JP2018078304A - 光検出器 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易な構成で、近赤外領域の光に対する感度を向上させることができる、光検出
器を提供する。
【解決手段】光検出器１０は、近赤外領域の少なくとも一部の光が入射する第１面１５Ａ
と第１面１５Ａの反対側の第２面１５Ｂとを有し、光を検出する光検出領域１４０と、光
検出領域の第２面１５Ｂ側に設けられ、光を反射する反射層２０と、光検出領域１４０に
バンプ接合を介さずに直列に接続されたクエンチング抵抗３２と、を備える。反射層２０
は、光検出領域１４０とクエンチング抵抗３２との間に設けられる。
【選択図】図１
器を提供する。
【解決手段】光検出器１０は、近赤外領域の少なくとも一部の光が入射する第１面１５Ａ
と第１面１５Ａの反対側の第２面１５Ｂとを有し、光を検出する光検出領域１４０と、光
検出領域の第２面１５Ｂ側に設けられ、光を反射する反射層２０と、光検出領域１４０に
バンプ接合を介さずに直列に接続されたクエンチング抵抗３２と、を備える。反射層２０
は、光検出領域１４０とクエンチング抵抗３２との間に設けられる。
【選択図】図１
Description
本発明の実施形態は、光検出器に関する。
光を検出する光検出素子を備えた光検出器が知られている。光検出器の、近赤外領域の
光に対する感度を高める技術として、空乏層の厚みを大きくする技術や、シリコン基板に
おける少なくともｐｎ接合に対向する領域に不規則な凹凸を形成する技術などが開示され
ている。
光に対する感度を高める技術として、空乏層の厚みを大きくする技術や、シリコン基板に
おける少なくともｐｎ接合に対向する領域に不規則な凹凸を形成する技術などが開示され
ている。
しかし、空乏層の厚みを大きくすると、駆動電圧を高くする必要があった。また、空乏
層の厚みを大きくすると、光検出素子の微細アレイ化が困難となる。また、シリコン基板
に不規則な凹凸を形成するためには、専用の加工装置が必要であった。すなわち、従来で
は、簡易な構成で、近赤外領域の光に対する感度を向上させることは困難であった。
層の厚みを大きくすると、光検出素子の微細アレイ化が困難となる。また、シリコン基板
に不規則な凹凸を形成するためには、専用の加工装置が必要であった。すなわち、従来で
は、簡易な構成で、近赤外領域の光に対する感度を向上させることは困難であった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で、近赤外領域の光に対す
る感度を向上させることができる、光検出器を提供することを目的とする。
る感度を向上させることができる、光検出器を提供することを目的とする。
実施形態の光検出器は、近赤外領域の少なくとも一部の光が入射する第１面と第１面の
反対側の第２面とを有し、光を検出する光検出領域と、光検出領域の第２面側に設けられ
、光を反射する反射層と、光検出領域にバンプ接合を介さずに直列に接続されたクエンチ
ング抵抗と、を備える。反射層は、光検出領域とクエンチング抵抗との間に設けられる。
反対側の第２面とを有し、光を検出する光検出領域と、光検出領域の第２面側に設けられ
、光を反射する反射層と、光検出領域にバンプ接合を介さずに直列に接続されたクエンチ
ング抵抗と、を備える。反射層は、光検出領域とクエンチング抵抗との間に設けられる。
以下に添付図面を参照して、本実施の形態の詳細を説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、光検出器１０Ａの一例を示す図である。
図１は、光検出器１０Ａの一例を示す図である。
光検出器１０Ａは、第１の光検出層１２Ａと、反射層２０と、を備える。
第１の光検出層１２Ａは、複数の第１の光検出領域１４０を含む。第１の光検出領域１
４０は、入射した光を検出する。第１の光検出領域１４０は、Ｓｉを主成分として含むｐ
型半導体層とＳｉを主成分として含むｎ型半導体層とを接合したｐｎ接合を含み、フォト
ダイオードとして機能する領域である。
４０は、入射した光を検出する。第１の光検出領域１４０は、Ｓｉを主成分として含むｐ
型半導体層とＳｉを主成分として含むｎ型半導体層とを接合したｐｎ接合を含み、フォト
ダイオードとして機能する領域である。
本実施の形態では、一例として、第１の光検出領域１４０は、ｎ型半導体基板１４Ｃ上
に、ｐ−型半導体層１４Ａとｐ＋型半導体層１４Ｂを交互に積層させることで、ｐｎ型ダ
イオードとして構成されたアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ：Ａｖａｌａｎｃｈｅ
Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）である場合を説明する。第１の光検出領域１４０は、例えば
、ガイガーモードで駆動する。なお、第１の光検出領域１４０は、光を検出する機能を有
する領域であればよく、ＡＰＤに限定されない。
に、ｐ−型半導体層１４Ａとｐ＋型半導体層１４Ｂを交互に積層させることで、ｐｎ型ダ
イオードとして構成されたアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ：Ａｖａｌａｎｃｈｅ
Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）である場合を説明する。第１の光検出領域１４０は、例えば
、ガイガーモードで駆動する。なお、第１の光検出領域１４０は、光を検出する機能を有
する領域であればよく、ＡＰＤに限定されない。
第１の光検出領域１４０には、ｎ型領域（ｎ型半導体基板１４Ｃ）と、ｎ型領域に隣接
するｐ型領域（図１では、ｐ−型半導体層１４Ａ）と、によってｐｎ接合が形成されてい
る。第１の光検出領域１４０は、例えば、イオン注入、拡散、またはこれらに類する技術
などの既知の技術によって形成される。これらのｎ型半導体基板１４Ｃ（ｎ型半導体層）
、および−ｐ型半導体層１４Ａは、シリコンを主成分として含む層である。例えば、これ
らのｎ型半導体基板１４Ｃ（ｎ型半導体層）、および−ｐ型半導体層１４Ａは、シリコン
のエピタキシャル成長や、シリコン基板への不純物のドープなどにより製造される。
するｐ型領域（図１では、ｐ−型半導体層１４Ａ）と、によってｐｎ接合が形成されてい
る。第１の光検出領域１４０は、例えば、イオン注入、拡散、またはこれらに類する技術
などの既知の技術によって形成される。これらのｎ型半導体基板１４Ｃ（ｎ型半導体層）
、および−ｐ型半導体層１４Ａは、シリコンを主成分として含む層である。例えば、これ
らのｎ型半導体基板１４Ｃ（ｎ型半導体層）、および−ｐ型半導体層１４Ａは、シリコン
のエピタキシャル成長や、シリコン基板への不純物のドープなどにより製造される。
第１の光検出領域１４０は、光の入射する第１面１５Ａと、第１面１５Ａの反対側の第
２面１５Ｂと、を有する。第１面１５Ａは、第１の光検出領域１４０の厚み方向両端面に
おける、一方の面である。第１面１５Ａは、第１の光検出領域１４０における光の入射す
る側の面である。第２面１５Ｂは、第１の光検出領域１４０の厚み方向両端面における、
他方の面である。第２面１５Ｂは、第１の光検出層１２Ａにおける光の出射する側の面で
ある。なお、第１の光検出領域１４０の厚み方向と、第１面１５Ａと第２面１５Ｂの対向
方向（図１中、矢印Ｘ方向参照）と、は一致する。
２面１５Ｂと、を有する。第１面１５Ａは、第１の光検出領域１４０の厚み方向両端面に
おける、一方の面である。第１面１５Ａは、第１の光検出領域１４０における光の入射す
る側の面である。第２面１５Ｂは、第１の光検出領域１４０の厚み方向両端面における、
他方の面である。第２面１５Ｂは、第１の光検出層１２Ａにおける光の出射する側の面で
ある。なお、第１の光検出領域１４０の厚み方向と、第１面１５Ａと第２面１５Ｂの対向
方向（図１中、矢印Ｘ方向参照）と、は一致する。
本実施の形態では、光検出器１０Ａは、第１の光検出領域１４０における、ｐｎ接合の
ｎ型半導体基板１４Ｃ側の面を第１面１５Ａとしている。そして、第１の光検出領域１４
０における、ｐｎ接合のｐ型半導体層（ｐ−型半導体層１４Ａ、ｐ＋型半導体層１４Ｂ）
側の面を第２面１５Ｂとしている。
ｎ型半導体基板１４Ｃ側の面を第１面１５Ａとしている。そして、第１の光検出領域１４
０における、ｐｎ接合のｐ型半導体層（ｐ−型半導体層１４Ａ、ｐ＋型半導体層１４Ｂ）
側の面を第２面１５Ｂとしている。
なお、第１の光検出領域１４０における、ｐｎ接合のｐ型半導体層（ｐ−型半導体層１
４Ａ、ｐ＋型半導体層１４Ｂ）側の面を、第１面１５Ａとしてもよい。
４Ａ、ｐ＋型半導体層１４Ｂ）側の面を、第１面１５Ａとしてもよい。
第１の光検出層１２Ａは、複数の第１の光検出領域１４０を、上記対向方向に交差する
交差面に沿って、例えば、マトリクス状に配列した構成である。第１の光検出層１２Ａは
、例えば、複数の第１の光検出領域１４０を１画素とした画素領域を、マトリクス状に配
列させた構成である。
交差面に沿って、例えば、マトリクス状に配列した構成である。第１の光検出層１２Ａは
、例えば、複数の第１の光検出領域１４０を１画素とした画素領域を、マトリクス状に配
列させた構成である。
第１の光検出層１２Ａにおける、第１の光検出領域１４０と第１の光検出領域１４０と
の間の領域には、素子分離部２９が設けられている。素子分離部２９は、隣接する第１の
光検出領域１４０が互いに電気的に干渉することを抑制する。
の間の領域には、素子分離部２９が設けられている。素子分離部２９は、隣接する第１の
光検出領域１４０が互いに電気的に干渉することを抑制する。
第１の光検出層１２Ａ上には、絶縁層３０、および支持基板３８がこの順に積層されて
いる。絶縁層３０は、絶縁性の材料によって構成された層である。支持基板３８は、第１
の光検出層１２Ａを支持する基板である。支持基板３８は、例えば、シリコン、ガラス、
サファイア等で構成する。
いる。絶縁層３０は、絶縁性の材料によって構成された層である。支持基板３８は、第１
の光検出層１２Ａを支持する基板である。支持基板３８は、例えば、シリコン、ガラス、
サファイア等で構成する。
絶縁層３０には、第１の光検出層１２Ａ側から順に、反射層２０、クエンチング抵抗３
２、コンタクト層３４、および配線層３６が設けられている。
２、コンタクト層３４、および配線層３６が設けられている。
反射層２０は、第１の光検出領域１４０の第２面１５Ｂ側に設けられている。反射層２
０は、近赤外領域の少なくとも一部の光を反射する。近赤外領域の少なくとも一部の光、
とは、近赤外領域の波長の内の、少なくとも一部の波長の光を意味する。
０は、近赤外領域の少なくとも一部の光を反射する。近赤外領域の少なくとも一部の光、
とは、近赤外領域の波長の内の、少なくとも一部の波長の光を意味する。
近赤外領域の光とは、７８０ｎｍ以上２５００ｎｍ以下の波長領域の光を示す。反射層
２０は、７８０ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の波長領域の光を少なくとも反射することが好
ましい。
２０は、７８０ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の波長領域の光を少なくとも反射することが好
ましい。
反射層２０は、第１の光検出層１２Ａの第１面１５Ａから入射した光（図１中、入射光
Ｌ１参照）に含まれる、近赤外領域の少なくとも一部の光を、少なくとも第１の光検出領
域１４０の空乏層に到達させる反射を実現するように、厚みや構成材料などを予め調整す
る。
Ｌ１参照）に含まれる、近赤外領域の少なくとも一部の光を、少なくとも第１の光検出領
域１４０の空乏層に到達させる反射を実現するように、厚みや構成材料などを予め調整す
る。
例えば、反射層２０の厚みは、第１の光検出領域１４０の構成、反射層２０の構成材料
、反射層２０の上記対向方向（矢印Ｘ方向）における第１の光検出層１２Ａとの相対位置
、などに応じて、上記反射条件を満たすように、適宜調整すればよい。
、反射層２０の上記対向方向（矢印Ｘ方向）における第１の光検出層１２Ａとの相対位置
、などに応じて、上記反射条件を満たすように、適宜調整すればよい。
反射層２０は、近赤外領域の少なくとも一部の光を反射可能な材料で構成する。具体的
には、反射層２０は、Ａｌ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ、Ｍｏ等の一般的に半導体プロセスで使用
される金属及びその合金材料で構成する。
には、反射層２０は、Ａｌ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ、Ｍｏ等の一般的に半導体プロセスで使用
される金属及びその合金材料で構成する。
光検出器１０Ａの上記対向方向における、第１の光検出領域１４０と反射層２０との間
の領域は、近赤外領域の少なくとも一部の光を透過する材料で構成することが好ましい。
の領域は、近赤外領域の少なくとも一部の光を透過する材料で構成することが好ましい。
反射層２０は、上記対向方向に直交する直交方向に沿って、第１の光検出領域１４０の
第２面１５Ｂの少なくとも一部を覆うように設けられていればよい。また、反射層２０は
、上記対向方向に直交する直交方向（図１中、矢印Ｘ方向に直交する方向）に沿って、第
１の光検出領域１４０の第２面１５Ｂ側の全領域を覆うように設けられた形態であっても
よい。また、図１に示すように、反射層２０は、第１の光検出層１２Ａにおける複数の第
１の光検出領域１４０の第２面１５Ｂ側を、上記直交方向に沿って連続して覆うように設
けてもよい。
第２面１５Ｂの少なくとも一部を覆うように設けられていればよい。また、反射層２０は
、上記対向方向に直交する直交方向（図１中、矢印Ｘ方向に直交する方向）に沿って、第
１の光検出領域１４０の第２面１５Ｂ側の全領域を覆うように設けられた形態であっても
よい。また、図１に示すように、反射層２０は、第１の光検出層１２Ａにおける複数の第
１の光検出領域１４０の第２面１５Ｂ側を、上記直交方向に沿って連続して覆うように設
けてもよい。
反射層２０の、光検出器１０Ａの上記対向方向（矢印Ｘ方向）における位置は、第１の
光検出領域１４０の第２面１５Ｂ側であればよいが、第１の光検出層１２Ａとクエンチン
グ抵抗３２との間に設けられることが好ましい。
光検出領域１４０の第２面１５Ｂ側であればよいが、第１の光検出層１２Ａとクエンチン
グ抵抗３２との間に設けられることが好ましい。
クエンチング抵抗３２は、第１の光検出領域１４０に直列に接続されている。クエンチ
ング抵抗３２には、例えば、ポリシリコンを用いる。
ング抵抗３２には、例えば、ポリシリコンを用いる。
クエンチング抵抗３２は、各第１の光検出領域１４０のｐｎ接合部において増幅された
電荷の通り道となる。すなわち、クエンチング抵抗３２は、第１の光検出領域１４０を流
れる電流量を制限する。例えば、１個の光子が入射して第１の光検出領域１４０がガイガ
ー放電したときに、クエンチング抵抗３２による電圧降下により、増幅作用が終端する。
このため、第１の光検出領域１４０から、パルス状の出力信号が得られることとなる。
電荷の通り道となる。すなわち、クエンチング抵抗３２は、第１の光検出領域１４０を流
れる電流量を制限する。例えば、１個の光子が入射して第１の光検出領域１４０がガイガ
ー放電したときに、クエンチング抵抗３２による電圧降下により、増幅作用が終端する。
このため、第１の光検出領域１４０から、パルス状の出力信号が得られることとなる。
クエンチング抵抗３２には、コンタクト層３４を介して配線層３６および貫通電極４０
が接続されている。配線層３６は、アノード電極として機能する。
が接続されている。配線層３６は、アノード電極として機能する。
図１に示す例では、反射層２０は、対向方向（図１中、矢印Ｘ方向参照）における、ク
エンチング抵抗３２、コンタクト層３４、および配線層３６と、第１の光検出領域１４０
と、の間に設けられている。なお、反射層２０は、配線層３６と、コンタクト層３４と、
クエンチング抵抗３２と、の少なくとも１つと、第１の光検出層１２Ａと、の間に設けら
れた形態であってもよい。
エンチング抵抗３２、コンタクト層３４、および配線層３６と、第１の光検出領域１４０
と、の間に設けられている。なお、反射層２０は、配線層３６と、コンタクト層３４と、
クエンチング抵抗３２と、の少なくとも１つと、第１の光検出層１２Ａと、の間に設けら
れた形態であってもよい。
反射層２０を、上記対向方向における、第１の光検出層１２Ａとクエンチング抵抗３２
との間に設けることにより、クエンチング抵抗３２や、クエンチング抵抗３２に接続する
コンタクト層３４や、配線層３６、などの配線やレイアウトの自由度を向上させることが
できる。クエンチング抵抗のレイアウト自由度が増すことで、クエンチング抵抗のシート
抵抗値を下げ、加工バラツキに起因する抵抗値バラツキの低減を図ることもできる。
との間に設けることにより、クエンチング抵抗３２や、クエンチング抵抗３２に接続する
コンタクト層３４や、配線層３６、などの配線やレイアウトの自由度を向上させることが
できる。クエンチング抵抗のレイアウト自由度が増すことで、クエンチング抵抗のシート
抵抗値を下げ、加工バラツキに起因する抵抗値バラツキの低減を図ることもできる。
また、反射層２０を、上記対向方向における、第１の光検出層１２Ａと、クエンチング
抵抗３２、コンタクト層３４、および配線層３６と、の間に設けることで、配線のレイア
ウトの自由度を更に向上させることができる。また、配線のレイアウトの自由度が向上す
ることから、配線抵抗の低減や、寄生容量の低減を図ることができる。
抵抗３２、コンタクト層３４、および配線層３６と、の間に設けることで、配線のレイア
ウトの自由度を更に向上させることができる。また、配線のレイアウトの自由度が向上す
ることから、配線抵抗の低減や、寄生容量の低減を図ることができる。
一方、第１の光検出層１２Ａにおける、配線層３６の反対側の面には、電極層２６が設
けられている。光検出器１０Ａでは、電極層２６は、カソード電極として機能する。電極
層２６は、貫通電極４２、および電極層３７を介して、貫通電極４４に接続されている。
けられている。光検出器１０Ａでは、電極層２６は、カソード電極として機能する。電極
層２６は、貫通電極４２、および電極層３７を介して、貫通電極４４に接続されている。
すなわち、第１の光検出領域１４０を含む第１の光検出層１２Ａ、クエンチング抵抗３
２、コンタクト層３４、配線層３６、および電極層２６は、ＳｉＰＭ（Ｓｉｌｉｃｏｎ
Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒｓ）として機能する。
２、コンタクト層３４、配線層３６、および電極層２６は、ＳｉＰＭ（Ｓｉｌｉｃｏｎ
Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒｓ）として機能する。
本実施の形態では、電極層２６は、第１の光検出領域１４０の第１面１５Ａ側に設けら
れている。このため、電極層２６における、少なくとも第１の光検出領域１４０に重なる
領域は、第１の光検出領域１４０の感度波長領域の少なくとも一部の光を透過する透明電
極とすることが好ましい。
れている。このため、電極層２６における、少なくとも第１の光検出領域１４０に重なる
領域は、第１の光検出領域１４０の感度波長領域の少なくとも一部の光を透過する透明電
極とすることが好ましい。
上述のように構成された光検出器１０Ａに、第１面１５Ａ側から入射した光（図１中、
入射光Ｌ１参照）は、第１の光検出領域１４０に入射する。また、第１の光検出領域１４
０に入射した光は、反射層２０によって、第１の光検出領域１４０側に反射する（図１中
、反射光Ｌ２参照）。
入射光Ｌ１参照）は、第１の光検出領域１４０に入射する。また、第１の光検出領域１４
０に入射した光は、反射層２０によって、第１の光検出領域１４０側に反射する（図１中
、反射光Ｌ２参照）。
配線層３６と電極層２６との間には、図示を省略する信号処理回路の制御により、第１
の光検出領域１４０のｐｎ接合に対して、例えば、逆バイアスの、アバランシェ降伏電圧
以上の駆動電圧が印加されている。この状態で、第１の光検出領域１４０に第１面１５Ａ
から光が入射することによって、第１の光検出領域１４０には逆バイアス方向にパルス状
の電流が流れる。そして、この電流は、電気信号として、図示を省略する信号処理回路へ
出力される。このようにして、光検出器１０Ａは、光を検出する。
の光検出領域１４０のｐｎ接合に対して、例えば、逆バイアスの、アバランシェ降伏電圧
以上の駆動電圧が印加されている。この状態で、第１の光検出領域１４０に第１面１５Ａ
から光が入射することによって、第１の光検出領域１４０には逆バイアス方向にパルス状
の電流が流れる。そして、この電流は、電気信号として、図示を省略する信号処理回路へ
出力される。このようにして、光検出器１０Ａは、光を検出する。
以上説明したように、本実施の形態の光検出器１０Ａは、第１の光検出層１２Ａと、反
射層２０と、を備える。第１の光検出層１２Ａは、第１の光検出領域１４０を備える。第
１の光検出領域１４０は、光の入射する第１面１５Ａと、第１面１５Ａの反対側の第２面
１５Ｂと、を有し、Ｓｉを主成分として含むｐ型半導体層とＳｉを主成分として含むｎ型
半導体層とを接合したｐｎ接合を含む。反射層２０は、第１の光検出領域１４０における
第１面１５Ａ側に設けられ、近赤外領域の少なくとも一部の光を反射する。
射層２０と、を備える。第１の光検出層１２Ａは、第１の光検出領域１４０を備える。第
１の光検出領域１４０は、光の入射する第１面１５Ａと、第１面１５Ａの反対側の第２面
１５Ｂと、を有し、Ｓｉを主成分として含むｐ型半導体層とＳｉを主成分として含むｎ型
半導体層とを接合したｐｎ接合を含む。反射層２０は、第１の光検出領域１４０における
第１面１５Ａ側に設けられ、近赤外領域の少なくとも一部の光を反射する。
ここで、第１の光検出領域１４０における空乏層の厚みが小さいほど、光検出器１０に
おける近赤外領域の分光感度が低いことが知られている。例えば、第１の光検出領域１４
０の空乏層の厚みは、第１の光検出領域１４０がＳｉを半導体基板として用いたＡＰＤで
ある場合、２μｍ〜３μｍが一般的である。また、駆動電圧としての逆バイアス電圧は、
１００Ｖ以下が一般的である。このような厚みの第１の光検出領域１４０の近赤外領域の
分光感度は、１０％未満であった。また、例えば、８５０ｎｍの近赤外光を９０％吸収さ
せるためには、空乏層の厚みを数十μｍ以上（例えば、３０μｍ以上）とする必要があっ
た。
おける近赤外領域の分光感度が低いことが知られている。例えば、第１の光検出領域１４
０の空乏層の厚みは、第１の光検出領域１４０がＳｉを半導体基板として用いたＡＰＤで
ある場合、２μｍ〜３μｍが一般的である。また、駆動電圧としての逆バイアス電圧は、
１００Ｖ以下が一般的である。このような厚みの第１の光検出領域１４０の近赤外領域の
分光感度は、１０％未満であった。また、例えば、８５０ｎｍの近赤外光を９０％吸収さ
せるためには、空乏層の厚みを数十μｍ以上（例えば、３０μｍ以上）とする必要があっ
た。
空乏層の厚みが大きくなるほど、駆動電圧を高くする必要があった。例えば、空乏層の
厚みが数十μｍ以上であると、駆動電圧は数百Ｖ以上とする必要があった。また、空乏層
の厚みが大きくなるほど、微細アレイ化が困難となっていた。
厚みが数十μｍ以上であると、駆動電圧は数百Ｖ以上とする必要があった。また、空乏層
の厚みが大きくなるほど、微細アレイ化が困難となっていた。
一方、本実施の形態の光検出器１０Ａは、第１の光検出領域１４０の第２面１５Ｂ側に
、近赤外領域の少なくとも一部の光を反射する反射層２０を備える。
、近赤外領域の少なくとも一部の光を反射する反射層２０を備える。
このため、本実施の形態の光検出器１０Ａでは、第１の光検出領域１４０を通過した入
射光Ｌ１の、反射層２０による反射光Ｌ２が、再び第１の光検出領域１４０に到達するこ
ととなる。
射光Ｌ１の、反射層２０による反射光Ｌ２が、再び第１の光検出領域１４０に到達するこ
ととなる。
この反射層２０による光の反射により、第１の光検出領域１４０に入射した光の該第１
の光検出領域１４０内における光路長を、反射層２０を備えない構成に比べて、長くする
ことができる。
の光検出領域１４０内における光路長を、反射層２０を備えない構成に比べて、長くする
ことができる。
従って、本実施の形態の光検出器１０Ａは、近赤外領域の光に対する感度を向上させる
ことができる。
ことができる。
また、本実施の形態の光検出器１０Ａは、第１の光検出領域１４０（具体的には空乏層
）の厚みや駆動電圧を調整することなく、光検出器１０Ａにおける、近赤外領域の光に対
する感度を向上させることができる。また、本実施の形態の光検出器１０Ａは、光検出器
１０Ａのチップサイズを大きくすること無く、また、応答特性を維持したまま、近赤外領
域の光に対する感度を向上させることができる。
）の厚みや駆動電圧を調整することなく、光検出器１０Ａにおける、近赤外領域の光に対
する感度を向上させることができる。また、本実施の形態の光検出器１０Ａは、光検出器
１０Ａのチップサイズを大きくすること無く、また、応答特性を維持したまま、近赤外領
域の光に対する感度を向上させることができる。
また、光検出器１０Ａは、第１の光検出層１２Ａの第１面１５Ａ側に、クエンチング抵
抗３２やコンタクト層３４が配置されていないことから、第１の光検出層１２Ａにおける
第１の光検出領域１４０の開口率を、本構成を用いない場合に比べて大きくすることがで
きる。
抗３２やコンタクト層３４が配置されていないことから、第１の光検出層１２Ａにおける
第１の光検出領域１４０の開口率を、本構成を用いない場合に比べて大きくすることがで
きる。
（第２の実施の形態）
本実施の形態では、第１の実施の形態とは異なる位置に、反射層２０を配置した形態を
説明する。
本実施の形態では、第１の実施の形態とは異なる位置に、反射層２０を配置した形態を
説明する。
図２は、光検出器１０Ｂの一例を示す図である。
光検出器１０Ｂは、第１の光検出層１２Ａと、反射層２０と、を備える。
第１の光検出層１２Ａは、第１の実施の形態と同様である。すなわち、第１の光検出層
１２Ａは、複数の第１の光検出領域１４０を有する。第１の光検出領域１４０は、ｎ型半
導体基板１４Ｃ上に、ｐ−型半導体層１４Ａとｐ＋型半導体層１４Ｂを交互に積層させた
構成である。また、第１の光検出領域１４０には、ｎ型領域（ｎ型半導体基板１４Ｃ）と
、ｎ型領域に隣接するｐ型領域（ｐ−型半導体層１４Ａ）と、によってｐｎ接合が形成さ
れている。
１２Ａは、複数の第１の光検出領域１４０を有する。第１の光検出領域１４０は、ｎ型半
導体基板１４Ｃ上に、ｐ−型半導体層１４Ａとｐ＋型半導体層１４Ｂを交互に積層させた
構成である。また、第１の光検出領域１４０には、ｎ型領域（ｎ型半導体基板１４Ｃ）と
、ｎ型領域に隣接するｐ型領域（ｐ−型半導体層１４Ａ）と、によってｐｎ接合が形成さ
れている。
第１の光検出層１２Ａにおける、第１の光検出領域１４０と第１の光検出領域１４０と
の間の領域には、素子分離部２９が設けられている。素子分離部２９は、第１の実施の形
態と同様である。
の間の領域には、素子分離部２９が設けられている。素子分離部２９は、第１の実施の形
態と同様である。
第１の光検出領域１４０は、光の入射する第１面１５Ａと、第１面１５Ａの反対側の第
２面１５Ｂと、を有する。本実施の形態では、第１の光検出領域１４０は、ｐｎ接合のｎ
型半導体基板１４Ｃ側の面を第２面１５Ｂとしている。また、本実施の形態では、第１の
光検出領域１４０は、ｐｎ接合のｐ型半導体層（ｐ−型半導体層１４Ａ、ｐ＋型半導体層
１４Ｂ）側の面を第１面１５Ａとしている。
２面１５Ｂと、を有する。本実施の形態では、第１の光検出領域１４０は、ｐｎ接合のｎ
型半導体基板１４Ｃ側の面を第２面１５Ｂとしている。また、本実施の形態では、第１の
光検出領域１４０は、ｐｎ接合のｐ型半導体層（ｐ−型半導体層１４Ａ、ｐ＋型半導体層
１４Ｂ）側の面を第１面１５Ａとしている。
第１の光検出層１２Ａ上には、絶縁層３０、接着層２４、および支持基板３９が、この
順に積層されている。
順に積層されている。
絶縁層３０には、第１の光検出層１２Ａ側から順に、クエンチング抵抗３２、コンタク
ト層３４、および配線層３６が設けられている。絶縁層３０は、反射層２０が設けられて
いない以外は、第１の実施の形態と同様である。
ト層３４、および配線層３６が設けられている。絶縁層３０は、反射層２０が設けられて
いない以外は、第１の実施の形態と同様である。
詳細には、絶縁層３０には、第１の光検出領域１４０に直列接続されたクエンチング抵
抗３２が設けられている。また、絶縁層３０には、クエンチング抵抗３２およびコンタク
ト層３４を介して、クエンチング抵抗３２に接続する配線層３６が設けられている。配線
層３６は、貫通電極４０を介して電極層２６に接続されている。本実施の形態では、配線
層３６および電極層２６は、アノード電極として機能する。
抗３２が設けられている。また、絶縁層３０には、クエンチング抵抗３２およびコンタク
ト層３４を介して、クエンチング抵抗３２に接続する配線層３６が設けられている。配線
層３６は、貫通電極４０を介して電極層２６に接続されている。本実施の形態では、配線
層３６および電極層２６は、アノード電極として機能する。
支持基板３９は、第１の光検出領域１４０の感度波長領域の少なくとも一部の光を透過
する材料で構成されている。接着層２４は、支持基板３９と絶縁層３０とを接着する。接
着層２４もまた、第１の光検出領域１４０の感度波長領域の少なくとも一部の光を透過す
る材料で構成されている。
する材料で構成されている。接着層２４は、支持基板３９と絶縁層３０とを接着する。接
着層２４もまた、第１の光検出領域１４０の感度波長領域の少なくとも一部の光を透過す
る材料で構成されている。
また、絶縁層３０、配線層３６、コンタクト層３４、およびクエンチング抵抗３２にお
ける、少なくとも、各第１の光検出領域１４０の各々に重なる領域は、第１の光検出領域
１４０の感度波長領域の少なくとも一部の光を透過する材料で構成されている。
ける、少なくとも、各第１の光検出領域１４０の各々に重なる領域は、第１の光検出領域
１４０の感度波長領域の少なくとも一部の光を透過する材料で構成されている。
反射層２０は、第１の光検出領域１４０の第２面１５Ｂ側に設けられている。上述した
ように、本実施の形態では、光検出器１０Ｂにおける第１の光検出領域１４０は、ｐｎ接
合のｎ型半導体基板１４Ｃ側の面を第２面１５Ｂとしている。また、本実施の形態では、
第１の光検出領域１４０は、ｐｎ接合のｐ型半導体層（ｐ−型半導体層１４Ａ、ｐ＋型半
導体層１４Ｂ）側の面を第１面１５Ａとしている。このため、本実施の形態では、反射層
２０は、第１の光検出領域１４０の第２面１５Ｂ側であり、かつ、ｐｎ接合のｎ型半導体
基板１４Ｃ側に設けられている。
ように、本実施の形態では、光検出器１０Ｂにおける第１の光検出領域１４０は、ｐｎ接
合のｎ型半導体基板１４Ｃ側の面を第２面１５Ｂとしている。また、本実施の形態では、
第１の光検出領域１４０は、ｐｎ接合のｐ型半導体層（ｐ−型半導体層１４Ａ、ｐ＋型半
導体層１４Ｂ）側の面を第１面１５Ａとしている。このため、本実施の形態では、反射層
２０は、第１の光検出領域１４０の第２面１５Ｂ側であり、かつ、ｐｎ接合のｎ型半導体
基板１４Ｃ側に設けられている。
すなわち、本実施の形態では、反射層２０の、光検出器１０Ｂの上記対向方向（図２中
、矢印Ｘ方向参照）における位置は、第１の光検出領域１４０の第２面１５Ｂ側であり、
且つ、第１の光検出領域１４０を介してクエンチング抵抗３２の反対側である。
、矢印Ｘ方向参照）における位置は、第１の光検出領域１４０の第２面１５Ｂ側であり、
且つ、第１の光検出領域１４０を介してクエンチング抵抗３２の反対側である。
反射層２０の構成材料および厚みは、第１の実施の形態と同様である。
なお、本実施の形態では、反射層２０を、近赤外領域の少なくとも一部の光を反射する
反射特性を有すると共に、導電性を備えた構成とする。このため、本実施の形態では、反
射層２０は、カソード電極として機能する。
反射特性を有すると共に、導電性を備えた構成とする。このため、本実施の形態では、反
射層２０は、カソード電極として機能する。
なお、反射層２０上に、電極層を別途設けた構成とし、該電極層をカソード電極として
用いてもよい。この場合には、反射層２０は、導電性を備えない構成であってもよい。こ
のように、反射層２０を電極や抵抗として機能させない構成とする場合には、反射層２０
には電圧が印加されない構成となる。
用いてもよい。この場合には、反射層２０は、導電性を備えない構成であってもよい。こ
のように、反射層２０を電極や抵抗として機能させない構成とする場合には、反射層２０
には電圧が印加されない構成となる。
反射層２０上に、カソード電極として用いる電極層を積層する場合、該電極層は、以下
の特性を備えるように構成する。具体的には、反射層２０と第１の光検出領域１４０との
間に該電極層（カソード電極）を設ける場合、該電極層は、近赤外領域の少なくとも一部
の光を透過する透明電極とすればよい。一方、反射層２０の、第１の光検出領域１４０と
は反対側に該電極層（カソード電極）を設ける場合、該電極層は、導電性を有する層であ
ればよく、透明電極に限定されない。
の特性を備えるように構成する。具体的には、反射層２０と第１の光検出領域１４０との
間に該電極層（カソード電極）を設ける場合、該電極層は、近赤外領域の少なくとも一部
の光を透過する透明電極とすればよい。一方、反射層２０の、第１の光検出領域１４０と
は反対側に該電極層（カソード電極）を設ける場合、該電極層は、導電性を有する層であ
ればよく、透明電極に限定されない。
本実施の形態の光検出器１０Ｂに、第１面１５Ａ側から入射した光（図２中、入射光Ｌ
１参照）は、第１の光検出領域１４０に入射する。また、第１の光検出領域１４０に入射
した光は、反射層２０によって、第１の光検出領域１４０側に反射する（図２中、反射光
Ｌ２参照）。
１参照）は、第１の光検出領域１４０に入射する。また、第１の光検出領域１４０に入射
した光は、反射層２０によって、第１の光検出領域１４０側に反射する（図２中、反射光
Ｌ２参照）。
すなわち、第１の光検出領域１４０を通過した入射光Ｌ１の、反射層２０による反射光
Ｌ２が、再び第１の光検出領域１４０に到達することとなる。この反射層２０による光の
反射により、第１の光検出領域１４０に入射した光の該第１の光検出領域１４０内におけ
る光路長を、反射層２０を備えない構成に比べて、長くすることができる。
Ｌ２が、再び第１の光検出領域１４０に到達することとなる。この反射層２０による光の
反射により、第１の光検出領域１４０に入射した光の該第１の光検出領域１４０内におけ
る光路長を、反射層２０を備えない構成に比べて、長くすることができる。
配線層３６と反射層２０（カソード電極）との間には、図示を省略する信号処理回路の
制御により、第１の光検出領域１４０のｐｎ接合に対して、例えば、逆バイアスの、アバ
ランシェ降伏電圧以上の駆動電圧が印加されている。この状態で、第１面１５Ａから光が
入射することにより、第１の光検出領域１４０には逆バイアス方向にパルス状の電流が流
れる。そして、この電流は、電気信号として、図示を省略する信号処理回路へ出力される
。このようにして、光検出器１０Ｂは、光を検出する。
制御により、第１の光検出領域１４０のｐｎ接合に対して、例えば、逆バイアスの、アバ
ランシェ降伏電圧以上の駆動電圧が印加されている。この状態で、第１面１５Ａから光が
入射することにより、第１の光検出領域１４０には逆バイアス方向にパルス状の電流が流
れる。そして、この電流は、電気信号として、図示を省略する信号処理回路へ出力される
。このようにして、光検出器１０Ｂは、光を検出する。
以上説明したように、本実施の形態の光検出器１０Ｂは、第１の光検出層１２Ａと、反
射層２０と、を備える。第１の光検出層１２Ａは、第１の光検出領域１４０を備える。本
実施の形態では、第１の光検出領域１４０は、ｐｎ接合のｎ型半導体基板１４Ｃ側の面を
第２面１５Ｂとしている。また、本実施の形態では、第１の光検出領域１４０は、ｐｎ接
合のｐ型半導体層（ｐ−型半導体層１４Ａ、ｐ＋型半導体層１４Ｂ）側の面を第１面１５
Ａとしている。
射層２０と、を備える。第１の光検出層１２Ａは、第１の光検出領域１４０を備える。本
実施の形態では、第１の光検出領域１４０は、ｐｎ接合のｎ型半導体基板１４Ｃ側の面を
第２面１５Ｂとしている。また、本実施の形態では、第１の光検出領域１４０は、ｐｎ接
合のｐ型半導体層（ｐ−型半導体層１４Ａ、ｐ＋型半導体層１４Ｂ）側の面を第１面１５
Ａとしている。
そして、反射層２０は、第１の光検出領域１４０の第２面１５Ｂ側に配置されている。
すなわち、反射層２０は、第１の光検出領域１４０に対して、クエンチング抵抗３２の反
対側に配置されている。
すなわち、反射層２０は、第１の光検出領域１４０に対して、クエンチング抵抗３２の反
対側に配置されている。
このように、反射層２０を、第１の光検出領域１４０に対してクエンチング抵抗３２の
反対側に配置した場合についても、第１の光検出領域１４０の第２面１５Ｂ側に反射層２
０を配置することで、光検出器１０Ｂは、第１の実施の形態と同様の効果を得ることがで
きる。
反対側に配置した場合についても、第１の光検出領域１４０の第２面１５Ｂ側に反射層２
０を配置することで、光検出器１０Ｂは、第１の実施の形態と同様の効果を得ることがで
きる。
また、反射層２０を、第１の光検出領域１４０に対してクエンチング抵抗３２の反対側
に配置することで、クエンチング抵抗３２や、コンタクト層３４や、配線層３６などの配
線のレイアウトの自由度を向上させることができる。
に配置することで、クエンチング抵抗３２や、コンタクト層３４や、配線層３６などの配
線のレイアウトの自由度を向上させることができる。
（第３の実施の形態）
第１の実施の形態では、反射層２０を、配線層３６とは別体として構成する場合を説明
した。
第１の実施の形態では、反射層２０を、配線層３６とは別体として構成する場合を説明
した。
本実施の形態では、反射層２０を、配線層３６の一部として機能させる場合を説明する
。
。
図３は、光検出器１０Ｃの一例を示す図である。
光検出器１０Ｃは、第１の光検出層１２Ａと、反射層２０と、を備える。
第１の光検出層１２Ａは、第１の実施の形態と同様である。すなわち、第１の光検出層
１２Ａは、複数の第１の光検出領域１４０を有する。第１の光検出領域１４０は、ｎ型半
導体基板１４Ｃ上に、ｐ−型半導体層１４Ａとｐ＋型半導体層１４Ｂを交互に積層させた
構成である。また、第１の光検出領域１４０には、ｎ型領域（ｎ型半導体基板１４Ｃ）と
、ｎ型領域に隣接するｐ型領域（ｐ−型半導体層１４Ａ）と、によってｐｎ接合が形成さ
れている。
１２Ａは、複数の第１の光検出領域１４０を有する。第１の光検出領域１４０は、ｎ型半
導体基板１４Ｃ上に、ｐ−型半導体層１４Ａとｐ＋型半導体層１４Ｂを交互に積層させた
構成である。また、第１の光検出領域１４０には、ｎ型領域（ｎ型半導体基板１４Ｃ）と
、ｎ型領域に隣接するｐ型領域（ｐ−型半導体層１４Ａ）と、によってｐｎ接合が形成さ
れている。
第１の光検出層１２Ａにおける、第１の光検出領域１４０と第１の光検出領域１４０と
の間の領域には、素子分離部２９が設けられている。素子分離部２９は、第１の実施の形
態と同様である。
の間の領域には、素子分離部２９が設けられている。素子分離部２９は、第１の実施の形
態と同様である。
第１の光検出領域１４０は、光の入射する第１面１５Ａと、第１面１５Ａの反対側の第
２面１５Ｂと、を有する。本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、第１の光検出
領域１４０は、ｐｎ接合のｎ型半導体基板１４Ｃ側の面を第１面１５Ａとしている。また
、本実施の形態では、第１の光検出領域１４０は、ｐｎ接合のｐ型半導体層（ｐ−型半導
体層１４Ａ、ｐ＋型半導体層１４Ｂ）側の面を第２面１５Ｂとしている。
２面１５Ｂと、を有する。本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、第１の光検出
領域１４０は、ｐｎ接合のｎ型半導体基板１４Ｃ側の面を第１面１５Ａとしている。また
、本実施の形態では、第１の光検出領域１４０は、ｐｎ接合のｐ型半導体層（ｐ−型半導
体層１４Ａ、ｐ＋型半導体層１４Ｂ）側の面を第２面１５Ｂとしている。
第１の光検出層１２Ａ上には、絶縁層３０、および支持基板３８が、この順に積層され
ている。
ている。
絶縁層３０には、第１の光検出領域１４０に直列接続されたクエンチング抵抗３２が設
けられている。また、絶縁層３０には、クエンチング抵抗３２およびコンタクト層３４を
介して、クエンチング抵抗３２に接続する配線層３６が設けられている。配線層３６は、
貫通電極４０に接続されている。本実施の形態では、配線層３６および貫通電極４０は、
アノード電極として機能する。
けられている。また、絶縁層３０には、クエンチング抵抗３２およびコンタクト層３４を
介して、クエンチング抵抗３２に接続する配線層３６が設けられている。配線層３６は、
貫通電極４０に接続されている。本実施の形態では、配線層３６および貫通電極４０は、
アノード電極として機能する。
支持基板３８は、第１の実施の形態と同様である。
反射層２０は、第１の光検出領域１４０の第２面１５Ｂ側に設けられている。反射層２
０の構成材料および厚みは、第１の実施の形態と同様である。本実施の形態では、反射層
２０は、配線層３６の一部として機能する。このため、本実施の形態では、反射層２０は
、導電性を更に有する。
０の構成材料および厚みは、第１の実施の形態と同様である。本実施の形態では、反射層
２０は、配線層３６の一部として機能する。このため、本実施の形態では、反射層２０は
、導電性を更に有する。
すなわち、配線層３６の内、第１の光検出領域１４０と重なる重複領域について、近赤
外領域の少なくとも一部の光を反射する反射特性を有するように、該重複領域の構成材料
を調整すればよい。また、配線層３６の全領域に渡って、近赤外領域の少なくとも一部の
光を反射する反射特性を有する構成としてもよい。
外領域の少なくとも一部の光を反射する反射特性を有するように、該重複領域の構成材料
を調整すればよい。また、配線層３６の全領域に渡って、近赤外領域の少なくとも一部の
光を反射する反射特性を有する構成としてもよい。
第１の光検出領域１４０の、クエンチング抵抗３２の反対側には、電極層２６が設けら
れている。本実施の形態では、電極層２６は、第１の光検出領域１４０の感度波長領域の
少なくとも一部の光を透過する透明電極として構成する。電極層２６は、貫通電極４２に
接続されている。本実施の形態では、電極層２６は、カソード電極として機能する。
れている。本実施の形態では、電極層２６は、第１の光検出領域１４０の感度波長領域の
少なくとも一部の光を透過する透明電極として構成する。電極層２６は、貫通電極４２に
接続されている。本実施の形態では、電極層２６は、カソード電極として機能する。
本実施の形態の光検出器１０Ｃに、第１面１５Ａ側から入射した光（図３中、入射光Ｌ
１参照）は、第１の光検出領域１４０に入射する。また、第１の光検出領域１４０に入射
した光は、反射層２０によって、第１の光検出領域１４０側に反射する（図３中、反射光
Ｌ２参照）。
１参照）は、第１の光検出領域１４０に入射する。また、第１の光検出領域１４０に入射
した光は、反射層２０によって、第１の光検出領域１４０側に反射する（図３中、反射光
Ｌ２参照）。
すなわち、第１の光検出領域１４０を通過した入射光Ｌ１の、反射層２０による反射光
Ｌ２が、再び第１の光検出領域１４０に到達することとなる。この反射層２０による光の
反射により、第１の光検出領域１４０に入射した光の該第１の光検出領域１４０内におけ
る光路長を、反射層２０を備えない構成に比べて、長くすることができる。
Ｌ２が、再び第１の光検出領域１４０に到達することとなる。この反射層２０による光の
反射により、第１の光検出領域１４０に入射した光の該第１の光検出領域１４０内におけ
る光路長を、反射層２０を備えない構成に比べて、長くすることができる。
配線層３６および反射層２０（アノード電極）と、電極層２６（カソード電極）と、の
間には、図示を省略する信号処理回路の制御により、第１の光検出領域１４０のｐｎ接合
に対して、例えば、逆バイアスの、アバランシェ降伏電圧以上の駆動電圧が印加されてい
る。この状態で、第１面１５Ａから光が入射することにより、第１の光検出領域１４０に
は逆バイアス方向にパルス状の電流が流れる。そして、この電流は、電気信号として、図
示を省略する信号処理回路へ出力される。このようにして、光検出器１０Ｃは、光を検出
する。
間には、図示を省略する信号処理回路の制御により、第１の光検出領域１４０のｐｎ接合
に対して、例えば、逆バイアスの、アバランシェ降伏電圧以上の駆動電圧が印加されてい
る。この状態で、第１面１５Ａから光が入射することにより、第１の光検出領域１４０に
は逆バイアス方向にパルス状の電流が流れる。そして、この電流は、電気信号として、図
示を省略する信号処理回路へ出力される。このようにして、光検出器１０Ｃは、光を検出
する。
以上説明したように、本実施の形態の光検出器１０Ｃは、第１の光検出層１２Ａと、反
射層２０と、を備える。第１の光検出層１２Ａは、第１の光検出領域１４０を備える。本
実施の形態では、第１の光検出領域１４０は、ｐｎ接合のｎ型半導体基板（ｎ型半導体基
板１４Ｃ）側の面を第１面１５Ａとしている。また、本実施の形態では、第１の光検出領
域１４０は、ｐｎ接合のｐ型半導体層（ｐ−型半導体層１４Ａ、ｐ＋型半導体層１４Ｂ）
側の面を第２面１５Ｂとしている。
射層２０と、を備える。第１の光検出層１２Ａは、第１の光検出領域１４０を備える。本
実施の形態では、第１の光検出領域１４０は、ｐｎ接合のｎ型半導体基板（ｎ型半導体基
板１４Ｃ）側の面を第１面１５Ａとしている。また、本実施の形態では、第１の光検出領
域１４０は、ｐｎ接合のｐ型半導体層（ｐ−型半導体層１４Ａ、ｐ＋型半導体層１４Ｂ）
側の面を第２面１５Ｂとしている。
そして、反射層２０は、第１の光検出領域１４０の第２面１５Ｂ側に配置されている。
本実施の形態では、反射層２０は、配線層３６の一部として配置されている。
本実施の形態では、反射層２０は、配線層３６の一部として配置されている。
このように、反射層２０を、配線層３６の一部として配置した場合についても、第１の
光検出領域１４０の第２面１５Ｂ側に反射層２０を配置することで、光検出器１０Ｃは、
第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
光検出領域１４０の第２面１５Ｂ側に反射層２０を配置することで、光検出器１０Ｃは、
第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
（第４の実施の形態）
本実施の形態では、光検出層を積層した光検出器を説明する。
本実施の形態では、光検出層を積層した光検出器を説明する。
図４は、本実施の形態の光検出器１１の一例を示す図である。本実施の形態では、一例
として、２層の光検出層を積層した形態を説明する。
として、２層の光検出層を積層した形態を説明する。
光検出器１１は、複数の光検出層を積層した積層体である。具体的には、光検出器１１
は、上記実施の形態で説明した第１の光検出層１２Ａと、第２の光検出領域１４２を備え
た第２の光検出層１２Ｂと、反射層２０と、を備える。
は、上記実施の形態で説明した第１の光検出層１２Ａと、第２の光検出領域１４２を備え
た第２の光検出層１２Ｂと、反射層２０と、を備える。
第２の光検出層１２Ｂは、第１の光検出領域１４０に代えて第２の光検出領域１４２を
含む以外は、第１の光検出層１２Ａと同様の構成である。第２の光検出領域１４２には、
第１の光検出領域１４０と同様に、Ｓｉを主成分とするｎ型半導体層と、Ｓｉを主成分と
するｎ型半導体層に隣接するｐ型半導体層と、によってｐｎ接合が形成されている。
含む以外は、第１の光検出層１２Ａと同様の構成である。第２の光検出領域１４２には、
第１の光検出領域１４０と同様に、Ｓｉを主成分とするｎ型半導体層と、Ｓｉを主成分と
するｎ型半導体層に隣接するｐ型半導体層と、によってｐｎ接合が形成されている。
第２の光検出領域１４２は、第１の光検出領域１４０と同様に、光の入射する第１面１
５Ａと、第１面１５Ａの反対側の第２面１５Ｂと、を有する。
５Ａと、第１面１５Ａの反対側の第２面１５Ｂと、を有する。
第１の光検出層１２Ａと第２の光検出層１２Ｂとは、第１の光検出層１２Ａに含まれる
第１の光検出領域１４０の第２面１５Ｂと、第２の光検出層１２Ｂに含まれる第２の検出
領域１４２の第２面１５Ｂと、が同一方向を向くように積層されている。
第１の光検出領域１４０の第２面１５Ｂと、第２の光検出層１２Ｂに含まれる第２の検出
領域１４２の第２面１５Ｂと、が同一方向を向くように積層されている。
光検出器１１は、反射層２０を備える。反射層２０は、第１の実施の形態と同様に、近
赤外領域の少なくとも一部の光を反射する。反射層２０の厚み、および構成材料は、第１
の実施の形態と同様である。
赤外領域の少なくとも一部の光を反射する。反射層２０の厚み、および構成材料は、第１
の実施の形態と同様である。
本実施の形態では、第２の光検出層１２Ｂは、第１の光検出層１２Ａと反射層２０との
間に設けられている。
間に設けられている。
光検出器１１は、さらに、中間層５０を備える。中間層５０は、第１の光検出層１２Ａ
と第２の光検出層１２Ｂとの間に設けられている。中間層５０は、第１の光検出領域１４
０の感度波長領域の少なくとも一部の光と、第２の光検出領域１４２の感度波長領域の少
なくとも一部の光と、近赤外領域の少なくとも一部の光と、を透過する材料で構成されて
いることが好ましい。第１の光検出領域１４０の感度波長領域の少なくとも一部の光、と
は、第１の光検出領域１４０の感度波長領域の光の内、少なくとも一部の波長の光を意味
する。
と第２の光検出層１２Ｂとの間に設けられている。中間層５０は、第１の光検出領域１４
０の感度波長領域の少なくとも一部の光と、第２の光検出領域１４２の感度波長領域の少
なくとも一部の光と、近赤外領域の少なくとも一部の光と、を透過する材料で構成されて
いることが好ましい。第１の光検出領域１４０の感度波長領域の少なくとも一部の光、と
は、第１の光検出領域１４０の感度波長領域の光の内、少なくとも一部の波長の光を意味
する。
このため、中間層５０に含まれる電極層５２は、近赤外領域の少なくとも一部の光と、
第１の光検出領域１４０の感度波長領域の少なくとも一部の光と、を透過する透明電極で
あることが好ましい。
第１の光検出領域１４０の感度波長領域の少なくとも一部の光と、を透過する透明電極で
あることが好ましい。
また、光検出器１１における、第１の光検出層１２Ａと中間層５０との層間、中間層５
０と第２の検出層１２Ｂとの層間、および、第２の光検出層１２Ｂと反射層２０との層間
の内、屈折率差が閾値以上の層間には、反射防止層５４を設けることが好ましい。反射防
止層５４は、第１の光検出領域１４０の感度波長領域の少なくとも一部の光、第２の光検
出領域１４２の感度波長領域の少なくとも一部の光、および近赤外領域の反射を防止する
層である。この閾値は、第１の光検出層１２Ａおよび第２の光検出層１２Ｂの各々に入射
した光の少なくとも９０％以上の光が、第１の光検出層１２Ａの第１の光検出領域１４０
、および第２の光検出層１２Ｂの第２の光検出領域１４２の各々に到達可能となるように
、予め調整すればよい。
０と第２の検出層１２Ｂとの層間、および、第２の光検出層１２Ｂと反射層２０との層間
の内、屈折率差が閾値以上の層間には、反射防止層５４を設けることが好ましい。反射防
止層５４は、第１の光検出領域１４０の感度波長領域の少なくとも一部の光、第２の光検
出領域１４２の感度波長領域の少なくとも一部の光、および近赤外領域の反射を防止する
層である。この閾値は、第１の光検出層１２Ａおよび第２の光検出層１２Ｂの各々に入射
した光の少なくとも９０％以上の光が、第１の光検出層１２Ａの第１の光検出領域１４０
、および第２の光検出層１２Ｂの第２の光検出領域１４２の各々に到達可能となるように
、予め調整すればよい。
なお、反射防止層５４を、中間層５０に含まれる電極層５２と第２の光検出層１２Ｂと
の層間に設ける場合には、反射防止層５４は、第１の光検出領域１４０の感度波長領域の
少なくとも一部の光の反射を防止すると共に、近赤外領域の光の少なくとも一部を透過す
る性質を有することが好ましい。すなわち、反射防止層５４と、電極層５２と、を中間層
５０として構成する。
の層間に設ける場合には、反射防止層５４は、第１の光検出領域１４０の感度波長領域の
少なくとも一部の光の反射を防止すると共に、近赤外領域の光の少なくとも一部を透過す
る性質を有することが好ましい。すなわち、反射防止層５４と、電極層５２と、を中間層
５０として構成する。
反射防止層５４は、例えば、シリコン酸化膜、窒化膜の単層膜、またはこれらの積層体
で構成する。
で構成する。
光検出器１１には、電源５１から電圧が印加される。なお、光検出器１１を構成する、
第１の光検出層１２Ａに含まれる第１の光検出領域１４０の第１面１５Ａ、第２の光検出
層１２Ｂに含まれる第２の光検出領域１４２の第１面１５Ａは、ｐｎ接合のｎ型半導体層
側の面であってもよいし、ｐｎ接合のｐ型半導体層（ｐ−型半導体層１４Ａ、ｐ＋型半導
体層１４Ｂ）側の面であってもよい。
第１の光検出層１２Ａに含まれる第１の光検出領域１４０の第１面１５Ａ、第２の光検出
層１２Ｂに含まれる第２の光検出領域１４２の第１面１５Ａは、ｐｎ接合のｎ型半導体層
側の面であってもよいし、ｐｎ接合のｐ型半導体層（ｐ−型半導体層１４Ａ、ｐ＋型半導
体層１４Ｂ）側の面であってもよい。
このため、光検出器１１に含まれる、第１の光検出層１２Ａおよび第２の光検出層１２
Ｂの双方が、ｐｎ接合のｎ型半導体基板１４Ｃ（ｎ型半導体層）側の面を第１面１５Ａと
したものであってもよい。また、光検出器１１に含まれる、第１の光検出層１２Ａおよび
第２の光検出層１２Ｂの双方が、ｐｎ接合のｐ型半導体層（ｐ−型半導体層１４Ａ、ｐ＋
型半導体層１４Ｂ）側の面を第１面１５Ａとしたものであってもよい。
Ｂの双方が、ｐｎ接合のｎ型半導体基板１４Ｃ（ｎ型半導体層）側の面を第１面１５Ａと
したものであってもよい。また、光検出器１１に含まれる、第１の光検出層１２Ａおよび
第２の光検出層１２Ｂの双方が、ｐｎ接合のｐ型半導体層（ｐ−型半導体層１４Ａ、ｐ＋
型半導体層１４Ｂ）側の面を第１面１５Ａとしたものであってもよい。
また、光検出器１１を、ｐｎ接合のｎ型半導体基板１４Ｃ側の面を第１面１５Ａとした
第１の光検出層１２Ａ（または第２の光検出層１２Ｂ）と、ｐｎ接合のｎ型半導体基板１
４Ｃ側の面を第２面１５Ｂとした第２の光検出層１２Ｂ（または第１の光検出層１２Ａ）
と、を混在させて積層した積層体としてもよい。
第１の光検出層１２Ａ（または第２の光検出層１２Ｂ）と、ｐｎ接合のｎ型半導体基板１
４Ｃ側の面を第２面１５Ｂとした第２の光検出層１２Ｂ（または第１の光検出層１２Ａ）
と、を混在させて積層した積層体としてもよい。
これらの場合についても、第１の光検出層１２Ａの第２面１５Ｂと、第２の光検出層１
２Ｂの第２面１５Ｂと、が同一方向（図４中、矢印ＸＡ参照）を向くように、積層した構
成とすればよい。
２Ｂの第２面１５Ｂと、が同一方向（図４中、矢印ＸＡ参照）を向くように、積層した構
成とすればよい。
なお、光検出器１１に含まれる光検出層（第１の光検出層１２Ａ、第２の光検出層１２
Ｂ）の積層数は、図４に示す２層に限定されない。例えば、光検出器１１に含まれる光検
出層の積層数は、３層や５層であってもよい。
Ｂ）の積層数は、図４に示す２層に限定されない。例えば、光検出器１１に含まれる光検
出層の積層数は、３層や５層であってもよい。
また、第１の光検出層１２Ａに含まれる第１の光検出領域１４０と、第２の光検出層１
２Ｂに含まれる第２の光検出領域１４２と、の内、反射層２０により近い位置に配置され
た第２の光検出領域１４２の厚みが、第１の光検出領域１４０の厚みより大きいことが好
ましい。
２Ｂに含まれる第２の光検出領域１４２と、の内、反射層２０により近い位置に配置され
た第２の光検出領域１４２の厚みが、第１の光検出領域１４０の厚みより大きいことが好
ましい。
また、光検出器１１に３層以上の光検出層が含まれる場合、反射層２０により近い位置
に配置された光検出層ほど、含まれる光検出領域の厚みが大きいことが好ましい。
に配置された光検出層ほど、含まれる光検出領域の厚みが大きいことが好ましい。
図５、図７〜図９は、光検出器１１の具体的な構成の一例を示す模式図である。なお、
図５、図７〜図９では、上記実施の形態で説明した光検出器１０Ａ〜光検出器１０Ｄを総
称する場合には、光検出器１０と称して説明する。
図５、図７〜図９では、上記実施の形態で説明した光検出器１０Ａ〜光検出器１０Ｄを総
称する場合には、光検出器１０と称して説明する。
図５は、光検出器１１Ａの一例を示す模式図である。光検出器１１Ａは、第１の光検出
層１２Ａを備えた光検出器１０１と、第２の光検出層１２Ｂを備えた光検出器１０２と、
を積層した光検出器１１である。
層１２Ａを備えた光検出器１０１と、第２の光検出層１２Ｂを備えた光検出器１０２と、
を積層した光検出器１１である。
光検出器１０１、および光検出器１０２は、上記実施の形態で説明した光検出器１０と
同様である。なお、反射層２０の配置位置などが、光検出器１０とは異なる場合がある。
同様である。なお、反射層２０の配置位置などが、光検出器１０とは異なる場合がある。
詳細には、光検出器１０１は、反射層２０を備えない以外は、図２に示す光検出器１０
Ｂと同様の構成である。光検出器１０２は、接着層２４を備えない以外は、図２に示す光
検出器１０Ｂと同様の構成である。
Ｂと同様の構成である。光検出器１０２は、接着層２４を備えない以外は、図２に示す光
検出器１０Ｂと同様の構成である。
なお、光検出器１０１では、図２に示す光検出器１０Ｂにおける、カソード電極として
も機能する反射層２０に代えて、電極層５２を備えている。電極層５２は、第１の光検出
領域１４０の感度波長領域の少なくとも一部の光と、第２の光検出領域１４２の感度波長
領域の少なくとも一部の光と、近赤外領域の少なくとも一部の光と、を透過する透明電極
である。また、電極層５２は貫通電極４２に接続されている。光検出器１０１と、光検出
器１０２と、の間には、反射防止層５４が設けられている。
も機能する反射層２０に代えて、電極層５２を備えている。電極層５２は、第１の光検出
領域１４０の感度波長領域の少なくとも一部の光と、第２の光検出領域１４２の感度波長
領域の少なくとも一部の光と、近赤外領域の少なくとも一部の光と、を透過する透明電極
である。また、電極層５２は貫通電極４２に接続されている。光検出器１０１と、光検出
器１０２と、の間には、反射防止層５４が設けられている。
光検出器１１Ａは、光検出器１１Ａに含まれる第１の光検出層１２Ａおよび第２の光検
出層１２Ｂの双方が、第１の光検出層１２Ａに含まれる第１の光検出領域１４０および第
２の光検出層１２Ｂに含まれる第２の光検出領域１４２の各々における、ｐ型半導体層（
ｐ−型半導体層１４Ａ、ｐ＋型半導体層１４Ｂ）側の面を第１面１５Ａとして、積層した
構成である。
出層１２Ｂの双方が、第１の光検出層１２Ａに含まれる第１の光検出領域１４０および第
２の光検出層１２Ｂに含まれる第２の光検出領域１４２の各々における、ｐ型半導体層（
ｐ−型半導体層１４Ａ、ｐ＋型半導体層１４Ｂ）側の面を第１面１５Ａとして、積層した
構成である。
なお、光検出器１０１の配線層３６は、貫通電極４０１に接続されている。貫通電極４
０１は、光検出器１０１のアノード電極として機能する。光検出器１０２の配線層３６は
、貫通電極４０２に接続されている。貫通電極４０２は、光検出器１０２のアノード電極
として機能する。
０１は、光検出器１０１のアノード電極として機能する。光検出器１０２の配線層３６は
、貫通電極４０２に接続されている。貫通電極４０２は、光検出器１０２のアノード電極
として機能する。
光検出器１１Ａでは、第２の光検出層１２Ｂは、第１の光検出層１２Ａと反射層２０と
の間に設けられている。
の間に設けられている。
すなわち、光検出器１１Ａでは、反射層２０は、第２の光検出層１２Ｂを含む光検出器
１０２における、第１の光検出層１２Ａの第２面１５Ｂ側に設けられている。
１０２における、第１の光検出層１２Ａの第２面１５Ｂ側に設けられている。
光検出器１０２では、反射層２０は、カソード電極としても機能し、貫通電極４２に接
続されている。本実施の形態では、電極層５２、反射層２０および貫通電極４２は、カソ
ード電極として機能する。
続されている。本実施の形態では、電極層５２、反射層２０および貫通電極４２は、カソ
ード電極として機能する。
図５に示す例では、第１の光検出層１２Ａに含まれる第１の光検出領域１４０と、第２
の光検出層１２Ｂに含まれる第２の光検出領域１４２と、を第１の光検出層１２Ａの第１
面１４Ａに平行な第３面に投影した時に、第１の光検出領域１４０の少なくとも一部は第
２の光検出領域１４２と重なる。
の光検出層１２Ｂに含まれる第２の光検出領域１４２と、を第１の光検出層１２Ａの第１
面１４Ａに平行な第３面に投影した時に、第１の光検出領域１４０の少なくとも一部は第
２の光検出領域１４２と重なる。
すなわち、第１の光検出領域１４０および第２の光検出領域１４２の少なくとも一部の
、図５中、矢印Ｙ方向における位置は、第１の光検出層１２Ａおよび第２の光検出層１２
Ｂ間で一致する。
、図５中、矢印Ｙ方向における位置は、第１の光検出層１２Ａおよび第２の光検出層１２
Ｂ間で一致する。
光検出器１１Ａに、第１の光検出領域１４０の第１面１５Ａ側から光（図５中、入射光
Ｌ１参照）が入射すると、光は、まず、光検出器１０１の第１の光検出層１２Ａに含まれ
る第１の光検出領域１４０に入射した後に、光検出器１０２の第１の光検出層１２Ａへ至
る。
Ｌ１参照）が入射すると、光は、まず、光検出器１０１の第１の光検出層１２Ａに含まれ
る第１の光検出領域１４０に入射した後に、光検出器１０２の第１の光検出層１２Ａへ至
る。
そして、光検出器１０２の第２の光検出層１２Ｂに含まれる第２の光検出領域１４２へ
入射した光は、反射層２０によって、第２の光検出層１２Ｂに含まれる第２の光検出領域
１４２を介して、第１の光検出層１２Ａに含まれる第１の光検出領域１４０へ向かって反
射する（図５中、反射光Ｌ２参照）。
入射した光は、反射層２０によって、第２の光検出層１２Ｂに含まれる第２の光検出領域
１４２を介して、第１の光検出層１２Ａに含まれる第１の光検出領域１４０へ向かって反
射する（図５中、反射光Ｌ２参照）。
このように、光検出器１１Ａを、第１の光検出層１２Ａおよび第２の光検出層１２Ｂを
含む積層体とすることで、光の入射方向の最上流側に配置された第１の光検出層１２Ａに
含まれる第１の光検出領域１４０で検出されなかった光（具体的には、光子）が、該入射
方向の下流側に配置された第２の光検出層１２Ｂに含まれる第２の光検出領域１４２で順
次検出される。
含む積層体とすることで、光の入射方向の最上流側に配置された第１の光検出層１２Ａに
含まれる第１の光検出領域１４０で検出されなかった光（具体的には、光子）が、該入射
方向の下流側に配置された第２の光検出層１２Ｂに含まれる第２の光検出領域１４２で順
次検出される。
ここで、例えば、光の入射方向の上流側の第１層目に配置された第１の光検出層１２Ａ
に含まれる第１の光検出領域１４０に光子が入射し、アバランシェ増倍が生じている最中
（デットタイム）に２個目の光子が入射すると、既に増倍現象が生じているため、該第１
の光検出領域１４０では、２個目の光子のカウントを行うことができない。しかし、１層
目によるアバランシェ増倍中に１層目で検出されなかった光子は、光の入射方向から数え
て第２層目に配置された第２の光検出層１２Ｂに含まれる第２の光検出領域１４２でカウ
ントすることが可能となる。このため、ダイナミックレンジ（光子のカウント数）を向上
させることができる。
に含まれる第１の光検出領域１４０に光子が入射し、アバランシェ増倍が生じている最中
（デットタイム）に２個目の光子が入射すると、既に増倍現象が生じているため、該第１
の光検出領域１４０では、２個目の光子のカウントを行うことができない。しかし、１層
目によるアバランシェ増倍中に１層目で検出されなかった光子は、光の入射方向から数え
て第２層目に配置された第２の光検出層１２Ｂに含まれる第２の光検出領域１４２でカウ
ントすることが可能となる。このため、ダイナミックレンジ（光子のカウント数）を向上
させることができる。
また、光の入射方向の最下流側に配置された第２の光検出層１２Ｂに含まれる第２の光
検出領域１４２の第２面１５Ｂ側には、反射層２０が設けられている。このため、反射層
２０による反射により、第１の光検出領域１４０および第２の光検出領域１４２の各々に
入射する光の光路長を、反射層２０を備えない構成に比べて、長くすることができる。
検出領域１４２の第２面１５Ｂ側には、反射層２０が設けられている。このため、反射層
２０による反射により、第１の光検出領域１４０および第２の光検出領域１４２の各々に
入射する光の光路長を、反射層２０を備えない構成に比べて、長くすることができる。
従って、本実施の形態の光検出器１１は、上記実施の形態と同様の効果が得られると共
に、ダイナミックレンジ（光子のカウント数）を向上させることができる。具体的には、
本実施の形態の、第１の光検出層１２Ａと、第２の光検出層１２Ｂと、反射層２０と、を
含む光検出器１１は、第２の光検出層１２Ｂを含まず（光検出層を積層せず）、且つ反射
層２０を備えない構成に比べて、ダイナミックレンジを１．５倍以上増加させることがで
きる。また、光検出層を３層積層した場合には、ダイナミックレンジを１．６７倍増加さ
せることができると考えられる。
に、ダイナミックレンジ（光子のカウント数）を向上させることができる。具体的には、
本実施の形態の、第１の光検出層１２Ａと、第２の光検出層１２Ｂと、反射層２０と、を
含む光検出器１１は、第２の光検出層１２Ｂを含まず（光検出層を積層せず）、且つ反射
層２０を備えない構成に比べて、ダイナミックレンジを１．５倍以上増加させることがで
きる。また、光検出層を３層積層した場合には、ダイナミックレンジを１．６７倍増加さ
せることができると考えられる。
図６は、光検出領域の空乏層の厚みが５μｍである光検出層（第１の光検出層１２Ａお
よび第２の光検出層１２Ｂと同様の構成）を、４層積層した光検出器１１Ａにおける、近
赤外領域の８５０ｎｍの光の吸収量と、空乏層の厚みとの関係を示す線図である。
よび第２の光検出層１２Ｂと同様の構成）を、４層積層した光検出器１１Ａにおける、近
赤外領域の８５０ｎｍの光の吸収量と、空乏層の厚みとの関係を示す線図である。
線図６０は、波長８５０ｎｍの近赤外領域の波長の光の吸収量（％）を示す。
図６に示すように、光検出器１１Ａにおける、光の入射側から数えて１層目の光検出層
の空乏層では、グラフ６２１に示すように、近赤外領域の波長の光の吸収量は３０％であ
った。そして、光の入射側から数えて２層目の光検出層の空乏層では、グラフ６２２に示
すように、近赤外領域の波長の光の吸収量は２０％であった。また、光の入射側から数え
て３層目の光検出層の空乏層では、グラフ６２３に示すように、近赤外領域の波長の光の
吸収量は１５％であり、４層目の光検出層の空乏層では、グラフ６２４に示すように、吸
収量は１０％であった。なお、これらのグラフ６２１〜６２４は、１層目の光検出層から
の吸収量の累積値を示している。このため、実際の各層の吸収量は、前段のグラフによっ
て示される吸収量との差分となる。
の空乏層では、グラフ６２１に示すように、近赤外領域の波長の光の吸収量は３０％であ
った。そして、光の入射側から数えて２層目の光検出層の空乏層では、グラフ６２２に示
すように、近赤外領域の波長の光の吸収量は２０％であった。また、光の入射側から数え
て３層目の光検出層の空乏層では、グラフ６２３に示すように、近赤外領域の波長の光の
吸収量は１５％であり、４層目の光検出層の空乏層では、グラフ６２４に示すように、吸
収量は１０％であった。なお、これらのグラフ６２１〜６２４は、１層目の光検出層から
の吸収量の累積値を示している。このため、実際の各層の吸収量は、前段のグラフによっ
て示される吸収量との差分となる。
このように、複数の光検出層を積層することで、光の入射方向の上流側に配置された光
検出層で検出されなかった光を、下流側に配置された光検出層で検出することが可能とな
るといえる。また、１層のみの光検出層で構成した場合の光検出器における近赤外領域の
波長の光の吸収量が３０％であったのに比べて、光検出層の積層数が多くなるほど、光検
出器１１における近赤外領域の波長の光の吸収量が、３０％、５０％、６５％、７５％と
増加した（線図６０参照）。
検出層で検出されなかった光を、下流側に配置された光検出層で検出することが可能とな
るといえる。また、１層のみの光検出層で構成した場合の光検出器における近赤外領域の
波長の光の吸収量が３０％であったのに比べて、光検出層の積層数が多くなるほど、光検
出器１１における近赤外領域の波長の光の吸収量が、３０％、５０％、６５％、７５％と
増加した（線図６０参照）。
また、図５に示すように、２層目の光検出層（光検出器１０２における第２の光検出層
１２Ｂ）の第２面１５Ｃ側に反射層２０を形成することで、光子は１層目の第１の光検出
層１２Ａに含まれる第１の光検出領域１４０、２層目の第２の光検出層１２Ｂに含まれる
第２の光検出領域１４２、をこの順に通過した後に、反射層２０で反射され、２層目の第
２の光検出層１２Ｂに含まれる第２の光検出領域１４２、１層目の第１の光検出層１２Ａ
に含まれる第１の光検出領域１４０をこの順に通過する。このため、光子は、実質４層の
光検出層（光検出領域）を通過することになる。よって、４層の光検出層で構成したとき
と同等の吸収効率を実現することができる。
１２Ｂ）の第２面１５Ｃ側に反射層２０を形成することで、光子は１層目の第１の光検出
層１２Ａに含まれる第１の光検出領域１４０、２層目の第２の光検出層１２Ｂに含まれる
第２の光検出領域１４２、をこの順に通過した後に、反射層２０で反射され、２層目の第
２の光検出層１２Ｂに含まれる第２の光検出領域１４２、１層目の第１の光検出層１２Ａ
に含まれる第１の光検出領域１４０をこの順に通過する。このため、光子は、実質４層の
光検出層（光検出領域）を通過することになる。よって、４層の光検出層で構成したとき
と同等の吸収効率を実現することができる。
図５に戻り、なお、図５には、第１の光検出層１２Ａと第２の光検出層１２Ｂを積層し
た構成の光検出器１１Ａを示したが、光検出器１１Ａは、上述したように、３層以上の光
検出層を積層した構成であってもよい。また、積層した最下層（最も第２面側）に反射層
２０を形成することで、上述したとおり、積総数の２倍の光路長としてもよい。
た構成の光検出器１１Ａを示したが、光検出器１１Ａは、上述したように、３層以上の光
検出層を積層した構成であってもよい。また、積層した最下層（最も第２面側）に反射層
２０を形成することで、上述したとおり、積総数の２倍の光路長としてもよい。
また、図５には、第１の光検出層１２Ａと第２の光検出層１２Ｂの双方について、ｐ型
半導体層（ｐ−型半導体層１４Ａ、ｐ＋型半導体層１４Ｂ）側の面を第１面１５Ａとして
、積層した構成の光検出器１１Ａを示した。
半導体層（ｐ−型半導体層１４Ａ、ｐ＋型半導体層１４Ｂ）側の面を第１面１５Ａとして
、積層した構成の光検出器１１Ａを示した。
しかし、第１の光検出領域１４０（または第２の光検出領域１４２）におけるｐ型半導
体層側の面を第１面１５Ａとした第１の光検出層１２Ａ（または第２の光検出層１２Ｂ）
と、第２の光検出領域１４２（または第１の光検出領域１４０）におけるｎ型半導体基板
１４Ｃ側の面を第１面１５Ａとした第２の光検出層１２Ｂ（または第２の光検出領域１４
２）と、を混在させて積層した光検出器１１としてもよい。
体層側の面を第１面１５Ａとした第１の光検出層１２Ａ（または第２の光検出層１２Ｂ）
と、第２の光検出領域１４２（または第１の光検出領域１４０）におけるｎ型半導体基板
１４Ｃ側の面を第１面１５Ａとした第２の光検出層１２Ｂ（または第２の光検出領域１４
２）と、を混在させて積層した光検出器１１としてもよい。
図７は、光検出器１１Ｂの模式図である。
光検出器１１Ｂは、第１の光検出層１２Ａを備えた光検出器１０１と、第２の光検出層
１２Ｂを備えた光検出器１０３と、を積層した光検出器１１である。
１２Ｂを備えた光検出器１０３と、を積層した光検出器１１である。
光検出器１０１は、反射層２０を備えない以外は、図２に示す光検出器１０Ｂと同様の
構成である。
構成である。
なお、光検出器１０１では、図２に示す光検出器１０Ｂにおける、カソード電極として
も機能する反射層２０に代えて、電極層５２を備えている。電極層５２は、第１の光検出
領域１４０の感度波長領域の少なくとも一部の光と、第２の光検出領域１４２の感度波長
領域の少なくとも一部の光と、近赤外領域の少なくとも一部の光と、を透過する透明電極
である。なお、光検出器１１Ｂでは、電極層５２は、光検出器１０３のカソード電極とし
ても機能する。
も機能する反射層２０に代えて、電極層５２を備えている。電極層５２は、第１の光検出
領域１４０の感度波長領域の少なくとも一部の光と、第２の光検出領域１４２の感度波長
領域の少なくとも一部の光と、近赤外領域の少なくとも一部の光と、を透過する透明電極
である。なお、光検出器１１Ｂでは、電極層５２は、光検出器１０３のカソード電極とし
ても機能する。
光検出器１０３は、図２に示す光検出器１０Ｂと同様の構成である。但し、光検出器１
０３は、支持基板３９および接着層２４を備えない構成である。また、光検出器１０３は
、光検出器１０Ｂにおける第１の光検出層１２Ａおよび絶縁層３０の積層体を、図２に示
す例とは上下反転させて、光検出器１０１の電極層５２側に配置した構成である。そして
、光検出器１０３は、第１の光検出層１２Ａに代えて、第２の光検出層１２Ｂを備えた構
成である。このため、光検出器１０３では、第２の光検出領域１４２のｐｎ接合における
、ｐ型半導体層（ｐ−型半導体層１４Ａ、ｐ＋型半導体層１４Ｂ）側の面が第２面１５Ｂ
となり、ｎ型半導体基板１４Ｃ側の面が第１面１５Ａとなっている。
０３は、支持基板３９および接着層２４を備えない構成である。また、光検出器１０３は
、光検出器１０Ｂにおける第１の光検出層１２Ａおよび絶縁層３０の積層体を、図２に示
す例とは上下反転させて、光検出器１０１の電極層５２側に配置した構成である。そして
、光検出器１０３は、第１の光検出層１２Ａに代えて、第２の光検出層１２Ｂを備えた構
成である。このため、光検出器１０３では、第２の光検出領域１４２のｐｎ接合における
、ｐ型半導体層（ｐ−型半導体層１４Ａ、ｐ＋型半導体層１４Ｂ）側の面が第２面１５Ｂ
となり、ｎ型半導体基板１４Ｃ側の面が第１面１５Ａとなっている。
また、光検出器１０３では、第２の光検出層１２Ｂに含まれる第２の光検出領域１４２
の第２面１５Ｂ側、すなわち、第２の光検出領域１４２のクエンチング抵抗３２側に、反
射層２０が設けられている。
の第２面１５Ｂ側、すなわち、第２の光検出領域１４２のクエンチング抵抗３２側に、反
射層２０が設けられている。
このように、光検出器１１Ｂは、第１の光検出領域１４０におけるｐ型半導体層側の面
を第１面１５Ａとした第１の光検出層１２Ａと、第２の光検出領域１４２におけるｎ型半
導体基板１４Ｃ側の面を第１面１５Ａとした第２の光検出層１２Ｂと、を積層させた構成
である。
を第１面１５Ａとした第１の光検出層１２Ａと、第２の光検出領域１４２におけるｎ型半
導体基板１４Ｃ側の面を第１面１５Ａとした第２の光検出層１２Ｂと、を積層させた構成
である。
また、光検出器１１Ｂでは、第２の光検出層１２Ｂは、第１の光検出層１２Ａと反射層
２０との間に配置されている。すなわち、反射層２０は、光検出器１１Ｂに設けられた第
１の光検出層１２Ａおよび第２の光検出層１２Ｂの内、第２の光検出層１２Ｂの第２面１
５Ｂ側に設けられている。
２０との間に配置されている。すなわち、反射層２０は、光検出器１１Ｂに設けられた第
１の光検出層１２Ａおよび第２の光検出層１２Ｂの内、第２の光検出層１２Ｂの第２面１
５Ｂ側に設けられている。
なお、光検出器１０１の配線層３６は、貫通電極４０１に接続されている。貫通電極４
０１は、光検出器１０１のアノード電極として機能する。光検出器１０３の配線層３６は
、貫通電極４０２に接続されている。貫通電極４０２は、光検出器１０３のアノード電極
として機能する。
０１は、光検出器１０１のアノード電極として機能する。光検出器１０３の配線層３６は
、貫通電極４０２に接続されている。貫通電極４０２は、光検出器１０３のアノード電極
として機能する。
電極層５２は、貫通電極４２に接続されている。本実施の形態では、電極層５２、およ
び貫通電極４２は、光検出器１０１および光検出器１０３のカソード電極として機能する
。
び貫通電極４２は、光検出器１０１および光検出器１０３のカソード電極として機能する
。
光検出器１１Ｂに、第１の光検出領域１４０の第１面１５Ａ側から光（図７中、入射光
Ｌ１参照）が入射すると、光は、まず、光検出器１０１の第１の光検出層１２Ａに含まれ
ウ第１の光検出領域１４０に入射した後に、光検出器１０３の第２の光検出層１２Ｂに含
まれる第２の光検出領域１４２へ至る。
Ｌ１参照）が入射すると、光は、まず、光検出器１０１の第１の光検出層１２Ａに含まれ
ウ第１の光検出領域１４０に入射した後に、光検出器１０３の第２の光検出層１２Ｂに含
まれる第２の光検出領域１４２へ至る。
そして、光検出器１０３の第２の光検出領域１４２へ入射した光は、反射層２０によっ
て、第２の光検出層１２Ｂに含まれる第２の光検出領域１４２を介して、第１の光検出層
１２Ａに含まれる第１の光検出領域１４０側へ向かって反射する（図７中、反射光Ｌ２参
照）。
て、第２の光検出層１２Ｂに含まれる第２の光検出領域１４２を介して、第１の光検出層
１２Ａに含まれる第１の光検出領域１４０側へ向かって反射する（図７中、反射光Ｌ２参
照）。
このため、光検出器１１Ｂは、光検出器１１Ａと同様に、上記実施の形態と同様の効果
が得られると共に、ダイナミックレンジ（光子のカウント数）を向上させることができる
。
が得られると共に、ダイナミックレンジ（光子のカウント数）を向上させることができる
。
また、第１の光検出領域１４０におけるｎ型半導体層１４Ｃ側の面を第１面１５Ａとし
た第１の光検出層１２Ａと、第２の光検出領域１４２におけるｎ型半導体基板１４Ｃ側の
面を第１面１５Ａとした第２の光検出層１２Ｂと、を積層させた構成の光検出器１１とし
てもよい。
た第１の光検出層１２Ａと、第２の光検出領域１４２におけるｎ型半導体基板１４Ｃ側の
面を第１面１５Ａとした第２の光検出層１２Ｂと、を積層させた構成の光検出器１１とし
てもよい。
図８は、光検出器１１Ｃの一例を示す模式図である。光検出器１１Ｃは、第２の光検出
層１２Ｂを備えた光検出器１０４と、第１の光検出層１２Ａを備えた光検出器１０５と、
を積層した光検出器１１である。
層１２Ｂを備えた光検出器１０４と、第１の光検出層１２Ａを備えた光検出器１０５と、
を積層した光検出器１１である。
光検出器１０４は、図３に示す光検出器１０Ｃと同様の構成である。
なお、光検出器１０４では、図３に示す光検出器１０Ｃにおける、電極層２６は、図３
を用いて説明したように、第１の光検出領域１４０の感度波長領域の少なくとも一部の光
と、第２の光検出領域１４２の感度波長領域の少なくとも一部の光と、近赤外領域の少な
くとも一部の光と、を透過する透明電極であり、電極層５２と同じ機能を有する。光検出
器１０４の配線層３６は、貫通電極４０としての貫通電極４０４に接続されている。貫通
電極４０４は、光検出器１０４の第２の光検出領域１４２のアノード電極として機能する
。
を用いて説明したように、第１の光検出領域１４０の感度波長領域の少なくとも一部の光
と、第２の光検出領域１４２の感度波長領域の少なくとも一部の光と、近赤外領域の少な
くとも一部の光と、を透過する透明電極であり、電極層５２と同じ機能を有する。光検出
器１０４の配線層３６は、貫通電極４０としての貫通電極４０４に接続されている。貫通
電極４０４は、光検出器１０４の第２の光検出領域１４２のアノード電極として機能する
。
光検出器１０５は、反射層２０と、支持基板３８と、を備えない以外は、図３に示す光
検出器１０Ｃと同様の構成である。光検出器１０５の配線層３６は、貫通電極４０として
の貫通電極４０５に接続されている。貫通電極４０５は、光検出器１０５の第１の光検出
領域１４０のアノード電極として機能する。
検出器１０Ｃと同様の構成である。光検出器１０５の配線層３６は、貫通電極４０として
の貫通電極４０５に接続されている。貫通電極４０５は、光検出器１０５の第１の光検出
領域１４０のアノード電極として機能する。
電極層２６は、カソード電極として機能する。光検出器１０４、および光検出器１０５
の電極層２６は、貫通電極４２に接続されている。
の電極層２６は、貫通電極４２に接続されている。
このように、光検出器１１Ｃは、第１の光検出領域１４０におけるｎ型半導体基板１４
Ｃ側の面を第１面１５Ａとした第１の光検出層１２Ａと、第２の光検出領域１４２におけ
るｎ型半導体基板１４Ｃ側の面を第１面１５Ａとした第２の光検出層１２Ｂとを、積層さ
せた構成である。
Ｃ側の面を第１面１５Ａとした第１の光検出層１２Ａと、第２の光検出領域１４２におけ
るｎ型半導体基板１４Ｃ側の面を第１面１５Ａとした第２の光検出層１２Ｂとを、積層さ
せた構成である。
また、光検出器１１Ｃでは、第２の光検出層１２Ｂは、第１の光検出層１２Ａと反射層
２０との間に設けられている。すなわち、反射層２０は、第１の光検出層１２Ａ及びお第
２の光検出層１２Ｂの内、第２面１５Ｂの方向（図４中、矢印ＸＡ方向参照）の最下流に
配置された第１の光検出層１２Ａの、第２面１５Ｂ側に設けられている。
２０との間に設けられている。すなわち、反射層２０は、第１の光検出層１２Ａ及びお第
２の光検出層１２Ｂの内、第２面１５Ｂの方向（図４中、矢印ＸＡ方向参照）の最下流に
配置された第１の光検出層１２Ａの、第２面１５Ｂ側に設けられている。
光検出器１１Ｃに、第１の光検出領域１４０の第１面１５Ａ側から光（図８中、入射光
Ｌ１参照）が入射すると、光は、まず、光検出器１０５の第１の光検出層１２Ａに含まれ
る第１の光検出領域１４０に入射した後に、光検出器１０４の第２の光検出層１２Ｂに含
まれる第２の光検出領域１４２へ至る。
Ｌ１参照）が入射すると、光は、まず、光検出器１０５の第１の光検出層１２Ａに含まれ
る第１の光検出領域１４０に入射した後に、光検出器１０４の第２の光検出層１２Ｂに含
まれる第２の光検出領域１４２へ至る。
そして、光検出器１０４の第２の光検出層１２Ｂに含まれる第２の光検出領域１４２へ
入射した光は、反射層２０によって、光検出器１０４の第２の光検出層１２Ｂに含まれる
第２の光検出領域１４２を介して、光検出器１０５の第１の光検出層１２Ａに含まれる第
１の光検出領域１４０側へ向かって反射する（図８中、反射光Ｌ２参照）。
入射した光は、反射層２０によって、光検出器１０４の第２の光検出層１２Ｂに含まれる
第２の光検出領域１４２を介して、光検出器１０５の第１の光検出層１２Ａに含まれる第
１の光検出領域１４０側へ向かって反射する（図８中、反射光Ｌ２参照）。
このため、光検出器１１Ｃは、光検出器１１Ａと同様に、上記実施の形態と同様の効果
が得られると共に、ダイナミックレンジ（光子のカウント数）を向上させることができる
。
が得られると共に、ダイナミックレンジ（光子のカウント数）を向上させることができる
。
なお、光検出器１１Ａでは、第１の光検出層１２Ａに含まれる第１の光検出領域１４０
、および第２の光検出層１２Ｂに含まれる第２の光検出領域１４２の、各々のアノード電
極に、貫通電極４０１、および貫通電極４０２、を用いた（図５参照）。しかし、第１の
光検出層１２Ａに含まれる第１の光検出領域１４０、および第２の光検出層１２Ｂに含ま
れる第２の光検出領域１４２を、共通のアノード電極に接続してもよい。
、および第２の光検出層１２Ｂに含まれる第２の光検出領域１４２の、各々のアノード電
極に、貫通電極４０１、および貫通電極４０２、を用いた（図５参照）。しかし、第１の
光検出層１２Ａに含まれる第１の光検出領域１４０、および第２の光検出層１２Ｂに含ま
れる第２の光検出領域１４２を、共通のアノード電極に接続してもよい。
図９は、光検出器１１Ｄの一例を示す模式図である。光検出器１１Ｄは、光検出器１０
１と、光検出器１０２と、の積層体である。なお、光検出器１１Ｄは、光検出器１０１の
貫通電極４０１（図５参照）と、光検出器１０２の貫通電極４０２（図５参照）と、を共
通の貫通電極４０とした以外は、図５の光検出器１１Ａと同様の構成である。なお、図９
に示すように、反射層２０には保護膜２７を積層してもよい。
１と、光検出器１０２と、の積層体である。なお、光検出器１１Ｄは、光検出器１０１の
貫通電極４０１（図５参照）と、光検出器１０２の貫通電極４０２（図５参照）と、を共
通の貫通電極４０とした以外は、図５の光検出器１１Ａと同様の構成である。なお、図９
に示すように、反射層２０には保護膜２７を積層してもよい。
このように、第１の光検出層１２Ａおよび第２の光検出層１２Ｂの各々のアノード電極
を、共通の貫通電極４０に接続して用いてもよい。
を、共通の貫通電極４０に接続して用いてもよい。
なお、図５、図７〜図８に示すように、光検出器１１を構成する第１の光検出層１２Ａ
および第２の光検出層１２Ｂの各々のアノード電極を、第１の光検出層１２Ａおよび第２
の光検出層１２Ｂの各々ごとに異なる貫通電極４０に接続する場合には、絶縁層３０に貫
通電極４０に相当する孔を、千鳥状にずらして形成することで、製造工程の簡易化を図る
ことができる。
および第２の光検出層１２Ｂの各々のアノード電極を、第１の光検出層１２Ａおよび第２
の光検出層１２Ｂの各々ごとに異なる貫通電極４０に接続する場合には、絶縁層３０に貫
通電極４０に相当する孔を、千鳥状にずらして形成することで、製造工程の簡易化を図る
ことができる。
図１０は、貫通電極４０の配置の説明図である。図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示す
ように、複数の貫通電極４０１に対応する貫通孔を千鳥配列させた絶縁層３０と、複数の
貫通電極４０２に対応する貫通孔を千鳥配列させた絶縁層３０と、を用意する。そして、
これらの２枚の絶縁層３０の内、一方の絶縁層３０を反転させて、他方の絶縁層３０に貼
り付ける（図１０（Ｃ）参照）。これにより、複数の光検出層（第１の光検出層１２Ａお
よび第２の光検出層１２Ｂ）を積層した光検出器１１を、構成することが好ましい。
ように、複数の貫通電極４０１に対応する貫通孔を千鳥配列させた絶縁層３０と、複数の
貫通電極４０２に対応する貫通孔を千鳥配列させた絶縁層３０と、を用意する。そして、
これらの２枚の絶縁層３０の内、一方の絶縁層３０を反転させて、他方の絶縁層３０に貼
り付ける（図１０（Ｃ）参照）。これにより、複数の光検出層（第１の光検出層１２Ａお
よび第２の光検出層１２Ｂ）を積層した光検出器１１を、構成することが好ましい。
なお、図５に示す例では、第１の光検出層１２Ａに含まれる第１の光検出領域１４０と
、第２の光検出層１２Ｂに含まれる第２の光検出領域１４２と、を第１の光検出層１２Ａ
の第１面１５Ａに平行な第３面に投影した時に、第１の光検出領域１４０の少なくとも一
部は、第２の光検出領域１４２と重なる場合を説明した。
、第２の光検出層１２Ｂに含まれる第２の光検出領域１４２と、を第１の光検出層１２Ａ
の第１面１５Ａに平行な第３面に投影した時に、第１の光検出領域１４０の少なくとも一
部は、第２の光検出領域１４２と重なる場合を説明した。
しかし、第１の光検出層１２Ａに含まれる第１の光検出領域１４０と、第２の光検出層
１２Ｂに含まれる第２の光検出領域１４２と、を第１の光検出層１２Ａの第１面１５Ａに
平行な第３面に投影した時に、第１の光検出領域１４０の少なくとも一部は、第２の光検
出領域１４２と重ならない構成であってもよい。
１２Ｂに含まれる第２の光検出領域１４２と、を第１の光検出層１２Ａの第１面１５Ａに
平行な第３面に投影した時に、第１の光検出領域１４０の少なくとも一部は、第２の光検
出領域１４２と重ならない構成であってもよい。
（第５の実施の形態）
次に、上記実施の形態の光検出器１０の製造方法を説明する。
次に、上記実施の形態の光検出器１０の製造方法を説明する。
図１１〜図１９は、第１の実施の形態で説明した光検出器１０Ａの製造方法の一例を示
す説明図である。
す説明図である。
図１１に示すように、まず、ｎ型半導体基板２８を用意する。そして、ｎ型半導体基板
２８に対して、公知の半導体製造プロセスを施すことで、第１の光検出領域１４０を形成
する。具体的には、まず、ｎ型半導体基板２８に、シリコンのエピタキシャル成長により
シリコンのエピタキシャル層としてｐ−型半導体層１４Ａを形成する。そして、ｐ−型半
導体層１４Ａの一部がｐ＋型半導体層１４Ｂとなるように、不純物（例えば、ボロン）を
注入する。これによって、ｎ型半導体基板２８上に複数の第１の光検出領域１４０を形成
する。各第１の光検出領域１４０の、各第１の光検出領域１４０の配列方向における長さ
は、例えば、８００μｍである。
２８に対して、公知の半導体製造プロセスを施すことで、第１の光検出領域１４０を形成
する。具体的には、まず、ｎ型半導体基板２８に、シリコンのエピタキシャル成長により
シリコンのエピタキシャル層としてｐ−型半導体層１４Ａを形成する。そして、ｐ−型半
導体層１４Ａの一部がｐ＋型半導体層１４Ｂとなるように、不純物（例えば、ボロン）を
注入する。これによって、ｎ型半導体基板２８上に複数の第１の光検出領域１４０を形成
する。各第１の光検出領域１４０の、各第１の光検出領域１４０の配列方向における長さ
は、例えば、８００μｍである。
次に、各第１の光検出領域１４０が互いに電気的に干渉しないように、各第１の光検出
領域１４０の素子分離を行う。素子分離は、第１の光検出領域１４０の間の領域を、例え
ばＤｅｅｐ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ構造や不純物（例えば、リン）の注入に
よるチャネルストッパー構造とすることによって行う。素子分離により、各第１の光検出
領域１４０の間には、素子分離部２９が形成される。なお、素子分離部２９は、ｎ型半導
体基板１４Ｃの領域にまで到達させる。
領域１４０の素子分離を行う。素子分離は、第１の光検出領域１４０の間の領域を、例え
ばＤｅｅｐ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ構造や不純物（例えば、リン）の注入に
よるチャネルストッパー構造とすることによって行う。素子分離により、各第１の光検出
領域１４０の間には、素子分離部２９が形成される。なお、素子分離部２９は、ｎ型半導
体基板１４Ｃの領域にまで到達させる。
次に、図１２に示すように、複数の第１の光検出領域１４０上に、絶縁層３０を形成す
る。次に、第１の光検出領域１４０上に、絶縁層３０を介して反射層２０を形成する。
る。次に、第１の光検出領域１４０上に、絶縁層３０を介して反射層２０を形成する。
次に、図１３に示すように、絶縁層３０を形成した後に、第１の光検出領域１４０に直
列接続したクエンチング抵抗３２を形成する。次に、図１４に示すように、更に絶縁層３
０を形成した後に、コンタクト層３４を形成する。そして、配線層３６を形成し、コンタ
クト層３４を介してクエンチング抵抗３２と接続させる。また、電極層３７を形成する。
列接続したクエンチング抵抗３２を形成する。次に、図１４に示すように、更に絶縁層３
０を形成した後に、コンタクト層３４を形成する。そして、配線層３６を形成し、コンタ
クト層３４を介してクエンチング抵抗３２と接続させる。また、電極層３７を形成する。
次に、図１５に示すように、更に絶縁層３０を形成し、配線層３６に接続させる貫通電
極を形成するための領域をパターニングする。次に、絶縁層３０上に、支持基板３８を形
成する（図１６参照）。
極を形成するための領域をパターニングする。次に、絶縁層３０上に、支持基板３８を形
成する（図１６参照）。
一方、ｎ型半導体基板２８を薄層化することで、第１の光検出層１２Ａとする（図１７
参照）。
参照）。
さらに、図１８に示すように、第１の光検出層１２Ａのｎ型半導体基板１４Ｃ側に電極
層２６を形成する。また、電極層２６を、貫通電極４２を介して電極層３７に接続させる
。そして、図１９に示すように、配線層３６に接続する貫通電極４０と、電極層３７に接
続する貫通電極４４と、を形成することで、光検出器１０Ａを作製する。
層２６を形成する。また、電極層２６を、貫通電極４２を介して電極層３７に接続させる
。そして、図１９に示すように、配線層３６に接続する貫通電極４０と、電極層３７に接
続する貫通電極４４と、を形成することで、光検出器１０Ａを作製する。
（第６の実施の形態）
図２０〜図２６は、第２の実施の形態で説明した光検出器１０Ｂの製造方法の一例を示
す説明図である。
図２０〜図２６は、第２の実施の形態で説明した光検出器１０Ｂの製造方法の一例を示
す説明図である。
図２０に示すように、まず、ｎ型半導体基板２８を用意する。そして、ｎ型半導体基板
２８に対して、公知の半導体製造プロセスを施すことで、第１の光検出領域１４０を形成
する。次に、各第１の光検出領域１４０の間に、素子分離部２９を形成する（第５の実施
の形態の図１１と同様）。
２８に対して、公知の半導体製造プロセスを施すことで、第１の光検出領域１４０を形成
する。次に、各第１の光検出領域１４０の間に、素子分離部２９を形成する（第５の実施
の形態の図１１と同様）。
次に、図２１に示すように、絶縁層３０を形成した後に、第１の光検出領域１４０に直
列接続したクエンチング抵抗３２を形成する。次に、図２２に示すように、更に絶縁層３
０を形成すると共に、コンタクト層３４を形成する。そして、配線層３６を形成し、コン
タクト層３４を介してクエンチング抵抗３２と接続させる。
列接続したクエンチング抵抗３２を形成する。次に、図２２に示すように、更に絶縁層３
０を形成すると共に、コンタクト層３４を形成する。そして、配線層３６を形成し、コン
タクト層３４を介してクエンチング抵抗３２と接続させる。
次に、図２３に示すように、更に絶縁層３０を形成した後に、接着層２４を介して支持
基板３９を設ける。
基板３９を設ける。
一方、ｎ型半導体基板２８を薄層化することで、第１の光検出層１２Ａとする（図２４
参照）。
参照）。
さらに、図２５に示すように、第１の光検出層１２Ａのｎ型半導体基板１４Ｃ側に電極
層２６を形成する。また、電極層２６を、貫通電極４０を介して配線層３６に接続させる
。
層２６を形成する。また、電極層２６を、貫通電極４０を介して配線層３６に接続させる
。
次に、図２６に示すように、第１の光検出層１２Ａの第２面１５Ｂ側に、反射層２０を
形成する。これにより、光検出器１０Ｂを作製する。
形成する。これにより、光検出器１０Ｂを作製する。
なお、第４の実施の形態で説明した、複数の光検出層（第１の光検出層１２Ａ、第２の
光検出層１２Ｂ）を積層した光検出器１１は、上記と同様の処理により製造した光検出器
１０を、電極層５２または反射防止層５４などを介して積層することで、製造すればよい
。また、反射層２０については、上述した位置に配置すればよい。なお、ｎ型半導体基板
２８については、積層後に薄層化してもよい。
光検出層１２Ｂ）を積層した光検出器１１は、上記と同様の処理により製造した光検出器
１０を、電極層５２または反射防止層５４などを介して積層することで、製造すればよい
。また、反射層２０については、上述した位置に配置すればよい。なお、ｎ型半導体基板
２８については、積層後に薄層化してもよい。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、例として
提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の
形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸
脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態や
変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とそ
の均等の範囲に含まれる。
提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の
形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸
脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態や
変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とそ
の均等の範囲に含まれる。
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ 光検出器
１２Ａ 第１の光検出層
１２Ｂ 第２の光検出層
１５Ａ 第１面
１５Ｂ 第２面
２０ 反射層
３２ クエンチング抵抗
３６ 配線層
１４０ 第１の光検出領域
１４２ 第２の光検出領域
１２Ａ 第１の光検出層
１２Ｂ 第２の光検出層
１５Ａ 第１面
１５Ｂ 第２面
２０ 反射層
３２ クエンチング抵抗
３６ 配線層
１４０ 第１の光検出領域
１４２ 第２の光検出領域
Claims (6)
- 近赤外領域の少なくとも一部の光が入射する第１面と前記第１面の反対側の第２面とを有
し、前記光を検出する光検出領域と、
前記光検出領域の前記第２面側に設けられ、前記光を反射する反射層と、
前記光検出領域にバンプ接合を介さずに直列に接続されたクエンチング抵抗と、
を備え、
前記反射層は、前記光検出領域と前記クエンチング抵抗との間に設けられる光検出器。 - 前記反射層は、前記第１面と前記第２面との対向方向に直交する直交方向に沿って、前記
光検出領域の前記第２面側の少なくとも一部を覆うように設けられた請求項１に記載の光
検出器。 - 前記反射層は、前記第１面と前記第２面との対向方向に直交する直交方向に沿って、前記
光検出領域の前記第２面側の全領域を覆うように設けられた請求項１に記載の光検出器。 - 前記光検出領域に接続する配線層を備え、
前記反射層は、前記第光検出領域と前記配線層との間に設けられた請求項１から３のいず
れか１項に記載の光検出器。 - 前記光検出領域は、Ｓｉを主成分として含むｐ型半導体層とＳｉを主成分として含むｎ型
半導体層とを接合したｐｎ接合を含む請求項１から４のいずれか１項に記載の光検出器。 - 前記第１面は、前記第１の光検出領域における、前記ｐｎ接合の前記ｐ型半導体層側の
面、又は、前記第１の光検出領域における、前記ｐｎ接合の前記ｎ型半導体層側の面であ
る請求項５に記載の光検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017234979A JP2018078304A (ja) | 2017-12-07 | 2017-12-07 | 光検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
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Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014188182A Division JP2016062996A (ja) | 2014-09-16 | 2014-09-16 | 光検出器 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020074587A Division JP2020129674A (ja) | 2020-04-20 | 2020-04-20 | 光検出器 |
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|---|---|
| JP2018078304A true JP2018078304A (ja) | 2018-05-17 |
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ID=62149211
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|---|---|---|---|
| JP2017234979A Pending JP2018078304A (ja) | 2017-12-07 | 2017-12-07 | 光検出器 |
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Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006120805A (ja) * | 2004-10-20 | 2006-05-11 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
| JP2006179828A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-06 | Hamamatsu Photonics Kk | ホトダイオードアレイ |
| JP2006261372A (ja) * | 2005-03-17 | 2006-09-28 | Sony Corp | 固体撮像素子および固体撮像素子の製造方法および画像撮影装置 |
| JP2008147333A (ja) * | 2006-12-08 | 2008-06-26 | Sony Corp | 固体撮像装置、その製造方法および撮像装置 |
| JP2010062567A (ja) * | 2008-09-05 | 2010-03-18 | Commissariat A L'energie Atomique | 光反射ｃｍｏｓイメージセンサ |
| JP2010226073A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-10-07 | Hamamatsu Photonics Kk | フォトダイオード及びフォトダイオードアレイ |
| JP2013016637A (ja) * | 2011-07-04 | 2013-01-24 | Hamamatsu Photonics Kk | フォトダイオードアレイ、基準電圧決定方法、及び推奨動作電圧決定方法 |
| JP2013088319A (ja) * | 2011-10-19 | 2013-05-13 | Hamamatsu Photonics Kk | 放射線検出装置 |
| JP2013093609A (ja) * | 2009-02-24 | 2013-05-16 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体光検出素子 |
| JP2014082420A (ja) * | 2012-10-18 | 2014-05-08 | Hamamatsu Photonics Kk | フォトダイオードアレイ |
| JP2014130890A (ja) * | 2012-12-28 | 2014-07-10 | Canon Inc | 光電変換装置 |
| JP2014160042A (ja) * | 2013-02-20 | 2014-09-04 | Hamamatsu Photonics Kk | 検出器、ｐｅｔ装置及びｘ線ｃｔ装置 |
-
2017
- 2017-12-07 JP JP2017234979A patent/JP2018078304A/ja active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006120805A (ja) * | 2004-10-20 | 2006-05-11 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
| JP2006179828A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-06 | Hamamatsu Photonics Kk | ホトダイオードアレイ |
| JP2006261372A (ja) * | 2005-03-17 | 2006-09-28 | Sony Corp | 固体撮像素子および固体撮像素子の製造方法および画像撮影装置 |
| JP2008147333A (ja) * | 2006-12-08 | 2008-06-26 | Sony Corp | 固体撮像装置、その製造方法および撮像装置 |
| JP2010062567A (ja) * | 2008-09-05 | 2010-03-18 | Commissariat A L'energie Atomique | 光反射ｃｍｏｓイメージセンサ |
| JP2010226073A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-10-07 | Hamamatsu Photonics Kk | フォトダイオード及びフォトダイオードアレイ |
| JP2013093609A (ja) * | 2009-02-24 | 2013-05-16 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体光検出素子 |
| JP2013016637A (ja) * | 2011-07-04 | 2013-01-24 | Hamamatsu Photonics Kk | フォトダイオードアレイ、基準電圧決定方法、及び推奨動作電圧決定方法 |
| JP2013088319A (ja) * | 2011-10-19 | 2013-05-13 | Hamamatsu Photonics Kk | 放射線検出装置 |
| JP2014082420A (ja) * | 2012-10-18 | 2014-05-08 | Hamamatsu Photonics Kk | フォトダイオードアレイ |
| JP2014130890A (ja) * | 2012-12-28 | 2014-07-10 | Canon Inc | 光電変換装置 |
| JP2014160042A (ja) * | 2013-02-20 | 2014-09-04 | Hamamatsu Photonics Kk | 検出器、ｐｅｔ装置及びｘ線ｃｔ装置 |
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