(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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で発生した電流をそれぞれ取り出す電極とを備えたフォトダイオードアレイにおいて、
前記電極は前記フォトダイオードの受光面の両端に接続され、前記受光面で発生した電流を前記受光面の両端から取り出すことを特徴とするフォトダイオードアレイ。
【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。
【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。
【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。
【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若しくは請求項３記載のフォトダイオードアレイ。
【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若しくは請求項３記載のフォトダイオードアレイ。
【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。
【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。
【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１００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”Ｐ００１”に示す部分から電極７ｅまでの距離は図５中”Ｐ００２”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、
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で発生した電流をそれぞれ取り出す電極とを備えたフォトダイオードアレイにおいて、
前記電極は前記フォトダイオードの受光面の両端に接続され、前記受光面で発生した電流を前記受光面の両端から取り出すことにより、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。
【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若しくは請求項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若しくは請求項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”Ｐ１０１”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”Ｐ１０３”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、同一受光面から外部に取り出される電流値が入射光の入射位置によって変動することを抑えることができ、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〜９ｅ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１０ｅ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〜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１０ｂ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，１１ｄ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１１ａ〜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，１２ｃ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、同一受光面から外部に取り出される電流値が入射光の入射位置によって変動することを抑えることができ、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，８ｄ，８ｅ，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ  フォトダイオード
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ  電極
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ  透明電極
【図１】
0004165785.tif 000002
【図２】
0004165785.tif 000003
【図３】
0004165785.tif 000004
【図４】
0004165785.tif 000005
【図５】
0004165785.tif 000006