KR101830464B1 - 포토 다이오드 어레이 - Google Patents
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Abstract
이 포토 다이오드 어레이(10)는 각각의 애벌란시 포토 다이오드(APD)에 대해서 직렬로 접속된 퀀칭 저항(7)과, 복수의 애벌란시 포토 다이오드(APD)가 형성된 영역을 둘러싸는 외주 배선(WL)과, 외주 배선(WL)에 전기적으로 접속되어 외주 배선(WL)의 적어도 2개소 간을 각각이 접속하는 복수의 중계 배선(8)을 구비하고 있다. 개개의 애벌란시 포토 다이오드(APD)의 애노드 및 캐소드 중 한쪽은, 퀀칭 저항(7)을 통하여, 중계 배선(8) 중 어느 하나에 전기적으로 접속되고, 개개의 애벌란시 포토 다이오드(APD)의 애노드 및 캐소드 중 다른 쪽은, 반도체 기판에 마련된 다른 전극(6)에 전기적으로 접속되어 있다.
Description
본 발명은 포토 다이오드 어레이에 관한 것이다.
Multi-Pixel Photon Counter(MPPC：등록상표)는 가이거 모드에서 동작하는 복수의 애벌란시·포토 다이오드(APD)로 이루어진 포토 다이오드 어레이로서 알려져 있다. 복수의 APD는 병렬로 접속되어 있고, 이들에는 항복(降伏) 전압 이상의 역(逆) 바이어스 전압이 인가되어, 가이거 모드에서 동작한다. MPPC는 애벌란시 포토 다이오드에 직렬로 접속된 퀀칭(quenching) 저항을 구비하고 있다. 이 퀀칭 저항에 애벌란시 포토 다이오드로부터의 전류가 흐름으로써, 애벌란시 포토 다이오드로의 바이어스 전압은 항복 전압까지 강하하고, 그런 후, 재충전에 의해서, 역 바이어스 전압이 가이거 모드시의 전압으로까지 되돌아간다.
MPPC는 다른 검출기에 비해 시간 특성이 좋기 때문에, Time-Of-Flight(TOF) 계측 방식의 PET(Positron Emission Tomography) 장치 등의 검출기로서 이용하는 것이 유망시 되어 있다. PET 장치에 있어서의 광자(光子)의 계측에 있어서는, 더욱 높은 시간 분해능(分解能)이 요구되고 있다. 시간 분해능을 향상시키려면, MPPC로부터 출력 파형의 형상을 날카롭게 할 필요가 있다. 하기 비특허 문헌 1에는, 퀀칭 저항에 대해서, 병렬인 용량(Cq)을 부가함으로써, 출력 펄스가 날카로워져, 시간 분해능이 향상되는 것이 제시되어 있다.
비특허문헌 1: H.Otono 외,「On the basic mechanism of Pixelized Phot onDetectors」Nucl.Instr.and Meth.A610(2009) 397.
그렇지만, 실제의 디바이스에 있어서, 어떻게 병렬 용량을 부가할지는 중요한 문제이며, 단순하게 용량을 추가했을 경우에는, 캐패시터와 저항에 의한 시정수(時定數)가 증가하여, 시간 분해능이 저하될 가능성도 있다. 본 발명은 이와 같은 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 종래보다도, 현저하게 시간 분해능을 향상 가능한 포토 다이오드 어레이를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술된 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 양태에 따른 제1 포토 다이오드 어레이는, 포토 다이오드 어레이에 있어서, 반도체 기판 내에 형성된 복수의 애벌란시 포토 다이오드와, 각각의 애벌란시 포토 다이오드에 대해서 직렬로 접속된 퀀칭 저항과, 복수의 상기 애벌란시 포토 다이오드가 형성된 영역을 둘러싸는 외주(外周) 배선과, 상기 외주 배선에 전기적으로 접속되어 상기 외주 배선의 적어도 2개소(箇所) 간을 각각이 접속하는 복수의 중계(中繼) 배선을 구비하고, 상기 외주 배선의 단위길이당 저항값은 상기 중계 배선의 단위길이당 저항값보다도 작고, 개개의 상기 애벌란시 포토 다이오드의 애노드 및 캐소드 중 한쪽은 상기 퀀칭 저항을 통하여, 상기 중계 배선 중 어느 하나에 전기적으로 접속되고, 개개의 상기 애벌란시 포토 다이오드의 애노드 및 캐소드 중 다른 쪽은 상기 반도체 기판에 마련된 다른 전극에 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 중계 배선으로부터의 전류는, 저항값이 낮은 외주 배선의 적어도 2개소 중 어느 쪽이든 가까운 쪽(신호 전달 경로에서의 저항이 낮은 쪽)으로 대부분 흘러서 외부로 취출되기 때문에, 신호 판독 경로에 있어서의 저항값을 저감할 수 있으므로, 시정수가 작아지고, 따라서 시간 분해능이 향상된다.
본 발명의 일 양태에 따른 제2 포토 다이오드 어레이는, 상기 외주 배선에 전기적으로 접속되어, 상기 외주 배선의 적어도 2개소 간을 접속하며, 상기 중계 배선의 단위길이당 저항값보다도, 자신의 단위길이당 저항값이 작은 횡단(橫斷) 배선을 추가로 구비하고, 각각의 상기 중계 배선의 일단(一端)은 상기 외주 배선을 대신하여, 상기 횡단 배선에 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 중계 배선으로부터의 전류는 저항값이 낮은 외주 배선과의 접속 개소나, 횡단 배선과의 접속 개소 중 어느 쪽이든 가까운 쪽(신호 전달 경로에서의 저항이 낮은 쪽)으로 대부분 흘러서 외부로 취출되기 때문에, 신호 판독 경로에 있어서의 저항값을 더욱 저감할 수 있으므로, 시정수가 작아지고, 따라서 시간 분해능이 향상된다.
본 발명의 일 양태에 따른 제3 포토 다이오드 어레이는, 각각의 상기 퀀칭 저항에 각각 병렬로 접속된 캐패시터를 추가로 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 시간 분해능이 더욱 향상된다.
본 발명의 일 양태에 따른 제4 포토 다이오드 어레이에서는, 각각의 상기 애벌란시 포토 다이오드의 애노드 및 캐소드 중 한쪽은, 링 모양 전극에 전기적으로 접속되어 있고, 상기 중계 배선은 상기 링 모양 전극으로부터 이간(離間)되어, 상기 링 모양 전극을 둘러싸도록 연장된 도전성의 외주 영역을 구비하고 있고, 상기 캐패시터는 상기 중계 배선으로부터 연장된 상기 외주 영역과, 상기 링 모양 전극을 가지고 있는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 캐패시터를 평면적으로 구성할 수 있어, 시간 분해능이 향상된다.
본 발명의 일 양태에 따른 제5 포토 다이오드 어레이는, 제4 포토 다이오드 어레이에 있어서, 상기 중계 배선 간에 평행하게 연장된 중간 배선을 추가로 구비하고, 상기 중간 배선은 상기 외주 배선의 적어도 2개소 간을 각각이 접속하고 있고, 상기 외주 영역은 상기 중간 배선으로 연속하고 있는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 캐패시터를 평면적으로 구성할 수 있어, 시간 분해능이 향상되는 것이 확인되었다.
본 발명의 일 양태에 따른 제6 포토 다이오드 어레이에서는, 제4 포토 다이오드 어레이에 있어서, 각각의 상기 중계 배선에는 그 양측에 상기 외주 영역이 접속되어 있고, 서로 인접하는 상기 중계 배선에 관해서, 서로 인접하는 상기 외주 영역은 이간되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 캐패시터를 평면적으로 구성할 수 있어, 시간 분해능이 향상되는 것이 확인되었다.
본 발명의 일 양태에 따른 제7 포토 다이오드 어레이에서는, 각각의 상기 중계 배선은 그 중심선을 따른 영역이 개구(開口)되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 캐패시터를 평면적으로 구성할 수 있어, 시간 분해능이 향상되는 것이 확인되었다. 또, 중계 배선의 배선 용량이 저감된다.
본 발명의 일 양태에 따른 제8 포토 다이오드 어레이에서는, 상술된 어느 하나의 포토 다이오드 어레이에 있어서, 상기 캐패시터는 상기 퀀칭 저항 상에, 절연층을 개재하여, 형성된 피복 배선을 가지고 있고, 이 피복 배선의 일단은 상기 퀀칭 저항의 일단에 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 한다. 이 경우, 캐패시터를 적층에 의해 입체적으로 구성할 수 있기 때문에, 소자 밀도를 향상시킬 수 있고, 또한, 시간 분해능이 향상되는 것이 확인되었다.
본 발명의 일 양태에 따른 제8 포토 다이오드 어레이에서는, 각각의 상기 애벌란시 포토 다이오드의 애노드 및 캐소드 중 한쪽은, 링 모양 전극에 전기적으로 접속되어 있고, 상기 링 모양 전극의 애스펙트비는 2 이상인 것을 특징으로 한다. 이 경우, 중계 배선과, 이간하여 나란히 늘어선 링 모양 전극과의 사이에 캐패시터가 구성되어 있지만, 애스펙트비가 크기 때문에, 캐패시터의 용량을 크게 할 수 있다. 따라서 링 모양 전극의 개구율에 대한 캐패시터의 비율이 커져, 캐패시터의 소자 밀도가 높아진다. 따라서 링 모양 전극을 작게 하여 공간 분해능을 높이는 것도 가능하고, 또한, 시간 분해능이 향상되는 것이 확인되었다.
본 발명의 일 양태에 따른 포토 다이오드 어레이에 의하면, 현저하게 시간 분해능을 향상시키는 것이 가능하다.
도 1은 포토 다이오드 어레이의 평면도이다.
도 2는 포토 다이오드 어레이의 확대 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 포토 다이오드 어레이의 III－III 화살표선 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 포토 다이오드 어레이의 IV－IV 화살표선 단면도이다.
도 5는 포토 다이오드 어레이의 확대 평면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 포토 다이오드 어레이의 VI－VI 화살표선 단면도이다.
도 7은 도 5에 도시된 포토 다이오드 어레이의 VII－VII 화살표선 단면도이다.
도 8은 배선의 평면도이다.
도 9는 포토 다이오드 어레이의 확대 평면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 포토 다이오드 어레이의 X－X 화살표선 단면도이다.
도 11은 도 9에 도시된 포토 다이오드 어레이의 XI－XI 화살표선 단면도이다.
도 12는 포토 다이오드 어레이의 확대 평면도이다.
도 13은 도 12에 도시된 포토 다이오드 어레이의 XIII－XIII 화살표선 단면도이다.
도 14는 도 12에 도시된 포토 다이오드 어레이의 XIV－XIV 화살표선 단면도이다.
도 15는 포토 다이오드 어레이의 확대 평면도이다.
도 16은 도 15에 도시된 포토 다이오드 어레이의 XVI－XVI 화살표선 단면도이다.
도 17은 도 15에 도시된 포토 다이오드 어레이의 XVII－XVII 화살표선 단면도이다.
도 18은 포토 다이오드 어레이의 확대 평면도이다.
도 19는 도 18에 도시된 포토 다이오드 어레이의 XIX－XIX 화살표선 단면도이다.
도 20은 도 18에 도시된 포토 다이오드 어레이의 XX－XX 화살표선 단면도이다.
도 21은 포토 다이오드 어레이의 확대 평면도이다.
도 22는 도 21에 도시된 포토 다이오드 어레이의 XXII－XXII 화살표선 단면도이다.
도 23은 도 21에 도시된 포토 다이오드 어레이의 XXIII－XXIII 화살표선 단면도이다.
도 24는 포토 다이오드 어레이의 평면도이다.
도 25는 도 2에 도시된 포토 다이오드 어레이의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 26은 도 5에 도시된 포토 다이오드 어레이의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 27은 도 9에 도시된 포토 다이오드 어레이의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 28은 도 12에 도시된 포토 다이오드 어레이의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 29는 도 15에 도시된 포토 다이오드 어레이의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 30은 도 18에 도시된 포토 다이오드 어레이의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 31은 도 21에 도시된 포토 다이오드 어레이의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 32는 도 24에 도시된 포토 다이오드 어레이의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 33은 포토 다이오드 어레이의 회로도이다.
도 34는 애벌란시 포토 다이오드와 퀀칭 저항을 포함하는 검출부의 등가 회로를 나타내는 도면이다.
도 35는 포토 다이오드 어레이를 구비한 방사선 검출기를 나타내는 도면이다.
도 2는 포토 다이오드 어레이의 확대 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 포토 다이오드 어레이의 III－III 화살표선 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 포토 다이오드 어레이의 IV－IV 화살표선 단면도이다.
도 5는 포토 다이오드 어레이의 확대 평면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 포토 다이오드 어레이의 VI－VI 화살표선 단면도이다.
도 7은 도 5에 도시된 포토 다이오드 어레이의 VII－VII 화살표선 단면도이다.
도 8은 배선의 평면도이다.
도 9는 포토 다이오드 어레이의 확대 평면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 포토 다이오드 어레이의 X－X 화살표선 단면도이다.
도 11은 도 9에 도시된 포토 다이오드 어레이의 XI－XI 화살표선 단면도이다.
도 12는 포토 다이오드 어레이의 확대 평면도이다.
도 13은 도 12에 도시된 포토 다이오드 어레이의 XIII－XIII 화살표선 단면도이다.
도 14는 도 12에 도시된 포토 다이오드 어레이의 XIV－XIV 화살표선 단면도이다.
도 15는 포토 다이오드 어레이의 확대 평면도이다.
도 16은 도 15에 도시된 포토 다이오드 어레이의 XVI－XVI 화살표선 단면도이다.
도 17은 도 15에 도시된 포토 다이오드 어레이의 XVII－XVII 화살표선 단면도이다.
도 18은 포토 다이오드 어레이의 확대 평면도이다.
도 19는 도 18에 도시된 포토 다이오드 어레이의 XIX－XIX 화살표선 단면도이다.
도 20은 도 18에 도시된 포토 다이오드 어레이의 XX－XX 화살표선 단면도이다.
도 21은 포토 다이오드 어레이의 확대 평면도이다.
도 22는 도 21에 도시된 포토 다이오드 어레이의 XXII－XXII 화살표선 단면도이다.
도 23은 도 21에 도시된 포토 다이오드 어레이의 XXIII－XXIII 화살표선 단면도이다.
도 24는 포토 다이오드 어레이의 평면도이다.
도 25는 도 2에 도시된 포토 다이오드 어레이의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 26은 도 5에 도시된 포토 다이오드 어레이의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 27은 도 9에 도시된 포토 다이오드 어레이의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 28은 도 12에 도시된 포토 다이오드 어레이의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 29는 도 15에 도시된 포토 다이오드 어레이의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 30은 도 18에 도시된 포토 다이오드 어레이의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 31은 도 21에 도시된 포토 다이오드 어레이의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 32는 도 24에 도시된 포토 다이오드 어레이의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 33은 포토 다이오드 어레이의 회로도이다.
도 34는 애벌란시 포토 다이오드와 퀀칭 저항을 포함하는 검출부의 등가 회로를 나타내는 도면이다.
도 35는 포토 다이오드 어레이를 구비한 방사선 검출기를 나타내는 도면이다.
이하, 실시 형태에 따른 포토 다이오드 어레이에 대해서 설명한다. 또한, 동일 요소에는 동일 부호를 이용하는 것으로 하고, 중복하는 설명은 생략한다.
도 1은 포토 다이오드 어레이(10)의 평면도이다.
도시된 것처럼, XYZ 직교 좌표계를 설정하면, 포토 다이오드 어레이(10)의 두께 방향은 Z축에 일치하고, 포토 다이오드 어레이(10)의 광 입사면은 XY 평면에 일치한다. 포토 다이오드 어레이(10)는 반도체 기판(20)을 구비하고 있지만, 반도체 기판(20)의 형상은 장방형(長方形)이며, 각 변(邊)은 X축 또는 Y축에 평행하다.
포토 다이오드 어레이(10)는 반도체 기판(20) 내에 형성된 복수의 애벌란시 포토 다이오드(APD)를 구비하고 있다. 각각의 애벌란시 포토 다이오드(APD)에 대해서는, 퀀칭 저항(7)이 직렬로 접속되어 있다. 복수의 애벌란시 포토 다이오드(APD)가 형성된 영역은 외주 배선(WL)에 의해서 둘러싸여 있다. 외주 배선(WL)의 외측에는 금속 등으로 이루어진 차광층(SL) 등을 마련할 수 있다. 외주 배선(WL)의 외형은, 구형(矩形) 환상(環狀)으로서 각 변이 X축 또는 Y축을 따라서 연장되어 있고, X축을 따라서 연장된 전극 패드(P)에 접속되어 있다. 외주 배선(WL)에는 복수의 중계 배선(8)이 전기적으로 접속되어 있다. 복수의 중계 배선(8)은 각각이 Y축을 따라서 연장되어 있고, 외주 배선(WL)의 적어도 2개소(Y축을 따른 양단에 위치하는 부위) 간을 각각이 접속하고 있다.
외주 배선(WL)의 단위길이당 저항값은, 중계 배선(8)의 단위길이당 저항값보다도 작다. 즉, 외주 배선(WL) 및 중계 배선(8)이 동일한 도전 재료(예：알루미늄)로 이루어지고, 외주 배선(WL)이 Y축을 따라서 연장되어 있는 경우, 그 XZ 단면의 면적은 중계 배선(8)의 XZ 단면의 면적보다 크다. 또, 외주 배선(WL)이 X축을 따라서 연장되어 있는 경우, 그 YZ 단면의 면적은 중계 배선(8)의 XZ 단면의 면적보다도 크다. 또한, 도 8은 배선의 평면도이다. 외주 배선(WL)과 중계 배선(8)의 두께가 동일한 경우에는, 외주 배선(WL)의 폭(W1)은 중계 배선(8)의 폭(W2)보다도 넓어진다.
개개의 애벌란시 포토 다이오드(APD)의 애노드 및 캐소드 중 한쪽은, 퀀칭 저항(7)을 통하여 중계 배선(8)의 어느 하나에 전기적으로 접속되고, 개개의 애벌란시 포토 다이오드(APD)의 애노드 및 캐소드 중 한쪽은, 반도체 기판(20)에 마련된 다른 전극(6)(도 3 참조：본 예에서는 이면(裏面) 전극)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 다른 전극(6)은 애노드 및 캐소드의 다른 쪽에 전기적으로 접속할 수 있는 구성이면, 반도체 기판(20)의 표면 측에 마련하는 것으로 해도 괜찮다.
상술된 것처럼, 포토 다이오드 어레이(10)가 외주 배선(WL)을 구비하는 경우, 애벌란시 포토 다이오드(APD)로부터의 전류는, 중계 배선(8), 및 중계 배선(8)과 외주 배선(WL)의 접속 개소(본 예에서는 2개소) 중 어느 쪽이든 가까운 쪽(전극 패드(P)까지의 신호 전달 경로에서의 저항이 낮은 쪽)으로 대부분 흐르도록, 외주 배선(WL) 내를 관통하여 전극 패드(P)로 흘려서 외부로 취출되어 진다. 이와 같이, 외주 배선(WL)을 구비하는 경우, 신호 판독 경로에 있어서의 저항값을 저감할 수 있으므로, 시정수가 작아지고, 따라서 포토 다이오드 어레이의 시간 분해능을 향상시킬 수 있다.
예를 들면, 도 1에 있어서의 좌하에 위치하는 애벌란시 포토 다이오드(APD)로부터의 전류는, 중계 배선(8)에 있어서는, Y축의 부(負)방향으로 흐른 후, 바이패스 경로로서의 외주 배선(WL)과의 접속점(Q1)으로 유입되고, 그 후, 외주 배선(WL) 내를 X축의 부방향으로 진행한 후, Y축의 정(正)방향을 따라서 진행하고, 추가로, X축의 정방향을 따라서 진행하여, 전극 패드(P)에 이르는 경로로 대부분 흐르게 된다.
또, 도 1에 있어서의 좌상(左上)에 위치하는 애벌란시 포토 다이오드(APD)로부터의 전류는, 중계 배선(8)에 있어서는, Y축의 정방향으로 흐른 후, 바이패스 경로로서의 외주 배선(WL)과의 접속점(Q2)으로 유입되고, 그 후, 외주 배선(WL) 내를 X축의 정방향을 따라서 진행하여, 전극 패드(P)에 이르는 경로로 대부분 흐르게 된다. 또한, 중계 배선(8)은 외주 배선(WL)의 2개소에서 접속되어 있지만, 이것은 3개소 이상의 접속점을 가지고 있어도 좋다. 예를 들면, 중계 배선(8)의 형상이 십자가 형상인 경우에는, 외주 배선(WL)과 4개소에서 접속하는 것이 가능하고, 방사 모양으로 연장되거나, 굴곡되거나, 또는 분기하고 있으면, 접속 개소를 3이상으로 할 수 있다.
상술된 포토 다이오드 어레이(10)에서는, 1개의 중계 배선(8)에 대해서, 그 양측에 복수의 애벌란시 포토 다이오드(APD)가 배치되고, 애벌란시 포토 다이오드(APD)의 각각은, 퀀칭 저항(7)을 통하여 중계 배선(8)에 접속되어 있다. 이하, 애벌란시 포토 다이오드(APD)의 주변 구조에 대해서 상세하게 설명한다.
도 2는 제1 타입의 포토 다이오드 어레이의 확대 평면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 포토 다이오드 어레이의 III－III 화살표선 단면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 포토 다이오드 어레이의 IV－IV 화살표선 단면도이다.
이 포토 다이오드 어레이에서는, 반도체 기판(20)은 제1 반도체층(1)과, 제1 반도체층(1) 상에 형성된 제2 반도체층(2)과, 제2 반도체층(2) 내에 형성된 제3 반도체층(3)을 구비하고 있다. 제1 반도체층(1), 제2 반도체층(2), 및 제3 반도체층(3)의 도전형은, 각각 제1 도전형(N형), 제2 도전형(P형), 제2 도전형(P형)이다. 이 경우, 제1 반도체층(1)과 제2 반도체층(2)의 사이에 PN 접합이 형성되고, 각 링 모양 전극(5)의 바로 아래의 PN 접합으로부터 퍼지는 공핍층(空乏層) 내에서 발생한 캐리어가, 제3 반도체층(3)을 통하여 각 링 모양 전극(5)에서 수집된다. 이 PN 접합으로 이루어진 애벌란시 포토 다이오드(APD)에는, 역 바이어스가 인가된다. 또한, 공핍층 내에서는, 광(L)의 입사에 따라 캐리어가 발생한다. 제2 반도체층(2)은 양호한 결정성(結晶性)의 것을 얻는다고 하는 관점으로부터, 제1 반도체층(기판)(1)의 표면으로의 에피택셜 성장에 의해서 형성하는 것이 바람직하다. 제3 반도체층(3)은 제2 반도체층(2)으로의 불순물의 이온 주입 또는 확산에 의해 형성할 수 있다.
또한, 제3 반도체층(3)의 불순물 농도는 제2 반도체층(2)의 불순물 농도보다도 높다. 반도체 기판(20)은 바람직하게는 Si로 구성되어 있고, N형의 불순물로서는 5가(價)의 안티몬이나 인, P형의 불순물로서는 3가의 붕소를 이용할 수 있다.
또, 링 모양 전극(5)의 치수(적합 범위)는 이하와 같다.
·선폭： 3㎛(2~5㎛)
·X축 방향 치수： 50㎛(10~100㎛)
·Y축 방향 치수： 50㎛(10~100㎛)
·개구 면적： 2500㎛2(100㎛2~10000㎛2)
또, 상세한 설명에 있어서의 각 타입의 포토 다이오드 어레이에 있어서, 제1 반도체층(1), 제2 반도체층(2), 및 제3 반도체층(3)의 도전형은, 각각 제1 도전형(N형), 제1 도전형(N형), 제2 도전형(P형)으로 하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 제2 반도체층(2)과 제3 반도체층(3)의 사이에 PN 접합이 형성되고, 각 링 모양 전극(5)의 바로 아래의 PN 접합으로부터 퍼지는 공핍층 내에서 발생한 캐리어가, 제3 반도체층(3)을 통하여 각 링 모양 전극(5)에서 수집된다. 이 PN 접합으로 이루어진 애벌란시 포토 다이오드(APD)에는, 역 바이어스가 인가된다.
물론, 설명에 있어서, 상기와는 반대로, 제1 도전형을 P형으로 하고, 제2 도전형을 N형으로 하는 것도 가능하며, 이 경우에는, 바이어스의 인가 방향이 상기와는 역으로 된다.
제3 반도체층(3) 상에는, SiO2로 이루어진 절연층(4)이 형성되어 있고, 절연층(4)에는 링 모양 전극(5)이 형성되어 있다. 링 모양 전극(5)은 절연층(4)에 마련된 개구를 통하여, 제3 반도체층(3)에 접속되어 있다. 링 모양 전극(5)의 평면 형상은 구형 환상이며, 링 모양 전극(5)의 일단은 필요에 따라서 적당한 도전층을 통하여, 퀀칭 저항(층)(7)의 일단에 접속되어 있다. X축을 따라서 연장된 퀀칭 저항(7)은 폴리 실리콘으로 형성되고, 링 모양 전극(5), 중계 배선(8) 및 외주 배선은 알루미늄으로 형성된다. 폴리 실리콘의 체적 저항율은 알루미늄의 체적 저항율보다도 높다. 퀀칭 저항(7)은 절연층(4) 상에 형성되어 있고, 퀀칭 저항(7)의 타단은 Y축을 따라서 연장하는 중계 배선(8)에 전기적으로 접속되어 있다.
반도체 기판(20)의 이면에는 다른 전극(6)이 마련되어 있지만, 제1 반도체층(1)이 N형인 경우에는, 이 전극(6)은 캐소드 전극이 되고, 링 모양 전극(5)은 애노드 전극이 되며, 이들 전극에 끼워진 영역이, 각각 애벌란시 포토 다이오드(APD)를 구성하고 있다. 이러한 캐소드 전극과 애노드 전극의 사이에는 역 바이어스 전압(Vop)이 인가된다.
도 33은 포토 다이오드 어레이의 회로도이다. 포토 다이오드 어레이를 구성하는 각 애벌란시 포토 다이오드(APD)는 각각 퀀칭 저항(7)과 직렬로 접속된 형태로, 모두 병렬로 접속되어 있고, 전원으로부터 역 바이어스 전압(Vop)이 인가된다. 애벌란시 포토 다이오드로부터의 출력 전류는 앰프 등을 포함하는 검출기(A)에 의해서 검출된다.
도 34는 애벌란시 포토 다이오드와 퀀칭 저항을 포함하는 검출부의 등가 회로를 나타내는 도면이다. 애벌란시 포토 다이오드(APD)는 전류원(I)과 다이오드 용량을 제공하는 캐패시터(Cd)를 병렬로 접속한 것으로서 도시되고, 퀀칭 저항은 저항값(Rq)의 저항으로서 도시되고, 이것에 병렬로 캐패시터(Cq)가 접속되어, 전체적으로는, 전원에 병렬로 배선 용량을 나타내는 캐패시터(Cg)가 접속되어 있는 것으로 한다. 여기서, 캐패시터(Cq)가 존재함으로써, 포토 다이오드 어레이의 시간 분해능이 향상된다. 이하에서는, 캐패시터(Cq)를 여러가지 형태로 구비한 포토 다이오드 어레이를 설명한다. 즉, 이하의 형태의 포토 다이오드 어레이는, 각각의 애벌란시 포토 다이오드(APD)에 직렬로 접속하는 퀀칭 저항(Rq), 퀀칭 저항(Rq)에 각각 병렬로 접속된 캐패시터(Cq)를 추가로 구비하고 있다.
저항값(Rq)(적합 범위)과 캐패시터(Cg)의 용량(적합 범위)은, 이하와 같다.
·저항값(Rq)： 150kΩ(50~300kΩ)
·캐패시터(Cg)의 용량： 5pF(배선 용량이 0이 바람직하고, 작을수록 좋음)
상기의 경우, 시간 분해능이 더욱 향상된다. 도 25는 도 2에 도시된 포토 다이오드 어레이를 제작했을 경우의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 5는 캐패시터(Cq)를 구비한 포토 다이오드 어레이의 확대 평면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 포토 다이오드 어레이의 VI－VI 화살표선 단면도이고, 도 7은 도 5에 도시된 포토 다이오드 어레이의 VII－VII 화살표선 단면도이다.
본 예의 포토 다이오드 어레이와, 도 2 ~ 도 4에 도시된 포토 다이오드 어레이의 차이점은, 중계 배선(8)의 주위에, 링 모양 전극(5)을 둘러싸도록 연장된 외주 영역(9)을 구비하고, 외주 영역(9)의 일부가 중간 배선(11)에 연속하여, 중계 배선(8)의 폭(W2)를 굵게 한 점이고, 그 외의 구조는 동일하다. 즉, 이 포토 다이오드 어레이에서는, 각각의 애벌란시 포토 다이오드(APD)의 애노드 및 캐소드 중 한쪽은, 링 모양 전극(5)에 전기적으로 접속되어 있지만, 중계 배선(8)은 링 모양 전극(5)으로부터 이간되고, 링 모양 전극(5)을 둘러싸도록 연장된 도전성의 외주 영역(9)을 구비하고 있다. 외주 영역(9)도 알루미늄으로 이루어진다. 이 경우, 상술된 캐패시터(Cq)는 중계 배선(8)으로부터 연장된 외주 영역(9)과 링 모양 전극(5)을 가지고 있게 되고, 이들 사이에 용량이 형성되어 있다. 이 구조의 캐패시터의 경우, 캐패시터를 평면적으로 구성할 수 있어, 시간 분해능이 향상된다. 또한, 중계 배선(8)의 폭(W2)은 9㎛이며, 바람직하게는 2~10㎛이며, 이 경우에는, 충분히 저항값을 감소시켜, 화소간의 출력차를 억제하는 것이 가능하다.
또한, 인접하는 중계 배선(8) 간에는, 이들에 평행하게 연장된 중간 배선(11)이 마련되어 있다. 중간 배선(11)의 양단은 외주 배선(WL)의 2개소에 접속되어 있다. 물론, 중간 배선(11)은 외주 배선(WL)의 3개소 이상에 접속하는 구성으로 해도 좋다. 또한, 후술의 횡단 배선을 이용하는 경우에는, 중계 배선(8) 및 중간 배선(11)의 일단은, 횡단 배선에 접속된다. 링 모양 전극(5)의 개구 내보다도 외측의 영역에서는, 중계 배선(8), 중간 배선(11) 및 외주 배선(WL)에 의해서, 입사광이 차단되지만, 알루미늄은 반사율이 높기 때문에, 후술의 신틸레이터(scintillator)에 대해서, 광을 되돌릴 수 있다. 또한, 중계 배선(8)으로부터 연장된 외주 영역(9)의 일부분은 중간 배선(11)에 연속해 있고, 외주 영역(9)의 다른 부분은 퀀칭 저항(7)과 링 모양 전극(5)의 사이에 위치하도록 연장되어 있다.
도 26은 도 5에 도시된 포토 다이오드 어레이의 현미경 사진을 나타내는 도면이다. 이 경우, 캐패시터를 평면적으로 구성할 수 있어, 시간 분해능이 향상되는 것이 확인되었다.
도 9는 캐패시터(Cq)를 구비한 다른 포토 다이오드 어레이의 확대 평면도이고, 도 10은 도 9에 도시된 포토 다이오드 어레이의 X－X 화살표선 단면도이며, 도 11은 도 9에 도시된 포토 다이오드 어레이의 XI－XI 화살표선 단면도이다.
본 예의 포토 다이오드 어레이와, 도 5 ~ 도 7에 도시된 포토 다이오드 어레이의 차이점은, 각각의 중계 배선(8)에는, 그 양측에 외주 영역(9)이 접속되어 있지만, 중간 배선(11)은 없고, 서로 인접하는 중계 배선(8)에 관해서는, 서로 인접하는 외주 영역(9)은 이간되어 있다는 점이며, 그 외의 구조는 동일하다. 즉 외주 영역(9)은 링 모양 전극(5)의 주위를 둘러싸고 있지만, 중간 배선(11)은 없고, 외주 영역(9)의 선단부(先端部)는 인접하는 외주 영역(9)으로부터는 이간되어 있다. 이것에 의해, 도 5 ~ 도 7에 도시된 포토 다이오드 어레이보다도, 배선 용량을 저하시키는 것이 가능하다. 캐패시터(Cq)는 외주 영역(9)과 링 모양 전극(5)의 사이에 형성되어 있다.
도 27은 도 9에 도시된 포토 다이오드 어레이의 현미경 사진을 나타내는 도면이다. 이 경우에 있어서도, 캐패시터를 평면적으로 구성할 수 있어, 시간 분해능이 향상되는 것이 확인되었다.
도 12는 캐패시터(Cq)를 구비한 또 다른 포토 다이오드 어레이의 확대 평면도이고, 도 13은 도 12에 도시된 포토 다이오드 어레이의 XIII－XIII 화살표선 단면도이며, 도 14는 도 12에 도시된 포토 다이오드 어레이의 XIV－XIV 화살표선 단면도이다.
본 예의 포토 다이오드 어레이와, 도 9 ~ 도 11에 도시된 포토 다이오드 어레이의 차이점은, 각각의 중계 배선(8)은 그 중심선(Y축)을 따른 영역이 개구(OP) 하여 있다는 점이며, 그 외의 구조는 동일하다. 이 경우, 상기 효과에 더하여, 중계 배선(8)에 의한 배선 용량을 저감시켜서, 시간 분해능을 더욱 향상시킬 수 있다. 개구(OP)의 X축 방향의 폭은 5㎛이며, 시간 분해능을 더욱 향상시키는 관점에서는 바람직하게는 2 ~ 5㎛이다. 이 개구 구조는, 다른 중계 배선(8)을 구비하는 구조에 적용할 수 있다.
도 28은 도 12에 도시된 포토 다이오드 어레이의 현미경 사진을 나타내는 도면이다. 이 경우에 있어서도, 캐패시터를 평면적으로 구성할 수 있어, 시간 분해능이 향상되는 것이 확인되었다.
도 15는 캐패시터(Cq)를 구비한 또 다른 포토 다이오드 어레이의 확대 평면도이고, 도 16은 도 15에 도시된 포토 다이오드 어레이의 XVI－XVI 화살표선 단면도이며, 도 17은 도 15에 도시된 포토 다이오드 어레이의 XVII－XVII 화살표선 단면도이다.
본 예의 포토 다이오드 어레이와, 도 2 ~ 도 5에 도시된 포토 다이오드 어레이의 차이점은, 캐패시터(Cq)가 퀀칭 저항(7) 상에, SiN이나 SiO2 등의 절연층(K)을 개재하여 형성된 피복 배선(K1)을 가지고 있고, 이 피복 배선(K1)의 일단은 퀀칭 저항(7)의 일단에 전기적으로 접속되어 있다는 점이며, 그 외의 구조는 동일하다. 본 예에서는, 피복 배선(K1)은 중계 배선(8)으로부터 연장되어 있고, 절연층(K)을 피복하고 있다. 피복 배선(K1)과 퀀칭 저항(7)의 사이에 용량이 형성되어 있다.
도 29는 도 15에 도시된 포토 다이오드 어레이의 현미경 사진을 나타내는 도면이다. 이 경우에 있어서도, 캐패시터를 적층에 의해 입체적으로 구성할 수 있기 때문에, 소자 밀도를 향상시킬 수 있고, 또한 시간 분해능이 향상되는 것이 확인되었다.
도 18은 캐패시터(Cq)를 구비한 또 다른 포토 다이오드 어레이의 확대 평면도이고, 도 19는 도 18에 도시된 포토 다이오드 어레이의 XIX－XIX 화살표선 단면도이며, 도 20은 도 18에 도시된 포토 다이오드 어레이의 XX－XX 화살표선 단면도이다.
본 예의 포토 다이오드 어레이와, 도 15 ~ 도 17에 도시된 포토 다이오드 어레이의 차이점은, 피복 배선(K1)은 링 모양 전극(5)으로부터 연장되어 있고, 절연층(K)을 피복하고 있다는 점이며, 그 외의 구성은 동일하다. 이 경우도, 피복 배선(K1)과 퀀칭 저항(7)의 사이에 용량이 형성되어, 캐패시터(Cq)를 구성하고 있다.
도 30은 도 18에 도시된 포토 다이오드 어레이의 현미경 사진을 나타내는 도면이다. 이 경우에 있어서도, 캐패시터를 적층에 의해 입체적으로 구성할 수 있기 때문에, 소자 밀도를 향상시킬 수 있고, 또한 시간 분해능이 향상되는 것이 확인되었다.
도 21은 캐패시터(Cq)를 구비한 또 다른 포토 다이오드 어레이의 확대 평면도이고, 도 22는 도 21에 도시된 포토 다이오드 어레이의 XXII－XXII 화살표선 단면도이며, 도 23은 도 21에 도시된 포토 다이오드 어레이의 XXIII－XXIII 화살표선 단면도이다.
본 예의 포토 다이오드 어레이와, 도 2 ~ 도 5에 도시된 포토 다이오드 어레이의 차이점은, 각각의 애벌란시 포토 다이오드(APD)의 애노드 및 캐소드 중 한쪽은, 링 모양 전극(5)에 전기적으로 접속되어 있지만, 링 모양 전극(5)의 애스펙트비(=Y축 방향의 치수／X축 방향의 치수)가 2 이상이라는 점이다. 이 경우, 중계 배선(8)과, 이간되어 나란히 늘어선 링크 모양 전극(5)의 사이에 캐패시터(Cq)가 구성되어 있지만, 애스펙트비가 크기 때문에, 캐패시터(Cq)의 용량을 크게 할 수 있다. 따라서 링 모양 전극(5)의 개구율에 대한 캐패시터의 비율이 커져, 캐패시터의 소자 밀도가 높아진다. 따라서 링 모양 전극(5)을 작게 하여 공간 분해능을 높이는 것도 가능하고, 또한, 시간 분해능이 향상되는 것이 확인되었다. 도 31은 도 21에 도시된 포토 다이오드 어레이의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
또한, 본 예의 애스펙트비를 향상시키는 구조는, 다른 타입의 구조에도 적용할 수 있다.
도 24는 포토 다이오드 어레이의 평면도이다.
이 포토 다이오드 어레이(10)는 도 1에 도시된 것에 횡단 배선(WL2)을 추가하고, 횡단 배선(WL2)보다도 도면의 상측에 위치하는 애벌란시 포토 다이오드 군의 천지(天地)를 반전시킨 것으로, 그 외의 구조는, 도 1에 도시된 것과 동일하다. 횡단 배선(WL2)은 외주 배선(WL)에 전기적으로 접속되어 있고, 외주 배선(WL)의 적어도 2개소 간을 접속하는 것이다. 본 예에서는, 횡단 배선(WL2)은 X축을 따라서 연장되어 있고, 그 폭은 중계 배선(8)의 폭보다도 크다. 횡단 배선(WL2)의 단위길이당 저항값은, 중계 배선(8)의 단위길이당 저항값보다도 작다. 이 구조의 경우, 도 1에 도시된 각각의 중계 배선(8)의 일단은, 외주 배선(WL)을 대신하여 횡단 배선(WL2)에 전기적으로 접속되어 있다. 횡단 배선(WL2)의 폭은 20㎛이며, 시간 분해능을 향상시키는 관점에서는, 바람직하게는 10~30㎛이다.
이 경우, 중계 배선(8)으로부터의 전류는, 외주 배선(WL)과의 접속 개소나, 횡단 배선(WL2)과의 접속 개소 중 어느 쪽이든 가까운 쪽(신호 전달 경로에서의 저항이 낮은 쪽)으로 대부분 흘러서, 외부로 취출되도록 되기 때문에, 신호 판독 경로에 있어서의 저항값을 더욱 저감할 수 있다. 따라서 시정수가 작아져, 시간 분해능이 향상된다. 도 32는 도 24에 도시된 포토 다이오드 어레이의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
또한, 도 1에 도시된 외주 배선(WL)을 구비하는 구조는, 도 3 ~ 도 23에 도시된 구조에 적용할 수 있지만, 도 24에 도시된 횡단 배선(WL2)을 구비하는 구조도, 도 3 ~ 도 23에 도시된 구조에 적용할 수 있다.
상기 구조에 있어서 출력 파형의 10mV에 있어서의 지터(jitter)를 계측했다. 도 1에 도시된 중계 배선(8)보다도 굵은 외주 배선을 구비하는 포토 다이오드 어레이에 있어서, 도 2에서부터 도 4에 도시된 구조를 채용했을 경우, 지터가 146ps로 되었다(타입 1으로 함). 한편, 외주 배선(WL)을 중계 배선(8)과 동일한 정도의 굵기로 했을 경우(비교예로 함)에는, 지터는 160ps이며, 외주 배선을 굵게 하고 저항값을 저감함으로써, 지터가 저감되어 시간 분해능이 현저하게 향상되는 것이 판명되었다.
도 24에 도시된 외주 배선을 구비하는 포토 다이오드 어레이에 있어서, 도 2에서부터 도 4에 도시된 구조를 채용했을 경우, 지터가 148ps가 되었다(타입 2로 함). 비교예보다도 지터가 저감되어 시간 분해능이 현저하게 향상되는 것이 판명되었다.
도 1에 도시된 외주 배선을 구비하는 포토 다이오드 어레이에 있어서, 도 5에서부터 도 7에 도시된 구조를 채용했을 경우, 지터가 142ps가 되었다(타입 3으로 함).
도 1에 도시된 외주 배선을 구비하는 포토 다이오드 어레이에 있어서, 도 9에서부터 도 11에 도시된 구조를 채용했을 경우, 지터가 138ps가 되었다(타입 4로 함).
도 1에 도시된 외주 배선을 구비하는 포토 다이오드 어레이에 있어서, 도 12에서부터 도 14에 도시된 구조를 채용했을 경우, 지터가 130ps가 되었다(타입 5로 함).
도 1에 도시된 외주 배선을 구비하는 포토 다이오드 어레이에 있어서, 도 15에서부터 도 17에 도시된 구조를 채용했을 경우, 지터가 125ps가 되었다(타입 6으로 함).
도 1에 도시된 외주 배선을 구비하는 포토 다이오드 어레이에 있어서, 도 18에서부터 도 20에 도시된 구조를 채용했을 경우, 지터가 127ps가 되었다(타입 7으로 함).
도 1에 도시된 외주 배선을 구비하는 포토 다이오드 어레이에 있어서, 도 21에서부터 도 23에 도시된 구조를 채용했을 경우, 지터가 146ps가 되었다(타입 8로 함).
물론, 타입 3 ~ 타입 8의 구조에 있어서, 타입 2의 횡단 배선을 채용할 수 있다. 또, 타입 3 ~ 5 중 어느 하나의 구조와, 타입 6 ~ 8 중 어느 하나의 구조를 조합(組合)하는 것도 가능하다, 또, 타입 8의 구조는 어느 타입의 구조와도 조합할 수 있다. 특히, 타입 6 또는 7의 구조(적층 구조)에, 타입 5(개구 구조) 또는 타입 8(종장 구조)을 조합했을 경우, 상술된 효과가 상승되고, 추가로 지터를 저감하는 것이 가능하다고 생각된다.
도 35는 포토 다이오드 어레이를 구비한 방사선 검출기를 나타내는 도면이다.
포토 다이오드 어레이(10)의 광입사면 상에는, 신틸레이터(scintillator) 패널이 고정되어 있다. 신틸레이터 패널은 CsI 등의 신틸레이터(11)와, 이것을 피복하는 폴리파라크실렌(polyparaxylene) 등의 피복층(12)으로 이루어지고, 필요에 따라서 신틸레이터 패널과 포토 다이오드 어레이(10)의 광 입사면의 사이에 매칭 오일(13)이 개재(介在)된다. 방사선이 신틸레이터 패널에 입사되면, 신틸레이터(11)가 발광하고, 이 광이 포토 다이오드 어레이(10)에 입사된다. 포토 다이오드 어레이(10)에는 전극 P와 전극(6)의 사이에, 항복 전압을 초과하는 역 바이어스 전압이 인가되어 있고, 그 출력은 검출기(A)를 통하여 검출할 수 있다. 시간 분해능이 뛰어난 방사선 검출기는 X선 CT나 PET 장치 등에 적용할 수 있고, 지금까지 계측할 수 없었던 분해능의 화상을 측정할 수 있게 된다.
10: 포토 다이오드 어레이, 1: 제1 반도체층,
2: 제2 반도체층, 3: 제3 반도체층,
4: 절연층, 5: 링 모양 전극,
6: 다른 전극, 7: 퀀칭 저항,
8: 중계 배선, PD: 포토 다이오드,
WL: 외주 배선, 9: 외주 영역,
11: 중간 배선, WL2: 횡단 배선.
2: 제2 반도체층, 3: 제3 반도체층,
4: 절연층, 5: 링 모양 전극,
6: 다른 전극, 7: 퀀칭 저항,
8: 중계 배선, PD: 포토 다이오드,
WL: 외주 배선, 9: 외주 영역,
11: 중간 배선, WL2: 횡단 배선.
Claims (13)
- 포토 다이오드 어레이에 있어서,
반도체 기판 내에 형성된 복수의 애벌란시 포토 다이오드와,
각각의 애벌란시 포토 다이오드에 대해서 직렬로 접속된 퀀칭 저항과,
복수의 상기 애벌란시 포토 다이오드가 형성된 영역을 둘러싸는 외주(外周) 배선과,
상기 외주 배선에 전기적으로 접속되어, 상기 외주 배선의 적어도 2개소 간을 각각이 접속하는 복수의 중계 배선을 구비하고,
상기 외주 배선의 단위길이당 저항값은 상기 중계 배선의 단위길이당 저항값보다 작고,
개개의 상기 애벌란시 포토 다이오드의 애노드 및 캐소드 중 한쪽은, 상기 퀀칭 저항을 통하여 상기 중계 배선 중 어느 하나에 전기적으로 접속되고,
개개의 상기 애벌란시 포토 다이오드의 애노드 및 캐소드 중 다른 쪽은, 상기 반도체 기판에 마련된 다른 전극에 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드 어레이. - 청구항 1에 있어서,
상기 외주 배선에 전기적으로 접속되고, 상기 외주 배선의 적어도 2개소 간을 접속하고, 상기 중계 배선의 단위길이당 저항값보다도, 자신의 단위길이당 저항값이 작은 횡단(橫斷) 배선을 추가로 구비하고,
각각의 상기 중계 배선의 일단은, 상기 외주 배선을 대신하여 상기 횡단 배선에 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드 어레이. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
각각의 상기 퀀칭 저항에 각각 병렬로 접속된 캐패시터를 추가로 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드 어레이. - 청구항 3에 있어서,
각각의 상기 애벌란시 포토 다이오드의 애노드 및 캐소드 중 한쪽은, 링 모양 전극에 전기적으로 접속되어 있고,
상기 중계 배선은 상기 링 모양 전극으로부터 이간되고, 상기 링 모양 전극을 둘러싸도록 연장된 도전성의 외주 영역을 구비하고 있고,
상기 캐패시터는,
상기 중계 배선으로부터 연장된 상기 외주 영역과,
상기 링 모양 전극을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드 어레이. - 청구항 4에 있어서,
상기 중계 배선 간에 평행하게 연장된 중간 배선을 추가로 구비하고,
상기 중간 배선은 상기 외주 배선의 적어도 2개소 간을 각각이 접속하고 있고,
상기 외주 영역은 상기 중간 배선에 연속해 있는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드 어레이. - 청구항 4에 있어서,
각각의 상기 중계 배선에는 그 양측에 상기 외주 영역이 접속되어 있고,
서로 인접하는 상기 중계 배선에 관해서, 서로 인접하는 상기 외주 영역은 이간되어 있는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드 어레이. - 청구항 3에 있어서,
각각의 상기 중계 배선은 그 중심선을 따른 영역이 개구(開口)되어 있는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드 어레이. - 청구항 3에 있어서,
상기 캐패시터는 상기 퀀칭 저항 상에, 절연층을 개재하여, 형성된 피복 배선을 가지고 있고, 이 피복 배선의 일단은 상기 퀀칭 저항의 일단에 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드 어레이. - 청구항 3에 있어서,
각각의 상기 애벌란시 포토 다이오드의 애노드 및 캐소드 중 한쪽은, 링 모양 전극에 전기적으로 접속되어 있고,
상기 링 모양 전극의 애스펙트비는 2 이상인 것을 특징으로 하는 포토 다이오드 어레이. - 청구항 4에 있어서,
상기 캐패시터는 상기 퀀칭 저항 상에, 절연층을 개재하여, 형성된 피복 배선을 가지고 있고, 이 피복 배선의 일단은 상기 퀀칭 저항의 일단에 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드 어레이. - 청구항 5에 있어서,
상기 캐패시터는 상기 퀀칭 저항 상에, 절연층을 개재하여, 형성된 피복 배선을 가지고 있고, 이 피복 배선의 일단은 상기 퀀칭 저항의 일단에 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드 어레이. - 청구항 6에 있어서,
상기 캐패시터는 상기 퀀칭 저항 상에, 절연층을 개재하여, 형성된 피복 배선을 가지고 있고, 이 피복 배선의 일단은 상기 퀀칭 저항의 일단에 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드 어레이. - 청구항 7에 있어서,
상기 캐패시터는 상기 퀀칭 저항 상에, 절연층을 개재하여, 형성된 피복 배선을 가지고 있고, 이 피복 배선의 일단은 상기 퀀칭 저항의 일단에 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 포토 다이오드 어레이.
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