CN117941069A - 光检测装置 - Google Patents

Abstract

在光检测装置中，各像素(G)包含多个APD。各APD形成受光区域(R)并且以盖革模式动作。多个APD(11)在多个像素(G)中的对应的像素(G)所占的像素区域(α)中，形成在沿着主面(40a)的方向上排列的多个受光区域(R)。从Z轴方向观察，MOS开关电路区域(β)与多个受光区域(R)重叠。从Z轴方向观察，MOS开关电路区域(β)的面积比形成于像素区域(α)的1个受光区域的面积大，并且为像素区域(α)的面积以下。各像素(G)所包含的多个APD彼此电连接且并联连接，并且分别与MOS开关电路连接。

Description

光检测装置

技术领域

本发明涉及光检测装置。

背景技术

已知一种具备光检测基板和电路基板的光检测装置(例如，专利文献1)。光检测基板包含多个像素。各像素响应于光的入射而输出信号。在专利文献1中，多个像素在沿着检测光所入射的入射面的方向上排列。各像素包含形成受光区域并且以盖革模式动作的雪崩光电二极管。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2019-530215号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

为了抑制雪崩光电二极管的发热以及抑制能耗等，可以考虑通过开关电路切换所排列的多个像素的动作状态。例如，对检测光所入射的像素的雪崩光电二极管施加击穿电压以上的电压，对除此以外的像素的雪崩光电二极管施加比击穿电压小的电压。由此，能够抑制因检测光以外的光的入射引起的雪崩光电二极管的发热。开关电路例如由MOS(metal-oxide-semiconductor(金属氧化物半导体))形成。以下，将由MOS形成的开关电路称为“MOS开关电路”。例如，MOS开关电路由至少1个MOS-FET(field-effect transistor(场效应晶体管))形成。

本申请发明人们研究了进一步提高雪崩光电二极管的PDE(Photon DetectionEfficiency(光子探测效率))的结构。雪崩光电二极管的PDE随着过电压升高而提高。过电压表示施加在以盖革模式动作的雪崩光电二极管的反向偏置电压与击穿电压之差。该情况下，对MOS开关电路要求具有能够耐受施加在雪崩光电二极管上的电位的耐压性。如果对MOS开关电路施加耐压以上的电压，则MOS开关电路有可能发生故障。越是耐压性高的MOS开关电路，MOS开关电路的尺寸越大。因此，为了提高雪崩光电二极管的PDE，需要确保能够耐受过电压的提高的MOS开关电路的配置空间。

为了使光检测装置紧凑化，MOS开关电路被配置成，从与检测光所入射的入射面正交的方向观察，与连接于MOS开关电路的像素重叠。该情况下，各像素的尺寸越大，越能够配置更大尺寸的MOS开关电路。因此，可以考虑通过扩大各像素的尺寸来确保配置能够耐受过电压的提高的MOS开关电路的区域。例如，在专利文献1所记载的结构中，如果各雪崩光电二极管所构成的像素的尺寸扩大，则能够确保配置MOS开关电路的区域。

本申请发明人还研究了为了提高光检测精度而降低干扰光对检测结果的影响。通过使用入射到多个雪崩光电二极管的光的检测结果，能够辨别入射的检测光和干扰光。例如，在如专利文献1那样多个雪崩光电二极管各自构成像素的情况下，通过使用从彼此不同的多个像素输出的信息，能够辨别检测光和干扰光。但是，该情况下，针对入射到1个像素的光的检测，使用连接有彼此不同的MOS开关电路的多个像素。因此，针对入射到1个像素的光的检测，需要配置有多个MOS开关电路的区域。因此，难以确保光检测的分辨率。如果为了确保分辨率而缩小各像素，则配置与各像素连接的MOS开关电路的区域也缩小。

本发明的一个方式的目的在于提供一种在能够切换像素的动作状态的结构中能够进一步提高光检测的精度的光检测装置。

解决问题的技术手段

本发明的一个方式的光检测装置具备光检测基板和电路基板。光检测基板具有主面。光检测基板包含沿着主面排列的多个像素。电路基板包含多个MOS开关电路。多个MOS开关电路在沿着主面的方向上排列，与多个像素中的对应的像素电连接。多个像素各自包含多个雪崩光电二极管。多个雪崩光电二极管各自形成受光区域并且以盖革模式动作。多个雪崩光电二极管在多个像素中的对应的像素所占的像素区域中，形成在沿着主面的方向上排列的多个受光区域。从与主面正交的方向观察，MOS开关电路所占的MOS开关电路区域与多个受光区域重叠。从与主面正交的方向观察，MOS开关电路区域的面积大于形成于像素区域的1个受光区域的面积，并且为像素区域的面积以下。各像素所包含的多个雪崩光电二极管彼此电连接且并联连接，并且分别与MOS开关电路连接。

在上述一个方式中，各像素所包含的多个雪崩光电二极管彼此电连接且并联连接，并且分别与MOS开关电路连接。因此，响应于MOS开关电路的切换，来自多个雪崩光电二极管的检测信号被相加并输出。因此，能够辨别检测光与干扰光，能够抑制干扰光的影响。再有，从与主面正交的方向观察，与各像素电连接的MOS开关电路区域的面积比1个受光区域的面积大，该MOS开关电路区域与多个受光区域重叠。从与主面正交的方向观察，MOS开关电路区域的面积为像素区域的面积以下。该情况下，能够有效地利用与各像素所包含的多个雪崩光电二极管被配置的区域重叠的空间来配置MOS开关电路。确保了配置能够耐受过电压的提高的MOS开关电路的空间，能够提高雪崩光电二极管的PDE。因此，能够兼顾确保光检测的分辨率和提高雪崩光电二极管的PDE，同时能够抑制干扰光的影响。即，能够进一步提高光检测的精度。根据以上的结构，在能够切换像素的动作状态的结构中，能够进一步提高光检测的精度。

在上述一个方式中，也可以是，从与主面正交的方向观察，MOS开关电路区域的面积大于像素所包含的多个雪崩光电二极管的间距的平方值。该情况下，能够更可靠地确保配置MOS开关电路的空间。

在上述一个方式中，也可以是，在各像素中，多个雪崩光电二极管在沿着主面并且彼此交叉的第一方向和第二方向上二维排列。从与主面正交的方向观察，MOS开关电路区域的面积可以大于第一方向上的多个雪崩光电二极管的间距乘以第二方向上的多个雪崩光电二极管的间距而得到的值。该情况下，能够更可靠地确保配置MOS开关电路的空间。

在上述一个方式中，也可以是，从与主面正交的方向观察，MOS开关电路区域位于与MOS开关电路区域的MOS开关电路连接的像素的像素区域内。

在上述一个方式中，也可以是，多个像素排列于沿着主面并且彼此正交的一对方向中的至少一个方向上。至少一个方向上的像素的间距可以大于从与主面正交的方向观察时的受光区域的最大宽度的2倍。该情况下，确保了像素的间距，能够更可靠地确保配置MOS开关电路的区域。

在上述一个方式中，也可以是，光检测装置还具备配置于光检测基板与电路基板之间的凸块电极。凸块电极可以将MOS开关电路和与该MOS开关电路连接的像素所包含的多个雪崩光电二极管电连接。从与主面正交的方向观察，凸块电极可以配置于与该凸块电极连接的多个雪崩光电二极管中的1个受光区域内。该情况下，从与主面正交的方向观察，受光区域比凸块电极大，MOS开关电路区域比该受光区域更大。因此，能够更可靠地确保配置MOS开关电路的区域。

在上述一个方式中，也可以是，从与主面正交的方向观察，受光区域的面积为5μm²以上650μm²以下。从与主面正交的方向观察，MOS开关电路区域的面积大于受光区域的面积。因此，能够更可靠地确保配置MOS开关电路的区域。

在上述一个方式中，也可以是，MOS开关电路包含彼此并联连接的多个MOS-FET。该情况下，能够切换与MOS开关电路连接的像素的动作状态。

在上述一个方式中，也可以是，电路基板包含向多个MOS开关电路分别传递控制信号的多个控制线。光检测基板和电路基板可以包含多个信号输出单元。多个信号输出单元各自可以包含多个像素和多个MOS开关电路，并且经由MOS开关电路输出来自像素的信号。同一信号输出单元所包含的多个MOS开关电路可以与同一控制线连接。该情况下，在同一信号输出单元中能够统一地切换与多个MOS开关电路连接的多个像素的动作状态。

在上述一个方式中，也可以是，彼此不同的信号输出单元所包含的多个MOS开关电路与彼此不同的控制线连接。该情况下，能够按每个信号输出单元统一地切换与多个MOS开关电路连接的多个像素的动作状态。

在上述一个方式中，也可以是，与同一控制线连接的多个MOS开关电路排列成一列。能够按每一列统一地切换与多个MOS开关电路连接的多个像素的动作状态。

在上述一个方式中，也可以是，从与主面正交的方向观察，多个MOS开关电路排列成矩阵状。电路基板可以还包含将多个MOS开关电路中的对应的MOS开关电路与处理来自雪崩光电二极管的信号的信号处理部电连接的多个读出线。也可以是，包含于彼此不同的信号输出单元且排列成一列的多个MOS开关电路连接于同一读出线。该情况下，能够削减读出线的数量和信号处理部的数量。能够实现信号处理所需时间的削减和光检测装置的紧凑化之间的平衡。

在上述一个方式中，也可以是，光检测装置还具备彼此在时间上并行地进行处理的多个信号处理部。多个信号处理部可以与彼此不同的读出线连接。该情况下，能够实现信号处理所需时间的削减和光检测装置的紧凑化之间的平衡。

在上述一个方式中，也可以是，MOS开关电路包含第一、第二和第三开关。第一、第二和第三开关可以彼此并联连接。电路基板可以还包含将第一开关与处理来自雪崩光电二极管的信号的信号处理部电连接的读出线。第一、第二和第三开关各自可以包含第一端子和与第一端子不同的第二端子。第一端子可以与雪崩光电二极管连接。第一、第二和第三开关各自可以构成为，切换第一端子与第二端子被电导通的导通状态和第一端子与第二端子被电切断的切断状态。第一开关的第二端子可以与读出线连接。第二和第三开关的第二端子可以不与读出线连接，且彼此电分离。根据这样的结构，在第一开关为导通状态的情况下，能够对雪崩光电二极管施加击穿电压以上的电压，并且使雪崩光电二极管的第二端子与读出线连接。在第二开关为导通状态的情况下，能够不将雪崩光电二极管的第二端子连接到读出线地，对雪崩光电二极管施加击穿电压以上的电压，在第三开关为导通状态的情况下，能够对雪崩光电二极管施加比击穿电压小的电压。其结果，在进行对雪崩光电二极管施加击穿电压以上的电压的状态与对雪崩光电二极管施加比击穿电压小的电压的状态的切换时，能够抑制再充电(recharge)电流流入读出线。即，在能够切换像素的动作状态的结构中，能够抑制再充电电流流入信号处理部。由此，能够提高光检测装置的鲁棒性。

在上述一个方式中，也可以是，第一和第二开关构成为，在导通状态下对雪崩光电二极管施加击穿电压以上的电压。第三开关可以构成为，在导通状态下对雪崩光电二极管施加赋予比击穿电压小的电压的电位。

在上述一个方式中，也可以是，电路基板包含进行第一、第二和第三开关的控制的开关控制部。开关控制部可以进行控制以使第一、第二和第三开关中的任一个成为导通状态，并使第一、第二和第三开关中的余部成为切断状态。该情况下，能够抑制电流在彼此不同的开关间流动。

在上述一个方式中，也可以是，开关控制部在从不能从雪崩光电二极管读出检测信号的状态向能够从雪崩光电二极管读出检测信号的状态切换时，进行控制以按照第三开关、第二开关、第一开关的顺序成为导通状态。该情况下，能够更可靠地抑制再充电电流流入信号处理部。

在上述一个方式中，也可以是，开关控制部在从不能从雪崩光电二极管读出检测信号的状态向能够从雪崩光电二极管读出检测信号的状态切换时，指示第三开关从导通状态切换为切断状态，并在经过了规定时间之后，指示第二开关从切断状态切换为导通状态。该情况下，能够更可靠地抑制电流从第三开关的第二端子向第二开关的第二端子流动。

在上述一个方式中，也可以是，开关控制部在从不能从雪崩光电二极管读出检测信号的状态向能够从雪崩光电二极管读出检测信号的状态切换时，在与指示第二开关从导通状态切换为切断状态同一时刻指示第一开关从切断状态切换为导通状态。该情况下，能够抑制雪崩光电二极管成为浮置状态，能够稳定地对该雪崩光电二极管施加击穿电压以上的电压。

在上述一个方式中，也可以是，施加在第二开关的第二端子上的电位与施加在第一开关的第二端子上的电位相同。该情况下，雪崩光电二极管能够在更稳定的状态下与读出线连接。

在上述一个方式中，也可以是，电路基板包含向多个MOS开关电路分别传递控制信号的多个控制线。光检测基板和电路基板可以包含多个信号输出单元。多个信号输出单元各自可以包含多个像素和多个MOS开关电路，并且经由MOS开关电路输出来自像素的信号。多个控制线可以包含至少一个第一控制线、至少一个第二控制线以及至少一个第三控制线。第一控制线向第一开关传递控制信号。第二控制线向第二开关传递控制信号。第三控制线向第三开关传递控制信号。同一信号输出单元所包含的多个第一开关可以与同一第一控制线连接。同一信号输出单元所包含的多个第二开关可以与同一第二控制线连接。同一信号输出单元所包含的多个第三开关可以与同一第三控制线连接。该情况下，在同一信号输出单元中能够统一地切换与多个MOS开关电路连接的多个像素的动作状态。

在上述一个方式中，也可以是，彼此不同的信号输出单元所包含的多个第一开关与彼此不同的第一控制线连接。彼此不同的信号输出单元所包含的多个第二开关可以与彼此不同的第二控制线连接。彼此不同的信号输出单元所包含的多个第三开关可以与彼此不同的第三控制线连接。该情况下，能够按每个信号输出单元统一地切换与多个MOS开关电路连接的多个像素的动作状态。

在上述一个方式中，也可以是，与同一控制线连接的多个MOS开关电路排列成一列。能够按每一列统一地切换与多个MOS开关电路连接的多个像素的动作状态。

在上述一个方式中，也可以是，从与主面正交的方向观察，多个MOS开关电路排列成矩阵状。也可以是，包含于彼此不同的信号输出单元且排列成一列的多个MOS开关电路连接于同一读出线。该情况下，能够削减读出线的数量和信号处理部的数量。能够实现信号处理所需时间的削减和光检测装置的紧凑化之间的平衡。

在上述一个方式中，也可以是，光检测装置还具备彼此在时间上并行地进行处理的多个信号处理部。多个信号处理部可以与彼此不同的读出线连接。该情况下，能够实现信号处理所需时间的削减和光检测装置的紧凑化之间的平衡。

发明的效果

本发明的一个方式能够提供一种光检测装置，其在能够切换像素的动作状态的结构中，能够进一步提高光检测的精度。

附图说明

图1是表示本实施方式中的光检测装置的概略结构的概略图。

图2是表示光检测装置的概略结构的概略图。

图3是受光单元的框图。

图4是用于说明光检测部和开关阵列部的图。

图5是表示在光检测装置中检测的检测信号的图。

图6是受光单元的概略俯视图。

图7是受光单元的局部放大图。

图8是受光单元的截面图。

图9是图8的IX-IX线处的受光单元的截面图。

图10是控制开关阵列部的控制信号的时序图。

图11是控制开关阵列部的控制信号的时序图。

图12是用于说明比较例的光检测装置中的光检测部和开关阵列部的图。

图13是表示在比较例的光检测装置中检测的检测信号的图。

图14的(a)是表示比较例的像素结构的图，图14的(b)是表示比较例的检测信号的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细的说明。在说明中，对同一要素或者具有同一功能的要素使用同一符号，省略重复的说明。

首先，参照图1和图2说明本实施方式中的光检测装置的结构。图1和图2是表示本实施方式中的光检测装置的概略结构的概略图。

光检测装置1检测入射光。例如，光检测装置1通过检测来自测定对象物的光来测定到测定对象物的距离。光检测装置1例如构成激光雷达(LiDAR：Light Detection andRanging)。光检测装置1具备投光单元2、受光单元3和透镜L1、L2。投光单元2照射激光B1。从投光单元2出射的激光B1透过透镜L1，例如照射到对象物T。在对象物T上反射的光透过透镜L2，作为测定对象光B2入射到受光单元3。受光单元3检测入射的测定对象光B2。对受光单元3除了测定对象光B2以外入射干扰光B3。干扰光B3例如是太阳光等环境光。

如图2所示，投光单元2朝向检测对象区域DA照射激光B1。在对象物T存在于检测对象区域DA的情况下，从投光单元2照射的激光B1在对象物T反射。检测对象区域DA被预先任意地设定，例如为矩形形状。

投光单元2例如具备多个激光光源4和镜5。激光光源4生成激光。激光光源4朝向镜5发出所生成的激光。例如，从多个激光光源4发出的激光分别照射到镜5。镜5将由多个激光光源4发出的多个激光作为激光B1朝向检测对象区域DA反射。被镜5反射而朝向检测对象区域DA照射的光，例如在与照射方向正交的平面中呈椭圆形形状。投光单元2朝向检测对象区域DA照射方向D1为长边方向、方向D2为短边方向的截面形状的激光。换言之，在激光的截面形状中，方向D1为椭圆的长轴方向，方向D2为椭圆或长圆的短轴方向。激光的截面形状也可以是沿着方向D1的直线形状。镜5具有在投光单元2中对激光进行扫描的扫描部。镜5例如是检流计镜或MEMS镜。例如，投光单元2中的扫描部除了镜5以外，也可以由变更激光B1的照射方向的机构构成。

投光单元2例如朝向检测对象区域DA所包含的照射位置P1～PN的各个，从照射位置P1至照射位置PN依次照射激光B1。N为2以上的整数。通过从照射位置P1至照射位置PN依次照射激光B1，投光单元2沿着方向D2扫描激光。朝向1个照射位置照射的激光B1例如通过控制镜5的角度，而沿着方向D1，从检测对象区域DA的端部的照射位置起依次在不同的时刻被照射。

投光单元2具备未图示的控制部。投光单元2的控制部例如通过对镜5进行驱动控制来控制从投光单元2照射的激光的照射位置。投光单元2的控制部将表示照射位置P1～PN中的任意的位置的位置信息和表示开始照射的时刻的时刻信息发送到受光单元3的控制部。

在检测对象区域DA上反射的反射光入射到透镜L2。透镜L2将入射的反射光聚光以使反射光入射到受光单元3。受光单元3输出与经由透镜L2入射的反射光相应的多个受光信号。在光检测装置1中，例如，基于多个受光信号按每个划分区域测定从光检测装置1到存在于对象物T的划分区域的部分的距离。划分区域是将检测对象区域DA分割为多个区划的区域。从投光单元2照射的激光的照射位置P1～PN例如配合划分区域的位置而设定。

接着，参照图3至图4对光检测装置1所具备的受光单元3的结构进行说明。图3是受光单元3的框图。如图3所示，光检测装置1包括光检测部6、开关阵列部7、开关控制部8、信号处理部9和读出线10。

光检测部6响应于光的入射而输出检测信号。光检测部6包含多个雪崩光电二极管11和淬灭电阻(quenching resistor)12。以下将“雪崩光电二极管”称为“APD”。例如，光检测部6包含由多个APD11构成的像素G。光检测部6包含多个像素G。各像素G包含多个APD11。如图4所示，各APD11包含端子11a、11b。例如，端子11a是阳极，端子11b是阴极。在各像素G中，多个APD11彼此并联连接。多个APD11构成连接有各APD11的端子11b的1个输出端。各像素G响应于光的入射而输出信号。从各像素G输出的信号是基于光的入射的模拟信号。在本说明书中，除非另有说明，“连接”指的是电导通，不仅包括直接连结还包括经由其他部件的间接连结。“连接”还包括通过在不同的要素间另外设置的开关等将这些要素间暂时电分离的结构。

各APD11是以盖革模式动作的APD。各APD11在被施加击穿电压以上的电压的状态下，使响应于光的入射而产生的电子倍增。各APD11将基于倍增的电子的信号经由开关阵列部7输出至信号处理部9。

淬灭电阻12使APD11淬灭。例如，淬灭电阻12与多个APD11中的对应的APD11的端子11b串联连接。各APD11经由淬灭电阻12与开关阵列部7连接。

开关阵列部7切换对各像素G所包含的多个APD11施加的电位。开关阵列部7切换能够读出来自光检测部6的像素G的检测信号的状态和不能读出检测信号的状态。开关阵列部7将从光检测部6输出的信号传递至信号处理部9。

开关阵列部7例如包含多个MOS开关电路15。各MOS开关电路15与读出线10连接。MOS开关电路15与多个像素G中的对应的像素G电连接。MOS开关电路15切换多个像素G中与该MOS开关电路15电连接的像素G的动作状态。以下，将与MOS开关电路15电连接的像素G也简称为“对应的像素G”。“切换像素的动作状态”指的是切换能够读出来自对应的像素G的检测信号的状态和不能读出来自对应的像素G的检测信号的状态。

同一像素G所包含的多个APD11与同一MOS开关电路15连接。彼此不同的像素G所包含的多个APD11与彼此不同的MOS开关电路15连接。换言之，像素G与MOS开关电路15以一对一的关系连接。该像素G所包含的多个APD11的输出端与MOS开关电路15连接。

MOS开关电路15对多个像素G中的对应的像素G，切换能够从该像素G所包含的APD11读出检测信号的状态和不能从该像素G所包含的APD11读出信号的状态。MOS开关电路15针对多个像素G中的对应的像素G，切换该像素G所包含的多个APD11发生击穿的状态和这些APD11未发生击穿的状态。MOS开关电路15针对多个像素G中的对应的像素G，将该像素G所包含的多个APD11的动作状态在盖革模式与线性模式之间进行切换。

各MOS开关电路15包含多个开关21、22、23。例如，各MOS开关电路15包含3个开关21、22、23。各MOS开关电路15所包含的开关的数量也可以是2个。开关21是第一开关。开关22是第二开关。开关23是第三开关。各开关21、22、23例如包含MOS-FET。各MOS开关电路15的开关21、22、23彼此并联连接。各MOS开关电路15的开关21、22、23分别与多个像素G中的对应的同一像素G连接。如图4所示，各MOS开关电路15的开关21、22、23分别与多个APD11中的对应的同一APD11的端子11b连接。图4是表示与1个像素G连接的MOS开关电路15的结构的图。

如图4所示，开关21、22、23分别包含彼此不同的端子24a和端子24b。端子24a与多个APD11中的对应的APD11的端子11b连接。开关21、22、23构成为，切换各自的端子24a与端子24b被电导通的导通状态和各自的端子24a与端子24b被电切断的切断状态。在端子24a相当于第一端子的情况下，端子24b相当于第二端子。

开关21构成为，在导通状态下，对与该开关21连接的APD11施加击穿电压以上的电压。开关21与读出线10连接。开关21通过读出线10与信号处理部9连接。开关22构成为，在导通状态下，对与该开关22连接的APD11施加击穿电压以上的电压。

例如，开关22的导通状态下施加在与该开关22连接的APD11上的电压，与开关21的导通状态下施加在与该开关21连接的APD11上的电压相同。例如，施加在开关22的端子24b上的电位与施加在开关21的端子24b上的电位相同。“相同”包含由噪声等引起的误差的范围。作为本实施方式的变形例，也可以是，开关22的导通状态下施加在与该开关22连接的APD11上的电压，不与开关21的导通状态下施加在与该开关21连接的APD11上的电压相同。

开关23构成为，在导通状态下，对与该开关23连接的APD11施加比击穿电压小的电压。开关22和开关23不与信号处理部9连接。开关22和开关23与固定电位的电极连接。各开关21、22、23的结构的详细情况在后面叙述。

开关控制部8控制开关阵列部7。开关控制部8进行各MOS开关电路15的开关21、22、23的控制。开关控制部8将指示开关阵列部7切换状态的控制信号输出到开关阵列部7。开关阵列部7根据来自开关控制部8的控制信号，切换MOS开关电路15的开关21、22、23的状态。

例如，各MOS开关电路15根据来自开关控制部8的控制信号，关于多个像素G中的对应的像素G，切换像素G的动作状态。换言之，各MOS开关电路15根据控制信号，切换与该MOS开关电路15对应的像素G和信号处理部9被电导通的状态和与该MOS开关电路15对应的像素G和信号处理部9被电切断的状态。各MOS开关电路15根据控制信号，切换施加在与该MOS开关电路15对应的像素G所包含的多个APD11上的电位。各MOS开关电路15根据控制信号，切换与该MOS开关电路15对应的像素G所包含的多个APD11发生击穿的状态和这些APD11未发生击穿的状态。

光检测装置1还包含将来自开关控制部8的控制信号传递至开关阵列部7的控制线20。例如，光检测装置1包含多个控制线20。多个控制线20向多个MOS开关电路的各个传递控制信号。如图4所示，多个控制线20包括控制线20a、20b、20c。控制线20a与开关21连接，向开关21传递控制信号。控制线20b与开关22连接，向开关22传递控制信号。控制线20c与开关23连接，向开关23传递控制信号。

信号处理部9对来自光检测部6中的多个APD11的检测信号进行处理。信号处理部9处理来自像素G的信号。在本实施方式中，1个信号处理部9与多个像素G连接。信号处理部9按照与各像素G对应的开关阵列部7的切换，依次处理来自多个像素G的信号。信号处理部9包含前端电路16、功能部17、存储部18和输出部19。MOS开关电路15和信号处理部9的前端电路16按照MOS开关电路15的状态经由读出线10电连接。信号处理部9按照MOS开关电路15的状态，经由读出线10接收来自多个像素G中的对应的像素G的信号。例如，光检测装置1包含彼此在时间上并行地进行处理的多个信号处理部9。

前端电路16对从光检测部6输出的检测信号进行各种处理。从光检测部6输入到前端电路16的检测信号是模拟信号。前端电路16例如包含缓冲放大器26。缓冲放大器26从检测信号中去除噪声。

功能部17输出表示检测信号的信息的信号。功能部17对检测信号进行处理，输出与作为目标的信息相关的信号。例如，功能部17基于检测信号，输出表示与入射到光检测部6的光的能量相关的信息的信号、以及表示与向光检测部6的光的入射时刻相关的信息的信号。功能部17包括比较器27。比较器27将检测信号从模拟信号转换为数字信号。例如，比较器27与前端电路16连接。例如，从前端电路16输出的检测信号被按原样输入到比较器27。换言之，功能部17由比较器27之后的电子部件构成。

例如，比较器27如图5所示对检测信号DS设定阈值TH。如上所述，光检测装置1的多个APD11按每个像素G并联连接，因此检测信号DS的强度根据入射的光而变化。通过判定检测信号DS的强度是否大于阈值TH，能够判定入射到像素G的光是否仅为干扰光B3。图5是表示在光检测装置1中检测的检测信号的图。

存储部18存储从功能部17取得的信号。例如，存储部18基于从功能部17输出的信号，存储与入射到光检测部6的光的能量相关的信息。存储部18基于从功能部17输出的信号，存储与向光检测部6的光的入射时刻相关的信息。

输出部19将由存储部18存储的信息输出到外部。输出部19将表示由存储部18存储的信息的信号输出到外部。输出部19例如包含串行器。串行器生成将存储于存储部18的信息串行化而得的信号。

读出线10将MOS开关电路15与信号处理部9的前端电路16电连接。读出线10将开关21的端子24b与信号处理部9的前端电路16电连接。读出线10按照MOS开关电路15的状态，将来自多个像素G中的对应的像素G的信号传递至信号处理部9的前端电路16。

图6是受光单元3的概略俯视图。图7是受光单元3的局部放大图。图8是受光单元3的截面图。图9是图8的IX-IX线处的受光单元3的截面图。在图7和图8所示的结构中，受光单元3是背面入射型的半导体光检测装置。

如图6和图7所示，受光单元3具备光检测基板40和电路基板50。例如从Z轴方向观察，光检测基板40和电路基板50分别呈沿XY轴方向延伸的矩形形状。光检测基板40与电路基板50彼此连接。X轴、Y轴和Z轴彼此交叉。在本实施方式中，X轴、Y轴和Z轴彼此正交。

受光单元3具有供检测光入射的入射面S。光检测基板40包含相当于入射面S的主面40a。主面40a沿着X轴方向和Y轴方向。主面40a与Z轴方向正交。入射面S例如与XY轴平面平行。与入射面S正交的方向相当于Z轴方向。光检测基板40和电路基板50包含多个信号输出单元U。多个信号输出单元U在沿着入射面S的方向上排列。多个信号输出单元U例如呈沿Y轴方向延伸的矩形形状，彼此平行地在X方向上排列成一列。Y轴方向与图2中的方向D1一致。X轴方向与图2中的方向D2一致。例如，从Z轴方向观察，多个信号输出单元U被二维排列成1行32列。在本实施方式的变形例中，多个信号输出单元U也可以在Y轴方向上排列。多个信号输出单元U也可以二维排列成矩阵状。

各信号输出单元U包含多个像素G和多个MOS开关电路15。各信号输出单元U经由MOS开关电路15输出来自像素G的信号。多个像素G以规则的间隔排列。多个像素G在X轴方向和Y轴方向中的至少一个方向上排列。

在图6所示的结构中，在各信号输出单元U中，多个像素G在Y轴方向上排列成一列。例如，从Z轴方向观察，多个像素G在各信号输出单元U中被二维排列成32行1列。在本实施方式的变形例中，在多个信号输出单元U中，多个像素G也可以在X轴方向上排列。多个像素G在各信号输出单元U中也可以二维排列成矩阵状。进一步换言之，各信号输出单元U也可以包含在X轴方向上排列的多个像素列。该情况下，在各像素列中，多个像素G在Y轴方向上排列。

在本实施方式中，受光单元3按每个信号输出单元U在彼此不同的时刻进行光检测。1个信号输出单元U所包含的多个像素G例如在同一时刻进行光检测。作为本实施方式的变形例，受光单元3也可以按任意组合的多个信号输出单元U的每个，在彼此不同的时刻进行光检测。在该变形例中，例如，组合的多个信号输出单元U所包含的多个像素G在同一时刻进行光检测。受光单元3也可以在全部的信号输出单元U中在相同的时刻进行光检测。

各信号输出单元U至少包含光检测部6和开关阵列部7。如图6和图7所示，从Z轴方向观察，多个像素G二维排列成矩阵状。如图7所示，从Z轴方向观察，多个MOS开关电路15二维排列成矩阵状。在受光单元3中，从Z轴方向观察，各像素G和与像素G对应的MOS开关电路15被配置于呈矩形形状的1个区域。从Z轴方向观察，彼此对应的像素G与MOS开关电路15的组，在受光单元3中沿XY轴方向二维排列。

各像素G设置于像素区域α。在图6和图7中，为了易于理解，彼此相邻的像素区域α以彼此分离的方式表示。但是，实际上彼此相邻的像素区域α也可以接触。像素区域α是从Z轴方向观察像素G所占的区域。换言之，像素区域α是从Z轴方向观察，像素G所包含的多个APD11所占的区域。从Z轴方向观察，像素区域α由各像素G所包含的所有APD11中的位于外周的多个APD11的边缘划定。

电路基板50包括上述读出线10和控制线20。读出线10将来自所连接的多个像素G的检测信号传递至信号处理部9。控制线20将来自开关控制部8的控制信号传递至开关阵列部7。

例如，如图6所示，电路基板50包括在X轴方向上延伸的多个读出线10。各读出线10将多个MOS开关电路15中的对应的MOS开关电路15与信号处理部9电连接。各读出线10与彼此不同的信号输出单元U的多个像素G电连接。各读出线10与对应于在X轴方向上排列的多个像素G的多个MOS开关电路15连接。包含于彼此不同的信号输出单元U且排列成一列的多个MOS开关电路15与同一读出线10连接。换言之，在X轴方向上排列的多个MOS开关电路15与同一读出线10连接。多个信号处理部9与彼此不同的读出线10连接。

各读出线10与对应于在X轴方向上排列的多个像素G的开关21的端子24b连接。在多个信号输出单元U被排列成1行32列的情况下，各读出线10与32个像素G电连接。光检测装置1包含与多个读出线10中的对应的读出线10连接的多个信号处理部9。读出线10与信号处理部9以一对一的关系连接。在多个像素G在各信号输出单元U中被二维排列成32行1列的情况下，光检测装置1包含32个读出线10和32个信号处理部9。

例如，电路基板50如图6所示，包含沿着各信号输出单元U内的多个像素G的排列方向延伸的多条控制线20。同一信号输出单元U所包含的多个MOS开关电路15与同一控制线20连接。彼此不同的信号输出单元U所包含的多个MOS开关电路15与彼此不同的控制线20连接。与同一控制线20连接的多个MOS开关电路15排列成一列。与同一控制线20a、同一控制线20b以及同一控制线20c连接的多个MOS开关电路15排列成一列。

例如，多个控制线20如图6所示，按每个信号输出单元U包含3条控制线20a、20b、20c。控制线20a与各信号输出单元U内的多个开关21连接，向各开关21传递控制信号。控制线20b与各信号输出单元U内的多个开关22连接，向各开关22传递控制信号。控制线20c与各信号输出单元U内的多个开关23连接，向各开关23传递控制信号。控制线20a相当于第一控制线。控制线20b相当于第二控制线。控制线20c相当于第三控制线。

例如，同一信号输出单元U所包含的多个开关21与同一控制线20a连接。同一信号输出单元U所包含的多个开关22与同一控制线20b连接。同一信号输出单元U所包含的多个开关23与同一控制线20c连接。

例如，各控制线20a、20b、20c在Y轴方向上延伸。各控制线20a、20b、20c与对应于在Y轴方向上排列的多个像素G的多个MOS开关电路15连接。控制线20a与对应于在Y轴方向上排列的多个像素G的多个开关21的控制端子连接。控制线20b与对应于在Y轴方向上排列的多个像素G的多个开关22的控制端子连接。控制线20c与对应于在Y轴方向上排列的多个像素G的多个开关23的控制端子连接。

例如，通过由开关控制部8进行的开关21、22、23的状态切换，来自多个像素G的检测信号按每列经由多个读出线10输出到多个信号处理部9。多个信号处理部9并行地处理经由多个读出线10取得的检测信号。换言之，来自同一信号输出单元U所包含的多个像素G的检测信号，在多个信号处理部9中在时间上并行地被处理。多个信号处理部9按每个信号输出单元U处理信号。

如图7所示，各APD11包含有源区13。有源区13是在光检测基板40所包含的半导体基板的主面上被第一导电类型的半导体区域包围的第二导电类型的半导体层。有源区13由第一导电类型的半导体区域划定。有源区13通过掺入杂质而形成。第一导电类型例如为N型，第二导电类型例如为P型。作为本实施方式的变形例，也可以是，第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。

例如，各像素G包含二维排列的多个有源区13。在图7所示的结构中，从Z轴方向观察，各有源区13为正方形形状。各有源区13从Z轴方向观察也可以为圆形形状或长方形形状。在图7所示的结构中，各像素G包含从Z轴方向观察排列成正方矩阵的有源区13。作为本实施方式的变形例，各像素G也可以包含排列成一列的多个有源区13。

从Z轴方向观察，各有源区13的面积例如为2μm²以上640μm²以下。“有源区的面积”指的是有源区的投影面积。“投影面积”指的是，设想为在假设仅取出对象物并利用规定方向的平行光照射该对象物的情况下，在与上述规定方向正交的面形成的该对象物的影子的面积。例如，沿Z轴方向观察的有源区13的投影面积是设想为在假设仅取出该有源区13并利用Z轴方向的平行光照射该有源区13的情况下，在与Z轴方向正交的面上形成的有源区13的影子的面积。

APD11的边缘由有源区13的位置决定。从Z轴方向观察，APD11的边缘例如位于离彼此相邻的有源区13的边缘等距离的位置。从Z轴方向观察，位于最端部的APD11的边缘例如位于从有源区13的边缘离开彼此相邻的有源区13的边缘间的距离的一半距离的位置。

各像素G包含多个受光区域R。多个APD11分别形成受光区域R。受光区域R是在APD11动作时从形成该受光区域R的APD11的有源区13扩展的耗尽层中检测光能够入射的区域。因此，在入射面被遮光部件限制的情况下，受光区域R比耗尽层窄。换言之，各APD11的受光区域R是由APD11检测的检测光被转换为电子和空穴的区域。进一步换言之，各APD11的受光区域R是在各APD11中能够检测入射光的区域。受光单元3检测入射到各受光区域R的光。例如，各像素G包含二维排列的多个受光区域R。各受光区域R位于与各有源区13对应的位置。从Z轴方向观察，各受光区域R例如与由上述APD11的边缘划定的区域一致。从Z轴方向观察，各APD11的受光区域R的面积例如为5m²以上650μm²以下。“各APD的受光区域的面积”指的是各APD的受光区域的投影面积。在本实施方式中，各APD11的受光区域R的面积比各有源区13的面积大。

在图7所示的结构中，各像素区域α从Z轴方向观察呈正方形形状。各像素区域α从Z轴方向观察也可以为长方形形状。在像素区域α中，Y轴方向的宽度W1可以大于X轴方向的宽度W1。该情况下，例如可以是，Y轴方向的宽度W1是像素区域α的最大宽度，X轴方向的宽度W1是像素区域α的最小宽度。

多个像素G在X轴方向和Y轴方向中的至少一个方向上以一定的间距W2排列。像素G的最小间距例如大于从Z轴方向观察时的受光区域R的最大宽度的2倍。在本说明书中，“像素的间距”指的是从Z轴方向观察时的彼此相邻的像素的中心间的距离。“像素的中心”指的是从Z轴方向观察时的像素的几何中心。“从Z轴方向观察时的受光区域的最大宽度”指的是在从Z轴方向观察时受光区域的最长的宽度的值。

多个像素G例如在X轴方向和Y轴方向上以同一间距W2排列。作为本实施方式的变形例，多个像素G例如也可以在X轴方向和Y轴方向上以彼此不同的间距W2排列。例如，Y轴方向的间距W2可以小于X轴方向的间距W2。该情况下，例如可以是，Y轴方向的间距W2是像素G的最小间距，X轴方向的间距W2是像素的最大间距。

各像素G所包含的APD11在X轴方向和Y轴方向中的至少一个方向上以一定的间距W3排列。在本说明书中，“APD的间距”指的是从Z轴方向观察时的彼此相邻的APD的中心间的距离。“APD的中心”指的是从Z轴方向观察时的APD的几何中心。APD11的中心例如是从Z轴方向观察时的有源区13的几何中心。APD11的中心例如也可以是从Z轴方向观察时的受光区域R的几何中心。

多个APD11例如在X轴方向和Y轴方向上以同一间距W3排列。作为本实施方式的变形例，多个APD11例如也可以在X轴方向和Y轴方向上以彼此不同的间距W3排列。例如，Y轴方向的间距W3可以小于X轴方向的间距W3。该情况下，例如可以是，Y轴方向的间距W3是APD11的最小间距，X轴方向的间距W3是像素的最大间距。

各MOS开关电路15设置于MOS开关电路区域β。MOS开关电路区域β是MOS开关电路15所占的区域。换言之，MOS开关电路区域β是从Z轴方向观察，MOS开关电路15所包含的多个开关21、22、23所占的区域。从Z轴方向观察，MOS开关电路区域β由各MOS开关电路15所包含的全部开关21、22、23中位于外周的多个开关21、22、23的边缘划定。开关21、22、23的边缘指的是构成各开关的势阱的边缘。

MOS开关电路区域β例如呈长方形形状。MOS开关电路区域β也可以呈正方形形状或圆形形状。例如，MOS开关电路区域β的最大宽度W4小于像素区域α的最大宽度W1。例如，MOS开关电路区域β的最小宽度W5小于像素区域α的最小宽度W1。例如，MOS开关电路区域β的最大宽度W4小于像素G的最小间距W2。例如，MOS开关电路区域β的最小宽度W5小于像素G的最小间距W2。从Z轴方向观察，各MOS开关电路区域β的面积例如为1000μm²以上。各MOS开关电路区域β所包含的各开关21、22、23例如具有大于3.3V的耐压。“MOS开关电路区域的面积”指的是MOS开关电路区域的投影面积。

从Z轴方向观察，MOS开关电路区域β与对应于该MOS开关电路区域β的MOS开关电路15的像素G所占的像素区域α重叠。在本说明书中，“重叠”包含至少一部分重叠的情况，可以包含不重叠的部分。例如，从Z轴方向观察，MOS开关电路区域β位于多个像素G中的对应的像素G的像素区域α内。

从Z轴方向观察，MOS开关电路区域β的面积大于形成于与该MOS开关电路区域β重叠的像素区域α的1个受光区域R的面积。从Z轴方向观察，MOS开关电路区域β与形成于与该MOS开关电路区域β重叠的像素区域α的多个受光区域R重叠。因此，从Z轴方向观察，MOS开关电路区域β的面积大于形成于与该MOS开关电路区域β重叠的像素区域α的1个有源区13的面积。从Z轴方向观察，MOS开关电路区域β与形成于与该MOS开关电路区域β重叠的像素区域α的多个有源区13重叠。

从Z轴方向观察，MOS开关电路区域β的面积为像素区域的面积以下。“像素区域的面积”指的是像素区域的投影面积。例如，从Z轴方向观察，MOS开关电路区域β的面积小于与该MOS开关电路区域β重叠的像素区域α的面积。

例如，从Z轴方向观察，1个MOS开关电路15所包含的多个开关21、22、23的面积的总和，大于与该MOS开关电路15连接的1个APD11的受光区域R的面积。“开关的面积”指的是开关的投影面积。例如，从Z轴方向观察，1个MOS开关电路15所包含的多个开关21、22、23的面积的总和，小于与该MOS开关电路15所占的MOS开关电路区域β重叠的像素区域α的面积。

从Z轴方向观察，MOS开关电路区域β的面积大于与该MOS开关电路区域β重叠的像素G所包含的多个APD11的间距W3的平方值。“APD11的间距W3的平方值”相当于以间距W3为一边的正方形的面积。作为本实施方式的变形例，在像素G所包含的多个APD11在X轴方向和Y轴方向上以彼此不同的间距W3排列的情况下，“间距W3的平方值”相当于Y轴方向的间距W3和X轴方向的间距W3中大的一方的间距W3的平方值。

作为本实施方式的变形例，也可以是，在像素G所包含的多个APD11在X轴方向和Y轴方向上以彼此不同的间距W3排列的情况下，MOS开关电路区域β的面积大于Y轴方向的间距W3乘以X轴方向的间距W3而得到的值。“Y轴方向的间距W3乘以X轴方向的间距W3而得到的值”相当于，针对与比较对象的MOS开关电路区域β重叠的像素G所包含的多个APD11以Y轴方向的间距W3和X轴方向的间距W3分别为长边和短边的矩形的面积。

在图8和图9所示的结构中，受光单元3还具备配置于光检测基板40与电路基板50之间的多个凸块电极B。光检测基板40与电路基板50通过多个凸块电极B被物理连接并且电连接。例如，光检测基板40与电路基板50的相对方向相当于Z轴方向。各凸块电极B与多个像素G中的对应的像素G连接。多个凸块电极B与多个像素G以一对一的关系彼此连接。凸块电极B将与该凸块电极B对应的像素G所包含的多个APD11与MOS开关电路15电连接。例如，从Z轴方向观察，凸块电极B配置于在该凸块电极B像素G包含的多个APD11中的1个受光区域R内。例如，从Z轴方向观察，凸块电极B配置在与该凸块电极B对应的像素G的像素区域α内。换言之，在本实施方式中，受光区域R和像素区域α从Z轴方向观察大于凸块电极B。作为本实施方式的变形例，也可以是，受光区域R从Z轴方向观察比凸块电极B小。

光检测基板40例如还具有与上述主面40a相对的主面40b。主面40a和主面40b例如与XY轴平面平行。多个像素G在沿着主面40a的方向上排列。多个APD11在多个像素G中的对应的像素G所占的像素区域α中，形成在沿着主面40a的方向上排列的多个受光区域R。入射到主面40a的光向受光区域R被引导。

光检测基板40包含上述的光检测部6。光检测基板40包含俯视时呈矩形形状的半导体基板45。半导体基板45由化合物半导体构成。半导体基板45包含选自Si、InP、InGaASP、InGaAS、GaAS、InGaAS、AlGaAS和InAlGaAS中的至少一种。半导体基板45例如是N型的半导体基板。作为本实施方式的变形例，半导体基板45例如也可以是P型的半导体基板。

半导体基板45包含多个APD11。多个APD11例如在半导体基板45中在XY轴方向上二维排列。在图8和图9所示的结构中，各APD11在主面40b侧包含有源区13。有源区13例如通过从主面40b侧向半导体基板45掺入杂质而形成。有源区13例如是P型的。

各像素G所包含的多个APD11彼此电连接且并联连接。各APD11的端子11b经由凸块电极B与电路基板50连接。各APD11在被施加击穿电压以上的电压的状态下，响应于光向受光区域R的入射而向电路基板50输出检测信号。

光检测基板40还具备电极层41、电极焊盘42和钝化层43。同一像素G所包含的多个APD11在半导体基板45的主面40b侧与电极层41连接。半导体基板45的主面40b侧被电极层41和钝化层43覆盖。多个像素G各自所包含的多个APD11通过电极层41彼此并联连接。电极焊盘42与电极层41连接。电极层41除了设置有电极焊盘42的部分以外被钝化层43覆盖。电极焊盘42的至少一部分从钝化层43露出。钝化层43例如是绝缘层。钝化层43例如包含硅氧化膜。

电极焊盘42在从钝化层43露出的部分与凸块电极B接合。各像素G所包含的多个APD11通过电极层41和电极焊盘42与对应的1个凸块电极B连接。同一像素G所包含的多个APD11通过同一电极层41和同一电极焊盘42与同一凸块电极B连接。彼此不同的像素G所包含的多个APD11通过彼此不同的电极层41和彼此不同的电极焊盘42与彼此不同的1个凸块电极B连接。换言之，像素G与凸块电极B以一对一的关系连接。

电路基板50例如具有彼此相对的主面50a和主面50b。电路基板50在俯视时呈矩形形状。光检测基板40与电路基板50连接。主面50a与主面40b相对。与光检测基板40和电路基板50的各主面平行的面相当于XY轴平面，与各主面正交的方向相当于Z轴方向。

电路基板50包含上述的开关阵列部7、开关控制部8和信号处理部9。至少开关阵列部7从Z轴方向观察配置在由光检测基板40的边缘划定的区域内。至少开关阵列部7从Z轴方向观察配置在与主面40a重叠的区域。作为本实施方式的变形例，信号处理部9也可以包含于与光检测基板40以及电路基板50分体构成的基板。在该变形例中，包含信号处理部9的基板与电路基板50可以通过引线键合而彼此电连接。

开关阵列部7、开关控制部8、信号处理部9的一部分或整体由集成电路构成。该集成电路例如包含ASIC(Application Specific Integrated Circuit(专用集成电路))或FPGA(Field Programmable Gate Array(现场可编程门阵列))。电路基板50由这些硬件和程序等软件构成。

开关阵列部7如上所述包含多个MOS开关电路15。多个MOS开关电路15在沿着入射面S的方向上排列。多个MOS开关电路15分别与对应的像素G电连接。形成受光区域R的各APD11与多个MOS开关电路15中的对应的MOS开关电路15连接。例如，同一像素G所包含的多个APD11经由同一凸块电极B与同一MOS开关电路15连接。彼此不同的像素G所包含的多个APD11例如通过彼此不同的凸块电极B与彼此不同的MOS开关电路15连接。各MOS开关电路15包含多个开关21、22、23。图8和图9表示电路基板50中的开关阵列部7。图8和图9仅表示开关21和开关22。

电路基板50如图8和图9所示，包含硅基板51、层叠在硅基板51上的配线层52、和层叠在配线层52上的钝化层53。开关阵列部7由硅基板51和配线层52构成。硅基板51包含形成多个MOS开关电路15的多个势阱60。在各势阱60形成有漏极61和源极62。配线层52包含多个电极焊盘54、多个导孔55、56、配置于彼此不同的层的多个金属层57、58以及绝缘层59。配线层52还包含形成多个MOS开关电路15的未图示的栅极。配线层52还包含多个读出线10。

配线层52除了设置有电极焊盘54的部分以外被钝化层53覆盖。电极焊盘54的至少一部分从钝化层53露出。钝化层53例如是绝缘层。钝化层53例如是硅氧化膜。

电极焊盘54在主面50a侧按每个MOS开关电路15形成，通过凸块电极B与光检测基板40的电极焊盘42连接。多个电极焊盘54在主面50a侧二维排列。各电极焊盘54被配置成与通过凸块电极B连接的像素G重叠。

多个导孔55贯通绝缘层59而形成，将电极焊盘54、多个金属层57与开关21、22、23的端子24a连接。多个导孔56贯通绝缘层59而形成，将金属层58与开关21、22、23的端子24b连接。MOS开关电路15使用n型MOS晶体管或p型MOS晶体管。

例如，电极焊盘54与APD11的阴极连接。MOS开关电路15使用p型MOS晶体管。该情况下，漏极61相当于开关21、22、23的端子24a，源极62相当于开关21、22、23的端子24b。该情况下，多个导孔55贯通绝缘层59而形成，将电极焊盘54、多个金属层57与漏极61连接。因此，各像素G经由电极焊盘42、凸块电极B、电极焊盘54、多个导孔55、多个金属层57，与多个漏极61中的对应的漏极61连接。各像素G被连接到与该像素G对应的MOS开关电路15的漏极61。多个导孔56贯通绝缘层59而形成，将金属层58与源极62连接。金属层58通过导孔56与开关21、22、23中的对应的开关的源极62连接。

开关21的端子24b通过金属层58和导孔56与多个读出线10中的对应的读出线10连接。开关22和开关23的端子24b不与读出线10连接。开关21、开关22以及开关23的端子24b彼此电分离。换言之，开关21、开关22以及开关23的端子24b彼此绝缘。开关22的端子24b和开关23的端子24b分别经由金属层58与未图示的彼此不同的电极连接。例如，与光检测装置1的多个像素G连接的开关22的端子24b经由金属层58与共用的电极连接。例如，与光检测装置1的多个像素G连接的开关23的端子24b经由金属层58与共用的电极连接。

在图8和图9所示的结构中，读出线10将通过金属层58和导孔56而连接的源极62与信号处理部9的前端电路16电连接。信号处理部9例如通过对MOS开关电路15的栅极施加阈值以上的电位而经由读出线10接收来自与该MOS开关电路15连接的像素G的信号。

如图6所示，电路基板50还包含端口部67。端口部67包含多个电极。在端口部67连接有未图示的电源部。从电源部对端口部67施加电压。电源部可以包含于受光单元3，也可以设置于受光单元3的外部。光检测基板40和电路基板50根据施加在端口部67上的电压而动作。通过施加在端口部67上的电压，各APD11和各开关21、22、23动作。电路基板50将由信号处理部9处理后的信号从端口部67输出到电路基板50的外部。在本实施方式中，端口部67被汇集于1个区域。入射面S和端口部67在X轴方向上排列。例如，在入射面S为矩形形状的情况下，端口部67可以沿着入射面S的一边配置。作为本实施方式的变形例，端口部67也可以设置于彼此分离的多个区域。在该变形例中，在入射面S为矩形形状的情况下，端口部67可以分别沿着入射面S的两边、三边或者四边配置。

接着，参照图10和图11，更详细地说明本实施方式中的开关阵列部7和开关控制部8的动作的一个例子。图10和图11是控制开关阵列部7的控制信号的时序图。

开关控制部8通过控制与各像素G对应的MOS开关电路15，将配置于检测光的位置的像素G的动作状态设定为能够读出检测信号的状态，将除此以外的像素G的动作状态设定为不能读出检测信号的状态。开关控制部8设定成从配置于检测光的位置的像素G所包含的APD11能够读出检测信号的状态，并且设定成从除此以外的像素G所包含的APD11无法读出信号的状态。例如，在图2所示的结构中，光检测装置1基于投光单元2照射激光B1的照射位置和投光单元2进行激光B1的照射的时刻，来决定成为能够读出来自各像素G的检测信号的状态的时刻。光检测装置1按每个信号输出单元U决定对多个像素G分别设定的状态。开关控制部8例如进行控制以使开关21、22、23中的任一个成为导通状态，使开关21、22、23中的余部成为切断状态。

例如，开关21、22、23的端子24a与像素G的APD11的阴极连接。开关21的端子24b与读出线10连接。对开关21的端子24b施加电位，以使在开关21为导通状态的情况下，对APD11施加击穿电压以上的电压。对开关21的端子24b施加基于从受光单元3的外部施加到端口部67的电位的电位。例如，在从受光单元3的外部经由端口部67对APD11的阳极施加-50V的电位的情况下，对开关21的端子24b施加0.6V的电位。

开关22的端子24b不与读出线10连接。对开关22的端子24b施加电位，以使在开关22为导通状态的情况下，对APD11施加击穿电压以上的电压。对开关22的端子24b施加基于从受光单元3的外部施加到端口部67的电位的电位。例如，在从受光单元3的外部经由端口部67对APD11的阳极施加-50V的电位的情况下，对开关22的端子24b施加0.6V的电位。

开关23的端子24b不与读出线10连接。对开关23的端子24b施加电位，以使在开关23为导通状态的情况下，对APD11施加比击穿电压小的电压。对开关23的端子24b施加基于从受光单元3的外部施加到端口部67的电位的电位。例如，在从受光单元3的外部经由端口部67对APD11的阳极施加-50V的电位的情况下，对开关23的端子24b施加-15V的电位。

开关控制部8在不能从像素G所包含的APD11读出检测信号的状态下，将开关23设定为导通状态，将开关21和开关22设定为切断状态。该情况下，能够检测入射到像素G的光。开关控制部8在能够从像素G所包含的APD11读出检测信号的状态下，将开关21设定为导通状态，将开关22和开关23设定为切断状态。该情况下，不能检测入射到像素G的光。开关控制部8在切换像素G的动作状态时，将开关22设定为导通状态。

例如，开关控制部8从光检测装置1内的其他控制部按每个信号输出单元U取得表示设定成能够读出来自像素G的检测信号的状态的信息。例如，开关控制部8与时钟信号一起取得图10和图11所示的列选择信号。

开关控制部8在列选择信号从低(Low)切换为高(High)时，在基于时钟信号的时刻，从不能从与该列选择信号对应的信号输出单元U所包含的APD11读出检测信号的状态，切换为能够从APD11读出检测信号的状态。开关控制部8在列选择信号从低切换为高时，基于时钟信号切换开关21、22、23的状态。通过开关21、22、23的状态的切换，从不能从与列选择信号对应的信号输出单元U所包含的APD11读出检测信号的状态，切换为能够从APD11读出检测信号的状态。

开关控制部8在列选择信号从高切换为低的情况下，在基于时钟信号的时刻，从能够从与该列选择信号对应的信号输出单元U所包含的APD11读出检测信号的状态，切换为不能从APD11读出检测信号的状态。开关控制部8在列选择信号从高切换为低的情况下，也基于时钟信号切换开关21、22、23的状态。通过开关21、22、23的状态的切换，从能够从与列选择信号对应的信号输出单元U所包含的APD11读出检测信号的状态，切换为不能从APD11读出检测信号的状态。

首先，参照图10，更详细地说明将像素G的状态从不能读出检测信号的状态向能够读出检测信号的状态切换的情况下的流程的一个例子。换言之，说明从不能从像素G所包含的APD11读出检测信号的状态向能够从像素G所包含的APD11读出检测信号的状态切换的情况下的处理的流程。图10是将像素G的状态从不能读出来自像素G的检测信号的状态向能够读出来自像素G的检测信号的状态切换的情况下的信号的时序图。开关控制部8在从不能从像素G所包含的APD11读出检测信号的状态向能够从像素G所包含的APD11读出检测信号的状态切换时，进行控制以按照开关23、开关22、开关21的顺序成为导通状态。

开关控制部8在将像素G的状态从不能读出检测信号的状态向能够读出检测信号的状态切换的情况下，在开关23被设定为导通状态的阶段与开关21被设定为导通状态的阶段之间，执行开关22被设定为导通状态的阶段。换言之，开关控制部8在将像素G的状态从不能读出检测信号的状态向能够读出检测信号的状态切换的情况下，按照开关23、开关22、开关21的顺序进行控制，以使开关21、22、23成为导通状态。

开关控制部8在光检测装置1的动作开始后，将开关23维持在导通状态直至时钟信号的第1个上升沿被输入。开关控制部8在光检测装置1的动作开始后，将开关22维持在切断状态直至时钟信号的第2个上升沿被输入。开关控制部8在光检测装置1的动作开始后，将开关21维持在切断状态直至时钟信号的第3个上升沿被输入。通过将开关23维持在导通状态直至时钟信号的第1个上升沿被输入，能够经由开关23对像素G施加一定的电压，各APD11的动作状态稳定。该情况下，例如，在使开关22为导通状态时，各APD11维持击穿电压以上的所期望的电压为止的时间稳定。

开关控制部8响应于列选择信号从低切换为高之后的时钟信号的第1个上升沿，指示开关23从导通状态切换为切断状态。其结果，APD11的阴极从被施加-15V的电位的状态切换为浮置状态。在该阶段，APD11未成为击穿状态。

接着，开关控制部8响应于列选择信号从低切换为高之后的时钟信号的第2个上升沿，指示开关22从切断状态切换为导通状态。其结果，APD11的阴极从浮置状态切换为被施加0.6V的电位的状态。在该阶段，APD11成为击穿状态，但不与读出线10连接。

接着，开关控制部8响应于列选择信号从低切换为高后的时钟信号的第3个上升沿，指示开关22从导通状态切换为切断状态，并且指示开关21从切断状态切换为导通状态。其结果，APD11的阴极从被施加0.6V的电位且不与读出线10连接的状态切换为被施加0.6V的电位且与读出线10连接的状态。在该阶段，APD11成为击穿状态且与读出线10连接。

如上所述，开关控制部8响应于时钟信号的第1个上升沿，指示开关23从导通状态切换为切断状态，响应于时钟信号的第2个上升沿，指示开关22从切断状态切换为导通状态。从时钟信号的第1个上升沿到时钟信号的第2个上升沿经过规定的时间。于是，开关控制部8在从不能从像素G所包含的APD11读出检测信号的状态向能够从APD11读出检测信号的状态切换时，指示开关23从导通状态切换为切断状态，并在经过了规定时间之后，指示开关22从切断状态切换为导通状态。

开关控制部8响应于时钟信号的第3个上升沿，指示开关22从导通状态切换为切断状态，并且指示开关21从切断状态切换为导通状态。于是，开关控制部8在从不能从像素G所包含的APD11读出检测信号的状态向能够从APD11读出检测信号的状态切换时，在与指示开关22从导通状态切换为切断状态同一时刻，指示开关21从切断状态切换为导通状态。

接着，参照图11，更详细地说明将像素G的状态从能够读出检测信号的状态向不能读出检测信号的状态切换的情况下的流程的一个例子。换言之，说明从能够从像素G所包含的APD11读出检测信号的状态向不能从APD11读出检测信号的状态切换的情况下的处理的流程。图11是将像素G的状态从能够读出检测信号的状态向不能读出检测信号的状态切换的情况下的信号的时序图。

开关控制部8在将像素G的状态从能够读出检测信号的状态向不能读出检测信号的状态切换的情况下，在开关21被设定为导通状态的阶段与开关23被设定为导通状态的阶段之间，不执行开关22被设定为导通状态的阶段。换言之，开关控制部8在将像素G的状态从能够读出检测信号的状态向不能读出检测信号的状态切换的情况下，进行控制，以按照开关21、开关23的顺序，使开关21、23成为导通状态。此时，在开关21成为切断状态之后，若不经由开关23对各APD11施加比击穿电压小的电压，则各APD11的击穿状态得到维持。在开关21成为切断状态之后，如果经由开关23对各APD11施加比击穿电压小的电压，则可在期望的时刻从能够读出检测信号的状态被切换为不能读出检测信号的状态。

开关控制部8响应于列选择信号从高切换为低之后的时钟信号的第1个上升沿，指示开关21从导通状态切换为切断状态。其结果，APD11的阴极从被施加0.6V的电位并且与读出线10连接的状态切换为浮置状态。在该阶段，APD11与读出线10的连接被切断。

接着，开关控制部8响应于列选择信号从高切换为低之后的时钟信号的第2个上升沿，指示开关22从切断状态切换为导通状态。其结果，APD11的阴极从浮置状态切换为被施加-15V的电位的状态。在该阶段，APD11不为击穿状态。开关控制部8在列选择信号从高切换为低后的时钟信号的第3个上升沿时，不对开关21、22、23进行指示。

接着，对光检测装置1的作用效果进行说明。APD在被施加击穿电压以上的电压的状态下若光入射则会发热。因此，在对APD施加击穿电压以上的电压的状态下，在检测光以外的光入射的情况下也会发热。过电压越大，则APD的发热量越大。光检测装置中的APD的数量越多，光检测装置中的发热量越大。在使用APD的光检测装置中，可能会因APD中的发热导致检测精度降低。由于APD中的发热，确保相对于光检测装置的检测结果的可靠性的寿命也有可能缩小。

因此，光检测装置1包含MOS开关电路15。通过该MOS开关电路15能够切换多个像素G的动作状态。例如，对检测光所入射的像素G的APD11施加击穿电压以上的电压，对除此以外的像素G的APD11施加比击穿电压小的电压。其结果，能够抑制因检测光以外的光的入射引起的APD的发热。

在光检测装置1中，从Z轴方向观察，与各像素G电连接的MOS开关电路区域β的面积比1个受光区域R的面积大，该MOS开关电路区域β与多个受光区域R重叠。该情况下，确保了配置能够耐受过电压的提高的MOS开关电路15的空间，能够通过过电压的提高来提高APD11的PDE。

各像素G包含彼此电连接且并联连接并且分别与同一MOS开关电路15连接的多个APD11。因此，响应于MOS开关电路15的切换，来自各像素G的多个APD11的检测信号被相加并输出。因此，如图5所示，检测信号DS的强度根据入射的光而变化。该情况下，通过功能部17等判定检测信号DS的强度是否大于阈值TH，由此能够判定入射到像素G的光是否仅为干扰光B3。从Z轴方向观察，MOS开关电路区域β的面积为像素区域α的面积以下。

根据以上结构，能够有效地利用与各像素G所包含的多个APD11被配置的区域重叠的空间来配置MOS开关电路15。确保了配置能够耐受过电压的提高的MOS开关电路15的空间，能够提高APD11的PDE。再有，能够辨别检测光与干扰光，也能够抑制干扰光的影响。因此，能够兼顾确保光检测的分辨率和提高APD11的PDE，同时能够抑制干扰光的影响。即，能够进一步提高光检测的精度。因此，光检测装置1在能够切换像素G的动作状态的结构中，能够进一步提高光检测的精度。

图12、图13以及图14的(a)和(b)是用于说明光检测装置1的比较例的图。如图12所示，在各像素101、102、103包含仅1个APD11的情况下，MOS开关电路15与各像素101、102、103的APD11连接。换言之，在多个APD11连接有彼此不同的MOS开关电路15。在图12所示的结构中，从各MOS开关电路15输出的信号被输入到信号处理部109。在信号处理部109中，从各MOS开关电路15输出的信号被输入到与MOS开关电路15连接的缓冲放大器126。从各缓冲放大器126输出的信号被输入到与缓冲放大器126连接的比较器127，从模拟信号转换为数字信号。从各比较器127输出的信号被输入到时间相关比较电路130。从多个像素101、102、103输出的信号分别经由MOS开关电路15、缓冲放大器126以及比较器127被输入到时间相关比较电路130。

在图12所示的结构中，从各缓冲放大器126输出图13所示那样的波形的检测信号DS。检测光入射的情况与干扰光入射的情况之间没有差异，响应于光的入射而输出表示一定的峰值的检测信号。该情况下，为了降低入射到受光区域的干扰光的影响，例如，在时间相关比较电路130中配置于彼此不同的位置的像素的检测结果被比较，根据该比较结果辨别检测光和干扰光。

例如，如图14的(a)所示，在多个像素101、102、103从Z轴方向观察被二维排列的情况下，像素101、像素102、像素103的检测信号同时被输入到时间相关比较电路130，基于此辨别检测光和干扰光。图14的(b)所示的数据D101、D102、D103分别是从像素101、像素102、像素103输出的检测信号在比较器127中被数字化后的信号的数据。在数据D101、D102、D103中均示出信号RS。在数据D101和数据D103中还分别示出信号NS。该情况下，信号RS在同一时刻产生，相对于此，信号NS在与其他信号不同的时刻产生。因此，通过比较从彼此不同的像素101、102、103输出的检测信号，能够判断为信号RS是检测光入射的时刻，能够判断为信号NS是由干扰光的入射等引起的噪声。

但是，在该结构中，为了辨别检测光和干扰光，在入射到1个像素的光的检测中使用多个像素。这些像素与彼此不同的MOS开关电路15连接。因此，难以兼顾确保光检测的分辨率和确保配置MOS开关电路15的空间。与各像素的APD11连接的MOS开关电路15的尺寸越大，分辨率越低。比较的像素的数量越多，分辨率越低。再有，因为将来自彼此不同的像素的输出数字化之后进行比较，所以需要高度的运算处理。与此相对，根据光检测装置1，能够实现抑制干扰光的影响、确保光检测的分辨率、确保配置能够耐受过电压的提高的MOS开关电路15的空间以及抑制运算负荷。再有，根据光检测装置1，动态范围也能够得到提高。

在光检测装置1中，从Z轴方向观察，MOS开关电路区域β的面积大于像素所包含的多个APD11的间距W3的平方值。该情况下，能够更可靠地确保配置MOS开关电路15的空间。

在光检测装置1中，在各像素G中，多个APD11在X轴方向和Y轴方向上二维排列。从Z轴方向观察，MOS开关电路区域β的面积也可以大于Y轴方向上的多个APD11的间距W3乘以X轴方向上的多个APD11的间距W3而得到的值。该情况下，也能够更可靠地确保配置MOS开关电路15的空间。

在光检测装置1中，从Z轴方向观察，MOS开关电路区域β位于与MOS开关电路区域β的MOS开关电路15连接的像素G的像素区域α内。该情况下，能够实现光检测装置1的进一步的紧凑化。

X轴方向和Y轴方向中的至少一个方向上的像素的间距W2大于从Z轴方向观察时的受光区域R的最大宽度的2倍。该情况下，确保了像素的间距，能够更可靠地确保配置MOS开关电路15的MOS开关电路区域β。

MOS开关电路15和与该MOS开关电路15连接的像素G所包含的多个APD11经由配置于光检测基板40与电路基板50之间的凸块电极B而电连接。从与主面40a正交的方向观察，凸块电极B配置在与该凸块电极B连接的多个APD11中的1个受光区域R内。该情况下，从与主面40a正交的方向观察，受光区域R比凸块电极B大，MOS开关电路区域β比该受光区域R更大。因此，能够更可靠地确保配置MOS开关电路15的MOS开关电路区域β。

从Z轴方向观察，受光区域R的面积为5μm²以上650μm²以下。从Z轴方向观察，MOS开关电路区域β的面积大于受光区域R的面积。因此，能够更可靠地确保配置MOS开关电路15的MOS开关电路区域β。

MOS开关电路15包含彼此并联连接的多个MOS-FET。该情况下，能够切换与MOS开关电路15连接的像素G的动作状态。

在从对APD11施加比击穿电压小的电压的第二状态切换为对APD11施加击穿电压以上的电压的第一状态时，再充电电流在APD11中流动。再充电电流会对模拟电路产生比较大的影响。再充电电流例如会对设置于比较器27的前级的部件产生比较大的影响。再充电电流例如会对前端电路16的缓冲放大器26产生比较大的影响。通过抑制该再充电电流流过信号处理部9，信号处理部9的鲁棒性提高。即，光检测装置1的鲁棒性提高。MOS开关电路15包含开关21、22、23。开关21、22、23彼此并联连接。开关21、22、23的端子24a与APD11的端子11b连接。开关21的端子24b与读出线10连接。开关22、23的端子24b不与读出线10连接并且彼此电分离。

根据这样的结构，在开关21成为导通状态的情况下，能够对APD11施加击穿电压以上的电压并且将APD11的端子11b连接到读出线。在开关22成为导通状态的情况下，能够不将APD11的端子11b连接到读出线10地对APD11施加击穿电压以上的电压，在开关23成为导通状态的情况下，能够对APD11施加比击穿电压小的电压。其结果，在进行对APD11施加击穿电压以上的电压的状态与对APD11施加比击穿电压小的电压的状态的切换时，能够抑制再充电电流流入读出线10。即，在能够切换像素G的动作状态的结构中，能够抑制再充电电流流入信号处理部9。由此，能够提高光检测装置1的鲁棒性。

电路基板50还包含进行开关21、22、23的控制的开关控制部8。开关控制部8进行控制，以使开关21、22、23中的任一个成为导通状态，使开关21、22、23中的余部成为切断状态。该情况下，能够抑制电流在彼此不同的开关间流动。

开关控制部8在从不能从多个像素G中的对应的像素G所包含的APD11读出检测信号的状态向能够从该APD11读出检测信号的状态切换时，进行控制以按照开关23、开关22、开关21的顺序成为导通状态。该情况下，能够更可靠地抑制再充电电流流入信号处理部9。

开关控制部8在从不能从多个像素G中的对应的像素G所包含的APD11读出检测信号的状态向能够从该APD11读出检测信号的状态切换时，指示开关23从导通状态切换为切断状态，并在经过了规定时间之后，指示开关22从切断状态切换为导通状态。该情况下，能够更可靠地抑制电流从开关23的端子24b向开关22的端子24b流动。

开关控制部8在从不能从多个像素G中的对应的像素G所包含的APD11读出检测信号的状态向能够从该APD11读出检测信号的状态切换时，与指示开关22从导通状态切换为切断状态同时地指示开关21从切断状态切换为导通状态。该情况下，能够抑制APD11成为浮置状态，能够稳定地对该APD11施加击穿电压以上的电压。

施加在开关22的端子24b上的电位与施加在开关21的端子24b上的电位相同。该情况下，APD11能够在更稳定的状态下与读出线10连接。

电路基板50包含向多个MOS开关电路15分别传递控制信号的多个控制线20。光检测基板40和电路基板50包含分别包含多个像素G和多个MOS开关电路15的多个信号输出单元U。多个信号输出单元U各自包含多个像素G和多个MOS开关电路15，并且经由MOS开关电路15输出来自像素G的信号。同一信号输出单元U所包含的多个MOS开关电路15与同一控制线20连接。例如，控制线20a向开关21传递控制信号。控制线20b向开关22传递控制信号。控制线20c向开关23传递控制信号。同一信号输出单元U所包含的多个开关21与同一控制线20a连接。同一信号输出单元U所包含的多个开关22与同一控制线20b连接。同一信号输出单元U所包含的多个开关23与同一控制线20c连接。该情况下，在同一信号输出单元U中能够统一地切换与多个MOS开关电路15连接的多个像素G的动作状态。

彼此不同的信号输出单元U所包含的多个MOS开关电路15与彼此不同的控制线20连接。例如，彼此不同的信号输出单元U所包含的多个开关21与彼此不同的控制线20a连接。彼此不同的信号输出单元U所包含的多个开关22与彼此不同的控制线20b连接。彼此不同的信号输出单元U所包含的多个开关23与彼此不同的控制线20c连接。该情况下，能够按每个信号输出单元U统一地切换与多个MOS开关电路15连接的多个像素G的动作状态。

与同一控制线20连接的多个MOS开关电路15排列成一列。该情况下，能够按每一列统一地切换与多个MOS开关电路15连接的多个像素G的动作状态。

从Z轴方向观察，多个MOS开关电路15排列成矩阵状。电路基板50还包含将多个MOS开关电路15中的对应的MOS开关电路15与处理来自APD11的信号的信号处理部9电连接的多个读出线10。包含于彼此不同的信号输出单元U且排列成一列的多个MOS开关电路15与同一读出线10连接。该情况下，能够削减读出线10的数量和信号处理部9的数量。能够实现信号处理所需时间的削减和光检测装置1的紧凑化之间的平衡。

光检测装置1具备彼此在时间上并行地进行处理的多个信号处理部9。多个信号处理部9与彼此不同的读出线10连接。该情况下，能够实现信号处理所需时间的削减和光检测装置的紧凑化之间的平衡。

以上对本发明的实施方式和变形例进行了说明，但本发明不必限定于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更。

例如，光检测装置1不限于激光雷达。光检测装置1也可以不具备投光单元2。光检测装置1可以是仅受光单元3的结构。受光单元3也可以用于激光雷达以外。

在本实施方式中，开关阵列部7、开关控制部8和信号处理部9包含于1个电路基板50。但是，开关阵列部7、开关控制部8和信号处理部9也可以分别包含于不同的基板。该情况下，彼此不同的基板间可以通过引线键合而连接。也可以是，开关阵列部7包含于电路基板50，开关控制部8和信号处理部9包含于与电路基板50不同的基板。也可以是，开关阵列部7和开关控制部8包含于电路基板50，信号处理部9包含于与电路基板50不同的基板。

在上述的实施方式中，说明了受光单元3是背面入射型的半导体检测装置的情况，但受光单元3也可以是表面入射型的半导体检测装置。

在上述的实施方式中，说明了在光检测基板40与电路基板50之间形成有多个凸块电极B的结构，但本发明并不限于该结构。例如，光检测基板40和电路基板50也可以以彼此接触的方式接合。

符号的说明

1…光检测装置、8…开关控制部、9…信号处理部、10…读出线、11…雪崩光电二极管、15…MOS开关电路、24a、24b…端子、40…光检测基板、40a…主面、50…电路基板、G…像素、B…凸块电极、DS…信号、R…受光区域、W2、W3…间距、α…像素区域、β…MOS开关电路区域。

Claims (25)

1.一种光检测装置，其中，

包括：

光检测基板，其具有主面，并且包含在沿着所述主面的方向上排列的多个像素；和

电路基板，其包含在沿着所述主面的所述方向上排列并且与所述多个像素中的对应的像素电连接的多个MOS开关电路，

各所述像素包含分别形成受光区域并且以盖革模式动作的多个雪崩光电二极管，

所述多个雪崩光电二极管在所述多个像素中的对应的像素所占的像素区域中，形成在沿着所述主面的所述方向上排列的多个所述受光区域，

从与所述主面正交的方向观察，所述MOS开关电路所占的MOS开关电路区域与形成于所述像素区域的多个所述受光区域重叠，

从与所述主面正交的方向观察，所述MOS开关电路区域的面积大于形成于所述像素区域的1个所述受光区域的面积，并且为所述像素区域的面积以下，

各所述像素所包含的所述多个雪崩光电二极管彼此电连接且并联连接，并且分别与所述MOS开关电路连接。

2.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，

从与所述主面正交的方向观察，所述MOS开关电路区域的面积大于所述像素所包含的所述多个雪崩光电二极管的间距的平方值。

3.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，

在各所述像素中，所述多个雪崩光电二极管在沿着所述主面并且彼此交叉的第一方向和第二方向上二维排列，

从与所述主面正交的方向观察，所述MOS开关电路区域的面积大于所述第一方向上的所述多个雪崩光电二极管的间距乘以所述第二方向上的所述多个雪崩光电二极管的间距而得到的值。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的光检测装置，其中，

从与所述主面正交的方向观察，所述MOS开关电路区域位于与所述MOS开关电路区域的所述MOS开关电路连接的像素的所述像素区域内。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的光检测装置，其中，

所述多个像素在沿着所述主面并且彼此正交的一对方向中的至少一个方向上排列，

所述至少一个方向上的所述像素的间距大于从与所述主面正交的方向观察时的所述受光区域的最大宽度的2倍。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的光检测装置，其中，

所述MOS开关电路和与该MOS开关电路连接的所述像素所包含的所述多个雪崩光电二极管，经由配置在所述光检测基板与所述电路基板之间的凸块电极而电连接，

从与所述主面正交的方向观察，所述凸块电极配置于与该凸块电极连接的所述多个雪崩光电二极管中的1个所述受光区域内。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的光检测装置，其中，

从与所述主面正交的方向观察，所述受光区域的所述面积为5μm²以上650μm²以下。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的光检测装置，其中，

所述MOS开关电路包含彼此并联连接的多个MOS-FET。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的光检测装置，其中，

所述电路基板包含向所述多个MOS开关电路分别传递控制信号的多个控制线，

所述光检测基板和所述电路基板包含分别包含多个所述像素和多个所述MOS开关电路，并且经由所述MOS开关电路输出来自所述像素的信号的多个信号输出单元，

同一所述信号输出单元所包含的所述多个MOS开关电路与同一所述控制线连接。

10.根据权利要求9所述的光检测装置，其中，

彼此不同的所述信号输出单元所包含的所述多个MOS开关电路与彼此不同的所述控制线连接。

11.根据权利要求9或10所述的光检测装置，其中，

与所述同一控制线连接的所述多个MOS开关电路排列成一列。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的光检测装置，其中，

从与所述主面正交的方向观察，所述多个MOS开关电路排列成矩阵状，

所述电路基板还包含将所述多个MOS开关电路中的对应的所述MOS开关电路和处理来自所述雪崩光电二极管的信号的信号处理部电连接的多个读出线，

包含于彼此不同的所述信号输出单元且排列成一列的多个所述MOS开关电路与同一所述读出线连接。

13.根据权利要求12所述的光检测装置，其中，

还具备彼此在时间上并行地进行处理的多个所述信号处理部，

所述多个信号处理部与彼此不同的所述读出线连接。

14.根据权利要求1至8中任一项所述的光检测装置，其中，

所述MOS开关电路包含彼此并联连接的第一、第二和第三开关，

所述电路基板还包含将所述第一开关与处理来自所述雪崩光电二极管的信号的信号处理部电连接的读出线，

所述第一、第二和第三开关各自构成为，包含与所述雪崩光电二极管连接的第一端子和与所述第一端子不同的第二端子，并且切换所述第一端子与所述第二端子被电导通的导通状态和所述第一端子与所述第二端子被电切断的切断状态，

所述第一开关的所述第二端子与所述读出线连接，

所述第二和第三开关的所述第二端子不与所述读出线连接，且彼此电分离。

15.根据权利要求14所述的光检测装置，其中，

所述第一和第二开关构成为，在所述导通状态下对所述雪崩光电二极管施加击穿电压以上的电压，

所述第三开关构成为，在所述导通状态下对所述雪崩光电二极管施加赋予比击穿电压小的电压的电位。

16.根据权利要求14或15所述的光检测装置，其中，

所述电路基板还包含进行所述第一、所述第二和所述第三开关的控制的开关控制部，

所述开关控制部进行所述控制以使所述第一、所述第二和所述第三开关中的任一个成为所述导通状态，并使所述第一、所述第二和所述第三开关中的余部成为所述切断状态。

17.根据权利要求16所述的光检测装置，其中，

所述开关控制部在从不能从所述雪崩光电二极管读出检测信号的状态向能够从所述雪崩光电二极管读出检测信号的状态切换时，进行所述控制以按照所述第三开关、所述第二开关、所述第一开关的顺序成为所述导通状态。

18.根据权利要求16或17所述的光检测装置，其中，

所述开关控制部在从不能从所述雪崩光电二极管读出检测信号的状态向能够读出的状态切换时，指示所述第三开关从所述导通状态切换为所述切断状态，并在经过了规定时间之后，指示所述第二开关从所述切断状态切换为所述导通状态。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的光检测装置，其中，

所述开关控制部在从不能从所述雪崩光电二极管读出检测信号的状态向能够读出的状态切换时，在与指示所述第二开关从所述导通状态切换为所述切断状态同一时刻指示所述第一开关从所述切断状态切换为所述导通状态。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的光检测装置，其中，

施加在所述第二开关的所述第二端子的电位与施加在所述第一开关的所述第二端子的电位相同。

21.根据权利要求14至20中任一项所述的光检测装置，其中，

所述电路基板包含向所述多个MOS开关电路分别传递控制信号的多个控制线，

所述光检测基板和所述电路基板包含分别包含多个所述像素和多个所述MOS开关电路，并且经由所述MOS开关电路输出来自所述像素的信号的多个信号输出单元，

所述多个控制线包含向所述第一开关传递控制信号的至少一个第一控制线、向所述第二开关传递控制信号的至少一个第二控制线、以及向所述第三开关传递控制信号的至少一个第三控制线，

同一所述信号输出单元所包含的多个所述第一开关与同一所述第一控制线连接，

同一所述信号输出单元所包含的多个所述第二开关与同一所述第二控制线连接，

同一所述信号输出单元所包含的多个所述第三开关与同一所述第三控制线连接。

22.根据权利要求21所述的光检测装置，其中，

彼此不同的所述信号输出单元所包含的多个所述第一开关与彼此不同的所述第一控制线连接，

彼此不同的所述信号输出单元所包含的多个所述第二开关与彼此不同的所述第二控制线连接，

彼此不同的所述信号输出单元所包含的多个所述第三开关与彼此不同的所述第三控制线连接。

23.根据权利要求21或22所述的光检测装置，其中，

与同一所述控制线连接的所述多个MOS开关电路排列成一列。

24.根据权利要求21至23中任一项所述的光检测装置，其中，

从与所述主面正交的方向观察，所述多个MOS开关电路排列成矩阵状，

包含于彼此不同的所述信号输出单元且排列成一列的多个所述MOS开关电路与同一所述读出线连接。

25.根据权利要求14至24中任一项所述的光检测装置，其中，

还具备彼此在时间上并行地进行处理的多个所述信号处理部，

所述多个信号处理部与彼此不同的所述读出线连接。