光电二极管阵列制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种高时间分辨率的光电二极管阵列。受光区域包含多个光检测部(10)，各个光检测部(10)具备：第1导电型的第1半导体区域(12)；第2导电型的第2半导体区域(13、14)，其与第1半导体区域(12)构成pn结；第1接触电极(3A)，其与第2半导体区域接触；第2接触电极(4A)，其具备与第1接触电极(3A)不同的材料，配置在重叠于第1接触电极(3A)的位置，并与第1接触电极接触；以及电阻层(4B)，其与第2接触电极(4A)连续。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光电二极管阵列
本专利技术涉及一种光电二极管阵列。
技术介绍
现有的光电二极管阵列例如记载在专利文献1中。在SiPM(SiliconPhotoMultiplier：硅光电倍增器)或PPD(PixelatedPhotonDetector：像素化光电检测器)等光电二极管阵列中，具有将APD(雪崩光电二极管)配置成矩阵状，并联连接多个APD并读出APD输出之和的结构。若使APD以盖革模式动作，则能够检测出微弱的光(光子)。即，在光子入射至APD的情况下，在APD内部所产生的载流子经由降压电阻(quenchingresistor)及信号读出用的配线图案而输出至外部。在APD的产生电子雪崩的像素中，电流流动，但是在串联连接于像素的数百kΩ左右的降压电阻中，产生电压下降。通过该电压下降，使对APD的放大区域的施加电压降低，由电子雪崩引起的倍增作用终止。如此，通过入射1个光子，从APD输出1个脉冲信号。以往，在构成pn结的一个半导体层设置有第1接触电极，在跟与此连续的配线相同的平面内，在配线连接有电阻层。[现有技术文献][专利文献]专利文献1：欧洲专利申请公开1755171号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题然而，在多个光子以较短的时间间隔入射至APD的情况下，输出脉冲信号的间隔变短而无法分离脉冲，从而无法进行光子计数。本专利技术有鉴于这样的技术问题而完成，其目的在于提供一种提高计数率的高动态范围的光电二极管阵列。解决技术问题的手段为了解决上述技术问题，本专利技术的样态所涉及的光电二极管阵列，其特征在于：包含受光区域，所述受光区域包含多个光检测部，各个所述光检测部具备：第1导电型的第1半导体区域；第2导电型的第2半导体区域，其与所述第1半导体区域构成pn结；第1接触电极，其与所述第2半导体区域接触；第2接触电极，其具备与所述第1接触电极不同的材料，配置在重叠于所述第1接触电极的位置，并与所述第1接触电极接触；以及电阻层，其与所述第2接触电极连续。在本样态所涉及的光电二极管阵列的情况下，通过将第2接触电极配置在重叠于第1接触电极的位置，能够将电阻层与第1接触电极的连接所需要的空间最小化。当然，必然地，第1接触电极与第2接触电极不在相同平面上，高度方向的位置不同，且电阻层从第2接触电极连续延伸。由此，能够省略光检测部内的配线，并可以显著增加光检测部的开口率。由于光子的入射而在pn结产生的载流子经由第1接触电极及第2接触电极而流入电阻层，经由连接于电阻层的配线图案而取出至外部。另外，所述第2接触电极及所述电阻层优选具备SiCr。由于SiCr的光透过率高，因此即便在光检测部内存在电阻层，入射的光子也会透过电阻层，因而能够增加实际的开口率。另外，所述电阻层优选曲线延伸，并连接于信号读出用的配线图案。由于电阻层的电阻值与其长度成比例，因此通过电阻层曲线延伸，从而能够增加电阻值。另外，通过存在电阻层，能够使存在于其下方的半导体层的表面能级稳定并使输出稳定。另外，所述电阻层的厚度优选为3nm以上且50nm以下。在下限值以上的情况下，能够确保电阻层的均匀性，在上限值以下的情况下，能够使光子充分透过。所述配线图案，其特征在于：包含包围各所述光检测部的形状，各个所述第2接触电极位于由所述配线图案所包围的各个光检测区域的中央部，且所述电阻层的二维图案包含以沿着所述第2接触电极的周围旋转的方式延伸的形状。通过以将所述第2接触电极配置于光检测区域的中央部且在其周围旋转的方式配置，能够将电阻层的长度设定得长。另外，在光子入射至所述光检测部的情况下，能够令由从赋予来自所述光检测部的输出的强度峰值的时刻到来自所述光检测部的输出达到该强度峰值的37％的时刻为止的期间所规定的恢复时间为5ns以下。另外，能够令邻接的所述光检测部的中心间的间隔为20μm以下。在该情况下，恢复时间显著缩短。另外，能够令邻接的所述光检测部的中心间的间隔为15μm以下。在该情况下，所述恢复时间更加缩短。另外，能够令邻接的所述光检测部的中心间的间隔为10μm以下。在该情况下，所述恢复时间更加缩短。专利技术的效果根据本专利技术样态的光电二极管，可以通过缩短其恢复时间而提高计数率。附图说明图1是光电二极管阵列的立体图。图2是光电二极管阵列的II-II箭头纵截面图。图3是表示往SiCr的入射光的波长(nm)与透过率(％)的关系的图表。图4是表示光检测部(以50μm间隔配置)的照片的图。图5是表示光检测部(以25μm间隔配置)的照片的图。图6是表示光检测部(以20μm间隔配置)的照片的图。图7是表示光检测部(以15μm间隔配置：类型A)的照片的图。图8是表示光检测部(以15μm间隔配置：类型B)的照片的图。图9是表示光检测部(以10μm间隔配置)的照片的图。图10是表示入射光的波长(nm)与光子的检测效率(％)的关系的图表。图11是表示光电二极管的输出与时间的关系的图表。图12是用于针对光电二极管的制造方法进行说明的图。图13是变更了基板的构造的光电二极管阵列的纵截面图。图14是光电二极管阵列的平面图。符号说明：10…光检测部，12…第1半导体区域，14(13)…第2半导体区域，3A…第1接触电极，4A…第2接触电极，4B…电阻层。具体实施方式以下，针对实施方式所涉及的光电二极管阵列进行说明。另外，对相同要素使用相同符号，并省略重复的说明。图1是光电二极管阵列的立体图，图2是光电二极管的II-II箭头纵截面图。该光电二极管阵列在由Si构成的半导体基板的表面侧具备受光区域。受光区域包含多个光检测部(光检测通道)10，这些光检测部10二维配置成矩阵状。另外，在图1中，配置有9行9列的光检测部10，且这些构成受光区域，但是光检测部10的数量可以更多或更少，而且还可以采用一维配置的结构。在基板表面，配置有图案化成格子状的信号读出用的配线图案(上表面电极)3C。另外，在图1中，为了了解内部构造，省略图2所示的绝缘层17的记载。在格子状的配线图案3C的开口内规定光检测区域。在光检测区域内配置光检测部10，光检测部10的输出连接于配线图案3C。在基板背面上，设置有下表面电极20。因此，若在上表面电极即配线图案3C与下表面电极20之间施加光检测部10的驱动电压，则能够从配线图案3C取出该光检测输出。在pn结中，构成其的p型的半导体区域构成正极，n型半导体区域构成负极。以p型半导体区域的电位高于n型半导体区域的电位的方式对光电二极管施加驱动电压的情况下，此为正向偏置电压，将与此相反的驱动电压施加于光电二极管的情况下，此为反向偏置电压。驱动电压是施加于由光检测部10的内部pn结所构成的光电二极管的反向偏置电压。在将该驱动电压设定为光电二极管的雪崩电压以上的情况下，在光电二极管中产生雪崩击穿，使光电二极管以盖革模式进行动作。即，各光电二极管是雪崩光电二极管(APD)。另外，即便在对光电二极管施加正向偏置电压的情况下，光电二极管也具有光检测功能。在基板表面，配置有电连接于光电二极管的一端的电阻部(降压电阻)4。电阻部4的一端构成经由位于其正下方的其他材料的接触电极而电连接于光电二极管的一端的接触电极4A，另一端构成与信号读出用的配线图案3C接触且与其电连接的接触电极4C。即，各光检测部10的电阻部4具备连接于光电二极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电二极管阵列，其特征在于：具备受光区域，所述受光区域包含多个光检测部，各个所述光检测部具备：第1导电型的第1半导体区域；第2导电型的第2半导体区域，其与所述第1半导体区域构成pn结；第1接触电极，其与所述第2半导体区域接触；第2接触电极，其具备与所述第1接触电极不同的材料，配置在重叠于所述第1接触电极的位置，并与所述第1接触电极接触；以及电阻层，其与所述第2接触电极连续。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.10.18 JP 2012-2309211.一种光电二极管阵列，其特征在于：具备受光区域，所述受光区域包含多个光检测部，各个所述光检测部具备：第1导电型的第1半导体区域；第2导电型的第2半导体区域，其与所述第1半导体区域构成pn结；第1接触电极，其经由设置于所述第2半导体区域上的第1绝缘层的第1接触孔与所述第2半导体区域接触；第2接触电极，其具备与所述第1接触电极不同的材料，经由设置于所述第1绝缘层上的第2绝缘层的第2接触孔而配置在重叠于所述第1接触电极的位置，并与所述第1接触电极接触；以及电阻层，其连续于所述第2接触电极。2.如权利要求1所述的光电二极管阵列，其特征在于：所述第2接触电极及所述电阻层具备SiCr。3.如权利要求2所述的光电二极管阵列，其特征在于：所述电阻层曲线延伸，并连接于信号读出用的配线图案。4.如权利要求3所述的光电二极管阵列，其特征在于：所述电阻层的厚度为3nm以上且50nm以下。5.如权利要求4所述的光电二极管阵列，其特征在于：所述配线图案包含包围各个所述光检测部的形状，各个所述第2接触电极位于被所述配线图案包围的各个光检测区域的中央部，所述电阻层的二维图案包含以在所述第2接触电极的周围旋转的方式延伸的形状。6.如权利要求1所述的光电二极管阵列，其特征在于：邻接的所述光检测部的中心间的间隔为20μm以下。7.如权利要求1所述的光电二极管阵列，其特征在于：邻接的所述光检测部的中心间的间隔为15μm以下。8.如权利要求1所述的光电二极管阵列，其特征在于：邻接的所述光检测部的中心间的间隔为10μm以下。9.如权利要求1所述的光电二极管阵列，其特征在于：在光子入射至所述光检测部的情况下，由从赋予来自所述光检测部的输出的强度峰值的时刻到来自所述光检测部的输出达到该强度峰值的37％的时刻为止的期间所规定的恢复时间为10ns以下。10.一种光电二极管阵列，其特征在于：具备受光区域，所述受光区域包含多个光检测部，各个所述光检测部具备：第1半导体区域；第2半导体区域，其形成在所述第1半导体区域的内侧且构成光检测通道；电阻层，其电连接于所述第2半导体区域；以及信号读出用的配线图案，其电连接于所述电阻层，所述电阻层经由绝缘层而位于所述第2半导体区域上，所述配线图案俯视时包围所述第2半导体区域的周围。11.如权利要求10所述的光电二极管阵列，其特征在于：所述电阻层具备SiCr。12.如权利要求11所...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本晃永，永野辉昌，山村和久，里健一，土屋龙太郎，
申请(专利权)人：浜松光子学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP