JP6681509B1 - 光検出装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】局所的な温度変化に対する耐性が向上された光検出装置を提供する。【解決手段】光検出装置１は、光検出部２０を備える。光検出部２０は、ＡＰＤ１１と、複数の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂと、ＡＰＤ１１と複数の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂとを電気的に並列に接続する端子２２とを有する。複数の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂは、ＡＰＤ１１のゲインの温度補償を行う。光検出部２０は、光検出領域７１と、温度検出領域７２，７３とを有する。光検出領域７１には、ＡＰＤ１１が設けられる。温度検出領域７２，７３は、光検出領域７１の周囲に位置する。温度検出領域７２，７３には、複数の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂが設けられている。光検出領域７１は、温度検出領域７２と温度検出領域７３とに挟まれている。【選択図】図２

Description

本発明は、光検出装置に関する。
温度に対して安定した光検出を行うために、アバランシェフォトダイオードに印加するバイアス電圧を制御する構成が知られている（たとえば、特許文献１）。特許文献１では、温度補償用ダイオードのブレークダウン電圧に応じた電圧を、アバランシェフォトダイオードにバイアス電圧として印加する。以下、本明細書では、「アバランシェフォトダイオード」を「ＡＰＤ」と称する。
特開平０７−２７６０７号公報
光検出装置では、ＡＰＤにおいて温度に対して安定して所望のゲインを得ることが求められている。しかし、ＡＰＤのゲインは、ＡＰＤに印加するバイアス電圧の変化に応じて変化する。一定のバイアス電圧がＡＰＤに印加されていたとしても、環境温度が変化すればＡＰＤのゲインは変化する。したがって、ＡＰＤのゲインを一定にするには、環境温度に応じてＡＰＤに印加するバイアス電圧を変化させることを要する。
ＡＰＤのブレークダウン電圧とＡＰＤに印加するバイアス電圧との差分電圧が一定に制御された場合、環境温度が変化してもＡＰＤのゲインの変化は少ない。そこで、温度に対して安定した光検出を行うために、温度補償用ダイオードのブレークダウン電圧に応じた電圧をＡＰＤにバイアス電圧として印加する構成が考えられる。この構成では、環境温度の変化に応じて、ＡＰＤのブレークダウン電圧と共に温度補償用ダイオードのブレークダウン電圧も変化する。したがって、ＡＰＤのブレークダウン電圧とＡＰＤに印加するバイアス電圧との差分電圧が一定に制御され得る。
しかしながら、上記構成において、温度補償用ダイオードの付近の温度が局所的に高くなると、ＡＰＤのブレークダウン電圧よりも温度補償用ダイオードのブレークダウン電圧の方が大きく変化する。この場合、ＡＰＤに印加されるバイアス電圧は温度補償用ダイオードに印加するブレークダウン電圧に応じた電圧であるため、かえってＡＰＤのゲインの温度に対する安定性が損なわれるおそれがある。仮に、温度補償用ダイオードのブレークダウン電圧がＡＰＤのブレークダウン電圧よりも高くなれば、ＡＰＤがブレークダウン状態となる。この場合、光検出装置が破損するおそれがある。
本発明の一つの態様は、局所的な温度変化に対する耐性が向上された光検出装置を提供することを目的とする。
本発明の一つの態様に係る光検出装置は、光検出部を備える。光検出部は、少なくとも１つのＡＰＤと、複数の温度補償用ダイオードと、少なくとも１つのＡＰＤと複数の温度補償用ダイオードとを電気的に並列に接続する端子とを有する。複数の温度補償用ダイオードは、少なくとも１つのＡＰＤのゲインの温度補償を行う。光検出部は、光検出領域と、第一及び第二温度検出領域とを有する。光検出領域には、少なくとも１つのＡＰＤが設けられる。第一及び第二温度検出領域は、光検出領域の周囲に位置する。第一温度検出領域には、複数の温度補償用ダイオードのうち少なくとも１つが設けられている。第二温度検出領域には、複数の温度補償用ダイオードのうち上記少なくとも１つの残りが設けられている。光検出領域は、第一温度検出領域と第二温度検出領域とに挟まれている。
上記一つの態様では、端子に対してＡＰＤと複数の温度補償用ダイオードとが電気的に並列に接続されている。この構成において、複数の温度補償用ダイオードのいずれかがブレークダウン状態とされると、ブレークダウン状態となった温度補償用ダイオードのブレークダウン電圧に応じた電圧がＡＰＤにバイアス電圧として印加される。複数の温度補償用オードが設けられている第一温度検出領域と第二温度検出領域とは、光検出領域を挟んで位置している。このため、第一温度検出領域の付近において温度が局所的に高くなったとしても、第二温度検出領域に設けられた温度補償用ダイオードが正常に動作し得る。すなわち、当該光検出装置は、局所的な温度変化に対する耐性が向上されている。
上記一つの態様では、複数の温度補償用ダイオードは、互いに同一のブレークダウン電圧を有する第一及び第二温度補償用ダイオードを含んでもよい。第一温度補償用ダイオードは、第一温度検出領域に設けられてもよい。第二温度補償用ダイオードは、第二温度検出領域に設けられてもよい。この場合、第一温度検出領域の付近において温度が局所的に高く第一温度補償用ダイオードが正常に機能しなくとも、第二温度検出領域に設けられた第二温度補償用ダイオードが正常に動作し得る。したがって、局所的に温度が変化しても、ＡＰＤに安定したバイアス電圧が印加され得る。このため、ＡＰＤにおいて所望のゲインが安定して得られる。
上記一つの態様では、複数の温度補償用ダイオードは、第一及び第二温度補償用ダイオードと異なるブレークダウン電圧を有する第三及び第四温度補償用ダイオードを含んでもよい。第三及び第四温度補償用ダイオードは、互いに同一のブレークダウン電圧を有してもよい。第三温度補償用ダイオードは、第一温度検出領域に設けられてもよい。第四温度補償用ダイオードは、第二温度検出領域に設けられてもよい。この場合、第三及び第四温度補償用ダイオードのブレークダウン電圧と第一及び第二温度補償用ダイオードのブレークダウン電圧との間で、ＡＰＤにバイアス電圧として印加する電圧を切り替えることができる。このため、ＡＰＤにおいて、第一温度検出領域の付近において温度が局所的に高く第一又は第三温度補償用ダイオードが正常に機能しなくとも、第二温度検出領域に設けられた第二又は第四温度補償用ダイオードが正常に動作し得る。したがって、局所的に温度が変化しても、ＡＰＤに安定した所望のバイアス電圧が印加され得る。このため、ＡＰＤにおいて状況に応じた所望のゲインが安定して得られる。
上記一つの態様では、光検出部は、少なくとも１つのＡＰＤとして、複数のＡＰＤを有してもよい。光検出領域には、複数のＡＰＤが設けられていてもよい。この場合、ＡＰＤが設けられている光検出領域の周囲において温度差が生じやすい。当該光検出装置では、第一温度検出領域と第二温度検出領域とは、光検出領域を挟んで位置しているため、局所的な温度変化に対する耐性が向上されている。
本発明の一つの態様は、局所的な温度変化に対する耐性が向上された光検出装置を提供できる。
本実施形態に係る光検出装置のブロック図である。 光検出装置の概略構成図である。 光検出部の概略断面図である。 半導体基板の概略平面図である。 ＡＰＤに印加するバイアス電圧と当該バイアス電圧が印加されたＡＰＤのゲインとの関係を示すデータのグラフである。 回帰直線の傾き及び切片の温度依存性を示すグラフである。 半導体基板の製造方法を示すフローチャートである。 本実施形態の変形例における半導体基板の概略平面図である。 本実施形態の変形例における半導体基板の概略平面図である。 本実施形態の変形例における半導体基板の概略平面図である。 本実施形態の変形例における半導体基板の概略平面図である。 本実施形態の変形例における半導体基板の概略平面図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有している要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
まず、図１を参照して、本実施形態に係る光検出装置の概要を説明する。図１は、光検出装置のブロック図である。光検出装置１は、図１に示されているように、検出動作部２と回路部３と電源部４とを備えている。
検出動作部２は、受光部１０と、温度補償部１５とを有している。受光部１０は、少なくとも１つのＡＰＤを有している。本実施形態では、受光部１０のＡＰＤは、リニアモードで動作するアバランシェフォトダイオードである。温度補償部１５は、受光部１０のＡＰＤのゲインの温度補償を行う。温度補償部１５は、受光部１０のＡＰＤに印加するバイアス電圧を制御する。温度補償部１５は、ＡＰＤのゲインの温度補償を行う複数の温度補償用ダイオードを有している。
回路部３は、検出動作部２の受光部１０及び温度補償部１５に電圧を印加する。回路部３は、受光部１０のＡＰＤ及び温度補償部１５の温度補償用ダイオードの各電極に電気的に接続されている。本実施形態では、回路部３は、温度補償部１５に含まれる温度補償用ダイオードがブレークダウン状態となる電圧を受光部１０のＡＰＤに印加する。
電源部４は、検出動作部２を動作させる起電力を発生する。電源部４は、回路部３を介して、検出動作部２における受光部１０のＡＰＤ及び温度補償部１５の温度補償用ダイオードに電位を印加する。電源部４は、温度補償部１５に含まれる温度補償用ダイオードをブレークダウン状態とする。
温度補償部１５の温度補償用ダイオードのいずれかにブレークダウン電圧が印加されることで、当該ブレークダウン電圧に応じた電圧が受光部１０のＡＰＤにバイアス電圧として印加される。これらの温度補償用ダイオードとＡＰＤとは、ゲインとバイアス電圧との関係について同等の温度特性を有している。この場合、環境温度が変化すると、温度補償用ダイオードに印加されるブレークダウン電圧が変化する。温度補償用ダイオードに印加されるブレークダウン電圧の当該変化によって、上記ＡＰＤに印加されるバイアス電圧も上記ＡＰＤのゲインが維持されるように環境温度に応じて変化する。すなわち、温度補償部１５によって、受光部１０のＡＰＤのゲインの温度補償が行われる。
次に、図２を参照して、光検出装置１の物理的な構成の一例についてより詳細に説明する。光検出装置１は、光検出部２０と、起電力発生部３１と、電流制限部３２と、バイアス電圧安定化部３３と、設定部４０と、を備えている。図２は、光検出装置の概略構成図である。光検出部２０は、上述した受光部１０と温度補償部１５とを有している。起電力発生部３１は、光検出部２０を動作させる起電力を発生する。電流制限部３２は、光検出部２０に流れる電流を制限する。バイアス電圧安定化部３３は、電流制限部３２により制限される上限値以上の電流出力を可能とする。設定部４０は、光検出部２０の動作を制御する。光検出部２０の一部は、検出動作部２に含まれる。光検出部２０の一部とバイアス電圧安定化部３３と設定部４０とは、回路部３に含まれる。起電力発生部３１と電流制限部３２とは、電源部４に含まれる。
光検出部２０は、図２に示されているように、受光部１０及び温度補償部１５に加えて、温度補償部１５と受光部１０とを電気的に接続する配線部２１と、複数の端子２２，２３，２４，２５と、を有している。たとえば、端子２２が第一端子であり、複数の端子２５が複数の第二端子である。本明細書において、「電気的に接続する」及び「電気的に接続される」は、スイッチ等によって一時的に経路が切断される構成も含む。受光部１０及び温度補償部１５は、検出動作部２に含まれる。配線部２１及び複数の端子２２，２３，２４，２５は、回路部３に含まれる。
温度補償部１５の複数の温度補償用ダイオードは、同一の環境温度において、ブレークダウン状態となる電圧の違いによって分けられる複数のグループからなる。本実施形態では、温度補償部１５の複数の温度補償用ダイオードは、２つのグループ１６，１７からなる。各グループ１６、１７には、少なくとも１つの温度補償用ダイオードが含まれる。同一グループの温度補償用ダイオードは、同一の環境温度において、同一の電圧でブレークダウン状態となる。「同一の電圧」とは、同一の電圧でブレークダウン状態となることを意図して作製されていることを意味する。このため、上記意図を前提とした製造誤差の範囲も含まれる。以下、温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂがブレークダウン状態となる際に当該温度補償用ダイオードに印加される電圧、及び、ＡＰＤ１１がブレークダウン状態となる際に当該ＡＰＤに印加される電圧を「ブレークダウン電圧」という。以降の説明において、ブレークダウン電圧を比較する場合は、同一の環境温度におけるブレークダウン電圧を比較したものとする。
本実施形態では、図２に示されているように、温度補償部１５は、複数の温度補償用ダイオードとして、４つの温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂを含む。温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂは、グループ１６に含まれており、温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂは、グループ１７に含まれている。本実施形態では、図２に示されているように、受光部１０は、複数のＡＰＤ１１を含む。複数のＡＰＤ１１及び複数の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂは、検出動作部２に含まれる。たとえば、温度補償用ダイオード１６ａは第一温度補償用ダイオードであり、温度補償用ダイオード１６ｂは第二温度補償用ダイオードである。たとえば、温度補償用ダイオード１７ａは第三温度補償用ダイオードであり、温度補償用ダイオード１７ｂは第四温度補償用ダイオードである。
複数のＡＰＤ１１は、互いに同一のブレークダウン電圧を有している。温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂは、互いに同一のブレークダウン電圧を有している。温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂは、互いに同一のブレークダウン電圧を有している。グループ１６の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂとグループ１７の温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂとは、互いに異なるブレークダウン電圧を有している。温度補償用ダイオード１６ａ及び温度補償用ダイオード１６ｂは、温度補償用ダイオード１７ａ及び温度補償用ダイオード１７ｂよりも高い電圧でブレークダウン電圧を有している。各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのブレークダウン電圧は、複数のＡＰＤ１１のいずれのブレークダウン電圧よりも低い。
各ＡＰＤ１１は、一対の電極１９ａ，１９ｂを有している。各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂは、一対の電極２９ａ，２９ｂを有している。複数のＡＰＤ１１の電極１９ａは、互いに接続されている。複数のＡＰＤ１１の電極１９ｂは、互いに接続されている。複数のＡＰＤ１１の電極１９ｂと複数の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの電極２９ａとは、互いに接続されている。
温度補償用ダイオード１６ａの電極２９ｂと温度補償用ダイオード１６ｂの電極２９ｂとは、互いに接続されている。温度補償用ダイオード１７ａの電極２９ｂと温度補償用ダイオード１７ｂの電極２９ｂとは、互いに接続されている。すなわち、同一のグループに含まれる温度補償用ダイオードの電極２９ｂは、互いに接続されている。
配線部２１は、端子２２及び端子２３の双方に対して、各ＡＰＤ１１の電極１９ａと各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの電極２９ａとを並列に接続する。配線部２１は、各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのブレークダウン電圧に応じた電圧を各ＡＰＤ１１にバイアス電圧として印加する。
端子２２は、各ＡＰＤ１１の電極１９ａと各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの電極２９ａと電源部４の電流制限部３２とに電気的に接続される。すなわち、端子２２は、各ＡＰＤ１１の電極１９ａと各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの電極２９ａとを電気的に並列に接続する。端子２３は、各ＡＰＤ１１の電極１９ａと各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの電極２９ａとバイアス電圧安定化部３３とに電気的に接続される。端子２４は、各ＡＰＤ１１の電極１９ｂと不図示の信号読出回路とに電気的に接続される。複数の端子２５は、各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの電極２９ｂと設定部４０とに電気的に接続される。各端子２５は、互いに異なる温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの電極２９ｂに接続される。本実施形態では、電極１９ａはＡＰＤ１１のアノードであり、電極１９ｂはＡＰＤ１１のカソードである。電極２９ａは各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのアノードであり、電極２９ｂは各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのカソードである。
起電力発生部３１及び電流制限部３２は、電源部４として、光検出部２０に対して電圧を印加する。起電力発生部３１と電流制限部３２とは、端子２２に電気的に接続される。本実施形態では、起電力発生部３１の正極がグラウンド３６に接続され、起電力発生部３１の負極が電流制限部３２を介して端子２２に接続されている。
バイアス電圧安定化部３３は、ＡＰＤ１１から出力される検出信号の上限値を増加させる。バイアス電圧安定化部３３は、光検出部２０及び起電力発生部３１に対して電流制限部３２と並列に接続されている。バイアス電圧安定化部３３は、たとえば、コンデンサである。本実施形態では、コンデンサの一方の電極が起電力発生部３１の負極に接続され、他方の電極が端子２３に接続されている。光の入射によってＡＰＤ１１から出力されたパルス信号を検出する場合には、電流制限部３２によって制限される電流値以上の強度の出力が当該コンデンサの容量に応じて得られる。
設定部４０は、ＡＰＤ１１に設定するゲインに応じて、温度補償部１５を設定する。設定部４０は、複数の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのグループ１６，１７のうち動作させるグループを選択する。換言すれば、設定部４０は、複数の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのグループ１６，１７からバイアス電圧の制御に用いる温度補償用ダイオードのグループを設定する。設定部４０は、複数の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの通電状態を制御することで、動作させる温度補償用ダイオードを設定する。
設定部４０は、少なくとも１つのスイッチ４１を有している。少なくとも１つのスイッチ４１は、対応する端子２５に接続されている。本実施形態では、設定部４０は、２つのスイッチ４１を有している。一方のスイッチ４１は、対応する端子２５を通して、グループ１６の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂに電気的に接続されている。他方のスイッチ４１は、対応する端子２５を通して、グループ１７の温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂに電気的に接続されている。スイッチ４１は、対応する温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂが通電可能な状態と通電不可能な状態とを切り替える。設定部４０は、スイッチ４１のオンオフを制御する。本実施形態の変形例として、設定部４０は、温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのそれぞれに対応する４つのスイッチ４１を有していてもよい。
本実施形態では、光検出部２０は、２つの端子２５を有している。グループ１６の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂは、同一の１つの端子２５に接続されている。グループ１７の温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂは、同一の１つの端子２５に接続されている。温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂに接続された端子２５は、スイッチ４１を介してグラウンド４７に接続されている。温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂに接続された端子２５は、スイッチ４１を介してグラウンド４８に接続されている。本実施形態の変形例として、温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂに接続された端子２５は、直接、グラウンドに接続されていてもよい。
次に、図３を参照して、光検出装置１における光検出部２０の構造について詳細に説明する。図３は、光検出部の概略断面図である。図３では、受光部１０として、１つのＡＰＤ１１のみが示されている。図３では、温度補償部１５として、温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのうち１つのみが示されている。本実施形態では、光検出部２０は、図３に示されているように、半導体基板５０を備える光学部材である。半導体基板５０は、互いに対向する主面５０ａ，５０ｂを有している。ＡＰＤ１１及び各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂは、主面５０ａに直交する方向から見て、互いに離間して半導体基板５０に形成されている。ＡＰＤ１１は、主面５０ａ側に光入射面５１ａを有している。温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂは、遮光されたＡＰＤである。
半導体基板５０は、半導体領域５１及び半導体層５２，５３，５４，５５を含む。ＡＰＤ１１及び各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂは、それぞれ、半導体領域５１及び半導体層５２，５３，５５を含む。
半導体領域５１及び半導体層５３，５４，５５は第一導電型であり、半導体層５２は第二導電型である。半導体の不純物は、たとえば拡散法又はイオン注入法によって添加される。本実施形態では、第一導電型はＰ型であり、第二導電型はＮ型である。半導体基板５０がＳｉをベースとする場合、Ｐ型不純物としてはＢなどの１３族元素が用いられ、Ｎ型不純物としてはＮ、Ｐ又はＡｓなどの１５族元素が用いられる。
半導体領域５１は、半導体基板５０の主面５０ａ側に位置している。半導体領域５１は、主面５０ａの一部を構成している。半導体領域５１は、たとえばＰ−型である。
半導体層５２は、主面５０ａの一部を構成している。半導体層５２は、主面５０ａに直交する方向から見て、半導体領域５１に接し、半導体領域５１に囲まれている。半導体層５２は、たとえばＮ＋型である。本実施形態では、半導体層５２は、ＡＰＤ１１及び各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのそれぞれにおいてカソードを構成する。
半導体層５３は、半導体領域５１と半導体層５２との間に位置している。換言すれば、半導体層５３は、主面５０ａ側で半導体層５２に接し、主面５０ｂ側で半導体領域５１に接している。半導体層５３は、半導体領域５１よりも不純物濃度が高い。半導体層５３は、たとえばＰ型である。本実施形態では、各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの半導体層５３の不純物濃度は、ＡＰＤ１１の半導体層５３の不純物濃度よりも高い。半導体層５３は、ＡＰＤ１１及び各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのそれぞれにおいてアバランシェ領域を構成する。グループ１７の温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂの半導体層５３の不純物濃度は、グループ１６の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂの半導体層５３の不純物濃度よりも高い。
半導体層５４は、主面５０ａの一部を構成している。半導体層５４は、主面５０ａに直交する方向から見て、半導体領域５１に接し、半導体領域５１に囲まれている。本実施形態では、半導体層５４は、半導体領域５１及び半導体層５３よりも不純物濃度が高い。半導体層５４は、たとえばＰ＋型である。半導体層５４は、図示されていない部分で半導体層５５に接続されている。半導体層５４は、光検出装置１のアノードを構成する。半導体層５４は、たとえば、ＡＰＤ１１、及び各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのアノードを構成する。
半導体層５５は、半導体領域５１よりも半導体基板５０の主面５０ｂ側に位置している。半導体層５５は、主面５０ｂの全面を構成している。半導体層５５は、主面５０ａ側で半導体領域５１に接している。本実施形態では、半導体層５５は、半導体領域５１及び半導体層５３よりも不純物濃度が高い。半導体層５５は、たとえばＰ＋型である。半導体層５５は、光検出装置１のアノードを構成する。半導体層５５は、たとえば、ＡＰＤ１１及び各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのアノードを構成する。
光検出装置１は、半導体基板５０の主面５０ａ上に設けられた、絶縁膜６１と、電極６２，６３，６４と、パッシベーション膜６６と、反射防止膜６７とをさらに備える。絶縁膜６１は、半導体基板５０の主面５０ａ上に積層されている。絶縁膜６１は、たとえばシリコン酸化膜である。電極６２，６３，６４は、それぞれ絶縁膜６１上に配置されている。パッシベーション膜６６は、絶縁膜６１及び電極６２，６３，６４上に積層されている。反射防止膜６７は、半導体基板５０の主面５０ａ上に積層されている。
電極６２は、絶縁膜６１を貫通して、ＡＰＤ１１の半導体層５２に接続されている。電極６２の一部は、パッシベーション膜６６から露出しており、ＡＰＤ１１の端子２４を構成する。電極６２は、端子２４においてＡＰＤ１１からの信号を出力する。
電極６３は、絶縁膜６１を貫通して、各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの半導体層５２に接続されている。電極６３の一部は、パッシベーション膜６６から露出しており、各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの端子２５を構成する。
電極６４は、絶縁膜６１を貫通して、半導体層５４に接続されている。すなわち、電極６４は、ＡＰＤ１１及び各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂに対して接続されている。換言すれば、ＡＰＤ１１及び各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂは、電極６４に対して互いに並列に接続されている。電極６４の一部は、パッシベーション膜６６から露出しており、たとえば、端子２２を構成する。
本実施形態では、端子２４は、ＡＰＤ１１のカソード用のパッド電極である。端子２５は、温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのカソード用のパッド電極である。端子２２は、ＡＰＤ１１及び各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのアノード用のパッド電極である。
端子２２には、ＡＰＤ１１及び各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂが互いに並列に接続されている。ＡＰＤ１１及び各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂに逆方向バイアスをかける場合には、カソード用のパッド電極に正電圧が印加され、アノード用のパッド電極には負電圧が印加される。
反射防止膜６７は、ＡＰＤ１１の半導体層５２上に積層されている。反射防止膜６７の一部は、パッシベーション膜６６から露出している。このため、ＡＰＤ１１の半導体層５２には、反射防止膜６７を透過した光が入射し得る。各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの半導体層５２は、絶縁膜６１で覆われており遮光されている。
次に、図４を参照して、受光部１０のＡＰＤ１１と温度補償部１５の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂとの位置関係について説明する。図４は、半導体基板５０の概略平面図である。図４に示されているように、光検出部２０は、受光部１０が設けられた光検出領域７１と、温度補償部１５が設けられた複数の温度検出領域７２，７３とを有している。温度検出領域７２，７３は、光検出領域７１の周囲に位置する。光検出領域７１は、温度検出領域７２と温度検出領域７３とに挟まれている。換言すれば、光検出領域７１は、温度検出領域７２と温度検出領域７３との間に位置している。たとえば、温度検出領域７２は第一温度検出領域であり、温度検出領域７３は第二温度検出領域である。
光検出領域７１には、少なくとも１つのＡＰＤ１１が設けられている。本実施形態では、受光部１０は、複数のＡＰＤ１１として、５つの正方形のＡＰＤ１１を含む。ＡＰＤ１１は、４つ以下のＡＰＤを含んでいてもよいし、６つ以上のＡＰＤを含んでいてもよい。本実施形態では、光検出領域７１には、複数のＡＰＤ１１が一列に配列されている。当該列の一端にはＡＰＤ１１ａが位置しており、他端にはＡＰＤ１１ｂが位置している。
温度検出領域７２には、複数の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのうち少なくとも１つが設けられている。温度検出領域７３には、複数の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのうち温度検出領域７２に設けられたものの残りが設けられている。本実施形態では、温度検出領域７２には、温度補償用ダイオード１６ａ，１７ａが設けられている。温度検出領域７３には、温度補償用ダイオード１６ｂ，１７ｂが設けられている。すなわち、各温度検出領域７２，７３には、異なるグループ１６，１７の温度補償用ダイオードが設けられている。本実施形態の変形例として、温度補償部１５の複数の温度補償用ダイオードは、互いにブレークダウン電圧が異なる３つ以上のグループからなり、当該３つ以上の異なるグループの温度補償用ダイオードが各温度検出領域７２，７３に設けられてもよい。
本実施形態では、温度検出領域７２，７３は、複数のＡＰＤ１１の配列方向に沿って位置している。温度検出領域７２は、複数のＡＰＤ１１のうちＡＰＤ１１ａに最も近い。温度検出領域７３は、複数のＡＰＤ１１のうちＡＰＤ１１ｂに最も近い。温度補償用ダイオード１６ａ，１７ａは、主面５０ａに直交する方向から見て、複数のＡＰＤ１１の配列方向と交差する方向に並んでいる。温度補償用ダイオード１６ｂ，１７ｂは、主面５０ａに直交する方向から見て、複数のＡＰＤ１１の配列方向と交差する方向に並んでいる。
次に、温度補償部１５についてさらに詳細に説明する。温度補償部１５の各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂとＡＰＤ１１とは、ゲインとバイアス電圧との関係について同等の温度特性を有している。光検出装置１では、各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのブレークダウン電圧に応じた電圧がＡＰＤ１１にバイアス電圧として印加される。
温度補償部１５は、ＡＰＤ１１のブレークダウン電圧とＡＰＤ１１に印加するバイアス電圧との差分電圧が一定となるように当該バイアス電圧を制御する。この差分電圧は、以下のように決定されている。
ＡＰＤに印加するバイアス電圧を“Ｖｒ”とし、当該バイアス電圧が印加されたＡＰＤのゲインを“Ｍ”とした場合、以下の関係式が成り立つ。
Figure 0006681509
“ａ”及び“ｂ”は、定数である。式（１）から分かるように、“（１／Ｍ）×（ｄＭ／ｄＶｒ）”を目的変数とし“Ｍ”を説明変数とした場合に、ＡＰＤにおけるバイアス電圧とゲインとの関係を示すデータについて、傾きが“ａ”であり、切片が“ｂ”である回帰直線が成り立つ。図５及び図６に示されているように、傾き“ａ”と切片“ｂ”とは温度依存性が極めて低い。図５は、ＡＰＤに印加するバイアス電圧と当該バイアス電圧が印加されたＡＰＤのゲインとの関係を示すデータのグラフである。図５では、横軸はＡＰＤのゲインを示し、縦軸は“（１／Ｍ）×（ｄＭ／ｄＶｒ）”の値を示している。複数の線は、それぞれ異なる環境温度のデータを示している。具体的には、図５は、１００℃、８０℃、６０℃、４０℃、２０℃、０℃、−２０℃、−４０℃の８種の環境温度におけるデータを示している。図６は、取得された回帰直線の傾き“ａ”及び切片“ｂ”の温度依存性を示すグラフである。図６では、横軸が環境温度を示し、縦軸が“ａ”及び“ｂ”の値を示している。実線は“ａ”のデータを示し、破線は“ｂ”のデータを示している。
ＡＰＤに印加するバイアス電圧を“Ｖｒ”とし、当該バイアス電圧が印加されたＡＰＤのゲインを“Ｍ”とし、ＡＰＤのブレークダウン電圧を“Ｖｂｒ”とした場合、以下の関係式が成り立つ。
Figure 0006681509
ここで、式（１）及び式（２）における“ａ”は、互いに同一の物理量を示している。式（１）及び式（２）における“ｂ”は、互いに同一の物理量を示している。
したがって、式（１）から取得された“ａ”及び“ｂ”を式（２）の“ａ”及び“ｂ”に代入すれば、所望のゲインに対する“（Ｖｂｒ−Ｖｒ）”の値が一意に求まる。“（Ｖｂｒ−Ｖｒ）”は、ＡＰＤのブレークダウン電圧からＡＰＤに印加するバイアス電圧を減算した減算値である。すなわち、“（Ｖｂｒ−Ｖｒ）”は、上述した差分電圧である。
上記差分電圧を“ΔＶ”とした場合、式（２）は式（３）のように表される。
Figure 0006681509
したがって、式（３）におけるＡＰＤのゲイン“Ｍ”を所望のゲイン“Ｍｄ”とした式（４）を用いることで、所望のゲインに対応する“ΔＶ”が容易に演算される。
Figure 0006681509
具体的には、ＡＰＤに印加するバイアス電圧と当該バイアス電圧が印加されたＡＰＤのゲインとの関係を示すデータを任意の温度において取得する。取得されたデータおいて“（１／Ｍ）×（ｄＭ／ｄＶｒ）”を目的変数とし“Ｍ”を説明変数とした回帰直線の傾きを式（４）の“ａ”に、及び回帰直線の切片を式（４）の“ｂ”に、ＡＰＤ１１に設定する所望のゲインを式（４）の“Ｍｄ”に代入する。これによって、“ΔＶ”が演算される。温度補償部１５は、上記差分電圧が演算された“ΔＶ”となるように、ＡＰＤ１１に印加するバイアス電圧を制御する。ここで、取得されるバイアス電圧とゲインとの関係を示すデータは、ＡＰＤ１１と同一の材料及び構造を有するＡＰＤであれば、ＡＰＤ１１と同一個体のＡＰＤのデータでなくともよい。
本実施形態では、上記差分電圧は、ＡＰＤ１１のブレークダウン電圧からブレークダウン状態となった温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのブレークダウン電圧に応じた電圧を減算した減算値である。温度補償部１５では、ブレークダウン状態となった温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのブレークダウン電圧に応じた電圧がＡＰＤ１１にバイアス電圧として印加される。
本実施形態では、ＡＰＤ１１とグループ１６の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂとグループ１７の温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂとは、互いに異なるブレークダウン電圧を有している。各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの半導体層５３の不純物濃度とＡＰＤ１１の半導体層５３の不純物濃度とが調整されることで、ＡＰＤ１１のブレークダウン電圧と温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのブレークダウン電圧との差分電圧が調整されている。本実施形態の変形例として、回路構成によって、上記差分電圧が調整されてもよい。端子２５に外部電圧を印加することで、上記差分電圧が調整されてもよい。これらの変形例の場合、ＡＰＤ１１のブレークダウン電圧と温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ又は温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂのブレークダウン電圧とは同じでもよい。これらの複数の手法が組み合わされて、上記差分電圧が調整されてもよい。
本実施形態では、各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの半導体層５３の不純物濃度は、ＡＰＤ１１の半導体層５３の不純物濃度よりも高い。この結果、ＡＰＤ１１のブレークダウン電圧の方が、各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのブレークダウン電圧よりも“ΔＶ”だけ高い。グループ１６の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂとグループ１７の温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂとは、それぞれ異なるゲインを取得するものとして設計されている。式（４）によって温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのグループ１６，１７ごとに“ΔＶ”が演算され、演算された各々の“ΔＶ”に応じて各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの半導体層５３の不純物濃度が設計されている。温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのグループ１６，１７のそれぞれについて“ΔＶ”を演算する際に、“ａ”には同一の値が代入される。同様に、温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのグループ１６，１７のそれぞれについて“ΔＶ”を演算する際に、“ｂ”には同一の値が代入される。
光検出装置１では、温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのブレークダウン電圧が印加されることで、当該ブレークダウン電圧がＡＰＤ１１にバイアス電圧として印加される。本実施形態では、複数の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのブレークダウン電圧のうち１つのブレークダウン電圧が、ＡＰＤ１１にバイアス電圧として印加される。温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂと温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂとのいずれのブレークダウン電圧がＡＰＤ１１にバイアス電圧として印加されるかは、設定部４０によって制御される。
次に、本実施形態における光検出装置の動作について説明する。
本実施形態では、端子２２はＰ＋型の半導体層５４に接続されており、半導体層５４はＰ＋型の半導体層５５に接続されている。したがって、ＡＰＤ１１及び各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのアノードは、端子２２に対して互いに並列に接続されている。この結果、ＡＰＤ１１及び各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのアノードには、電源部４よってマイナスの電位が印加される。
回路部３は、温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのいずれかをブレークダウン状態とする。設定部４０は、スイッチ４１によって、複数のグループ１６，１７のうち動作させるグループを選択する。設定部４０は、スイッチ４１のオンオフを切り替えることで、ＡＰＤ１１にバイアス電圧としてブレークダウン電圧を印加する温度補償用ダイオードのグループを選択する。設定部４０は、ＡＰＤ１１に設定するゲインを式（４）の“Ｍｄ”に代入することで演算される“ΔＶ”が差分電圧となるように、複数の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのグループ１６，１７からバイアス電圧の制御に用いるグループを選択する。
選択されたグループの温度補償用ダイオードのブレークダウン電圧は、当該温度補償用ダイオードに対応する端子２５に印加される電位と、端子２２に印加される電位との電位差である。したがって、ＡＰＤ１１のアノードには、選択されたグループの温度補償用ダイオードのブレークダウン電圧に応じた電位が印加される。この結果、ＡＰＤ１１には、選択されたグループの温度補償用ダイオードのブレークダウン電圧に応じた電圧がバイアス電圧として印加される。
本実施形態では、設定部４０は、グループ１７の温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂを動作させる場合には、温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂを全て通電可能な状態とする。すなわち、設定部４０は、複数の端子２５に接続されたスイッチ４１の全てをオンとする。この場合、通電可能な状態にある温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂにおいて、グループ１７の温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂが最も小さいブレークダウン電圧を有しているため、グループ１７の温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂが動作する。すなわち、温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂのブレークダウン電圧が、ＡＰＤ１１にバイアス電圧として印加される。
設定部４０は、グループ１６の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂを動作させる場合には、グループ１６の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂを通電可能な状態とし、グループ１７の温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂを通電不可能な状態とする。本実施形態では、設定部４０は、グループ１６に対応する端子２５に接続されたスイッチ４１をオンとし、グループ１７に対応する端子２５に接続されたスイッチ４１をオフとする。この場合、グループ１６の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂのブレークダウン電圧が、ＡＰＤ１１にバイアス電圧として印加される。
以上の動作によれば、設定部４０によって、ＡＰＤ１１のゲインが選択される。本実施形態では、設定部４０は、グループ１７の温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂが通電可能な状態であるか否かにかかわらず、グループ１６の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂを通電可能な状態とする。以下では、一例として、設定部４０が動作させる温度補償用ダイオードのグループとして、グループ１７を選択した場合について説明する。
本実施形態では、起電力発生部３１と電流制限部３２との組み合わせが端子２２に接続されることによって、端子２２に選択されたグループ１７の温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂのブレークダウン電圧が印加される。本実施形態では、起電力発生部３１の出力電圧は、ＡＰＤ１１の動作電圧以上である。換言すれば、起電力発生部３１の出力電圧は、各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのブレークダウン電圧の温度変動の上限以上である。たとえば、起電力発生部３１の出力電圧は、３００Ｖ以上である。電流制限部３２は、たとえばカレントミラー回路又は抵抗などで構成される。
選択されたグループ１７の温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂとＡＰＤ１１とのブレークダウン電圧差に応じて、ＡＰＤ１１のゲインは任意に設定され得る。ＡＰＤ１１のゲインがＳ／Ｎ比の高い最適増倍率Ｍｏｐｔに設定されれば、検出精度の向上を図られる。
本実施形態では、ＡＰＤ１１及び各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのアノードは、半導体層５５で一体に構成されている。たとえば、２５℃の環境温度下において、端子２５に印加される電位が０Ｖであり、かつ、選択されたグループ１７の温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂのブレークダウン電圧が１３０Ｖである場合、ＡＰＤ１１のアノードには−１３０Ｖの電位が印加される。したがって、ＡＰＤ１１のブレークダウン電圧が２５℃の環境温度下において１５０Ｖである場合、ＡＰＤ１１はアノードとカソードとの電位差がブレークダウン電圧よりも２０Ｖ低い状態で動作する。
上述したように、ＡＰＤ１１と各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂとは、ゲインとバイアス電圧との関係について同等の温度特性を有している。このため、ＡＰＤ１１は、選択されたグループ１７の温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂがブレークダウン状態となっている限り、２５℃の環境温度下においてブレークダウン電圧よりも２０Ｖ低いバイアス電圧がされた場合のゲインを維持して動作する。換言すれば、光検出装置１では、選択されたグループ１７の温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂをブレークダウン状態とする電圧が当該温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂに印加されることで、ＡＰＤ１１のゲインについて温度補償が実現される。
次に、上述した実施形態及び変形例における光検出装置の作用効果について説明する。従来、互いに同等の温度特性を有するＡＰＤと温度補償用ダイオードとを備えた光検出装置を製造する場合、ゲインとバイアス電圧との関係について所望の温度特性を有するＡＰＤを選定し組み合せるための検査が必要であった。このため、コスト削減は、困難であった。この点、光検出装置１では、同一の半導体基板５０にＡＰＤ１１及び各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂがそれぞれ形成されている。この場合、各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂとＡＰＤ１１とがそれぞれ異なる半導体基板に形成される場合よりも容易に高い精度で、ゲインとバイアス電圧とについて広い温度範囲で温度特性がそれぞれ同等の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ及びＡＰＤ１１が形成される。したがって、製造コストが抑えられながら、ＡＰＤ１１のゲインに対する温度補償が実現され得る。
半導体基板５０は、第一導電型の半導体領域５１を含んでいる。ＡＰＤ１１及び各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂは、それぞれ、半導体層５２と半導体層５３とを含んでいる。半導体基板５０では、半導体層５２は、第二導電型である。半導体層５３は、半導体領域５１よりも不純物濃度が高い第一導電型である。半導体層５３は、半導体領域５１と半導体層５２との間に位置している。このように、各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂは、ＡＰＤ１１と同様の構成である。このため、ゲインとバイアス電圧とに関する温度特性がＡＰＤ１１に酷似した複数の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂを容易に形成できる。
半導体基板５０では、各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの半導体層５３における不純物濃度は、ＡＰＤ１１の半導体層５３における不純物濃度より高い。この場合、光検出装置１では、たとえば、ＡＰＤ１１のブレークダウン電圧の方が各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのブレークダウン電圧よりも大きくなる。この結果、リニアモードで動作するＡＰＤ１１のゲインに対する温度補償が実現される。なお、半導体基板５０のＡＰＤ１１をガイガーモードで動作させる場合、半導体基板５０は、各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの半導体層５３における不純物濃度がＡＰＤ１１の半導体層５３における不純物濃度より低くなるように構成される。この場合、光検出装置１において、たとえば、ＡＰＤ１１のブレークダウン電圧の方が各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのブレークダウン電圧よりも小さくなる。
光検出装置１では、“（１／Ｍ）×（ｄＭ／ｄＶｒ）”を目的変数とし“Ｍ”を説明変数とした回帰直線の傾きを式（４）の“ａ”に、切片を式（４）の“ｂ”に代入することで所望のゲインが得られる上記差分電圧が決定されている。このため、環境温度を厳密に考慮することなく、極めて容易に所望のゲインが得られる。
温度補償部１５は、温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂを有している。温度補償部１５は、温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのいずれかに印加されるブレークダウン電圧に応じた電圧をＡＰＤ１１にバイアス電圧として印加する。たとえば、温度補償用ダイオード１７ａがブレークダウン状態とされる場合、差分電圧は、ＡＰＤ１１のブレークダウン電圧から温度補償用ダイオード１７ａのブレークダウン電圧に応じた電圧を減算した減算値である。このため、所望のゲインが得られる“ΔＶ”を導出し、上記減算値が“ΔＶ”となるように、ＡＰＤ１１及び温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの不純物濃度が設計され得る。
光検出装置１は、設定部４０と配線部２１とを備えている。設定部４０は、ＡＰＤ１１に設定するゲインに応じて、温度補償部１５を設定する。配線部２１は、温度補償部１５とＡＰＤ１１とを電気的に接続する。複数の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂは、互いに異なるブレークダウン電圧を有している。配線部２１は、各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのブレークダウン電圧に応じた電圧をＡＰＤ１１にバイアス電圧として印加する。設定部４０は、ＡＰＤ１１に設定するゲインを式（４）の“Ｍｄ”に代入することで演算される“ΔＶ”が差分電圧となるように、複数の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂからバイアス電圧の制御に用いる温度補償用ダイオードを設定する。このため、設定部４０によって、複数の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂからバイアス電圧の制御に用いる温度補償用ダイオードが設定される。したがって、環境温度を厳密に考慮することなく、状況に応じた所望のゲインを極めて容易に得ることができる。換言すれば、所望のゲインを容易に切り替えることができると共に温度に安定して所望のゲインが得られる。
回路部３は、端子２２に対してＡＰＤ１１と各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂとを電気的に並列に接続する。この構成において、複数の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのいずれかがブレークダウン状態とされると、ブレークダウン状態となった温度補償用ダイオードのブレークダウン電圧がＡＰＤ１１にバイアス電圧として印加される。この結果、ＡＰＤ１１のブレークダウン電圧とＡＰＤ１１に印加するバイアス電圧との差分電圧が設定され、ＡＰＤ１１は当該差分電圧に応じたゲインを有している。したがって、ブレークダウン状態とする温度補償用ダイオードに応じて、ＡＰＤ１１において状況に応じた所望のゲインが温度に対して安定して得られる。
回路部３は、少なくとも１つのスイッチ４１を有している。スイッチ４１は、対応する温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂに電気的に接続されている。スイッチ４１は、対応する温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂが通電可能な状態と通電不可能な状態とを切り替える。温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂは、温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂよりも高いブレークダウン電圧を有している。スイッチ４１は、温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂに電気的に接続されている。この場合、温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂがスイッチ４１によって通電可能な状態にされると、温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂが通電可能な状態であったとしても、温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂが優先してブレークダウン状態となる。このように、容易な制御でＡＰＤ１１において状況に応じた所望のゲインを切り替えることができる。
少なくとも１つのスイッチ４１は、対応する端子２５に接続されている。各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの電極２９ａとＡＰＤ１１との間には高電圧が印加される。このため、電極２９ａとＡＰＤ１１との間にスイッチ４１を配置するよりも、端子２５を介して電極２９ｂと電気的にスイッチ４１を接続した方が容易な制御を実現できる。
回路部３は、温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂが通電可能な状態であるか否かに関わらず、温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂを通電可能な状態とする。この場合、温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂの全てが損傷したとしても、温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂがブレークダウン状態となる。このため、大きな電流がＡＰＤ１１に流れることが防止され、光検出装置１の故障が防止される。
複数の温度補償用オード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂが設けられている温度検出領域７２と温度検出領域７３とは、光検出領域７１を挟んで位置している。このため、温度検出領域７２の付近において温度が局所的に高くなったとしても、温度検出領域７３に設けられた温度補償用ダイオード１６ｂ，１７ｂが正常に動作し得る。すなわち、当該光検出装置１は、局所的な温度変化に対する耐性が向上されている。
温度補償部１５は、複数の温度補償用ダイオードとして、互いに同一のブレークダウン電圧を有する温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂを含んでいる。温度補償用ダイオード１６ａは、温度検出領域７２に設けられている。温度補償用ダイオード１６ｂは、温度検出領域７３に設けられている。このため、温度検出領域７２の付近において温度が局所的に高く温度補償用ダイオード１６ａが正常に機能しなくとも、温度検出領域７３に設けられた温度補償用ダイオード１６ｂが正常に動作し得る。したがって、局所的に温度が変化しても、ＡＰＤ１１に安定したバイアス電圧が印加され得る。このため、ＡＰＤ１１において所望のゲインが安定して得られる。
温度補償部１５は、複数の温度補償用ダイオードとして、温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂと異なるブレークダウン電圧を有する温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂを含んでいる。温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂは、互いに同一のブレークダウン電圧を有している。温度補償用ダイオード１７ａは、温度検出領域７２に設けられている。温度補償用ダイオード１７ｂは、温度検出領域７３に設けられている。この場合、温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂのブレークダウン電圧と温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂのブレークダウン電圧との間で、ＡＰＤ１１にバイアス電圧として印加する電圧を切り替えることができる。このため、ＡＰＤ１１において、温度検出領域７２の付近において温度が局所的に高く温度補償用ダイオード１６ａ，１７ａが正常に機能しなくとも、温度検出領域７３に設けられた温度補償用ダイオード１６ｂ，１７ｂが正常に動作し得る。したがって、局所的に温度が変化しても、ＡＰＤ１１に安定した所望のバイアス電圧が印加され得る。このため、ＡＰＤ１１において状況に応じた所望のゲインが安定して得られる。
光検出部２０は、少なくとも１つのＡＰＤ１１として、複数のＡＰＤ１１を有している。光検出領域７１には、複数のＡＰＤ１１が設けられている。この場合、ＡＰＤ１１が設けられている光検出領域７１の周囲において温度差が生じやすい。当該光検出装置１では、温度検出領域７２と温度検出領域７３とは、光検出領域７１を挟んで位置しているため、局所的な温度変化に対する耐性が向上されている。
次に、図７を参照して、光検出装置の製造方法の一例について説明する。図７は、光検出装置１のうち半導体基板５０の製造方法を示すフローチャートである。
まず、半導体ウエハを準備する（工程Ｓ１）。半導体ウエハは、半導体基板５０として加工される前の基板であり、互いに対向する主面５０ａ，５０ｂを有している。半導体ウエハは、半導体領域５１に対応する第一導電型の半導体領域を含む。当該半導体領域は、半導体ウエハの主面５０ａ側に設けられ、主面５０ａの全面を構成する。たとえば、半導体ウエハの半導体領域は、Ｐ−型である。本実施形態では、半導体ウエハには、主面５０ｂ側から不純物を添加することによって、半導体ウエハの半導体領域よりも不純物濃度が高い第一導電型の半導体層５５が形成されている。たとえば、半導体層５５は、Ｐ＋型である。
続いて、ＡＰＤ１１のブレークダウン電圧とＡＰＤ１１に印加するバイアス電圧との差分電圧を決定する。決定方法は、以下の通りである。
まず、ＡＰＤに印加するバイアス電圧と当該ＡＰＤのゲインとの相関を示すデータにおける“（１／Ｍ）×（ｄＭ／ｄＶｒ）”を目的変数とし“Ｍ”を説明変数とした回帰直線の傾き及び切片を取得する（工程Ｓ２）。ここで、“Ｖｒ”はＡＰＤに印加するバイアス電圧であり、“Ｍ”は当該バイアス電圧が印加されたＡＰＤのゲインである。工程Ｓ２で用いられる上記データは、ＡＰＤ１１と同一の材料及び構造からなる別個体である。
次に、工程Ｓ２における取得結果と式（４）とを用いて、所望のゲインが得られる上記差分電圧を決定する（工程Ｓ３）。上記差分電圧は、取得された上記傾きを式（４）の“ａ”に、取得された上記切片を式（４）の“ｂ”に、ＡＰＤ１１に設定する所望のゲインを式（４）の“Ｍｄ”に、代入することで演算された“ΔＶ”に相当する。本実施形態では、ＡＰＤ１１に設定するゲインとして互いに異なる複数の値を決定し、これらの値について複数の上記差分電圧を決定する。互いに異なる複数の値を式（４）の“Ｍｄ”にそれぞれ代入することで演算された複数の“ΔＶ”が、複数の値のそれぞれに対応する上記差分電圧として決定される。
続いて、第一のイオン注入工程（工程Ｓ４）として、イオン注入法により、主面５０ａ側に不純物イオンを注入して不純物を添加することで、第二導電型の半導体層５２及び第一導電型の半導体層５３，５４を形成する。たとえば、半導体層５２はＮ＋型であり、半導体層５３はＰ型であり、半導体層５４はＰ＋型である。本実施形態では、半導体層５２は、一回のイオン注入処理で、互いに離間した異なる箇所に第二導電型の不純物イオンを注入することによって形成される。半導体層５３は、半導体層５２が形成された後に、第一導電型の不純物イオンを注入することで形成される。半導体層５３は、半導体層５２が形成される前に、第一導電型の不純物イオンを注入することで形成されてもよい。
半導体層５２，５３は、主面５０ａに直交する方向から見て、互いに重なる位置に形成される。半導体層５３は、主面５０ａ側から見て半導体層５２よりも深い位置に第一導電型の不純物を注入することで形成される。半導体層５２，５３は、１つの半導体基板５０となる領域内において、主面５０ａと直交する方向から見て互いに離間した複数の箇所に形成される。当該複数の箇所は、ＡＰＤ１１を配置する箇所と各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂを配置する箇所とを含む。第一のイオン注入工程では、半導体層５２の不純物濃度が同等となるように、第二導電型の不純物が各箇所に添加される。同様に、半導体層５３の不純物濃度が同等となるように、第一導電型の不純物が各箇所に添加される。
続いて、第二のイオン注入工程（工程Ｓ５）として、イオン注入方法により、上述した複数の箇所のうち一部の箇所の半導体層５３のみにさらに不純物を添加する。本実施形態では、各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂを配置する箇所のみにおいて、半導体層５３にさらに第一導電型の不純物が注入される。このため、光検出装置１では、各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの半導体層５３における不純物濃度は、ＡＰＤ１１の半導体層５３における不純物濃度より高い。この場合、光検出装置１は、ＡＰＤ１１のブレークダウン電圧が各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのブレークダウン電圧よりも大きくなるように構成される。
工程Ｓ４及び工程Ｓ５において各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの半導体層５３に注入される第一導電型の不純物が注入される量は、工程Ｓ３で決定された差分電圧に応じる。本実施形態では、温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂの半導体層５３に注入される第一導電型の不純物の量は、温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂの半導体層５３に注入される第一導電型の不純物の量よりも多い。これにより、温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂのブレークダウン電圧が温度補償用ダイオード１７ａ，１７ｂのブレークダウン電圧よりも大きくなるように構成される。
第二のイオン注入工程では、各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂを配置する箇所ではなく、ＡＰＤ１１を配置する箇所のみにおいて、半導体層５３にさらに第一導電型の不純物が注入されてもよい。この場合、光検出装置１では、各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの半導体層５３における不純物濃度は、ＡＰＤ１１の半導体層５３における不純物濃度より低い。この場合の光検出装置１では、ＡＰＤ１１のブレークダウン電圧は、各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのブレークダウン電圧よりも小さくなるように構成される。
以上の工程によって、光検出装置１の半導体基板５０が形成される。工程Ｓ２及び工程Ｓ３は、工程Ｓ１の前に実行されてもよいし、工程Ｓ４の後に実行されてもよい。本実施形態では、既に半導体層５５が形成された状態から半導体層５２，５３，５４を形成した。しかし、半導体層５２，５３，５４が形成された後に、半導体層５５が形成されてもよい。
上記製造方法では、異なる複数の箇所にイオンを注入することで各箇所に半導体層５２と半導体層５３とが形成される。その後、さらに一部の箇所の半導体層５３にイオンが注入される。このため、ゲインとバイアス電圧とに関する温度特性が同等でありながら、それぞれ所望のブレークダウン電圧に設定された、複数の温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ及びＡＰＤ１１が容易に製造され得る。この場合、各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂのブレークダウン電圧とＡＰＤ１１のブレークダウン電圧との差分電圧に応じて、ＡＰＤ１１のゲインが任意に設定され得る。このため、各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂとＡＰＤ１１とがそれぞれ所望のブレークダウン電圧に設定されれば、検出精度の向上が図られる。たとえば、上記差分電圧に応じて、ＡＰＤ１１のゲインがＳ／Ｎ比の高い最適増倍率Ｍｏｐｔに設定されれば、検出精度の向上が図られる。このように、上記製造方法では、製造コストが抑制されながら、ＡＰＤ１１のゲインに対する温度補償が実現され、検出精度の向上が図られる。
上記差分電圧の決定方法では、“（１／Ｍ）×（ｄＭ／ｄＶｒ）”を目的変数とし“Ｍ”を説明変数とした回帰直線の傾き及び切片が取得される。取得された傾きを式（４）の“ａ”に、取得された切片を式（４）の“ｂ”に代入することで所望のゲインが得られる上記差分電圧が決定される。このため、環境温度を厳密に考慮することなく、極めて容易に、所望のゲインが得られる上記差分電圧が決定される。
上記決定方法では、ＡＰＤ１１に設定するゲインとして互いに異なる複数の値を式（４）の“Ｍｄ”にそれぞれ代入することで演算された複数の“ΔＶ”が、上記複数の値のそれぞれに対応する差分電圧として決定される。このため、環境温度を厳密に考慮することなく、極めて容易に、複数の値のそれぞれに対応する複数の上記差分電圧が決定される。
以上、本発明の実施形態及び変形例について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
本実施形態では、いわゆるリーチスルー型のＡＰＤ１１がリニアモードで動作する構成を説明した。光検出装置１は、リバース型のＡＰＤ１１がリニアモードで動作する構成であってもよい。光検出装置１は、リーチスルー型のＡＰＤ１１がガイガーモードで動作する構成であってもよい。光検出装置１は、リバース型のＡＰＤ１１がガイガーモードで動作する構成であってもよい。ＡＰＤ１１がガイガーモードで動作する構成では、ＡＰＤ１１にクエンチング抵抗が接続されると共に、温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの半導体層５３の不純物濃度がＡＰＤ１１の半導体層５３の不純物濃度よりも低くなるように半導体基板５０が構成される。
本実施形態では、起電力発生部３１、電流制限部３２、バイアス電圧安定化部３３、及び設定部４０を有する光検出装置１を説明した。しかし、本実施形態にかかる光検出装置は、起電力発生部３１、電流制限部３２、バイアス電圧安定化部３３、及び設定部４０の少なくとも１つが含まれない構成を有していてもよい。この場合、光検出装置に接続された外部装置が、起電力発生部３１、電流制限部３２、バイアス電圧安定化部３３、又は設定部４０として機能してもよい。光検出装置１は、不図示の信号読出回路を含んでいてもよい。
本実施形態では、スイッチ４１が光検出部２０の端子２５に接続され、このスイッチ４１が設定部４０によって制御される構成を説明した。しかし、スイッチ４１は、光検出部２０の内部に配置されてもよい。
本実施形態では、端子２２，２３，２４，２５は、パッド電極として説明された。しかし、端子２２，２３，２４，２５は、半導体基板５０内の半導体によって構成されたものであってもよい。
各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂとＡＰＤ１１との電気的な接続を切り替えるスイッチ４１が配線部２１に配置され、配線部２１内のスイッチ４１のオンオフが設定部４０によって制御されてもよい。この場合も、設定部４０によって、ＡＰＤ１１に対して印加されるバイアス電圧が制御される。ＡＰＤ１１と各温度補償用ダイオード１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂとの間には高電圧が印加されるため、配線部２１に配置されたスイッチを制御する場合よりも、端子２５に接続されたスイッチ４１を制御する方が容易である。
温度補償部１５には、互いに同一のブレークダウン電圧を有する複数の温度補償用ダイオードが含まれていてもよい。この構成によれば、温度補償用ダイオードの一部が損傷したり、温度補償用ダイオードの一部が配置されている付近で局所的な温度変化が起こったとしても、光検出装置１の正常な動作を実現できる。
次に、図８から図１２を参照して、本実施形態の変形例に係る光検出装置について説明する。図８は、本実施形態の変形例における半導体基板７０Ａの概略平面図である。図９は、本実施形態の変形例における半導体基板７０Ｂの概略平面図である。図１０は、本実施形態の変形例における半導体基板７０Ｃの概略平面図である。図１１は、本実施形態の変形例における半導体基板７０Ｄの概略平面図である。図１２は、本実施形態の変形例における半導体基板７０Ｅの概略平面図である。半導体基板７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄ，７０Ｅは、それぞれ、上述した実施形態の半導体基板５０に対応する。これらの変形例は、概ね、上述した実施形態と類似又は同じである。これらの変形例は、温度補償部１５における複数の温度補償用ダイオード及び受光部１０に含まれるＡＰＤ１１の位置関係に関して、上述した実施形態と相違する。以下、上述した実施形態との相違点を主として説明する。
図８に示された変形例は、概ね、上述した実施形態と類似又は同じである。本変形例は、温度補償部１５における温度補償用ダイオード及び受光部１０に含まれるＡＰＤ１１の数に関して、上述した実施形態と相違する。以下、上述した実施形態との相違点を主として説明する。
図８に示されている変形例では、受光部１０は、４つのＡＰＤ１１を有している。温度補償部１５は、温度補償用ダイオード８１ａ，８１ｂを含む。温度補償用ダイオード８１ａ，８１ｂは、互いに同一のブレークダウン電圧を有している。すなわち、本変形例では、温度補償部１５の複数の温度補償用ダイオードは、同一のブレークダウン電圧を有する１つのグループのみからなる。温度補償用ダイオード８１ａは第一温度補償用ダイオードであり、温度補償用ダイオード８１ｂは第二温度補償用ダイオードである。
図８に示されているように、温度検出領域７２，７３に、複数の温度補償用ダイオード８１ａ，８１ｂが設けられている。温度検出領域７２には、温度補償用ダイオード８１ａが設けられている。温度検出領域７３には、温度補償用ダイオード８１ｂが設けられている。本変形例では、温度補償用ダイオード８１ａ，８１ｂは、複数のＡＰＤ１１の配列方向に並んでいる。
図９に示された変形例は、概ね、図８に示された変形例と類似又は同じである。本変形例は、温度補償部１５における温度補償用ダイオードの数及び位置と受光部１０に含まれるＡＰＤ１１の形状とに関して、図８に示された変形例と相違する。以下、図８に示された変形例との相違点を主として説明する。
図９に示されている変形例では、光検出部２０は、受光部１０が設けられた光検出領域７１と、温度補償部１５が設けられた複数の温度検出領域９２，９３，９４，９５とを有している。温度検出領域９２，９３，９４，９５は、光検出領域７１の周囲に位置する。温度検出領域９２，９３，９４，９５は、光検出領域７１の四方に位置する。光検出領域７１は、温度検出領域９２と温度検出領域９４とに挟まれている。換言すれば、光検出領域７１は、温度検出領域９２と温度検出領域９４との間に位置している。光検出領域７１は、温度検出領域９３と温度検出領域９５とに挟まれている。換言すれば、光検出領域７１は、温度検出領域９３と温度検出領域９５との間に位置している。
図９に示された変形例では、受光部１０は、４つのＡＰＤ１１を有している。４つのＡＰＤ１１は、光検出領域７１に設けられている。本実施形態では、光検出領域７１には、４つのＡＰＤ１１が一列に配列されている。当該列の一端にはＡＰＤ１１ａが位置しており、他端にはＡＰＤ１１ｂが位置している。４つのＡＰＤ１１の各々は、主面５０ａに直交する方向から見て、４つのＡＰＤ１１の配列方向と交差する方向に延在した形状を有している。各ＡＰＤ１１は、主面５０ａに直交する方向から見て、上記配列方向を短辺とする矩形状を呈している。本実施形態では、温度検出領域９２，９５は、複数のＡＰＤ１１のうちＡＰＤ１１ａに最も近い。温度検出領域９３，９４は、複数のＡＰＤ１１のうちＡＰＤ１１ｂに最も近い。
図９に示されているように、温度補償部１５は、温度補償用ダイオード８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄを含む。温度補償用ダイオード８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄは、互いに同一のブレークダウン電圧を有している。温度検出領域９２，９３，９４，９５の各々には、温度補償用ダイオード８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄが設けられている。本実施形態では、温度検出領域９２には、温度補償用ダイオード８２ａが設けられている。温度検出領域９３には、温度補償用ダイオード８２ｂが設けられている。温度検出領域９４には、温度補償用ダイオード８２ｃが設けられている。温度検出領域９５には、温度補償用ダイオード８２ｄが設けられている。
図１０に示された本変形例は、概ね、図９に示された変形例と類似又は同じである。本変形例は、受光部１０に含まれるＡＰＤ１１の数及び形状に関して、図９に示された変形例と相違する。以下、図９に示された変形例との相違点を主として説明する。
図１０に示された変形例では、受光部１０は、１つの正方形のＡＰＤ１１を有している。この１つの正方形のＡＰＤ１１が、光検出領域７１に設けられている。温度検出領域９２，９３，９４，９５は、それぞれ、正方形のＡＰＤ１１の四隅に近接して配置されている。すなわち、温度補償用ダイオード８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄは、それぞれ、正方形のＡＰＤ１１の四隅に近接して配置されている。図１０に示された変形例におけるＡＰＤ１１の各辺は、図９に示された変形例におけるＡＰＤ１１の短辺よりも長い。図１０に示された変形例におけるＡＰＤ１１の各辺は、温度補償用ダイオード８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄの各辺の１０倍以上である。１つのＡＰＤ１１は、光検出領域７１に設けられている。
図１１された変形例は、概ね、図９及び図１０に示された変形例と類似又は同じである。本変形例は、受光部１０に含まれるＡＰＤ１１の数及び形状に関して、図９及び図１０に示された変形例と相違する。以下、図９及び図１０に示された変形例との相違点を主として説明する。
図１１に示された変形例では、受光部１０は、主面５０ａに直交する方向から見て、行列状に配列された複数のＡＰＤ１１を有している。本変形例では、受光部１０は、４行４列に配列された１６個のＡＰＤ１１を有している。これらの１６個のＡＰＤ１１が、光検出領域７１に配列されている。温度検出領域９２，９３，９４，９５は、それぞれ、行列状に配列されたＡＰＤ１１のうち四隅に位置するＡＰＤ１１に近接して配置されている。すなわち、温度補償用ダイオード８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄは、それぞれ、行列状に配列されたＡＰＤ１１のうち四隅に位置するＡＰＤ１１に近接して配置されている。
図１２に示された変形例は、概ね、図１１に示された変形例と類似又は同じである。本変形例は、各温度検出領域９２，９３，９４，９５に含まれる温度補償用ダイオードの数及び位置に関して、図１１に示された変形例と相違する。以下、図１１に示された変形例との相違点を主として説明する。
図１２に示された変形例では、図４に示された実施形態と同様に、複数の温度検出領域の各々に、互いにブレークダウン電圧の異なる複数の温度補償用ダイオードが設けられている。本変形例では、各温度検出領域９２，９３，９４，９５に、４つの温度補償用ダイオードが設けられている。当該４つの温度補償用ダイオードは、互いに異なるブレークダウン電圧を有する。すなわち、本変形例では、温度補償部１５の複数の温度補償用ダイオードは、互いにブレークダウン電圧が異なる４つのグループからなる。各温度検出領域９２，９３，９４，９５において、４つの温度補償用ダイオードは２行２列の行列状に配列されている。
本変形例では、温度検出領域９２には、互いに異なるブレークダウン電圧を有する温度補償用ダイオード８２ａ，８３ａ，８４ａ，８５ａが設けられている。温度検出領域９３には、互いに異なるブレークダウン電圧を有する温度補償用ダイオード８２ｂ，８３ｂ，８４ｂ，８５ｂが設けられている。温度検出領域９４には、互いに異なるブレークダウン電圧を有する温度補償用ダイオード８２ｃ，８３ｃ，８４ｃ，８５ｃが設けられている。温度検出領域９５には、互いに異なるブレークダウン電圧を有する温度補償用ダイオード８２ｄ，８３ｄ，８４ｄ，８５ｄが設けられている。図９に示された変形例において説明したように、温度補償用ダイオード８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄは、互いに同一のブレークダウン電圧を有している。同様に、温度補償用ダイオード８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄは、互いに同一のブレークダウン電圧を有している。温度補償用ダイオード８４ａ，８４ｂ，８４ｃ，８４ｄは、互いに同一のブレークダウン電圧を有している。温度補償用ダイオード８５ａ，８５ｂ，８５ｃ，８５ｄは、互いに同一のブレークダウン電圧を有している。
１…光検出装置、１１，１１ａ，１１ｂ…ＡＰＤ、１５…温度補償部、１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ，８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄ，８３ａ，８４ａ，８５ａ，８３ｂ，８４ｂ，８５ｂ，８３ｃ，８４ｃ，８５ｃ，８３ｄ，８４ｄ，８５ｄ…温度補償用ダイオード、２０…光検出部、２２…端子、４０…設定部、７１…光検出領域、７２，７３，９２，９３，９４，９５…温度検出領域。

Claims (4)

  1. 少なくとも１つのアバランシェフォトダイオードと、前記少なくとも１つのアバランシェフォトダイオードのゲインの温度補償を行う複数の温度補償用ダイオードと、前記少なくとも１つのアバランシェフォトダイオードと前記複数の温度補償用ダイオードとを電気的に並列に接続する端子と、を有する光検出部を備え、
    前記光検出部は、前記少なくとも１つのアバランシェフォトダイオードが設けられた光検出領域と、前記光検出領域の周囲に位置すると共に前記複数の温度補償用ダイオードのうち少なくとも１つが設けられた第一温度検出領域と、前記光検出領域の周囲に位置すると共に前記複数の温度補償用ダイオードのうち前記少なくとも１つの残りが設けられた第二温度検出領域と、を有し、
    前記光検出領域は、前記第一温度検出領域と前記第二温度検出領域とに挟まれている、光検出装置。
  2. 前記複数の温度補償用ダイオードは、互いに同一のブレークダウン電圧を有する第一及び第二温度補償用ダイオードを含み、
    前記第一温度補償用ダイオードは、前記第一温度検出領域に設けられ、
    前記第二温度補償用ダイオードは、前記第二温度検出領域に設けられている、請求項１に記載の光検出装置。
  3. 前記複数の温度補償用ダイオードは、前記第一及び前記第二温度補償用ダイオードと異なるブレークダウン電圧を有する第三及び第四温度補償用ダイオードを含み、
    前記第三及び第四温度補償用ダイオードは、互いに同一のブレークダウン電圧を有し、
    前記第三温度補償用ダイオードは、前記第一温度検出領域に設けられ、
    前記第四温度補償用ダイオードは、前記第二温度検出領域に設けられる、請求項２に記載の光検出装置。
  4. 前記光検出部は、前記少なくとも１つのアバランシェフォトダイオードとして、複数のアバランシェフォトダイオードを有し、
    前記光検出領域には、前記複数のアバランシェフォトダイオードが設けられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光検出装置。
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