[發明專利]光電二極管陣列

有效

• 申請號: 201180052213.3
• 申請日: 2011-10-24
• 公開（公告）號: CN103190000A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 里健一;山村和久;大須賀慎二
• 申請（專利權）人: 浜松光子學株式會社
• 主分類號: H01L31/107
• 分類號: H01L31/107
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 楊琦

技術領域

本發明涉及一種光電二極管陣列。

背景技術

多像素光子計數器（Multi-Pixel?Photon?Counter）（MPPC：注冊商標）作為由以蓋革模式（Geiger?mode）動作的多個雪崩光電二極管（APD）構成的光電二極管陣列而為人所知。多個APD并聯連接，對其施加擊穿電壓以上的逆偏壓電壓，并以蓋革模式動作。MPPC包含與雪崩光電二極管串聯連接的淬滅電阻（Quenching?Resistor）。該淬滅電阻中流過來自雪崩光電二極管的電流，從而向雪崩光電二極管的偏壓電壓下降至擊穿電壓為止，然后，通過再充電，使逆偏壓電壓恢復至蓋革模式時的電壓。

與其它的檢測器相比，MPPC的時間特性較好，因而有望作為Time-Of-Flight（TOF，飛行時間）測量方式的PET（Positron?Emission?Tomography，正電子放射斷層掃描）裝置等的檢測器而使用。在PET裝置的光子的測量中，要求更高的時間分辨率。為了提高時間分辨率，需要使自MPPC輸出的波形的形狀陡峭。在下述非專利文獻1中，顯示通過對淬滅電阻附加并聯的電容（Cq）而使輸出脈沖陡峭，從而提高時間分辨率。

現有技術文獻

非專利文獻

非專利文獻1：H.Otono,etal.,“On?the?basic?mechanism?of?Pixelized?Photon?Detectors”Nucl.Instr.and?Meth.A610（2009）397.

發明內容

發明所要解決的問題

然而，在實際的器件中，如何附加并聯電容是重要的問題，在簡單地追加電容的情況下，存在取決于電容器與電阻的時間常數增加而使時間分辨率降低的可能性。本發明是有鑒于這樣的問題而完成的發明，其目的在于，提供能夠較現有更顯著地提高時間分辨率的光電二極管陣列。

解決問題的技術手段

為了解決上述的問題，本發明的一個方式所涉及的第1光電二極管陣列，其特征在于，在光電二極管陣列中，包含：多個雪崩光電二極管，其形成于半導體基板內；淬滅電阻，其與各個雪崩光電二極管串聯連接；外周配線，其包圍形成有多個所述雪崩光電二極管的區域；及多個中繼配線，其電連接于所述外周配線，且分別連接所述外周配線的至少2個部位之間；所述外周配線的每單位長度的電阻值小于所述中繼配線的每單位長度的電阻值；各個所述雪崩光電二極管的陽極及陰極的一方經由所述淬滅電阻而電連接于所述中繼配線的任意一個；各個所述雪崩光電二極管的陽極及陰極的另一方電連接于設置于所述半導體基板的其它的電極。

在該情況下，來自中繼配線的電流大多流過電阻值低的外周配線的至少2個部位中的任意一個較近的一方（信號傳輸路徑上的電阻低的一方）并被取出至外部，因此，可降低信號讀出路徑上的電阻值，因而時間常數變小，因此，時間分辨率提高。

本發明的一個方式所涉及的第2光電二極管陣列，其特征在于，還包含橫斷配線，該橫斷配線電連接于所述外周配線，連接所述外周配線的至少2個部位之間，且自身的每單位長度的電阻值小于所述中繼配線的每單位長度的電阻值；各個所述中繼配線的一端電連接于所述橫斷配線而取代電連接于所述外周配線。

在該情況下，來自中繼配線的電流大多流過與電阻值低的外周配線的連接部位、或與橫斷配線的連接部位中的任意一個較近的一方（信號傳輸路徑上的電阻低的一方）并被取出至外部，因此可進一步降低信號讀出路徑上的電阻值，因而時間常數變小，因此，時間分辨率提高。

本發明的一個方式所涉及的第3光電二極管陣列，其特征在于，還包含與各個所述淬滅電阻分別并聯連接的電容器。

在該情況下，時間分辨率進一步提高。

本發明的一個方式所涉及的第4光電二極管陣列，其特征在于，各個所述雪崩光電二極管的陽極及陰極的一方電連接于環狀電極；所述中繼配線包含自所述環狀電極分離且以包圍所述環狀電極的方式延伸的導電性的外周區域；所述電容器包含自所述中繼配線延伸的所述外周區域、及所述環狀電極。

在該情況下，可平面地構成電容器，時間分辨率提高。

本發明的一個方式所涉及的第5光電二極管陣列，在第4光電二極管陣列中，還包含在所述中繼配線之間平行地延伸的中間配線，所述中間配線分別連接所述外周配線的至少2個部位之間，所述外周區域與所述中間配線連接。

在該情況下，確認了可平面地構成電容器，且時間分辨率提高。