[发明专利]光电二极管阵列

说明书

技术领域

本发明涉及光电二极管阵列。

背景技术

例如在化学或医疗等的领域，有一种将利用雪崩(电子雪崩)倍增的光电二极管阵列安装于闪烁器并进行光子计数的技术。在这种光电二极管阵列中，为了识别同时入射的多个光子，在共同基板上形成有被分割为多个光检测通道，在每个光检测通道配置倍增区域(例如，参照非专利文献1、2及专利文献1)。

各倍增区域为了良好地检测微弱的光，在被称作盖革(Geiger)模式的工作条件下工作。即，利用这样的现象：向各倍增区域施加高于击穿电压的反向电压，因入射的光子而产生的载流子雪崩式地倍增。在各光检测通道连接有用于取出来自倍增区域的输出信号的电阻，各电阻相互并列连接。基于经由各电阻而被取出至外部的输出信号的波峰值，检测向各光检测通道入射的光子。

专利文献1：日本特开平11-46010号公报

非专利文献1：P.Buzhan，et al.，“An Advanced Study of SiliconPhotomultiplier”(online)，ICFA Instrumentation BULLETIN Fall 2001Issue，(平成16年11月4日检索)，<URL:http://www.slac.stanford.edu/pubs/icfa/>。

非专利文献2：P.Buzhan，et al.，“Silicon Photomultiplier And ItsPossible applications”，Nuclear Instruments and Methods in PhysicsResearch A 504(2003)48-52。

发明内容

然而，在将光电二极管阵列用于光子计数的情况下，在取得良好的检测结果的方面，提高对于被检测光的开口率，增大检测效率变得重要。

然而，例如在非专利文献1和2所述的击穿型(reach-through)的光电二极管阵列中，各光电二极管的pn结通过在每个光检测通道的表面形成的半导体层而实现。因此，在实现pn结的各光电二极管的半导体层外周边部，需要用于防止边缘击穿的保护环，结果将对于被检测光的开口率抑制得较低。另外，在开口率被如此地抑制得较低的光电二极管阵列中，难以提高检测灵敏度特性。并且，由于光因雪崩倍增而产生，因而该光被相邻的光检测通道吸收，从而产生串扰(crosstalk)的问题。

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供一种对于被检测光的开口率高的光电二极管阵列。

为了达到上述目的，本发明涉及的光电二极管阵列的特征在于，由使被检测光入射的多个光检测通道形成于具有第1导电型的半导体层的基板而形成，该光电二极管阵列具备：基板；第2导电型的外延半导体层，形成于基板的第1导电型的半导体层上，在与该半导体层的界面构成pn结，并且，具有使因被检测光的入射而产生的载流子雪崩倍增的多个倍增区域，该各倍增区域和各光检测通道相互对应；以及多个电阻，具有2个端部，设在每个光检测通道，经由一端部而与外延半导体层电连接，并且，经由另一端部而连接于信号导线。

上述光电二极管阵列中，pn结由基板的第1导电型的半导体层和形成于该半导体层上的外延半导体层构成。另外，倍增区域形成于实现pn结的外延半导体层，与各光检测通道相对应的倍增区域位于该外延半导体层。所以，上述光电二极管阵列，当在盖革模式下工作时，不具有产生边缘击穿的pn结的端部(边缘)，没有必要设置保护环。因此，能够提高上述光电二极管阵列的开口率。

本发明的光电二极管阵列的特征在于，由使被检测光入射的多个光检测通道形成于具有第1导电型的半导体层的基板而形成，该光电二极管阵列具备：基板；第1导电型的外延半导体层，形成于基板的第1导电型的半导体层上，具有使因被检测光的入射而产生的载流子雪崩倍增的多个倍增区域，该各倍增区域和各光检测通道相互对应；第2导电型的扩散区域，形成于第1导电型的外延半导体层中，在与该外延半导体层的界面构成pn结者；以及多个电阻，具有2个端部，设在每个光检测通道，经由一端部而与外延半导体层中的第2导电型的扩散区域电连接，经由另一端部而连接于信号导线。