JP2000323743A - フォトダイオードアレイ - Google Patents

フォトダイオードアレイ

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JP2000323743A
JP2000323743A JP11129933A JP12993399A JP2000323743A JP 2000323743 A JP2000323743 A JP 2000323743A JP 11129933 A JP11129933 A JP 11129933A JP 12993399 A JP12993399 A JP 12993399A JP 2000323743 A JP2000323743 A JP 2000323743A
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Yoshihiro Sanpei
義広 三瓶
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明 三浦
Katsutoshi Sakakibara
勝利 榊原
Takeshi Yagihara
剛 八木原
Tadashige Fujita
忠重 藤田
Shinji Kobayashi
信治 小林
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貞治 岡
Kyoichi Akasaka
恭一 赤坂
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リニアリティの改善が可能なフォトダイオー
ドアレイを実現する。 【解決手段】 フォトダイオードアレイにおいて、アレ
イ状に配置された複数のフォトダイオードと、これらの
フォトダイオードの受光面の両端に接続されフォトダイ
オードで発生した電流を取り出す複数の電極とを設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フォトダイオード
アレイに関し、特にリニアリティの改善が可能なフォト
ダイオードアレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】フォトダイオードは受光面側のｐ型領域
と基板側のｎ型領域とをＰＮ接合することにより形成さ
れ、受光面から入射された光により発生した電流がカソ
ードからアノードに向けて流れる。
【０００３】図４はこのような従来のフォトダイオード
の一例を示す構成断面図である。図４において、１は基
板側のｎ層、２は受光面側のｐ層、３は絶縁膜、４は正
電極（アノード）、５は負電極（カソード）、１００は
入射光である。
【０００４】基板であるｎ層１の一方の側にはｐ層２が
形成され、ｎ層１の反対側には負電極５が形成され、ｐ
層２が形成された受光面側には絶縁膜３が形成される。
そして、絶縁膜３の一部をエッチング等により除去して
ｐ層２に接続する正電極４が形成される。
【０００５】ここで、図４に示す従来のフォトダイオー
ドの動作を説明する。受光面から入射された入射光１０
０によってフォトダイオード内で発生した電子はｎ層１
中に蓄積され、一方、正孔はｐ層２中に蓄積される。こ
のため、ｎ層１は負に、ｐ層２は正に帯電し、ｎ層１及
びｐ層２の間に外部回路を接続すればｎ層１及びｐ層２
からは電子及び正孔がそれぞれ反対側の層に向かって流
れることになる。
【０００６】例えば、図４中”ＥＬ０１”に示すｐ層２
中で発生した電子はフォトダイオード内の電界によって
ｎ層１側に加速されてｎ層１に蓄積される。同様に、図
４中”ＨＬ０１”に示すｎ層１中で発生した正孔はｐ層
２側に加速されて蓄積される。
【０００７】このようなフォトダイオードを複数個アレ
イ状に配置して形成したものがフォトダイオードアレイ
であり、図５はこのような従来のフォトダイオードアレ
イの一例を示す平面図である。
【０００８】図５において６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ及び
６ｅはフォトダイオードアレイを構成する各フォトダイ
オード、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ及び７ｅはフォトダイ
オード６ａ〜６ｅから発生した電流を取り出す電極であ
る。
【０００９】フォトダイオード６ａ〜６ｅは一方向に受
光面が向くように基板（図示せず。）上でアレイ状に配
置され、電極７ａ〜７ｅはフォトダイオード６ａ〜６ｅ
の受光面の一端にそれぞれ接続される。
【００１０】ここで、図５に示す従来例の動作を説明す
る。フォトダイオード６ａ〜６ｅの受光面に光が入射す
ると前述のように受光面側と反対側との間で電流が発生
し、発生した電流は電極７ａ〜７ｅを介して外部に取り
出される。
【００１１】例えば、図５に示す従来例ではフォトダイ
オード６ａ〜６ｅ内で発生した正孔が電極７ａ〜７ｅを
介して取り出されることになる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図５に示す従
来例では入射光の入射位置によって取り出される電流の
値が異なる場合がある。例えば、図５中”Ｐ００１”に
示す部分に入射光が入射した場合には、図５中”Ｐ００
１”に示す部分から電極７ｅまでの距離は図５中”Ｐ０
０２”に示す部分に入射光が入射した場合と比較して長
くなる。
【００１３】このため、その間に存在する抵抗成分によ
る電圧降下が生じて、外部に取り出される電流値が変わ
ってしまう。言い換えれば、入射光の入射位置によって
リニアリティが悪化してしまうと言った問題点があっ
た。特に、図５中”Ｐ００１”に示す部分に入射した入
射光によって大きな電流が発生した場合には発生する電
圧降下がさらに大きくなるのでリニアリティの悪化が増
大してしまう。
【００１４】このような、リニアリティの悪化を低減す
るために一般的にフォトダイオードに対して逆バイアス
のバイアス電圧を印加している。但し、バイアス電圧を
印加することは周波数特性やリニアリティの改善に役立
つものの暗電流が増加してノイズの増加を生じると共に
フォトダイオードを破損してしまう危険性もあると言っ
た問題点があった。従って本発明が解決しようとする課
題は、リニアリティの改善が可能なフォトダイオードア
レイを実現することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るために、本発明のうち請求項１記載の発明は、フォト
ダイオードアレイにおいて、アレイ状に配置された複数
のフォトダイオードと、これらのフォトダイオードの受
光面の両端に接続され前記フォトダイオードで発生した
電流を取り出す複数の電極とを備えたことにより、入射
光の入射位置による電極までの距離が短くなり、リニア
リティの悪化を低減することが可能になる。
【００１６】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明であるフォトダイオードアレイにおいて、前記電極
が、前記フォトダイオードの受光面の一端に接続される
と共に前記フォトダイオードと隣接するフォトダイオー
ドの受光面との間に電極を配線して前記フォトダイオー
ドの受光面の他端に接続されることにより、入射光の入
射位置による電極までの距離が短くなり、リニアリティ
の悪化を低減することが可能になる。
【００１７】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明であるフォトダイオードアレイにおいて、前記電極
が、前記フォトダイオードの受光面の一端及び他端に接
続される２つの電極と、前記フォトダイオードと隣接す
るフォトダイオードの受光面との間に配線され前記２つ
の電極を接続する透明電極とから構成されることによ
り、入射光の入射位置による電極までの距離が短くな
り、リニアリティの悪化を低減することが可能になる。
また、フォトダイオード間に配線される電極を透明電極
にすることにより、フォトダイオード部分の受光面積を
大きくすることが可能になる。
【００１８】請求項４記載の発明は、請求項３記載の発
明であるフォトダイオードアレイにおいて、前記透明電
極が、インジウム・スズ酸化物であることにより、入射
光の入射位置による電極までの距離が短くなり、リニア
リティの悪化を低減することが可能になる。また、フォ
トダイオード間に配線される電極を透明電極にすること
により、フォトダイオード部分の受光面積を大きくする
ことが可能になる。
【００１９】請求項５記載の発明は、請求項２及び請求
項３記載の発明であるフォトダイオードアレイにおい
て、前記電極の引き出し方向が前記フォトダイオードの
受光面の一方向であることにより、入射光の入射位置に
よる電極までの距離が短くなり、リニアリティの悪化を
低減することが可能になる。
【００２０】請求項６記載の発明は、請求項２及び請求
項３記載の発明であるフォトダイオードアレイにおい
て、前記電極の引き出し方向が前記フォトダイオードの
受光面の両方向であることにより、入射光の入射位置に
よる電極までの距離が短くなり、リニアリティの悪化を
低減することが可能になる。また、電極の配線領域が確
保されて電極の配線が容易になる。
【００２１】請求項７記載の発明は、請求項６記載の発
明であるフォトダイオードアレイにおいて、前記電極を
前記フォトダイオードの受光面の両方向から交互に引き
出すことにより、入射光の入射位置による電極までの距
離が短くなり、リニアリティの悪化を低減することが可
能になる。また、電極の配線領域が確保されて電極の配
線が容易になる。
【００２２】請求項８記載の発明は、請求項６記載の発
明であるフォトダイオードアレイにおいて、前記電極を
前記フォトダイオードの受光面の一方向から２つ引き出
す毎に前記フォトダイオードの受光面の他方から１つ引
き出すことにより、入射光の入射位置による電極までの
距離が短くなり、リニアリティの悪化を低減することが
可能になる。また、電極の配線領域が確保されて電極の
配線が容易になる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下本発明を図面を用いて詳細に
説明する。図１は本発明に係るフォトダイオードアレイ
の一実施例を示す平面図である。
【００２４】図１において８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ及び
８ｅはフォトダイオードアレイを構成する各フォトダイ
オード、９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ及び９ｅはフォトダイ
オード８ａ〜８ｅの受光面の両端から発生した電流を取
り出す電極である。
【００２５】フォトダイオード８ａ〜８ｅは一方向に受
光面が向くように基板（図示せず。）上でアレイ状に配
置され、電極９ａ〜９ｅはフォトダイオード８ａ〜８ｅ
の受光面の一端にそれぞれ接続されると共にフォトダイ
オード８ａ〜８ｅの受光面のそれぞれ間に電極を配線し
てフォトダイオード８ａ〜８ｅの受光面の他端にも接続
される。
【００２６】また、フォトダイオード８ａ〜８ｅの受光
面の両端に接続された電極９ａ〜９ｅは基板上で図面下
方向にさらに配線されて外部に引き出される。
【００２７】ここで、図１に示す実施例の動作を説明す
る。フォトダイオード８ａ〜８ｅの受光面の両端から電
流を取り出す構成としたので、入射光の入射位置による
電極９ａ〜９ｅまでの距離が従来例と比較して短くな
り、その間に存在する抵抗成分による影響が低減され
る。言い換えれば、リニアリティの悪化を低減すること
が可能になる。
【００２８】例えば、図１中”Ｐ１０１”に示す部分に
入射光が入射した場合には、電極９ｅまでの距離は図１
中”ＥＤ０１”に示す接続部分までの距離となる。一
方、図１中”Ｐ１０２”に示す部分に入射光が入射した
場合には、電極９ｅまでの距離は図１中”ＥＤ０２”に
示す接続部分までの距離となる。すなわち、図１中”Ｐ
１０１”及び”Ｐ１０２”に示す部分に入射光が入射し
た場合であっても電極９ｅまでの距離は同じになる。
【００２９】また、例えば、入射光の入射位置から電極
までの距離が最大になる、言い換えれば、図１中”Ｐ１
０３”に示すようなフォトダイオードの中心部分に入射
光が入射した場合であっても電極９ｅまでの距離は図５
に示す従来例と比べて”１／２程度”になり、最悪でも
リニアリティの悪化が”１／２程度”低減されることに
なる。
【００３０】この結果、フォトダイオード８ａ〜８ｅの
受光面の両端から電流を取り出す構成としたことによ
り、入射光の入射位置による電極９ａ〜９ｅまでの距離
が短くなり、リニアリティの悪化を低減することが可能
になる。
【００３１】なお、図１に示す実施例では電極９ａ〜９
ｅの引き出し方向が受光面の一方向（図面下方向。）の
みであったが、両方向から引き出しても構わない。図２
はこのような電極の引き出し方向を変えた本発明に係る
フォトダイオードアレイの第２の実施例を示す平面図で
ある。
【００３２】図２において８ａ〜８ｅは図１と同一符号
を付してあり，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ及び１
０ｅはフォトダイオード８ａ〜８ｅの受光面の両端から
発生した電流を取り出す電極である。
【００３３】フォトダイオード８ａ〜８ｅは手前に受光
面が向くように基板（図示せず。）上でアレイ状に配置
され、電極１０ａ〜１０ｅはフォトダイオード８ａ〜８
ｅの受光面の一端にそれぞれ接続されると共にフォトダ
イオード８ａ〜８ｅの受光面の間に電極を配線してフォ
トダイオード８ａ〜８ｅの受光面の他端にも接続され
る。
【００３４】さらに、フォトダイオード８ａ，８ｃ及び
８ｅの受光面の両端に接続された電極１０ａ，１０ｃ及
び１０ｅは基板上で図面下方向に、一方、フォトダイオ
ード８ｂ及び８ｄの受光面の両端に接続された電極１０
ｂ及び１０ｄは基板上で図面上方向にさらに配線されて
外部に引き出される。
【００３５】ここで、図２に示す実施例の動作を説明す
る。但し、基本的な動作は図１に示す実施例と同様であ
り、異なる点は、電極の引き出し方向を交互にすること
により、フォトダイオードが高密度に配列されて電流信
号を外部に引き出す電極の配線領域確保が難しい場合等
に電極の配線が容易になる点である。
【００３６】また、図２に示す実施例では電極引き出し
方向を交互に（１つおき）に変えていたが、勿論これに
限定される訳ではなく、両方向から任意の数の電極をそ
れぞれ引き出しても構わない。例えば、２つおき、３つ
おき…と言ったように規則的に引き出し方向を振り分け
てもよく、不規則的に両方向から電極を引き出しても構
わない。
【００３７】この結果、電極の引き出し方向をフォトダ
イオードの受光面の両方向から行うことにより、電極の
配線領域が確保されて電極の配線が容易になる。
【００３８】また、フォトダイオード部分の受光面積を
確保するためにフォトダイオード間に配線される電極を
透明電極としても構わない。図３はこのような一部に透
明電極を用いた本発明に係るフォトダイオードアレイの
第３の実施例を示す平面図である。
【００３９】図３において１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１
１ｄ及び１１ｅはフォトダイオードアレイを構成する各
フォトダイオード、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，
１２ｅ，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ及び１４ｅは
フォトダイオード１１ａ〜１１ｅの受光面の両端から発
生した電流を取り出す電極、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，
１３ｄ及び１３ｅはフォトダイオード間に配線された透
明電極である。
【００４０】フォトダイオード１１ａ〜１１ｅは手前に
受光面が向くように基板（図示せず。）上でアレイ状に
配置され、電極１２ａ〜１２ｅはフォトダイオード１１
ａ〜１１ｅの受光面の一端に、電極１４ａ〜１４ｅはフ
ォトダイオード１１ａ〜１１ｅの受光面の他端にそれぞ
れ接続される。
【００４１】また、電極１２ａ及び電極１４ａとの間は
フォトダイオードの間に配線された透明電極１３ａによ
って互いに接続され、電極１２ｂ及び電極１４ｂとの間
はフォトダイオードの間に配線された透明電極１３ｂに
よって互いに接続される。
【００４２】電極１２ｃ及び電極１４ｃとの間はフォト
ダイオードの間に配線された透明電極１３ｃによって互
いに接続され、電極１２ｄ及び電極１４ｄとの間はフォ
トダイオードの間に配線された透明電極１３ｄによって
互いに接続され、電極１２ｅ及び電極１４ｅとの間はフ
ォトダイオードの間に配線された透明電極１３ｅによっ
て互いに接続される。
【００４３】さらに、フォトダイオード１１ａ，１１ｃ
及び１１ｅの受光面の一端に接続された電極１２ａ，１
２ｃ及び１２ｅは基板上で図面下方向に、一方、フォト
ダイオード１１ｂ及び１１ｄの受光面の一端に接続され
た電極１２ｂ及び１２ｄは基板上で図面上方向にさらに
配線されて外部に引き出される。
【００４４】ここで、図３に示す実施例の動作を説明す
る。但し、基本的な動作は図１に示す実施例と同様であ
り、異なる点は、フォトダイオード間に配線される電極
を透明としたことにより、この透明電極とフォトダイオ
ードとが交差しても良くなるので、フォトダイオード部
分の受光面積を図１及び図２に示す実施例と比較して大
きくすることが可能になる点である。
【００４５】この結果、フォトダイオード間に配線され
る電極を透明電極にすることにより、フォトダイオード
部分の受光面積を大きくすることが可能になる。
【００４６】また、図１〜図３に示す実施例においては
説明の簡単のために５つのフォトダイオードを例示して
いるが勿論この数の限定されるものではなく任意の個数
のフォトダイオードを用いるフォトダイオードアレイに
適用することができる。
【００４７】また、図１〜図３に示す実施例においては
接続するフォトダイオードの左隣に隣接するフォトダイ
オードとの間に受光面の他端との接続を行う電極を配線
しているが、勿論右隣に隣接するフォトダイオードとの
間に受光面の他端との接続を行う電極を配線しても構わ
ない。
【００４８】また、図３に示す実施例では電極を両方向
に交互に引き出す例を示しているが勿論一方向のみに引
き出しても良く、２つおきに両方向に引き出したり、不
規則的に両方向から電極を引き出しても構わない。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば次のような効果がある。請求項１，２及
び請求項５の発明によれば、フォトダイオードの受光面
の両端から電流を取り出す構成としたことにより、入射
光の入射位置による電極までの距離が短くなり、リニア
リティの悪化を低減することが可能になる。
【００５０】また、請求項３及び請求項４の発明によれ
ば、フォトダイオード間に配線される電極を透明電極に
することにより、フォトダイオード部分の受光面積を大
きくすることが可能になる。
【００５１】また、請求項６乃至請求項８の発明によれ
ば、電極の引き出し方向をフォトダイオードの受光面の
両方向から行うことにより、電極の配線領域が確保され
て電極の配線が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフォトダイオードアレイの一実施
例を示す平面図である。
【図２】本発明に係るフォトダイオードアレイの第２の
実施例を示す平面図である。
【図３】本発明に係るフォトダイオードアレイの第３の
実施例を示す平面図である。
【図４】従来のフォトダイオードの一例を示す構成断面
図である。
【図５】従来のフォトダイオードアレイの一例を示す平
面図である。
【符号の説明】
１ ｎ層 ２ ｐ層 ３ 絶縁膜 ４ 正電極 ５ 負電極 ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，８ａ，８ｂ，８ｃ，８
ｄ，８ｅ，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ
フォトダイオード ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，９ａ，９ｂ，９ｃ，９
ｄ，９ｅ，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１４ａ，１
４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ 電極 １３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ 透明電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 榊原 勝利 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 八木原 剛 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 藤田 忠重 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 小林 信治 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 岡 貞治 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 赤坂 恭一 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5F049 MA02 NA01 NA18 NA20 RA02 SE02 SE09

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】フォトダイオードアレイにおいて、 アレイ状に配置された複数のフォトダイオードと、 これらのフォトダイオードの受光面の両端に接続され前
    記フォトダイオードで発生した電流を取り出す複数の電
    極とを備えたことを特徴とするフォトダイオードアレ
    イ。
  2. 【請求項２】前記電極が、 前記フォトダイオードの受光面の一端に接続されると共
    に前記フォトダイオードと隣接するフォトダイオードの
    受光面との間に電極を配線して前記フォトダイオードの
    受光面の他端に接続されることを特徴とする請求項１記
    載のフォトダイオードアレイ。
  3. 【請求項３】前記電極が、 前記フォトダイオードの受光面の一端及び他端に接続さ
    れる２つの電極と、 前記フォトダイオードと隣接するフォトダイオードの受
    光面との間に配線され前記２つの電極を接続する透明電
    極とから構成されることを特徴とする請求項１記載のフ
    ォトダイオードアレイ。
  4. 【請求項４】前記透明電極が、 インジウム・スズ酸化物であることを特徴とする請求項
    ３記載のフォトダイオードアレイ。
  5. 【請求項５】前記電極の引き出し方向が前記フォトダイ
    オードの受光面の一方向であることを特徴とする請求項
    ２及び請求項３記載のフォトダイオードアレイ。
  6. 【請求項６】前記電極の引き出し方向が前記フォトダイ
    オードの受光面の両方向であることを特徴とする請求項
    ２及び請求項３記載のフォトダイオードアレイ。
  7. 【請求項７】前記電極を前記フォトダイオードの受光面
    の両方向から交互に引き出すことを特徴とする請求項６
    記載のフォトダイオードアレイ。
  8. 【請求項８】前記電極を前記フォトダイオードの受光面
    の一方向から２つ引き出す毎に前記フォトダイオードの
    受光面の他方から１つ引き出すことを特徴とする請求項
    ６記載のフォトダイオードアレイ。
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