(57)【要約】【課題】高い波長分解能、高い光応答速度および高い光感度を有するホトダイオードアレイと、このホトダイオードアレイを光検出手段として用いる分光器とを提供すること。【解決手段】平面形状が細長い略矩形状をなし、長辺を互いに隣接させるように高密度に並列配置した複数のホトダイオード１０と、光が入射することによって発生する電荷を抽出するための電極５とを備え、ホトダイオード１０は第１導電型不純物を含有して光感応領域７を構成する第１導電型低濃度不純物領域１と、第１導電型不純物を第１導電型低濃度不純物領域１に比べて高濃度に含有して長辺方向に延びるように光感応領域７内に形成された第１導電型高濃度不純物領域２とが第１導電型とは異なる第２導電型の不純物を含有する第２導電型不純物層３内に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が入射する光感応領域の平面形状が二つの長辺と二つの短辺とによって形作られる略矩形状を成すとともに、前記光感応領域の平面形状を成す長辺を互いに隣接させるように並列配置した複数のホトダイオードと、前記光感応領域に光が入射することによって発生する電荷を抽出するための電極と、を備え、
前記ホトダイオードは、第１導電型不純物を含有して前記光感応領域を構成する第１の半導体領域と、前記第１導電型不純物を前記第１の半導体領域に比べて高濃度に含有して前記光感応領域の平面形状を成す長辺の向きに延びるように前記光感応領域に電気的に接続して形成され、前記電極に電気的に接続された第２の半導体領域とが、前記第１導電型とは異なる第２導電型の不純物を含有する第３の半導体層内に形成されている、ことを特徴とするホトダイオードアレイ。
【請求項２】
前記ホトダイオードは、前記電極が、前記光感応領域の平面形状を成す一方の短辺の近傍に設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のホトダイオードアレイ。
【請求項３】
前記第２の半導体領域は、前記光感応領域の平面形状の外周に沿うように形成されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載のホトダイオードアレイ。
【請求項４】
入射光を分光する分光手段と、分光後の入射光の光量を電気信号に変換する請求項１〜３のうち何れか一項に記載のホトダイオードアレイとを備える、ことを特徴とする分光器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホトダイオードアレイと分光器とに関する。
【背景技術】
【０００２】
ホトダイオードに係る技術としては、例えば、下記特許文献１などに開示されたものが知られている。このようなホトダイオードは、従来より様々な用途に用いられているが、特に、分光器の光検出手段として広く用いられている。
【特許文献１】特開２００３−１５８２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、分光器の光検出手段としては、高い波長分解能を高感度で実現するため、光が入射する光感応領域の平面形状が極端に細長い略矩形状（例えば、短辺の長さが２５〜５０μｍで、長辺の長さが略２．５ｍｍの略矩形状）を成す複数のフォトダイオードを長辺を相互に隣接させて並列且つ高密度で配置したものが知られている。この場合、光感応領域に発生するキャリアの電荷（以下、キャリア電荷という）を抽出するための電極が光感応領域の平面形状における一方の短辺側（二つの短辺のうち何れか一方の側であって、この短辺の近傍領域。以下同様）に設けられる。そして、個々のホトダイオードはそれぞれ一画素として構成される。
【０００４】
ここで、上記した分光器の光検出手段の一例を図を参照して説明する。図１２は分光器の光検出手段の構成を示す平面図であり、図１３はこの光検出手段に用いられるホトダイオードの構成を示す平面図である。この光検出手段は、ホトダイオード４０が一列に並列配置されたホトダイオードアレイ４１であり、このホトダイオードアレイ４１はそれぞれ光感応領域４２を有する複数のホトダイオード４０と、各ホトダイオード４０に設けられた電極４３と、この電極４３により抽出されたキャリア電荷を収集する読出部４４とが基板４５の表面に配置されている。特に、各ホトダイオード４０は、高い波長分解能を実現するため、光感応領域４２の平面形状を成す長辺を相互に隣接させるようにして並列配置され、さらに、この光感応領域４２の平面形状における一方の短辺側には電極４３が配置されている。そして、光感応領域４２には、例えば、Ｐ型（またはＮ型）の半導体領域４６が、Ｎ型（またはＰ型）の半導体層４７の表面に埋め込まれるように形成される。
【０００５】
ところで、分光器の光検出手段は、一般に、高い波長分解能が要求されるとともに、微弱な入射光でも高感度で検出できるような高い光感度も要求される。このため、この光検出手段として用いられるホトダイオード４０には非常に高い光感度が要求される。このように、ホトダイオード４０に高い光感度を実現させるためには、光感応領域４２を構成する不純物領域（以下、単に不純物領域という）の不純物濃度を低くすればよい。このことは、不純物領域の不純物濃度が高いと光応答速度は速くなるが光感度は低くなり、逆に、この不純物領域の不純物濃度が低いと光応答速度は遅くなるが光感度は高くなる、というホトダイオードの特性に由来している。ここで、光応答速度とは、光が照射されてから、光により不純物領域内に生じたキャリアが、電極４３により抽出されるまでの時間間隔を意味する。この光応答速度は、ＣＲの時定数により決まっており、不純物領域内の電気抵抗値が高い（不純物濃度が低い）と遅く、不純物領域内の電気抵抗値が低い（不純物濃度が高い）と速い。また、同じ電気抵抗値（不純物濃度）であっても、キャリアの発生地点と、このキャリア電荷を抽出する電極との距離に応じて光応答速度は異なったものとなる。
【０００６】
しかし、光感度を高くしようとして不純物領域の不純物濃度を低くすると、電気抵抗値が高くなって逆に光応答速度が低下する、という問題が生じる。さらに、光感応領域４２のうち電極４３から遠い場所でキャリアが発生した場合、すなわち、光感応領域４２の平面形状を成す二つの短辺のうち電極４３が配置された側とは反対側に位置する短辺側にキャリアが発生した場合には、このキャリアは光感応領域４２の平面形状を成す長辺の長さに相当する距離を移動しなければ電極４３に到達できず、このため、光応答速度がさらに低下することとなる。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、高い波長分解能、速い光応答速度および高い光感度を有するホトダイオードアレイと、このホトダイオードアレイを光検出手段として用いる分光器とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によるホトダイオードアレイは、光が入射する光感応領域の平面形状が二つの長辺と二つの短辺とによって形作られる略矩形状を成すとともに、上記光感応領域の平面形状を成す長辺を互いに隣接させるように並列配置した複数のホトダイオードと、上記光感応領域に光が入射することによって発生する電荷を抽出するための電極と、を備え、上記ホトダイオードは、第１導電型不純物を含有して上記光感応領域を構成する第１の半導体領域と、上記第１導電型不純物を上記第１の半導体領域に比べて高濃度に含有して上記光感応領域の平面形状を成す長辺の向きに延びるように前記光感応領域に電気的に接続して形成され、前記電極に電気的に接続された第２の半導体領域とが、上記第１導電型とは異なる第２導電型の不純物を含有する第３の半導体層内に形成されている、ことを特徴とする。
【０００９】
本発明のホトダイオードアレイによれば、ホトダイオードが、二つの長辺と二つの短辺とによって形作られる細長い略矩形状の光感応領域を有し、キャリア電荷を抽出するための電極が、この光感応領域の平面形状における所定位置に設けられ、さらに、長辺を互いに隣接させるように並列配置される。これにより、ホトダイオードを高密度に配置可能となり、ホトダイオードアレイを分光器に適用した場合に非常に高い波長分解能が実現できる。そして、ホトダイオードの光感応領域を構成する第１の半導体領域に電気的に接続されるように、この第１の半導体領域より不純物濃度が高く光応答速度が速い（電気抵抗値が低い、たとえばキャリア濃度１×１０１８ｃｍ−３以上）第２の半導体領域が形成され、さらに、この第２の半導体領域にキャリア電荷を抽出するための電極が電気的に接続される。このため、第１の半導体領域に光が照射されることにより生じるキャリア電荷が電気抵抗値の高い第１の半導体領域を移動することなく電気抵抗値の低い第２の半導体領域を移動して電極まで到達できるので、光応答速度が向上する。特に、第２の半導体領域が光感応領域の平面形状を成す長辺の向きに延びるように形成されるため、光感応領域のどの地点で発生したキャリアであっても（特に、電極が設けられた側とは反対に位置する短辺側で発生したキャリアであっても）、発生地点からすぐに第２の半導体領域に到達可能となり、より速い光応答速度が実現できる。さらに、第１の半導体領域の不純物濃度を低く、たとえばキャリア濃度１×１０１７ｃｍ−３以下に設定すれば、第１の半導体領域だけの光応答速度は遅いが（電気抵抗値が高いが）、全体としては光感度がよく、微弱な入射光でも感度良く検出可能となる。したがって、高い波長分解能、速い光応答速度および高い光感度を有するホトダイオードアレイが実現できる。
【００１０】
また、本発明では、ホトダイオードは、上記電極が、上記光感応領域の平面形状を成す一方の短辺の近傍に設けられているのが好ましい。これにより、ホトダイオードを高密度に整列配置できるので、高い波長分解能を有するホトダイオードアレイが実現できる。
【００１１】
また、本発明では、上記第２の半導体領域は、上記光感応領域の平面形状の外周に沿うように形成されているのが好ましい。これによれば、光感応領域の平面形状の外周に沿って第２の半導体領域が形成されるため、互いに導電型が異なる第１の半導体領域と第３の半導体層との界面がこの外周に沿っては形成されないこととなる。このため、ＳｉＯ２層（またはＳｉＮ層）が光感応領域（第１の半導体領域）の表面に形成された場合であっても、この界面近傍に生じる空乏層が、第１の半導体領域（Ｓｉ領域）内で暗電流が生じるＳｉＯ２層との界面近傍にまで拡大形成される、という現象が起こりにくくなる。このため、第１の半導体領域内における暗電流の増大化が抑制可能となり、低ノイズ化が実現できる。
【００１２】
また、本発明による分光器は、入射光を分光する分光手段と、分光後の入射光の光量を電気信号に変換するための上記したホトダイオードアレイとを備えることを特徴とする。本発明の分光器によれば、光検出手段としてのホトダイオードアレイが高い波長分解能、速い光応答速度および高い光感度を有するため、高精度な分光器が実現できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高い波長分解能、速い光応答速度および高い光感度を有する低ノイズなホトダイオードアレイと、このホトダイオードアレイを光検出手段として用いる分光器とが提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本実施形態に係るホトダイオードと、このホトダイオードを複数備えるホトダイオードアレイと、このホトダイオードアレイを光検出手段として用いる分光器とについて説明する。なお、以下の図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複説明は省略する。
【００１５】
まず、図１〜図３に基づいて本実施形態に係るホトダイオードについて説明する。図１（ａ）は、本実施形態に係るホトダイオードの平面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）に示すＩ−Ｉ矢示方向の断面構造を示す図であり、同図（ｃ）は、同図（ａ）に示すＩＩ−ＩＩ矢示方向の断面構造を示す図である。図２（ａ）は、本実施形態に係るホトダイオードに対し遮光膜が形成された場合の態様を示す平面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）に示すＩＩＩ−ＩＩＩ矢示方向の断面構造を示す図である。そして、図３は、本実施形態に係るホトダイオードに生じる空乏層を説明するための図である。
【００１６】
まず、図１に基づいて、ホトダイオード１０の構成について説明する。ホトダイオード１０は、第１の半導体領域としての第１導電型低濃度不純物領域１と、第２の半導体領域としての第１導電型高濃度不純物領域２と、第３の半導体層としての第２導電型不純物層３と、シリコン熱酸化膜（ＳｉＯ２であるが、ＳｉＮでも良い）４と、電極５，６と、光感応領域７とが形成される。ここで「第１導電型」と「第２導電型」とは、互いに異なる導電型（Ｎ型、Ｐ型）を意味する。すなわち、第１導電型がＰ型の場合には、第２導電型はＮ型であり、第１導電型がＮ型の場合には、第２導電型はＰ型である。以下、本実施形態においては、第１導電型を例えばＰ型として説明する。
【００１７】
第１導電型低濃度不純物領域１は、シリコン（Ｓｉ）領域に、低濃度、たとえばキャリア濃度１×１０１７ｃｍ−３以下の第１導電型不純物（導電型がＮ型の場合には砒素などであり、Ｐ型の場合には硼素などである。以下同様）が含有されたものであり、第１導電型高濃度不純物領域２は、シリコン（Ｓｉ）領域に、第１導電型低濃度不純物領域１より高い濃度、たとえばキャリア濃度１×１０１８ｃｍ−３以上の第１導電型不純物が含有されたものである。
【００１８】
第１導電型低濃度不純物領域１は光感応領域７に形成され、第１導電型高濃度不純物領域２は第１導電型低濃度不純物領域１を取り囲むようにして形成される。また、第１導電型高濃度不純物領域２の厚さＬ２は第１導電型低濃度不純物領域１の厚さＬ１よりも厚くなるように設計されている。ここで、光感応領域７の平面形状は、二つの長辺と二つの短辺とによって形作られる略矩形状を成し、この平面形状における短辺側であってシリコン熱酸化膜４表面には電極５が形成される。電極５はシリコン熱酸化膜４を貫通して第１導電型高濃度不純物領域２と電気的に接続されている。
【００１９】
そして、第１導電型低濃度不純物領域１と第１導電型高濃度不純物領域２とは第２導電型不純物層３の一方の表面にプレーナー状になるように形成され、さらに、その表面にシリコン熱酸化膜４が形成される。第２導電型不純物層３の上記表面とは反対側の表面には電極６が形成される。
【００２０】
さらに、本実施形態に係るホトダイオードアレイに並列配置されたホトダイオード１０の場合には、図２に示すような遮光膜８が、互いに隣接するホトダイオード１０の光感応領域７の間にあってシリコン熱酸化膜４の表面に形成される。図２には、図示簡略化のため、ホトダイオードアレイに並列配置される複数のホトダイオード１０のうちの二つが示されている。この遮光膜８は、例えば、ポリシリコン或いはＴｉＮなどの物質により構成される。
【００２１】
上記構成を有するホトダイオード１０では、電極５，６間に電圧が印加された状態で光感応領域７に光が入射すると、光感応領域７を構成する第１導電型低濃度不純物領域１内の空乏層でキャリアが発生する。このキャリアは第１導電型低濃度不純物領域１や第１導電型高濃度不純物領域２内を移動して電極５に到達し、電極５によってそのキャリア電荷が抽出される。しかし、キャリアの移動速度は、第１導電型低濃度不純物領域１内よりも、第１導電型高濃度不純物領域２内のほうが速い（低電気抵抗）ため、第１導電型低濃度不純物領域１で発生するキャリアは、主に第１導電型高濃度不純物領域２内を移動して電極５に到達する。これにより、キャリアが第１導電型低濃度不純物領域１内のみを移動する場合に比べて移動速度が速くなり、光応答速度の向上が図られることとなる。さらに、光感応領域７が低不純物濃度の第１導電型低濃度不純物領域１により構成されるため、微弱な入射光も検出可能な高い光感度が実現できる。すなわち、本実施形態に係るホトダイオード１０によれば、高い光感度と速い光応答速度とが実現できる。尚、第２導電型高濃度不純物層３内に延びた空乏層でもキャリアが発生するが、このキャリアは第２導電型高濃度不純物層３内を移動して電極６に速やかに到達する。
【００２２】
また、上記したような第１導電型低濃度不純物領域１内に第１導電型高濃度不純物領域が形成されていないホトダイオードの場合には、図１４に示すように、半導体領域４６（光感応領域４２）や半導体層４７を含むＳｉ層と、このＳｉ層の表面に形成されるＳｉＯ２層４８との界面近傍には、分子結合の電子対欠陥に起因する暗電流（ノイズ）が発生するが、特に、この界面が空乏層に接している場合には暗電流がより増大化されて大きくなる。したがってこの場合、半導体領域４６（光感応領域４２）の不純物濃度を低く設定すると、この半導体領域４６内にも空乏層が拡がるため、半導体領域４６内で生じる暗電流も増大化されて大きくなり、ノイズが増大する、という問題が生じる。これに対し、本実施例にかかるホトダイオード１０では、図３に示すように、第１導電型低濃度不純物領域１と第２導電型不純物層３との界面近傍に空乏層（図中符号Ａ１に示す点線で囲まれた領域）が生じるが、第１導電型高濃度不純物領域２が第１導電型低濃度不純物領域１（光感応領域７）を取り囲むようにして形成されるため、第１導電型低濃度不純物領域１内であって第１導電型低濃度不純物領域１とシリコン熱酸化膜４との界面近傍（例えば、図中符号Ａ２に示す一点鎖線で囲まれた領域）にまでこの空乏層が拡がる、という現象が起こりにくくなっている。このため、第１導電型低濃度不純物領域１とシリコン熱酸化膜４との界面近傍に生じる暗電流の増大化が抑制可能となり、低ノイズ化が実現できる。
【００２３】
更に、図２に示されるように、第１導電型高濃度不純物領域２と第２導電型不純物層３との界面近傍を、遮光膜８で覆うことにより、空乏層が生じる第１導電型高濃度不純物領域２と第２導電型不純物層３との界面に光が入射することを防ぎ、分子結合の電子対欠陥に起因する暗電流（ノイズ）が光入射によって増大することを防ぐこともできる。
【００２４】
ところで、上記特許文献１（特開２００３−１５８２５１号公報）に記載のホトダイオードは、本実施形態に係るホトダイオード１０のような、高い波長分解能が要求される分光器のホトダイオードアレイ（光検出手段）に設置できるような構成とはなっていない。すなわち、本発明に係るホトダイオードは、高い波長分解能を実現するためホトダイオードアレイに高密度に並列配置が可能な構成、すなわち、平面形状が細長い略矩形状を成し、キャリア電荷を抽出するための電極がこの平面形状における短辺側に設置された構成となっているが、上記文献に記載のホトダイオードはこのような構成にはなっていない。すなわち、本実施形態に係るホトダイオードアレイが備えるホトダイオードは、上記文献に記載のホトダイオードとは異なり、分光器に適用した場合に高い波長分解能と、十分に高い光感度および速い光応答速度とが実現できるものとなっている。
【００２５】
次に、本実施形態に係るホトダイオードアレイについて説明する。本実施形態に係るホトダイオードアレイの基本構成は、上記説明したホトダイオード１０を複数備え、このホトダイオード１０が光感応領域７の平面形状を成す長辺を相互に隣接させるようにして基板表面に高密度に並列配置されていることである。この場合、ホトダイオード１０に発生するキャリア電荷を抽出するための電極５は、できるだけ多くのホトダイオード１０を高密度に配置できるようにするため、光感応領域７の平面形状における短辺側にそれぞれ設けられている。
【００２６】
上記のような基本構成を有する四タイプのホトダイオードアレイを図４に示す。図４（ａ）〜（ｄ）は、何れも、本実施形態に係るホトダイオードアレイを示す平面図である。
【００２７】
図４（ａ）に示すホトダイオードアレイ２１は、モノリシック型であって、シフトレジスタ２０ｂに接続された複数のホトダイオード１０が光感応領域７の平面形状を成す長辺を相互に隣接させるようにして基板２０ａ表面に一列に並列配置されたものである。そして図４（ｂ）に示すホトダイオードアレイ２２は、同じくモノリシック型であって、シフトレジスタ２０ｂに接続された複数のホトダイオード１０が光感応領域７の平面形状を成す長辺を相互に隣接させるようにして基板２０ａ表面に並列配置されたものを複数列（図４に示す例では、二列）設けたものである。また、図４（ｃ）に示すホトダイオードアレイ２３は、チップ別体構造であって、読出し回路２０ｃに接続された複数のホトダイオード１０が光感応領域７の平面形状を成す長辺を相互に隣接させるようにして基板２０ａ表面に一列に並列配置されたものである。そして図４（ｄ）に示すホトダイオードアレイ２４は、チップ別体構造であるが、複数の基板２０ａ（図４に示す例では、二枚）を有し、各基板２０ａの表面には、それぞれ、読出し回路２０ｃに接続された複数のホトダイオード１０が光感応領域７の平面形状を成す長辺を相互に隣接させるようにして一列に並列配置されている。
【００２８】
ここで、モノリシック型とは、基板２０ａにシフトレジスタ２０ｂを備え、このシフトレジスタ２０ｂによって複数のホトダイオード１０の受光量がシリアルデータとして出力可能となっている。これに対し、チップ別体構造とは、半導体チップ（この場合、シフトレジスタ２０ｂを含む読出し回路２０ｃ）が基板２０ａとは別体に設けられた構成のホトダイオードアレイであり、外部に設けられた読出し回路２０ｃと、基板２０ａに設けられた各ホトダイオード１０との間がワイヤ２０ｄによって電気的に接続されたものである。
【００２９】
このホトダイオードアレイ２１〜２４によれば、ホトダイオード１０が基板２０ａに高密度で配置可能となるので高い波長分解能が実現できる。
【００３０】
次に、図５を参照して、本実施形態に係る分光器３０について説明する。図５は、本実施形態に係る分光器を示す斜視図である。
【００３１】
図示のように、分光器３０は、光ファイバ３１、入射部３２、回折格子部３３、ミラー３４、基台３５、光検出手段３６などを備える。入射部３２は光ファイバ３１の端部を固定し、分光手段としての回折格子部３３は光ファイバ３１を通じて入射した光を回折させ、ミラー３４は光ファイバ３１から入射した光を回折格子部３３に向けて反射させるとともに回折格子部３３により回折された光を光検出手段３６に向けて反射させる。また、光検出手段３６は、回折格子部３３によって回折された光の光量を波長ごとに電気信号に変換するためのものであり、本実施形態に係るホトダイオードアレイ２１〜２４の何れかが用いられる。そして、入射部３２、回折格子部３３、ミラー３４、光検出手段３６は基台３５に設置される。
【００３２】
このように、本実施形態に係るホトダイオードアレイ２１〜２４を光検出手段として用いた分光器３０は、光検出手段３６（すなわち、ホトダイオードアレイ２１〜２４のいずれか）に用いられるホトダイオード１０が、低暗電流（低ノイズ）であるとともに高い光感度と速い光応答速度とを有するので、高い波長分解能を維持しつつ極めて精度の高い分光器となる。
【００３３】
なお、本発明は、上記説明したホトダイオードアレイ２１〜２４やホトダイオード１０に限らず、詳細構成や詳細動作については変更可能である。
【００３４】
例えば、ホトダイオード１０に替えて、図６〜図９に示すホトダイオード１０ａ〜１０ｄを用いてもよい。図６〜図９は、それぞれ本実施形態に係るホトダイオードの第１〜４の変形例を示す図である。なお、以下では、説明簡略化のため、第１導電型高濃度不純物領域２の立体的な形成領域（位置や形状）の説明を、平面形状を用いて行う。
【００３５】
＜第１の変形例＞  図６（ａ）は、本実施形態に係る第１の変形例としてのホトダイオードを示す平面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すＩＶ−ＩＶ矢示方向の断面構造を示す図であり、同図（ｃ）は同図（ａ）に示すＶ−Ｖ矢示方向の断面構造を示す図である。図６に示すホトダイオード１０ａは、第１導電型高濃度不純物領域２の厚さＬ２が第１導電型低濃度不純物領域１の厚さＬ１よりも薄くなっており、この点を除けば、ホトダイオード１０ａの構成は上記した図１に示すホトダイオード１０と同様のものとなっている。
【００３６】
＜第２の変形例＞  図７（ａ）は、本実施形態に係る第２の変形例としてのホトダイオードを示す平面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すＶＩ−ＶＩ矢示方向の断面構造を示す図であり、同図（ｃ）は同図（ａ）に示すＶＩＩ−ＶＩＩ矢示方向の断面構造を示す図である。図７に示すホトダイオード１０ｂは、第１導電型高濃度不純物領域２が、電極５を含む光感応領域７の平面形状における短辺側に位置する略矩形状領域に形成されると共に、当該形成された略矩形状領域に連結して光感応領域７の平面形状における略中央部で長辺の向きに延びる略直線状領域に形成される。そして、第１導電型低濃度不純物領域１の厚さＬ１が第１導電型高濃度不純物領域２の厚さＬ２よりも薄くなっている。
【００３７】
＜第３の変形例＞  図８（ａ）は、本実施形態に係る第３の変形例としてのホトダイオード示す平面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢示方向の断面構造を示す図であり、同図（ｃ）は同図（ａ）に示すＩＸ−ＩＸ矢示方向の断面構造を示す図である。図８に示すホトダイオード１０ｃは、第１導電型高濃度不純物領域２が、電極５の下に形成されると共に、当該形成された領域に連結して光感応領域７の平面形状の略中央部で長辺の向きに延びる略直線状領域に形成される。そして、第１導電型高濃度不純物領域２の厚さＬ２が第１導電型低濃度不純物領域１の厚さＬ１よりも薄くなっている。
【００３８】
＜第４の変形例＞  図９（ａ）は、本実施形態に係る第４の変形例としてのホトダイオードを示す平面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すＸ−Ｘ矢示方向の断面構造を示す図であり、同図（ｃ）は同図（ａ）に示すＸＩ−ＸＩ矢示方向の断面構造を示す図である。図９に示すホトダイオード１０ｄは、第１導電型高濃度不純物領域２が、電極５を含む光感応領域７の平面形状における短辺側に位置する略矩形状領域に形成されると共に、当該形成された略矩形状領域に連結して光感応領域７の平面形状を成す長辺の向きにジグザグ状に延びる領域に形成される。そして、第１導電型低濃度不純物領域１の厚さＬ１が第１導電型高濃度不純物領域２の厚さＬ２よりも薄くなっている。
【００３９】
上記した第１〜４の変形例としてのホトダイオード１０ａ〜１０ｄは、第１導電型高濃度不純物領域２の形成領域が、何れも電極５に電気的に接続された構成となっている。すなわち、ホトダイオード１０ａ〜１０ｄは、第１導電型高濃度不純物領域２を移動するキャリアのキャリア電荷が電極５によって抽出される構成となっている。
【００４０】
ここで、上記した第１〜４の変形例に対して遮光膜８が形成された場合の態様について、特に、第２の変形例に係るホトダイオード１０ｂを用いて示す。図１０は、本実施例に係るホトダイオードに対し遮光膜が形成された場合の態様を示す平面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すＸＩＩ−ＸＩＩ矢示方向の断面構造を示す図である。図１０に示すように、ホトダイオード１０ａがホトダイオードアレイ２１〜２４の基板２０ａ表面に並列配置された際には、互いに隣接するホトダイオード１０ａの光感応領域７の間にあってシリコン熱酸化膜４の表面に遮光膜８が形成される。ここで図１０には、図示簡略化のため、並列配置される複数のホトダイオード１０ａのうちの二つのみが示されている。
【００４１】
＜その他の変形例＞  以上、本実施形態に係るホトダイオード１０の第１〜４の変形例について説明したが、上記第１〜４の変形例に限らず、第１導電型高濃度不純物領域２の形成領域の幾何学的形状の違いに応じて、本実施形態に係るさらに多くの変形例が存在する。このような変形例を図１１に四つ例示する。図１１（ａ）〜（ｄ）は、何れも、本実施形態に係るホトダイオードの他の変形例を示す平面図である。
【００４２】
図１１（ａ）に示すホトダイオード１０ｅは、第１導電型高濃度不純物領域２が、光感応領域７の平面形状の外周に沿って閉じた帯状領域に形成されると共に、当該形成された帯状領域に連結して光感応領域７の平面形状における略中央部で長辺の向きに細長く延びる略矩形状領域に形成されたものとなっている。そして、図１１（ｂ）に示すホトダイオード１０ｆは、第１導電型高濃度不純物領域２が、光感応領域７の平面形状の外周のうち、二つの長辺と一方の短辺とに沿うと共に他方の短辺側には開いた帯状領域に形成されたものとなっている。
【００４３】
図１１（ｃ）に示すホトダイオード１０ｇは、第１導電型高濃度不純物領域２が、各々光感応領域７の平面形状を成す短辺の向きに細く延びる（すなわち、光感応領域７の平面形状を成す二つの長辺を結ぶような）複数の略矩形状領域に形成されると共に、当該形成された複数の略矩形状領域に連結して光感応領域７の平面形状の略中央部で長辺の向きに細長く延びる略矩形状領域に形成されたものとなっている。そして、図１１（ｄ）に示すホトダイオード１０ｈは、第１導電型高濃度不純物領域２が光感応領域７の平面形状を成す長辺の向きに細くジグザグ状に延びる領域に形成されたものとなっている。
【００４４】
ここで、上記したホトダイオード１０ｅ〜１０ｈは、何れも、第１導電型高濃度不純物領域２の形成領域が電極５に電気的に接続された構成となっており、第１導電型高濃度不純物領域２を移動するキャリアのキャリア電荷が電極５により抽出されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本実施形態に係るホトダイオードを示す図である。
【図２】本実施形態に係るホトダイオードに遮光膜が形成された態様を示す図である。
【図３】本実施形態に係るホトダイオードに生じる空乏層を説明するための図である。
【図４】本実施形態に係るホトダイオードアレイを示す平面図である。
【図５】本実施形態に係る分光器を示す斜視図である。
【図６】本実施形態に係るホトダイオードの第１の変形例を示す図である。
【図７】本実施形態に係るホトダイオードの第２の変形例を示す図である。
【図８】本実施形態に係るホトダイオードの第３の変形例を示す図である。
【図９】本実施形態に係るホトダイオードの第４の変形例を示す図である。
【図１０】本実施例に係るホトダイオードに対し遮光膜が形成された場合の態様を示す平面図である。
【図１１】本実施形態に係るホトダイオードの他の変形例を示す平面図である。
【図１２】従来のホトダイオードアレイを示す平面図である。
【図１３】従来のホトダイオードを示す平面図である。
【図１４】従来のホトダイオードに生じる空乏層を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…第１導電型低濃度不純物領域、２…第１導電型高濃度不純物領域、３…第２導電型不純物層、４…シリコン熱酸化膜、５，６…電極、７…光感応領域、８…遮光膜、１０，１０ａ〜１０ｈ…ホトダイオード、２０ａ…基板、２０ｂ…シフトレジスタ、２０ｃ…読出し回路、２０ｄ…ワイヤ、２１〜２４…ホトダイオードアレイ、３０…分光器、３１・・・光ファイバ、３２…入射部、３３…回折格子部、３４…ミラー、３５…基台、３６…光検出手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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