(57)【要約】      （修正有）【課題】近赤外の波長帯域における光の検出感度が高い光検出器およびその光検出器を用いたライダー装置を提供する。【解決手段】光検出器１００１は受光面側の反対側に設けられた突出部を有する半導体層と、半導体層の突出部の表面を覆い、受光面から入射した光を反射する反射材とを備え、半導体層の突出部は傾斜部を有し、受光面に対する傾斜部の傾斜面の角度αは、半導体層の突出部の屈折率ｎ１、受光面から突出部に向かう方向における半導体層の長さＤ、水平方向における前記突出部の長さＬを用いて、式（１）を満たす。2017190994.tif 000022【選択図】図１
2017190994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面側の反対側に設けられた突出部を有する半導体層と、
前記半導体層の前記突出部の表面を覆い、前記受光面から入射した光を反射する反射材
と、
を備え、
前記半導体層の前記突出部は傾斜部を有し、前記受光面に対する前記傾斜部の傾斜面の
角度αは、前記半導体層の前記突出部の屈折率ｎ１、前記受光面から前記突出部に向かう
方向における前記半導体層の長さＤ、水平方向における前記突出部の長さＬを用いて、
【数１】
2017190994.tif 000016
を満たす光検出器。
【請求項２】
前記角度αは、前記受光面から前記突出部に向かう方向における前記突出部の長さＷ、
前記光の波長λ、前記突出部の消衰係数ｋをさらに用いて、
【数２】
2017190994.tif 000017
を満たす請求項１に記載の光検出器。
【請求項３】
前記受光面に前記光を透過する基板をさらに備え、
前記角度αは前記基板の屈折率ｎ２をさらに用いて、
【数３】
2017190994.tif 000018
【数４】
2017190994.tif 000019
のいずれかを満たす請求項１または請求項２に記載の光検出器。
【請求項４】
前記半導体層は前記受光面から前記突出部に向かう方向にｐ型半導体層およびｎ型半導
体層の順で構成される請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光検出器。
【請求項５】
前記半導体層は前記受光面から前記突出部に向かう方向にｐ＋型半導体層、ｐ−型半導
体層、ｐ＋型半導体層、およびｎ型半導体層の順で構成される請求項４に記載の光検出器
。
【請求項６】
前記半導体層は前記受光面から前記突出部に向かう方向にｎ型半導体層およびｐ型半導
体層の順で構成される請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光検出器。
【請求項７】
前記半導体層は前記受光面から前記突出部に向かう方向にｎ＋型半導体層、ｎ−型半導
体層、ｎ＋型半導体層、およびｐ型半導体層の順で構成される請求項６に記載の光検出器
。
【請求項８】
前記半導体層の前記突出部の前記傾斜部は第１の傾斜部と前記第１の傾斜部に続く第２
の傾斜部で構成され、前記受光面から前記突出部に向かう方向において、前記第１の傾斜
部の長さをＷ１、前記第２の傾斜部の長さをＷ２とし、前記受光面に対して、前記第１の
傾斜部の傾斜面の角度をα１、前記第２の傾斜部の傾斜面の角度をα２とすると、前記角
度α１および前記角度α２は
【数５】
2017190994.tif 000020
【数６】
2017190994.tif 000021
を満たす請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の光検出器。
【請求項９】
前記受光面は四角形であり、一辺の長さが２０μｍ以上３０μｍ以下である請求項１な
いし請求項８のいずれか１項に記載の光検出器。
【請求項１０】
前記半導体層の前記長さは１μｍ以上１０μｍ以下である請求項１ないし請求項９のい
ずれか１項に記載の光検出器。
【請求項１１】
前記反射材の電気伝導率は前記突出部の電気伝導率よりも高い請求項１ないし請求項１
０にいずれか１項に記載の光検出器。
【請求項１２】
１つの前記突出部に対して複数の前記受光面を有する請求項１ないし請求項１１のいず
れか１項に記載の光検出器。
【請求項１３】
前記光の波長は７５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である請求項１ないし請求項１２のい
ずれか１項に記載の光検出器。
【請求項１４】
前記半導体層はＳｉで構成される請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の光
検出器。
【請求項１５】
物体に光を照射する光源と、
前記物体に反射された光を検出する請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の
光検出器と、
前記物体と前記光検出器の間の距離を計測する計測部と、
を備えるライダー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
光検出器およびライダー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を用いた光検出器は、微弱な光を検出し、出
力する信号を増幅する。ＡＰＤがシリコン（Ｓｉ）で作製された場合、光検出器の光感度
特性はシリコンの吸収特性に大きく依存する。シリコンで作製されたＡＰＤは、４００〜
６００ｎｍの波長の光を最も吸収する。７５０ｎｍ以上の近赤外の波長帯域ではほとんど
感度を有さない。シリコンを用いた光検出器の感度を向上させるために、空乏層を数十μ
ｍとなるように非常に厚くし、近赤外の波長帯域に感度を持たせるデバイスが知られてい
る。しかし、光検出器の駆動電圧が数百Ｖと非常に高くなってしまう。
【０００３】
したがって、シリコンを用いた光検出器において、７５０ｎｍ以上の光の検出効率を高め
るために、光検出器の内部に光を閉じ込める構造が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２２６０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、７５０ｎｍ以上の光を内部に閉じ込める構造を有す
る光検出器およびその光検出器を備えたライダー装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の光検出器は、受光面側の反対側に設けられた突出部を有する半導体層と、前記
半導体層の前記突出部の表面を覆い、前記受光面から入射した光を反射する反射材と、を
備え、前記半導体層の前記突出部は傾斜部を有し、前記受光面に対する前記傾斜部の傾斜
面の角度αは、前記半導体層の前記突出部の屈折率ｎ１、前記受光面から前記突出部に向
かう方向における前記半導体層の長さＤ、水平方向における前記突出部の長さＬを用いて
、
【数１】
2017190994.tif 000003
を満たす。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】光検出器と光検出器をｘｚ平面で見た図。
【図２】光路変換部の長さと光の入射角の関係図。
【図３】光検出器に光が入射する様子を示す図。
【図４】光検出器と光検出器をｘｚ平面で見た図。
【図５】光検出器に光が入射する様子を示す図。
【図６】光路変換部の長さと光の吸収効率の関係図。
【図７】ｎ型半導体層の長さと光検出器の光の吸収効率の関係図。
【図８】光検出器の内部透過率と光の吸収効率の関係図。
【図９】光検出器を示す図。
【図１０】光路変換部の長さと光の吸収効率の関係を示す図。
【図１１】光路変換部の長さと光の吸収効率の関係を示す図。
【図１２】光検出器を示す図。
【図１３】光の吸収効率と光路変換部の長さ、光の波長の関係を示す図。
【図１４】光検出器を示す図。
【図１５】光検出器を示す図。
【図１６】光路変換部の長さと光の吸収効率の関係を示す図。
【図１７】光検出器と光検出器をｘｚ平面で見た図。
【図１８】光路変換部の長さと光の吸収効率を示す図。
【図１９】光検出器をｘｚ平面で見た図。
【図２０】光検出器をｘｚ平面で見た図。
【図２１】光検出器の作製方法を示す図。
【図２２】光検出器の作製方法を示す図。
【図２３】ライダー装置の構成図。
【図２４】測定システムの構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。同じ符号が付されているものは同様
のものを示す。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関
係、部分間の大きさの比係数などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同
じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比係数が異なって表される場合も
ある。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１（ａ）に光検出器１００１、図１（ｂ）に光検出器１００１をｘｚ平面から見た断面
図を示す。
【００１０】
図１（ａ）において、光検出器１００１は光を受光する受光面となるｐ＋型半導体層３２
、第１電極１０、１１、光電変換部５、および光路変換部６００で構成される。
【００１１】
図１（ｂ）において、光検出器１００１は、第１電極１０、１１、絶縁層５０、５１、ｐ
＋型半導体層３２、ｐ−型半導体層３０、ｐ＋型半導体層３１、ｎ型半導体層４０、光路
変換部（突出部）６００、および反射材２１を備える。ｐ＋型半導体層３２、ｐ−型半導
体層３０、ｐ＋型半導体層３１、およびｎ型半導体層４０をまとめて半導体層５と呼ぶ。
【００１２】
光検出器１００１は、ｐ−型半導体層３０とｎ型半導体層４０がｐｎ接合した積層構造を
有する。ｐ−型半導体層３０とｎ型半導体層４０の間にはｐ＋型半導体層３１が設けられ
る。ｐ−型半導体層３０のｎ型半導体層４０とは反対側には、ｐ＋型半導体層３２が設け
られる。ｐ＋型半導体層３２は、光を受光する受光面となる。受光面は四角形であり、一
辺の長さが２０μｍ以上３０μｍ以下である。
【００１３】
ｐ−型半導体３０の内部には光電変換部となる空乏層が形成される領域８０がある。
【００１４】
ｐ−型半導体層３０のｐ＋型半導体層３２と同じ側に第１電極１０、１１が設けられてい
る。第１電極１０、１１はｐ＋型半導体層３２と接している。第１電極１０、１１とｐ−
型半導体層３０の間には絶縁層５０、５１が設けられる。
【００１５】
光路変換部６００は、受光面側とは反対側の半導体層５に設けられる。半導体層５に光路
変換部（突出部）６００が含まれる。なお、光路変換部（突出部）６００は、半導体層５
の一部ではなく、半導体層５と別の部分であってもよい。
【００１６】
光路変換部６００の表面は反射材２１に覆われている。反射材２１は、例えば、Ａｌ（ア
ルミニウム）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｃｕ（銅）などの金属、または少なくともそれ
らの一つを含む合金からなる。ここでは、反射材２１は、電極としても機能する。反射材
２１と電極が別々に構成されてもよい。反射材２１の電気伝導率は、光路変換部６００の
電気伝導率よりも高い。
【００１７】
光路変換部６００は、例えば、ｎ型半導体層４０と同じｎ型半導体で形成されている。光
路変換部６００の屈折率は、半導体層５の屈折率と同じであることが望ましい。光路変換
部６００は、ｐ＋型半導体層３２がある方向とは反対方向に突出している。光路変換部６
００は、図１（ａ）のｙ方向に底面持つ三角柱である。
【００１８】
半導体層５は、ｐ型半導体層およびｎ型半導体層の順に構成される。
【００１９】
半導体層５は、ｐ＋型半導体層３２、ｐ−型半導体層３０、ｐ＋型半導体層３１、ｎ型半
導体層４０の順で構成される。半導体層５は、ｐ＋型半導体層３１，３２を設けなくても
良く、ｐ型半導体とｎ型半導体の積層構造でも良い。半導体層５は、ｎ型半導体層および
ｐ型半導体層の順に構成されてもよい。
【００２０】
半導体層５は、ｎ＋型半導体層、ｎ−型半導体層、ｎ＋型半導体層、ｐ型半導体層の順で
構成されてもよい。
【００２１】
半導体層５は、Ｓｉ（シリコン）で構成される。
【００２２】
以下では、ｐ＋型半導体層３１，３２を含む場合について述べる。
【００２３】
受光面であるｐ＋型半導体層３２に入射した光について述べる。
【００２４】
受光面であるｐ＋型半導体層３２に入射した光の波長は、７５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以
下を想定している。
【００２５】
外部からｐ＋型半導体層３２に垂直に入射した光４０２は、光路変換部６００の反射材２
１で反射される。反射材２１で反射された光４０２は、外部とｐ＋型半導体層３２の界面
に到達する。
【００２６】
反射材２１で反射された光４０２が外部とｐ＋型半導体層３２の界面に入射したときを考
える。光４０２の入射角θが外部の屈折率とｐ＋型半導体層３２の屈折率で決まる臨界角
θＣよりも大きいとき、光４０２は外部とｐ＋型半導体層３２の界面で全反射する。光４
０２は全反射し光検出器１００１の内部にとどまるため、光４０２を光検出器１００１の
内部に閉じ込めることができる。したがって、光検出器１００１の光の検出効率を向上さ
せることができる。
【００２７】
受光面となるｐ＋型半導体層３２から光路変換部６００に向かう方向における半導体層５
の長さ（深さ）をＤとする。このとき、ｐ−型半導体層３０の長さをＤ１とし、ｎ型半導
体層４０の長さをＤ２とする。半導体層５の長さＤは、ｐ−型半導体層３０の長さＤ１と
ｎ型半導体層４０の長さＤ２の和である。
【００２８】
半導体層５の長さＤは、１μｍ以上１０μｍ以下である。
【００２９】
受光面となるｐ＋型半導体層３２から光路変換部６００に向かう方向において、光電変換
部５から光路変換部６００の最も突出した部分までの長さをＷとする。水平方向における
光路変換部６００の長さ（幅）をＬとする。
【００３０】
前記光路変換部６００は傾斜部６を有する。受光面となるｐ＋型半導体層３２に対する傾
斜部６の傾斜面の角度をαとする。
【００３１】
図２に光路変換部６００の長さＷに対する光の入射角θの変化を示す。
【００３２】
このシミュレーションでは、光路変換部６００の長さＬは２５μｍとした。光の波長９０
０ｎｍにおけるＳｉ（シリコン）の屈折率ｎ１を３．６３とした。外部の屈折率ｎ２を１
．０の空気とした。
【００３３】
横軸を光路変換部６００の長さＷ、縦軸を光の入射角θとする。
【００３４】
ｐ＋型半導体３２の屈折率ｎ１＝３．６３と外部の屈折率ｎ２＝１．０に基づけば、入射
角θの臨界角θＣは約１６度となる。このときの光路変換部６００の長さＷは、図２から
約１．７９μｍとなる。したがって、光検出器１００１に光を閉じ込めるためには、光路
変換部６００の長さＷは１．７９μｍ以上であれば良い。
【００３５】
光を光検出器１００１内部に閉じ込めるために、受光面に対する光路変換部６００の傾斜
部６の傾斜面の角度αは、光路変換部６００の屈折率ｎ１、光路変換部６００の長さＷ、
および水平方向における光路変換部６００の長さＬに基づいて（１）式を満たせば良い。
【数２】
2017190994.tif 000004
【００３６】
受光面に対する光路変換部６００の傾斜部６の傾斜面の角度αは（２）式のように表され
る。
【数３】
2017190994.tif 000005
【００３７】
角度αの範囲は、（１）式で決まる。もしくは角度αの範囲は（３）式で決まる範囲と
しても良い。この場合、角度αの下限値は（３）式の第１式で決まる。一方、角度αの上
限値は（３）式の第２式で決まるＷを（２）式に代入することで決められる。このとき、
ｋは光路変換部６００を構成するｎ型半導体の消衰係数である。
【数４】
2017190994.tif 000006
【００３８】
なお、臨界角θＣは（４）式のように表される。
【数５】
2017190994.tif 000007
【００３９】
図３に光検出器１００１の模式図と光検出器１００１に入射した光４０３、光４０４、お
よび光４０５の様子を示す。
【００４０】
光４０３、光４０４、および光４０５は、光検出器１００１に入射した後に、光路変換部
６００で反射される。さらに、光４０３、光４０４、および光４０５は、少なくとも１回
以上は外部と受光面であるｐ＋型半導体３２の界面で全反射する。したがって、光４０３
、光４０４、および光４０５は、光検出器１００１内部に閉じ込められる。光４０３と光
４０５を比較すると、光４０５の位置から入射した方が光４０５は全反射を繰り返す。光
が光路変換部６００の同じ傾斜角をもつ傾斜部６に複数回反射されるとき、光は光検出器
１００１内部に閉じ込めやすい。光が全反射して光検出器１００１内部に閉じ込められる
と、空乏層を何度も光が通るため、光検出器１００１の検出効率は向上する。
【００４１】
なお、ここでは光の入射角θが臨界角θＣより大きくなった光を考えて、図３をシミュレ
ーションにより計算した。光検出器１００１は、Ｓｉ（シリコン）で構成される。光の波
長９００ｎｍにおけるＳｉ（シリコン）の屈折率を３．６３とした。光路変換部６００の
長さＷ＝２．０μｍ、水平方向における光路変換部６００の長さＬ＝２５μｍ、および受
光面となるｐ＋型半導体層３２から光路変換部６００に向かう方向における光電変換部の
長さＤは３．０μｍとした。
【００４２】
なお、それぞれの光のシミュレーションでは、入射角θが臨界角θＣより小さくなった場
合や、外部とｐ＋型半導体３２の界面で反射しなかった場合は、光が光検出器１００１内
部に閉じ込められなかったものとして計算を終了した。また、光検出器１００１の内部透
過率が累積で１０％になった場合にも光が十分弱くなったものとして計算を終了させた。
【００４３】
（第２の実施形態）
図４（ａ）に光検出器１００３、図４（ｂ）に光検出器１００３をｘｚ平面から見た断面
図を示す。
【００４４】
光検出器１００３の光検出器１００１と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する
。
【００４５】
図４（ａ）の光検出器１００３において、半導体層５に光路変換部（突出部）６０１が含
まれる。光路変換部６０１は、ｘｙ平面に底面を持つ四角錐の形をしている。光路変換部
６０１は、ｎ型半導体層４０と同じ材料で形成されている。光路変換部６０１は、半導体
層５と同じ屈折率を持つ。なお、光路変換部（突出部）６０１は、半導体層５の一部では
なく、半導体層５と別の部分であってもよい。
【００４６】
図４（ｂ）において、光路変換部６０１は、傾斜部６ａを有する。
【００４７】
ｐ−型半導体３０の内部には光電変換部となる空乏層が形成される領域８０がある。
【００４８】
受光面となるｐ＋型半導体層３２から光路変換部６０１に向かう方向において、ｐ−型半
導体層３０の長さをＤ１、ｎ型半導体層４０の長さをＤ２、光路変換部６０１の長さをＷ
とする。ｐ−型半導体層３０の長さＤ１とｎ型半導体層４０の長さＤ２の和をＤとする。
水平方向における光路変換部６０１の長さをＬとする。
【００４９】
受光面に対する光路変換部６０１の傾斜部６ａの傾斜面の角度αは（１）式もしくは（３
）式を満たす。なお、角度αは上述した（２）式で表される。
【００５０】
図５（ａ）に光検出器１００３に光４０６、光４０７、光４０８が入射する様子、図５（
ｂ）に光検出器１００３をｘｙ平面で見た図を示す。
【００５１】
図５（ａ）において、光４０６、光４０７、および光４０８は、光検出器１００３の受光
面であるｐ＋型半導体３２に入射し、光検出部１００３の内部で全反射を繰り返している
。なお、入射角θが臨界角θＣより大きくなった光を考えて、図３と同様の条件でシミュ
レーションにより計算した。
【００５２】
図５（ｂ）から、光４０６、光４０７、および光４０８は、光検出器１００３の内部で光
路変換部６０１上で円を描くように全反射を繰り返している。光４０６、光４０７、およ
び光４０８が全反射を繰り返すことで、光検出器１００３の内部に光４０６、光４０７、
および光４０８が閉じ込められる。
【００５３】
図６（ａ）に光路変換部６００、６０１の長さＷと領域８０で吸収された光の吸収効率の
関係、図６（ｂ）に光路変換部６００、６０１の長さＬと領域８０で吸収された光の吸収
効率の関係を示す。
【００５４】
図６（ａ）において、Ｂ１は、光路変換部６００を設けない光検出器１００１の光の吸収
効率、または光路変換部６０１を設けない光検出器１００３の光の吸収効率を表している
。Ｂ２は、光検出器１００１の光の吸収効率を表している。Ｂ３は、光検出器１００３の
光の吸収効率を表している。
【００５５】
光路変換部６００、６０１の長さＷ＝１．７５〜１．８μｍの時に、Ｂ２およびＢ３の光
の吸収効率は上昇する。これは図２で示した、全反射が起きる条件である。
【００５６】
光路変換部６００、６０１のそれぞれの長さＷが少なくとも１．７μｍ以下の時、光検出
器１００１、１００３のそれぞれの光の吸収効率は、光路変換部６００、６０１のそれぞ
れの有無に大きな差は生じない。
【００５７】
光路変換部６００、６０１の長さＷが少なくとも１．８μｍ以上の時、光路変換部６００
、６０１のそれぞれを設けることで、光検出器１００１、１００３の光の吸収効率は増大
する。光検出器１００３は、光検出器１００１よりも、ｘｙ平面の面内方向に光を閉じ込
める効果が大きく光の吸収効率が高い。
【００５８】
なお、Ｂ１、Ｂ２、およびＢ３は、受光面から光路変換部６００、６０１に向かう方向に
おいて、ｐ−型半導体層３０の長さＤ１＝３．０μｍ、ｎ型半導体層４０の長さＤ２＝３
．０μｍとして算出された。Ｂ１、Ｂ２、およびＢ３は、水平方向の光路変換部６００、
６０１の長さＬ＝２５μｍ、波長９００ｎｍの光におけるシリコン（Ｓｉ）の屈折率３．
６３として算出された。
【００５９】
図６（ｂ）において、Ａ１は、光路変換部６００を設けない光検出器１００１、または光
路変換部６０１を設けない光検出器１００３の光の吸収効率を表している。Ａ２は、光検
出器１００１の光の吸収効率を表している。Ａ３は、光検出器１００３の光の吸収効率を
表している。
【００６０】
なお、Ａ１、Ａ２、およびＡ３は、受光面から光路変換部６００、６０１に向かう方向に
おいて、ｐ−型半導体層３０の長さＤ１＝３．０μｍ、ｎ型半導体層４０の長さＤ２＝３
．０μｍとして算出された。Ａ１、Ａ２、およびＡ３は、水平方向の光路変換部６００、
６０１の長さＬを変えて算出された。Ｗ／Ｌ＝０．０８とし、光検出器１００１、１００
３それぞれの角度αを一定にしている。波長９００ｎｍの光におけるシリコン（Ｓｉ）の
屈折率ｎ１＝３．６３とした。
【００６１】
少なくとも光路変換部６００、６０１の長さＬが２００μｍ以下のとき、Ａ２およびＡ３
の光の吸収効率は増大する。特に、光路変換部６００、６０１の長さＬ＝２０〜３０μｍ
のときに、Ａ２およびＡ３の光の吸収効率が最大となる。
【００６２】
光路変換部６００、６０１の長さＬが小さいと、光路変換部６００、６０１と反射部２１
，２２の界面で反射された光は、領域８０から面内方向へ出るため、Ａ２およびＡ３の光
の吸収効率が低下する。光路変換部６００、６０１の長さＬが大きいと、光路変換部６０
０、６０１の長さＷも大きくなるため、領域８０以外の領域で光の吸収が増大する。よっ
て、Ａ２およびＡ３の光の吸収効率が低下する。
【００６３】
図７に光検出器１００１および光検出器１００３のそれぞれｎ型半導体層４０の長さＤ２
と領域８０で吸収された光の吸収効率の関係を示す。
【００６４】
図７（ａ）に波長７５０ｎｍの光の吸収効率、図７（ｂ）に波長８００ｎｍの光の吸収効
率、図７（ｃ）に波長９００ｎｍの光の吸収効率、および図７（ｄ）に波長１０００ｎｍ
の光の吸収効率をそれぞれ示す。
【００６５】
図７のそれぞれの図において、ａ１、ｂ１、ｃ１、およびｄ１は、光路変換部６００を設
けない光検出器１００１、または光路変換部６０１を設けない光検出器１００３の光の吸
収効率を表している。ａ２、ｂ２、ｃ２、およびｄ２は、光検出器１００１の光の吸収効
率を表している。ａ３、ｂ３、ｃ３、およびｄ３は、光検出器１００３の光の吸収効率を
表している。
【００６６】
光の波長７５０ｎｍ、８００ｎｍ、９００ｎｍ、および１０００ｎｍのいずれの場合でも
、ｎ型半導体層４０の長さＤ２が小さいほど、領域８０で光の吸収効率の上昇が見られた
。つまり、半導体層５の厚みが大きくなると領域８０での吸収効率が向上する。特に、光
の波長が長く、光路変換部６００、６０１を設けた場合、領域８０で光の吸収の効果が大
きい。
【００６７】
なお、光検出器１００１の光の吸収効率および光検出器１００３の光の吸収効率は、ｐ−
型半導体層３０の長さＤ１＝３．０μｍ、光路変換部６００、６０１のそれぞれの長さＷ
＝２．０μｍ、光路変換部６００、６０１の幅Ｌ＝２５μｍとして算出された。
【００６８】
図８に光検出器１００１の光路変換部６００がない場合、および光検出器１００３の光路
変換部６０１が無い場合の光の吸収効率の倍率と内部透過率Ｔの関係を示す。
【００６９】
横軸に内部透過率Ｔ、縦軸に光の吸収効率の倍率を示す。
【００７０】
ｅ１は、光検出器１００１の光路変換部６００がない場合の光の吸収効率の倍率を示す。
ｅ２は光検出器１００３の光路変換部６０１がない場合の光の吸収効率の倍率を示す。
【００７１】
この計算結果では、図７で得られた全ての結果に対して（５）式で表される内部透過率Ｔ
を計算した。内部透過率Ｔは、光が光検出器１００１、１００３に入射する光強度を基準
にして、光路変換部６００、６０１に到達した時の強度を表している。
【数６】
2017190994.tif 000008
【００７２】
少なくとも内部透過率Ｔが０．５以上であれば、光検出器１００１の光路変換部６００お
よび光検出器１００３の光路変換部６０１において、光の吸収効率の倍率が上昇する。光
検出器１００１、１００３に入射した光が光路変換部６００、６０１に到達したときに、
５０％以上の光が吸収されずにいた場合、光路変換部６００、６０１によって光の吸収効
率を向上させることができる。
【００７３】
（第３の実施形態）
図９に光検出器１００４を示す。
【００７４】
図１および図４と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略する。
光検出器１００４は、光検出器１００１の光路変換部６００または光検出器１００３の光
路変換部６０１を複数配列したものである。光検出器１００４は、１つのｐ＋半導体層３
２に対して、複数の光路変換部６００、６０１を設けている。光路変換部６００、６０１
は、ｘ軸方向にＮ（≧１）個、ｙ軸方向にＭ（≧１）個それぞれ配列される。水平方向の
複数の光路変換部６００、６０１の長さをＬとする。
【００７５】
図１０にＮ＝Ｍ＝１、２、５、１０として、光路変換部６００、６０１の長さＷと領域８
０での光の吸収効率の関係を示す。
【００７６】
図１０から、ｘ軸方向に配列される光路変換部６００、６０１の数Ｎおよびｙ軸方向に配
列される光路変換部６００、６０１の数Ｍがそれぞれ小さいほど、光路変換部６００、６
０１の長さＷの広い値の範囲で、領域８０の光の吸収効率は増加する。ｘ軸方向に配列さ
れる光路変換部６００、６０１の数Ｎおよびｙ軸方向に配列される光路変換部６００、６
０１の数Ｍがそれぞれ小さいほど、領域８０の光の吸収効率の最大値は増加する。
【００７７】
なお、領域８０での光の吸収効率は、複数配列した光路変換部６００、６０１の長さＬ＝
２５μｍ、ｐ−型半導体層３０の長さＤ１＝３．０μｍ、ｎ型半導体層４０の長さＤ２＝
３．０μｍとして算出される。
【００７８】
図１１にＮ＝Ｍ＝１、１０として、光路変換部６００、６０１の長さＷと領域８０での光
の吸収効率の関係を示す。
【００７９】
図１１（ａ）に複数配列した光路変換部６００、６０１の長さＬ＝５０μｍの場合、図１
１（ｂ）に複数配列した光路変換部６００、６０１の長さＬ＝１００μｍの場合を示す。
【００８０】
複数配列した光路変換部６００、６０１の長さＬ＝５０μｍの場合および複数配列した光
路変換部６００、６０１の長さＬ＝１００μｍの場合のいずれにおいても、ｘ軸方向に配
列される光路変換部６００、６０１の数Ｎおよびｙ軸方向に配列される光路変換部６００
、６０１の数Ｍがそれぞれ小さいほど、光路変換部６００、６０１の長さＷの広い値の範
囲で領域８０の吸収効率が増加する。
【００８１】
光路変換部６００、６０１の長さＬ＝２５μｍ、５０μｍ、１００μｍのそれぞれの場
合の領域８０の光の吸収効率から、光路変換部６００、６０１の長さＬ＝２５μｍの場合
に光の吸収効率は最大値となる。
【００８２】
なお、領域Ｒ８０の光の吸収効率は、ｐ‐型半導体層３０の長さＤ１＝３．０μｍ、ｎ型
半導体層４０の長さＤ２＝３．０μｍとして算出される。
【００８３】
なお、光検出器１００４には、光路変換部６００や光路変換部６０１だけではなく、後述
する光路変換部６０２、６０３、６０５を設けてもよい。
【００８４】
（第４の実施形態）
図１２にｐ＋型半導体層３２に基板６０を備えた光検出器１００５を示す。
【００８５】
図１および図４と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【００８６】
光検出器１００５は、光検出器１００１、１００３のｐ＋型半導体層３２に基板６０を
備えたものである。
【００８７】
基板６０は、例えば、接着層によりｐ＋型半導体層３２と接着される。
【００８８】
基板６０は、光を透過する材料で構成される。基板６０は、例えば、ガラスである。
【００８９】
光検出器１００５の領域８０に形成された空乏層によって光が検出される。
【００９０】
図１３（ａ）に光検出器１００５の領域８０の光吸収効率と光路変換部６００（６０１）
の長さＷの関係、図１３（ｂ）に光検出器１００５の領域８０の光吸収効率と光の波長の
関係を示す。
【００９１】
図１３（ａ）において、Ｂ１は光路変換部６００を備える光検出器１００５の領域８０の
光の吸収効率である。Ｂ２は光路変換部６０１を備える光検出器１００５の領域８０の光
の吸収効率である。
【００９２】
Ｂ１およびＢ２から、光路変換部６００、６０１の長さＷが少なくとも２．２μｍを越え
ると、領域８０の光の吸収効率は上昇する。基板６０がある場合、角度αは（６）式を満
たすとよい。
【数７】
2017190994.tif 000009
【００９３】
角度αの範囲は、（６）式で決まる。もしくは角度αの範囲は（７）式で決まる範囲と
しても良い。この場合、角度αの下限値は（７）式の第１式で決まる。一方、角度αの上
限値は（７）式の第２式で決まるＷを（２）式に代入することで決められる。このとき、
ｋは光路変換部６００を構成するｎ型半導体の消衰係数である。
【数８】
2017190994.tif 000010
【００９４】
光路変換部６００、６０１の長さＬは２０μｍである。ｎ２は基板６０の屈折率である。
波長９０５ｎｍの光において、基板の屈折率ｎ２は約１．５１４である。光路変換部６０
０、６０１の屈折率をｎ１とする。半導体がＳｉ（シリコン）の場合、波長９０５ｎｍの
光において、屈折率ｎ１は約３．６２７である。この時、（６）式から、光路変換部６０
０、６０１の長さＷは２．１９μｍより大きいと算出される。
【００９５】
なお、ｐ−型半導体層３０の長さＤ１＝３．０μｍ、ｎ型半導体層４０の長さＤ２、およ
び光路変換部６００（６０１）の長さＷの和を５．０μｍとした。受光面から光路変換部
６００（６０１）の方向において、基板６０の長さは３００μｍ、領域８０の長さは２μ
ｍとした。ｐ＋型半導体層３２の受光面は２０μｍ×２０μｍの正方形とした。光の波長
は９０５ｎｍとした。
【００９６】
図１３（ｂ）において、Ｃ１は光路変換部６００を備える光検出器１００５の領域８０の
光の吸収効率である。Ｃ２は光路変換部６０１を備える光検出器１００５の領域８０の光
の吸収効率である。Ｃ３は光路変換部６００、６０１がない場合の光検出器の光の吸収効
率を示す。
【００９７】
光路変換部６００、６０１の長さＷ＝２．６μｍである。
光路変換部６００、６０１の長さＷを一定以上にすることで、近赤外領域の光において、
光検出器１００５の領域８０の光の吸収効率は向上する。
【００９８】
（第５の実施形態）
図１４（ａ）に光検出器１００６、図１４（ｂ）に光検出器１００７を示す。
【００９９】
図１４（ａ）において、光検出器１００６の光路変換部（突出部）６０２はｘｙ平面を底
面とする四角錐であり、ｘｙ平面から見ると長方形の形状をしている。半導体層５に光路
変換部（突出部）６０２が含まれる。なお、光路変換部（突出部）６０２は、半導体層５
の一部ではなく、半導体層５と別の部分であってもよい。
【０１００】
光検出器１００６をｙｚ平面から見た時を考える。
【０１０１】
受光面となるｐ＋型半導体層３２に対する光路変換部６０２の傾斜部の傾斜面の角度をα
Ｌとする。角度αＬは、光路変換部６０２の水平方向の長さＬＬを用いて（８）式を満た
すと、光検出器１００６に入射した光の一部を内部に閉じ込めることができる。
【数９】
2017190994.tif 000011
【０１０２】
光検出器１００６をｘｚ平面から見た時を考える。
受光面となるｐ＋型半導体層３２に対する光路変換部６０２の傾斜部の傾斜面の角度をα
Ｓとする。光検出器１００６をｘｚ平面から見た時の光路変換部６０２の水平方向の長さ
をＬＳとする。光検出器１００６の角度αＳは、長さＬＬが長さＬＳよりも大きい場合、
少なくとも（８）式を満たしていればよい。また、角度αＳは、光路変換部６０２の水平
方向の長さＬＳを用いて（９）式を満たすとしても良い。
【０１０３】
このようにすると、光検出器１００６に入射した光の少なくとも一部を内部に閉じ込める
ことができる。
【数１０】
2017190994.tif 000012
【０１０４】
図１４（ｂ）において、光検出器１００７の光路変換部（突出部）６０５はｘｚ平面を底
面とする円錐である。半導体層５に光路変換部（突出部）６０５が含まれる。なお、光路
変換部（突出部）６０５は、半導体層５の一部ではなく、半導体層５と別の部分であって
もよい。
【０１０５】
受光面となるｐ＋型半導体層３２に対する光路変換部６０５の傾斜部の傾斜面の角度をα
とする。
【０１０６】
受光面となるｐ＋型半導体層３２に対する光路変換部６０５の傾斜部の傾斜面の角度αは
、（１）式を満たす時に光検出器１００７に入射した光を少なくとも１度は光検出器１０
０７の内部に閉じ込めることができる。
【０１０７】
（第６の実施形態）
図１５に光路変換部（突出部）６０３を備えた光検出器１００８を示す。
【０１０８】
図４と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【０１０９】
光路変換部６０３の傾斜部６ｂは、第１の傾斜部７と第１の傾斜部７に続く第２の傾斜部
８で構成される。受光面に対する第１の傾斜部７の傾斜面の角度をα１、受光面に対する
第２の傾斜部８の傾斜面の角度をα２とする。
【０１１０】
受光面から光路変換部６０３に向かう方向において、第１の傾斜部７の長さをＷ１、第２
の傾斜部８の長さをＷ２とする。水平方向の光路変換部６０３の長さをＬとする。水平方
向において、例えば、第１の傾斜部７の長さをＬ／４、第２の傾斜部８の長さをＬ／４と
する。
【０１１１】
半導体層５に光路変換部（突出部）６０３が含まれる。なお、光路変換部（突出部）６０
３は、半導体層５の一部ではなく、半導体層５と別の部分であってもよい。
【０１１２】
図１６に光検出器１００８の光の吸収効率と、第１の傾斜部７の長さＷ１および第２の傾
斜部８の長さＷ２の和の関係を示す。
【０１１３】
Ａ１は、受光面に対する第１の傾斜部７の傾斜面の角度α１を９ｄｅｇとし、受光面に対
する第２の傾斜部８の傾斜面の角度α２を１〜４５ｄｅｇとした場合である。Ａ２は、受
光面に対する第２の傾斜部８の傾斜面の角度α２を９ｄｅｇとし、受光面に対する第１の
傾斜部７の傾斜面の角度α１を１〜４５ｄｅｇとした場合である。Ａ３は、角度α１と角
度α２を等しい値にした場合である。
【０１１４】
Ａ１、Ａ２、およびＡ３に関わらず、受光面に対する第１の傾斜部７の傾斜面の角度α１
が（１０）式を満たすか、あるいは受光面に対する第２の傾斜部８の傾斜面の角度α２が
（１１）式を満たしていれば、光検出器１００８の光の吸収効率は向上する。
【数１１】
2017190994.tif 000013
【数１２】
2017190994.tif 000014
【０１１５】
なお、光検出器１００８の光の吸収効率は、光路変換部６０３の長さＬ＝２５μｍ、ｐ−
型半導体層３０の長さＤ１＝３．０μｍ、ｎ型半導体層４０の長さＤ２＝３．０μｍとし
て算出される。
【０１１６】
（第７の実施形態）
図１７（ａ）に光検出器１００９、図１７（ｂ）にｘｚ平面から見た光検出器１００９
を示す。
【０１１７】
図１および図４と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【０１１８】
図１７（ａ）において、光検出器１００９の光路変換部（突出部）６０４は、図１の光検
出器１０００の光路変換部６００と同様にｙ方向に底面を持つ三角柱である。光検出器１
００９は、一つの光路変換部６０４に対して２つのｐ＋型半導体層（受光面）３２、３２
ａを有する。ｐ＋型半導体層３２ａと同じ側には第１電極１０ａ、１１ａが備わる。第１
電極１０ａ、１１ａはｐ＋型半導体層３２ａと接する。光路変換部６００と光路変換部６
０４は、同じ形状をしている。
【０１１９】
図１７（ｂ）の光検出器１００８において、第１電極１１とｐ−型半導体層３０の間お
よび第１電極１０ａとｐ−型半導体層３０の間には絶縁層５１が備わる。第１電極１１ａ
とｐ−型半導体層３０の間には絶縁層５０ａが備わる。ｐ−型半導体層３０とｎ型半導体
層４０の間にはｐ＋型半導体層３１ａが備わる。
【０１２０】
半導体層５に光路変換部（突出部）６０４が含まれる。なお、光路変換部（突出部）６０
４は、半導体層５の一部ではなく、半導体層５と別の部分であってもよい。
【０１２１】
ｐ＋型半導体層３２とｐ＋型半導体３１の間に空乏層が形成される領域８０がある。ｐ＋
型半導体層３２ａとｐ＋型半導体層３１ａの間に空乏層が形成される領域８０ａがある。
【０１２２】
光路変換部６０４は傾斜部６ｃを有する。ｐ＋型半導体層３２、３２ａに対する傾斜部６
ｃの傾斜面の角度はαである。
【０１２３】
ｐ＋型半導体層３２、３２ａ側から光路変換部６０４に向かう方向において、ｐ−型半導
体層３０の長さをＤ１、ｎ型半導体層４０の長さをＤ２とする。長さＤ１と長さＤ２の和
をＤとする。
【０１２４】
ｐ＋型半導体層３２、３２ａ側から光路変換部６０４に向かう方向における項と光路変換
部６０４の長さをＷとする。
【０１２５】
水平方向におけるｐ＋型半導体層３２、３２ａで構成される受光面の長さをＬ１とする
。ｐ＋型半導体層３２で構成される受光面とｐ＋型半導体層３２ａで構成される受光面の
間の長さをＬ２とする。水平方向における光路変換部６０４の長さはＬ＝２Ｌ１＋Ｌ２で
ある。
【０１２６】
角度αは（１）式または（３）式を満たすときに、光検出器１００９の内部に光を閉じ込
めることができる。
【０１２７】
図１８（ａ）に領域８０、８０ａにおける光の吸収効率と光路変換部６０４の長さＷの関
係、図１８（ｂ）に光検出器１０１０を示す。
【０１２８】
Ａ１は、光路変換部６０４を設けない場合である。Ａ２は、光路変換部６０４を設けた場
合である。
【０１２９】
Ａ２の場合において、光路変換部６０４の長さＷが少なくとも４．０μｍ以上になるとき
、領域８０、８０ａの光の吸収効率が向上する。
【０１３０】
受光面に対する光路変換部６０４の傾斜部６ｃの傾斜面の角度αは、（１２）式を満たす
。
【数１３】
2017190994.tif 000015
【０１３１】
なお、ｐ＋型半導体層３２、３２ａは正方形である。ｐ＋型半導体層３２、３２ａの１辺
の長さＬ１は２５μｍとした。ｐ＋型半導体層３２とｐ＋型半導体層３２ａの間の長さを
Ｌ２は６．０μｍとした。ｐ型半導体３０の長さＤ１は３．０μｍ、ｎ型半導体４０の長
さＤ２は３．０μｍとした。
【０１３２】
図１８（ｂ）の光検出器１０１０の光路変換部（突出部）６０５は、光検出器１００３の
光路変換部６０１と同様の形をしている。半導体層５に光路変換部（突出部）６０５が含
まれる。なお、光路変換部（突出部）６０５は、半導体層５の一部ではなく、半導体層５
と別の部分であってもよい。
【０１３３】
ｐ＋型半導体層３２ｂの両側には第１電極１０ｂ、１１ｂを備える。ｐ＋型半導体層３２
ｂの両側には第１電極１０ｃ、１１ｃを備える。
【０１３４】
光検出器１０１０は、１つの光路変換部６０５に対して、受光面である４つのｐ＋型半導
体層３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃを有する。
【０１３５】
光検出器１０１０や光検出器１００９のように、１つの光路変換部（突出部）に対して複
数のｐ＋型半導体（受光面）を有することもできる。
【０１３６】
（第８の実施形態）
図１９（ａ）に光検出器１０１１、図１９（ｂ）に光検出器１０１１の回路図を示す。
【０１３７】
図１９（ａ）において、光検出器１０１１は、光検出器１００９にクエンチ抵抗２００ａ
、２００ｂを備えたものである。
【０１３８】
絶縁層５１の内部にクエンチ抵抗２００ａとクエンチ抵抗２００ｂが備わる。クエンチ抵
抗２００ａは、第１電極１１を介してｐ＋型半導体層３２と接続される。クエンチ抵抗２
００ｂは、第１電極１０ａを介してｐ＋型半導体層３２ａと接続される。
【０１３９】
ｐ＋型半導体層３２、ｐ−型半導体層３０、ｐ＋型半導体層３１、およびｎ型半導体層４
０で構成される部分を光検出部１０１１ａとする。ｐ＋型半導体層３２ａ、ｐ−型半導体
層３０、ｐ＋型半導体層３１ａ、およびｎ型半導体層４０で構成される部分を光検出部１
０１１ｂとする。
【０１４０】
クエンチ抵抗２００ａは、ｐ＋型半導体層３２から入射した光によるアバランシェ増幅で
生じた電流を引き抜く時の速度を調整する。クエンチ抵抗２００ｂは、ｐ＋型半導体層３
２ａから入射した光によるアバランシェ増幅で生じた電流を引き抜く時の速度を調整する
。
【０１４１】
図１９（ｂ）において、光検出部１０１１ａとクエンチ抵抗２００ａは直列に接続される
。光検出部１０１１ｂとクエンチ抵抗２００ｂは直列に接続される。クエンチ抵抗２００
ａとクエンチ抵抗２００ｂは配線１１で並列に接続されている。
【０１４２】
図２０（ａ）に光検出器１０１２、図２０（ｂ）に光検出器１０１２の回路図を示す。
【０１４３】
図１と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【０１４４】
光検出器１０１２は、複数の光検出器１００１を接続したものである。
【０１４５】
クエンチ抵抗２００ａは、第１電極１１を介してｐ＋型半導体層３２と接続される。クエ
ンチ抵抗２００ｂは、第１電極１１ａを介してｐ＋型半導体層３２ａと接続される。
【０１４６】
ｐ＋型半導体層３２、ｐ−型半導体層３０、ｐ＋型半導体層３１、およびｎ型半導体層４
０で構成される部分を光検出部１０１２ａとする。ｐ＋型半導体層３２ａ、ｐ−型半導体
層３０、ｐ＋型半導体層３１ａ、およびｎ型半導体層４０で構成される部分を光検出部１
０１２ｂとする。
【０１４７】
クエンチ抵抗２００ａは、ｐ＋型半導体層３２から入射した光によるアバランシェ増幅で
生じた電流を引き抜く時の速度を調整する。クエンチ抵抗２００ｂは、ｐ＋型半導体層３
２ａから入射した光によるアバランシェ増幅で生じた電流を引き抜く時の速度を調整する
。
【０１４８】
図２０（ｂ）において、光検出部１０１２ａとクエンチ抵抗２００ａは直列に接続される
。光検出部１０１２ｂとクエンチ抵抗２００ｂは直列に接続される。クエンチ抵抗２００
ａとクエンチ抵抗２００ｂは配線で並列に接続されている。
【０１４９】
光検出部１０１２ａ、１０１２ｂは高速応答させるため、受光面であるｐ＋型半導体層３
２とｐ＋型半導体層３２ａの面積は小さい。受光面であるｐ＋型半導体層３２とｐ＋型半
導体層３２ａの面積が小さいと、受光する光の量も小さくなる。したがって、光検出部１
０１２ａと１０１２ｂの光の検出強度は小さくなる。
【０１５０】
光検出器１０１２において、接続する光検出器１００１の数を増やすことで、光検出器１
０１２の光の検出信号が増す。光検出器１０１２は光検出器１００１を接続したものを示
したが、光検出器１０１２は、光検出器１００１以外に光検出器１００３、光検出器１０
０４、光検出器１００５、光検出器１００６、光検出器１００７、光検出器１００８、光
検出器１００９、および光検出器１０１０のうち１種類の光検出器を多数接続してもよい
。光検出器１０１２は、光検出器１００１以外に光検出器１００３、光検出器１００４、
光検出器１００５、光検出器１００６、光検出器１００７、光検出器１００８、光検出器
１００９、および光検出器１０１０のうち複数の種類の光検出器を接続することも可能で
ある。
【０１５１】
図２１に光検出器１００１または光検出器１００６の製造方法を説明するため図を示す
。
【０１５２】
ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板から光検出器１００１または
光検出器１００６の製造方法を示すが、この他にシリコン基板６１（例えばｎ型）にエピ
タキシャル成長させたシリコン層（例えばｐ型）を持つ基板などを用いることもできる。
【０１５３】
まず、ＳＯＩ基板を用意する。ＳＯＩ基板は、シリコン基板６１、ＢＯＸ（埋め込み酸化
層）５２、活性層（ｎ型半導体）４０がこの順序で積層された構造を有している。ｎ型半
導体４０上にｐ−型半導体３０をエピタキシャル成長により形成する（ステップＳ１）。
【０１５４】
次に、ｐ−型半導体３０の一部の領域がｐ＋型半導体３１となるように、不純物（例え
ばボロン）を注入する。これによって、ＳＯＩ基板の活性層４０の部分に光検出素子を構
成するｐ＋型半導体３１が形成される。ｐ−半導体層３０上に図示しない第１マスクを形
成し、この第１マスクを用いてｐ型不純物を注入することにより、光検出領域となるｐ＋
型半導体３２を形成する。第１マスクを除去後、ｐ＋型半導体３２上に図示しない第２マ
スクを形成する。この第２マスクを用いて、ｐ−型半導体３０上に絶縁層５０および絶縁
層５１を形成する。絶縁層５０とｐ＋型半導体３２の周辺部を覆うように第１電極１０を
形成する。絶縁層５１とｐ＋型半導体３２の周辺部を覆うように第１電極１１を形成する
。第１電極１０および第２電極１１を形成後、第２マスクを除去する。第１電極１０、第
２電極１１、およびｐ＋型半導体３２の一部を覆うように、保護層７０を形成する（ステ
ップＳ２）。
【０１５５】
保護層７０上に基板６０を接着させる。基板６０は例えばガラスである。基板６０は保護
層７０に直接接着させても良く、図示していない接着層を用いて基板６０と保護層７０を
接着させても良い。シリコン基板６１側をドライエッチングする。このドライエッチング
には、例えば、ＳＦ６などの反応ガスを用いることができる。このドライエッチングにお
いて、シリコン基板６１とＢＯＸ５２とのエッチング選択比を有する反応ガスを用いた場
合、ＢＯＸ５２をエッチングストップ膜として用いることができる。なお、シリコン基板
６１が十分厚い場合は、バックグライディングおよびＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃ
ｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）のような研磨プロセス、またはウェットエッチン
グを併用しても良い。ウェットエッチングを用いる場合は、エッチャントにＫＯＨまたは
ＴＭＡＨ（Ｔｅｔｒａ−ｍｅｈｔｙｌ−ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）を使用
することができる。これによりシリコン基板６１は除去され、ＢＯＸ５２が露出する（ス
テップＳ３）。
【０１５６】
露出したＢＯＸ５２をエッチングにより除去する。このエッチングは、フッ酸等によるウ
ェットエッチングを用いることができる。このようなウェットエッチングを用いることで
、シリコンとのエッチング選択比を十分確保し、露出したＢＯＸ５２を選択的に除去する
ことができる。
【０１５７】
ここで、露出したｎ型半導体層４０から光路変換部６００、６０２を形成する方法を説明
する。図２２（ａ）に示すように、ｎ型半導体４０上に大きさの異なるマスク７１を形成
する。このマスク７１を用いて、ｎ型半導体層４０をドライエッチングする。図２２（ｂ
）のように、開口部が大きい領域ほど、ｎ型半導体４０は膜厚方向に深くエッチングされ
る。次に、マスク７１を除去後、ウェットエッチングによりマスク７１が設けられていた
領域をエッチングする。このウェットエッチングにより図２２（ｃ）に示すような光路変
換部６００、６０２が形成される（ステップＳ４）。
【０１５８】
図２１に戻り、露出したｎ型半導体層４０と光路変換部６００、６０２上に反射部２１を
形成する（ステップＳ５）。
【０１５９】
なお必要に応じて、基板６０と保護層７０に光検出領域に開口を設けても良い（ステップ
Ｓ６）。
【０１６０】
第１電極１１上の基板６０の一部に開口を設ける。開口で露出した第１電極１１上に、例
えばワイヤーボンディングによる第１引き出し電極１２が形成される。第１引き出し電極
１２は、開口に金属材料からなる電極を埋め込んで形成されても良い。基板６０の反射部
２１が形成される面には、反射部２１に接するように第２引き出し電極２６が形成される
。第２引き出し電極２６は、ｎ型半導体４０上にパターニングされても良く、ワイヤーボ
ンディングされていても良い。必要に応じて、ｎ型半導体４０と第２引き出し電極２６の
間には絶縁層が設けられる（ステップＳ７）。
【０１６１】
第１引き出し電極１２と第２引き出し電極２６に逆バイアスとなる電圧を印加すれば、光
検出器１００１および光検出器１００６は動作する。
【０１６２】
（第９の実施形態）
図２３にライダー（Ｌａｓｅｒ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒａ
ｎｇｉｎｇ：ＬＩＤＡＲ）装置５００１を示す。
【０１６３】
ライダー装置５００１は、投光ユニットと受光ユニットとを備えている。
投光ユニットは、光発振器３０４、駆動回路３０３、光学系３０５、走査ミラー３０６、
および走査ミラーコントローラ３０２で構成される。受光ユニットは、参照光用検出器３
０９、光検出器３１０、距離計測回路３０８、および画像認識システム３０７で構成され
る。
【０１６４】
投光ユニットにおいて、レーザ光発振器３０４はレーザ光を発振する。駆動回路３０３は
、レーザ光発振器３０４を駆動する。光学系３０５は、レーザ光の一部を参照光として取
り出し、そのほかのレーザ光をミラー３０６を介して対象物５０１に照射する。走査ミラ
ーコントローラ３０２は、走査ミラー３０６を制御して対象物５０１にレーザ光を照射す
る。
【０１６５】
受光ユニットにおいて、参照光用検出器３０９は、光学系３０５によって取り出された
参照光を検出する。光検出器３１０は、対象物５００からの反射光を受光する。距離計測
回路３０８は、参照光用光検出器３０９で検出された参照光と光検出器３１０で検出され
た反射光に基づいて、対象物５０１までの距離を計測する。画像認識システム３０７は、
距離計測回路３０８で計測された結果に基づいて、対象物５０１を認識する。
【０１６６】
ライダー装置５００１は、レーザ光がターゲットまでを往復してくる時間を計測し、距離
に換算する光飛行時間測距法（Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）を採用した距離画像セン
シングシステムである。ライダー装置５００１は、車載ドライブ−アシストシステム、リ
モートセンシング等に応用される。光検出器３１０として光検出器１００１、１００３、
１００４、１００５、１００６、１００７、１００８、１００９、１０１０、１０１１、
１０１２のいずれかを用いると、特に近赤外線領域で良好な感度を示す。このため、ライ
ダー装置５００１は、人が不可視の波長帯域への光源に適用することが可能となる。ライ
ダー装置５００１は、例えば、車向け障害物検知に用いることができる。
【０１６７】
図２４は測定システムを説明するための図である。
【０１６８】
測定システムは、光検出器３００１および光源３０００を少なくとも含む。測定システム
の光源３０００は、測定対象となる物体５００に光４１２を発する。光検出器３００１は
、物体５００を透過あるいは反射、拡散した光４１３を検出する。
【０１６９】
光検出器３００１は、例えば、上述した光検出器１００１、１００３，１００４〜１０１
２を用いると、高感度な測定システムが実現する。
【０１７０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したもの
であり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な
形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き
換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、説明の範囲や要旨に含まれ
ると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１７１】
６，６ａ、６ｂ、６ｃ、７，８  傾斜部
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  第１電極
１２  第１取り出し電極
２１  反射材
２６  第２取り出し電極
３０  ｐ−型半導体
３１、３１ａ、３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ  ｐ＋型半導体
４０  ｎ型半導体
５０、５１  絶縁層
５２  ＢＯＸ（埋め込み酸化層）
６０  基板
６１  シリコン支持基板
７０  保護層
７１  マスク
７５  接着層
８０  領域
２００ａ、２００ｂ  クエンチ抵抗
３１０  光検出器
３０２  走査ミラーコントローラ
３０３  駆動回路
３０４  レーザ光発振器
３０５  光学系
３０６  走査ミラー
３０７  画像認識システム
３０８  距離計測回路
３０９  参照光用光検出器
４０２〜４０８  光
４１２、４１３  光
５００  物体
５０１  測定対象
６００〜６０５  光路変換部
１００１、１００３〜１０１２  光検出器
１０１１ａ、１０１１ｂ  光検出部
１０１２ａ、１０１２ｂ  光検出部
３０００  光源
３００１  光検出器
５００１  ライダー装置
【図１】
2017190994.tif 000023
【図２】
2017190994.tif 000024
【図３】
2017190994.tif 000025
【図４】
2017190994.tif 000026
【図５】
2017190994.tif 000027
【図６】
2017190994.tif 000028
【図７】
2017190994.tif 000029
【図８】
2017190994.tif 000030
【図９】
2017190994.tif 000031
【図１０】
2017190994.tif 000032
【図１１】
2017190994.tif 000033
【図１２】
2017190994.tif 000034
【図１３】
2017190994.tif 000035
【図１４】
2017190994.tif 000036
【図１５】
2017190994.tif 000037
【図１６】
2017190994.tif 000038
【図１７】
2017190994.tif 000039
【図１８】
2017190994.tif 000040
【図１９】
2017190994.tif 000041
【図２０】
2017190994.tif 000042
【図２１】
2017190994.tif 000043
【図２２】
2017190994.tif 000044
【図２３】
2017190994.tif 000045
【図２４】
2017190994.tif 000046