CN113614931A - 光检测器 - Google Patents

光检测器 Download PDF

Info

Publication number
CN113614931A
CN113614931A CN202080023403.1A CN202080023403A CN113614931A CN 113614931 A CN113614931 A CN 113614931A CN 202080023403 A CN202080023403 A CN 202080023403A CN 113614931 A CN113614931 A CN 113614931A
Authority
CN
China
Prior art keywords
avalanche photodiode
photodetector
semiconductor layer
resistor
apd10
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202080023403.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113614931B (zh
Inventor
井上晓登
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Publication of CN113614931A publication Critical patent/CN113614931A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113614931B publication Critical patent/CN113614931B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H01L27/1461—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements characterised by the photosensitive area
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H01L27/14605—Structural or functional details relating to the position of the pixel elements, e.g. smaller pixel elements in the center of the imager compared to pixel elements at the periphery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H01L27/14607—Geometry of the photosensitive area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14623—Optical shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14685—Process for coatings or optical elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14689—MOS based technologies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
    • H01L31/107—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

光检测器(100)具备对于入射光具有灵敏度的第1APD(10)以及不论入射光如何都流过一定的电流的第2APD(20)。第1APD(10)的一方的端子与第2APD(20)的一方的端子电连接，第1APD(10)的另一方的端子及第2APD(20)的另一方的端子连接于相互不同的电源，第1APD(10)的一方的端子及第2APD(20)的一方的端子都是阳极或都是阴极。

Description

光检测器
技术领域
本发明涉及光检测器。
背景技术
近年来，在医疗、通信、生物、化学、监视、车载、放射线检测等多方面的领域中利用高灵敏度的光检测器。作为用于高灵敏度化的机构之一，使用雪崩光电二极管(AvalanchePhoto Diode；以下也称作APD)。APD是利用雪崩击穿将通过对入射到光电变换层中的光进行光电变换而产生的信号电荷进行倍增，从而提高光的检测灵敏度的光电二极管。通过使用APD，即使是一点点的光子的数量也能够检测到。
例如，提出了利用APD的光子计数型的光检测器(例如，参照专利文献1)以及高灵敏度图像传感器(例如，参照专利文献2)。
此外，例如作为APD的构造的一例，公开了拉通型的APD(例如，参照专利文献2及专利文献3)。
为了稳定利用APD，需要在从低温到高温的较大的温度范围中光特性不变化。特别是，由于根据施加于APD的反偏压的大小而APD的光特性变化，所以公开了设置对温度进行测量并向施加电压反馈的电路或元件的结构(参照专利文献4及专利文献5)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2008/004547号
专利文献2：国际公开第2014/097519号
专利文献3：日本特开2015-5752号公报
专利文献4：日本特开2011-204879号公报
专利文献5：日本特开平7-176782号公报
发明内容
发明要解决的课题
APD的特性(例如，倍增率及光子检测概率等)具有温度依赖性。在具备APD的光检测器中，课题是降低APD的特性的温度依赖性。
本发明提供一种能够降低APD的特性的温度依赖性的光检测器。
用来解决课题的手段
有关本发明的一技术方案的光检测器具备：第1雪崩光电二极管，对于入射光具有灵敏度；以及第2雪崩光电二极管，流过电流值的振幅比第1雪崩光电二极管小的电流；上述第1雪崩光电二极管的一方的端子与上述第2雪崩光电二极管的一方的端子电连接；上述第1雪崩光电二极管的另一方的端子及上述第2雪崩光电二极管的另一方的端子连接于相互不同的电源；上述第1雪崩光电二极管的上述一方的端子及上述第2雪崩光电二极管的上述一方的端子都是阳极或都是阴极。
发明效果
有关本发明的一技术方案的光检测器能够降低APD的特性的温度依赖性。
附图说明
图1是表示有关实施方式1的光检测器的电路结构的图。
图2A是表示用来模拟APD的特性的电路的图。
图2B是表示在图2A的电路中流过电阻的电流的模拟的结果的图。
图3是有关实施方式1的光检测器的平面图。
图4是图3的IV－IV线的光检测器的剖视图。
图5是具备具有遮光性的分离部的光检测器的平面图。
图6是图5的VI－VI线的光检测器的剖视图。
图7是具有共用第2导电型的半导体层的构造的光检测器的剖视图。
图8是具备相当于第3电阻的工艺性地形成的电阻体的光检测器的平面图。
图9是图8的IX－IX线的光检测器的剖视图。
图10是具备相当于第3电阻的涡形状的电阻体的光检测器的平面图。
图11是图10的XI－XI线的光检测器的剖视图。
图12是表示具备以阵列状排列的多个第1APD的光检测器的电路结构的图。
图13是表示具备以阵列状排列的多个第1APD的光检测器的平面图。
图14是图13的XIV－XIV线的光检测器的剖视图。
图15是表示具备分别与不同的电源连接的、以阵列状排列的多个第1APD的光检测器的电路结构的图。
图16是具备分别与不同的电源连接的、以阵列状排列的多个第1APD的光检测器的平面图。
图17是图16的XVII－XVII线的光检测器的剖视图。
图18是表示以阵列状排列有第1APD的光检测器的电势的图。
图19是表示有关实施方式2的光检测器的电路结构的图。
图20是有关实施方式2的光检测器的平面图。
图21是图20的XXI－XXI线的光检测器的剖视图。
图22是表示具备P沟道型的晶体管的光检测器的电路结构的图。
图23是具备P沟道型的晶体管的光检测器的平面图。
图24是图23的XXIV－XXIV线的光检测器的剖视图。
图25是表示遮光板的形状的变形例的图。
图26是表示像素电路的电路结构的一例的图。
图27是表示复位晶体管、源极跟随晶体管及选择晶体管的配置的一例的平面图。
图28是表示图26的像素电路的驱动例的图。
图29是表示像素电路的电路结构的另一例的图。
图30是具备以阵列状排列的多个第2APD的光检测器的平面图。
图31是以阵列状排列的多个APD中仅位于中央部的APD被用作第2APD的光检测器的平面图。
图32是表示摄像元件的第1APD及第2APD的配置例1的平面图。
图33是表示摄像元件的第1APD及第2APD的配置例2的平面图。
图34是表示摄像元件的第1APD及第2APD的配置例3的平面图。
图35是背面照射型的光检测器的剖视图的一例。
图36是晶片接合型的光检测器的剖视图的一例。
图37A是用来说明具备P沟道型的晶体管的光检测器的制造方法的第1剖视图。
图37B是用来说明具备P沟道型的晶体管的光检测器的制造方法的第2剖视图。
图37C是用来说明具备P沟道型的晶体管的光检测器的制造方法的第3剖视图。
图37D是用来说明具备P沟道型的晶体管的光检测器的制造方法的第4剖视图。
图37E是用来说明具备P沟道型的晶体管的光检测器的制造方法的第5剖视图。
图37F是用来说明具备P沟道型的晶体管的光检测器的制造方法的第6剖视图。
图37G是用来说明具备P沟道型的晶体管的光检测器的制造方法的第7剖视图。
图37H是用来说明具备P沟道型的晶体管的光检测器的制造方法的第8剖视图。
图37I是用来说明具备P沟道型的晶体管的光检测器的制造方法的第9剖视图。
图37J是用来说明具备P沟道型的晶体管的光检测器的制造方法的第10剖视图。
图37K是用来说明具备P沟道型的晶体管的光检测器的制造方法的第11剖视图。
图37L是用来说明具备P沟道型的晶体管的光检测器的制造方法的第12剖视图。
图37M是用来说明具备P沟道型的晶体管的光检测器的制造方法的第13剖视图。
具体实施方式
以下，使用附图对实施方式进行说明。另外，以下说明的实施方式都表示本发明的优选的一具体例。因而，在以下的实施方式中表示的数值、构成要素、构成要素的配置位置及连接形态，以及工序(步骤)及工序的顺序等是一例，不是限定本发明的意思。因此，在以下的实施方式的构成要素中，关于在独立权利要求中没有记载的构成要素，设为任意的构成要素进行说明。
此外，各图是示意图，并不一定是严密地图示的。因而，在各图中比例尺等并不一定一致。在各图中，对于实质上相同的结构赋予相同的标号，有将重复的说明省略或简化的情况。
此外，在以下的实施方式中，使用大致水平方向等的“大致”的表现。例如，大致相同不仅指完全相同，还指实质上相同，例如有包含几个百分点左右的差异的情况。
此外，在以下的实施方式中，“上方”及“下方”的用语不是指绝对的空间识别中的上方向(铅直上方)及下方向(铅直下方)，而作为对层叠构造中的相对的位置关系进行规定的用语使用。在以下的实施方式中，将半导体基板的表面侧设为“上方”，将背面侧设为“下方”。此外，“上方”及“下方”的用语，不仅适合于2个构成要素相互隔开间隔配置而在2个构成要素之间存在其他构成要素的情况，也适合于2个构成要素相互密接配置而2个构成要素相接的情况。
此外，“平面图”表示从半导体基板的主面(例如背面)的法线方向观察的情况。本发明在以下的实施方式中并不排除使P型和N型反转的构造。
(实施方式1)
[光检测器的电路结构]
首先，参照图1说明有关实施方式1的光检测器的构造。图1是表示有关实施方式1的光检测器的电路结构的图。
如图1所示，光检测器100具备第1雪崩光电二极管10(以下也记作第1APD10)、第2雪崩光电二极管20(以下也记作第2APD20)、第1电阻r1、第3电阻r3和第2电阻r2。另外，以下将第1电阻r1的电阻值记作R1，将第2电阻r2的电阻值记作R2，将第3电阻r3的电阻值记作R3。图1中的箭头表示负极性的电流流动的方向。
第1APD10是对于向光检测器100的入射光具有灵敏度的雪崩光电二极管。即，在第1APD10中，流过与入射光相应的电流。在第1APD10的阴极与阳极之间被施加第1反偏压。在图1中，第1反偏压是Vsub－Vdd。与第1APD10串联连接的第3电阻r3通过作为淬灭元件发挥功能，使第1APD10中的倍增瞬态性地停止。即，第1APD10进行与通常的APD同样的动作。
第2APD20是对于向光检测器100的入射光不具有灵敏度的雪崩光电二极管。即，第2APD20不论入射光如何都流过大致一定的电流。换言之，第2APD20流过电流值的振幅比第1APD10小的电流。第2APD20优选的是具有与第1APD10大致相同的击穿电压。此外，关于该击穿电压的温度依赖性也优选的是与第1APD10大致相同。
第1APD10的阳极及第2APD20的阳极经由几乎可以忽视的电阻被电连接。第1APD10的阳极及第2APD20的阳极的连接点被记作节点N。另外，在光检测器100中，第1APD10及第2APD20的阳极彼此被电连接，但也可以阴极彼此被电连接。
节点N经由第1电阻r1与电源Vsub连接，第1APD10的阴极经由第3电阻r3与电源Vdd连接，第2APD20的阴极经由第2电阻r2与电源V0连接。
此时，如果设第1APD10的击穿电压为－VBD1，设第2APD20的击穿电压为－VBD2，则Vdd、V0及Vsub被设定为满足Vsub－Vdd<VBD1和Vsub－V0<VBD2这两者。由此，能够以所谓的盖革模式使第1APD10及第2APD20动作。另外，电压的极性以正偏压为正，是VBD1<0，VBD2<0。
如果设第1电阻r1的电阻值为R1，设第2电阻r2的电阻值为R2，设第3电阻r3的电阻值为R3，则电阻值被设定为R3>R1>R2。
在第2APD20的阴极与阳极之间施加绝对值比第1反偏压小的第2反偏压。在图1中，第1反偏压是Vsub－V0。第1电阻r1及第2电阻r2不作为淬灭元件发挥功能，而使第2APD20中流过恒定电流。如后述那样，第2APD20有降低第1APD10的特性的温度依赖性的功能。
这里，说明本发明的动作原理。通常，APD的特性由作为施加于APD的反偏压与击穿电压的差分的过电压决定。但是，击穿电压依赖于温度。因此，为了降低APD的特性的温度依赖性，需要使施加于该APD的反偏压也根据温度而变化，减少过电压的变化。
相对于此，光检测器100通过第2APD20降低第1APD10的过电压的温度依赖性，从而能够减少第1APD10的特性的温度变化。另外，APD的特性例如是指倍增率及光子检测概率等，但并不限定于此。
首先，考虑VBD1＝VBD2＝VBD的情况。在图1所示的电路结构中，在第1电阻r1的电阻值R1比第2电阻r2的电阻值R2充分大的情况下，流过第1电阻r1中的电流由下述的式子表示。
[数式1]
Figure BDA0003273848040000071
此时，电流的正方向是从阳极朝向阴极的正偏压的方向。在上述式子中，－VBD(T)是第1APD10及第2APD20的击穿电压。此时，节点N的电压VN通过由电阻值R1带来的电压降低，由下述的式子表示。
[数式2]
Figure BDA0003273848040000072
于是，施加于第1APD10的电压由以下的式子表示。
[数式3]
Vdd-VN＝Vdd-V0-VBD(T)
这里，如果将过电压Vov定义为施加于APD的反偏压与击穿电压的差，则第1APD10的过电压Vov1由以下的式子表示。
[数式4]
Vov1＝Vdd-V0-VBD(T)-(-VBD(T))＝Vdd-V0
如上述那样，通常APD的特性依赖于过电压Vov。在光检测器100中，如上述数式4中表示，由于第1APD10的过电压Vov1不具有温度依赖性，所以在数式上完全没有第1APD10的特性的温度依赖性。即，第1APD10的特性的温度依赖性被降低。
另外，第1APD10和第2APD20优选的是相同的击穿电压，但也可以是不同的击穿电压，在此情况下，第1APD10的过电压Vov1由以下的式子表示。
[数式5]
Vov1＝Vdd-V0+VBD1(T)-VBD2(T)
在此情况下，第1APD10和第2APD20的击穿电压的温度变化也相互抵消，击穿电压的温度变化变小。例如，在光检测器100的使用温度范围中，只要击穿电压的差分(即，VBD1(T)－VBD2(T))的温度变动小于过电压Vov1即可。在典型的APD中，对于Vov1＝1～5V，温度变动是50mV/K。由于动作温度范围跨0℃～60℃等几十度，所以在特性中出现影响，但通过本发明，能够抑制温度变化。
接着，参照图2A及图2B说明与光检测器100的电阻值对应的要件。图2A是表示用来模拟APD的特性的电路的图，与APD并联连接的电容的值是C，与APD串联连接的电阻的值是R。图2B是表示在图2A的电路中流过电阻的电流的模拟的结果的图。
如图2B的记作“高电阻”的曲线图所示，在与APD串联连接的电阻的电阻值较大的情况下，通过所谓的淬灭，电流瞬态性地流过后停止。另一方面，如图2B的记作“低电阻”的曲线图所示，在与APD串联连接的电阻的值较小的情况下，恒定地持续流过电流。
基于这样的模拟结果，第2APD20中需要流过恒定电流，所以作为与第2APD20串联连接的电阻的第1电阻r1及第2电阻r2需要被设定为充分小的电阻值，以免发生淬灭。典型地，第1电阻r1的电阻值R1及第2电阻r2的电阻值R2需要低于10kΩ左右。
此外，第1APD10需要发生上述的淬灭。因此，与第1APD10串联连接的第3电阻r3的电阻值R3需要是10kΩ以上。但是，各电阻值的阈值依赖于APD的构造、电容及偏压条件，所以并不限定于该值。
这里，对于温度反馈光检测器的偏压的结构在专利文献4及专利文献5中也有记载。在专利文献4中，使用已知温度依赖性的晶体管和恒流源决定偏压，所以必须包括晶体管和恒流源的温度特性而构成设备及系统。此外，专利文献5对流过APD的电流或电压进行监视，通过反馈电路使偏压变化，所以电路结构变复杂。
相对于此，本发明仅使用具有与光检测器相同特性的APD，所以能够以简单的结构进行温度的反馈。此外，由于使用具有相同特性的APD，所以有也不需要考虑温度特性的偏差的优点。
这里，第1电阻、第2电阻、第3电阻是外装电阻、扩散电阻、布线电阻、晶体管电阻及它们的任意组合，并不限定于此。
此外，也可以在第1APD10与第3电阻r3之间或者第3电阻r3与电源Vdd之间具备将第1APD10的输出信号进行放大的放大电路。由此，信号检测变得容易。
另外，如上述那样，由于第2反偏压的绝对值比第1反偏压小，所以如果第1击穿电压及第2击穿电压是相同程度，则作为第1反偏压的绝对值与第1击穿电压的绝对值的差的第1过电压，大于作为第2反偏压的绝对值与第2击穿电压的绝对值的差的第2过电压。
[光检测器的构造]
接着，对将光检测器100配置到同一芯片上的情况下的构造的一例进行说明。图3是光检测器100的平面图。图4是图3的IV－IV线的光检测器100的剖视图。另外，在图3中，为了使第1APD10及第2APD20的位置容易理解，省略了绝缘层104等的图示。此外，在以下的说明中，第1导电型是N型，第2导电型是P型，但也可以第1导电型是P型，第2导电型是N型。
光检测器100具备半导体基板101、第1半导体层11、第2半导体层12、第3半导体层21、第4半导体层22、遮光板24、导电体102、布线103和绝缘层104。光从图的上方(与导电体102相反一侧)向光检测器100入射。
半导体基板101是第2导电型的层。第1半导体层11及第2半导体层12位于半导体基板101内，形成第1APD10。第1半导体层11是第1导电型，第2半导体层12是第2导电型。第1半导体层11位于比第2半导体层12靠上方(光入射的一侧)的位置。在第1半导体层11及第2半导体层12的边界部，形成有倍增区域13(在剖视图中由虚线包围的部分)。倍增区域13能够使1个信号电荷倍增为多个，通过倍增区域13，能够检测1光子的微弱的光。
第3半导体层21及第4半导体层22位于半导体基板101内，形成第2APD20。第3半导体层21位于比第4半导体层22靠上方(光入射面侧)的位置。第3半导体层21是第1导电型，第4半导体层22是第2导电型。在第3半导体层21及第4半导体层22的边界部，形成有倍增区域23(在剖视图中由虚线包围的部分)。
遮光板24(在图3中由虚线图示)位于第3半导体层21的上方，将倍增区域23遮光。遮光板24由遮光性比半导体基板101高的材料形成。遮光板24例如由金属材料形成。遮光板24既可以利用布线层，也可以使用多个布线层。在平面图中，遮光板24的面积大于第2APD20(第3半导体层21)。
导电体102是用来对第2半导体层12及第4半导体层22施加大致相同的电位的部件。导电体102配置在半导体基板101的下表面(与光入射侧相反一侧的面)，覆盖该下表面。导电体102例如由金属材料形成，但也可以由第2导电型的半导体形成。第1APD10及第2APD20经由半导体基板101或配置在半导体基板101的背面的导电体102被电连接。
布线103是用来将第1APD10及第2APD20各自与周边电路等电连接的布线。布线103由金属材料形成。
绝缘层104是将半导体基板101的上表面(光入射面)覆盖的具有绝缘性及透光性的膜。绝缘层104例如由氧化硅(SiOx)等形成。
这样，光检测器100具有在同一半导体基板101配置有第1APD10和第2APD20的构造。由此，能够由单一的芯片同时具备第1APD10及第2APD20。此外，第1APD10、第2APD20优选的是在相同的工艺条件下制造。由此，第1击穿电压VBD1和第2击穿电压VBD2具有相同的值、相同的温度依赖性，能够抑制第1APD10的特性的温度变动。
此外，如果第1半导体层11和第3半导体层21被设为大致相同的浓度分布，且第2半导体层12和第4半导体层22被设为大致相同的浓度分布，则能够使第1APD10的击穿特性与第2APD20的击穿特性大致相同。由此，能够使上述的VBD1(T)－VBD2(T)接近于0。此时，通过以满足Vsub－Vdd<VBD1，Vsub－V0<VBD2，Vdd>V0的关系的方式设定偏压，可降低第1APD10的过电压的温度依赖性。另外，通过将第1半导体层11和第3半导体层21用同一杂质注入工序形成，能够在使浓度分布成为大致相同的同时简化芯片制造工序。关于第2半导体层12及第4半导体层22也是同样的。
第1APD10及第2APD20被分离部105分离。分离部105作为半导体基板101的一部分，由第2导电型的半导体层形成。由此，能够减少暗电流的发生，提高S/N比。分离部105的第2导电型的杂质浓度被降低，以免在该分离部105发生击穿。分离部105的杂质浓度具体而言是比第2半导体层12的杂质浓度低的杂质浓度。另外，作为分离部105，除此以外也可以使用沟槽构造等，关于分离部105的具体的结构没有特别限定。
此外，如图3所示，在平面图中，第1APD10的面积比第2APD20的面积大。由此，使光检测器100的光灵敏度或开口率提高。
此外，倍增区域13的面积也可以与倍增区域23的面积大致相同。由此，能够使第1APD10及第2APD20的击穿电压接近。这样，在平面图中，第1APD10的面积优选的是第2APD20的面积以上。
在图中，第1半导体层11和第2半导体层12在半导体基板101的水平方向上的宽度为相同的宽度，但也可以并不一定是相同的宽度。此外，第1半导体层11及第2半导体层12的至少一方如专利文献4那样，也可以具有端部的杂质浓度被降低的所谓护环构造。此外，第1APD10也可以是在第1半导体层11及第2半导体层12之间追加了本征半导体层的所谓PIN型的APD。这样，本发明并不限定于APD的设备构造。
[具备具有遮光性的分离部的构造]
光检测器100也可以具备具有遮光性的分离部。图5是具备具有遮光性的分离部的光检测器的平面图。图6是图5的VI－VI线的光检测器的剖视图。另外，在图5中，为了使得容易理解第1APD10及第2APD20的位置，省略了绝缘层104等的图示。
图5及图6所示的光检测器100a具有对光检测器100追加了分离部105a的构造。分离部105a只要是具有在平面图中以将倍增区域23包围的方式配置、并防止倍增区域13与倍增区域23的光串扰的结构即可。分离部105a也可以由光的反射率高的材料或光的吸收率高的材料形成。例如，也可以在半导体基板形成沟槽，埋入铝等金属。此外，分离部105a也可以由介电常数不同的材料形成。例如，也可以在半导体基板形成沟槽，埋入硅氮化物、硅氧化物。此外，在分离部105a形成沟槽的情况下，沟槽部的表面优选的是被使表面失活的保护膜覆盖。这里，保护膜是高浓度的杂质层等。
在APD中，通过雪崩倍增，耗尽层内的电子、空穴数增加，所以因耗尽层内的电子空穴对的复合带来的光发生概率增加。由于在第2APD20中恒定地流过电流，所以容易产生由复合引起的光。如果所产生的光进入到第1APD10中，则成为噪声，S/N比下降。通过遮光性较高的分离部105a，能降低这样的噪声。
这里，虽然没有图示，但也可以在半导体基板101内设置将在半导体基板101内因热产生的电荷、在光检测区域外被光电变换而产生的电荷进行排出的区域。具体而言，在半导体基板表面，以包围第1APD10或第2APD20、或者第1APD10和第2APD20双方的方式配置第1导电型的半导体层，并连接到电源，使得能够排出电荷。由此，能够降低噪声而防止动作不良。
[共用第2导电型的半导体层的构造]
上述的光检测器(例如，光检测器100a)也可以一体形成构成第1APD10的第2半导体层12及构成第2APD20的第4半导体层22。即，第1APD10及第2APD20也可以共用第2导电型的半导体层。图7是具有共用第2导电型的半导体层的构造的光检测器的剖视图。
图7所示的光检测器100b具备的第2半导体层106，是由第1APD10及第2APD20共用的第2导电型的半导体层，相当于光检测器100a的第2半导体层12及第4半导体层22被一体形成的结构。第2半导体层106既可以通过进行将第1APD10与第2APD20连接的离子注入来形成，也可以在制作半导体基板101时通过调整杂质浓度来形成。
根据这样的第2半导体层106，能够抑制在第1APD10和第2APD20的击穿电压间发生差异。此外，如果将第2半导体层106的构成倍增区域13(或倍增区域23)的部分通过外延生长形成，则能降低噪声。
在图7中，第2半导体层106被形成为比第1半导体层11及第3半导体层21宽，所以有可能电场集中于第1半导体层11及第3半导体层21的端部。所以，第1半导体层11及第3半导体层21优选的是以周边部比中心部浓度低的方式赋予杂质浓度的分布，来防止电场集中。此外，也可以如专利文献4那样形成所谓的护环构造。
[具备工艺性地形成的电阻体的构造]
在上述的光检测器(例如光检测器100b)中，也可以将第3电阻r3工艺性地形成。图8是具备相当于第3电阻r3的工艺性地形成的电阻体的光检测器的平面图。图9是图8的IX－IX线的光检测器的剖视图。另外，在图8中，省略了绝缘层104等的图示。
图8及图9所示的光检测器100c在绝缘层104中具备与第1APD10电连接的电阻体107。电阻体107由聚硅或氧化物等的高电阻的材料工艺性地形成。
另外，电阻体107的形状没有被特别限定。例如，电阻体107也可以被配置在第1APD10的上方，具有涡形状(换言之卷绕形状)。图10是具备相当于第3电阻r3的涡形状的电阻体107c的光检测器100c的平面图。图11是图10的XI－XI线的光检测器100c的剖视图。另外，在图10中，省略了绝缘层104等的图示。由于电阻值与电阻体的长度成比例，所以电阻体107c的高电阻化较容易。
[第1APD以阵列状排列的构造1]
上述的光检测器也可以具备以阵列状排列的多个第1APD10。图12表示具备以阵列状排列的多个第1APD10的光检测器的电路结构的图。图12中的箭头表示负极性的电流流动的方向。
图12所示的光检测器100d对应于1个第2APD20而具备多个第1APD10。多个第1APD10分别阴极经由第3电阻r3电连接于节点N2。在节点N2上电连接电源Vdd。多个第1APD10各自的阳极与节点N电连接。在节点N上还电连接第2APD20的阳极。以阵列状排列的第1APD10的数量没有被特别限定。
这样的光检测器100d在多个光子同时入射到光检测器100d中的情况下，能够根据电流量或电压变化量将应答的第1APD10的数量建立对应来求出入射光子数。此外，光检测器100d也可以具备输出所应答的第1APD10的数量的电路。
接着，对光检测器100d的构造进行说明。图13是光检测器100d的平面图。图14是图13的XIV－XIV线的光检测器100d的剖视图。另外，在图13中，省略了绝缘层104等的图示。
光检测器100d具备的多个第1APD10在平面图中被配置为矩阵状，属于同一列的第1APD10经由电阻体107电连接于相同的布线103。由此，布线103的数量减少。
此外，光检测器100d具备的第2半导体层106是由多个第1APD10及第2APD20共用的第2导电型的半导体层。第2半导体层106既可以通过进行将多个第1APD10与第2APD20连接的离子注入来形成，也可以通过在制作半导体基板101时调整杂质浓度来形成。
根据这样的第2半导体层106，能够抑制在第1APD10与第2APD20的击穿电压间发生差异。此外，如果将第2半导体层106的构成倍增区域13(或倍增区域23)的部分通过外延生长形成，则能降低噪声。
在图14中，表示了由多个第1APD10及第2APD20共用第2半导体层106的图，但也可以是多个第1APD10及第2APD20分别具备不同的第2半导体层106。在图14中，2个相邻的第1APD10间通过电势被分离。由此，抑制了相邻的第1APD10间的电荷的溢出，抑制了输出的误差。这里，优选的是将相邻的第1APD10间用耗尽层分离。由此，能够缩小相邻的第1APD10的分离宽度而提高开口率，能够提高光灵敏度。此外，在相邻的第1APD10之间的分离区域，也可以形成沟槽或接触件，也可以形成上述的护环构造等。
在将第1APD以阵列状排列的情况下，有阵列中央的第1APD和最外周的第1APD10的电场分布不同而击穿电压变化的情况。因此，优选的是不利用第1APD10中的阵列最外周的第1APD10的信号。优选的是，为了不使阵列最外周的第1APD10击穿，将阵列最外周的第1APD10连接于其他电源VOUT，并设为VOUT<Vdd，从而使得阵列最外周的第1APD10不击穿。
[第1APD以阵列状排列构造2]
以阵列状排列的多个第1APD10的一端也可以分别连接于不同电源。图15是表示具备多个第1APD10的阴极各自连接于不同的电源、并以阵列状排列的多个第1APD10的光检测器的电路结构的图。图15中的箭头表示负极性的电流流动的方向。
图15所示的光检测器100e对应于1个第2APD20而具备多个第1APD10。多个第1APD10各自的阴极经由第3电阻r3电连接于电源Vddi(i＝1，2…N)。即，多个第1APD10的阴极电连接于相互不同的电源。以阵列状排列的第1APD10的数量没有被特别限定。
这样的光检测器100e可以使用多个第1APD10各自作为像素，按每个像素取得信号。通过与适当的光学系统组合，使入射光成像，并使多个第1APD10的坐标与光输出对应，光检测器100e能够作为摄像元件利用。
接着，对光检测器100e的构造进行说明。图16是光检测器100e的平面图。图17是图16的XVII－XVII线的光检测器100e的剖视图。另外，在图16中，省略了绝缘层104等的图示。
光检测器100e具备的多个第1APD10在平面图中配置为矩阵状，多个第1APD10电连接于相互不同的布线103。由此，能够将相互不同的电源与多个第1APD10分别电连接。
此外，光检测器100e具备的第2半导体层106是由多个第1APD10及第2APD20共用的第2导电型的半导体层。第2半导体层106既可以通过进行将多个第1APD10与第2APD20连接的离子注入来形成，也可以通过在制作半导体基板101时调整杂质浓度来形成。
根据这样的第2半导体层106，能够抑制在第1APD10和第2APD20的击穿电压间发生差异。此外，如果将第2半导体层106的构成倍增区域13(或倍增区域23)的部分通过外延生长形成，则能降低噪声。
在图17中，表示了由多个第1APD10及第2APD20共用第2半导体层106的图，但也可以是多个第1APD10及第2APD20分别具备不同的第2半导体层106。
在图17中，2个相邻的第1APD10间通过电势被分离。由此，抑制了相邻的第1APD10间的电荷的溢出，抑制了输出的误差。这里，优选的是将相邻的第1APD10间用耗尽层分离。由此，能够缩小相邻的第1APD10的分离宽度而提高开口率，能够提高光灵敏度。此外，在相邻的第1APD10之间的分离区域，也可以形成沟槽及接触件，也可以形成上述的护环构造等。
在将第1APD以阵列状排列的情况下，有阵列中央的第1APD和最外周的第1APD10的电场分布不同而击穿电压变化的情况。因此，优选的是不利用第1APD10中的阵列最外周的第1APD10的信号。优选的是，为了不使阵列最外周的第1APD10击穿，将阵列最外周的第1APD10连接于其他电源VOUT，并设为VOUT<Vdd，从而使得阵列最外周的第1APD10不击穿。
另外，图18是表示如光检测器100d或光检测器100e那样以阵列状排列有第1APD10的光检测器的与基板表面水平的方向的电势的图，与图14的A－A’上的电势、图17的B－B’上的电势对应。如果相邻的第1APD10通过电势被分离，则可抑制由一个第1APD10产生的电荷泄漏到相邻的第1APD10，不发生溢出。因此，由光检测器100d或光检测器100e实现的摄像元件(换言之固体摄像元件)能够防止误检测，进而能够实现没有浮散的图像输出。特别是，如果2个第1APD10之间的像素间分离区域被耗尽，则能够使分离区域的宽度变窄，提高开口率而提高光灵敏度。
此外，第1APD10与第2APD20之间也通过电势被分离。该区域被设为低电场区域，以免发生击穿。
(实施方式2)
[光检测器的电路结构]
在实施方式2中，对代替第3电阻r3而具备晶体管的光检测器进行说明。图19是表示有关实施方式2的光检测器的电路结构的图。
如图19所示，光检测器200具备第1APD10、第2APD20、第1电阻r1、第2电阻r2和晶体管30。另外，在图19中，第1APD10及第2APD20的阳极彼此被电连接，但也可以阴极彼此被电连接。
图19中的箭头表示负极性的电流流动的方向。在光检测器200中，施加在第1APD10上的第1反偏压的绝对值比施加在第2APD20上的第2反偏压的绝对值大。
晶体管30是N沟道型的晶体管。晶体管30的电阻值由于能够通过晶体管30的栅极长度及栅极宽度来控制，所以可以任意地设计成能够实现上述的淬灭的电阻值。此外，也可以通过对晶体管30的栅极电压进行控制，使电阻值在时间上任意地变化。例如，进行在曝光时使晶体管30的栅极截止、在复位时使晶体管的栅极导通的动作。由此，曝光期间中的晶体管30的电阻值变得比复位期间中的晶体管30的电阻值高，所以晶体管30作为淬灭元件发挥功能，能够使第1APD10中的倍增瞬时地停止。另外，在第1APD10的曝光期间，晶体管30的电阻值比第1电阻r1的电阻值高。
在图19中，记载了将N沟道晶体管与APD的阴极连接的结构，但也可以做成将P型与N型的极性替换的结构。在此情况下，第3电阻中使用P沟道晶体管，P沟道晶体管由于移动度较低，所以与N沟道晶体管相比更容易实现高电阻，且更容易实现对第3电阻r3要求的高电阻。这里虽然没有图示，但也可以将第1电阻r1、第2电阻r2通过晶体管实现。
[光检测器的构造]
接着，作为实现图19的电路图的设备结构的一例，对光检测器200的构造进行说明。图20是光检测器200的平面图。图21是图20的XXI－XXI线的光检测器200的剖视图。另外，在图20中省略了绝缘层104等的图示。
光检测器200具备半导体基板101、第1半导体层11、第2半导体层12、遮光板24、导电体102、布线103、绝缘层104、分离部105a、第2半导体层106和晶体管30。
晶体管30形成在电路区域中。电路区域例如是具备具有第1导电型的第1阱108和具有第2导电型的第2阱109的区域。晶体管30是第1导电型。
光检测器200具备的多个第1APD10在平面图中被配置为矩阵状，属于同一列的第1APD10经由晶体管30电连接于相同的布线103。由此，通过晶体管30的导通及截止，能够选择读出信号的第1APD10(换言之，读出信号的像素)。
[具有P沟道型的晶体管的构造]
光检测器200也可以代替N沟道型的晶体管30而具备P沟道型的晶体管。图22是表示这样的光检测器的电路结构的图。另外，在图22中，第1APD10及第2APD20的阳极彼此被电连接，但也可以阴极彼此被电连接。
在这样的具备P沟道型的晶体管30a的光检测器200a中，如果在第1APD10中产生电荷而第1APD10的阴极电压变化，则晶体管30a的电阻增大，所以能得到容易发生淬灭的效果。
图23是光检测器200a的平面图。图24是图23的XXIV－XXIV线的光检测器200a的剖视图。另外，在图23中省略了绝缘层104等的图示。
晶体管30a形成在电路区域中。电路区域是具备具有第1导电型的阱110的区域。晶体管30a是第2导电型。这样，在具备P沟道型的晶体管30a的光检测器200a中，与具备N沟道型的晶体管的光检测器200相比能够使阱的构造简单化并变小。于是，能够使第1APD10的面积增大，能够提高开口率。
[遮光板的形状的变形例]
对上述的光检测器的遮光板24的变形例进行说明。图25是表示遮光板的形状的变形例的图。遮光板24优选的是如图25所示的光检测器200b那样较宽地形成，以使得在第2APD20没有光的入射。特别是，优选的是能够覆盖到形成于分离部105的作为遮光部的分离部105a。此外，优选的是以包围遮光板24的最外周的方式用遮光性的物质覆盖，以免发生因斜光造成的向第2APD20的光的漏入(遮光板的外壁25)。由此，第2APD20的电流的变动进一步变小，节点N的电压变动减小，特性更稳定。此时，通过如图25那样用接触件、布线形成遮光板的外壁25，能够容易地形成遮光板的外壁25。此外，遮光板的外壁25也可以不使用布线层而由其他材料形成。如图25那样，为了提高遮光性，遮光板的外壁25的基板水平方向的位置优选的是与作为遮光部的分离部105a一致，但也可以并不一定一致。
[像素电路的例1]
对使用上述光检测器的摄像元件的像素电路进行说明。图26是表示像素电路的电路结构的一例的图。
图26所示的像素电路400具备第1APD10、垂直扫描电路406、读出电路407、水平扫描电路408、缓冲放大器409、复位晶体管410、源极跟随晶体管411、选择晶体管412和浮动扩散电容413。
首先，由复位晶体管410进行复位处理。然后，由垂直扫描电路406及水平扫描电路408选择第1APD10，由所选择的第1APD10检测到的信号电荷被传送至浮动扩散电容413。接着，与信号电荷的量对应的信号被源极跟随晶体管411放大，经由选择晶体管412被传送至读出电路407。传送来的信号从读出电路407经过缓冲放大器409输出至信号处理电路(未图示)，由信号处理电路(未图示)施以白平衡等的信号处理后传送至显示器(未图示)或存储器(未图示)。结果，能够将信号图像化。
构成这样的像素电路400的复位晶体管410、源极跟随晶体管411及选择晶体管412例如如图27那样配置。图27是表示复位晶体管410、源极跟随晶体管411及选择晶体管412的配置的一例的平面图。
在图28中表示图27中记载的电路的驱动例。图中的实线表示电压，410及412分别表示复位晶体管410的栅极电压、选择晶体管412的栅极电压，输出表示来自垂直信号线的输出。符号H和L分别是指高电压、低电压的两个状态。各帧中包含复位期间和曝光期间。在复位期间中，复位晶体管410的栅极电压被设定为H，复位晶体管410导通，对第1APD10施加偏压。在曝光期间中，复位晶体管410的栅极电压被设定为L，复位晶体管410截止，第1APD10和电源被切离。如果在曝光期间中光入射，则输出电压变动，被检测出光。由此，来自第1APD10的输出被源极跟随晶体管411放大，能够得到较大的输出。
这里，复位晶体管410作为第3电阻发挥功能。根据图35的电路图，也可以将复位晶体管410作为电阻。
[像素电路的例2]
对在上述的摄像元件中使用的像素电路的另一例进行说明。图29是表示像素电路的电路结构的另一例的图。
图29所示的像素电路400a具有对像素电路400追加了传送晶体管402的电路结构。传送晶体管402将由第1APD10检测到的信号电荷传送至浮动扩散电容413。
此外，像素电路并不限定于上述。例如，也可以在像素内搭载存储器、模拟数字变换电路。此外，也可以设置能够输出光检测的定时的电路结构。
[第2APD以阵列状排列的构造]
上述的光检测器也可以具备以阵列状排列的多个第2APD20。图30是具备以阵列状排列的多个第2APD20的光检测器的平面图。另外，在图30中省略了绝缘层104等的图示。
图30所示的光检测器200d具有多个第2APD20以阵列状排列的构造。除此以外，是接近于光检测器200的构造。
多个第2APD20分别优选的是具有与第1APD10同样的构造。在第1APD10的构造与第2APD20的构造不同的情况下，由于第2APD20的端部的形状等，上述的VBD1(T)与VBD2(T)的差有可能变大，但通过使多个第2APD20分别具有与第1APD10同样的构造，能够使VBD1(T)与VBD2(T)的差变小。
此外，在为了作为第2APD使用而形成了以阵列状排列的多个APD的情况下，它们中的位于最外周的APD容易发生电场集中，容易呈现与第1APD10不同的击穿特性。例如，位于最外周的APD与位于中央部的APD相比，击穿电压变高。所以，也可以将以阵列状排列的多个APD中的位于最外周的APD不作为第2APD20使用，而仅将以阵列状排列的多个APD中的位于中央部的APD作为第2APD20使用。图31是这样的光检测器的平面图。另外，在图31中省略了绝缘层104等的图示。
图31所示的光检测器200e与以阵列状排列的多个第1APD10另行地具备阵列排列的多个APD，但其中只有不是最外周的由虚线包围的APD作为第2APD20使用，被击穿。其他的APD(最外周的APD)被施加比第2APD20小的反偏压而不被击穿。
这样，光检测器200e在与多个第1APD10不同的位置具备以阵列状排列的多个APD，第2APD20是多个APD中的位于最外周以外的位置(例如中央部)的APD。换言之，第2APD20是多个APD中的不位于最外周的APD。通过这样的结构，能够使上述的VBD1(T)与VBD2(T)的差变小。
另外，如上述那样，第2APD20优选的是做成与第1APD10相同的构造。所以，光检测器200e具备以阵列状排列的多个APD，第1APD10也可以是多个APD中的位于最外周以外的位置(例如中央部)的APD。即，关于第1APD10，也可以使用不位于最外周的APD。
(实施方式3)
[摄像元件中的APD的配置例1]
在实施方式3中，对将上述的光检测器作为摄像元件(换言之图像传感器)实现的情况下的第1APD10及第2APD20的整体上的配置进行说明。图32是表示摄像元件的第1APD10及第2APD20的配置例1的平面图。
图32所示的摄像元件300具备基板或作为从基板切割出的区域的区域301、读出电路302和扫描电路303。
区域301的主面的中央部是配置多个第1APD10的第1区域304，第1区域304位于被分为两处的读出电路302之间、且被分为两处的扫描电路303之间。即，第1区域304被读出电路302及扫描电路303包围。这里，从光学系统构建的观点来看，第1区域304优选的是配置在区域301的中央，但并不一定需要是中央。
在区域301的主面的右上角部，包括配置1个以上的第2APD20的第2区域305。此时，第1区域304和第2区域305优选的是不相邻。由此，能够减小起因于第2区域305的对第1区域的噪声。这里，噪声例如是电子空穴的再耦合光等，是指成为误检测的原因的噪声。此外，第1区域304的面积优选的是比第2区域305的面积大。由此，能够不缩小第1区域的面积而缩小第2APD20的面积，能够不降低光灵敏度而将第2APD20配置到同一芯片内。
在图32中，第2区域305仅配置在右上区域，但也可以配置在芯片的四个角的4处。由此，能够减少芯片面内的电压的不均匀，使第1APD阵列内的电压成为一样，关于具体的配置没有限定。
这样，在摄像元件300中，第1区域304设置于区域301的主面的中央部，第2区域305设置于区域301的主面的角部。
[摄像元件中的APD的配置例2]
图33是表示摄像元件中的第1APD10及第2APD20的配置例2的平面图。图33所示的摄像元件300a具备区域301、读出电路302和扫描电路303。
区域301的主面的中央部被划分为配置多个第1APD10的第1区域304a以及配置1个以上的第2APD20的第2区域305a。第1区域304a及第2区域305a位于被分为两处的读出电路302之间、且被分为两处的扫描电路303之间。即，第1区域304a及第2区域305a被读出电路302及扫描电路303包围。第1区域304a的面积优选的是比第2区域305a的面积大。
第1区域304a及第2区域305a相邻。另外，相邻的方式没有被特别限定。第1区域304a及第2区域305a既可以如图33那样在横向上排列配置，虽然没有图示但也可以在纵向上排列配置。
在起因于第2区域的对第1区域的噪声几乎可以忽视的情况下，优选的是采用这样的配置。通过使第1区域304a及第2区域305a相邻，能够缩小第1APD10及第2APD20的区域，能够实现芯片的小型化。
这样，在摄像元件300a中，第1区域304a及第2区域305a都设置于区域301的主面的中央部，第1区域304a及第2区域305a相邻。
[摄像元件中的APD的配置例3]
图34是表示摄像元件的第1APD10及第2APD20的配置例3的平面图。图34所示的摄像元件300b具备区域301、读出电路302和扫描电路303。
区域301的平面图中的形状是矩形。区域301的主面的中央部被划分为配置多个第1APD10的第1区域304b以及配置1个以上的第2APD20的第2区域305b。第1区域304b及第2区域305b位于被分为两处的读出电路302之间、且被分为两处的扫描电路303之间。即，第1区域304b及第2区域305b被读出电路302及扫描电路303包围。
第1区域304b是矩形的区域，第2区域305b是与第1区域304a相邻并将第1区域304b包围的矩形环状的区域。第1区域304b的面积优选的是比第2区域305b的面积大。在起因于第2区域的对第1区域的噪声几乎能够忽视的情况下，更优选的是采用这样的配置。通过用第2区域305b包围第1区域304b，能够进一步实现芯片的小型化。此外，通过将第1APD10和第2APD20的构造做成相同或相似的构造，能够防止第1APD10的最外周的电场集中。
这样，在摄像元件300b中，第1区域304b及第2区域305b都设置于区域301的主面的中央部，第2区域305b包围第1区域304b。
这里，在图32～图34中用矩形表示了各区域，但并不限定形状。此外，只不过表示了第1APD10和第2APD20的配置的关系性的一例，并不限定本发明。
(实施方式4)
[背面照射型的构造]
在实施方式4中，对将上述的光检测器200设为背面照射型的情况进行说明。图35是背面照射型的光检测器的剖视图的一例。光检测器200f具备半导体基板101、第1半导体层11、第2半导体层12、遮光板24、导电体102、布线103、绝缘层104、分离部105a、第2半导体层106、晶体管30和配置在半导体基板101的背面的背面保护层501。
晶体管30形成在电路区域中。电路区域例如是具备具有第1导电型的第1阱108和具有第2导电型的第2阱109的区域。晶体管30是第1导电型。
光检测器200具备的多个第1APD10虽然没有图示，但在平面图中以矩阵状配置，属于同一列的第1APD10经由晶体管30电连接于相同的布线103。由此，通过晶体管30的导通及截止，能够选择读出信号的第1APD10(换言之，读出信号的像素)。
遮光板24被埋入在背面保护层501中，防止向第2APD20的光照射。
通过做成背面照射型，能够实现光入射面的绝缘层的低高度化，光灵敏度提高。
此外，对做成背面照射型、将电路区域形成在不同晶片上而进行晶片接合的情况进行说明。图36是晶片接合型的光检测器的剖视图的一例。光检测器200g具备半导体基板101、第1半导体层11、第2半导体层12、遮光板24、导电体102、布线103、绝缘层104、分离部105a、第2半导体层106、晶体管30、配置在半导体基板101的背面的背面保护层501和第2半导体基板502。
电路区域形成于第2半导体基板502。电路区域是具备具有第2导电型的第2阱109的区域。晶体管30是第1导电型。在此情况下，对于半导体基板101的背面施加Vsub以使第1APD10及第2APD20击穿，但由于第2半导体基板502的背面能够固定为任意的电压，所以不再需要第1阱108。
由此，第1APD10的面积扩大，开口率提高，所以能够提高光灵敏度。
此外，优选的是在绝缘层104也形成第2遮光板503。由此，入射到第2APD20的区域中的光、由第2APD20产生的光在绝缘层104和第2半导体基板502的界面上反射，能够防止漏入到第1APD10。
此时，优选的是如图36那样将第2遮光板503的周围(第2遮光板的外壁504)用接触件、布线形成。由此，能够没有追加的工序而形成第2遮光板的外壁504。第2遮光板的外壁504也可以不使用布线层而由其他材料形成。此外，如图36那样，为了提高遮光性，遮光板的外壁25的基板水平方向的位置优选的是与分离部105a一致，但也可以并不一定一致。
(实施方式5)
[光检测器的制造方法]
在实施方式5中，对上述的光检测器200a的制造方法进行说明。图37A～图37M是用来说明光检测器200a的制造方法的剖视图。另外，上述的光检测器200a以外的其他光检测器的制造方法可以通过将光检测器200a的制造方法适当变形而得到。
首先，如图37A及图37B所示，通过使基板外延生长，形成第2半导体层106及半导体基板101。第2半导体层106中的杂质浓度比半导体基板101中的杂质浓度高。
接着，如图37C所示，通过将砷及磷等的杂质向半导体基板101进行离子注入，形成第1半导体层11及第3半导体层21。
接着，如图37D所示，通过将硼等的杂质向半导体基板101进行离子注入，形成阱110。
接着，如图37E所示，进行用来形成分离部105a的蚀刻，如图37F所示，通过在通过蚀刻形成的孔(槽)中埋入光透射率比半导体基板101低的材料，形成分离部105a。即，在第1APD10与第3电阻r3之间配置光透射率比第1APD10的区域低的物质。
接着，如图37G所示，在阱110形成晶体管30a之后，通过化学气相生长(CVD：Chemical Vapor Deposition)法，使绝缘层104的一部分堆积在半导体基板101上。接着，如图37H所示，通过光刻法进行布线槽(沟槽)及过孔的构图后，通过干式蚀刻法，在绝缘层的内部形成沟槽和过孔。接着，通过物理气相生长(PVD：Physical Vapor Deposition)法，在沟槽及过孔的内壁面，堆积抑制Cu的扩散的阻挡膜和用来在电解镀层时使电流流过的Cu种层。然后，通过Cu电解镀层法，在沟槽及过孔中埋入Cu膜。
接着，如图37I所示，通过用化学机械研磨(CMP：Chemical MechanicalPolishing)法将表面的剩余的Cu膜和阻挡膜除去，形成布线103。
接着，如图37J所示，通过化学气相生长，进一步堆积绝缘层的一部分，如图37K所示，在其上形成遮光层。如图37L所示，通过将遮光层蚀刻，形成遮光板24。最后，如图37M所示，通过化学气相生长进一步堆积绝缘层的一部分，从而形成绝缘层104。
(效果等)
如以上说明，光检测器100具备对于入射光具有灵敏度的第1APD10和电流值的振幅比第1APD10小的第2APD20。第1APD10的一方的端子与第2APD20的一方的端子电连接，第1APD10的另一方的端子及第2APD20的另一方的端子连接于相互不同的电源，第1APD10的一方的端子及第2APD20的一方的端子都是阳极，或都是阴极。
这样的光检测器100通过流过第2APD20的一定的电流，能够降低第1APD10的特性的温度依赖性。
此外，例如第1APD10上被施加绝对值比第1APD10的第1击穿电压大的第1反偏压，第2雪崩光电二极管上被施加绝对值比第2APD20的第2击穿电压大的第2反偏压。
由此，容易使用第1APD10作为光检测用的APD，使用第2APD20作为用来降低第1APD10的特性的温度依赖性的温度反馈用APD。
此外，例如第1APD10的一方的端子及第2APD20的一方的端子经由第1电阻r1连接于第1电源，第2APD20的另一方的端子经由第2电阻r2连接于第2电源，第1APD10的另一方的端子经由第3电阻r3连接于第3电源，第3电阻的电阻值比第1电阻的电阻值及第2电阻的电阻值都高。
由此，容易使用第1APD10作为光检测用的APD，使用第2APD20作为用来降低第1APD10的特性的温度依赖性的温度反馈用APD。
此外，例如第3电阻r3通过作为淬灭元件发挥功能，使第1APD10中的倍增瞬态性地停止，第1电阻r1及第2电阻r2不作为淬灭元件发挥功能，在第2APD20中流过恒定电流。
这样的光检测器100能够通过第3电阻r3使倍增停止。
此外，例如作为第1反偏压的绝对值与第1击穿电压的绝对值的差的第1过电压，大于作为第2反偏压的绝对值与第2击穿电压的绝对值的差的第2过电压。
此外，例如第1APD10的一方的端子及第2APD20的一方的端子经由第1电阻r1连接于第1电源，第2APD20的另一方的端子经由第2电阻r2连接于第2电源，第1APD10的另一方的端子经由晶体管30连接于第3电源，在第1APD10的曝光期间，晶体管30的电阻值比第1电阻r1的电阻值高。
由此，容易使用第1APD10作为光检测用的APD，使用第2APD20作为用来降低第1APD10的特性的温度依赖性的温度反馈用APD。
此外，例如晶体管30通过作为淬灭元件发挥功能而使第1APD10中的倍增瞬态性地停止，第1电阻r1及第2电阻r2不作为淬灭元件发挥功能，在第2APD20中流过恒定电流。
这样的光检测器100能够通过晶体管30使倍增停止。
此外，例如晶体管30的电阻值受栅极电压控制，在复位期间，第1APD10上被施加反偏压，曝光期间中的晶体管30的电阻值比复位期间中的晶体管30的电阻值高。
这样的光检测器200通过晶体管30中的电压下降，能够发生淬灭。
此外，例如在第1APD10与第3电阻r3之间配置光的透射率比第1APD10的区域低的物质。
由此，信号检测变得容易。
此外，例如第2APD20被遮光。
由此，在第2APD20中不论入射光如何都能够流过一定的电流。
此外，例如第1APD10及第2APD20配置于同一半导体基板101。
由此，能够通过相同的工艺同时制作第1APD10及第2APD20，所以能够使第1APD10的特性与第2APD20特性接近。如果第1APD10的特性与第2APD20特性接近，则能够有效地降低APD的特性的温度依赖性。
此外，在光检测器100中，第1APD10由第1导电型的第1半导体层11以及与第1导电型不同的第2导电型的第2半导体层12形成。第2APD20由第1导电型的第3半导体层21和第2导电型的第4半导体层22形成。光检测器100还具备用来对第2半导体层12及第4半导体层22赋予大致相同的电位的导电体102。
这样的光检测器100能够对第2半导体层12及第4半导体层22赋予大致相同的电位。
此外，例如导电体102是第2导电型的半导体层。
这样的光检测器100通过作为导电体102而使用第2导电型的半导体层，能够对第2半导体层12及第4半导体层22赋予大致相同的电位。
此外，在光检测器100a中，第1APD10和第2APD20在光学上被分离。
这样的光检测器100a能够抑制在第2APD20中通过电子-空穴的复合所产生的光进入到第1APD10中。
此外，光检测器100d具备以阵列状排列的多个第1APD10。
这样的光检测器100d能够作为使用第1APD10作为像素的摄像元件发挥功能。
此外，例如光检测器具备以阵列状排列的多个APD。第1APD10是多个APD中的位于最外周以外的位置的APD。
此外，光检测器200d具备以阵列状排列的多个第2APD20。
在这样的光检测器200d中，通过多个第2APD20具有与多个第1APD10同样的构造，使第1APD10的特性与第2APD20特性接近。如果第1APD10的特性与第2APD20特性接近，则能够有效地降低第1APD10的特性的温度依赖性。
此外，光检测器200e在与多个第1APD10不同的位置具备以阵列状排列的多个APD。第2APD20是多个APD中的位于最外周以外的位置的APD。
在这样的光检测器200e中，多个APD中的具有与第1APD10接近的特性的APD容易被用作第2APD20，所以能够有效地降低第1APD10的特性的温度依赖性。
此外，多个APD中的位于最外周的APD的击穿电压比第1APD10及第2APD20的击穿电压高。
此外，在光检测器100b中，第1APD10由第1导电型的第1半导体层11以及与第1导电型不同的第2导电型的第2半导体层106形成，第2APD20由第1导电型的第3半导体层21和第2半导体层106形成。
通过这样的第2半导体层106，能够抑制在第1APD10与第2APD20的击穿电压间发生差异，能够有效地降低第1APD10的特性的温度依赖性。
此外，第2半导体层106通过外延生长而形成。
这样，第2半导体层106能够通过外延生长容易地形成。
此外，在光检测器100中，在平面图中，第1APD10的面积比第2APD20的面积大。
由此，提高了光检测器100的光灵敏度或开口率。
(其他实施方式)
以上，对有关实施方式的光检测器进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式。
例如，在上述实施方式中在说明中使用的数字全部是为了具体地说明本发明而例示的，本发明并不受所例示的数字限制。
此外，在上述实施方式中，例示了构成光检测器所具有的层叠构造的各层的主要材料，但光检测器所具有的层叠构造的各层中，在能够实现与上述实施方式的层叠构造同样的功能的范围内也可以包含其他材料。此外，在附图中，各构成要素的角部及边被直线地记载，但因为制造上的理由等，角部及边带有圆度的结构也包含在本发明中。
除此以外，对于各实施方式施以本领域技术人员想到的各种变形而得到的形态、或者通过在不脱离本发明的主旨的范围内将各实施方式的构成要素及功能任意地组合而实现的形态也包含在本发明中。例如，本发明也可以作为光检测器的制造方法实现。
产业上的可利用性
本发明的光检测器作为被降低了温度依赖性的光检测器是有用的。
标号说明
10 第1APD(第1雪崩光电二极管)
11 第1半导体层
12 第2半导体层
13 倍增区域
20 第2APD(第2雪崩光电二极管)
21 第3半导体层
22 第4半导体层
23 倍增区域
24 遮光板
30、30a 晶体管
100、100a～100e、200、200a、200b、200d～200f 光检测器
101 半导体基板
102 导电体
103 布线
104 绝缘层
105、105a 分离部
106 第2半导体层
107、107c 电阻体
108 第1阱
109 第2阱
110 阱
115 第5半导体层
116 第6半导体层
300、300a、300b 摄像元件
301 基板
302 读出电路
303 扫描电路
304、304a、304b 第1区域
305、305a、305b 第2区域
400、400a 像素电路
402 传送晶体管
406 垂直扫描电路
407 读出电路
408 水平扫描电路
409 缓冲放大器
410 复位晶体管
411 源极跟随晶体管
412 选择晶体管
413 浮动扩散电容
501 背面保护层
502 第2半导体基板
503 第2遮光板
504 外壁。

Claims (21)

1.一种光检测器，其中，具备：
第1雪崩光电二极管，对于入射光具有灵敏度；以及
第2雪崩光电二极管，流过电流值的振幅比第1雪崩光电二极管小的电流；
上述第1雪崩光电二极管的一方的端子与上述第2雪崩光电二极管的一方的端子电连接；
上述第1雪崩光电二极管的另一方的端子及上述第2雪崩光电二极管的另一方的端子连接于相互不同的电源；
上述第1雪崩光电二极管的上述一方的端子及上述第2雪崩光电二极管的上述一方的端子都是阳极或都是阴极。
2.如权利要求1所述的光检测器，其中，
对于上述第1雪崩光电二极管，施加绝对值比上述第1雪崩光电二极管的第1击穿电压大的第1反偏压；
对于上述第2雪崩光电二极管，施加绝对值比上述第2雪崩光电二极管的第2击穿电压大的第2反偏压。
3.如权利要求2所述的光检测器，其中，
上述第1雪崩光电二极管的上述一方的端子及上述第2雪崩光电二极管的上述一方的端子经由第1电阻连接于第1电源；
上述第2雪崩光电二极管的上述另一方的端子经由第2电阻连接于第2电源；
上述第1雪崩光电二极管的上述另一方的端子经由第3电阻连接于第3电源；
上述第3电阻的电阻值比上述第1电阻的电阻值及上述第2电阻的电阻值都高。
4.如权利要求3所述的光检测器，其中，
上述第3电阻通过作为淬灭元件发挥功能，使上述第1雪崩光电二极管中的倍增瞬态性地停止；
上述第1电阻及上述第2电阻不作为淬灭元件发挥功能，在上述第2雪崩光电二极管中流过恒定电流。
5.如权利要求4所述的光检测器，其中，
作为上述第1反偏压的绝对值与上述第1击穿电压的绝对值的差的第1过电压，大于作为上述第2反偏压的绝对值与上述第2击穿电压的绝对值的差的第2过电压。
6.如权利要求2～5中任一项所述的光检测器，其中，
上述第1雪崩光电二极管的上述一方的端子及上述第2雪崩光电二极管的上述一方的端子经由第1电阻连接于第1电源；
上述第2雪崩光电二极管的上述另一方的端子经由第2电阻连接于第2电源；
上述第1雪崩光电二极管的上述另一方的端子经由晶体管连接于第3电源；
在上述第1雪崩光电二极管的曝光期间，上述晶体管的电阻值比上述第1电阻的电阻值高。
7.如权利要求6所述的光检测器，其中，
上述晶体管通过作为淬灭元件发挥功能，使上述第1雪崩光电二极管中的倍增瞬态性地停止；
上述第1电阻及上述第2电阻不作为淬灭元件发挥功能，在上述第2雪崩光电二极管中流过恒定电流。
8.如权利要求6或7所述的光检测器，其中，
上述晶体管的电阻值由栅极电压控制；
曝光期间中的上述晶体管的电阻值比复位期间中的上述晶体管的电阻值高。
9.如权利要求1～8中任一项所述的光检测器，其中，
上述第2雪崩光电二极管被遮光。
10.如权利要求1～9中任一项所述的光检测器，其中，
上述第1雪崩光电二极管及上述第2雪崩光电二极管配置于同一半导体基板。
11.如权利要求1～10中任一项所述的光检测器，其中，
上述第1雪崩光电二极管由第1导电型的第1半导体层以及与上述第1导电型不同的第2导电型的第2半导体层形成；
上述第2雪崩光电二极管由上述第1导电型的第3半导体层以及上述第2导电型的第4半导体层形成；
上述光检测器还具备用于对上述第2半导体层及上述第4半导体层赋予大致相同的电位的导电体。
12.如权利要求11所述的光检测器，其中，
上述导电体是上述第2导电型的半导体层。
13.如权利要求1～12中任一项所述的光检测器，其中，
在上述第1雪崩光电二极管与上述第2雪崩光电二极管之间配置有光的透射率比上述第1雪崩光电二极管的区域低的物质。
14.如权利要求1～13中任一项所述的光检测器，其中，
上述光检测器具备以阵列状排列的多个上述第1雪崩光电二极管。
15.如权利要求14所述的光检测器，其中，
上述光检测器具备以阵列状排列的多个雪崩光电二极管；
上述第1雪崩光电二极管是上述多个雪崩光电二极管中的位于最外周以外的位置的雪崩光电二极管。
16.如权利要求1～15中任一项所述的光检测器，其中，
上述光检测器具备以阵列状排列的多个上述第2雪崩光电二极管。
17.如权利要求16所述的光检测器，其中，
上述光检测器在与上述第1雪崩光电二极管不同的位置具备以阵列状排列的多个雪崩光电二极管；
上述第2雪崩光电二极管是上述多个雪崩光电二极管中的位于最外周以外的位置的雪崩光电二极管。
18.如权利要求15或17所述的光检测器，其中，
上述多个雪崩光电二极管中的位于最外周的雪崩光电二极管的击穿电压比第1雪崩光电二极管及第2雪崩光电二极管的击穿电压高。
19.如权利要求1～18中任一项所述的光检测器，其中，
上述第1雪崩光电二极管由第1导电型的第1半导体层以及与上述第1导电型不同的第2导电型的第2半导体层形成；
上述第2雪崩光电二极管由上述第1导电型的第3半导体层以及上述第2半导体层形成。
20.如权利要求19所述的光检测器，其中，
上述第2半导体层通过外延生长形成。
21.如权利要求1～20中任一项所述的光检测器，其中，
在平面图中，上述第1雪崩光电二极管的面积大于上述第2雪崩光电二极管的面积。
CN202080023403.1A 2019-03-28 2020-03-17 光检测器 Active CN113614931B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019064524 2019-03-28
JP2019-064524 2019-03-28
PCT/JP2020/011661 WO2020196083A1 (ja) 2019-03-28 2020-03-17 光検出器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113614931A true CN113614931A (zh) 2021-11-05
CN113614931B CN113614931B (zh) 2024-05-31

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114300567A (zh) * 2021-12-29 2022-04-08 上海集成电路研发中心有限公司 雪崩光电二极管及其制备方法

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5578815A (en) * 1993-07-09 1996-11-26 Hamamatsu Photonics K.K. Bias circuit for maintaining a constant potential difference between respective terminals of more than one avalanche photodiode
US20020024058A1 (en) * 2000-08-16 2002-02-28 Marshall Gillian F. Photodetector circuit
US20030030951A1 (en) * 2001-08-10 2003-02-13 Green Samuel I. Photodetector circuit with avalanche photodiode
JP2004153190A (ja) * 2002-11-01 2004-05-27 Opnext Japan Inc アバランシェフォトダイオードの製造方法ならびにアバランシェフォトダイオード、光受信モジュールおよび光受信装置
US20080231339A1 (en) * 2007-03-23 2008-09-25 Deschamps Pierre D Double quench circuit for an avalanche current device
JP2008300726A (ja) * 2007-06-01 2008-12-11 Ntt Electornics Corp 光受信装置
GB201005171D0 (en) * 2010-03-26 2010-05-12 Toshiba Res Europ Ltd A photon detector
JP2011204879A (ja) * 2010-03-25 2011-10-13 Toyota Central R&D Labs Inc 光検出器
CN103033263A (zh) * 2012-12-21 2013-04-10 上海朗研光电科技有限公司 一种基于雪崩二极管的超灵敏光功率检测装置
CN103674288A (zh) * 2013-12-03 2014-03-26 华东师范大学 一种单光子探测系统及其温度控制方法
CN103780852A (zh) * 2014-02-17 2014-05-07 苏州超锐微电子有限公司 一种应用于单光子探测器的淬灭和信号读取电路
CN105870244A (zh) * 2011-10-21 2016-08-17 浜松光子学株式会社 光检测装置
JP2018157032A (ja) * 2017-03-16 2018-10-04 株式会社東芝 光検出装置およびこれを用いた被写体検知システム
CN109155675A (zh) * 2016-05-25 2019-01-04 三菱电机株式会社 突发光接收器

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5578815A (en) * 1993-07-09 1996-11-26 Hamamatsu Photonics K.K. Bias circuit for maintaining a constant potential difference between respective terminals of more than one avalanche photodiode
US20020024058A1 (en) * 2000-08-16 2002-02-28 Marshall Gillian F. Photodetector circuit
US20030030951A1 (en) * 2001-08-10 2003-02-13 Green Samuel I. Photodetector circuit with avalanche photodiode
JP2004153190A (ja) * 2002-11-01 2004-05-27 Opnext Japan Inc アバランシェフォトダイオードの製造方法ならびにアバランシェフォトダイオード、光受信モジュールおよび光受信装置
US20080231339A1 (en) * 2007-03-23 2008-09-25 Deschamps Pierre D Double quench circuit for an avalanche current device
JP2008300726A (ja) * 2007-06-01 2008-12-11 Ntt Electornics Corp 光受信装置
JP2011204879A (ja) * 2010-03-25 2011-10-13 Toyota Central R&D Labs Inc 光検出器
GB201005171D0 (en) * 2010-03-26 2010-05-12 Toshiba Res Europ Ltd A photon detector
CN105870244A (zh) * 2011-10-21 2016-08-17 浜松光子学株式会社 光检测装置
CN103033263A (zh) * 2012-12-21 2013-04-10 上海朗研光电科技有限公司 一种基于雪崩二极管的超灵敏光功率检测装置
CN103674288A (zh) * 2013-12-03 2014-03-26 华东师范大学 一种单光子探测系统及其温度控制方法
CN103780852A (zh) * 2014-02-17 2014-05-07 苏州超锐微电子有限公司 一种应用于单光子探测器的淬灭和信号读取电路
CN109155675A (zh) * 2016-05-25 2019-01-04 三菱电机株式会社 突发光接收器
JP2018157032A (ja) * 2017-03-16 2018-10-04 株式会社東芝 光検出装置およびこれを用いた被写体検知システム

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ACHARYYA, A ET AL: "Dark current reduction in nano-avalanche photodiodes by incorporating multiple quantum barriers", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF ELECTRONICS》, vol. 104, no. 12, pages 1957 - 1973 *
任科;田颖;: "一个高速、低DCR SPAD设计与仿真", 《微型机与应用》, no. 22, pages 40 - 42 *
刘伟;杨富华;: "近红外单光子探测", 《物理》, no. 12, pages 825 - 831 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114300567A (zh) * 2021-12-29 2022-04-08 上海集成电路研发中心有限公司 雪崩光电二极管及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2020196083A1 (ja) 2021-11-18
JP7162204B2 (ja) 2022-10-28
WO2020196083A1 (ja) 2020-10-01
US20220005854A1 (en) 2022-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7795676B2 (en) Back-illuminated type solid-state imaging device
JP7365601B2 (ja) 光検出器
US7498650B2 (en) Backside illuminated CMOS image sensor with pinned photodiode
CN110050348B (zh) 光检测元件及其制造方法
JP3584196B2 (ja) 受光素子及びそれを有する光電変換装置
US8368164B2 (en) Phototransistor having a buried collector
US20220005854A1 (en) Photodetector
US8212327B2 (en) High fill-factor laser-treated semiconductor device on bulk material with single side contact scheme
US20240121530A1 (en) Light detector
CN113614931B (zh) 光检测器
JP2020167248A (ja) 固体撮像素子
WO2019180898A1 (ja) 固体撮像素子
IL275634A (en) Stop grating for a fragmented channel for attenuation of speech mixing in visible imaging arrays
KR20030049104A (ko) 이미지센서

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant