JPH0955532A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
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- JPH0955532A JPH0955532A JP7228505A JP22850595A JPH0955532A JP H0955532 A JPH0955532 A JP H0955532A JP 7228505 A JP7228505 A JP 7228505A JP 22850595 A JP22850595 A JP 22850595A JP H0955532 A JPH0955532 A JP H0955532A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光磁気ディスク記録再生装置の光ピックアッ
プに用いた場合にその薄型化および低コスト化を同時に
達成することができる半導体受光素子を提供する。 【解決手段】 半絶縁性半導体基板１上にｎ型半導体層
２を設け、ｎ型半導体層２上に一対のくし型電極３、４
を互いに対向し、かつｎ型半導体層２とショットキー接
触させて設ける。くし型電極３、４はワイヤグリッド偏
光子として働くように設計する。動作時には、くし型電
極４は例えば接地し、くし型電極３にバイアス電圧ＶD
を印加する。受光面に入射する光をくし型電極３、４に
より偏光分離する。これにより得られる一方の偏光はく
し型電極３、４の間隙を通ってｎ型半導体層２に入射し
て検出される。他方の偏光は受光面で反射される。
プに用いた場合にその薄型化および低コスト化を同時に
達成することができる半導体受光素子を提供する。 【解決手段】 半絶縁性半導体基板１上にｎ型半導体層
２を設け、ｎ型半導体層２上に一対のくし型電極３、４
を互いに対向し、かつｎ型半導体層２とショットキー接
触させて設ける。くし型電極３、４はワイヤグリッド偏
光子として働くように設計する。動作時には、くし型電
極４は例えば接地し、くし型電極３にバイアス電圧ＶD
を印加する。受光面に入射する光をくし型電極３、４に
より偏光分離する。これにより得られる一方の偏光はく
し型電極３、４の間隙を通ってｎ型半導体層２に入射し
て検出される。他方の偏光は受光面で反射される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体受光素子
に関し、特に、いわゆるくし型電極対向型の半導体受光
素子に関する。
に関し、特に、いわゆるくし型電極対向型の半導体受光
素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光磁気ディスクの記録再生装置が
商品化されている。この光磁気ディスク記録再生装置の
うち、特にポータブル型のものにおいては、光磁気ディ
スクの再生用の光ピックアップの薄型化および低コスト
化が重要である。
商品化されている。この光磁気ディスク記録再生装置の
うち、特にポータブル型のものにおいては、光磁気ディ
スクの再生用の光ピックアップの薄型化および低コスト
化が重要である。
【０００３】ところで、このような光磁気ディスクの再
生用の光ピックアップにおいては、レーザ光の偏光分離
を行うために偏光子が用いられる。従来、この偏光子と
しては、ウォラストンプリズムが多く用いられている。
しかしながら、このウォラストンプリズムは高価である
ため、光ピックアップの低コスト化の要求を満たすこと
は難しい。
生用の光ピックアップにおいては、レーザ光の偏光分離
を行うために偏光子が用いられる。従来、この偏光子と
しては、ウォラストンプリズムが多く用いられている。
しかしながら、このウォラストンプリズムは高価である
ため、光ピックアップの低コスト化の要求を満たすこと
は難しい。
【０００４】一方、例えばポータブル型のコンパクトデ
ィスクプレーヤにおいては、光ピックアップにレーザカ
プラと呼ばれるものを用いたものがある。このレーザカ
プラは、フォトダイオードＩＣチップ上にレーザチップ
やマイクロプリズムなどを搭載したものであり、薄型に
構成することができる特徴を有する。
ィスクプレーヤにおいては、光ピックアップにレーザカ
プラと呼ばれるものを用いたものがある。このレーザカ
プラは、フォトダイオードＩＣチップ上にレーザチップ
やマイクロプリズムなどを搭載したものであり、薄型に
構成することができる特徴を有する。
【０００５】そこで、光磁気ディスク記録再生装置の光
ピックアップとして、上述のレーザカプラにＬｉＮｂＯ
3 （ＬＮ）結晶、ＫＴＰ結晶などの異方性結晶や多層構
造の偏光分離膜などを偏光子として組み込んだ光ピック
アップの採用が検討されている。
ピックアップとして、上述のレーザカプラにＬｉＮｂＯ
3 （ＬＮ）結晶、ＫＴＰ結晶などの異方性結晶や多層構
造の偏光分離膜などを偏光子として組み込んだ光ピック
アップの採用が検討されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような異方性結晶や偏光分離膜を偏光子として組み込ん
だ光ピックアップは、製造プロセスなども考慮に入れた
場合、いずれも一長一短があり、光ピックアップの薄型
化および低コスト化の要求を同時に満たすものはない。
ような異方性結晶や偏光分離膜を偏光子として組み込ん
だ光ピックアップは、製造プロセスなども考慮に入れた
場合、いずれも一長一短があり、光ピックアップの薄型
化および低コスト化の要求を同時に満たすものはない。
【０００７】従って、この発明の目的は、偏光分離機能
および偏光検出機能を有し、薄型かつ低コストであり、
光磁気ディスク記録再生装置の光ピックアップに用いた
場合に光ピックアップの薄型化および低コスト化の要求
を同時に満たすことができる半導体受光素子を提供する
ことにある。
および偏光検出機能を有し、薄型かつ低コストであり、
光磁気ディスク記録再生装置の光ピックアップに用いた
場合に光ピックアップの薄型化および低コスト化の要求
を同時に満たすことができる半導体受光素子を提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、半導体基板上に一対のくし型電極が互
いに対向して設けられた構造を有する半導体受光素子に
おいて、一対のくし型電極がワイヤグリッド偏光子を構
成していることを特徴とするものである。
に、この発明は、半導体基板上に一対のくし型電極が互
いに対向して設けられた構造を有する半導体受光素子に
おいて、一対のくし型電極がワイヤグリッド偏光子を構
成していることを特徴とするものである。
【０００９】この発明においては、典型的には、一対の
くし型電極は半導体基板とショットキー接触している。
くし型電極は半導体基板とショットキー接触している。
【００１０】この発明の一実施形態においては、半導体
基板は半絶縁性半導体基板上に一導電型の半導体層が設
けられた構造を有し、一対のくし型電極は半導体層とシ
ョットキー接触している。ここで、半絶縁性半導体基板
は、例えば、半絶縁性シリコン（Ｓｉ）基板や半絶縁性
ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）基板などである。また、半導
体層は、Ｓｉ層やＧａＡｓ層などである。
基板は半絶縁性半導体基板上に一導電型の半導体層が設
けられた構造を有し、一対のくし型電極は半導体層とシ
ョットキー接触している。ここで、半絶縁性半導体基板
は、例えば、半絶縁性シリコン（Ｓｉ）基板や半絶縁性
ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）基板などである。また、半導
体層は、Ｓｉ層やＧａＡｓ層などである。
【００１１】この発明において、くし型電極の材料とし
ては、例えば、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、アルミ
ニウム（Ａｌ）などを用いることができる。
ては、例えば、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、アルミ
ニウム（Ａｌ）などを用いることができる。
【００１２】上述のように構成されたこの発明による半
導体受光素子においては、一対のくし型電極がワイヤグ
リッド偏光子を構成していることにより、この一対のく
し型電極に入射する光は偏光分離される。この偏光分離
によって得られた一方の偏光は、所定のバイアス電圧が
印加された一対のくし型電極の間隙を通って半導体基板
に入射し、電子−正孔対を生成する。これらの電子およ
び正孔は、それぞれ一方のくし型電極および他方のくし
型電極に集められる。これによって、偏光が検出され
る。一方、偏光分離により得られた他方の偏光は、くし
型電極の表面で反射される。
導体受光素子においては、一対のくし型電極がワイヤグ
リッド偏光子を構成していることにより、この一対のく
し型電極に入射する光は偏光分離される。この偏光分離
によって得られた一方の偏光は、所定のバイアス電圧が
印加された一対のくし型電極の間隙を通って半導体基板
に入射し、電子−正孔対を生成する。これらの電子およ
び正孔は、それぞれ一方のくし型電極および他方のくし
型電極に集められる。これによって、偏光が検出され
る。一方、偏光分離により得られた他方の偏光は、くし
型電極の表面で反射される。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。
て図面を参照しながら説明する。
【００１４】図１および図２はこの発明の第１の実施形
態による半導体受光素子を示し、図１はその平面図、図
２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿っての拡大断面図である。
態による半導体受光素子を示し、図１はその平面図、図
２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿っての拡大断面図である。
【００１５】図１および図２に示すように、この半導体
受光素子においては、例えば半絶縁性Ｓｉ基板のような
半絶縁性半導体基板１上に例えばｎ型Ｓｉ層のようなｎ
型半導体層２が設けられている。このｎ型半導体層２上
に一対のくし型電極３、４が互いに対向し、かつｎ型半
導体層２とショットキー接触して設けられている。この
場合、これらのくし型電極３、４は、互いに同一の材
料、例えばＴｉ、Ｐｔ、Ａｌなどの金属により形成され
る。符号３ａ、４ａは、くし型電極３、４の一端に設け
られたパッド部を示す。
受光素子においては、例えば半絶縁性Ｓｉ基板のような
半絶縁性半導体基板１上に例えばｎ型Ｓｉ層のようなｎ
型半導体層２が設けられている。このｎ型半導体層２上
に一対のくし型電極３、４が互いに対向し、かつｎ型半
導体層２とショットキー接触して設けられている。この
場合、これらのくし型電極３、４は、互いに同一の材
料、例えばＴｉ、Ｐｔ、Ａｌなどの金属により形成され
る。符号３ａ、４ａは、くし型電極３、４の一端に設け
られたパッド部を示す。
【００１６】この第１の実施形態においては、一対のく
し型電極３、４はワイヤグリッド偏光子を構成してい
る。言い換えれば、これらのくし型電極３、４は、ワイ
ヤグリッド偏光子として働いて偏光分離が可能なよう
に、受光する光の波長や入射角などに応じて、その高さ
ｈ、幅ｗ、間隔ｄなどが設計されている。
し型電極３、４はワイヤグリッド偏光子を構成してい
る。言い換えれば、これらのくし型電極３、４は、ワイ
ヤグリッド偏光子として働いて偏光分離が可能なよう
に、受光する光の波長や入射角などに応じて、その高さ
ｈ、幅ｗ、間隔ｄなどが設計されている。
【００１７】これらのくし型電極３、４の設計の一例を
挙げると、次の通りである。すなわち、受光する光が入
射角２０°で半導体受光素子の受光面に入射するとする
と、ｈ＝０．５μｍ、ｄ＝０．７μｍ、ｗ＝０．３μｍ
である。これらのｈ、ｄ、ｗの値は、入射角２０°に対
する最適値である。このとき、この半導体受光素子の受
光部の開口率（ｗ／（ｄ＋ｗ））は７０％である。
挙げると、次の通りである。すなわち、受光する光が入
射角２０°で半導体受光素子の受光面に入射するとする
と、ｈ＝０．５μｍ、ｄ＝０．７μｍ、ｗ＝０．３μｍ
である。これらのｈ、ｄ、ｗの値は、入射角２０°に対
する最適値である。このとき、この半導体受光素子の受
光部の開口率（ｗ／（ｄ＋ｗ））は７０％である。
【００１８】また、受光する光に対して十分な受光効率
を得るために、後述のようにバイアス電圧ＶD が印加さ
れるくし型電極３の接触部のｎ型半導体層２中に広がる
空乏層５の幅Ｗ（図２参照）は、ｎ型半導体層２に対す
る受光光の侵入長（ｎ型半導体層２の吸収係数をα0 と
すると、１／α0 に等しい）と同程度またはそれ以上と
するのが望ましい。
を得るために、後述のようにバイアス電圧ＶD が印加さ
れるくし型電極３の接触部のｎ型半導体層２中に広がる
空乏層５の幅Ｗ（図２参照）は、ｎ型半導体層２に対す
る受光光の侵入長（ｎ型半導体層２の吸収係数をα0 と
すると、１／α0 に等しい）と同程度またはそれ以上と
するのが望ましい。
【００１９】ところで、空乏層５の幅Ｗは、次式で表さ
れる。
れる。
【００２０】 Ｗ＝［（２ε／ｑＮD ）（ＶD ＋Ｖb ）］1/2 （１） ここで、εはｎ型半導体層２の誘電率、ＮD はｎ型半導
体層２のドナー濃度、ｑは電気素量、ＶD はバイアス電
圧、Ｖb はビルトイン電圧である。
体層２のドナー濃度、ｑは電気素量、ＶD はバイアス電
圧、Ｖb はビルトイン電圧である。
【００２１】従って、上述のように空乏層５の幅Ｗをｎ
型半導体層２に対する受光光の浸透長（１／α0 ）と同
程度またはそれ以上とするためには、ｎ型半導体層２の
ドナー濃度ＮD を（１）式より求められる値に設定すれ
ばよいことがわかる。
型半導体層２に対する受光光の浸透長（１／α0 ）と同
程度またはそれ以上とするためには、ｎ型半導体層２の
ドナー濃度ＮD を（１）式より求められる値に設定すれ
ばよいことがわかる。
【００２２】例えば、ｎ型半導体層２がｎ型Ｓｉ層であ
り、波長７８０ｎｍの光を受光するとすると、この波長
７８０ｎｍの光のＳｉに対する侵入長１／α0 は約９．
０μｍであるから、十分な受光効率を得るためには、Ｗ
を約１０μｍとする必要がある。この場合、バイアス電
圧ＶD を３Ｖとすると、（１）式より、ｎ型半導体層２
のドナー濃度ＮD は約１×１０14ｃｍ-3となる。
り、波長７８０ｎｍの光を受光するとすると、この波長
７８０ｎｍの光のＳｉに対する侵入長１／α0 は約９．
０μｍであるから、十分な受光効率を得るためには、Ｗ
を約１０μｍとする必要がある。この場合、バイアス電
圧ＶD を３Ｖとすると、（１）式より、ｎ型半導体層２
のドナー濃度ＮD は約１×１０14ｃｍ-3となる。
【００２３】次に、上述のように構成されたこの第１の
実施形態による半導体受光素子の動作について説明す
る。
実施形態による半導体受光素子の動作について説明す
る。
【００２４】この第１の実施形態による半導体受光素子
の動作時には、例えば、一方のくし型電極４を接地し、
他方のくし型電極３にバイアス電圧ＶD を印加する。こ
の状態でこの半導体受光素子の受光面に光が入射する
と、この入射光はワイヤグリッド偏光子を構成するくし
型電極３、４により偏光分離される。この偏光分離によ
って得られたｓ偏光は、くし型電極３、４の間隙を通っ
てｎ型半導体層２に入射し、電子−正孔対を生成する。
これらの電子および正孔は、それぞれくし型電極３、４
に集められる。そして、これによってこれらのくし型電
極３、４間に流れる電流（光電流）を検出することによ
り偏光検出が行われる。一方、偏光分離によって得られ
たｐ偏光は、受光面で反射される。
の動作時には、例えば、一方のくし型電極４を接地し、
他方のくし型電極３にバイアス電圧ＶD を印加する。こ
の状態でこの半導体受光素子の受光面に光が入射する
と、この入射光はワイヤグリッド偏光子を構成するくし
型電極３、４により偏光分離される。この偏光分離によ
って得られたｓ偏光は、くし型電極３、４の間隙を通っ
てｎ型半導体層２に入射し、電子−正孔対を生成する。
これらの電子および正孔は、それぞれくし型電極３、４
に集められる。そして、これによってこれらのくし型電
極３、４間に流れる電流（光電流）を検出することによ
り偏光検出が行われる。一方、偏光分離によって得られ
たｐ偏光は、受光面で反射される。
【００２５】なお、図３に示すように、この第１の実施
形態による半導体受光素子１０の出力端子（くし型電極
３、４）は通常、増幅回路２０に接続され、この半導体
受光素子１０の出力電流がこの増幅回路２０により増幅
されるようになっている。
形態による半導体受光素子１０の出力端子（くし型電極
３、４）は通常、増幅回路２０に接続され、この半導体
受光素子１０の出力電流がこの増幅回路２０により増幅
されるようになっている。
【００２６】次に、上述のように構成されたこの第１の
実施形態による半導体受光素子の製造方法について説明
する。
実施形態による半導体受光素子の製造方法について説明
する。
【００２７】図１および図２に示すように、まず、半絶
縁性半導体基板１上にｎ型半導体層２を形成する。この
ｎ型半導体層２は、例えば、半絶縁性半導体基板１の表
面にｎ型不純物をイオン注入法や熱拡散法などによりド
ープすることにより形成してもよいし、半絶縁性半導体
基板１上にエピタキシャル成長を行うことにより形成し
てもよい。前者のように半絶縁性半導体基板１にｎ型不
純物をドープすることによりｎ型半導体層２を形成する
場合、半絶縁性半導体基板１がＳｉからなるときには、
そのｎ型不純物として例えばリン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）
などを用いることができる。
縁性半導体基板１上にｎ型半導体層２を形成する。この
ｎ型半導体層２は、例えば、半絶縁性半導体基板１の表
面にｎ型不純物をイオン注入法や熱拡散法などによりド
ープすることにより形成してもよいし、半絶縁性半導体
基板１上にエピタキシャル成長を行うことにより形成し
てもよい。前者のように半絶縁性半導体基板１にｎ型不
純物をドープすることによりｎ型半導体層２を形成する
場合、半絶縁性半導体基板１がＳｉからなるときには、
そのｎ型不純物として例えばリン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）
などを用いることができる。
【００２８】次に、ｎ型半導体層２上に、くし型電極
３、４に対応する部分に開口を有するレジストパターン
（図示せず）を例えば電子線リソグラフィー法により形
成した後、例えば真空蒸着法により全面にくし型電極形
成用の材料、例えばＴｉ、Ｐｔ、Ａｌなどの金属を堆積
させ、その後レジストパターンをその上に堆積された金
属とともに除去する（リフトオフ）。これによって、く
し型電極３、４が形成される。
３、４に対応する部分に開口を有するレジストパターン
（図示せず）を例えば電子線リソグラフィー法により形
成した後、例えば真空蒸着法により全面にくし型電極形
成用の材料、例えばＴｉ、Ｐｔ、Ａｌなどの金属を堆積
させ、その後レジストパターンをその上に堆積された金
属とともに除去する（リフトオフ）。これによって、く
し型電極３、４が形成される。
【００２９】以上により、目的とする半導体受光素子が
製造される。
製造される。
【００３０】以上のように、この第１の実施形態によれ
ば、ｎ型半導体層２上に互いに対向して設けられた一対
のくし型電極３、４がワイヤグリッド偏光子を構成して
いることにより、偏光分離機能および偏光検出機能を有
する半導体受光素子を実現することができる。また、こ
の半導体受光素子は薄型に構成することができる。さら
にまた、この半導体受光素子は、半導体プロセスにより
低コストでしかも安定に製造することができる。このた
め、この半導体受光素子を光磁気ディスク記録再生装置
の光ピックアップに用いた場合には、光ピックアップの
薄型化および低コスト化を同時に達成することができ
る。
ば、ｎ型半導体層２上に互いに対向して設けられた一対
のくし型電極３、４がワイヤグリッド偏光子を構成して
いることにより、偏光分離機能および偏光検出機能を有
する半導体受光素子を実現することができる。また、こ
の半導体受光素子は薄型に構成することができる。さら
にまた、この半導体受光素子は、半導体プロセスにより
低コストでしかも安定に製造することができる。このた
め、この半導体受光素子を光磁気ディスク記録再生装置
の光ピックアップに用いた場合には、光ピックアップの
薄型化および低コスト化を同時に達成することができ
る。
【００３１】次に、この発明の第２の実施形態について
説明する。この第２の実施形態においては、第１の実施
形態と同様な構造の半導体受光素子を光磁気ディスク記
録再生装置の再生用の光ピックアップとして用いられる
レーザカプラに適用した場合について説明する。
説明する。この第２の実施形態においては、第１の実施
形態と同様な構造の半導体受光素子を光磁気ディスク記
録再生装置の再生用の光ピックアップとして用いられる
レーザカプラに適用した場合について説明する。
【００３２】図４はこの発明の第２の実施形態によるレ
ーザカプラを示す。
ーザカプラを示す。
【００３３】図４に示すように、このレーザカプラにお
いては、フォトダイオードＩＣ１１の受光部に、ワイヤ
グリッド偏光子を構成している一対のくし型電極１２、
１３（図４においては一方のくし型電極１２のみ図示さ
れている。図６参照。）が互いに対向し、かつフォトダ
イオードＩＣ１１を構成する半導体基板とショットキー
接触して設けられており、第１の実施形態による半導体
受光素子と同様な構造を有するフォトダイオードＰＤ１
が構成されている。また、この受光部には、このフォト
ダイオードＰＤ１に隣接して、ｐｎ接合からなるフォト
ダイオードＰＤ２が設けられている。さらに、この受光
部の表面には無反射膜１４がコーティングされている。
そして、この受光部上に、無反射膜１４を介して、その
底面に１／４波長板１５が一体に取り付けられたマイク
ロプリズム１６が接着剤１７により接着固定されてい
る。一方、フォトダイオードＩＣ１１上には、マイクロ
プリズム１６に隣接して、フォトダイオード１８上に半
導体レーザ１９を載せたいわゆるＬＯＰ（Laser on Pho
todiode)チップがマウントされている。ここで、フォト
ダイオード１８は、半導体レーザ１９のリア側の端面か
らの光出力をモニターし、それによってフロント側の端
面からの光出力をモニターするためのものである。
いては、フォトダイオードＩＣ１１の受光部に、ワイヤ
グリッド偏光子を構成している一対のくし型電極１２、
１３（図４においては一方のくし型電極１２のみ図示さ
れている。図６参照。）が互いに対向し、かつフォトダ
イオードＩＣ１１を構成する半導体基板とショットキー
接触して設けられており、第１の実施形態による半導体
受光素子と同様な構造を有するフォトダイオードＰＤ１
が構成されている。また、この受光部には、このフォト
ダイオードＰＤ１に隣接して、ｐｎ接合からなるフォト
ダイオードＰＤ２が設けられている。さらに、この受光
部の表面には無反射膜１４がコーティングされている。
そして、この受光部上に、無反射膜１４を介して、その
底面に１／４波長板１５が一体に取り付けられたマイク
ロプリズム１６が接着剤１７により接着固定されてい
る。一方、フォトダイオードＩＣ１１上には、マイクロ
プリズム１６に隣接して、フォトダイオード１８上に半
導体レーザ１９を載せたいわゆるＬＯＰ（Laser on Pho
todiode)チップがマウントされている。ここで、フォト
ダイオード１８は、半導体レーザ１９のリア側の端面か
らの光出力をモニターし、それによってフロント側の端
面からの光出力をモニターするためのものである。
【００３４】なお、フォトダイオードＩＣ１１には、上
述のフォトダイオードＰＤ１およびフォトダイオードＰ
Ｄ２のほかに、これらのフォトダイオードＰＤ１および
フォトダイオードＰＤ２の出力電流信号の電流−電圧変
換アンプや演算処理回路などが設けられている。
述のフォトダイオードＰＤ１およびフォトダイオードＰ
Ｄ２のほかに、これらのフォトダイオードＰＤ１および
フォトダイオードＰＤ２の出力電流信号の電流−電圧変
換アンプや演算処理回路などが設けられている。
【００３５】この場合、フォトダイオードＰＤ１および
ＰＤ２は、図５に示すように、四分割型のものである。
図５において、Ａ１〜Ａ４はフォトダイオードＰＤ１の
四分割された各フォトダイオードを示し、Ｂ１〜Ｂ４は
フォトダイオードＰＤ２の四分割された各フォトダイオ
ードを示す。
ＰＤ２は、図５に示すように、四分割型のものである。
図５において、Ａ１〜Ａ４はフォトダイオードＰＤ１の
四分割された各フォトダイオードを示し、Ｂ１〜Ｂ４は
フォトダイオードＰＤ２の四分割された各フォトダイオ
ードを示す。
【００３６】図６に、四分割型のフォトダイオードＰＤ
１の具体的な構造の一例を示す。図６において、符号１
２ａ、１３ａはくし型電極１２、１３のパッド部を示
す。なお、くし型電極１２、１３の間隔ｄ＝０．７μ
ｍ、ｗ＝０．３μｍに対して、レーザ光Ｌのスポットサ
イズは、例えば開口数ＮＡ＝０．４５、λ＝７８０ｎｍ
のときには約２．１μｍであるから、このようなフォト
ダイオードＰＤ１の多分割化は十分に可能である。
１の具体的な構造の一例を示す。図６において、符号１
２ａ、１３ａはくし型電極１２、１３のパッド部を示
す。なお、くし型電極１２、１３の間隔ｄ＝０．７μ
ｍ、ｗ＝０．３μｍに対して、レーザ光Ｌのスポットサ
イズは、例えば開口数ＮＡ＝０．４５、λ＝７８０ｎｍ
のときには約２．１μｍであるから、このようなフォト
ダイオードＰＤ１の多分割化は十分に可能である。
【００３７】次に、上述のように構成されたこの第２の
実施形態によるレーザカプラの動作について説明する。
実施形態によるレーザカプラの動作について説明する。
【００３８】図４に示すように、半導体レーザ１９のフ
ロント側の端面から出射されたレーザ光Ｌは、マイクロ
プリズム１６の斜面１６ａ上のハーフミラー（図示せ
ず）で反射された後、対物レンズ（図示せず）により集
光され、信号の読み取りを行う光磁気ディスク（図示せ
ず）に入射する。この光磁気ディスクで反射されたレー
ザ光Ｌは、マイクロプリズム１６の斜面１６ａ上のハー
フミラーを通ってこのマイクロプリズム１６の内部に入
る。このマイクロプリズム１６の内部に入った光のうち
の半分（５０％）の光は１／４波長板１５を介してフォ
トダイオードＰＤ１に入射する。このフォトダイオード
ＰＤ１に入射した光は、ワイヤグリッド偏光子を構成す
るくし型電極１２、１３により偏光分離され、それによ
り得られるｓ偏光はフォトダイオードＩＣ１１を構成す
る半導体基板中に入射して検出される。一方、偏光分離
により得られたｐ偏光は、フォトダイオードＰＤ１の表
面で反射され、さらにマイクロプリズム１６の上面で反
射されてフォトダイオードＰＤ２に入射して検出され
る。
ロント側の端面から出射されたレーザ光Ｌは、マイクロ
プリズム１６の斜面１６ａ上のハーフミラー（図示せ
ず）で反射された後、対物レンズ（図示せず）により集
光され、信号の読み取りを行う光磁気ディスク（図示せ
ず）に入射する。この光磁気ディスクで反射されたレー
ザ光Ｌは、マイクロプリズム１６の斜面１６ａ上のハー
フミラーを通ってこのマイクロプリズム１６の内部に入
る。このマイクロプリズム１６の内部に入った光のうち
の半分（５０％）の光は１／４波長板１５を介してフォ
トダイオードＰＤ１に入射する。このフォトダイオード
ＰＤ１に入射した光は、ワイヤグリッド偏光子を構成す
るくし型電極１２、１３により偏光分離され、それによ
り得られるｓ偏光はフォトダイオードＩＣ１１を構成す
る半導体基板中に入射して検出される。一方、偏光分離
により得られたｐ偏光は、フォトダイオードＰＤ１の表
面で反射され、さらにマイクロプリズム１６の上面で反
射されてフォトダイオードＰＤ２に入射して検出され
る。
【００３９】この場合、レーザ光Ｌが光磁気ディスクの
記録面上に焦点を結んでいるときにフォトダイオードＰ
Ｄ１およびフォトダイオードＰＤ２上のレーザ光Ｌのス
ポットサイズが同じになるように設計されているが、光
磁気ディスクが変位して焦点位置が記録面からずれる
と、これらのフォトダイオードＰＤ１およびフォトダイ
オードＰＤ２上のレーザ光Ｌのスポットサイズは互いに
異なってくる。そこで、これらのフォトダイオードＰＤ
１およびＰＤ２からの出力信号を焦点位置のずれに対応
させると、フォーカスエラー信号を検出することができ
る。具体的には、図５に示す四分割型のフォトダイオー
ドＰＤ１およびＰＤ２のパターンの各部からの出力信号
をそれぞれＡ1 〜Ａ4 およびＢ1 〜Ｂ4 とすると、（Ａ
1 ＋Ａ4 ＋Ｂ2 ＋Ｂ3 ）−（Ａ2 ＋Ａ3 ＋Ｂ1 ＋Ｂ4 ）
によりフォーカスエラー信号を形成する。このとき、こ
のフォーカスエラー信号のゼロ点が、焦点位置が光磁気
ディスクの記録面に一致した点、すなわちジャストフォ
ーカス点に対応し、このフォーカスエラー信号がゼロと
なるようにフォーカスサーボ系にフィードバックを与え
る。このようにして、ジャストフォーカス状態が維持さ
れる。
記録面上に焦点を結んでいるときにフォトダイオードＰ
Ｄ１およびフォトダイオードＰＤ２上のレーザ光Ｌのス
ポットサイズが同じになるように設計されているが、光
磁気ディスクが変位して焦点位置が記録面からずれる
と、これらのフォトダイオードＰＤ１およびフォトダイ
オードＰＤ２上のレーザ光Ｌのスポットサイズは互いに
異なってくる。そこで、これらのフォトダイオードＰＤ
１およびＰＤ２からの出力信号を焦点位置のずれに対応
させると、フォーカスエラー信号を検出することができ
る。具体的には、図５に示す四分割型のフォトダイオー
ドＰＤ１およびＰＤ２のパターンの各部からの出力信号
をそれぞれＡ1 〜Ａ4 およびＢ1 〜Ｂ4 とすると、（Ａ
1 ＋Ａ4 ＋Ｂ2 ＋Ｂ3 ）−（Ａ2 ＋Ａ3 ＋Ｂ1 ＋Ｂ4 ）
によりフォーカスエラー信号を形成する。このとき、こ
のフォーカスエラー信号のゼロ点が、焦点位置が光磁気
ディスクの記録面に一致した点、すなわちジャストフォ
ーカス点に対応し、このフォーカスエラー信号がゼロと
なるようにフォーカスサーボ系にフィードバックを与え
る。このようにして、ジャストフォーカス状態が維持さ
れる。
【００４０】一方、フォトダイオードＰＤ１およびＰＤ
２のパターンの各部からの出力信号Ａ1 〜Ａ4 およびＢ
1 〜Ｂ4 を用いて、（Ａ3 ＋Ａ4 ＋Ｂ1 ＋Ｂ2 ）−（Ａ
1 ＋Ａ2 ＋Ｂ3 ＋Ｂ4 ）によりトラッキングエラー信号
を形成する。そして、このトラッキングエラー信号がゼ
ロとなるようにトラッキングサーボ系にフィードバック
を与える。このようにして、トラッキングが確実に行わ
れる。
２のパターンの各部からの出力信号Ａ1 〜Ａ4 およびＢ
1 〜Ｂ4 を用いて、（Ａ3 ＋Ａ4 ＋Ｂ1 ＋Ｂ2 ）−（Ａ
1 ＋Ａ2 ＋Ｂ3 ＋Ｂ4 ）によりトラッキングエラー信号
を形成する。そして、このトラッキングエラー信号がゼ
ロとなるようにトラッキングサーボ系にフィードバック
を与える。このようにして、トラッキングが確実に行わ
れる。
【００４１】以上のように、この第２の実施形態による
レーザカプラによれば、フォトダイオードＰＤ１が第１
の実施形態による半導体受光素子と同様なくし型電極対
向型構造を有し、偏光分離機能および偏光検出機能を有
するので、従来のレーザカプラに異方性結晶や偏光分離
膜を偏光子として組み込んで光ピックアップを構成する
場合と異なり、光ピックアップの薄型化および低コスト
化を同時に達成することができる。
レーザカプラによれば、フォトダイオードＰＤ１が第１
の実施形態による半導体受光素子と同様なくし型電極対
向型構造を有し、偏光分離機能および偏光検出機能を有
するので、従来のレーザカプラに異方性結晶や偏光分離
膜を偏光子として組み込んで光ピックアップを構成する
場合と異なり、光ピックアップの薄型化および低コスト
化を同時に達成することができる。
【００４２】以上、この発明の実施形態につき具体的に
説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定される
ものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変
形が可能である。
説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定される
ものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変
形が可能である。
【００４３】例えば、上述の第１の実施形態において
は、半絶縁性半導体基板１上にｎ型半導体層２を設けて
いるが、このｎ型半導体層２の代わりにｐ型半導体層を
設け、このｐ型半導体層上にくし型電極３、４を設けて
もよい。
は、半絶縁性半導体基板１上にｎ型半導体層２を設けて
いるが、このｎ型半導体層２の代わりにｐ型半導体層を
設け、このｐ型半導体層上にくし型電極３、４を設けて
もよい。
【００４４】また、上述の第１の実施形態においては、
くし型電極３、４をリフトオフ法により形成している
が、これらのくし型電極３、４は、ｎ型半導体層２の全
面に例えば真空蒸着法などによりＴｉ、Ｐｔ、Ａｌなど
の金属の膜を形成した後、これをエッチングによりパタ
ーニングすることにより形成するようにしてもよい。
くし型電極３、４をリフトオフ法により形成している
が、これらのくし型電極３、４は、ｎ型半導体層２の全
面に例えば真空蒸着法などによりＴｉ、Ｐｔ、Ａｌなど
の金属の膜を形成した後、これをエッチングによりパタ
ーニングすることにより形成するようにしてもよい。
【００４５】さらに、上述の第２の実施形態において
は、四分割型のフォトダイオードＰＤ１およびＰＤ２を
用いているが、これらのフォトダイオードＰＤ１および
ＰＤ２は、例えば三分割型としてもよい。
は、四分割型のフォトダイオードＰＤ１およびＰＤ２を
用いているが、これらのフォトダイオードＰＤ１および
ＰＤ２は、例えば三分割型としてもよい。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、一対のくし型電極がワイヤグリッド偏光子を構成し
ていることにより、この半導体受光素子は、偏光分離機
能および偏光検出機能を有する。そして、この半導体受
光素子を光磁気ディスク記録再生装置の再生用の光ピッ
クアップに用いることにより、光ピックアップの薄型化
および低コスト化を同時に達成することができる。
ば、一対のくし型電極がワイヤグリッド偏光子を構成し
ていることにより、この半導体受光素子は、偏光分離機
能および偏光検出機能を有する。そして、この半導体受
光素子を光磁気ディスク記録再生装置の再生用の光ピッ
クアップに用いることにより、光ピックアップの薄型化
および低コスト化を同時に達成することができる。
【図１】この発明の第１の実施形態による半導体受光素
子を示す平面図である。
子を示す平面図である。
【図２】図１に示す半導体受光素子のＩＩ−ＩＩ線に沿
っての拡大断面図である。
っての拡大断面図である。
【図３】この発明の第１の実施形態による半導体受光素
子に増幅回路が接続された状態を示すブロック図であ
る。
子に増幅回路が接続された状態を示すブロック図であ
る。
【図４】この発明の第２の実施形態によるレーザカプラ
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図５】この発明の第２の実施形態によるレーザカプラ
におけるフォトダイオードＰＤ１およびＰＤ２のパター
ンを示す略線図である。
におけるフォトダイオードＰＤ１およびＰＤ２のパター
ンを示す略線図である。
【図６】この発明の第２の実施形態によるレーザカプラ
におけるフォトダイオードＰＤ１の具体的な構造の一例
を示す略線図である。
におけるフォトダイオードＰＤ１の具体的な構造の一例
を示す略線図である。
１ 半絶縁性半導体基板 ２ ｎ型半導体層 ３、４、１２、１３ くし型電極 ５ 空乏層 １１ フォトダイオードＩＣ １６ マイクロプリズム １８ 半導体レーザ １９ フォトダイオード ＰＤ１、ＰＤ２ フォトダイオード
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体基板上に一対のくし型電極が互い
に対向して設けられた構造を有する半導体受光素子にお
いて、 上記一対のくし型電極がワイヤグリッド偏光子を構成し
ていることを特徴とする半導体受光素子。 - 【請求項２】 上記一対のくし型電極は上記半導体基板
とショットキー接触していることを特徴とする請求項１
記載の半導体受光素子。 - 【請求項３】 上記半導体基板は半絶縁性半導体基板上
に一導電型の半導体層が設けられた構造を有し、上記一
対のくし型電極は上記半導体層とショットキー接触して
いることを特徴とする請求項１記載の半導体受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7228505A JPH0955532A (ja) | 1995-08-14 | 1995-08-14 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7228505A JPH0955532A (ja) | 1995-08-14 | 1995-08-14 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0955532A true JPH0955532A (ja) | 1997-02-25 |
Family
ID=16877501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7228505A Pending JPH0955532A (ja) | 1995-08-14 | 1995-08-14 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0955532A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6242760B1 (en) | 1998-07-13 | 2001-06-05 | Matsushita Electronics Corporation | Optical semiconductor device with enhanced light reception |
| US6459711B1 (en) | 1999-01-13 | 2002-10-01 | Matsushita Electronics Corporation | Optical semiconductor device |
| JP2006501638A (ja) * | 2002-07-25 | 2006-01-12 | セントレ・ナショナル・デ・ラ・レシェルシェ・サイエンティフィーク | 金属電極格子からなるミラーを備えた共鳴キャビティが設けられているｍｓｍタイプの光検出器 |
| US20070272933A1 (en) * | 2006-05-23 | 2007-11-29 | Lg.Philips Lcd Co., Ltd. | Light-emitting diode chip for backlight unit, manufacturing method thereof, and liquid crystal display device including the same |
| US11282873B2 (en) | 2017-01-06 | 2022-03-22 | Fujitsu Limited | Photodetector and imaging device |
-
1995
- 1995-08-14 JP JP7228505A patent/JPH0955532A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6242760B1 (en) | 1998-07-13 | 2001-06-05 | Matsushita Electronics Corporation | Optical semiconductor device with enhanced light reception |
| US6459711B1 (en) | 1999-01-13 | 2002-10-01 | Matsushita Electronics Corporation | Optical semiconductor device |
| JP2006501638A (ja) * | 2002-07-25 | 2006-01-12 | セントレ・ナショナル・デ・ラ・レシェルシェ・サイエンティフィーク | 金属電極格子からなるミラーを備えた共鳴キャビティが設けられているｍｓｍタイプの光検出器 |
| JP4916664B2 (ja) * | 2002-07-25 | 2012-04-18 | セントレ・ナショナル・デ・ラ・レシェルシェ・サイエンティフィーク | 金属電極格子からなるミラーを備えた共鳴キャビティが設けられているｍｓｍタイプの光検出器 |
| US20070272933A1 (en) * | 2006-05-23 | 2007-11-29 | Lg.Philips Lcd Co., Ltd. | Light-emitting diode chip for backlight unit, manufacturing method thereof, and liquid crystal display device including the same |
| US8247834B2 (en) * | 2006-05-23 | 2012-08-21 | Lg Display Co., Ltd. | Light-emitting diode chip for backlight unit, manufacturing method thereof, and liquid crystal display device including the same |
| US11282873B2 (en) | 2017-01-06 | 2022-03-22 | Fujitsu Limited | Photodetector and imaging device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20050117 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20050120 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050329 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050512 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060328 |