JPH0482269A - 二次元アレイ光検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、アレイ状の光電変換可能な受光部を有する
背面入射型の光検出器に関し、特にクロストークの低減
と、開口率向上ができる二次元アレイ光検出器に関する
ものである。

〔従来の技術〕

第３図及び第４図は従来の二次元プレイ光検出器の構造
を示す断面図及び光電変換部の配置を示す平面図である
。

これらの図において、ｌは高抵抗体の基板、２は化合物
半導体層、３は光電変換部、４は受光部、５及び５′は
電気信号を取り出すための電極、６は光学フィルタであ
る。

次に動作について説明する。

第３図は光電変換部３として、化合物半導体２上に形成
したＰＮ接合によるフォトダイオードの場合の例を示し
ている。従って第４図に示すように、受光部４は、光電
変換部３の外側にキャリアの拡散長だけ半径を大きくし
た同心円になる。このため隣接する画素間でのクロスト
ーク（漏話）を低減するためには各画素の受光部間隔を
極力大きくし、少なくとも受光部が重ならないようにす
る必要がある。一方、受光面内での受光部の面積比率（
開口率）を上げるため、画素ピッチを広くすることは得
策ではない、このため従来の二次元アレイ光検出器は第
４図に示すように隣接する画素の受光部が互いに接する
程度に配置されていた。

電極５及び５°は化合物半導体２の表面に形成されてい
るので、入射光は基板１側すなわち背面から入射させる
のが通常であり、また不用な光成分を除去するために入
射側に光学フィルタ６をセットしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の二次元アレイ光検出器は以上のように構成されて
いたので、以下に述べるようにクロスト〜りが発生しや
すく改善が必要であった。

第４図に示した従来の二次元アレイ光検出器は開口率と
の関係上、各画素の受光部が接するように格子状に配置
されていたので、その境界に発生したキャリアは確率的
に上下または左右に分流することとなり、クロストーク
の発生は避けられなかった。

また、第３図に示したように光学フィルタ６による反射
光７が他の画素へ入射することによってクロストークを
生じるという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、開口率を下げることなくクロストークを低減
するとともに、光学フィルタを不用にして、その反射光
によるクロストークも無くすることのできる高性能の二
次元アレイ光検出器を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る二次元アレイ光検出器は、入射面側の基
板上に各光電変換部に対応してマイクロレンズを形成し
たものである。

さらに、第２の発明は上記のマイクロレンズを組成比を
変えて光学フィルタと等価な機能を持たせた化合物半導
体により形成したものである。

さらに、第３の発明は一つの画素の回りに６個の画素が
正六角形状に接するように光電変換部を配置したもので
ある。

〔作用〕

この発明における二次元アレイ光検出器は基板上に形成
したマイクロレンズにより入射光を小さいスポットに変
換して、光電変換部へ入射させる。

また、上記マイクロレンズを組成比を変えた化合物半導
体で形成することにより光学フィルタと等価な機能を持
たせることができる。

また、各光電変換部を互いに正六角形状に接するように
配置することにより開口率を向上させることができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例による二次元アレイ光検出器
を示し、図において、８は基板１の入射側面に形成した
マイクロレンズである。

第２図は一つの画素の回りに６つの画素が正六角形状に
接するように光電変換部を配置した例を示す。

次に動作について説明する。

第１図において、マイクロレンズ８は基板１の入射面に
、各光電変換部３と同一軸上に形成したものである。こ
のマイクロレンズは、基板１を凹面状にエツチングした
後、その上に入射光に対して透明で屈折率が基板１より
大きな層を形成し、次にその表面を平面状に研磨するこ
とにより形成できる。このためマイクロレンズ８への入
射光は小さいスポットに絞られて光電変換部３へ入射す
ることになる。即ち各マイクロレンズの外形が第２図に
示す受光部４になる。このため従来と同じ大きさの受光
部４ならば光電変換部３は従来よりも小さくすることが
でき、その結果隣接する光電変換部間の間隔を双方から
のキャリアの拡散距離よりも大きくできるので画素間の
クロストークを大幅に低減することができる。

また、マイクロレンズ８の材料として、化合物半導体２
の組成を変えて、吸収波長帯を変えたものを用いること
により従来の光学フィルタと同じ機能を持たせることが
できる。このマイクロレンズ８は光学フィルタに比べて
高精度に加工され、受光部４との平行度も十分に良いの
で、従来の光学フィルタの場合に比べて不用な反射光に
よるクロストークを大幅に減少できる。なお、この場合
マイクロレンズ８と基板１との界面による反射強度は弱
いので問題は無い。

また、第２図は一つの受光部４の回りに他の６つの受光
部が正六角形状に接するように画素を配置した二次元ア
レイ光検出素子の平面配置を示しており、この例では受
光部４間の不用なスキマが減少し、開口率が７９％から
９１％に向上している。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば入射面側の基板上に各
光電変換部に対応してマイクロレンズを形成したので、
光電変換部を相対的に小さくでき、その結果クロストー
クを小さくできる効果がある。

さらに、第２の発明によれば、上記のマイクロレンズを
組成を変えた化合物半導体により形成したので、光学フ
ィルタと等価な機能を持たせることができ、従来の光学
フィルタを無くすることにより反射光によるクロストー
クを減少できる効果がある。

さらに、第３の発明によれば、受光部を互いに正六角形
状に接するように配置したので開口率を向上させること
ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による二次元アレイ光検出
器を示す断面図、第２図はこの発明の第２の実施例によ
る二次元アレイ光検出器を示す断面図、第３図及び第４
図は従来の二次元アレイ光検出器を示す断面図、及び平
面図である。 図において、１は基板、２は化合物半導体、３は光電変
換部、４は受光部、８はマイクロレンズである。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）高抵抗体の基板と、その上に形成した化合物半導
   体と、上記化合物半導体上に二次元アレイ状に配列した
   複数の光電変換部から成る二次元アレイ光検出器におい
   て、 上記基板の他の面上に基板よりも大きい屈折率を有する
   透明な材料でマイクロレンズを形成したことを特徴とす
   る二次元アレイ光検出器。
2. （２）マイクロレンズの材料として、光電変換部を構成
   する化合物半導体と組成比が異なる化合物半導体を用い
   、光学フィルタと等価な機能を持たせたことを特徴とす
   る第１項記載の二次元アレイ光検出器。
3. （３）光電変換部の配列を１つの画素の回りに６個の画
   素が正六角形状に接するような配列としたことを特徴と
   する第１項記載の二次元アレイ光検出器。