分割光电二极管制造技术

在本发明专利技术的一个实施例中，所述分割光电二极管包括ｐ型衬底、在ｐ型衬底上形成的ｐ型外延层、在ｐ型外延层上形成的ｎ型外延层，并且在与所述ｐ型外延层分隔的所述ｎ型外延层中提供ｐ型分割区，该ｐ型分割区分割光敏区，并且被构造成通过施加反向偏置电压使位于ｐ型分割区和ｐ型外延层之间的分割部分正下方的ｎ型区中生成的耗尽层（第一耗尽层）被构造成到达ｎ型外延层和ｐ型外延层之间的结表面中所形成的耗尽层（第二耗尽层）使得所述光敏区被电隔离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有能够接收光的光敏区的分割光电二极管，所 述光敏区被二维分割为多个区域。
技术介绍
在读出储存在例如压縮磁盘(CD)、数字视频磁盘(DVD)等的 光盘中的信息的光学获取(pickup)设备中，用激光束照射磁盘并且用 光电二极管检测反射光来实现读出信息的过程。例如，日本专利特开No. H5-145,107 (1993)公开了一种具有在p十 基阳极区下形成的n型阱区的公共阴极光电二极管，其中n型阱区从衬 底的表面延伸以便与各个阳极区相关联，这实现了对于入射光的更高 的灵敏度并改善了对于各个二极管之间串扰的防止。曰本专利特开No. 2001-135,849公开了一种光电二极管，其中在n型半导体层中将p+表面扩散层形成为具有含有带状区的预定图案以减 少在半导体层中产生的载流子的扩散行进时间而不显著地增加PN结的 面积，并且n+扩散层被设置于p+表面扩散层的带状区之间以减小阴极 电阻。另一方面，近年来具有由多个分割的光电检测部分组成的光敏区 的分割光电二极管被作为在光学获取过程中检测信号的设备使用。这 样的分割光电二极管能够基于各个分割的光敏区的光电接收单元的信号差来更好地检测离焦信号或者循迹误差信号。因此，通过使用这样 的技术可以实现多个不同的光盘的精确还原。例如，日本专利特开No. 2000-82，226公开了一种一般的传统分割 光电二极管。在日本专利特开No. 2000-82，226中公开的分割光电二极管 如图7所示。这样的分割光电二极管具有光敏表面200、 201、 202，每 个光敏表面被分割为四个区。该分割光电二极管由光电二极管和放大来自光电二极管的信号的 集成电路组成，这两个组成部分都是在一个硅衬底中形成的。被磁盘反射的光除了如图7所示的各个分割的光敏区之外还进入 分割表面。而且，由于从光盘读出或者写入光盘的速度的提高使得分 割光电二极管需要快速响应。这样，光电二极管需要对于进入分割表 面的光的快速响应。日本专利特开No. H9-153，605 ( 1997 )和日本专利特开No. H10-270，744 (1998)也公开了具有分割光敏区的光电二极管，与日本 专利特开No. 2000-82，226中描述的分割光电二极管类似。然而，上述的传统技术需要在以下几个方面进行改进。图8A中示出了日本专利特开No. H9-153,605中公开的分割光电二 极管的截面图。示出这样的分割光电二极管100的截面图以表现与光敏 区D1、 D2、 D3和D5相对应的区域。掩埋在p型半导体衬底l中的p型隔 离扩散层5 (分割部分)延伸穿过n型外延层4。在光电二极管的这种结构的情况下，在分割部分周围没有产生耗 尽层，并且存在没有施加电场的区域。因此，在n型外延层4上，分割 部分的响应劣化了。图8B示出日本专利特开No. H9-153，605中描述的分割光电二极管 中的光生载流子的性态仿真的结果。图8B中出现的小箭头指示电流的 方向，并且作为光生载流子的电子朝着与该箭头相反的方向行进。如 图8B所示，指示"耗尽层边缘"的线存在于分割部分的两侧，在分割部 分正下方和其周围没有耗尽层产生。图8C中示出了日本专利特开No. H10-270,744中公开的分割光电二 极管的截面图。日本专利特开No. H10-270，744中公开的分割光电二极 管的结构通过在日本专利特开No. H9-153，605中描述的分割光电二极 管中采用具有更高电阻率的外延层而改善了光电二极管的串联电阻增 加的问题。然而，在这样的结构的分割部分中，在p型半导体衬底ll中 掩埋的p型隔离扩散区5 (分割部分)具有更高电阻率并延伸穿过n型外 延层4。因此，认为在分割部分和其周围没有产生耗尽层，与在日本专 利特开No. H9-153，605的结构中类似。因为如上所述，在传统分割光电二极管中，在p型分割区的正下方 及其周围没有产生耗尽层，并且存在没有施加电场的区域，由进入分割部分的光在p型半导体层中产生的载流子经由扩散在分割部分的正 下方行进。因此，漂移速度被降低了，从而导致响应速度的降低。本专利技术人已经发现通过延伸分割区正下方及其周围的耗尽层而提 高了分割光电二极管的响应速度。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种具有能够接收光的光敏区的 分割光电二极管，该光敏区被二维分割为多个区域，包括第一导电 类型衬底；在衬底上形成的第一导电类型第一半导体层；在第一半导 体层上形成的第二导电类型第二半导体层；以及在与第一半导体层间 隔开的第二半导体层中提供的第一导电类型分割部分，所述第一导电类型分割部分提供所述光敏区的分割，其中通过施加反向偏置电压在 所述分割部分和所述第一半导体层之间形成第一耗尽层，并且其中所 述第一耗尽层被构造成到达在所述第二半导体层和所述第一半导体层 之间的结表面中形成的第二耗尽层使得所述光敏区电隔离。根据本专利技术的上述方面，在与所述第一导电类型第一半导体层间 隔开的所述第二导电类型第二半导体层中提供第一导电类型分割部 分。这允许在操作该器件时在分割部分和第一半导体层之间形成第一 耗尽层，并且到达在结表面中形成的第二耗尽层以使光敏区电隔离， 所述结表面是由第一半导体层和第二半导体层的PN结生成的。而且， 因为分割部分没有到达第一半导体层，所以第二耗尽层在PN结的整个 区域上延伸而没有在分割部分正下方分隔，从而提供更大的光敏区。 因此可以在保持作为分割光电二极管的功能的同时实现对分割光电二 极管响应速度的提高。这里，例如，"第一导电类型"可以是p型，而"第二导电类型"可以是n型，反之亦然，即是说，"第一导电类型"可以是n型，而"第二导电 类型"可以是p型。在本专利技术中，分割部分可以被构造成由含有扩散在其中的第一导 电类型杂质的扩散层组成。扩散层意指通过在预定区域中扩散杂质而 生成的区域。而且，在本专利技术中，光敏区意指在第一半导体层和第二半导体层 的界面中形成的PN结。而且，在本专利技术中，光敏区可以由多个小区域构成，所述小区域 是被分割部分电隔离的，在光敏区的整个区域上形成第二耗尽层，这 允许载流子以更高的速率行进，从而获得快速的响应。根据本专利技术，提出了一个具有提高了的响应速度的分割光电二极管。附图说明从下面的结合附图对某些优选实施例的说明中，本专利技术的上面以 及其它的目的、优点和特征将变得更明显。图1A和图1B是示意性图示根据实施例的分割光电二极管的视图， 并且图1A是示意性图示了根据该实施例的分割光电二极管的平面图，图1B是沿着图1A中的线A-A提取的截面图2A至图2C是图示用于制造根据实施例的分割光电二极管的过 程的示例性实施方式的截面图-,图3A和图3B是示意性图示比较实例的分割光电二极管的截面图4A至图4C是图示用于制造比较实例的分割光电二极管的过程 的示例性实施方式的截面图5A是图示光的照射表面的视图，图5B是示出频率响应的结果的图表；图6A至6C包括了用于描述实施例的分割光电二极管的有利效果 的视图，并且图6A是实施例的电势分布的视图，图6B是比较实例的电 势分布的视图，图6C是示出了电势与离光敏表面的距离的关系；图7是图示传统分割光电二极管的示意图；和图8A至8C是图示传统分割光电二极管的示意图，并且图8A是示意 性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分割光电二极管，具有能够接收光的光敏区，所述光敏区被二维分割成多个区域，该分割光电二极管包括：　第一导电类型的衬底；　第一导电类型的第一半导体层，其形成在所述衬底上；　第二导电类型的第二半导体层，其形成在所述第一半导体层上；和　第一导电类型的分割部分，其设置在所述第二半导体层中，与所述第一半导体层相隔开，以提供所述光敏区的分割，　其中，通过施加反向偏置电压使得在所述分割部分和所述第一半导体层之间形成第一耗尽层，以及　其中，所述第一耗尽层被构造成到达在所述第二半导体层和所述第一半导体层之间的结表面中形成的第二耗尽层，以使得所述光敏区被电隔离。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：松田克己，
申请(专利权)人：瑞萨电子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]