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技術 受光装置及び同装置を有する光ピックアップ装置及び同装置を有する光ディスク装置及び受光装置の製造方法

出願人 ソニー株式会社
発明者 藤田佳宏米田修二
出願日 2007年8月13日 (12年7ヶ月経過) 出願番号 2007-210915
公開日 2009年3月5日 (11年0ヶ月経過) 公開番号 2009-049043
状態 未査定
技術分野 光ヘッド 受光素子3(フォトダイオード・Tr)
主要キーワード 受光用開口 受光精度 分断領域 パイポ データ長毎 ディジタルコンバータ 受光特性 エッチング停止膜
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (14)

課題

フォトダイオード寄生容量を低減することによって、フォトダイオードの出力信号ノイズが生じることを抑制可能とした受光装置及び同装置を有する光ピックアップ装置及び同装置を有する光ディスク装置及び受光装置の製造方法を提供する。

解決手段

受光領域を複数の領域に分割する分離層を有するフォトダイオードを備え、このフォトダイオード上に第一の層間絶縁膜導電性エッチング停止膜、第二の層間絶縁膜を順次積層し、前記受光領域上の前記各膜に穿孔して受光用開口部を設けた受光装置を有する光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置を製造する際に、エッチング停止膜を分離層上で予め分断しておくこととした。

概要

背景

従来より、CD−R(Compact Disc Recordable)やDVD−R(Digital Versatile Disk Recordable)等の光ディスクへのデータの書込みや、光ディスクからのデータの読出し等を行う光ディスク装置が広く知られている。

光ディスク装置は、光ディスクへデータ書込み用のレーザ光照射する他、光ディスクへ照射したデータ読出し用のレーザ光の反射光受光して、受光した光のレベルに応じたデータ信号を出力する光ピックアップと、この光ピックアップから出力されるデータ信号に対して所定の信号処理を施すことにより、データ信号をディスプレイ装置等で再生可能な信号に加工する信号処理回路とを備えている。

この光ディスク装置では、光ディスクへデータの書込みを行う場合や、光ディスクからデータの読出しを行う場合、光ディスク上の所望のトラックへ向けて、正確に位置合わせ(トラッキング制御フォーカス制御)したレーザ光を照射する必要がある。

そのため、光ディスク装置の光ピックアップ装置には、受光領域が複数に分割されたフォトダイオードを備えた受光装置が設けられており、複数に分割された各受光領域で受光したレーザ光の各レベルに基づいて、トラッキング誤差フォーカスの誤差を検出するプッシュプル法を用いて、トラッキング制御やフォーカス制御を行っていた(たとえば、特許文献1参照。)。

図10は、受光装置が備えるフォトダイオードの受光領域部分を示す平面図である。この図10に示すように、受光装置が備えるフォトダイオード100は、その受光領域111が分離層112により第一受光領域111a、第二受光領域111b、第三受光領域111c、第四受光領域111dという四つの受光領域に分割されており、各受光領域111a〜d毎に受光したレーザ光のレベルに応じた信号を、受光装置が備える演算回路(図示略)へそれぞれ出力するように構成されている。

図10中の符号113は、後述の第二の層間絶縁膜、符号114は、後述のエッチング停止膜である。

ここで、受光装置の製造工程について、図11及び図12を参照して説明する。図11は、受光装置におけるフォトダイオード100部分の製造工程を示す断面図であり、図12は、図11におけるA−A´線による断面図である。

この受光装置を製造する際には、図示しない同一の半導体基板上にフォトダイオード100、上記演算回路を構成するMOSトランジスタポリシリコン抵抗等の半導体素子を同時に形成するが、ここでは、フォトダイオード100部分の形成工程を中心に説明する。

まず、図11に示すように、半導体基板(図示略)上にP型不純物を含有させたP型エピタキシャル層121を形成し、次に、P型エピタキシャル層121上に、N型の不純物を含有させたN型エピタキシャル層122を形成する。

次に、フォトダイオード100と他の半導体装置との境界部分、及び、受光領域の分割部分におけるN型エピタキシャル層122へ、選択的にP型の不純物を比較的高濃度イオン注入することによって、フォトダイオード100と他の半導体素子とを分離する素子分離領域123と、フォトダイオード100の受光領域111aを複数に分割する分離層112とを形成する。

次に、素子分離領域123の上面を被覆するようにLOCOS(local oxidation of silicon)法を用いて、素子分離用酸化膜124を形成し、その後、これらの上面に第一の層間絶縁膜125を形成する。

次に、後にフォトダイオード100の受光領域となる部分の上方における第一の層間絶縁膜125の表面に、エッチング停止膜114を形成する。

このとき、形成するエッチング停止膜114は、次工程において形成する第二の層間絶縁膜113(図10、図12参照。)をエッチングしてフォトダイオード100の受光用開口部126(図12参照。)を形成する際に、エッチングストッパとして機能するものであり、通常、受光装置を構成するフォトダイオード100以外の半導体素子の導電部材(例えば、ポリシリコン抵抗等。)を形成する工程において、同一の導電部材により同時形成される。

また、このエッチング停止膜114は、受光用開口部126を形成する際のエッチング時における位置ズレを考慮して、受光領域111よりも広い領域となるように形成する。

次に、図12に示すように、エッチング停止膜114及び第一の層間絶縁膜125上に、比較的厚い第二の層間絶縁膜113を形成した後、受光領域111上の第二の層間絶縁膜113をドライエッチングにより除去し、最後に、受光領域111上のエッチング停止膜114と第一の層間絶縁膜125とを順次ウエットエッチングにより除去することによって、受光用開口部126を形成して受光装置のフォトダイオード部分を形成していた。
特開2005−293636号公報

概要

フォトダイオードの寄生容量を低減することによって、フォトダイオードの出力信号ノイズが生じることを抑制可能とした受光装置及び同装置を有する光ピックアップ装置及び同装置を有する光ディスク装置及び受光装置の製造方法を提供する。受光領域を複数の領域に分割する分離層を有するフォトダイオードを備え、このフォトダイオード上に第一の層間絶縁膜、導電性のエッチング停止膜、第二の層間絶縁膜を順次積層し、前記受光領域上の前記各膜に穿孔して受光用開口部を設けた受光装置を有する光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置を製造する際に、エッチング停止膜を分離層上で予め分断しておくこととした。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

受光領域を複数の領域に分割する分離層を備えたフォトダイオード上に、第一の層間絶縁膜を形成する第一成膜工程と、前記受光領域上の前記第一の層間絶縁膜表面に、前記受光領域よりも広い領域を有する導電性を備えたエッチング停止膜を形成する第二成膜工程と、前記エッチング停止膜上に、第二の層間絶縁膜を形成する第三成膜工程と、前記受光領域上の前記第二の層間絶縁膜と前記エッチング停止膜と前記第一の層間絶縁膜とを順次エッチングにより除去して受光用開口部を形成するエッチング工程と、を有する受光装置の製造方法において、前記エッチング工程は、前記エッチング停止膜を前記分離層上で分断する工程を有することを特徴とする受光装置の製造方法。

請求項2

前記エッチング停止膜の分断領域の下方位置における前記第一の層間絶縁膜に、前記分断領域よりも広い領域を有するエッチング停止膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項1に記載の受光装置の製造方法。

請求項3

前記エッチング停止膜は、遮光性を有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の受光装置の製造方法。

請求項4

受光領域を複数の領域に分割する分離層を有するフォトダイオードを備え、このフォトダイオード上に第一の層間絶縁膜、導電性のエッチング停止膜、第二の層間絶縁膜を順次積層し、前記受光領域上の前記各膜に穿孔して受光用開口部を設けた受光装置において、前記穿孔によって残存した前記エッチング停止膜は、前記分離層上で分断され、複数に分割形成されていることを特徴とする受光装置。

請求項5

受光領域を複数の領域に分割する分離層を有するフォトダイオードを備え、このフォトダイオード上に第一の層間絶縁膜、導電性のエッチング停止膜、第二の層間絶縁膜を順次積層し、前記受光領域上の前記各膜に穿孔して受光用開口部を設けた受光装置を有する光ピックアップ装置において、前記穿孔によって残存した前記エッチング停止膜は、前記分離層上で分断され、複数に分割形成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。

請求項6

受光領域を複数の領域に分割する分離層を有するフォトダイオードを備え、このフォトダイオード上に第一の層間絶縁膜、導電性のエッチング停止膜、第二の層間絶縁膜を順次積層し、前記受光領域上の前記各膜に穿孔して受光用開口部を設けた受光装置を有する光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置において、前記穿孔によって残存した前記エッチング停止膜は、前記分離層上で分断され、複数に分割形成されていることを特徴とする光ディスク装置。

技術分野

0001

本発明は、受光装置及び同装置を有する光ピックアップ装置及び同装置を有する光ディスク装置及び受光装置の製造方法に関するものであり、特に、受光領域を複数の領域に分割する分離層を有するフォトダイオードを備え、このフォトダイオード上に第一の層間絶縁膜導電性エッチング停止膜、第二の層間絶縁膜を順次積層し、前記受光領域上の前記各膜に穿孔して受光用開口部を設けた受光装置及び光ピックアップ装置及び光ディスク装置及び受光装置の製造方法に関するものである。

背景技術

0002

従来より、CD−R(Compact Disc Recordable)やDVD−R(Digital Versatile Disk Recordable)等の光ディスクへのデータの書込みや、光ディスクからのデータの読出し等を行う光ディスク装置が広く知られている。

0003

光ディスク装置は、光ディスクへデータ書込み用のレーザ光照射する他、光ディスクへ照射したデータ読出し用のレーザ光の反射光受光して、受光した光のレベルに応じたデータ信号を出力する光ピックアップと、この光ピックアップから出力されるデータ信号に対して所定の信号処理を施すことにより、データ信号をディスプレイ装置等で再生可能な信号に加工する信号処理回路とを備えている。

0004

この光ディスク装置では、光ディスクへデータの書込みを行う場合や、光ディスクからデータの読出しを行う場合、光ディスク上の所望のトラックへ向けて、正確に位置合わせ(トラッキング制御フォーカス制御)したレーザ光を照射する必要がある。

0005

そのため、光ディスク装置の光ピックアップ装置には、受光領域が複数に分割されたフォトダイオードを備えた受光装置が設けられており、複数に分割された各受光領域で受光したレーザ光の各レベルに基づいて、トラッキング誤差フォーカスの誤差を検出するプッシュプル法を用いて、トラッキング制御やフォーカス制御を行っていた(たとえば、特許文献1参照。)。

0006

図10は、受光装置が備えるフォトダイオードの受光領域部分を示す平面図である。この図10に示すように、受光装置が備えるフォトダイオード100は、その受光領域111が分離層112により第一受光領域111a、第二受光領域111b、第三受光領域111c、第四受光領域111dという四つの受光領域に分割されており、各受光領域111a〜d毎に受光したレーザ光のレベルに応じた信号を、受光装置が備える演算回路(図示略)へそれぞれ出力するように構成されている。

0007

図10中の符号113は、後述の第二の層間絶縁膜、符号114は、後述のエッチング停止膜である。

0008

ここで、受光装置の製造工程について、図11及び図12を参照して説明する。図11は、受光装置におけるフォトダイオード100部分の製造工程を示す断面図であり、図12は、図11におけるA−A´線による断面図である。

0009

この受光装置を製造する際には、図示しない同一の半導体基板上にフォトダイオード100、上記演算回路を構成するMOSトランジスタポリシリコン抵抗等の半導体素子を同時に形成するが、ここでは、フォトダイオード100部分の形成工程を中心に説明する。

0010

まず、図11に示すように、半導体基板(図示略)上にP型不純物を含有させたP型エピタキシャル層121を形成し、次に、P型エピタキシャル層121上に、N型の不純物を含有させたN型エピタキシャル層122を形成する。

0011

次に、フォトダイオード100と他の半導体装置との境界部分、及び、受光領域の分割部分におけるN型エピタキシャル層122へ、選択的にP型の不純物を比較的高濃度イオン注入することによって、フォトダイオード100と他の半導体素子とを分離する素子分離領域123と、フォトダイオード100の受光領域111aを複数に分割する分離層112とを形成する。

0012

次に、素子分離領域123の上面を被覆するようにLOCOS(local oxidation of silicon)法を用いて、素子分離用酸化膜124を形成し、その後、これらの上面に第一の層間絶縁膜125を形成する。

0013

次に、後にフォトダイオード100の受光領域となる部分の上方における第一の層間絶縁膜125の表面に、エッチング停止膜114を形成する。

0014

このとき、形成するエッチング停止膜114は、次工程において形成する第二の層間絶縁膜113(図10図12参照。)をエッチングしてフォトダイオード100の受光用開口部126(図12参照。)を形成する際に、エッチングストッパとして機能するものであり、通常、受光装置を構成するフォトダイオード100以外の半導体素子の導電部材(例えば、ポリシリコン抵抗等。)を形成する工程において、同一の導電部材により同時形成される。

0015

また、このエッチング停止膜114は、受光用開口部126を形成する際のエッチング時における位置ズレを考慮して、受光領域111よりも広い領域となるように形成する。

0016

次に、図12に示すように、エッチング停止膜114及び第一の層間絶縁膜125上に、比較的厚い第二の層間絶縁膜113を形成した後、受光領域111上の第二の層間絶縁膜113をドライエッチングにより除去し、最後に、受光領域111上のエッチング停止膜114と第一の層間絶縁膜125とを順次ウエットエッチングにより除去することによって、受光用開口部126を形成して受光装置のフォトダイオード部分を形成していた。
特開2005−293636号公報

発明が解決しようとする課題

0017

ところが、上記従来の光ディスク装置における光ピックアップ装置の受光装置では、図10及び図12に示すように、第一の層間絶縁膜125と第二の層間絶縁膜113との間に、受光用開口部126を囲むように環状のエッチング停止膜114が埋め殺し状態で残存していたため、図13に示すように、N型エピタキシャル層122とエッチング停止膜114との間に寄生容量C1、C2が形成されると共に、寄生容量C1と寄生容量C2との間に寄生抵抗R1が形成されてしまい、その結果、フォトダイオード100の出力信号ノイズが生じてしまい、トラッキング制御及びフォーカス制御を精度よく行えなくなるおそれがあった。

0018

すなわち、上記したフォトダイオードでは、図10に示すように、受光領域111におけるN型エピタキシャル層122に分離層112を設けて受光領域を分割して、受光用開口部126内に、第一のフォトダイオードD1と第二のフォトダイオードD2が形成されており、その等価回路が、図13(a)に示す回路となるように設計されている。

0019

そして、この受光装置では、第一のフォトダイオードD1で受光した反射光のレベルに応じた信号を第一のフォトダイオードのカソードから演算回路へ出力し、第二のフォトダイオードD2で受光した反射光のレベルに応じた信号を第二のフォトダイオードD2のカソードから演算回路へ出力するように設計されている。

0020

しかし、実際には、上記のようにフォトダイオード100部分に、寄生容量C1、C2及び寄生抵抗R1が形成されているため、フォトダイオード100部分の実際の等価回路は、図13(b)に示すような構成となっている。

0021

このように、分離された第一のフォトダイオードD1のカソードと、第二のフォトダイオードD2のカソードとが寄生容量C1、C2と寄生抵抗R1とを介して接続されると、フォトダイオード100の寄生容量が増大することとなり、その結果、フォトダイオード100の出力信号にノイズが生じて、トラッキング制御及びフォーカス制御を精度よく行えなくなるおそれがあった。

課題を解決するための手段

0022

そこで、請求項1に係る本発明では、受光領域を複数の領域に分割する分離層を備えたフォトダイオード上に、第一の層間絶縁膜を形成する第一成膜工程と、前記受光領域上の前記第一の層間絶縁膜表面に、前記受光領域よりも広い領域を有する導電性を備えたエッチング停止膜を形成する第二成膜工程と、前記エッチング停止膜上に、第二の層間絶縁膜を形成する第三成膜工程と、前記受光領域上の前記第二の層間絶縁膜と前記エッチング停止膜と前記第一の層間絶縁膜とを順次エッチングにより除去して受光用開口部を形成するエッチング工程と、を有する受光装置の製造方法において、前記エッチング工程は、前記エッチング停止膜を前記分離層上で分断する工程を有することとした。

0023

また、請求項2に係る本発明では、請求項1に記載の受光装置の製造方法において、前記エッチング停止膜の分断領域の下方位置における前記第一の層間絶縁膜に、前記分断領域よりも広い領域を有するエッチング停止膜を形成する工程を有することを特徴とする。

0024

また、請求項3に係る本発明では、請求項1又は請求項2に記載の受光装置の製造方法において、前記エッチング停止膜は、遮光性を有することを特徴とする。

0025

また、請求項4に係る本発明では、受光領域を複数の領域に分割する分離層を有するフォトダイオードを備え、このフォトダイオード上に第一の層間絶縁膜、導電性のエッチング停止膜、第二の層間絶縁膜を順次積層し、前記受光領域上の前記各膜に穿孔して受光用開口部を設けた受光装置において、前記穿孔によって残存した前記エッチング停止膜は、前記分離層上で分断され、複数に分割形成されていることとした。

0026

また、請求項5に係る本発明では、受光領域を複数の領域に分割する分離層を有するフォトダイオードを備え、このフォトダイオード上に第一の層間絶縁膜、導電性のエッチング停止膜、第二の層間絶縁膜を順次積層し、前記受光領域上の前記各膜に穿孔して受光用開口部を設けた受光装置を有する光ピックアップ装置において、前記穿孔によって残存した前記エッチング停止膜は、前記分離層上で分断され、複数に分割形成されていることとした。

0027

また、請求項6に係る本発明では、受光領域を複数の領域に分割する分離層を有するフォトダイオードを備え、このフォトダイオード上に第一の層間絶縁膜、導電性のエッチング停止膜、第二の層間絶縁膜を順次積層し、前記受光領域上の前記各膜に穿孔して受光用開口部を設けた受光装置を有する光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置において、前記穿孔によって残存した前記エッチング停止膜は、前記分離層上で分断され、複数に分割形成されていることとした。

発明の効果

0028

本発明では、受光領域を複数の領域に分割する分離層を有するフォトダイオードを備え、このフォトダイオード上に第一の層間絶縁膜、導電性のエッチング停止膜、第二の層間絶縁膜を順次積層し、前記受光領域上の前記各膜に穿孔して受光用開口部を設けた受光装置を有する光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置を製造する際に、エッチング停止膜を分離層上で予め分断しておくこととしたため、フォトダイオードの寄生容量を低減することができ、その結果、フォトダイオードの出力信号にノイズが生じることを抑制することができる。

発明を実施するための最良の形態

0029

以下本発明の一実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。本実施形態では、DVD(Digital Versatile Disk)に記録されているデータを再生する光ディスク装置を例に挙げて説明を行うが、本発明はこれに限定されるものではなく、受光領域が複数に分割されたフォトダイオードを有する受光装置を備えた光ピックアップ装置により、光ディスクからのデータの読出しや光ディスクへのデータの書込みを行う任意の光ディスク装置に対して適用することができるものである。

0030

(光ディスク装置の説明)
図1は、本実施形態に係る光ディスク装置1を示す説明図である。図1に示すように、本実施形態に係る光ディスク装置1は、光ピックアップ装置3と、RF(Radio Frequency)アンプ4と、ADCアナログディジタルコンバータ)5と、システムコントローラ7と、信号処理回路6と、I/F9と、操作部8とを備えている。

0031

光ピックアップ装置3は、光ディスク装置1へレーザ光を照射する照射部と、照射したレーザ光が光ディスク装置1に反射した反射光を受光する受光部とを備えている。

0032

そして、この光ピックアップ装置3は、光ディスク2の径方向を光ディスクの内周側から外周側へ向けて移動しながら、回転する光ディスク2へデータ読出し用のレーザ光を照射すると共に、そのレーザ光が光ディスク2に反射した反射光を受光して、受光した反射光のレベルに応じた信号をADC5へ出力装置である。

0033

ADC5は、光ピックアップ装置3から入力されるアナログの信号をディジタルのデータ信号に変換して信号処理回路6へ出力する回路である。

0034

信号処理回路6は、システムコントローラ7から入力されるコマンドに基づいて動作して、ADC5から入力されるデータ信号に対して所定の信号処理を施すことにより、所定フォーマットエンコードされて光ディスク2に記録されているデータを所定のデータ長毎に順次でデコードしてI/F9へ出力する回路である。

0035

I/F9は、信号処理回路6から入力される再生信号をディスプレイ装置やスピーカ等の装置へ出力するインターフェースである。

0036

システムコントローラ7は、光ディスク装置1全体の動作を統括制御するものであり、CPU(Central Processing Unit)とROM(Read Only Memory)とRAM(Random Access Memory)とを備え、ユーザが操作部8を操作したときに、操作部8から入力される制御信号に基づいて、CPUがROMに記憶している各種プログラムから制御信号に対応したプログラムを読出し、RAMを作業領域として使用して実行することにより、データの再生、停止、早送り、巻き戻し等を信号処理回路6に行わせる装置である。

0037

操作部8は、光ディスク装置1を動作させるためにユーザが操作する複数の操作スイッチを備えており、ユーザの操作に対応した制御信号をシステムコントローラ7へ出力するものである。

0038

そして、この光ディスク装置1は、上記のようにして光ディスク2からデータを読出し、そのデータを内部でデコードしてディスプレイ装置やスピーカ等へ出力することによってデータの再生を行う。

0039

また、この光ディスク装置1の光ピックアップ装置3は、上記受光部とは別に、図2に示すような受光領域が複数の領域に分割されたフォトダイオード(以下、「分割フォトダイオード」という。)11と、この分割フォトダイオード11から出力される信号に基づいて、上記照射部が照射するレーザ光の照射方向等の誤差分を演算する演算回路(図示略。)とを備えた受光装置が設けられている。

0040

そして、光ディスク装置1では、分割フォトダイオード11の分割された各受光領域14a〜14dで受光した反射光のレベルに応じた各信号に基づいて、演算回路が照射部から照射されているレーザ光のトラッキング誤差及びフォーカス誤差を演算し、その演算結果を示すトラッキング誤差信号フォーカス誤差信号とが光ピックアップ装置3からシステムコントローラ7へ出力される。

0041

システムコントローラ7は、光ピックアップ装置3から入力されるトラッキング誤差信号及びフォーカス誤差信号に含まれる誤差成分打ち消すような駆動信号を光ピックアップ装置3へフィードバックして、光ピックアップ装置3のトラッキング制御及びフォーカス制御を行うことにより、光ピックアップ装置3から光ディスク2へ照射するデータ読出し用のレーザ光を、再生するデータが記録されているトラックに精度よく位置合わせするように構成されている。

0042

(光ピックアップ装置における受光装置の説明)
本実施形態の光ピックアップ装置3が備える受光装置における分割フォトダイオード11部分は、図2に示すような構成をしている。図2は、本実施形態に係る受光装置の分割フォトダイオード部分を受光用開口部側から見た平面図である。

0043

図2に示すように、この分割フォトダイオード11は、受光領域14を第一受光領域14a、第二受光領域14b、第三受光領域14c、第四受光領域14dという複数の受光領域に分割する分離層15を備えている。図中の符号12は、受光装置の上部を構成する比較的厚い第二の層間絶縁膜であり、符号13は、受光領域14上の第二の層間絶縁膜12等に穿孔して形成した受光用開口部であり、符号16a〜16dは、受光用開口部13を形成した後に分割フォトダイオード11の内部に残存した導電性の第二エッチング停止膜であり、符号27bは後述の第一エッチング停止膜である。

0044

特に、本実施形態の分割フォトダイオード11では、図2に示すように、当該分割フォトダイオード11の内部に残存する各第二エッチング停止膜16a〜16d同士が分離層15上で導通しないように、それぞれ分割形成されているため、分割フォトダイオード11に、第二エッチング停止膜16a〜16dに起因した寄生容量により、分割フォトダイオード11の出力信号にノイズが生じることを可及的に抑制することができる。

0045

ここで、本実施形態に係る分割フォトダイオード11の立体構造と、寄生容量の発生が防止されるしくみについて、図3を参照して説明する。図3は、図2のB−B´線における分割フォトダイオード11部分の一部断面を示す説明図である。

0046

図3に示すように、本実施形態における分割フォトダイオード11は、半導体基板(図示略。)上に設けられたP型の不純物を含有するP型エピタキシャル層21と、このP型エピタキシャル層21上に設けられたN型の不純物を含有するN型エピタキシャル層22とのPN接合により形成されたダイオードを備えており、このダイオードは、P型の不純物を比較的高濃度に含有する帯状の分離層15によって分割されている。なお、実際には、分割フォトダイオード11の受光領域14表面に、反射防止膜が設けられるが、ここでは省略している。

0047

すなわち、この分割フォトダイオード11では、図3に示すように、受光領域14が分離層15によって第一受光領域14aと第四受光領域14dという二つの領域に分割されて、第一のフォトダイオードD1と第二のフォトダイオードD2といいう二つのフォトダイオードが形成される。なお、図中の符号24はP型の素子分離領域であり、符号25は素子分離用の酸化膜である。

0048

また、この受光装置では、分割フォトダイオード11上に、第一の層間絶縁膜26と、導電性を有する第二エッチング停止膜16(図6参照。)と、第二の層間絶縁膜12とを順次積層し、受光領域14(14a、14d)上の各膜に穿孔して形成した受光用開口部13を備えている。

0049

特に、この分割フォトダイオード11では、受光用開口部13を穿孔する際に、第二エッチング停止膜16を分離層15上で分断することによって、第二エッチング停止膜16を左側の第二エッチング停止膜16aと右方の第二エッチング停止膜16dとに分割して残存させるようにしている。なお、図中の符号27a,27bは、第二エッチング停止膜16を分断する際のエッチングがN型エピタキシャル層22にまで達してしまうことを防止する第一エッチング停止膜である。

0050

このように、本実施形態の分割フォトダイオード11では、受光用開口部13を形成する際の穿孔によって残存した第二エッチング停止膜16a、16dが分離層15上で分断され、当該分断された第二エッチング停止膜16a、16d同士が電気的に絶縁された状態で、複数に分割形成されているため、左側の第二エッチング停止膜16aとN型エピタキシャル層22との間と、右側の第二エッチング停止膜16dとN型エピタキシャル層22との間とに、寄生容量C1、C2が生じたとしても、分割フォトダイオード11の出力信号にこれらの寄生容量C1、C2に起因したノイズが生じることがない。

0051

すなわち、本実施形態の受光装置では、分割フォトダイオード11部分において、第二エッチング停止膜16が分離層15上で分断されているので、分割フォトダイオード11の等価回路は、図4に示すような回路となり、第一のフォトダイオードD1のカソードと、第二のフォトダイオードD2のカソードとの間が、従来のフォトダイオードのように寄生容量を介して接続されることがなく、確実に切断されるので、分割フォトダイオード11の出力信号に寄生容量C1、C2に起因したノイズが生じることがない。

0052

(受光装置の製造方法の説明)
次に、上記構造の受光装置の製造方法について、図5図7を参照して説明する。図5図7は、本実施形態に係る受光装置の製造工程を示す説明図である。

0053

本実施形態の受光装置を製造する場合、同一の半導体基板上に分割フォトダイオード11を形成すると同時に、演算回路を構成するパイポラトランジスタやMOS(Metal-Oxide-Semiconductor)トランジスタ、ポリシリコン抵抗等の他の半導体素子も同時形成して受光装置を製造するが、ここでは、分割フォトダイオード11の形成工程を中心に説明することとし、他の半導体素子の形成工程については、図示を省略して説明することとする。また、以下の説明では、分割フォトダイオード11の反射防止膜形成工程は省略して説明する。

0054

この受光装置を製造する際には、まず、結晶方位が100のP型のSi(シリコン基板(図示略)を用意する。

0055

次に、図5に示すように、Si基板上における分割フォトダイオード11の形成領域にエピタキシャル法を用いて分割フォトダイオード11のアノードとなるP型エピタキシャル層21を形成する。

0056

次に、P型エピタキシャル層21の表面にエピタキシャル法を用いて、分割フォトダイオード11のカソードとなるN型エピタキシャル層22を形成する。

0057

次に、各半導体素子の形成領域の境界部分におけるN型エピタキシャル層22の表面に、LOCOS(local oxidation of silicon)法を用いて、素子分離用の酸化膜(以下「LOCOS」という。)25を選択的に形成する。

0058

次に、このLOCOS25を介して、LOCOS25下方のN型エピタキシャル層22へ、P型の不純物を比較的高濃度にイオン注入することによりP型の素子分離領域24を形成する。このとき同時に、受光領域14を分割する部分におけるN型エピタキシャル層22にも選択的にP型の不純物を比較的高濃度にイオン注入することによって、分離層15を形成する。その後、後に分割フォトダイオード11の受光領域14となる部分のN型エピタキシャル層22表面に反射防止膜(図示略)を形成する。

0059

次に、N型エピタキシャル層22及びLOCOS25の上面に、CVD(Chemical Vapor Deposition)により酸化シリコン膜を形成することにより、受光領域14を複数の領域に分割する分離層15を備えた分割フォトダイオード11上に、第一の層間絶縁膜26を形成する。

0060

その後、後に第二エッチング停止膜16を分断する部分となる分離層15上の第一の層間絶縁膜26に、開口を形成した後、その開口内に第一エッチング停止膜27a、27bを順次形成する。なお、ここでは、第一エッチング停止膜27a、27bを二層(二枚)設けるようにしているが、第一エッチング停止膜の枚数はこれに限定するものではなく、少なくとも一枚以上設ければよい。

0061

このとき第一エッチング停止膜27a、27bを形成する工程は、同一Si基板上に形成するMOSトランジスタのゲート電極ポリシリコンにより形成する工程、PNP型又はNPN型バイポーラトランジスタエミッタ電極をポリシリコンにより形成する工程、受動素子であるポリシリコン抵抗を形成する工程、配線を金属等の導体により形成する工程等を兼用することができる。

0062

すなわち、この第一エッチング停止膜27a、27bは、当該受光装置と同一Si基板上に形成される他の半導体素子の形成工程において使用されるポリシリコン等の導体により構成しており、好ましくは、次に形成する第二エッチング停止膜16よりもエッチングレートが低く、少なくとも可視光遮光可能な遮光性を有する部材により構成する。ここでは、同一Si基板上に形成するMOSトランジスタのゲート電極を遮光性と導電性を有するポリシリコンにより形成する際に、同じポリシリコンにより、同時に第一エッチング停止膜27aを形成し、同一Si基板上にポリシリコン抵抗を遮光性と導電性を有するポリシリコンにより形成する際に、同じポリシリコンにより、同時に第一エッチング停止膜27bを形成する。

0063

また、このとき形成する第一エッチング停止膜27a、27bは、次に形成する第二エッチング停止膜16の分断領域よりも広い領域となるように形成する
こうして、次に形成する第二エッチング停止膜16の分断領域下方における第一の層間絶縁膜26中に、第二エッチング停止膜16の分断領域よりも広い領域を有し、第二エッチング停止膜16よりもエッチングレートの低い第一エッチング停止膜27a、27bを形成するのである。

0064

次に、図6に示すように、受光領域14上の第一の層間絶縁膜26及び第一エッチング停止膜27bの表面に、受光領域14よりも広い領域を有する導電性を備えた第二エッチング停止膜16を形成する。

0065

ここで、この第二エッチング停止膜16は、当該受光装置と同一のSi基板上に形成する他の半導体素子の形成工程において、遮光性と導電性を備えたポリシリコン等の膜を形成する際に、同じポリシリコンにより、同時に形成する。

0066

その後、図7に示すように、第一の層間絶縁膜26上に、CVDにより比較的厚い第二の層間絶縁膜12を形成した後、この第二の層間絶縁膜12の表面に、受光用開口部13を形成するための所定のパターニングを施したレジストマスクを形成する。

0067

特に、このとき形成するレジストマスクは、分割フォトダイオード11の受光領域上、及び、第二エッチング停止膜16の分断領域上の第二の層間絶縁膜12表面だけを露出させるようにパターニングしておく。

0068

次に、上記レジストマスクを用いたドライエッチングを行うことにより、分割フォトダイオード11の受光領域14上、及び、第二エッチング停止膜16の分断領域上の第二の層間絶縁膜12を除去することによって、第二エッチング停止膜16の表面を露出させる。

0069

次に、ウエットエッチングにより、表面が露出している部分のみ第二エッチング停止膜16を除去することによって、受光領域14上の第二エッチング停止膜16を除去すると共に、分断領域の第二エッチング停止膜16を除去することによって、分断領域で第二エッチング停止膜16を分断する。

0070

このようにウエットエッチングを行うことによって、第二エッチング停止膜16を分離層15上で分断するのである。

0071

その後、さらにウエットエッチングを行うことにより、受光領域14上の第一の層間絶縁膜26を除去して、受光領域14におけるN型エピタキシャル層22上に形成されている図示しない反射防止膜を露出させる。

0072

上記のように、受光領域14上の第二の層間絶縁膜12と第二エッチング停止膜16と第一の層間絶縁膜26とを順次ドライエッチングとウエットエッチングにより除去することによって、図3に示すような形状の受光用開口部13を形成して、受光装置が完成する。

0073

このように、本実施形態に係る受光装置の製造方法では、受光用開口部13を形成する際のエッチング工程において、第二エッチング停止膜16を分離層15上で分断するため、第一のフォトダイオードD1のカソードと第二のフォトダイオードD2のカソードとが完全に分断されるので(図4参照。)、残存する第二エッチング停止膜16a〜16dによる寄生容量に起因して、分割フォトダイオード11の出力信号にノイズが生じることを可及的に抑制することができる。

0074

さらに、この製造方法では、第二エッチング停止膜16の分断領域の下方における第一の層間絶縁膜26に、分断領域よりも広い領域を有し、第二エッチング停止膜16よりもエッチングレートの低いエッチング停止膜を形成しているため、分断領域における第二エッチング停止膜16を除去する際のエッチングがN型エピタキシャル層22まで達することがなく、分割フォトダイオード11の受光特性劣化させることがない。

0075

しかも、第一エッチング停止膜27a、27b及び第二エッチング停止膜16は、共に、遮光性を有する部材により構成しているため、受光用開口部13を取り囲む第一の層間絶縁膜26及び第二の層間絶縁膜12を介して、分割フォトダイオード11の受光領域へ不必要な光が入射することを防止できるので、分割フォトダイオード11の受光精度が向上し、この受光装置を備えた光ディスク装置1のトラッキング制御及びフォーカス制御の精度が向上する。

0076

(受光装置の変形例の説明)
次に、受光装置及びその製造方法の変形例について説明する。図8及び図9は、本実施形態に係る受光装置のフォトダイオード部分の変形例を示す平面図である。

0077

本発明によれば、図8に示すように第二エッチング停止膜16を形成することによっても、上記した実施形態の受光装置と同様に、分割フォトダイオード11の出力信号にノイズが生じることを抑制することができる。

0078

すなわち、第一の層間絶縁膜26を形成する際に、図5に示すようにN型エピタキシャル層22の表面に第一の層間絶縁膜26を形成した後、図8に示すように、第一の層間絶縁膜26の分断領域部分が凹状となるようにパターニングを施した第一の層間絶縁膜26を形成する。

0079

その後、図7に示すように、第一の層間絶縁膜26上に比較的厚い第二の層間絶縁膜12を形成する。

0080

そして、受光用開口部13を形成する形成する際には、分割フォトダイオード11の受光領域14上における第二の層間絶縁膜12表面部分のみが露出するように、受光領域14と略同形状の矩形状の開口を備えたレジストマスクを第二の層間絶縁膜12の表面に形成する。

0081

このとき、レジストマスクにパターニングする矩形状の開口の内周が、平面視において、第二エッチング停止膜16に形成された凹状部分の最も内側に切れ込んだ部分よりも外側となるようにパターニングを施す。

0082

このようにパターニングを施したレジストマスクを用いて、ドライエッチングとウエットエッチングにより、第二の層間絶縁膜12、第二エッチング停止膜16、第一の層間絶縁膜26を順次除去することによっても、残存する第二エッチング停止膜16を、図9に示すように、分離層15上で確実に分断して、複数(ここでは、四つ)の第二エッチング停止膜16a〜16dに分割形成することができ、その結果、図3に示した分割フォトダイオード11と同様に、分割フォトダイオード11の出力信号にノイズが生じることを可及的に抑制することができるようになる。

図面の簡単な説明

0083

本実施形態に係る光ディスク装置を示す説明図である。
本実施形態に係る受光装置の分割フォトダイオード部分を示す平面図である。
本実施形態に係る受光装置の分割フォトダイオード部分の一部断面を示す説明図である。
本実施形態に係る受光装置の分割フォトダイオードの等化回路を示す説明図である。
本実施形態に係る受光装置の製造工程を示す説明図である。
本実施形態に係る受光装置の製造工程を示す説明図である。
本実施形態に係る受光装置の製造工程を示す説明図である。
本実施形態に係る受光装置の製造工程の変形例を示す説明図である。
本実施形態に係る受光装置のフォトダイオード部分の変形例を示す平面図である。
従来の受光装置の分割フォトダイオード部分を示す平面図である。
従来の受光装置の分割フォトダイオード部分を示す部分断面図である。
従来の受光装置の分割フォトダイオード部分を示す説明図である。
従来の受光装置の分割フォトダイオードの等価回路を示す説明図である。

符号の説明

0084

1光ディスク装置
11分割フォトダイオード
14受光領域
27a、27b 第一エッチング停止膜
16 第二エッチング停止膜
13受光用開口部

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