受光面１Ａとの対向領域内において分枝しており、かつ互いに隣接する枝同士の間隔がほぼ等間隔となっている場合が例示されている。
【００４０】
このようにした場合には、光入射位置からカソード電極１４までの距離をさらに短くすることができるので、周波数特性をさらに向上させることができる。なお、この場合には、カソード電極１４が受光面１Ａとの対向領域内にも形成されているので、入射光がカソード電極１４の影響によって若干失われる。しかし、カソード電極を金属により構成していた従来の受光素子ではカソード電極を受光面との対向領域内に形成することができず、光入射位置からカソード電極までの距離を短くする場合には受光面を複数に分割することが必要であった。従って、本変形例は、加算出力の低下を最低限に抑えた上で、周波数特性を特に重視する用途に対して好ましい構成を備えていると言える。
【００４１】
［第２の実施の形態］
図１１は本発明の第２の実施の形態に係る受光素子２の上面構成を、図１２は図１１の受光素子２のＡ−Ａ矢視方向の断面構成をそれぞれ表したものである。この受光素子２は、第１導電型（例えばｐ型）の半導体基板１０（第１導電型半導体層）の上面に、第１導電型とは異なる第２導電型（例えばｎ型）の半導体層１１が複数形成されたＰＮ接合型のフォトダイオードである。この受光素子２は、個々の半導体層１１に対応してフォトダイオードを備えており、各フォトダイオードから電気信号（フォトカレント）を得ることができるようになっている。従って、この受光素子２は、光ディスクからの反射光を検知する用途に好適に適用可能なものである。
【００４２】
複数の半導体層１１は、半導体基板１０上に、一の半導体層１１を中心として、残りの半導体層１１が中心の半導体層１１を囲むようにして配置されている。複数の半導体層１１は、所定の間隙を介して配置されており、例えば、図１１に示したように、第１導電型の半導体層１７を介して配置されている。中心の半導体層１１は、例えば矩形状となっており、その周囲の半導体層１１（以下、単に「周囲の半導体層１１」と称する。）は、中心の半導体層１１との対向部分が切り欠かれたＬ字形状となっている。
【００４３】
また、中心の半導体層１１は、中心の半導体層１１と電気的に接続されたカソード電極１４Ａを引き出すための領域（引出し領域）を、周囲の半導体層１１同士の一の間隙内に有している。この引出し領域の形成されている間隙の幅Ｄ２は、引出し領域の形成されていない他の間隙の幅Ｄ３よりも、少なくとも引き出し領域の幅の分だけ広くなっている。
【００４４】
この引出し領域の表面上には、引出し領域に電気的に接続されたカソード電極１４Ａが形成されている。カソード電極１４Ａは、引出し領域の延在方向に延在しており、受光面１Ａの周縁から受光面１Ａとの対向領域に延在している。そのため、カソード電極１４のうち受光面１Ａとの対向領域に設けられている部分は、入射光にとっては反射ミラーとして作用し、入射光の半導体層１１への入射を妨げる要因となり得る。従って、カソード電極１４のうち受光面１Ａとの対向領域に設けられている部分の幅はできるだけ狭いことが好ましい。
【００４５】
なお、引出し領域に入射する光を極力低減したい場合には、引出し領域の幅をなるべく狭くすることが好ましく、カソード電極１４Ａの幅になるべく近づけることが好ましい。中心の半導体層１１に対応するフォトダイオードでは、引出し領域に入射した光と、中心の半導体層１１の中心領域に入射した光とを区別することが困難だからである。
【００４６】
周囲の半導体層１１の表面のうち中心の半導体層１１の形成されている側とは反対側には、周囲の半導体層１１と電気的に接続されたカソード電極１４Ｂが形成されている。カソード電極１４Ｂは、受光面１Ａの周縁に形成されており、受光面１Ａの周縁（開口部１３Ａの端縁１３Ｂ）に沿って延在している。従って、カソード電極１４Ｂは、入射光の半導体層１１への入射を妨げるものではない。
【００４７】
カソード電極１４Ａ，１４Ｂは、図１２に示したように、第２絶縁膜１２Ｂによって覆われていることが好ましい。また、カソード電極１４Ａ，１４Ｂは、製造工程において層間膜１３の選択エッチングに用いられるエッチャントに対して耐性を有する導電性材料を含んで構成されていることが好ましい。例えば、エッチャントとしてＨＦ（フッ化水素）が用いられる場合には、カソード電極１４Ａ，１４Ｂは、例えば、シリサイドを含んで構成されていることが好ましい。
【００４８】
カソード電極１４Ａ，１４Ｂの一端には、層間膜１３の上面にまで達するカソード接続端子１５が電気的に接続されている。また、半導体基板１０のうち全ての半導体層１１を取り囲む領域には半導体層１６が設けられている。この半導体層１６の上面には、アノード電極（図示せず）が設けられており、アノード電極の上面には、層間膜１３の上面にまで達するアノード接続端子（図示せず）が電気的に接続されている。
【００４９】
反射防止膜１２は、全ての半導体層１１の上面にまたがって形成されており、各半導体層１１に対応して形成された全てのフォトダイオードに対して、１つの受光面１Ａを有している。つまり、本実施の形態では、層間膜１３には、１つの受光面１Ａに対応して開口部１３Ａが１つだけ形成されている。従って、フォトダイオードごとに層間膜に開口部を別個に形成した場合よりも、入射光が受光面１Ａへ入射する入射量が大きい。
【００５０】
このような構成の受光素子２では、例えば、アノード接続端子を接地電位にしつつカソード接続端子１５とアノード接続端子との間に逆バイアス電圧が印加されると、半導体基板１０のうち半導体層１１，１６，１７の非形成領域（第１導電型不純物層）と各半導体層１１（第２導電型不純物層）との開面およびその近傍において空乏層が形成される。このときに、外部からの光が受光面１Ａに入射すると、所定の波長帯の光が反射防止膜１２を透過して受光面１Ａのうち光入射領域に対応するフォトダイオードの空乏層に入射したのち、空乏層で吸収され、吸収された光の出力レベルに応じた電気信号（フォトカレント）に変換される。この電流信号は個々のフォトダイオードのカソード接続端子１５およびアノード接続端子に電気的に接続されたワイヤ（図示せず）を介して演算回路（図示せず）に出力されたのち、演算回路において電圧信号に変換され、受光素子１がＲＦ ＰＤとして用いられている場合にはピット信号、トラッキング信号およびフォーカス信として用いられる。
【００５１】
ところで、本実施の形態において、カソード電極１４Ａ，１４Ｂが層間膜１３の選択エッチングに用いられるエッチャントに対して耐性を有する導電性材料を含んで構成されている場合や、第２絶縁膜１２Ｂが層間膜１３の選択エッチングに用いられるエッチャントに対して耐性を有しており、かつ、そのような第２絶縁膜１２Ｂによってカソード電極１４Ａ，１４Ｂが覆われている（第２絶縁膜１２Ｂと半導体層１１との間に設けられている）場合には、カソード電極１４Ａ，１４Ｂを、開口部１３Ａの位置ズレを考慮して、開口部１３Ａの端縁１３Ｂから十分に離して形成する必要がない。これにより、カソード電極１４Ａを受光面１Ａとの対向領域に形成することができ、かつカソード電極１４Ｂを端縁１３Ｂの近くに配置することができるので、光入射位置からカソード電極１４Ａ，１４Ｂまでの距離を短くすることができる。その結果、周波数特性を向上させることができる。特に、カソード電極１４としてシリサイドなどの低抵抗材料を用いた場合には、周波数特性を大幅に向上させることができる。また、本実施の形態では、カソード電極１４Ｂは受光面１Ａの周囲に形成されるので、フォトダイオード領域の面積が小さくなることはない。また、カソード電極１４Ａを層間膜１３で覆う必要がないので、カソード電極１４Ａを拡散層１１Ａ（図４（Ａ）参照）で構成した場合と比べて、引出し領域（カソード電極１４Ａ）の形成されている間隙の幅Ｄ２を、狭くすることができる。これにより、フォトダイオード以外の領域が狭くなり、加算出力の低減を防ぐことができる。これらのことから、カソード電極１４Ａを拡散層１１Ａ（図４（Ａ）参照）で構成した場合と比べて、受光素子１の加算出力を向上させることができる。
【００５２】
なお、本実施の形態でも、上記実施の形態と同様、カソード電極１４と層間膜１３の端縁１３Ｂとの距離Ｄ１や、受光面１Ａの面積について自由に変更可能であり、レイアウトの自由度が極めて高い。
【００５３】
［第１の適用例］
上記第１の実施の形態およびその変形例に係る受光素子１ならびに上記第２の実施の形態に係る受光素子２は、記録媒体（光ディスク）に記録された情報を再生する情報再生装置、記録媒体に情報を記録する情報記録装置、これら両機能を備えた情報記録再生装置、または通信装置などのデバイスに種々適用可能であり、以下、その一例について説明する。
【００５４】
図１３は、本適用例に係る情報記録再生装置１００の概略構成の一例を表すものであり、光装置１１０と、情報処理部１２０とを備えている。
【００５５】
情報処理部１２０は、記録媒体１０１に記録された情報を光装置１００から受信したり、入力された情報を光装置１１０に送信したりする受送信回路の他に、受光素子１からの出力に基いて、半導体発光装置ＬＤの出力が安定するように半導体発光装置ＬＤを制御するＡＰＣ回路（自動出力制御回路：Auto Power Control Unit）を有している。他方、光装置１１０は、例えばＤＶＤ等による高密度記録再生用の光ピックアップ装置として用いられるものであり、記録媒体１０１の載置される領域に向かって光を出力する半導体発光装置ＬＤと、記録媒体１０１の載置される領域と半導体発光装置ＬＤとの間に設けられた光学系とを備えている。記録媒体１０１の表面には、例えば数μｍの大きさの多数のピット（突起）が形成されている。光学系は、半導体発光装置ＬＤから記録媒体１０１への光路中に配設され、例えば、グレーティング（ＧＲＴ）１１１、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１１２、平行化レンズ（ＣＬ）１１３、４分の１波長板（λ／４板）１１４、対物レンズ（ＯＬ）１１５を有している。また、この光学系は、例えば、半導体発光装置ＬＤから出力された光のうちＰＢＳ１１２で反射されずにＰＢＳ１１２を透過した光が通過する光路上に、半導体発光装置ＬＤの出力をモニタする受光素子１を有している。さらに、この光学系は、記録媒体１０１からの反射光のうちＰＢＳ１１２を透過した光が通過する光路上に、円柱レンズ（ＣｙＬ）１１６と、半導体発光装置ＬＤから射出された光のうち記録媒体１０１で反射された光を受光する受光素子２とを有している。
【００５６】
この情報記録再生装置１００では、光源（半導体発光装置ＬＤ）からの光は、例えば、ＧＲＴ１１１を通り、ＰＢＳ１１２で反射され、ＣＬ１１３、λ／４板１１４およびＯＬ１１５を通って記録媒体１０１に焦点を結び、記録媒体１０１の表面のピットで反射される。記録媒体１０１で反射された光は、ＯＬ１１５，λ／４板１１４，ＣＬ１１３，ＰＢＳ１１２，ＣｙＬ１１６を通って受光素子２に入り、情報処理部１２０によってピット信号、トラッキング信号およびフォーカス信号の読取りが行われる。また、半導体発光装置ＬＤからの光の一部は、ＧＲＴ１１１、ＰＢＳ１１２を通って受光素子１に入り、受光素子１からの出力に基づくフィードバック制御が情報処理部１２０によって光源に対して行われる。
【００５７】
本実施の形態の情報記録再生装置１００は、記録媒体１０１に記録された情報の読み出しに上記実施の形態の受光素子２を用いるようにしたので、読取りにおける周波数特性および加算出力が共に高い。また、ＡＰＣ制御用に上記第１の実施の形態またはその変形例に係る受光素子１を用いるようにしたので、フィードバック制御における周波数特性および加算出力が共に高い。
【００５８】
［第２の適用例］
上記第１の実施の形態およびその変形例に係る受光素子１ならびに上記第２の実施の形態に係る受光素子２は、ＡＰＣ機能を備えた受光装置に適用可能であり、以下、その一例について説明する。
【００５９】
図１４は、本適用例に係る受光装置２００の断面構成の一例を表すものであり、光装置２１０と、情報処理部２２０とを備えている。
【００６０】
光装置２１０は、光源としての半導体発光装置ＬＤと、半導体発光装置ＬＤから射出された光の一部を反射するミラー２１１と、ミラー２１１で反射された光を受光する受光素子１と、半導体発光装置ＬＤおよび受光素子１を支持する支持基板２１２と、ミラー２１１を支持すると共に半導体発光装置ＬＤから射出された光を透過する透明基板２１３とを有している。情報処理部２２０は、受光素子１からの出力に基いて、半導体発光装置ＬＤの出力が安定するように半導体発光装置ＬＤを制御するＡＰＣ回路を有している。
【００６１】
この受光装置２００では、半導体発光装置ＬＤからの光の一部が透明基板２１３を透過して外部に射出される。また、半導体発光装置ＬＤからの光のうちミラー２１１に入射したものはミラー２１１で反射されたのち受光素子１で受光され、受光素子１からの出力に基づくフィードバック制御が情報処理部２２０によって半導体発光装置ＬＤに対して行われる。
【００６２】
本実施の形態の受光装置２００では、ＡＰＣ制御用に上記第１の実施の形態またはその変形例に係る受光素子１を用いるようにしたので、フィードバック制御における周波数特性および加算出力が共に高い。
【００６３】
以上、実施の形態、変形例および適用例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形可能である。
【００６４】
例えば、上記実施の形態等では、受光素子１，２に含まれるフォトダイオードとしてＰＮ接合型が用いられていたが、ＰＩＮ接合型が用いられていてもよい。
【００６５】
また、上記実施の形態等では、フォトダイオードが半導体基板１０および半導体層１１により構成されていたが、半導体基板１０と同一の導電型の不純物を含む半導体層と半導体層１１とにより構成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る受光素子の上面図である。
【図２】図１の受光素子のＡ−Ａ矢視方向の断面図である。
【図３】図１の受光素子の製造過程の一例について説明するための断面図である。
【図４】図３に続く過程について説明するための断面図である。
【図５】図４に続く過程について説明するための断面図である。
【図６】図１の受光素子の製造過程の他の例について説明するための断面図である。
【図７】図６に続く過程について説明するための断面図である。
【図８】図７に続く過程について説明するための断面図である。
【図９】一変形例に係る受光素子の上面である。
【図１０】図９の受光素子のＡ−Ａ矢視方向の断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る受光素子の上面である。
【図１２】図１１の受光素子のＡ−Ａ矢視方向の断面図である。
【図１３】一適用例に係る情報再生記録装置の概略構成図である。
【図１４】他の適用例に係る受光装置の概略構成図である。
【図１５】従来の受光素子の上面図である。
【図１６】図１５の受光素子のＡ−Ａ矢視方向の断面図である。
【図１７】フォトダイオードの面内配置例を表す上面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１，２…受光素子、１０…半導体基板、１１，１１Ａ，１６，１７…半導体層、１２…反射防止膜、１２Ａ…第１絶縁膜、１２Ｂ…第２絶縁膜、１２Ｃ…溝部、１３…層間膜、１３Ａ…開口部、１３Ｂ…端縁、１４…カソード電極、１５…カソード接続端子、２０…ポリシリコン層、２１，２１Ｄ…サイドウォール層、２２…ＳｉＯ２層、２３，２４…フォトレジスト層、２３Ａ，２４Ａ…開口、２５…コバルト層、２６，２７，２８…シリサイド層、２９…ゲート電極、１００…情報再生記録装置、１０１…記録媒体、１１０…光装置、１１１…ＧＲＴ、１１２…ＰＢＳ、１１３…ＣＬ、１１４…λ／４板、１１５…ＯＬ、１１６…ＣｙＬ、１２０…情報処理部、２００…受光装置、２１０…光装置、２１１…ミラー、２１２…支持基板、２１３…透明基板、２２０…情報処理部。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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