CN109564953B - 光检测装置 - Google Patents

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Abstract

光检测装置包括：半导体基板；具有配置于半导体基板的第一主面侧的受光区域且在半导体基板二维排列的多个雪崩光电二极管；以及与对应的受光区域电连接的贯通电极。贯通电极配置于在多个雪崩光电二极管被二维排列的区域内贯通半导体基板的贯通孔。在半导体基板的第一主面侧，包围贯通孔的槽形成于贯通孔和与贯通孔相邻的受光区域之间的区域。槽的边缘与被槽包围的贯通孔的边缘的第一距离比槽的边缘与和被槽包围的贯通孔相邻的受光区域的边缘的第二距离长。

Description

光检测装置
技术领域
本发明涉及光检测装置。
背景技术
已知有一种具有包括彼此相对的第一主面以及第二主面的半导体基板的光检测装置(例如，参照专利文献1)。专利文献1所记载的光检测装置具备：在盖格模式下工作的多个雪崩光电二极管；以及与对应的雪崩光电二极管电连接的贯通电极。多个雪崩光电二极管二维排列在半导体基板。各个雪崩光电二极管具有配置于半导体基板的第一主面侧的受光区域。贯通电极配置于在厚度方向上贯通半导体基板的贯通孔。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-61041号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的一个方式的目的在于，提供一种光检测装置，其确保开口率并且减少表面漏电流向雪崩光电二极管的流入，且难以在半导体基板中的贯通孔的周围产生构造缺陷。
解决课题的技术手段
本发明人们通过调查研究，结果发现了以下新的事实。
在光检测装置具备多个雪崩光电二极管的情况下，例如，为了缩短距雪崩光电二极管的配线距离，贯通电极被配置在多个雪崩光电二极管被二维排列的第一区域内。在贯通电极配置于第一区域外的情况下，与贯通电极配置于第一区域内的情况相比，从雪崩光电二极管至贯通电极的配线距离长，且雪崩光电二极管之间的配线距离的差大。配线距离与配线电阻以及寄生电容等相关，影响光检测装置中的检测精度。
配置有贯通电极的贯通孔在光检测时成为死区。因此，在贯通电极配置于第一区域内的情况下，与贯通电极配置于第一区域外的情况相比，对于光检测有效的面积小，即开口率有可能下降。如果开口率下降，则光检测装置的光检测特性下降。
为了抑制开口率下降，优选尽可能缩小死区。例如，通过缩小雪崩光电二极管与贯通孔(贯通电极)的间隔来确保开口率。但是，在雪崩光电二极管与贯通孔的间隔小的情况下，与雪崩光电二极管与贯通孔的间隔大的情况相比，表面漏电流更容易从贯通孔流入雪崩光电二极管。其结果，有可能对光检测装置中的检测精度带来不良影响。
因此，本发明人们对于确保开口率并且减少表面漏电流流入雪崩光电二极管的结构进行了积极的研究。
本发明人们发现了以下的结构：在半导体基板的第一主面侧，包围贯通孔的槽形成于贯通孔和与该贯通孔相邻的雪崩光电二极管的受光区域之间的区域。在该结构中，由于包围贯通孔的槽形成于贯通孔和与该贯通孔相邻的雪崩光电二极管的受光区域之间的区域，所以，即使在受光区域与贯通电极(贯通孔)的间隔小的情况下，也能减少表面漏电流从贯通孔流入雪崩光电二极管。
本发明人们还发现，包围贯通孔的槽形成于半导体基板，由此会产生新的问题。包围贯通孔的槽形成于贯通孔与受光区域之间的狭小区域。因此，在半导体基板中的槽和被该槽所包围的贯通孔之间的区域，有可能产生构造缺陷。构造缺陷例如是半导体基板的破裂或者残缺等。在从槽的边缘至被该槽所包围的贯通孔的边缘的第一距离是从槽的边缘至与被该槽包围的贯通孔相邻的受光区域的边缘的第二距离以下的情况下，与第一距离比第二距离长的情况相比，容易产生构造缺陷。
本发明人们发现了第一距离比第二距离长的结构。根据该结构，即使在受光区域的边缘和与该受光区域相邻的贯通孔的边缘的间隔小且在半导体基板中的受光区域和与该受光区域相邻的贯通孔之间形成有包围该贯通孔的槽的情况下，在半导体基板中的槽与被该槽所包围的贯通孔之间的区域，也难以发生构造缺陷。
本发明的一个方式是光检测装置，包括：具有彼此相对的第一主面以及第二主面的半导体基板；在盖格模式下工作的多个雪崩光电二极管；以及贯通电极。多个雪崩光电二极管具有配置于半导体基板的第一主面侧的受光区域，并且二维排列于半导体基板。贯通电极与对应的受光区域电连接。贯通电极配置于在多个雪崩光电二极管被二维排列的区域内沿着厚度方向贯通半导体基板的贯通孔。在半导体基板的第一主面侧，包围贯通孔的槽形成于贯通孔和与贯通孔相邻的受光区域之间的区域。槽的边缘与被槽所包围的贯通孔的边缘的第一距离比槽的边缘与和被槽所包围的贯通孔相邻的受光区域的边缘的第二距离长。
在本一个方式所涉及的光检测装置中，在半导体基板的第一主面侧，包围贯通孔的槽形成于贯通孔和与贯通孔相邻的受光区域之间的区域，所以，可确保开口率并且减少表面漏电流流入雪崩光电二极管。由于第一距离比第二距离长，所以，在半导体基板中的贯通孔的周围难以产生构造缺陷。
在本一个方式所涉及的光检测装置中，各个雪崩光电二极管具有：位于半导体基板的第一主面侧的第一导电类型的第一半导体区域；位于半导体基板的第二主面侧的第二导电类型的第二半导体区域；位于第一半导体区域与第二半导体区域之间，且杂质浓度比第二半导体区域低的第二导电类型的第三半导体区域；以及形成于第一半导体区域内且杂质浓度比第一半导体区域高的第一导电类型的第四半导体区域。在此情况下，第四半导体区域也可以是受光区域，槽的底面也可以由第二半导体区域构成。在本方式中，槽的底面位于比第三半导体区域深的位置。因此，在半导体基板中的被槽所包围的区域中产生电荷的情况下，能够抑制在该区域中产生的电荷向雪崩光电二极管移动。由于槽的底面形成于半导体基板内，即，槽未到达半导体基板的第二主面，所以，没有半导体基板在槽的位置分离的担忧。因此，在光检测装置的制造过程中的半导体基板的处理容易。
在本一个方式所涉及的光检测装置中，各个雪崩光电二极管具有：位于半导体基板的第一主面侧的第一导电类型的第一半导体区域；位于半导体基板的第二主面侧，且杂质浓度比第一半导体区域高的第一导电类型的第二半导体区域；形成于第一半导体区域的第一主面侧的第二导电类型的第三半导体区域；以及以与第三半导体区域相接的方式形成于第一半导体区域，且杂质浓度比第一半导体区域高的第一导电类型的第四半导体区域。在此情况下，第三半导体区域也可以是受光区域，槽的底面也可以由第二半导体区域构成。在本方式中，槽的底面比第三半导体区域深，所以，在半导体基板中的被槽所包围的区域中产生电荷的情况下，能够抑制在该区域中产生的电荷向雪崩光电二极管移动。由于槽的底面形成于半导体基板内，即，槽未到达半导体基板的第二主面，所以，没有半导体基板在槽的位置分离的担忧。因此，在光检测装置的制造过程中的半导体基板的处理容易。
本一个方式所涉及的光检测装置也可以还包括：配置于第一主面上且与贯通电极电连接的电极垫。在此情况下，从与第一主面正交的方向观察，电极垫也可以位于被槽所包围的区域内且与槽分离。在本方式中，在采用金属被填充于槽的结构的情况下，在电极垫与槽内的金属之间产生的寄生电容减少。
在本一个方式所涉及的光检测装置中，从与第一主面正交的方向观察，被槽所包围的区域也可以呈多边形形状，受光区域也可以呈多边形形状。在被槽所包围的区域与受光区域为多边形形状的情况下，可以采用以下的结构：以被槽所包围的区域的边与受光区域的边相沿着的方式配置有被槽所包围的区域与受光区域。在采用该结构的光检测装置中，死区少且开口率大。
在本一个方式所涉及的光检测装置中，从与第一主面正交的方向观察，贯通孔的开口也可以是圆形形状，也可以在贯通孔的内周面上配置有绝缘层。在绝缘层配置于贯通孔的内周面的情况下，贯通电极与半导体基板被电气绝缘。在角部存在于贯通孔的开口的情况下，当形成绝缘层时，有可能在形成于角部的绝缘层产生龟裂。在从与第一主面正交的方向观察贯通孔为圆形形状的情况下，当形成绝缘层时，难以在绝缘层产生龟裂。因此，在本方式中，能够确保贯通电极与半导体基板的电气绝缘。
在本一个方式所涉及的光检测装置中，多个雪崩光电二极管也可以排列成行列状。在此情况下，贯通孔也可以形成于被多个雪崩光电二极管中的彼此相邻的四个雪崩光电二极管所包围的各个区域。也可以在贯通孔配置有与彼此相邻的四个雪崩光电二极管中的一个雪崩光电二极管的受光区域电连接的贯通电极。槽也可以形成于彼此相邻的四个雪崩光电二极管的各个受光区域与贯通孔之间的区域。在本方式中，由于贯通电极和与该贯通电极电连接的受光区域之间的配线距离较短，所以，难以受到配线电阻以及寄生电容的影响。因此，光检测装置中的检测精度的劣化得到抑制。
从与第一主面正交的方向观察，受光区域也可以呈多边形形状。在此情况下，从与第一主面正交的方向观察，槽也可以沿着与贯通孔相邻的四个雪崩光电二极管的各个受光区域所具有的多个边中的与贯通孔相邻的边延伸。在本方式中，由于槽沿着受光区域的边延伸，所以，即使贯通孔形成于被相邻的四个雪崩光电二极管所包围的各个区域的情况下，也可以采用将贯通孔与受光区域的间隔窄地设定的结构。在采用该结构的光检测装置中，死区少且开口率大。
发明的效果
本发明的一个方式提供一种光检测装置，可确保开口率并且减少表面漏电流流入雪崩光电二极管，且在半导体基板中的贯通孔的周围难以产生构造缺陷。
附图说明
图1是表示一个实施方式所涉及的光检测装置的概略立体图。
图2是半导体光检测元件的概略平面图。
图3是半导体光检测元件的概略放大图。
图4是用于说明沿着图2所示的Ⅳ-Ⅳ线的截面结构的图。
图5是搭载基板的概略平面图。
图6是光检测装置的电路图。
图7是用于说明本实施方式的变形例所涉及的光检测装置的截面结构的图。
图8是表示半导体光检测元件的变形例的概略平面图。
图9是表示半导体光检测元件的变形例的概略平面图。
图10是表示半导体光检测元件的变形例的概略平面图。
图11是表示半导体光检测元件的变形例的概略平面图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细的说明。此外，在说明中，对相同要素或者具有相同功能的要素使用相同符号，并省略重复的说明。
首先，参照图1～图4，说明本实施方式所涉及的光检测装置1的结构。图1是表示本实施方式所涉及的光检测装置的概略立体图。图2是半导体光检测元件的概略平面图。图3是用于说明半导体光检测元件的概略放大图。图4是用于说明沿着图2所示的Ⅳ-Ⅳ线的截面结构的图。
如图1所示，光检测装置1包括：半导体光检测元件10A、搭载基板20、以及玻璃基板30。搭载基板20与半导体光检测元件10A相对。玻璃基板30与半导体光检测元件10A相对。半导体光检测元件10A配置于搭载基板20与玻璃基板30之间。在本实施方式中，与半导体光检测元件10A、搭载基板20以及玻璃基板30的各个主面平行的面是XY轴平面，并且与各个主面垂直的方向是Z轴方向。
半导体光检测元件10A具有俯视时呈矩形形状的半导体基板50A。半导体基板50A由Si构成且是N型(第二导电类型)的半导体基板。半导体基板50A包括彼此相对的主面1Na与主面1Nb。
如图2所示，半导体光检测元件10A包括：多个雪崩光电二极管APD与多个贯通电极TE。多个雪崩光电二极管APD被二维排列在半导体基板50A。在本实施方式中，多个雪崩光电二极管APD排列成行列状。在本实施方式中，行方向为X轴方向，列方向为Y轴方向。从X轴方向与Y轴方向的各个方向观察，雪崩光电二极管APD等间隔地排列在直线上。
各个雪崩光电二极管APD具有受光区域S1，在盖格模式下工作。受光区域S1配置于半导体基板50A的主面1Na侧。如图6所示，各个雪崩光电二极管APD在与淬灭电阻R1串联连接的方式下并联连接。从电源向各个雪崩光电二极管APD施加反向偏置电压。由信号处理部SP检测从各个雪崩光电二极管APD输出的输出电流。受光区域S1是根据入射光产生电荷的电荷发生区域(光感应区域)。即，受光区域S1是光检测区域。
玻璃基板30具有彼此相对的主面30a与主面30b。玻璃基板30俯视时呈矩形形状。主面30b与半导体基板50A的主面1Na相对。主面30a以及30b为平坦。玻璃基板30与半导体光检测元件10A由光学粘结剂OA而光学连接。玻璃基板30也可以直接形成于半导体光检测元件10A上。
在玻璃基板30的主面30a也可以光学连接有闪烁器(图示省略)。在此情况下，闪烁器通过光学粘结剂而与主面30a连接。来自闪烁器的闪烁光通过玻璃基板30并入射于半导体光检测元件10A。
搭载基板20具有彼此相对的主面20a与主面20b。搭载基板20俯视时呈矩形形状。主面20a与半导体基板50A的主面1Nb相对。搭载基板20包括配置于主面20a的多个电极。这些电极与贯通电极TE对应地配置。
半导体基板50A的侧面1Nc、玻璃基板30的侧面30c以及搭载基板20的侧面20c被设为同一面。即，在俯视时，半导体基板50A的外缘、玻璃基板30的外缘以及搭载基板20的外缘一致。半导体基板50A的外缘、玻璃基板30的外缘以及搭载基板20的外缘也可以不一致。例如，在俯视时，搭载基板20的面积也可以比半导体基板50A以及玻璃基板30的各个面积大。在此情况下，搭载基板20的侧面20c位于比半导体基板50A的侧面1Nc以及玻璃基板30的侧面30c更靠近XY轴平面方向的外侧的位置。
下面，参照图2以及图3说明半导体光检测元件10A的结构。图2是从与半导体基板50A的主面1Na正交的方向(Z轴方向)观察半导体光检测元件10A的图。图3表示形成有槽的区域。
一个雪崩光电二极管APD构成半导体光检测元件10A中的一个单元。各个雪崩光电二极管APD分别具有一个受光区域S1。即，半导体光检测元件10A具有多个受光区域S1。受光区域S1从Z轴方向观察呈多边形形状。半导体光检测元件10A的受光区域S1从Z轴方向观察具有大致正八边形形状。
多个受光区域S1从Z轴方向观察被二维排列。在本实施方式中，多个受光区域S1排列成行列状。受光区域S1从X轴方向与Y轴方向的各个方向观察，等间隔地排列在直线上。在本实施方式中，受光区域S1以100μm的间距排列。在半导体光检测元件10A中，相邻的两个受光区域S1以八边形形状的一边彼此相对的方式配置。
各个雪崩光电二极管APD具有电极E1。电极E1配置于半导体基板50A的主面1Na上。电极E1沿着受光区域S1的轮廓设置，具有八边形的环形状。
电极E1具有与受光区域S1电连接的连接部C。连接部C设置于受光区域S1的四边。连接部C每隔受光区域S1的一边设置。在此情况下，确保来自受光区域S1的信号的检测精度。如图3所示，连接部C包括第一端部E1a与第二端部E1b，在XY轴平面上，从受光区域S1的外缘侧朝着中心侧延伸。如图4所示，电极E1在第二端部E1b沿着Z轴方向延伸。因此，在电极E1，在第二端部E1b的位置形成有高低差。电极E1从上述的高低差向与受光区域S1的中心相反方向延伸。电极E1包括与配线F电连接的第三端部E1c。
如图4所示，配线F从第三端部E1c向与受光区域S1的中心相反方向延伸。配线F将电极E1与电极垫12电连接。配线F位于受光区域S1的外侧的半导体基板50A上。配线F隔着绝缘层L1而形成于半导体基板50A上。
电极E1以及贯通电极TE由金属构成。电极E1以及贯通电极TE例如由铝(Al)构成。在半导体基板由Si构成的情况下，作为电极材料，除了铝以外，使用铜(Cu)。电极E1与贯通电极TE也可以一体地形成。电极E1以及贯通电极TE例如通过溅射法形成。
半导体光检测元件10A包括：多个贯通电极TE与多个电极垫12。各个贯通电极TE与对应的雪崩光电二极管APD电连接。各个电极垫12与对应的贯通电极TE电连接。电极垫12通过配线F并与电极E1电连接。电极垫12配置于主面1Na上。各个贯通电极TE通过电极垫12、配线F以及电极E1，并与受光区域S1电连接。从Z轴方向观察，电极垫12位于由槽13所包围的区域(槽13的内侧区域)AR1且与槽13分开。
贯通电极TE配置于每个雪崩光电二极管APD。贯通电极TE从主面1Na侧至主面1Nb侧贯通半导体基板50A。贯通电极TE配置于在厚度方向(Z轴方向)上贯通半导体基板50A的贯通孔TH。贯通孔TH位于多个雪崩光电二极管APD被二维排列的区域。在半导体基板50A形成有多个贯通孔TH。
贯通孔TH的开口位于XY轴平面内，并且从Z轴方向观察呈圆形形状。与XY轴平面平行的切断面上的贯通孔TH的截面形状呈圆形形状。半导体光检测元件10A在贯通孔TH的内周面具备绝缘层L2。贯通电极TE隔着绝缘层L2而配置于贯通孔TH内。
多个贯通孔TH以开口的中心从Z轴方向观察以行列状定位的方式排列。在本实施方式中，行方向为X轴方向，列方向为Y轴方向。多个贯通孔TH的开口的中心从X轴方向与Y轴方向的各个方向观察等间隔地排列在直线上。贯通孔TH以100μm的间隔排列。
多个贯通孔TH形成于由多个雪崩光电二极管APD中的彼此相邻的四个雪崩光电二极管APD所包围的各个区域。在贯通孔TH配置有与彼此相邻的四个雪崩光电二极管APD中的一个雪崩光电二极管APD的受光区域S1电连接的贯通电极TE。即，贯通电极TE与包围配置有贯通电极TE的贯通孔TH的四个雪崩光电二极管APD中的一个雪崩光电二极管APD的受光区域S1电连接。
从Z轴方向观察，多个贯通孔TH与多个受光区域S1以四个贯通孔TH包围一个受光区域S1且四个受光区域S1包围一个贯通孔TH的方式配置。贯通孔TH以及受光区域S1在与X轴以及Y轴交叉的方向上交替地排列。
受光区域S1的八边中的四边与位于相邻的受光区域S1的一边相对，其余的四边与位于相邻的贯通孔TH相对。从Z轴方向观察，一个贯通孔TH被四个受光区域S1的一边所包围。连接部C设置于受光区域S1的八边中的与贯通孔TH相对的四边。
半导体基板50A的主面1Na包括：受光区域S1、中间区域S2、以及开口周边区域S3。开口周边区域S3是位于主面1Na的贯通孔TH的开口周边的区域。中间区域S2是主面1Na上除了受光区域S1以及开口周边区域S3的区域。
在相邻的四个雪崩光电二极管APD的各个受光区域S1、与被这些雪崩光电二极管APD所包围的贯通孔TH之间的中间区域S2形成有槽13。从Z轴方向观察，槽13沿着相邻的四个雪崩光电二极管APD的各个受光区域S1的多个边中的与贯通孔TH相邻的边延伸。在半导体光检测元件10A中，从Z轴方向观察，槽13包围贯通孔TH的全周。被槽13所包围的区域AR1从Z轴方向观察是大致正方形。在一个区域AR1形成有一个贯通孔TH。
在相互相邻的两个受光区域S1之间的中间区域S2形成有槽14。从Z轴方向观察，槽14沿着相邻的两个受光区域S1的彼此相对的两边延伸。槽14将包围不同的贯通孔TH的槽13彼此连结。在半导体光检测元件10A中，受光区域S1的全周被槽13、14所包围。在一个区域AR2配置有一个受光区域S1。区域AR2是与受光区域S1的形状相同的大致正八边形形状。从Z轴方向观察，区域AR1、AR2呈多边形形状。
槽14在相邻的两个受光区域S1之间的区域中以一直线状延伸。包围相邻的两个受光区域S1的槽14相对于相邻的两个受光区域S1被共有。位于相邻的两个受光区域S1之间的区域的槽14是包围一个受光区域S1的槽，也是包围另一个受光区域S1的槽。
如图3所示，从槽13的边缘13e至被槽13所包围的贯通孔TH的边缘D2的距离β比从槽13的边缘13f至与上述贯通孔TH相邻的受光区域S1的边缘D1的距离α长。在本实施方式中，距离α是5.5μm，距离β是7.5μm。距离α是从Z轴方向观察时的从槽13的边缘13f至与上述贯通孔TH相邻的受光区域S1的边缘D1的最短距离。距离β是从Z轴方向观察时的从槽13的边缘13e至被槽13所包围的贯通孔TH的边缘D2的最短距离。
下面，参照图4对本实施方式中的半导体光检测元件的截面结构进行说明。在图4中省略玻璃基板30与光学粘结剂OA的图示。
各个雪崩光电二极管APD包括受光区域S1。各个雪崩光电二极管APD具有：P型(第一导电类型)的第一半导体区域1PA、N型(第二导电类型)的第二半导体区域1NA、N型的第三半导体区域1NB、以及P型的第四半导体区域1PB。
第一半导体区域1PA位于半导体基板50A的主面1Na侧。第二半导体区域1NA位于半导体基板50A的主面1Nb侧。第三半导体区域1NB位于第一半导体区域1PA与第二半导体区域1NA之间，杂质浓度比第二半导体区域1NA低。第四半导体区域1PB形成于第一半导体区域1PA内，杂质浓度比第一半导体区域1PA高。第四半导体区域1PB是受光区域S1。各个雪崩光电二极管APD从主面1Na侧以作为第四半导体区域1PB的P+层、作为第一半导体区域1PA的P层、作为第三半导体区域1NB的N层、作为第二半导体区域1NA的N+层的顺序构成。
第一半导体区域1PA从Z轴方向观察位于中间区域S2，并且以包围第四半导体区域1PB(受光区域S1)方式定位。尽管未图示，但第一半导体区域1PA从Z轴方向观察也位于相邻的两个受光区域S1之间的中间区域S2。半导体基板50A的中间区域S2除了形成有槽13、14的部分，从主面1Na侧以作为第一半导体区域1PA的P层、作为第三半导体区域1NB的N层、作为第二半导体区域1NA的N+层的顺序构成。
槽13的内面13b由与第二半导体区域1NA相同的N+层形成。在内面13b上设置有绝缘层13c。在被槽13内的绝缘层13c所包围的区域配置有填充材料13a。填充材料13a例如由容易填充且遮光性高的材料构成。在本实施方式中，填充材料13a由钨(W)构成。槽14的内面与内面13b同样，由与第二半导体区域1NA相同的N+层形成。在槽14内，与槽13同样，配置有绝缘层13c以及填充材料13a。在图4中，未图示槽14以及配置于槽14内的绝缘层13c及填充材料13a。填充材料13a并非由钨构成，也可以由铜或者铝构成。
槽13、14的深度、即Z轴方向(半导体基板50A的厚度方向)上的从主面1Na至槽13、14的底面的距离比Z轴方向上的从主面1Na至第二半导体区域1NA与第三半导体区域1NB的界面的距离长，比半导体基板50A的厚度小。槽13的底面13d由第二半导体区域1NA构成，位于比第三半导体区域1NB更靠近主面1Nb的位置。
半导体基板50A具有N型的第五半导体区域1NC。第五半导体区域从Z轴方向观察形成于贯通孔TH的边缘D2与第一半导体区域1PA之间。第五半导体区域1NC与第二半导体区域INA同样，是杂质浓度比第三半导体区域1NB高的N+层。主面1Na中形成有第五半导体区域1NC的区域是开口周边区域S3。半导体基板50A的开口周边区域S3从主面1Na侧以作为第五半导体区域1NC的N+层、以及作为第二半导体区域1NA的N+层的顺序构成。
贯通孔TH的内周面(边缘D2)从主面1Na侧以第五半导体区域1NC、以及第二半导体区域1NA的顺序构成。因此，由第一半导体区域1PA与第三半导体区域1NB形成的PN结未露出于贯通孔TH。
雪崩光电二极管APD具有电极E1。电极E1的连接部C与第四半导体区域1PB(受光区域S1)连接。连接部C如上所述包括第一端部E1a与第二端部E1b。电极E1包括第三端部E1c。
第一半导体区域1PA通过第四半导体区域1PB并与电极E1电连接。
电极垫12与贯通电极TE电连接。贯通电极TE向半导体基板50A的背面侧(主面1Nb侧)延伸。在贯通电极TE，在搭载基板20侧设置有绝缘层L3。贯通电极TE在半导体基板50A的背面侧通过凸起电极BE并与搭载基板20电连接。电极E1与搭载基板20通过配线F、电极垫12、贯通电极TE以及凸起电极BE并被电连接。第四半导体区域1PB通过电极E1、配线F、电极垫12、贯通电极TE以及凸起电极BE，并与搭载基板20电连接。凸起电极BE例如由焊料构成。
凸起电极BE隔着未图示的UBM(Under Bump Metal(凸点下金属))而形成于在主面1Nb上延伸的贯通电极TE上。UBM由与凸起电极电连接以及物理连接优异的材料构成。UBM例如通过非电解镀敷法形成。凸起电极BE例如通过搭载焊料球的方法或者印刷法形成。
下面，参照图5，对本实施方式所涉及的搭载基板进行说明。图5是搭载基板的概略平面图。如图5所示，搭载基板20包括：多个电极E9、多个淬灭电阻R1、以及多个信号处理部SP。搭载基板20构成ASIC(Application Specific Integrated Circuit(专用集成电路))。淬灭电阻R1并非配置于搭载基板20，也可以配置于半导体光检测元件10A。
各个电极E9与凸起电极BE电连接。电极E9也与电极E1以及贯通电极TE同样，由金属构成。电极E9例如由铝构成。构成电极E9的材料除了铝之外，也可以是铜。
各个淬灭电阻R1配置于主面20a侧。淬灭电阻R1的一端与电极E9电连接。淬灭电阻R1的另一端与公共电极CE连接。淬灭电阻R1构成无源淬灭电路。在公共电极CE，多个淬灭电阻R1被并联连接。
各个信号处理部SP配置于主面20a侧。信号处理部SP的输入端与电极E9电连接。信号处理部SP的输出端与信号线TL连接。通过电极E1、贯通电极TE、凸起电极BE以及电极E9，向各个信号处理部SP输入来自对应的雪崩光电二极管APD(半导体光检测元件10A)的输出信号。各个信号处理部SP处理来自对应的雪崩光电二极管APD的输出信号。各个信号处理部SP包括将来自对应的雪崩光电二极管APD的输出信号转换成数字脉冲的CMOS电路。
下面，参照图6说明光检测装置1的电路结构。图6是光检测装置的电路图。在光检测装置1(半导体光检测元件10A)，通过形成于N型的第三半导体区域1NB与P型的第一半导体区域1PA之间的PN结，形成雪崩光电二极管APD。半导体基板50A与配置于背面侧的电极(图示省略)电连接。第一半导体区域1PA通过第四半导体区域1PB并与电极E1连接。各个淬灭电阻R1与对应的雪崩光电二极管APD串联连接。
在半导体光检测元件10A中，各个雪崩光电二极管APD在盖格模式下工作。在盖格模式下，在雪崩光电二极管APD的阳极与阴极之间施加比雪崩光电二极管APD的击穿电压大的反向电压(反向偏置电压)。例如，在阳极施加(-)电位V1，在阴极施加(+)电位V2。这些电位的极性相对，一个电位也可以是接地电位。
阳极是第一半导体区域1PA，阴极是第三半导体区域INB。如果光(光子)入射于雪崩光电二极管APD，则在基板内部进行光电转换并产生光电子。在第一半导体区域1PA的PN结界面的附近区域进行雪崩倍增，放大后的电子群流向配置于半导体基板50A的背面侧的电极。如果光(光子)入射于半导体光检测元件10A的任一单元(雪崩光电二极管APD)，则被倍增，作为信号从电极E9被取出。从电极E9取出的信号输入到对应的信号处理部SP。
如以上所述，在光检测装置1中，在半导体基板50A的主面1Na侧，包围贯通孔TH的槽13形成于贯通孔TH和与贯通孔TH相邻的受光区域S1之间的中间区域S2。因此，在贯通电极TE与受光区域S1之间的中间区域S2，半导体基板50A的主面1Na被分割。其结果，即使在为了确保雪崩光电二极管APD的开口率而使受光区域S1与贯通电极TE接近的情况下，从贯通电极TE向雪崩光电二极管APD的表面漏电流的流入也减少。
距离β比距离α大。因此，难以在半导体基板50A中的贯通孔TH的周围产生构造缺陷。
槽13的底面13d由第二半导体区域1NA构成。槽13的底面13d位于比第三半导体区域1NB深的位置。因此，在半导体基板50A中的被槽13所包围的区域中产生电荷的情况下，抑制在该区域中产生的电荷向雪崩光电二极管APD移动。由于在半导体基板50A内形成有槽13的底面13d，即，由于槽13未到达半导体基板50A的主面1Nb，因此，没有半导体基板50A在槽13的位置分离的担忧。因此，在光检测装置1的制造过程中，半导体基板50A的处理容易。
在槽13，配置有由钨构成的填充材料13a。由于电极垫12与槽13分离，所以，在电极垫12与填充材料13a之间产生的寄生电容得以减少。
从Z轴方向观察，区域AR1以及区域AR2呈多边形形状，且受光区域S1呈多边形形状。在受光区域S1为圆形形状的情况下，不存在电场集中那样的角。在受光区域S1为圆形形状的情况下，与受光区域S1为多边形形状的情况相比，受光区域S1与贯通孔TH之间产生的死区大，所以，难以确保开口率。区域AR1、AR2与受光区域S1为多边形形状。以区域AR1、AR2的边与受光区域S1的边相沿着的方式配置区域AR1、AR2与受光区域S1。因此，在光检测装置1中，死区少且开口率大。
从Z轴方向观察，贯通孔TH的开口为圆形形状，在贯通孔TH的内周面配置有绝缘层L2。通过在贯通孔TH的内周面配置有绝缘层L2，贯通电极TE与半导体基板50A被电气绝缘。如果在贯通孔TH的开口存在角部，则在形成绝缘层L2时，有可能在形成于角部的绝缘层L2产生龟裂。在本实施方式中，从与主面1Na正交的方向看贯通孔TH为圆形形状，因此，在形成绝缘层L2时，在绝缘层L2难以产生龟裂。因此，在光检测装置1中，确保贯通电极TE与半导体基板50A的电气绝缘。
贯通电极TE与相邻的四个雪崩光电二极管APD中的一个雪崩光电二极管APD的受光区域S1电连接。在此情况下，由于贯通电极TE和与该贯通电极TE电连接的受光区域S1的配线距离较短，所以，不易受配线电阻以及寄生电容的影响。因此，光检测装置1中的检测精度的劣化得以抑制。
从Z轴方向观察，受光区域S1呈多边形形状。从Z轴方向观察，槽13沿着与贯通孔TH相邻的四个雪崩光电二极管APD的各个受光区域S1的多个边中的与贯通孔TH相邻的边延伸。槽13沿着受光区域S1的边延伸，所以，即使在被相邻的四个雪崩光电二极管APD所包围的各个区域形成有贯通孔TH的情况下，也能够将贯通孔TH与受光区域S1的间隔窄地设定。因此，在光检测装置1中，死区少且开口率大。
在从Z轴方向观察受光区域S1呈八边形形状的情况下，能够有效地利用主面1Na上的贯通电极TE以外的区域。因此，在光检测装置1中，可实现贯通电极TE与受光区域S1之间的配线距离短的结构，并且与受光区域呈其他形状的情况相比，开口率提高。
在配置于槽13、14内的填充材料13a由金属构成的情况下，在填充材料13a与受光区域S1之间会产生寄生电容。寄生电容的值根据填充材料13a与受光区域S1之间的位置而不同，即，在寄生电容的值产生偏差的情况下，雪崩电容二极管APD的检测精度有可能下降。在光检测装置1中，从Z轴方向观察，槽13、14以槽13、14的边缘沿着受光区域S1的边缘D1的方式形成。因此，即使在填充材料13a与受光区域S1之间产生寄生电容的情况下，寄生电容的值也难以产生偏差。其结果，寄生电容对雪崩光电二极管APD的影响减少。
包围相邻的两个受光区域S1的槽14以该槽14的边缘沿着受光区域S1的边缘D1的方式形成。槽14相对于相邻的两个受光区域S1被共有。因此，寄生电容对雪崩光电二极管APD的影响减少。另外，由于主面1Na的区域得到有效利用，所以，将各个雪崩光电二极管APD的受光区域S1稠密地配置。其结果，可兼得寄生电容对雪崩光电二极管APD的影响下降和开口率的提高。
接下来，参照图7，说明本实施方式的变形例所涉及的光检测装置的结构。图7是用于说明本实施方式的变形例所涉及的光检测装置的截面结构的图。图7表示以与图2所示的Ⅳ-Ⅳ线对应的平面切断本变形例所涉及的光检测装置时的截面结构。在图7中也省略玻璃基板30与光学粘结剂OA的图示。本变形例与上述的实施方式大致类似或者相同，但如以下所说明的那样，关于雪崩光电二极管APD的结构，本变形例与上述的实施方式不同。
本变形例所涉及的光检测装置具备半导体光检测元件10B。半导体光检测元件10B配置于搭载基板20与玻璃基板30之间。半导体光检测元件10B具有俯视时呈矩形形状的半导体基板50B。半导体基板50B由Si构成，是N型(第二导电类型)的半导体基板。半导体基板50B包括彼此相对的主面1Na与主面1Nb。半导体光检测元件10B具备：多个雪崩光电二极管APD与多个贯通电极TE。多个雪崩光电二极管APD被二维排列于半导体基板50B。在本变形例中。多个雪崩光电二极管APD排列成行列状。
形成于半导体光检测元件10B的槽23具有与形成于半导体光检测元件10A的槽13同样的结构。槽23形成于相邻的四个雪崩光电二极管APD的各个受光区域S1、与被这些雪崩光电二极管APD所包围的贯通孔TH之间的中间区域S2。从Z轴方向观察，槽23沿着与贯通孔相邻的四个雪崩光电二极管APD的各个受光区域S1的多个边中的与贯通孔TH相邻的边延伸。在半导体光检测元件10B中，槽23包围贯通孔TH的全周。由槽23所包围的区域AR1从Z轴方向观察呈大致正方形。在本变形例中，也在一个区域AR1形成有一个贯通孔TH。
在相互相邻的两个受光区域S1之间的中间区域S2，形成有槽14。在图7中未表示槽14。从Z轴方向观察，槽14沿着相邻的两个受光区域S1的彼此相对的两边延伸。槽14将包围不同的贯通孔TH的槽23连结。在半导体光检测元件10B中，受光区域S1的全周也被槽23、14所包围。被槽23、14所包围的区域AR2是与受光区域S1的形状相同的大致正八边形形状。在本变形例中，从Z轴方向观察，区域AR1、AR2也呈多边形形状。在一个区域AR2配置有一个受光区域S1。
在本变形例中，槽14在相邻的两个受光区域S1之间的区域也以一直线状延伸。包围相邻的两个受光区域S1的槽14相对于相邻的两个受光区域S1被共有。
如图7所示，从槽23的边缘23e至被槽23所包围的贯通孔TH的边缘D2的距离β比从槽23的边缘23f至与该贯通孔TH相邻的受光区域S1的边缘D1的距离α长。在本变形例中，距离α为5.5μm，距离β为7.5μm。在从Z轴方向观察的情况下，距离α是从槽23的边缘23f至与该贯通孔TH相邻的受光区域S1的边缘D1的最短距离。在从Z轴方向观察的情况下，距离β是从槽23的边缘23e至被槽23所包围的贯通孔TH的边缘D2的最短距离。
在半导体光检测元件10B中，各个雪崩光电二极管APD也包括受光区域S1。各个雪崩光电二极管APD具有：P型(第一导电类型)的第一半导体区域2PA、P型的第二半导体区域2PB、N型的第三半导体区域2NA、以及P型的第四半导体区域2PC。
第一半导体区域2PA位于半导体基板50B的主面1Na侧。第二半导体区域2PB位于半导体基板50B的主面1Nb侧，其杂质浓度比第一半导体区域2PA高。第三半导体区域2NA形成于第一半导体区域2PA的主面1Na侧。第四半导体区域2PC以与第三半导体区域2NA相接的方式形成于第一半导体区域2PA，其杂质浓度比第一半导体区域2PA高。第三半导体区域2NA是受光区域S1。各个雪崩光电二极管APD从主面1Na侧以作为第三半导体区域2NA的N+层、作为第四半导体区域2PC的P层、作为第一半导体区域2PA的P-层、以及作为第二半导体区域2PB的P+层的顺序构成。
第一半导体区域2PA从Z轴方向观察位于中间区域S2，且以包围作为受光区域S1的第三半导体区域2NA的方式设置。尽管未图示，但第一半导体区域2PA从Z轴方向观察也位于相邻的两个受光区域S1之间的中间区域S2。半导体基板50B的中间区域S2除了成形有槽23、14的部分，从主面1Na侧以作为第一半导体区域2PA的P-层、与作为第二半导体区域2PB的P+层的顺序构成。
槽23的内面23b由与第二半导体区域2PB相同的P+层成形。在内面23b上设置有绝缘层23c。在被槽23内的绝缘层23c所包围的区域，配置有填充材料23a。填充材料23a例如由容易填充且遮光性高的材料构成。在本变形例中，填充材料23a与填充材料13a同样，由钨(W)构成。槽14的内面与内面23b同样，由杂质浓度比第一半导体区域2PA高的P+层成形。与槽23同样，在槽14内配置有绝缘层23c以及填充材料23a。在图7中，如上所述，未图示槽14以及配置于槽14内的绝缘层23c以及填充材料23a。填充材料13a也可以不由钨而是由铜或者铝构成。
槽23、14的深度，即Z轴方向(半导体基板50B的厚度方向)上的从主面1Na至槽23、14的底面的距离比Z轴方向上的从主面1Na至第一半导体区域2PA与第二半导体区域2PB的界面的距离长，比半导体基板50B的厚度短。槽23的底面23d由第二半导体区域2PB构成，位于比第一半导体区域2PA更靠近主面1Nb的位置。
半导体基板50B具有P型的第五半导体区域2PD。第五半导体区域2PD从Z轴方向观察形成于贯通孔TH的边缘D2与第一半导体区域2PA之间。第五半导体区域2PD与第二半导体区域2PB同样，是杂质浓度比第一半导体区域2PA高的P+层。在主面1Na上形成有第五半导体区域2PD的区域是开口周边区域S3。半导体基板50B的开口周边区域S3从主面1Na侧以作为第五半导体区域2PD的P+层、与作为第二半导体区域2PB的P+层的顺序构成。
贯通孔TH的内周面(边缘D2)从主面1Na侧以第五半导体区域2PD、与第二半导体区域2PB的顺序构成。因此，由第三半导体区域2NA与第四半导体区域2PC形成的PN结未露出于贯通孔TH。
雪崩光电二极管APD具有电极E1。电极E1配置于半导体基板50B的主面1Na侧。在本变形例中，电极E1也沿着受光区域S1的轮廓设置，且具有八边形的环形状。
电极E1具有与受光区域S1电连接的连接部C。在本变形例中，如图7所示，连接部C也包括第一端部E1a与第二端部E1b。电极E1包括与配线F电连接的第三端部E1c。
如图7所示，配线F从第三端部E1c向与受光区域S1的中心相反方向延伸。配线F将电极E1与电极垫12电连接。配线F位于受光区域S1的外侧的半导体基板50B上。配线F隔着绝缘层L1而形成于半导体基板50B上。
在本变形例中，电极垫12也与贯通电极TE电连接。贯通电极TE向半导体基板50B的背面侧(主面1Nb侧)延伸。在贯通电极TE设置有绝缘层L3。贯通电极TE通过凸起电极BE而与搭载基板20电连接。电极E1与搭载基板20通过配线F、电极垫12、贯通电极TE、以及凸起电极BE并被电连接。第三半导体区域2NA通过电极E1、配线F、电极垫12、贯通电极TE以及凸起电极BE并与搭载基板20电连接。
如以上所述，在本变形例中，在半导体基板50B的主面1Na侧，包围贯通孔TH的槽23形成于贯通孔TH和与贯通孔TH相邻的受光区域S1之间的中间区域S2。因此，在贯通电极TE与受光区域S1之间的中间区域S2上，半导体基板50B的主面1Na被分割。其结果，即使在为了确保雪崩光电二极管APD的开口率而使受光区域S1与贯通电极TE接近的情况下，从贯通电极TE向雪崩光电二极管APD的表面漏电流的流入也会减少。
距离β比距离α长。因此，难以在半导体基板50B中的贯通孔TH的周围产生构造缺陷。
槽23的底面23d由第二半导体区域2PB构成。槽23的底面23d位于比第一半导体区域2PA深的位置。因此，在半导体基板50B中的由槽23所包围的区域中产生电荷的情况下，抑制在该区域中产生的电荷向雪崩光电二极管APD移动。在半导体基板50B内形成有槽23的底面23d、即槽23未到达半导体基板50B的主面1Nb，因此，没有半导体基板50B在槽23的位置分离的担忧。因此，在本变形例所涉及的光检测装置的制造过程中，半导体基板50B的处理也容易。
下面，参照图8～图11，说明半导体光检测元件的变形例的结构。图8～图11是表示半导体光检测元件的变形例的概略平面图。
半导体光检测元件10C、10D、10E、10F配置于搭载基板20与玻璃基板30之间。半导体光检测元件10C、10D、10E、10F与半导体光检测元件10A同样，具有俯视时呈矩形形状的半导体基板50A。半导体光检测元件10C、10D、10E、10F具备多个雪崩光电二极管APD以及多个贯通孔TE。
在图8所示的半导体光检测元件10C中，在贯通孔TH和与该贯通孔TH相邻的受光区域S1之间的中间区域S2形成有槽13。槽13包围贯通孔TH。从Z轴方向观察，槽13未形成于将贯通电极TE与受光区域S1电连接的配线F被配置的区域。从Z轴方向观察，槽13以在配线F被配置的区域中被分割的状态包围贯通孔TH。
在图9所示的半导体光检测元件10D中，在贯通孔TH和与该贯通孔TH相邻的受光区域S1之间的中间区域S2形成有槽13。槽13包围贯通孔TH。图2与图9的缩尺不同。半导体光检测元件10D的电极垫12的尺寸与半导体光检测元件10A的电极垫12的尺寸相同。
贯通孔TH与受光区域S1分别被二维排列。贯通孔TH以及受光区域S1的各个间距比半导体光检测元件10A小。在半导体光检测元件10D中，以分辨率比半导体光检测元件10A高的方式，贯通孔TH与受光区域S1按照一对一的关系排列。受光区域S1与贯通孔TH的各个间距例如是70μm。
在半导体光检测元件10D中，与半导体光检测元件10A同样，槽13包围贯通孔TH。槽14也与半导体光检测元件10A同样，从Z轴方向观察，沿着相邻的两个受光区域S1的彼此相对的两边延伸。槽14将包围不同的贯通孔TH的槽13彼此连结。在半导体光检测元件10D中，受光区域S1的全周也被槽13、14所包围。
在半导体光检测元件10D中，与半导体光检测元件10A相比，贯通电极TE以及受光区域S1的各个间距小。在半导体光检测元件10D中，与半导体光检测元件10A同样，包围相邻的两个受光区域S1的槽14也以槽14的边缘沿着受光区域S1的边缘D1的方式形成。槽14相对于相邻的两个受光区域S1被共有。因此，寄生电容对雪崩光电二极管APD的影响减少。另外，由于有效地利用主面1Na的区域，所以，各个雪崩光电二极管APD的受光区域S1被稠密地配置。
因为加工精度上的问题或者确保电连接，难以缩小贯通电极TE的大小。为了减少在电极垫12与槽13、14内的填充材料13a之间产生的寄生电容，槽13、14与电极垫12分离。为了提高开口率，受光区域S1呈多边形形状。
在这些条件下，半导体光检测元件10D的受光区域S1呈现与半导体光检测元件10A的受光区域S1不同的形状的多边形形状。具体来说，半导体光检测元件10D的受光区域S1呈现与相邻的受光区域S1相对的边的长度比与相邻的贯通孔TH相对的边的长度短的多边形形状。
根据该结构，在半导体光检测元件10D中，分辨率比半导体光检测元件10A高且确保开口率。在雪崩光电二极管APD、填充材料13a以及电极垫12之间产生的寄生电容减少。
在图10所示的半导体光检测元件10E中，在贯通孔TH和与该贯通孔TH相邻的受光区域S1之间的中间区域S2形成有槽13。槽13包围贯通孔TH。图2与图10的缩尺不同。半导体光检测元件10E的电极垫12的尺寸与半导体光检测元件10A的电极垫12的尺寸相同。
在半导体光检测元件10E中，贯通孔TH的间距与半导体光检测元件10A的贯通孔TH的间距相同，受光区域S1的间距与半导体光检测元件10A的受光区域S1的间距相同。贯通孔TH与受光区域S1按照一对一的关系排列。半导体光检测元件10E的受光区域S1与半导体光检测元件10A的受光区域S1同样，呈大致八边形形状。半导体光检测元件10E的受光区域S1的面积比半导体光检测元件10A的受光区域S1的面积小。在半导体光检测元件10E中，两个槽14在相互相邻的两个受光区域S1之间的区域延伸。一个槽14围绕一个受光区域S1，另一个槽14围绕另一个受光区域S1。即，槽14相对于相邻的两个受光区域S1未被共有。
半导体光检测元件10E的槽13在贯通孔TH排列的行方向以及列方向上被分割的状态下包围贯通孔TH。半导体光检测元件10E的槽14与半导体光检测元件10A的槽14同样，从Z轴方向观察，沿着相邻的两个受光区域S1的彼此相对的边延伸。槽14将包围不同的贯通孔TH的槽13连结。在半导体光检测元件10E中，受光区域S1的全周被槽13、14所包围。
为了减少寄生电容对雪崩光电二极管APD的影响，槽13、14以槽13、14的边缘沿着受光区域S1的边缘D1的方式形成。因为加工精度上的问题或者为了确保电连接，难以缩小贯通电极TE的尺寸。为了减少在电极垫12与配置于槽13、14内的填充材料13a之间产生的寄生电容，槽13、14与电极垫12分离。
在半导体光检测元件10E中，两个槽14在相互相邻的两个受光区域S1之间的区域延伸，所以，与半导体光检测元件10A相比，受光区域S1之间的串扰减少。因此，在半导体光检测元件10E中，与半导体光检测元件10A相比，受光区域S1之间的串扰减少，并且在雪崩光电二极管APD、填充材料13a以及电极垫12之间的产生的寄生电容减少。
在图11所示的半导体光检测元件10F中，在贯通孔TH和与该贯通孔TH相邻的受光区域S1之间的中间区域S2形成有槽13。槽13包围贯通孔TH。图10与图11的缩尺不同。半导体光检测元件10F的电极垫12的尺寸与半导体光检测元件10E的电极垫12的尺寸相同。
贯通孔TH与受光区域S1分别被二维排列。贯通孔TH以及受光区域S1的各个间距比半导体光检测元件10E小。在半导体光检测元件10F中，以分辨率比半导体光检测元件10E高的方式，贯通孔TH与受光区域S1按照一对一的关系排列。受光区域S1以及贯通孔TH的各个间距例如是50μm。
半导体光检测元件10F的槽13在贯通孔TH排列的行方向以及列方向上被分割的状态下包围贯通孔TH。半导体光检测元件10F的槽14与半导体光检测元件10E的槽14同样，从Z轴方向观察，沿着相邻的两个受光区域S1的彼此相对的边延伸。槽14将包围不同的贯通孔TH的槽13连结。在半导体光检测元件10F中，受光区域S1的全周被槽13、14所包围。
为了减少寄生电容等对雪崩光电二极管APD的影响，槽13、14以槽13、14的边缘沿着受光区域S1的边缘D1的方式形成。因为加工精度上的问题或者为了确保电连接，难以缩小贯通电极TE的尺寸。为了减少电极垫12与配置于槽13、14内的填充材料13a之间产生的寄生电容，槽13、14与电极垫12分离。
在这些条件下，槽14相对于相邻的两个受光区域S1未被共有，半导体光检测元件10F的受光区域S1呈现与半导体光检测元件10E的受光区域S1不同的形状的多边形形状。具体来说，半导体光检测元件10F的受光区域S1呈现与相邻的受光区域S1相对的边的长度比与相邻的贯通孔TH相对的边的长度短的多边形形状。
根据该结构，在半导体光检测元件10F中，分辨率比半导体光检测元件10E高且确保开口率。在雪崩光电二极管APD、填充材料13a以及电极垫12之间产生的寄生电容减少。
以上，对本发明的优选的实施方式以及变形例进行了说明，但是本发明并非局限于上述的实施方式以及变形例，在不脱离其宗旨的范围内能够进行各种变更。
在上述的实施方式以及变形例中，一个雪崩光电二极管APD与一个贯通电极TE(一个电极垫12)电连接，但是并非局限于此。也可以是多个雪崩光电二极管APD与一个贯通电极TE(一个电极垫12)电连接。
在上述的实施方式以及变形例中，对于雪崩光电二极管APD表示了半导体基板50A与半导体基板50B的双层构造，但是半导体基板的层构造并非局限于此。在设置于半导体基板50A的雪崩光电二极管APD中，例如第二半导体区域1NA与第三半导体区域1NB也可以由一个半导体区域构成。在此情况下，雪崩光电二极管APD具有：第1导电类型(例如N型)的半导体区域、与该第1导电类型的半导体区域形成PN结的第2导电类型(例如P型)的半导体区域、以及位于该第2导电类型的半导体区域内且杂质浓度比该第2导电类型的半导体区域高的另一个第2导电类型的半导体区域。在本结构中，杂质浓度高的一方的第2导电类型的半导体区域是受光区域。在设置于半导体基板50B的雪崩光电二极管APD中，例如，第一半导体区域2PA、第二半导体区域2PB以及第四半导体区域2PC也可以由一个半导体区域构成。在此情况下，雪崩光电二极管APD具有：第1导电类型(例如P型)的半导体区域、以及位于该第1导电类型的半导体区域内且与该第1导电类型的半导体区域形成PN结的第2导电类型(例如N型)的半导体区域。在本结构中，第2导电类型的半导体区域是受光区域。
在半导体基板50A以及半导体基板50B中，P型以及N型的各个导电类型也可以替换成与上述的导电类型相反。半导体基板50A的受光区域S1也可以从主面1Na侧以N+层、N层、P层、P+层的顺序构成。半导体基板50B的受光区域S1也可以从主面1Na侧以P+层、N层、N-层、N+层的顺序构成。
在上述的实施方式以及变形例中，距离α是5.5μm，距离β是7.5μm。距离α与距离β只要是距离β比距离α长，也可以是上述值以外的值。
在上述的述实施方式以及变形例中，对受光区域S1从Z轴方向观察为多边形形状(例如大致正八边形形状)的情况进行了说明，但也可以采用其他的形状。例如，受光区域S1也可以具有圆形形状或者其他任意适合的形状。在上述的实施方式以及变形例中，对贯通孔TH从Z轴方向观察为圆形形状的情况进行了说明，但也可以采用其他的形状。例如，贯通孔TH也可以具有多边形形状或者其他任意适合的形状。
产业上的可利用性
本发明能够用于检测微弱光的光检测装置。
符号的说明
1…光检测装置、12…电极垫、13、23…槽、13d、23d…底面、50A、50B…半导体基板、1Na、1Nb…主面、S1…受光区域、S2…中间区域、APD…雪崩光电二极管、TH…贯通孔、TE…贯通电极、α、β…距离、1PA…第一半导体区域、1PB…第四半导体区域、1NA…第二半导体区域、1NB…第三半导体区域、2PA…第一半导体区域、2PB…第二半导体区域、2PC…第四半导体区域、2NA…第三半导体区域、AR1、AR2…区域、D1、D2、13e、13f…边缘。

Claims (8)

1.一种光检测装置，其特征在于：
包括：
具有彼此相对的第一主面以及第二主面的半导体基板；
具有配置于所述半导体基板的所述第一主面侧的受光区域且在所述半导体基板二维排列，并且在盖格模式下工作的多个雪崩光电二极管；以及
与对应的所述受光区域电连接的贯通电极，
所述贯通电极配置于在所述多个雪崩光电二极管被二维排列的区域内沿着厚度方向贯通所述半导体基板的贯通孔，
在所述半导体基板的所述第一主面侧，包围所述贯通孔的槽形成于所述贯通孔和与所述贯通孔相邻的所述受光区域之间的区域，
所述槽的边缘与被所述槽所包围的所述贯通孔的边缘的第一距离比所述槽的边缘与和被所述槽所包围的所述贯通孔相邻的所述受光区域的边缘的第二距离长。
2.如权利要求1所述的光检测装置，其特征在于：
各个所述雪崩光电二极管具有：
位于所述半导体基板的所述第一主面侧的第一导电类型的第一半导体区域；
位于所述半导体基板的所述第二主面侧的第二导电类型的第二半导体区域；
位于所述第一半导体区域与所述第二半导体区域之间，且杂质浓度比所述第二半导体区域低的第二导电类型的第三半导体区域；以及
形成于所述第一半导体区域内且杂质浓度比所述第一半导体区域高的第一导电类型的第四半导体区域，
所述第四半导体区域是所述受光区域，
所述槽的底面由所述第二半导体区域构成。
3.如权利要求1所述的光检测装置，其特征在于：
各个所述雪崩光电二极管具有：
位于所述半导体基板的所述第一主面侧的第一导电类型的第一半导体区域；
位于所述半导体基板的所述第二主面侧，且杂质浓度比所述第一半导体区域高的第一导电类型的第二半导体区域；
形成于所述第一半导体区域的所述第一主面侧的第二导电类型的第三半导体区域；以及
以与所述第三半导体区域相接的方式形成于所述第一半导体区域，且杂质浓度比所述第一半导体区域高的第一导电类型的第四半导体区域，
所述第三半导体区域是所述受光区域，
所述槽的底面由所述第二半导体区域构成。
4.如权利要求1～3中任一项所述的光检测装置，其特征在于：
还包括：配置于所述第一主面上且与所述贯通电极电连接的电极垫，
从与所述第一主面正交的方向观察，所述电极垫位于被所述槽所包围的区域内且与所述槽分离。
5.如权利要求1～4中任一项所述的光检测装置，其特征在于：
从与所述第一主面正交的方向观察，被所述槽包围的区域呈多边形形状，且所述受光区域呈多边形形状。
6.如权利要求1～5中任一项所述的光检测装置，其特征在于：
从与所述第一主面正交的方向观察，所述贯通孔的开口为圆形形状，
在所述贯通孔的内周面配置有绝缘层。
7.如权利要求1～6中任一项所述的光检测装置，其特征在于：
所述多个雪崩光电二极管排列成行列状，
所述贯通孔形成于被所述多个雪崩光电二极管中的彼此相邻的四个雪崩光电二极管所包围的各个区域，
在所述贯通孔，配置有与彼此相邻的所述四个雪崩光电二极管中的一个雪崩光电二极管的所述受光区域电连接的所述贯通电极，
所述槽形成于彼此相邻的所述四个雪崩光电二极管的各个所述受光区域与所述贯通孔之间的区域。
8.如权利要求7所述的光检测装置，其特征在于：
从与所述第一主面正交的方向观察，所述受光区域呈多边形形状，
从与所述第一主面正交的所述方向观察，所述槽沿着与所述贯通孔相邻的所述四个雪崩光电二极管的各个所述受光区域所具有的多个边中的与所述贯通孔相邻的边延伸。
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