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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-17
(45)【発行日】2022-11-28
(54)【発明の名称】半導体光検出装置
(51)【国際特許分類】
G01S 7/4863 20200101AFI20221118BHJP
H01L 31/107 20060101ALI20221118BHJP
【ＦＩ】
G01S7/4863
H01L31/10 B
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2018146230
(22)【出願日】2018-08-02
(65)【公開番号】P2020021889
(43)【公開日】2020-02-06
【審査請求日】2021-07-05
(31)【優先権主張番号】P 2018135253
(32)【優先日】2018-07-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000236436
【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100140442
【弁理士】
【氏名又は名称】柴山 健一
(72)【発明者】
【氏名】土屋 龍太郎
(72)【発明者】
【氏名】永野 輝昌
(72)【発明者】
【氏名】馬場 隆
【審査官】渡辺 慶人
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１７－５２０１３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／０５９７７７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００８－３１１６５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１７９０８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／１８０２７７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１５－０８４３９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／００９０５３６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１８－０８８４８８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｓ ７／４８ － ７／５１
１７／００ － １７／９５
Ｈ０１Ｌ ３１／００ － ３１／０２
３１／０８ － ３１／１０
３１／１８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに対向する第１主面及び第２主面と、行列状に２次元配列されている複数のセルと、を有する半導体基板と、前記半導体基板の前記第１主面に配置されていると共に、前記複数のセルのそれぞれに電気的に接続されている第１配線と、
前記半導体基板の前記第１主面に配置されていると共に、前記複数のセルのそれぞれに電気的に接続されている第２配線と、
前記複数のセルのうちの互いに隣り合うセルを光学的に分離する遮光部材と、
前記遮光部材を覆っている絶縁膜と、を備え、
前記複数のセルのそれぞれは、ガイガーモードで動作する少なくとも１つのアバランシェフォトダイオードを含み、
前記アバランシェフォトダイオードは、第１半導体領域と、前記第１半導体領域とは異なる導電型の第２半導体領域と、を含み、
前記第１半導体領域及び前記第２半導体領域は、前記第１主面の一部を構成しており、
前記第１配線は、前記複数のセルのそれぞれに含まれる前記アバランシェフォトダイオードの前記第１半導体領域に電気的に接続されており、
前記第２配線は、前記複数のセルのそれぞれに含まれる前記アバランシェフォトダイオードの前記第２半導体領域に電気的に接続されており、
前記半導体基板には、前記半導体基板を貫通するトレンチが、前記第１主面に直交する方向から見て前記複数のセルのそれぞれを囲むように形成され、
前記遮光部材は、前記トレンチの前記第１主面での開口端と前記トレンチの前記第２主面での開口端との間で前記半導体基板の厚み方向に延在している第１部分と、前記第２主面から突出している第２部分と、を有し、
前記絶縁膜は、前記第２部分を覆っている部分を有する、
半導体光検出装置。
【請求項2】
前記遮光部材は、光を反射する材料によって構成される、請求項１に記載の半導体光検出装置。
【請求項3】
前記第１主面に直交する方向から見て、前記半導体基板における前記トレンチで囲まれている各領域は、内側に位置している第１領域と、前記第１領域を囲むように前記第１領域の外側に位置している第２領域と、を有し、前記第２主面は、前記トレンチに近づくにつれて、前記半導体基板の前記厚み方向での前記第２領域の長さが大きくなるように傾斜しているテーパ面を含む、請求項１又は請求項２に記載の半導体光検出装置。
【請求項4】
前記絶縁膜は、前記トレンチの側面に接していると共に前記第１部分を覆っている部分を有し、前記第２部分を覆っている前記部分と前記第１部分を覆っている前記部分とが、一体に形成されている、請求項１～請求項３の何れか一項に記載の半導体光検出装置。
【請求項5】
前記半導体基板を保持する保持部材と、前記保持部材と前記第２主面とを接着している接着層と、をさらに備え、前記第２部分と前記絶縁膜のうちの前記第２部分を覆っている前記部分とは、前記接着層内に位置している、請求項１～請求項４の何れか一項に記載の半導体光検出装置。
【請求項6】
前記複数のセルは、Ｍ行Ｎ列（Ｍ及びＮは、２以上の整数）に２次元配列されており、前記第１配線は、行方向に並ぶＮ個の前記セルをそれぞれ含むＭ個の第１セル群ごとに対応して設けられている複数の第１分岐配線を含み、
前記第２配線は、列方向に並ぶＭ個の前記セルをそれぞれ含むＮ個の第２セル群ごとに対応して設けられている複数の第２分岐配線を含み、
各前記第１分岐配線は、Ｍ個の前記第１セル群のうち対応する第１セル群に含まれるＮ個の前記セルに電気的に接続されており、
各前記第２分岐配線は、Ｎ個の前記第２セル群のうち対応する第２セル群に含まれるＭ個の前記セルに電気的に接続されている、請求項１～請求項５の何れか一項に記載の半導体光検出装置。
【請求項7】
前記複数のセルは、Ｍ行Ｎ列（Ｍ及びＮは、２以上の整数）に２次元配列されており、前記第１配線は、複数の第１分岐配線を含み、
前記第２配線は、複数の第２分岐配線を含み、
前記複数の第１分岐配線のそれぞれと前記複数の第２分岐配線のそれぞれとは、Ｍ個の前記セルが配列されている列方向に沿って交互に設けられており、
各前記第１分岐配線は、行方向に並ぶＮ個の前記セルをそれぞれ含むＭ個の第１セル群のうち第（２×ｍ－１）行及び第（２×ｍ）行の第１セル群に含まれる（２×Ｎ）個の前記セルに電気的に接続されており、
各前記第２分岐配線は、Ｍ個の前記第１セル群のうち第（２×ｍ）行及び第（２×ｍ＋１）行の第１セル群に含まれる（２×Ｎ）個の前記セルに電気的に接続されており、
ｍは１以上の整数である、請求項１～請求項５の何れか一項に記載の半導体光検出装置。
【請求項8】
各前記第２分岐配線は、前記複数のセルのうち対応するセルに含まれる前記アバランシェフォトダイオードの前記第２半導体領域と接続されており、前記第２分岐配線と前記第２半導体領域との接続箇所と、前記第１半導体領域との最短距離は、前記第１半導体領域と前記トレンチとの最短距離より大きい、請求項６又は請求項７に記載の半導体光検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体光検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ガイガーモードで動作するアバランシェフォトダイオードを各々含む複数のセルを備えた半導体光検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、アバランシェ増倍を利用したホトダイオードアレイ（半導体光検出装置）が開示されている。この半導体光検出装置では、複数のアバランシェフォトダイオードが半導体基板に形成されている。トレンチによって形成された分離部によって互いに隣り合うアバランシェフォトダイオード（セル）同士が、互いに分離されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００６－１７９８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の一態様は、光学的なクロストークをより一層確実に抑制する半導体光検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
アバランシェ増倍の過程において、アバランシェフォトダイオードは、入射光とは別の副次的な光を発生させる場合がある。副次的な光が、隣接するセルに入射すると、隣接するセルが含むアバランシェフォトダイオードは、入射した副次的な光により発生したキャリアをアバランシェ増倍するおそれがある。副次的な光が隣接するセル（アバランシェフォトダイオード）に入射する現象が、光学的なクロストークと称される。
【0006】
トレンチ内に配置された遮光部材は、上述した光学的なクロストークを抑制する。たとえば、特許文献１に記載の半導体光検出装置では、遮光部材として、半導体基板よりも低い屈折率を有する低屈折率物質がトレンチ内に配置されている。低屈折率物質は、アバランシェフォトダイオードにおいてキャリア増倍時に生成されるプラズマ発光を反射する。
【0007】
本発明者らは、光学的なクロストークをより一層確実に抑制する構成について鋭意研究を行った。その結果、本発明者らは、遮光部材が、半導体基板から突出している部分を有している構成を見出した。以下、半導体基板から突出している部分を「突出部分」と称する。遮光部材が突出部分を有している構成は、遮光部材が突出部分を有していない構成に比して、副次的な光が隣接するセル（アバランシェフォトダイオード）に入射するのをより一層確実に抑制する。
【0008】
本発明者らは、遮光部材が突出部分を有している場合、新たな問題点が生じることも見出した。突出部分は、遮光部材の、半導体基板（トレンチ）内に位置している部分に比して、半導体基板で保護されがたい。したがって、突出部分は、半導体基板外の雰囲気環境に曝されるおそれがある。この場合、突出部分を含め遮光部材が腐食するおそれがある。遮光部材が腐食した場合、遮光部材は、光学的なクロストークを抑制しがたい。
【0009】
本発明者らは、絶縁層が突出部分を覆っている構成を見出した。この構成によれば、遮光部材が突出部分を有している場合でも、半導体基板外の雰囲気環境に曝されがたい。したがって、遮光部材が腐食しがたく、遮光部材は、光学的なクロストークを確実に抑制する。
【0010】
本発明の一態様に係る半導体光検出装置は、互いに対向する第１主面及び第２主面と、行列状に２次元配列されている複数のセルと、を有する半導体基板と、複数のセルのそれぞれに電気的に接続されている第１配線と、複数のセルのそれぞれに電気的に接続されている第２配線と、複数のセルのうちの互いに隣り合うセルを光学的に分離する遮光部材と、遮光部材を覆っている絶縁膜と、を備えている。第１配線は、半導体基板の第１主面に配置されている。第２配線は、半導体基板の第１主面に配置されている。複数のセルのそれぞれは、ガイガーモードで動作する少なくとも１つのアバランシェフォトダイオードを含んでいる。アバランシェフォトダイオードは、第１半導体領域と、第１半導体領域とは異なる導電型の第２半導体領域と、を含んでいる。第１半導体領域及び第２半導体領域は、第１主面の一部を構成している。第１配線は、複数のセルのそれぞれに含まれるアバランシェフォトダイオードの第１半導体領域に電気的に接続されている。第２配線は、複数のセルのそれぞれに含まれるアバランシェフォトダイオードの第２半導体領域に電気的に接続されている。半導体基板には、半導体基板を貫通するトレンチが、第１主面に直交する方向から見て複数のセルのそれぞれを囲むように形成されている。遮光部材は、トレンチの第１主面での開口端とトレンチの第２主面での開口端との間で半導体基板の厚み方向に延在している第１部分と、第２主面から突出している第２部分と、を有している。絶縁膜は、第２部分を覆っている部分を有している。
【0011】
本発明の一態様に係る半導体光検出装置では、遮光部材は、第１部分だけでなく、第２主面から突出している第２部分を有しているので、上述したように、本一態様は、副次的な光が隣接するセル（アバランシェフォトダイオード）に入射するのをより一層確実に抑制する。
【0012】
本一態様では、絶縁膜は、第２部分を覆っている部分を有しているので、第２部分は、半導体基板外の雰囲気環境に曝されがたい。したがって、上述したように、本一態様は、遮光部材が腐食しがたく、遮光部材は、光学的なクロストークを確実に抑制する。
【0013】
本一態様に係る半導体光検出装置では、遮光部材は、光を反射する材料によって構成されてもよい。本構成では、半導体光検出装置に入射した光のうちの遮光部材に向かって入射した光が、遮光部材によって反射される。このため、遮光部材に向かって入射した光の一部は、アバランシェフォトダイオードに形成されているｐｎ接合に向けて反射され得る。したがって、本構成は、遮光部材が光を吸収する材料によって構成されている場合に比して、アバランシェフォトダイオードにおいて生成される光電子の量が増え得る。その結果、半導体光検出装置の感度が向上し得る。
【0014】
本一態様に係る半導体光検出装置では、第１主面に直交する方向から見て、半導体基板におけるトレンチで囲まれている各領域は、内側に位置している第１領域と、第１領域を囲むように第１領域の外側に位置している第２領域と、を有していてもよい。第２主面は、トレンチに近づくにつれて、半導体基板の厚み方向での第２領域の長さが大きくなるように傾斜しているテーパ面を含んでもよい。本構成では、半導体光検出装置に入射した光のうちのテーパ面に向かう光の一部は、テーパ面によってアバランシェフォトダイオードのｐｎ接合に向けて反射され得る。したがって、本構成は、第２主面全面が平坦である場合に比して、アバランシェフォトダイオードにおいて生成される光電子の量が増え得る。その結果、半導体光検出装置の感度が向上し得る。
【0015】
本一態様に係る半導体光検出装置では、絶縁膜は、トレンチの側面に接していると共に第１部分を覆っている部分を有していてもよい。第２部分を覆っている部分と第１部分を覆っている部分とが、一体に形成されていてもよい。本構成では、絶縁膜の、第１部分を覆っている部分が、半導体基板と遮光部材との間の電気的絶縁性を確保する。第２部分を覆っている部分と第１部分を覆っている部分とが一体に形成されているので、遮光部材が確実に覆われ、遮光部材の耐久性が向上する。したがって、本構成は、第２部分を覆っている部分と第１部分を覆っている部分とが別体に形成されている構成に比して、光学的なクロストークをより一層確実に抑制する。
【0016】
本一態様に係る半導体光検出装置は、半導体基板を保持する保持部材と、保持部材と第２主面とを接着している接着層と、をさらに備えていてもよい。第２部分と絶縁膜のうちの第２部分を覆っている部分とは、接着層内に位置していてもよい。本構成では、半導体基板の第２主面から突出している遮光部材の第２部分が接着層によって保持されるので、たとえば、絶縁膜のうちの第２部分を覆っている部分が半導体基板の外部に露出している場合に比して、遮光部材の保持力が向上する。
【0017】
本一態様に係る半導体光検出装置では、複数のセルは、Ｍ行Ｎ列（Ｍ及びＮは、２以上の整数）に２次元配列されていてもよい。第１配線は、行方向に並ぶＮ個のセルをそれぞれ含むＭ個の第１セル群ごとに対応して設けられている複数の第１分岐配線を含んでもよい。第２配線は、列方向に並ぶＭ個のセルをそれぞれ含むＮ個の第２セル群ごとに対応して設けられている複数の第２分岐配線を含んでいてもよい。各第１分岐配線は、Ｍ個の第１セル群のうち対応する第１セル群に含まれるＮ個のセルに電気的に接続されていてもよい。各第２分岐配線は、Ｎ個の第２セル群のうち対応する第２セル群に含まれるＭ個のセルに電気的に接続されていてもよい。
【0018】
本構成では、行ごとに第１分岐配線が設けられており、列ごとに第２分岐配線が設けられているので、たとえば、複数のセルの各々を、第１配線及び第２配線それぞれを介して共通の電位に接続する場合において、各セルに対応して配線を設ける場合に比して、第１主面上の配線数が少なくなる。したがって、本構成は、各セルに含まれるアバランシェフォトダイオードに電気的に接続される第１配線及び第２配線の構成を簡素化する。
【0019】
本一態様に係る半導体光検出装置では、複数のセルは、Ｍ行Ｎ列（Ｍ及びＮは、２以上の整数）に２次元配列されていてもよい。第１配線は、複数の第１分岐配線を含んでいてもよい。第２配線は、複数の第２分岐配線を含んでいてもよい。複数の第１分岐配線のそれぞれと複数の第２分岐配線のそれぞれとは、Ｍ個のセルが配列されている列方向に沿って交互に設けられていてもよい。各第１分岐配線は、行方向に並ぶＮ個のセルをそれぞれ含むＭ個の第１セル群のうち第（２×ｍ－１）行及び第（２×ｍ）行の第１セル群に含まれる（２×Ｎ）個のセルに電気的に接続されていてもよい。各第２分岐配線は、Ｍ個の第１セル群のうち第（２×ｍ）行及び第（２×ｍ＋１）行の第１セル群に含まれる（２×Ｎ）個のセルに電気的に接続されていてもよい。ｍは１以上の整数であってもよい。
【0020】
本構成では、行ごとに第１分岐配線及び第２分岐配線が交互に設けられているので、たとえば、複数のセルの各々を、第１配線及び第２配線それぞれを介して共通の電位に接続する場合において、各セルに対応して配線を設ける場合に比して、第１主面上の配線数が少なくなる。したがって、本構成は、各セルに含まれるアバランシェフォトダイオードに電気的に接続される第１配線及び第２配線の構成を簡素化する。
【0021】
本一態様に係る半導体光検出装置では、各第２分岐配線は、複数のセルのうち対応するセルに含まれるアバランシェフォトダイオードの第２半導体領域と接続されていてもよい。第２分岐配線と第２半導体領域との接続箇所と、第１半導体領域との最短距離は、第１半導体領域とトレンチとの最短距離より大きくてもよい。本構成では、上記接続箇所と第１半導体領域との最短距離が第１半導体領域とトレンチとの最短距離以下である構成に比して、アバランシェフォトダイオードにバイアス電圧が印加される場合でも、第２分岐配線と第１半導体領域とが短絡しがたい。したがって、本構成は、第２分岐配線と第１半導体領域と間の耐圧を向上する。
【発明の効果】
【0022】
本発明の一態様によれば、光学的なクロストークをより一層確実に抑制する半導体光検出装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【0025】
【0026】
図１は、第１実施形態に係る半導体光検出装置の概略構成図である。図２は、図１の半導体光検出装置の一部を示す斜視図である。図３は、図１の半導体基板の平面図である。図４は、図１の半導体基板を示す斜視図である。図５は、図１の半導体光検出装置の断面構成を示す図である。図６は、図１の半導体基板を示す平面図である。
【0027】
図１に示されるように、半導体光検出装置１は、ガラス基板２、半導体基板３、配線層４、及び回路基板５を備えている。ガラス基板２、半導体基板３、配線層４、及び回路基板５は、Ｚ軸方向において、この順で配置されている。本実施形態では、ガラス基板２、半導体基板３、配線層４、及び回路基板５は、平面視において矩形形状を呈している。たとえば、半導体光検出装置１は、ガラス基板２に検出対象の光が入射するように配置され、入射した光である入射光を検出する。
【0028】
ガラス基板２は、光を透過する透明なガラス材によって構成されている。ガラス基板２は、互いに対向する主面２Ａ及び主面２Ｂと、側面２Ｃとを有している。主面２Ａと主面２Ｂとは、平坦な面である。ガラス基板２は、光学接着剤ＯＡにより半導体基板３に接着されている。光学接着剤ＯＡは、たとえば、光透過性を有する樹脂である。ガラス基板２は、半導体基板３に直接形成されてもよい。ガラス基板２は、半導体基板３を保持する機能を有する。たとえば、ガラス基板２は保持部材を構成し、光学接着剤ＯＡは接着層を構成する。
【0029】
半導体基板３は、Ｓｉ（シリコン）によって構成されており、導電型がＰ型である半導体基板である。半導体基板３は、互いに対向する主面３Ａ及び主面３Ｂと、側面３Ｃとを有している。半導体基板３の主面３Ａとガラス基板２の主面２Ｂとは、光学接着剤ＯＡを介して互いに対向している。主面３Ａが、半導体基板３への光入射面である。本実施形態では、入射光がガラス基板２を透過して半導体基板３に入射される。たとえば、主面３Ｂが第１主面である場合、主面３Ａは第２主面である。半導体基板３の詳細な構成については後述する。
【0030】
配線層４は、半導体基板３と回路基板５との間に配置されている。配線層４は、半導体基板３の主面３Ｂに設けられている。配線層４は、半導体基板３と回路基板５との間を電気的に接続する機能を有している。配線層４の詳細な構成については後述する。
【0031】
回路基板５は、互いに対向する主面５Ａ及び主面５Ｂと、側面５Ｃとを有している。回路基板５の主面５Ａと半導体基板３の主面３Ｂとは、配線層４を介して互いに対向している。本実施形態では、ガラス基板２の側面２Ｃ、半導体基板３の側面３Ｃ、及び回路基板５の側面５Ｃは、面一とされている。換言すると、平面視において、ガラス基板２、半導体基板３、及び回路基板５それぞれの外縁は、互いに一致している。ガラス基板２、半導体基板３、及び回路基板５それぞれの外縁は、互いに一致していなくてもよい。たとえば、平面視において、回路基板５の面積が、ガラス基板２及び半導体基板３それぞれの面積よりも大きくてもよい。この場合、半導体基板３の側面３Ｃは、ＸＹ軸平面において、ガラス基板２の側面２Ｃ及び半導体基板３の側面３Ｃよりも外側に位置する。回路基板５は、たとえば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を構成している。本実施形態では、半導体基板３及び回路基板５の各主面と平行な面がＸＹ軸平面であり、各主面に直交する方向がＺ軸方向である。
【0032】
図２には、半導体光検出装置１のうちの半導体基板３、配線層４、及び回路基板５が模式的に示されている。図２では、ガラス基板２の図示が省略されており、配線層４の内部が示されている。半導体基板３は、行列状に２次元配列されている複数のセル（ｃｅｌｌ）Ｕを有している。換言すると、複数のセルＵは、Ｍ行Ｎ列（Ｍ及びＮは、２以上の整数）に２次元配列されている。セルＵの数は、一例として「１０２４（３２行×３２列）」である。互いに隣り合うセルＵ同士の間隔Ｗは、たとえば１０～５００μｍ程度である。半導体基板３では、各セルＵに入射された入射光に応じた信号が、各セルＵから出力される。複数のセルＵは、各々、１又は複数のアバランシェフォトダイオードＡＰＤを含んでいる。以降では、複数のセルＵが、各々、１つのアバランシェフォトダイオードＡＰＤを含んでいる場合を例に説明を行う。
【0033】
配線層４は、複数（本実施形態では４つ）のバンプ電極４１ａ～４１ｄを有している。バンプ電極４１ａ～４１ｄは、ＸＹ軸平面において、半導体基板３の角部及び回路基板５の角部に対応する位置に設けられている。バンプ電極４１ａ～４１ｄでは、Ｚ軸方向において互いに対向する一対の側面のうちの一方の側面が、配線層４が含む電極パッドに接続されており、他方の側面が回路基板５の主面５Ａに設けられた電極パッドに接続されている。換言すると、Ｚ軸方向において、配線層４全体の長さは、バンプ電極４１ａ～４１ｄそれぞれの長さよりも大きい。本実施形態では、各アバランシェフォトダイオードＡＰＤのアノードに電気的に接続されている配線層４の配線が、バンプ電極４１ａを介して回路基板５に電気的に接続されている。各アバランシェフォトダイオードＡＰＤのカソードに電気的に接続されている配線層４の配線が、バンプ電極４１ｂを介して回路基板５に電気的に接続されている。バンプ電極４１ｃ及びバンプ電極４１ｄは、ダミー用のバンプ電極であり、半導体基板３が回路基板５に対して傾くことを防ぐ役割を有している。
【0034】
図３及び図４に示されるように、各アバランシェフォトダイオードＡＰＤは、導電型がｎ型である半導体領域３１と、導電型がｐ型である半導体領域３２と、を有している。半導体領域３１と半導体領域３２とは、アバランシェフォトダイオードＡＰＤのｐｎ接合を形成する。各アバランシェフォトダイオードＡＰＤは、導電型がｐ型である半導体領域３３を有している。半導体領域３３の不純物濃度は、半導体領域３２の不純物濃度よりも高い。バイアス電圧が印加されている状態の各アバランシェフォトダイオードＡＰＤに、入射光が入ると、各アバランシェフォトダイオードにおいて入射光に応じた信号（電流信号）が生成される。バイアス電圧は、各アバランシェフォトダイオードＡＰＤのブレークダウン電圧以上である。換言すると、各アバランシェフォトダイオードＡＰＤは、バイアス電圧が印加されているとき、ガイガーモードで動作する。たとえば、半導体領域３１が第１半導体領域である場合、半導体領域３２及び半導体領域３３で構成される半導体領域は、第２半導体領域である。
【0035】
図５に示されるように、半導体領域３２は半導体領域３１（側面及び底面）を囲っており、半導体領域３３は半導体領域３２（外側面及び底面）を囲っている。半導体領域３３は、半導体領域３２を介して半導体領域３１と対向している領域３３ａと、領域３３ａに接続されている領域３３ｂと、を有している。領域３３ｂは、Ｘ軸方向又はＹ軸方向から見て、領域３３ａと交差又は直交している。Ｚ軸方向から見て、領域３３ｂは枠形状を呈している。換言すると、Ｚ軸方向から見て、領域３３ｂは、半導体領域３１、半導体領域３２、及び領域３３ａで構成される半導体領域を囲っている。本実施形態では、領域３３ｂは、Ｚ軸方向から見て、矩形枠状を呈している。各アバランシェフォトダイオードＡＰＤにおいて、半導体領域３１、半導体領域３２、及び半導体領域３３の領域３３ｂは、半導体基板３の主面３Ｂを構成している。換言すると、半導体領域３１、半導体領域３２、及び領域３３ｂのそれぞれは、主面３Ｂの一部を構成している。各アバランシェフォトダイオードＡＰＤにおいて、領域３３ａ及び領域３３ｂ（半導体領域３３）は、半導体基板３の主面３Ａを構成している。本実施形態では、領域３３ａ、半導体領域３２、及び半導体領域３１は、Ｚ軸方向において、光学接着剤ＯＡ（ガラス基板２）から、この順で配置されている。半導体領域３３のＺ軸方向から見た周縁は、各アバランシェフォトダイオードＡＰＤ（各セルＵ）の周縁を構成している。
【0036】
半導体基板３にはトレンチ３４が形成されている。半導体領域３３の領域３３ｂのＸ軸方向又はＹ軸方向における外側の側面は、トレンチ３４の側面を構成している。トレンチ３４は、主面３Ａ及び主面３Ｂに開口している。換言すると、トレンチ３４は、主面３Ａ及び主面３Ｂが互いに対向する方向（Ｚ軸方向）において、半導体基板３を貫通している。Ｚ軸方向は、半導体基板３の厚み方向でもある。トレンチ３４は、複数のセルＵのうちの互いに隣り合うセルＵ同士を物理的に分離している。具体的には、トレンチ３４は、主面３Ａと直交する方向（Ｚ軸方向）から見て、複数のセルＵそれぞれを囲んでいる。このため、トレンチ３４によって、互いに隣り合うセルＵは、互いに電気的に分離されている。トレンチ３４は、Ｚ軸方向から見て、半導体基板３に格子状に形成されている。本実施形態では、トレンチ３４は、Ｚ軸方向から見て、半導体基板３に略正方格子状に形成されている。
【0037】
半導体光検出装置１は、半導体基板３に形成されたトレンチ３４に設けられている遮光部材６と、遮光部材６を覆っている絶縁膜７と、を有している。遮光部材６は、光を反射する材料によって構成されている。遮光部材６は、光を反射せずに吸収する材料によって構成されてもよい。遮光部材６を構成する材料は、たとえば、タングステンである。絶縁膜７に覆われている遮光部材６は、トレンチ３４に充填されるように配置されているとともに、主面３Ａからガラス基板２に向けて突出している。遮光部材６は、トレンチ３４内に位置している部分６ａと、半導体基板３の主面３Ａから突出している部分６ｂと、を有している。
【0038】
遮光部材６の部分６ｂは、光学接着剤ＯＡ内に位置している。遮光部材６の部分６ａは、Ｚ軸方向から見て、複数のセルＵのそれぞれを囲むようにトレンチ３４内に位置している。遮光部材６の部分６ａのＺ軸方向における長さは、トレンチ３４のＺ軸方向における長さと略同一である。換言すると、遮光部材６の部分６ａは、トレンチ３４の主面３Ｂでの開口端と主面３Ａでの開口端との間で、Ｚ軸方向に延在している。本実施形態では、遮光部材６のＺ軸方向における両端のうち主面３Ｂに近い一端と、主面３ＢとのＺ軸方向における位置は、互いに略同一である。遮光部材６のＺ軸方向における両端のうち主面３Ｂに近い一端と、主面３ＢとのＺ軸方向における位置は、互いに異なっていてもよい。すなわち、遮光部材６の上述の一端の表面と主面３Ｂとが、面一とされていなくてもよい。遮光部材６の部分６ａは、絶縁膜７を介してトレンチ３４の内側面に対向している。遮光部材６の部分６ａは、Ｘ軸方向又はＹ軸方向において、互いに隣り合うアバランシェフォトダイオードＡＰＤそれぞれの半導体領域３３の外側面同士の間に位置している。たとえば、部分６ａが第１部分を構成する場合、部分６ｂは第２部分を構成する。遮光部材６は、Ｚ軸方向から見て、トレンチ３４に対応した形状を呈している。遮光部材６は、Ｚ軸方向から見て、格子形状を呈している。本実施形態では、遮光部材６はＺ軸方向から見て、略正方格子形状を呈している。
【0039】
絶縁膜７は、遮光部材６の主面３Ｂから露出する面を除いた表面を覆っている。具体的には、遮光部材６の部分６ａの側面、及び遮光部材６の部分６ｂの表面は、一体に形成された絶縁膜７によって覆われている。換言すると、絶縁膜７は、遮光部材６の部分６ａの側面を覆っている部分と、遮光部材６の部分６ｂの表面を覆っている部分と、を有している。絶縁膜７（部分６ａの側面を覆っている部分）は、遮光部材６と半導体領域３３との間に位置している。これにより、半導体領域３３（アバランシェフォトダイオードＡＰＤ）と遮光部材６との間の絶縁が確保される。絶縁膜７のうち遮光部材６の部分６ｂの表面を覆っている部分は、光学接着剤ＯＡ内に位置している。換言すると、絶縁膜７のうち遮光部材６の部分６ｂの表面を覆っている部分は、光学接着剤ＯＡに接触している。絶縁膜７を構成する材料は、たとえば、半導体領域３３と遮光部材６との間の絶縁性、及び遮光部材６との接合性等を考慮して設定される。絶縁膜７は、たとえば、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）によって構成されている。
【0040】
Ｚ軸方向から見て、半導体基板３におけるトレンチ３４で囲まれている各領域（アバランシェフォトダイオードＡＰＤ）は、内側に位置している第１領域と、第１領域を囲むように第１領域の外側に位置している第２領域と、を有している。本実施形態では、第１領域は、半導体領域３１、半導体領域３２、及び半導体領域３３の領域３３ａで構成される半導体領域である。第２領域は、半導体領域３３の領域３３ｂで構成される半導体領域である。主面３Ａは、トレンチ３４に近くづくにつれてＺ軸方向における第２領域（領域３３ｂ）の長さが大きくなるように傾斜しているテーパ面３３ｃを含んでいる。各セルＵ（アバランシェフォトダイオードＡＰＤ）における主面３Ａに形成されているテーパ面３３ｃは、Ｚ軸方向から見て、第１領域を囲んでいる。半導体領域３３の領域３３ｂは、主面３Ａのうちの半導体領域３３の領域３３ａで構成される部分からガラス基板２に向って突出している。Ｚ軸の負方向から見て、テーパ面３３ｃのトレンチ３４に近い縁は、各アバランシェフォトダイオードＡＰＤの周縁を構成している。
【0041】
続いて、配線層４の詳細構成の一例を説明する。配線層４は、各セルＵ（アバランシェフォトダイオードＡＰＤ）にバイアス電圧を印加する配線４２と、各セルＵ（アバランシェフォトダイオードＡＰＤ）からの信号を出力する配線４３と、絶縁層４４と、を有している。図４及び図６では、絶縁層４４の図示は省略されている。図５では、絶縁層４４の断面構成が示されており、絶縁層４４のハッチングは省略されている。上述したように、互いに隣り合うセルＵ同士は、トレンチ３４によって物理的に分離されているので、電気的に接続されていない。このため、各セルＵに含まれるアバランシェフォトダイオードＡＰＤを動作させるために、各セルＵには、配線４２及び配線４３が物理的かつ電気的に接続されている。
【0042】
配線４２は、バンプ電極４１ａと複数のセルＵそれぞれとを、電気的に接続している。換言すると、回路基板５は、バンプ電極４１ａ及び配線４２を介して各セルＵに含まれるアバランシェフォトダイオードＡＰＤのアノード（半導体領域３３）と電気的に接続されている。配線４３は、バンプ電極４１ｂと複数のセルＵそれぞれとを、電気的に接続している。換言すると、回路基板５は、バンプ電極４１ｂ及び配線４３を介して各セルＵに含まれるアバランシェフォトダイオードＡＰＤのカソード（半導体領域３１）と電気的に接続されている。配線４２及び配線４３は、半導体基板３の主面３Ｂに設けられている。本実施形態では、配線４２及び配線４３は、絶縁層４４を介して主面３Ｂと対向している。たとえば、配線４２が第２配線を構成する場合、配線４３は第１配線を構成する。
【0043】
配線４２は、図４及び図６に示されるように、複数の分岐配線４５と、共通配線４６と、を有している。複数の分岐配線４５は、列方向に並ぶ複数のセルＵをそれぞれ含む複数のセル群（以下「列方向のセル群」という）に、列方向のセル群ごとに対応して設けられている。換言すると、複数の分岐配線４５は、列方向に並ぶＭ個のセルＵをそれぞれ含むＮ個の列方向のセル群ごとに対応して設けられている。本実施形態では、列方向は、Ｙ軸方向であり、後述の行方向は、Ｘ軸方向である。たとえば、複数の列方向のセル群は、Ｎ個の第２セル群を構成する。
【0044】
各分岐配線４５は、共通配線４５ａと、複数の接続配線４５ｂとを含んでいる。各分岐配線４５の共通配線４５ａは、対応する列に位置する列方向のセル群に含まれる複数のセルＵが並ぶ方向に沿って配置されている。複数の共通配線４５ａは、互いに略平行に設けられている。換言すると、複数の共通配線４５ａは、列方向のセル群ごとに対応して、行方向に沿って配列されている。複数の接続配線４５ｂは、共通配線４５ａと対応する列方向のセル群に含まれる各アバランシェフォトダイオードＡＰＤの半導体領域３３とを電気的に接続している。Ｘ軸方向から見て、共通配線４５ａと各接続配線４５ｂとは、互いに交差している。共通配線４５ａと複数の接続配線４５ｂとは、互いに同じ金属材料で構成されており、たとえば、アルミニウムによって構成されている。共通配線４５ａと複数の接続配線４５ｂとは、Ｃｕ（銅）、Ｔｉ（チタン）、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）、Ｐｔ（白金）等の金属材料で構成されてもよい。たとえば、複数の分岐配線４５は、複数の第２分岐配線を構成する。
【0045】
複数の分岐配線４５それぞれは、共通配線４６に接続されている。具体的には、共通配線４６には、複数の分岐配線４５それぞれの共通配線４５ａが電気的に接続されている。たとえば、共通配線４６は、Ｚ軸方向から見て、各共通配線４５ａと交差している。共通配線４６は、たとえば、半導体基板３のうちの複数のセルＵ全てを含むように形成された入射領域以外の領域に配置されている。入射領域は、たとえば、半導体光検出装置１において、検出対象の光が入射される範囲を示している。共通配線４６は、バンプ電極４１ａと電気的に接続されている。たとえば、共通配線４６は、複数の分岐配線４５と同じ金属材料によって構成されている。
【0046】
配線４３は、複数の分岐配線４７と、共通配線４８と、を有している。複数の分岐配線４７は、行方向に並ぶ複数のセルＵをそれぞれ含む複数のセル群（以下「行方向のセル群」という）に、行方向のセル群ごとに対応して設けられている。換言すると、複数の分岐配線４７は、行方向に並ぶＮ個のセルＵをそれぞれ含むＭ個の行方向のセル群ごとに対応して設けられている。たとえば、複数の行方向のセル群は、Ｍ個の第１セル群を構成する。
【0047】
各分岐配線４７は、共通配線４７ａ、複数のクエンチング抵抗４７ｂ、及び複数の接続配線４７ｃを含んでいる。各分岐配線４７の共通配線４７ａは、対応する行に位置する行方向のセル群に含まれる複数のセルＵが並ぶ方向に沿って配置されている。複数の共通配線４７ａは、互いに略平行に設けられている。換言すると、複数の共通配線４７ａは、行方向のセル群ごとに対応して、列方向に沿って配列されている。複数の共通配線４７ａは、Ｚ軸方向から見て、複数の共通配線４５ａと交差している。複数の共通配線４７ａは、各共通配線４７ａと対応する行方向のセル群に含まれる各アバランシェフォトダイオードＡＰＤの半導体領域３１と、クエンチング抵抗４７ｂ及び接続配線４７ｃを介して、電気的に接続されている。Ｙ軸方向から見て、共通配線４７ａと各接続配線４７ｃとは、互いに交差している。共通配線４７ａと接続配線４７ｃとは、互いに同じ金属材料で構成されており、たとえば、アルミニウムによって構成されている。共通配線４７ａと接続配線４７ｃとは、Ｃｕ（銅）、Ｔｉ（チタン）、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）、Ｐｔ（白金）等の金属材料で構成されてもよい。クエンチング抵抗４７ｂは、Ｚ軸方向から見て、半導体領域３１の周縁に沿うように配置されている。クエンチング抵抗４７ｂは、共通配線４７ａ及び接続配線４７ｃを構成する材料よりも抵抗値が高い材料で構成されており、たとえば、ＳｉＣｒ（シリコンクロム）によって構成されている。クエンチング抵抗４７ｂは、ポリシリコン、ＮｉＣｒ（ニッケルクロム）、ＦｅＣｒ（フェロクロム）等の材料で構成されてもよい。たとえば、複数の分岐配線４７は、複数の第１分岐配線を構成する。
【0048】
複数の分岐配線４７それぞれは、共通配線４８に接続されている。具体的には、共通配線４８には、複数の分岐配線４７それぞれの共通配線４７ａが電気的に接続されている。共通配線４８は、Ｚ軸方向から見て、各共通配線４７ａと交差している。たとえば、共通配線４８と配線４２の共通配線４６とは、Ｚ軸方向から見て、互いに交差するように配置されている。たとえば、共通配線４８は、半導体基板３のうちの入射領域以外の領域に配置されている。共通配線４８は、バンプ電極４１ｂと電気的に接続されている。たとえば、共通配線４８は、共通配線４７ａ及び接続配線４７ｃと同じ金属材料によって構成されている。
【0049】
配線４２の共通配線４５ａ、配線４３の共通配線４７ａ、及び配線４３のクエンチング抵抗４７ｂのＺ軸方向における位置は、互いに異なっている。本実施形態では、共通配線４７ａ、クエンチング抵抗４７ｂ、及び共通配線４５ａは、半導体基板３の主面３Ｂから、この順で配置されている。共通配線４５ａ、共通配線４７ａ、及びクエンチング抵抗４７ｂのＸ軸方向又はＹ軸方向と直交する平面における断面形状は、たとえば矩形状である。配線４２の接続配線４５ｂと配線４３の接続配線４７ｃとのＺ軸方向と直交する平面における断面形状は、たとえば矩形状である。一例として、共通配線４５ａの厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は６００ｎｍ程度であり、共通配線４７ａの厚さは６００ｎｍ程度であり、クエンチング抵抗４７ｂの厚さは５ｎｍ程度である。一例として、共通配線４５ａとクエンチング抵抗４７ｂとのＺ軸方向における離間距離は３００ｎｍ程度であり、クエンチング抵抗４７ｂと共通配線４７ａとのＺ軸方向における離間距離は３００ｎｍ程度である。共通配線４７ａと半導体基板３の主面３Ｂとの離間距離は３００ｎｍ程度である。
【0050】
絶縁層４４は、配線４２及び配線４３を覆っている。絶縁層４４は、互いに異なる電位に接続されている配線４２及び配線４３の間の絶縁を確保できる材料によって構成されており、たとえばＳｉＯ２（酸化シリコン）によって構成されている。絶縁層４４の厚さは、一例として、２．５μｍ程度である。絶縁層４４は、配線４２及び配線４３の半導体基板３及び回路基板５への接続部分を除く全てを覆っていてもよい。絶縁層４４は、配線４２の一部及び配線４３の一部を覆っていてもよい。この場合、絶縁層４４は、配線４２の分岐配線４５及び配線４３の分岐配線４７を覆っていてもよい。
【0051】
各アバランシェフォトダイオードＡＰＤのｐｎ接合は、受光領域を形成している。本実施形態では、半導体領域３１と半導体領域３２とによって、受光領域が形成されている。半導体領域３２には、半導体領域３２よりも不純物濃度が高い半導体領域３３を介して、配線４２が電気的に接続されることにより、アバランシェフォトダイオードＡＰＤと配線４２との間の接触抵抗が低減されている。配線４２（接続配線４５ｂ）は、Ｚ軸方向の正方向から見て、半導体領域３３の一つの角部３３ｄに電気的に接続されている（図６参照）。半導体領域３１の周縁は、角部３３ｄに対応する位置に、湾曲部３１ａを含んでいる。湾曲部３１ａは、各アバランシェフォトダイオードＡＰＤのＺ軸方向から見た中心に向かって、突出するように形成されている。角部３３ｄのうちの接続配線４５ｂの接続箇所と半導体領域３１（湾曲部３１ａ）との距離αは、トレンチ３４と半導体領域３１との距離βよりも大きい。距離αは、Ｚ軸方向から見た場合の、接続配線４５ｂと半導体領域３３との接続箇所と、半導体領域３１との最短距離である。距離βは、Ｚ軸方向から見た場合の、トレンチ３４と半導体領域３１との最短距離である。
【0052】
半導体光検出装置１における光検出の動作を説明すると、本実施形態の半導体光検出装置１では、複数のセルＵのそれぞれに含まれるアバランシェフォトダイオードＡＰＤに配線４２を介して一斉にバイアス電圧（逆バイアス電圧）が印加される。バイアス電圧が印加されているアバランシェフォトダイオードＡＰＤに入射光（フォトン）が入射すると、半導体基板３内部において光電変換が行われて光電子が生成される。アバランシェフォトダイオードＡＰＤのｐｎ接合界面において、アバランシェ増倍が行われ、増倍された電子群は、配線４３を介して回路基板５に流れる。電子群が回路基板５に流れることによって、アバランシェフォトダイオードＡＰＤから光の入射に伴う信号（電流信号）が回路基板５に出力される。本実施形態では、２次元配列されている複数のセルＵのうちのいずれか１又は複数個のセルＵに含まれるアバランシェフォトダイオードＡＰＤに入射光が入射することで、当該入射光に応じた信号が回路基板５に出力される。たとえば、回路基板５ではセルＵ（アバランシェフォトダイオードＡＰＤ）から出力された信号に応じて、光の入射光量が計測される。
【0053】
次に、図７、図８、及び図９を参照して、本実施形態に係る半導体光検出装置１の製造過程の一例を説明する。図７の（ａ）～（ｃ）及び図８の（ａ）～（ｃ）は、図１の半導体光検出装置の製造過程を示す図である。図９は、エッチング過程を示す図である。これらの図では、各要素の断面形状が示されており、ハッチングは省略されている。
【0054】
図７の（ａ）～（ｃ）と図８の（ａ）～（ｃ）とに示される半導体光検出装置１の製造過程は、仮接合工程、研磨工程、エッチング工程、塗布工程、本接合工程、及び剥離工程を含んでいる。本実施形態の半導体光検出装置１の製造過程では、仮接合工程、研磨工程、エッチング工程、塗布工程、本接合工程、及び剥離工程は、この順に行われる。
【0055】
図７の（ａ）に示される仮接合工程では、まず、半導体基板３の基材となるＳｉ（シリコン）基板８が準備される。準備されたＳｉ基板８の一方の主面に、各セルＵ（アバランシェフォトダイオードＡＰＤ）を形成する領域を囲むようにトレンチ３４ａが形成される。トレンチ３４ａが形成されるＳｉ基板８の主面は、半導体基板３の主面３Ｂに対応しており、以下、Ｓｉ基板８の当該主面も「主面３Ｂ」と表記する。Ｓｉ基板８は、製造される半導体光検出装置１が備える半導体基板３よりも厚い基板である。トレンチ３４ａの深さ（長さ）は、半導体基板３に形成されるトレンチ３４の長さよりも長い。主面３Ｂと直交する方向から見たトレンチ３４ａの面積は、トレンチ３４の面積と同一である。たとえば、トレンチ３４ａが形成されたＳｉ基板８にＰ型不純物及びＮ型不純物が添加されることにより、各アバランシェフォトダイオードＡＰＤを構成する各半導体領域が形成される。一例として、Ｐ型不純物にはＩＩＩ族元素（たとえば、Ｂ）が用いられ、Ｎ型不純物にはＶ族元素（たとえば、Ｐ又はＡｓ）が用いられる。不純物の添加法として、たとえば、拡散法又はイオン注入法が用いられる。たとえば、Ｓｉ基板８に各アバランシェフォトダイオードＡＰＤを構成する各半導体領域が形成された後に、トレンチ３４ａが形成されてもよい。
【0056】
続いて、トレンチ３４ａ内に、絶縁膜７で覆われている遮光部材６が、トレンチ３４ａ内に設けられる。換言すると、主面３Ｂと面一な仮想面及びトレンチ３４ａで画定される領域内が、遮光部材６及び絶縁膜７によって埋められる。本実施形態では、遮光部材６のうちの絶縁膜７で覆われていない一側面が主面３Ｂから露出するように、絶縁膜７で覆われている遮光部材６がトレンチ３４ａ内に配置される。そして、仮保持基板９が用意され、温度によって粘着力が変化する接着剤ＡＤによって、仮保持基板９がＳｉ基板８の主面３Ｂに接着される。仮保持基板９は、半導体光検出装置１の製造工程において用いられる。たとえば、仮保持基板９は、ガラス基板である。たとえば、接着剤ＡＤは、常温において仮保持基板９とＳｉ基板８との接着状態を維持する接着力を有しており、接着剤ＡＤが加熱されることにより、Ｓｉ基板８と仮保持基板９との接着状態が解除される。たとえば、接着剤ＡＤは、温度によらずに仮保持基板９とＳｉ基板８との接着状態を維持する接着力を有してもよい。この場合、接着剤ＡＤに光（たとえばレーザ光）が照射されることにより、Ｓｉ基板８と仮保持基板９との接着状態が解除されてもよい。
【0057】
続いて、図７の（ｂ）に示される研磨工程では、Ｓｉ基板８の主面３Ｂと反対側の主面が研磨される。研磨工程では、Ｓｉ基板８の厚さが、トレンチ３４ａの深さに所定の距離を加えた長さとなるように、Ｓｉ基板８が研磨される。たとえば、研磨された後のＳｉ基板８の厚さは、仮接合工程で準備されたＳｉ基板８の厚さの約半分である。
【0058】
続いて、図７の（ｃ）に示されるエッチング工程では、Ｓｉ基板８の主面３Ｂと反対側の主面がエッチングされることによって、Ｓｉ基板８の厚みがさらに薄くされ、半導体基板３の主面３Ａが形成される。エッチング工程では、Ｓｉ基板８の厚さが、トレンチ３４ａの深さよりも小さくなるように、Ｓｉ基板８の主面３Ｂと反対側の主面がエッチング液（エッチャント）によって侵食される。エッチングが行われたＳｉ基板８の厚みによって、半導体基板３の厚み（主面３Ａ及び主面３Ｂの間の長さ）が規定され、トレンチ３４ａの一部は存在しなくなり、主面３Ａ及び主面３Ｂの間と同じ長さを有するトレンチ３４が形成される。
【0059】
図９の（ａ）～図９の（ｃ）では、エッチング工程による主面３Ａが形成されていく過程が示されている。図９の（ａ）～図９の（ｃ）では、仮保持基板９の図示は省略されている。図９の（ａ）に示される中間体は、図８の（ｂ）に示されるＳｉ基板８が研磨された後の中間体であり、この中間体が腐食剤等のエッチング液に浸される。エッチング液に浸された後、図９の（ｂ）に示されるように、Ｓｉ基板８の主面３Ｂと反対側の主面は、一面にわたって略同じ速度でエッチングが進み、Ｓｉ基板８の厚さが、トレンチ３４ａの深さ（遮光部材６の長さと絶縁膜７の厚さとの合計値）と略同一となるまで、Ｓｉ基板８の厚さが略均一に変化する。図９の（ｂ）に示される状態において、遮光部材６を覆っている絶縁膜７は、エッチング液に露出しており、この状態からエッチングが進んでも、絶縁膜７はエッチング（侵食）されない。換言すると、遮光部材６及び絶縁膜７は、用意された形状に維持される。
【0060】
図９の（ｃ）に示されるように、絶縁膜７がエッチング液に露出すると、Ｓｉ基板８がエッチングされる面方位が、図９の（ｂ）に示される状態と異なり、異なる面方位にエッチングが進む。具体的には、Ｓｉ基板８の厚み方向にエッチングされる面方位と、絶縁膜７により覆われている遮光部材６（トレンチ３４ａ）の中心に向かってエッチングされる面方位とが生じる。遮光部材６の中心に向かう面方位では、他の面方位と比べてエッチングが進む速度（エッチング速度）が遅く、エッチングが終了した時点で形成される半導体基板３の主面３Ａは、テーパ面３３ｃを有する（図７の（ｃ）参照）。
【0061】
続いて、図８の（ａ）で示される塗布工程では、半導体基板３の主面３Ａに光学接着剤ＯＡが塗布される。この塗布工程では、光学接着剤ＯＡは、トレンチ３４から突出している絶縁膜７の表面全てを覆うように塗布される。続いて、図８の（ｂ）で示されるように、半導体基板３の主面３Ａに、光学接着剤ＯＡを介してガラス基板２が接着される本接合工程が行われる。本接合工程で接着されるガラス基板２は、半導体光検出装置１の製造後にも備えられる部材であり、光学接着剤ＯＡは、仮接合工程で用いられる接着剤ＡＤと異なる。
【0062】
続いて、図８の（ｃ）に示される剥離工程では、仮保持基板９が半導体基板３の主面３Ｂから剥離される。たとえば、接着剤ＡＤが加熱された後に、機械又は作業員によって仮保持基板９及び接着剤ＡＤが取り除かれる。このように、半導体基板３にトレンチ３４が形成され、トレンチ３４に遮光部材６及び絶縁膜７が配置される。
【0063】
アバランシェ増倍の過程において、アバランシェフォトダイオードＡＰＤは、入射光とは別の副次的な光を発生させる場合がある。副次的な光が、隣接するセルＵに入射すると、隣接するセルＵが含むアバランシェフォトダイオードＡＰＤは、入射した副次的な光により発生するキャリアをアバランシェ増倍するおそれがある。副次的な光が隣接するセルＵ（アバランシェフォトダイオードＡＰＤ）に入射する現象、すなわち、光学的なクロストークが発生するおそれがある。
【0064】
本実施形態の半導体光検出装置１では、半導体基板３にはＺ軸方向から見て、複数のアバランシェフォトダイオードＡＰＤのそれぞれを囲むトレンチ３４が形成されており、トレンチ３４内に位置している部分６ａ及び主面３Ａから突出している部分６ｂを有する遮光部材６が備えられる。遮光部材６が主面から突出する部分６ｂを有している構成は、遮光部材が突出する部分を有していない構成に比して、副次的な光が隣接するセルＵ（アバランシェフォトダイオードＡＰＤ）に入射するのをより一層確実に抑制する。したがって、遮光部材６は、光学的なクロストークを確実に抑制する。
【0065】
遮光部材６の部分６ｂは、遮光部材６の、半導体基板３（トレンチ３４）内に位置している部分６ａに比して、半導体基板３で保護されがたい。したがって、部分６ｂは、半導体基板３外の雰囲気環境に曝されるおそれがある。この場合、部分６ｂを含め遮光部材６が腐食するおそれがある。遮光部材６が腐食した場合、遮光部材６は、光学的なクロストークを抑制しがたい。
【0066】
半導体光検出装置１では、絶縁膜７は、半導体基板３の主面３Ａから突出している遮光部材６の部分６ｂの表面を覆っている部分を有している。遮光部材６の部分６ｂが、主面３Ａから突出している場合でも、半導体基板３外の雰囲気環境に曝されがたい。したがって、遮光部材６が腐食しがたく、遮光部材６は、光学的なクロストークを確実に抑制する。
【0067】
遮光部材６は、光を反射する材料によって構成されている。この構成により、半導体光検出装置１に入射した光のうちの遮光部材６に向かって入射した光が、遮光部材６によって反射される。このため、遮光部材６に向かって入射した光の一部は、アバランシェフォトダイオードＡＰＤに形成されているｐｎ接合に向けて反射され得る。したがって、本構成は、遮光部材６が光を吸収する材料によって構成されている場合に比して、アバランシェフォトダイオードＡＰＤにおいて生成される光電子の量が増え得る。その結果、半導体光検出装置１での入射光の検出感度が向上し得る。
【0068】
主面３Ａは、テーパ面３３ｃを含んでいる。この構成により、半導体光検出装置１に入射した光のうちのテーパ面３３ｃに向かう光の一部は、テーパ面３３ｃによってアバランシェフォトダイオードＡＰＤのｐｎ接合に向けて反射され得る。したがって、本構成は、各アバランシェフォトダイオードＡＰＤにおける主面３Ａの全面が平坦である場合に比して、アバランシェフォトダイオードＡＰＤにおいて生成される光電子の量が増え得る。その結果、半導体光検出装置１での入射光の検出感度が向上し得る。
【0069】
絶縁膜７は、トレンチ３４の側面に接していると共に遮光部材６の部分６ａを覆っている部分を有している。部分６ｂを覆っている部分と部分６ａを覆っている部分とが、一体に形成されている。本構成では、絶縁膜７の、部分６ａを覆っている部分が、半導体基板３と遮光部材６との間の電気的絶縁性を確保する。部分６ａを覆っている部分と部分６ｂを覆っている部分とが一体に形成されているので、遮光部材６が確実に覆われ、遮光部材６の耐久性が向上する。したがって、本構成は、部分６ａを覆っている部分と部分６ｂを覆っている部分とが別体に形成されている構成に比して、光学的なクロストークをより一層確実に抑制する。
【0070】
遮光部材６の部分６ｂ及び絶縁膜７のうちの部分６ｂを覆っている部分は、光学接着剤ＯＡ内に位置している。本構成では、半導体基板３の主面３Ａから突出している遮光部材６の部分６ｂが光学接着剤ＯＡによって保持されるので、たとえば、絶縁膜７のうちの部分６ｂを覆っている部分が半導体基板３の外部に露出している場合に比して、遮光部材６の保持力が向上する。
【0071】
複数の分岐配線４５は、列方向のセル群ごとに対応して設けられており、複数の分岐配線４７は、行方向のセル群ごとに対応して設けられている。この構成により、複数のアバランシェフォトダイオードＡＰＤの各々を、配線４２及び配線４３それぞれを介して共通の電位に接続する場合において、各セルＵに対して単一の配線が設けられる場合に比して、本構成は、各セルＵに含まれるアバランシェフォトダイオードＡＰＤに電気的に接続される配線４２，４３を簡素化する。
【0072】
分岐配線４５（接続配線４５ｂ）は、複数のセルＵのうち対応するセルＵに含まれるアバランシェフォトダイオードＡＰＤの半導体領域３３と接続されている。接続配線４５ｂと半導体領域３３との接続箇所と、半導体領域３１との最短距離は、半導体領域３１とトレンチ３４との最短距離より大きい。本構成では、上記接続箇所と半導体領域３１との最短距離が半導体領域３１とトレンチ３４との最短距離以下である構成に比して、アバランシェフォトダイオードＡＰＤにバイアス電圧が印加される場合でも、分岐配線４５と半導体領域３１とが短絡しがたい。したがって、本構成は、分岐配線４５と半導体領域３１と間の耐圧を向上する。
【0073】
たとえば、半導体基板に接続される配線の構成として、上述した特許文献１に記載の半導体光検出装置のように、半導体基板の一方の主面にバイアス電圧を印加する配線（以下「アノード配線」という）を配置し、半導体基板の他方の主面に信号を出力する配線（以下「カソード配線」という）を配置する構成も考えられる。アバランシェフォトダイオードをガイガーモードで動作させるために、ブレークダウン電圧以上のバイアス電圧を印加する必要があり、アバランシェフォトダイオードにはアノード配線を介して比較的高い電圧が印加される。
【0074】
互いに隣り合うセル同士が完全に分離されていない場合、アノード配線は各セルに物理的に接続される必要がないので、アノード配線の構成の自由度は増す。このため、アバランシェフォトダイオードのうちのアノード配線が接続される接続箇所（たとえば、Ｐ型の半導体領域の一部）とカソード配線が電気的に接続される半導体領域（たとえば、Ｎ型の半導体領域）との間の距離を確保し、それらの間での絶縁破壊の発生を抑制するように配線を構成することが可能となる。しかしながら、互いに隣り合うセル同士が完全に分離している場合、各セルに対してアノード配線及びカソード配線を物理的及び電気的に接続する必要がある。１つのセルの領域は狭いので、アノード配線とカソード配線とを一方の主面に配置すると、上述の絶縁破壊の発生が懸念される。このため、一般的には、特許文献１に記載されているように、アノード配線とカソード配線とは、それぞれ異なる主面に配置される。
【0075】
これに対して、本実施形態に係る半導体光検出装置１では、各セルＵ（アバランシェフォトダイオードＡＰＤ）にバイアス電圧を印加する配線４２及び各セルＵ（アバランシェフォトダイオードＡＰＤ）からの信号を出力する配線４３の双方が、半導体基板３の一方の主面である主面３Ｂに設けられている。配線４２及び配線４３の双方が主面３Ｂに設けられることで、半導体光検出装置１は実用に適した構成となる。たとえば、半導体基板３の一方の主面に配線が構成されるので、半導体基板３の一方の主面に回路基板５との接続用の電極又は配線（たとえば、バンプ電極）を設けることで、半導体基板３と回路基板５とが電気的に接続される。これにより、半導体基板３から回路基板５に電気的に接続される電極等を含む配線の構成が簡素化される。
【0076】
次に、図１０を参照して第２実施形態に係る半導体光検出装置６０について説明する。図１０は、第２実施形態に係る半導体光検出装置を示す平面図である。図１０に示される半導体光検出装置６０は、半導体基板３に代えて半導体基板６１を有している点、及び配線４２，４３に代えて配線６２，６３を有している点、において図１に示される半導体光検出装置１と相違する。図１０では、配線６２及び配線６３をそれぞれ覆っている絶縁層の図示は省略されている。
【0077】
半導体基板６１は、Ｍ行Ｎ列に２次元配列されている複数のセルＵを有している。図１０に示されるように、複数のセルＵのそれぞれは、１つのアバランシェフォトダイオードＡＰＤを含んでいる。複数のセルＵのそれぞれは、複数のアバランシェフォトダイオードＡＰＤを含んでいてもよい。半導体基板６１は、主面６１Ｂと、主面６１Ｂと対向する主面と、を有している。複数のセルＵのそれぞれのアバランシェフォトダイオードＡＰＤは、導電型がＮ型である半導体領域６４と、導電型がＰ型である半導体領域６５と、を有している。図示は省略されているが、半導体基板６１の断面構成において、半導体領域６５は、半導体領域６４を囲んでいる。半導体領域６４及び半導体領域６５は、各アバランシェフォトダイオードＡＰＤにおいて、半導体基板６１の主面６１Ｂを構成している。半導体基板６１には、Ｚ軸方向から見て、各セルＵ（アバランシェフォトダイオードＡＰＤ）を囲むようにトレンチ３４が形成されている。トレンチ３４内には、絶縁膜７で覆われている遮光部材６が設けられている。図１０では、遮光部材６及び絶縁膜７の図示は、省略されている。絶縁膜７で覆われている遮光部材６は、半導体光検出装置１と同様に、主面６１Ｂと対向する主面から突出している。遮光部材６のうちの主面６１Ｂと対向する主面から突出している部分の表面は、絶縁膜７で覆われている。たとえば、半導体領域６４が第１半導体領域を構成する場合、半導体領域６５は第２半導体領域を構成する。
【0078】
図１０に示されるように、配線６２は、複数の分岐配線６６と、共通配線６７と、を有している。配線６３は、複数の分岐配線６８と、共通配線６９と、を有している。図１０では、複数の分岐配線６８のうちの単一の分岐配線６８が示されている。複数の分岐配線６６のそれぞれと、複数の分岐配線６８のそれぞれとは、Ｙ軸方向において交互に配置されている。本実施形態では、複数の分岐配線６６のそれぞれは、互いに隣り合う２個の行方向のセル群ごとに対応して設けられており、複数の分岐配線６８のそれぞれは、互いに隣り合う２個の行方向のセル群ごとに対応して設けられている。各分岐配線６６が対応する２個の行方向のセル群は、各分岐配線６８が対応する２個の行方向のセル群に対して、１行分ずれている。たとえば、各分岐配線６８は、第（２×ｍ－１）行及び第（２×ｍ）行の行方向のセル群ごとに対応して設けられ、各分岐配線６６は、第（２×ｍ）行及び第（２×ｍ＋１）行の行方向のセル群ごとに対応して設けられている。ここで、ｍは、１以上の整数である。各分岐配線６８が、第（２×ｍ）行及び第（２×ｍ＋１）行の行方向のセル群ごとに対応して設けられ、各分岐配線６６が、第（２×ｍ－１）行及び第（２×ｍ）行の行方向のセル群ごとに対応して設けられてもよい。たとえば、配線６２が第２配線を構成する場合、配線６３は第１配線を構成する。たとえば、分岐配線６６が第２分岐配線を構成する場合、分岐配線６８は第１分岐配線を構成する。
【0079】
各分岐配線６６は、共通配線６６ａと、複数の接続配線６６ｂとを含んでいる。各分岐配線６６の共通配線６６ａは、Ｚ軸方向から見て、対応する２個の行方向のセル群同士の間（トレンチ３４の上方）に配置されている。各分岐配線６６の複数の接続配線６６ｂは、当該分岐配線６６に対応する２個の行方向のセル群に含まれるアバランシェフォトダイオードＡＰＤの半導体領域６５と、共通配線６６ａとの間を電気的に接続している。たとえば、１つの分岐配線６６を介して、互いに隣り合う２個の行方向のセル群に含まれる（２×Ｎ）個のセルＵ（アバランシェフォトダイオードＡＰＤ）にバイアス電圧が印加される。分岐配線６６（共通配線６６ａ及び接続配線６６ｂ）は、たとえば、共通配線４５ａと同様の金属材料によって構成されている。複数の分岐配線６６のそれぞれは、共通配線６７に電気的に接続されている。共通配線６７に、第１行のみの行方向のセル群に電気的に接続されている配線が接続されてもよく、第Ｍ行のみの行方向のセル群に電気的に接続されている配線が共通配線６７に接続されてもよい。共通配線６７は、バンプ電極４１ａに電気的に接続されている。共通配線６７は、たとえば、共通配線４６と同様の金属材料によって構成されている。
【0080】
各分岐配線６８は、共通配線６８ａ、複数のクエンチング抵抗６８ｂ、及び複数の接続配線６８ｃを含んでいる。各分岐配線６８の共通配線６８ａは、Ｚ軸方向から見て、対応する２行分の行方向のセル群同士の間（トレンチ３４の上方）に配置されている。各分岐配線６８のクエンチング抵抗６８ｂは、共通配線６８ａと電気的に接続されており、半導体領域６４の周縁に沿って配置されている。接続配線６８ｃは、クエンチング抵抗６８ｂとアバランシェフォトダイオードＡＰＤの半導体領域６４との間を電気的に接続している。換言すると、共通配線６８ａは、クエンチング抵抗６８ｂ及び接続配線６８ｃを介して、アバランシェフォトダイオードＡＰＤの半導体領域６４に電気的に接続されている。たとえば、１つの分岐配線６８を介して、互いに隣り合う２個の行方向のセル群に含まれるアバランシェフォトダイオードＡＰＤからの信号が出力される。共通配線６８ａと接続配線６８ｃとは、たとえば、共通配線４７ａと同様の金属材料によって構成されている。クエンチング抵抗６８ｂは、たとえば、クエンチング抵抗４７ｂと同様の材料によって構成されている。複数の分岐配線６８のそれぞれは、共通配線６９に電気的に接続されている。共通配線６９は、バンプ電極４１ｂに電気的に接続されている。共通配線６９に、第１行のみの行方向のセル群に電気的に接続されている配線が接続されてもよく、第Ｍ行の行方向のみのセル群に電気的に接続されている配線が共通配線６７に接続されてもよい。
【0081】
本実施形態では、共通配線６６ａと共通配線６８ａは、互いに略平行に配置されている。Ｚ軸方向から見て、共通配線６６ａと共通配線６７とは互いに交差しており、共通配線６８ａと共通配線６９とは、互いに交差している。共通配線６７と共通配線６９とは、互いに略平行に配置されている。たとえば、共通配線６６ａ及び共通配線６８ａのＺ軸方向における位置は、互いに略同一である。
【0082】
半導体領域６５は、Ｚ軸方向から見て、矩形枠状を呈している。半導体領域６５の角部６５ａにおいて、接続配線６６ｂが接続されている。半導体領域６４の周縁は、Ｚ軸方向から見て、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対して傾く傾斜部６４ａを含んでいる。角部６５ａにおける接続配線６６ｂの接続箇所と半導体領域６４（傾斜部６４ａ）との距離α１は、トレンチ３４と半導体領域６４との距離β１よりも大きくてもよい。距離α１は、Ｚ軸方向から見た場合の、接続配線６６ｂと半導体領域６５との接続箇所と、半導体領域６４との最短距離である。距離β１は、Ｚ軸方向から見た場合の、トレンチ３４と半導体領域６４との最短距離である。
【0083】
半導体光検出装置６０においても、半導体光検出装置１と同様に、遮光部材６が腐食しがたく、遮光部材６は、光学的なクロストークを確実に抑制する。
【0084】
半導体光検出装置６０では、行ごとに分岐配線６６及び分岐配線６８が交互に設けられているので、たとえば、複数のセルＵの各々を、配線６２及び配線６３それぞれを介して共通の電位に接続する場合において、各セルＵに対応して個別に配線を設ける場合に比して、主面６１Ｂ上の配線数が少なくなる。したがって、本構成は、各セルＵに含まれるアバランシェフォトダイオードＡＰＤに電気的に接続される配線６２及び配線６３の構成を簡素化する。
【0085】
次に、図１１～図１３を参照して第３実施形態に係る半導体光検出装置７０について説明する。図１１は、第３実施形態に係る半導体光検出装置を示す平面図である。図１２は、アバランシェフォトダイオードの等価回路を示す図である。図１３は、アバランシェフォトダイオードから出力される信号の一例を示す図である。
【0086】
半導体基板７１は、ｎ型の半導体領域７２とｐ型の半導体領域７３とを有している。半導体基板７１では、半導体領域７２の周縁が、傾斜部を含んでいない点を除き、半導体基板６１と同様に構成されるので、各半導体領域の詳細な説明は省略する。半導体基板７１には、Ｚ軸方向から見て、各セルＵ（アバランシェフォトダイオードＡＰＤ）を囲むようにトレンチ３４が形成されている。トレンチ３４内には、絶縁膜７で覆われている遮光部材６が設けられている。図１１では、遮光部材６及び絶縁膜７の図示は、省略されている。絶縁膜７で覆われている遮光部材６は、半導体光検出装置１と同様に、主面７１Ｂと対向する主面から突出している。遮光部材６のうちの主面７１Ｂと対向する主面から突出している部分の表面は、絶縁膜７で覆われている。たとえば、半導体領域７２が第１半導体領域を構成する場合、半導体領域７３は第２半導体領域を構成する。
【0087】
容量増加部７４は、共通配線４７ａに電気的に接続されている。容量増加部７４は、共通配線４７ａとの接続部分を除き、Ｚ軸方向から見てクエンチング抵抗４７ｂの内側に位置している。容量増加部７４のうちのクエンチング抵抗４７ｂの内側に位置する部分は、ＸＹ軸平面に広がる板状であり、Ｚ軸方向から見て矩形形状を呈している。容量増加部７４は、アバランシェフォトダイオードＡＰＤの半導体領域７２と対向している。Ｚ軸方向から見て、容量増加部７４の大きさ（面積）は、半導体領域７２よりも小さいが、たとえば、容量増加部７４は、半導体領域７２の半分以上の面積を有している。容量増加部７４は、たとえば、金属材料によって構成されている。容量増加部７４は、たとえば、アルミニウムによって構成されている。容量増加部７４は、Ｃｕ（銅）、Ｔｉ（チタン）、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）、Ｐｔ（白金）等の金属材料で構成されてもよい。
【0088】
図１２では、アバランシェフォトダイオードＡＰＤから配線４３（クエンチング抵抗４７ｂ）を介して出力される信号の波形を再現するための等価回路が示されている。電圧Ｖｂｒは、アバランシェフォトダイオードＡＰＤのブレークダウン電圧を示しており、電圧Ｖｂｉａｓは、アバランシェフォトダイオードＡＰＤに印加される電圧（バイアス電圧）を示している。抵抗Ｒｑは、クエンチング抵抗を示しており、抵抗Ｒｄは、アバランシェフォトダイオードＡＰＤの半導体領域が有する直列抵抗成分を示しており、キャパシタＣｊは、アバランシェフォトダイオードＡＰＤの半導体領域が有する静電容量成分を示している。キャパシタＣｑは、クエンチング抵抗とアバランシェフォトダイオードＡＰＤとの間に存在する実効的な静電容量成分を示している。
【0089】
バイアス電圧が印加されている状態のアバランシェフォトダイオードＡＰＤに入射光が入射することで発生する光電子（キャリア）の高周波成分に応じた信号（電流ｉ１）は、抵抗Ｒｑ（クエンチング抵抗）ではなく、キャパシタＣｑを介して出力される。抵抗Ｒｑを介して出力される信号（電流ｉ２）の応答速度を示す時定数は、キャパシタＣｑを介して出力される高周波成分に応じた信号に比べて大きい。図１３では、アバランシェフォトダイオードＡＰＤからの入射光に応じた信号の波形が、電圧値の時間変化で示されている。時間が５ｎｓ（ナノ秒）付近において、抵抗Ｒｑを介して出力される信号とキャパシタＣｑを介して出力される信号とが合成された信号が観測され、時間が１０ｎｓ付近において、抵抗Ｒｑを介して出力される信号が観測されている。半導体光検出装置７０では、容量増加部７４が設けられることにより、キャパシタＣｑの容量が、容量増加部７４が設けられていない場合に比べて、大きくなる。このため、キャパシタＣｑを介して出力される信号の振幅（たとえば、電流値又は電圧値）が比較的大きくなる。その結果、半導体光検出装置１に入射光が入射した際に、初期の段階で高い出力値を有する信号が得られる。
【0090】
半導体光検出装置７０においても、半導体光検出装置１と同様に、遮光部材６が腐食しがたく、遮光部材６は、光学的なクロストークを確実に抑制する。
【0091】
以上、本発明の実施形態及び変形例について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【0092】
たとえば、配線４２，４３が設けられている主面３Ｂが光入射面であってもよい。この場合、ガラス基板２及び回路基板５に代えて、半導体基板３を保持する保持基板が設けられてもよい。当該保持基板上に主面３Ａが対向するように、保持基板に半導体基板３が設けられてもよい。当該保持基板は、光を透過しない材料で構成されてもよい。配線層４は、絶縁層４４を備えていなくてもよい。絶縁層４４は、光を透過する材料によって構成されてもよい。
【0093】
半導体光検出装置１において、複数のセルＵそれぞれに対して、個別にバイアス電圧が印加されてもよい。換言すると、セルＵごとに、当該セルＵに含まれるアバランシェフォトダイオードＡＰＤにバイアス電圧が印加されてもよい。この場合、行列状に配列されている複数のセルＵのうちの特定のセルＵだけにバイアス電圧が印加されてもよい。複数のセルＵそれぞれに対して、個別に、バイアス電圧を印加する配線が設けられてもよい。配線４２，６２は、共通配線４６，６７を備えていなくてもよい。この場合、各分岐配線４５，６６を介して、１個の列方向のセル群又は２個の行方向のセル群ごとに、当該セル群に含まれるセルＵにバイアス電圧が印加されてもよい。たとえば、配線４２を介して、１つの列方向のセル群ごとにバイアス電圧を印加する場合、セル群ごとに異なるタイミングでバイアス電圧が印加されてもよい。
【0094】
半導体光検出装置１において、複数のセルＵそれぞれからの出力が、個別に回路基板５に出力されてもよい。換言すると、セルＵごとに、当該セルＵに含まれるアバランシェフォトダイオードＡＰＤの出力が読み出されてもよい。この場合、各アバランシェフォトダイオードＡＰＤの配置位置と、当該アバランシェフォトダイオードＡＰＤからの出力とが、回路基板５において対応付けられてもよい。複数のセルＵそれぞれに対して、個別に、信号を読み出す配線が設けられてもよい。配線４３，６３は、共通配線４８，６９を備えていなくてもよい。この場合、各分岐配線４７，６８を介して、１個又は２個の行方向のセル群ごとに、当該セル群に含まれるセルＵからの信号が読み出されてもよい。
【0095】
上述した実施形態及び変形例では、アバランシェフォトダイオードＡＰＤの一つの層構造が示されているが、アバランシェフォトダイオードＡＰＤの層構造はこれに限定されない。たとえば、半導体領域３１の導電型がＰ型であり、かつ、半導体領域３２及び半導体領域３３の導電型がＮ型であってもよい。たとえば、半導体領域６４，７２の導電型がＰ型であり、かつ、半導体領域６５，７３の導電型がＮ型であってもよい。たとえば、半導体領域３１，６４，７２は、不純物濃度が互いに異なる複数の半導体領域で構成されていてもよい。半導体領域３１，６４，７２にバイアス電圧を印加する配線が電気的に接続されていてもよく、半導体領域３２，３３，６５，７３にアバランシェフォトダイオードＡＰＤからの信号を読み出す配線が電気的に接続されていてもよい。
【0096】
絶縁膜７のうちの遮光部材６の部分６ａを覆っている部分と、遮光部材６の部分６ｂを覆っている部分とは、別体に形成されていてもよい。これに対し、遮光部材６の部分６ａを覆っている部分と、遮光部材６の部分６ｂを覆っている部分とが一体に形成されている場合、上述したように、光学的なクロストークがより一層確実に抑制される。絶縁膜７は、遮光部材６を直接覆っていなくてもよい。換言すると、絶縁膜７は、遮光部材６を間接的に覆っていてもよい。たとえば、絶縁膜７と遮光部材６との間に、別の層が設けられていてもよい。遮光部材６は、導電性を有しない材料で構成されてもよい。遮光部材６が導電性を有しない材料で構成される場合、絶縁膜７は、遮光部材６の部分６ａを覆っていなくてもよい。この場合、絶縁膜７は、部分６ｂのみを覆っていてもよい。たとえば、絶縁膜７は、遮光部材６の全表面を覆っていてもよい。言い換えると、遮光部材６のＺ軸方向における一端は、半導体基板３から露出していなくてもよい。
【0097】
複数のセルＵそれぞれが複数のアバランシェフォトダイオードＡＰＤを含んでいる場合、各セルＵにおいて、当該セルＵに含まれる複数のアバランシェフォトダイオードＡＰＤが行列状に配列されていてもよい。各セルＵにおいて、当該セルＵに含まれる複数のアバランシェフォトダイオードＡＰＤのカソード同士及びアノード同士のそれぞれは、互いに電気的に接続されていてもよい。各セルＵにおいて、当該セルＵに含まれる複数のアバランシェフォトダイオードＡＰＤそれぞれを電気的に接続していると共に、バイアス電圧を印加する配線又は信号を読み出す配線が接続されている電極が設けられていてもよい。
【0098】
分岐配線４５（接続配線４５ｂ）の接続箇所と半導体領域３１との距離αは、トレンチ３４と半導体領域３１との距離βと略同等であってもよい。これに対し、距離αが距離βより大きい場合、上述したように、分岐配線４５と半導体領域３１と間の耐圧が向上する。
【0099】
遮光部材６は、光を吸収する材料によって構成されてもよい。これに対し、遮光部材６が、光を反射する材料によって構成されている場合、上述したように、半導体光検出装置１での入射光の検出感度が向上し得る。
【0100】
主面３Ａは、テーパ面３３ｃを含んでいなくてもよい。すなわち、主面３Ａの全体が、略平坦であってもよい。これに対し、主面３Ａがテーパ面３３ｃを含んでいる場合、上述したように、半導体光検出装置１での入射光の検出感度が向上し得る。
【符号の説明】
【0101】
１，６０，７０…半導体光検出装置、２…ガラス基板、３，６１，７１…半導体基板、３Ａ，３Ｂ…主面、３１～３３，６４，６５，７２，７３…半導体領域、３３ｃ…テーパ面、３４…トレンチ、４２，４３，６２，６３…配線、４５，４７…分岐配線、４６，４８…共通配線、６…遮光部材、６ａ，６ｂ…部分、７…絶縁膜、Ｕ…セル、ＡＰＤ…アバランシェフォトダイオード。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】