CN118103984A - 光检测装置、成像装置和测距装置 - Google Patents

Abstract

根据本公开的一方面的光检测装置包括多个二维排列的像素。每个像素包括：光电转换部；多个倍增部，该多个倍增部彼此并联耦接并且与光电转换部串联耦接；以及淬灭部，该淬灭部耦接至多个倍增部的与耦接至光电转换部的一侧相反的一侧。

Description

光检测装置、成像装置和测距装置

技术领域

本公开涉及光检测装置、成像装置和测距装置。

背景技术

近年来，使用SPAD(单光子雪崩二极管)所述的光检测器件在图像传感器、距离测量传感器等领域引起关注(例如，参见专利文献1)。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本未审查专利申请公开第2019-192903号

发明内容

顺便提及，在完全耗尽的SPAD中，通过耗尽从光电转换器到倍增器的传送路径的整个区域来实现电子的高收集效率，并且此外，由于耗尽区域中的电场的有效上升而实现高雪崩概率。因此，完全耗尽的SPAD使得可以实现高PDE(光子检测效率)。然而，另一方面，如果耗尽区域大，存在像素之间的特性变化较大的问题，该特性在包括VBD(击穿电压)、PDE、DT(死区时间)等方面。因此，期望提供能够抑制像素之间的偏差的光检测装置、成像装置和测距装置。

根据本公开的第一方面的光检测装置包括二维布置的多个像素。每个像素包括光电转换器、多个倍增器以及淬灭部，该多个倍增器彼此并联耦接并且与光电转换器串联耦接，并且该淬灭部在与光电转换器的耦接侧相反的一侧上耦接至多个倍增器。

根据本公开的第二方面的成像装置包括二维布置的多个像素。每个像素包括光电转换器、多个倍增器以及淬灭部，该多个倍增器彼此并联耦接并且与光电转换器串联耦接，并且该淬灭部在与光电转换器的耦接侧相反的一侧上耦接至多个倍增器。

根据本发明第三方面的测距装置包括光检测装置。光检测装置包括二维布置的多个像素。每个像素包括光电转换器、多个倍增器以及淬灭部，该多个倍增器彼此并联耦接并且与光电转换器串联耦接，并且该淬灭部在与光电转换器的耦接侧相反的一侧上耦接至多个倍增器。

在根据本公开的第一方面的光检测装置、根据本公开的第二方面的成像装置以及根据本公开的第三方面的测距装置中，多个倍增器彼此并联耦接并且与每个像素中的光电转换器串联耦接。与对每个像素提供单个倍增器的情况相比，这减少了像素之间的特性变化。

附图说明

[图1]图1是示出在根据本公开的第一实施方式的光检测装置中使用的每个像素的功能块示例的示图。

[图2]图2是示出图1的像素的垂直截面配置示例的示图。

[图3]图3是示出图2的像素的水平截面配置示例的示图。

[图4]图4是示出图2的像素的水平截面配置的变形例的示图。

[图5]图5是示出图2的像素的水平截面配置的变形例的示图。

[图6]图6是示出图2的像素的水平截面配置的变形例的示图。

[图7](A)是示出根据比较例A的像素中的光接收基板的截面配置示例的示图。(B)是示出根据比较例B的像素中的光接收基板的截面配置示例的示图。

[图8]图8是示出图2的像素中的光接收基板的截面配置示例的示图。

[图9]图9是示出图2的像素的垂直截面配置的变形例的示图。

[图10]图10是示出图9的像素的水平截面配置示例的示图。

[图11]图11是示出图2的像素的垂直截面配置的变形例的示图。

[图12]图12是示出图11的像素的水平截面配置示例的示图。

[图13]图13是示出图3的像素的水平截面配置的变形例的示图。

[图14]图14是示出图3的像素的水平截面配置的变形例的示图。

[图15]图15是示出图3的像素的水平截面配置的变形例的示图。

[图16]图16是示出耦接至图3、图10和图12至图15中的每一个倍增器的接触电极的变形例的示图。

[图17]图17是示出图2的像素的垂直截面配置的变形例的示图。

[图18]图18是示出图17的像素的水平截面配置示例的示图。

[图19]图19是示出图17的像素的水平截面配置的变形例的示图。

[图20]图20是示出图17的像素的水平截面配置的变形例的示图。

[图21]图21是示出图17的像素的水平截面配置的变形例的示图。

[图22]图22是示出图2的像素的垂直截面配置的变形例的示图。

[图23]图23是示出图2的像素的垂直截面配置的变形例的示图。

[图24]图24是示出图2的像素的垂直截面配置的变形例的示图。

[图25]图25是示出根据本公开的第二实施方式的成像装置的示意性配置示例的示图。

[图26]图26是示出图25的固态成像元件的示意性配置示例的示图。

[图27]图27是示出图26的像素的电路配置示例的示图和图26的信号处理器的功能块示例。

[图28]图28是示出图26的像素阵列部的水平截面配置示例的示图。

[图29]图29是示出根据本公开第三实施方式的测距装置的示意性配置示例的示图。

[图30]图30是示出图29的光检测器的示意性配置示例的示图。

[图31]图31是示出图30的像素的电路配置示例和图30的信号处理器的功能块示例的示图。

[图32]图32是描述车辆控制系统的示意性配置的示例的框图。

[图33]图33是辅助说明车外信息检测部和成像部的安装位置的示例的示图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本公开的一些实施方式。应注意，将按以下顺序给出描述。

1.第一实施方式

为每个像素提供多个倍增器的示例(图1至图8)

2.变形例

变形例A：离子注入用于倍增器之间的分离的示例(图9和图10)

变形例B：STI用于倍增器之间的分离的示例(图11和图12)

变形例C：为每个像素设置三个、五个、或九个倍增器的示例(图13至图15)

变形例D：与倍增器耦接的接触部的变化(图16)

变形例E：多个倍增器中的每一个耦接在n型半导体区域中的示例(图17至21)

变形例F：在光接收基板侧设置淬灭部的示例(图22)

变形例G：在光接收基板侧设置金属层的示例(图23)

变形例H：设置了多晶硅电阻器布线的示例(图24)

变形例I：杂质半导体的导电类型的变化

3.第二实施方式

根据上述实施方式的像素在成像装置中使用的示例(图25至图28)

4.第三实施方式

其中在测距装置(图29至图31)中使用根据上述实施方式的像素的示例

5.应用示例(图32和图33)

<1.第一实施方式>

[配置]

图1示出了在根据本公开的第一实施方式的光检测装置(下文称为“光检测装置”)中使用的每个像素10的功能块示例。图2示出了每个像素10的截面配置示例。光检测装置具有以矩阵形式布置(二维布置)所述的多个像素10。如图1所示，例如，每个像素10包括光接收部11、淬灭部12以及检测部13。

光接收部11响应于入射在其上的光生成脉冲信号。如图1所示，例如，光接收部11包括光电转换器14和多个倍增器15。多个倍增器15彼此并联耦接，并且进一步与光电转换器14串联耦接。如图2所示，例如，多个倍增器15与光电转换器14一起形成在共同的半导体基板21A中，并且经由半导体基板21A中的杂质半导体区域(例如，n阱22和p型半导体区域25)与光电转换器14耦接。在与光电转换器14的耦接侧相反的一侧上的多个倍增器15的相应的部分通过层间绝缘膜21B中的金属布线(耦接部17)彼此电耦接。半导体基板21A包括硅等。层间绝缘膜21B是形成在半导体基板21A的顶部上并且与半导体基板21A接触的层，并且具有其中多个图案化的布线层(例如，耦接部17)和将布线层彼此耦接的过孔(例如，接触电极16)形成在多个堆叠的SiO₂层中的配置。半导体基板21A和层间绝缘膜21B构成光接收基板21。

光接收部11包括共享光电转换器14的多个雪崩光电二极管(APD)。在盖革(Geiger)模式的APD中，当在端子之间施加高于或等于击穿电压的电压时，在单光子入射时发生雪崩现象。其中单光子引起乘以雪崩现象的APD被称为单光子雪崩二极管(SPAD)。例如，在每个像素10中，光接收部11包括共享光电转换器14的多个SPAD。

如图1所示，例如，淬灭部12在与光电转换器14的耦接侧相反的一侧上耦接至多个倍增器15。如图1和图2所示，例如，淬灭部12通过耦接焊盘31和32与耦接部17耦接。淬灭部12具有通过将施加至光接收部11的电压降低至击穿电压来停止(淬灭)雪崩现象的功能。淬灭部12还具有能够通过使施加至光接收部11的电压为高于或等于击穿电压的偏置电压来在光接收部11处再次检测光子的功能。淬灭部12包括例如MOS晶体管。淬灭部12可以是例如电阻器。

淬灭部12的一端(例如，MOS晶体管的源极)与例如待施加固定电压Ve的电源线耦接。相反地，淬灭部12的另一端(例如，MOS晶体管的漏极)与例如光接收部11的一端(例如，SAPD的阳极)耦接。光接收部11的另一端(例如，SAPD的阴极)与例如将被施加参考电压Vspad的电源线耦接。固定电压Ve和参考电压Vspad的值被设置为使得高于或等于击穿电压的电压施加至光接收部11。

检测部13耦接到多个倍增器15与淬灭部12之间的耦接节点N上。检测部13包括例如反相器。当耦接节点N处的电压Vs低于预定阈值电压时(即，当电压Vs处于低电平Lo时)，反相器输出高电平Hi的信号PFout。当耦接节点N处的电压Vs高于或等于预定阈值电压时(即，当电压Vs处于高电平Hi时)，反相器输出低电平Lo的信号PFout。以这种方式，检测部13输出数字信号(信号PFout)。

检测部13形成在信号处理基板41中。信号处理基板41是键合至光接收基板21的基板。信号处理基板41包括包含硅等的半导体基板42和形成在半导体基板42上的层间绝缘膜43。半导体基板42形成在检测部13中。层间绝缘膜43是形成在半导体基板42上的层，并且具有其中多个图案化的布线层和将布线层彼此耦接的通孔形成在多个堆叠的SiO₂层中的配置。

将包括Cu的耦接焊盘31暴露在光接收基板21的表面上。相反，包括Cu的耦接焊盘32暴露于信号处理基板41的表面上。耦接焊盘31和耦接焊盘32彼此接合。因此，光接收基板21和信号处理基板41在层间绝缘膜21B的表面和层间绝缘膜43的表面处彼此接合，并且通过彼此接合的耦接焊盘31和耦接焊盘32彼此电耦接。

接下来，将参考图2和图3给出光接收部11的结构的详细描述。图3示出半导体基板21A的表面(信号处理基板41侧的表面)所述的平面配置示例。图3中还示出稍后将描述的接触电极16和18。

每个像素10形成在包括硅等的半导体基板21A中。在图2中，在图2的上侧示出半导体基板21A的背面。片上透镜29被键合至半导体基板21A的后表面。来自外部的光(入射光)穿过片上透镜29进入半导体基板21A的后表面。因此，半导体基板21A的背面是光接收表面21a。在图2中，在图2的下侧示出半导体基板21A的顶面。半导体基板21A的上表面与层间绝缘膜21B接触。

如图2所示，例如，每个像素10包括n阱22、多个n型半导体区域23、多个高浓度n型半导体区域24、p型半导体区域25、空穴蓄积区域26和多个高浓度p型半导体区域27。在半导体基板21A中形成n阱22、多个n型半导体区域23、多个高浓度n型半导体区域24、p型半导体区域25、空穴蓄积区域26和多个高浓度p型半导体区域27。在每个像素10中，雪崩倍增区域(倍增器15)由耗尽层形成，该耗尽层形成在n型半导体区域23与p型半导体区域25彼此接合的区域中。即，倍增器15形成在n型半导体区域23与p型半导体区域25彼此接合的pn结区域中。

n阱22通过将半导体基板21A的杂质浓度控制为低浓度n型(n––)而形成，并产生用于将像素10中的光电转换产生的电子转移至倍增器15的电场。n阱22承担光电转换器14的功能。光电转换器14形成在n阱22中。光电转换器14包括在半导体基板21A中以预定深度形成在单个区域中的预定导电类型的半导体区域。要注意的是，可形成p阱代替n阱22，其中，将半导体基板21A的杂质浓度控制为p型。

在半导体基板21A的顶表面的平面视图中，多个n型半导体区域23被布置在与n阱22(光电转换器14)相反的像素区域中更靠近中间的位置处。每个n型半导体区域23是在像素10的中间部分中从半导体基板21A的前表面侧形成至预定深度的高浓度的n型半导体区域。在n型半导体区域23中，特别地，在中间部分的前表面附近的部分被控制为具有高杂质浓度(n+)以构成高浓度n型半导体区域24。高浓度n型半导体区域24与接触电极16的接触部耦接作为阴极用于提供负电压以形成倍增器15。从接触电极16向高浓度n型半导体区域24施加固定电压Ve。

p型半导体区域25是高浓度的p型半导体区域，其形成为从与半导体基板21A中的n型半导体区域23的底表面接触的深度位置以预定厚度(深度)在像素区的整个表面上延伸。应注意，在图2中，以半导体基板21A的底面在纸面平面的上侧并且半导体基板21A的前表面(顶面)在纸面平面的下侧的方式示出半导体基板21A。

p型半导体区域25形成在半导体基板21A的比光电转换器14浅并且与光电转换器14接触的区域中。即，倍增器15形成在作为半导体基板21A的比光电转换器14浅的区域并且形成为与光电转换器14接触的pn结区域中。p型半导体区域25与光电转换器14接触。这里，期望n阱22的杂质浓度被设置为例如1×10¹⁴cm^-3以下的低浓度，并且形成倍增器15的每个n型半导体区域23和p型半导体区域25的杂质浓度被设置为1×10¹⁶cm^-3以上的高浓度。

空穴蓄积区域26是以包围n阱22的侧面和底面的方式形成的p型半导体区域(p)，并且蓄积由光电转换生成的空穴。空穴蓄积区域26还具有俘获在与像素分隔部28的界面处产生的电子并降低DCR(暗计数比)所述的效果。控制半导体基板21A的前表面侧附近的空穴蓄积区域26的区域具有高杂质浓度(p+)以构成高浓度P型半导体区域27。高浓度p型半导体区域27与各自用作光接收部11的一端的接触电极16(例如，SAPD的阴极)所述的接触部耦接。从接触电极16向高浓度P型半导体区域27施加基准电压Vspad。能够通过离子注入形成空穴蓄积区域26。空穴蓄积区域26可通过固相扩散形成。

在像素10的像素边界部处形成将像素彼此分离的像素分离部28。像素边界部是与相邻像素的边界。像素分隔部28可仅包括诸如氧化硅膜的绝缘层，或者可具有其中诸如钨的金属层的外侧(n阱22侧)覆盖有诸如氧化硅膜的绝缘层的双重结构。

如上所述，在每个像素10中，关于其中形成倍增器15的n型半导体区域23和p型半导体区域25的平面区域，p型半导体区域25的平面区域被形成为大于n型半导体区域23的平面区域。此外，关于n型半导体区域23和p型半导体区域25从半导体基板21A的前表面的深度，p型半导体区域25被形成为相对于n型半导体区域23的深度位置深。即，P型半导体区域25形成在比n型半导体区域23更靠近受光面21a的位置处。

图2的像素结构是用于读出电子作为信号电荷(载流子)所述的结构的示例。然而，每个像素10可以具有读出孔的结构。在这种情况下，均具有小平面尺寸的n型半导体区域23变成p型半导体区域，并且高浓度n型半导体区域24变成高浓度p型半导体区域。具有大平面尺寸的p型半导体区域25变成n型半导体区域，并且高浓度p型半导体区域27变成高浓度n型半导体区域。从接触电极16向从高浓度n型半导体区域24改变到高浓度p型半导体区域的接触部施加参考电压Vspad，并且从接触电极18向从高浓度p型半导体区域27改变到高浓度n型半导体区域的接触部施加固定电压Ve。

接下来，将给出多个倍增器15(n型半导体区域23)所述的位置的详细描述。如图3所示，例如，在每个像素10中形成四个倍增器15(n型半导体区域23)。当如在此示例中在每个像素10中形成四个n型半导体区域23时，四个倍增器15(n型半导体区域23)被布置在与光电转换器14(n阱22)相反的像素区域中更靠近中间的位置处，并且例如在平面视图中满足以下两个关系表达式。此外，在每个像素10中，多个倍增器15(n型半导体区域23)被布置在像素区域(n阱22)中除了像素区域的中心(像素中心Cp)之外的位置处。此外，各个倍增器15的距离R可彼此相等。然而，为了防止彼此相邻的两个倍增器15彼此干扰，多个倍增器15必须在一定程度上彼此间隔开(例如，约2μm)或者更大。

R<L2/2...(1)

L1<P/2...(2)

R：倍增器15(n型半导体区域23)所述的中心(倍增中心Ca)与像素区域(n阱22或光电转换器14)所述的中心(像素中心Cp)之间的距离

L1：在行方向或列方向上彼此相邻的两个倍增器15(n型半导体区域23)所述的中心(倍增中心Ca)之间的距离；

L2：与空穴蓄积区域26的四个角接触的接触电极18中的每一个与像素区域(n阱22或光电转换器14)所述的中心(像素中心Cp)之间的距离

P：像素间距

当针对每个n型半导体区域23设置多个接触电极16时，倍增器15(n型半导体区域23)所述的中心(倍增中心Ca)例如对应于包括多个接触电极16的电极组的中间。例如，在行方向或列方向的平面视图中，像素间距P对应于像素区域(n阱22或光电转换器14)所述的长度、空穴蓄积区域26的宽度以及像素分隔部28的宽度的总和。尽管图3示出其中多个接触电极18仅形成在空穴蓄积区域26的四个拐角处的示例情况，但是接触电极18可以均匀地形成在空穴蓄积区域26之上。由于四个倍增器15被布置在与像素区域相反的像素区域中更靠近中间的位置处，所以与包括在多个像素10中的大量倍增器在行方向和列方向上以相等间距布置的情况相比，从光电转换器14到每个倍增器15的距离(传送路径的距离)被缩短。

顺便提及，如图4所示，例如，耦接部17可包括X形金属布线，该X形金属布线将位于在第一对角线方向上彼此相反的两个位置处的接触电极16耦接，并且将位于在与第一对角线方向交叉的第二对角线方向上彼此相反的两个位置处的接触电极16耦接。如图5所示，例如，耦接部17可包括H形金属布线，该H形金属布线将位于两个右侧位置处的接触电极16彼此耦接并且将位于两个左侧位置处的接触电极16彼此耦接。如图6所示，例如，耦接部17可包括将位于四个位置处的接触电极16彼此耦接的矩形金属布线。当耦接部17包括矩形金属布线时，耦接部17还用作将从光电转换器14泄漏的入射光朝向光电转换器14侧反射的反射镜。

接下来，与比较例相比，将描述每个像素10中的倍增器15。图7的(A)示出根据比较例A的像素中的光接收基板的截面配置示例。图7的(B)示出根据比较例B的像素的截面配置示例。

通常，如图7的(A)所述的上部所示，在平面视图中，形成倍增器15的n型半导体区域23和p型半导体区域25形成为平面尺寸与像素区域(n阱22或光电转换器14)所述的平面尺寸基本上相同。然而，在这种情况下，如图7的(A)所述的下部所示，在倍增器15的端部产生强电场，并且因此发生边缘击穿。

为了解决这个问题，如图7的(B)所述的上部所示，可以减小其中形成倍增器15的n型半导体区域23和p型半导体区域25的平面尺寸，以由此形成如图7的(B)所述的下部所示的仅使用倍增器15的端部的强电场部分的倍增器15，并且因此具有强且均匀的电场。为了形成这种具有均匀电场的倍增器15，优选地，例如，n型半导体区域23具有2μm或更小的直径，并且n型半导体区域23和p型半导体区域25在深度方向上的相对距离为1000nm或更小。

因此，通过减小倍增器15的平面尺寸，可以使电场均匀并防止边缘击穿。在本实施方式中，P型半导体区域25的平面尺寸不减小，因此延伸到像素周围的空穴蓄积区域26。

[效果]

接着，说明具备多个像素10的光检测装置的效果。

图8示出根据本实施方式的像素10中的半导体基板21A的截面配置示例。雪崩倍增所产生的空穴经由p型半导体区域25移动到空穴蓄积区域26。在P型半导体区域25中，在平面视图中位于n型半导体区域23外侧的区域(外周边区域)形成空穴电流路径。因此，p型半导体区域25的外围区域具有改善内阻(减小霍尔电阻)所述的效果。

进一步地，由于由p型半导体区域25的外周边区域形成的空穴电流路径，通过入射光进入n阱22(光电转换器14)而在n阱22(光电转换器14)中产生的电子移动到位于p型半导体区域25的外周边区域的内侧的倍增器15。即，由于p型半导体区域25的外围区域的屏蔽效应，n阱22(光电转换器14)中的电子无障碍地移动到倍增器15。从n阱22(光电转换器14)到倍增器15的无障碍结构允许实现高效率的电荷收集。

因此，图2中所示的像素10使得能够实现高PDE同时防止边缘断裂。实现高PDE还允许更低的过度疲劳。

顺便提及，在完全耗尽的SPAD中，通过耗尽从光电转换器14至倍增器15的传输路径的整个区域来实现电子的高收集效率，并且此外，由于耗尽区域中的电场的有效上升而实现高雪崩概率。因此，完全耗尽的SPAD使得可以实现高PDE。然而，另一方面，如果耗尽区域大，存在像素之间的特性变化较大的问题，该特性在包括VBD、PDE、DT等方面。

相反，根据本实施方式，在每个像素10中，多个倍增器15彼此并联耦接并且与n阱22(光电转换器14)串联耦接。与对每个像素10设置单个倍增器15的情况相比，这使得可以减少像素10之间的特性变化。

在本实施方式中，多个倍增器15在淬灭部12侧上的相应的部分通过层间绝缘膜21B中的金属布线(耦接部17)彼此电耦接。与在信号处理基板41中设置耦接部17的情况相比，这使得可以减小布线电容。此外，在本实施方式中，在耦接部17包括具有如图6中所示的矩形形状的金属布线的情况下，耦接部17还用作将从光电转换器14泄漏的入射光朝向光电转换器14侧反射的反射镜。这使得能够增加量子效率(QE)。

在本实施方式中，多个倍增器15形成在pn结区域中，该pn结区域是半导体基板21A的比光电转换器14浅的区域并且形成为与光电转换器14接触。由此，与对每个倍增器15分别设置光电转换器14的情况相比，能够抑制PDE的劣化。

在本实施方式中，设置有淬灭部12和检测部13的信号处理基板41键合至光接收基板21。由此，能够使从光接收部11输出的信号到达检测部13的路径长度最短。结果，可以减小布线电容。

在本实施方式中，光接收基板21和信号处理基板41通过将设置在光接收基板21和信号处理基板41的相应接合表面上的铜焊盘(耦接焊盘31和32)彼此接合而彼此电耦接。这使得可以减小布线电容。

在本实施方式中，在每个像素10中，多个倍增器15被布置在与光电转换器14相反的像素区域中更靠近中间的位置处。与在行方向和列方向以等间距布置包括在多个像素10中的大量倍增器的情况相比，这使得可以缩短从光电转换器14到每个倍增器15的距离。结果，可以防止抖动(jitter)所述的劣化。

在本实施方式中，在每个像素10中，多个倍增器15(n型半导体区域23)被布置在像素区域(n阱22)中的除了像素区域的中心之外的位置处。与一个倍增器15被布置在像素区域的中心的情况相反，这使得可以使光电转换器14和各个倍增器15之间的距离基本上相等。因此，与一个倍增器15被布置在像素区域的中心的情况相比，可以抑制PDE的劣化。

<2.变形例>

接下来，将给出根据上述实施方式的像素10的变形例的描述。

[变形例A]

在上述实施方式中，如图9和图10所示，例如，每个像素10还可以在与半导体基板21A中的多个倍增器15相同的层中包括离子注入部35，该离子注入部将多个倍增器15彼此分开。离子注入部35例如通过在包含硅等的半导体基板21A的n阱22上进行离子注入而形成。例如，通过将p型离子注入到半导体基板21A的n阱22中，可以形成将多个倍增器15的相应阴极区域彼此电分离的离子注入部35。以此方式设置离子注入部35抑制了彼此相邻的倍增器15之间的干扰，从而使得能够抑制由干扰引起的特性劣化。

[变形例B]

在上述实施方式中，如图11和图12中所示，例如，每个像素10可以在与半导体基板21A中的多个倍增器15相同的层中还包括将多个倍增器15彼此分开的STI(浅沟槽隔离)部36。STI部36例如通过在包括硅等的半导体基板21A的n阱22和空穴蓄积区域26中埋入STI结构来形成。这样，通过设置STI部36，能够抑制相邻的倍增器15彼此的干涉，能够抑制由该干涉引起的特性的恶化。

[变形例C]

在上述实施方式及其变形例中，在每个像素10中可以形成三个或五个或更多个倍增器15(n型半导体区域23)。在上述实施方式及其变形例中，如图13所示，例如，在每个像素10中可形成三个倍增器15(n型半导体区域23)。可替代地，在上述实施方式及其变形例中，如图14所示，例如，五个倍增器15(n型半导体区域23)可形成在每个像素10中。可替代地，在上述实施方式及其变形例中，如图15所示，例如，九个倍增器15(n型半导体区域23)可形成在每个像素10中。

例如，如图13所示，假设在每个像素10中形成三个倍增器15(n型半导体区域23)。在这种情况下，在平面视图中，三个倍增器15(n型半导体区域23)被布置在与光电转换器14(n阱22)相对的像素区域中更靠近中间的位置处，并且例如满足上述两个关系表达式(表达式(1)和表达式(2))。此外，在每个倍增器15中，距离R可以彼此相等。由于三个倍增器15被布置在与像素区域相反的像素区域中更靠近中间的位置处，所以与包括在多个像素10中的大量倍增器在行方向和列方向上以相等的间距布置的情况相比，从光电转换器14到每个倍增器15的距离被缩短。因此，与包括在多个像素10中的大量倍增器在行方向和列方向以等间距布置的情况相比，可以缩短从光电转换器14到每个倍增器15的距离。结果，可以防止抖动的劣化。

进一步地，在三个倍增器15(n型半导体区域23)形成在每个像素10中的情况下，例如如图13所示，并且其中三个倍增器15(n型半导体区域23)被布置在像素区域(n阱22)中除了像素区域的中心之外的位置处，与一个倍增器15被布置在像素区域的中心的情况相比，可以使光电转换器14与相应的倍增器15之间的距离基本上相等。与一个倍增器15被布置在像素区域的中心的情况相比，这使得可以抑制PDE的劣化。

例如，如图14所示，假设在每个像素10中形成五个倍增器15(n型半导体区域23)。在这种情况下，五个倍增器15(n型半导体区域23)被布置在与光电转换器14(n阱22)相反的像素区域中更靠近中间的位置处，并且例如在平面视图中满足上述两个关系表达式(表达式(1)和表达式(2))。由于五个倍增器15被布置在与像素区域相反的像素区域中更靠近中间的位置处，所以与包括在多个像素10中的大量倍增器在行方向和列方向上以相等的间距布置的情况相比，从光电转换器14到每个倍增器15的距离被缩短。因此，与包括在多个像素10中的大量倍增器在行方向和列方向以等间距布置的情况相比，可以缩短从光电转换器14到每个倍增器15的距离。结果，可以防止抖动的劣化。

例如，如图15所示，假设在每个像素10中形成九个倍增器15(n型半导体区域23)。在这种情况下，九个倍增器15(n型半导体区域23)被布置在与光电转换器14(n阱22)相反的像素区域中更靠近中间的位置处，并且例如在平面视图中满足上述两个关系表达式(表达式(1)和表达式(2))。由于九个倍增器15被布置在与像素区域相反的像素区域中更靠近中间的位置处，所以与包括在多个像素10中的大量倍增器在行方向和列方向上以相等间距布置的情况相比，从光电转换器14到每个倍增器15的距离被缩短。因此，与包括在多个像素10中的大量倍增器在行方向和列方向以等间距布置的情况相比，可以缩短从光电转换器14到每个倍增器15的距离。结果，可以防止抖动的劣化。

[变形例D]

在上述实施方式及其变形例中，与每个倍增器15的高浓度n型半导体区域24接触的接触电极16的数量没有特别限制。在上述实施方式及其变形例中，如图16的(A)和(B)中所示，例如，与每个倍增器15的高浓度n型半导体区域24接触的接触电极16的数量可以是一个或两个。

进一步地，在上述实施方式及其变形例中，与每个倍增器15的高浓度n型半导体区域24相接触的多个接触电极16的安排不受具体限制。在上述实施方式及其变形例中，如图16的(C)中所示，例如，与每个倍增器15的高浓度n型半导体区域24接触的接触电极16可以在与像素10的排列方向(行方向和列方向)交叉的方向上二维布置。

[变形例E]

在上述实施方式及其变形例中，如图17所示，例如，每个像素10可以包括与多个倍增器15中的每一个(具体地，多个n型半导体区域23)接触的n型半导体区域23a。例如，n型半导体区域23a包括的n型杂质浓度高于n型半导体区域23的n型杂质浓度且低于高浓度n型半导体区域24的n型杂质浓度。n型半导体区域23a与多个n型半导体区域23中的每一个电耦接。

在这种情况下，n型半导体区域23a还与高浓度n型半导体区域24接触。n型半导体区域23a还与高浓度n型半导体区域24电耦接。高浓度n型半导体区域24的数量和接触电极16的数量均小于一个像素10中包括的n型半导体区域23的数量，并且例如均为一个。因此，能够将由接触电极16产生的寄生电容减小与接触电极16的数量的减少对应的量。另外，能够将由于形成接触电极16时的蚀刻损伤或高浓度n型半导体区域24的污染引起的暗电流的增加抑制在相当于高浓度n型半导体区域24和接触电极16的各自的数量的减少的量。

在本变形例中，例如，如图18所示，n型半导体区域23a可以包括n型半导体区域，该n型半导体区域将位于在第一对角线方向上彼此相对的两个位置处的n型半导体区域23电耦接，并且将位于在与第一对角线方向交叉的第二对角线方向上彼此相对的两个位置处的n型半导体区域23电耦接。在这种情况下，例如，n型半导体区域23a在平面视图中具有X形。如图18所示，例如，高浓度n型半导体区域24与n型半导体区域23a的X形的中心部分(质心部分)接触。

在本变形例中，如图19所示，例如，n型半导体区域23a可包括将位于两个右侧位置处的n型半导体区域23彼此耦接并且将位于两个左侧位置处的n型半导体区域23彼此耦接的n型半导体区域。在这种情况下，例如，n型半导体区域23a在平面视图中具有H形。如图19所示，例如，高浓度n型半导体区域24与n型半导体区域23a的X形的中心部分(质心部分)接触。

在本变形例中，如图20所示，例如，n型半导体区域23a可以包括将位于四个位置处的n型半导体区域23彼此耦接的n型半导体区域。在这种情况下，例如，n型半导体区域23a在平面视图中具有矩形形状。如图20所示，例如，高浓度n型半导体区域24与n型半导体区域23a的X形的中心部分(质心部分)接触。

在本变形例中，在n型半导体区域23a包括具有X形状的n型半导体区域的情况下，高浓度n型半导体区域24可以与n型半导体区域23a的X形状的一端接触，例如如图21所示。

在本变形例中，如图17所示，例如，在光接收基板21的层间绝缘膜21B中可以形成用作将从光电转换器14泄漏的入射光朝向光电转换器14侧反射的反射镜的金属布线层19。在这种情况下，金属布线层19可形成为与接触电极16相接触。通过这样设置金属布线层19，能够提高量子效率(QE)。

[变形例F]

在上述变形例E中，如图22所示，例如，其中形成诸如淬灭部12的电路的半导体基板21C可以形成在光接收基板21的层间绝缘膜21B中。例如，半导体基板21C包括硅等。半导体基板21C具有使接触电极16、18贯通的贯通孔。在以这种方式设置半导体基板21C的情况下，与在半导体基板42中形成诸如淬灭部12的电路的情况相比，可以增加诸如淬灭部12的电路的面积。在本变形例中，在金属布线层19形成在层间绝缘膜21B中的情况下，金属布线层19可以用作将接触电极16和半导体基板21C彼此电耦接的布线。在这样设置金属布线层19的情况下，金属布线层19的布局的自由度增加，这使得可以提高量子效率(QE)。

[变形例G]

在上述变形例F中，如图23所示，例如，在光接收基板21的层间绝缘膜21B中可以形成金属层19a，金属层19a用作将从光电转换器14泄漏的入射光朝向光电转换器14侧反射的反射镜。在这种情况下，金属层19a优选地设置在n型半导体区域23a与半导体基板21C之间。此外，金属层19a可被布置为与接触电极16电分离。通过这样设置金属布线层19，能够提高量子效率(QE)。

应注意，在本变形例中，可以设置用作将从光电转换器14泄漏的入射光朝向光电转换器14侧反射的反射镜的任何层(例如，介电多层膜)来代替金属层19a。

[变形例H]

在上述实施方式中，如图24所示，例如，可以设置多晶硅电阻器布线16a来代替接触电极16和耦接部17。在这种情况下，例如，如图24所示，半导体基板21C可以形成在光接收基板21的层间绝缘膜21B中。如图24所示，例如，多晶硅电阻器布线16a是将高浓度n型半导体区域24和半导体基板21C中的每一个彼此耦接的布线。在这种情况下，也可以获得与上述实施方式的效果类似的效果。

[变形例I]

在上述实施方式及其变形例中，杂质半导体的导电类型可以与上述导电类型相反。在上述实施方式及其变形例中，例如，n阱22、n型半导体区域23、高浓度n型半导体区域24和n型半导体区域23a可均包括p型杂质半导体，并且P型半导体区域25、空穴蓄积区域26和高浓度p型半导体区域27可均包括n型杂质半导体。

<3.第二实施方式>

图25是示出根据本公开的第二实施方式的成像装置100的示意性配置示例的示图。如图25所示，例如，成像装置100包括光学系统110、固态成像元件120、控制器130和通信器140。

光学系统110会聚入射光并且将会聚的入射光引导至固态成像元件120。固态成像元件120通过成像获取图像数据，并且经由通信器140向外部输出通过成像获取的图像数据。通信器140是执行与外部设备的通信的接口，并且将由固态成像元件120获取的图像数据输出到外部设备。

控制器130控制固态成像元件120，以使固态成像元件120通过成像获取图像数据。例如，控制器130同时选择设置成沿行方向对准的多个像素10(行线)，从而使固态成像元件120保持在选择的行线处获取的多条像素数据。控制器130进一步使已被保持的多条像素数据被输出至通信器140。以这种方式，控制器130使得由固态成像元件120获取的多条像素数据作为图像数据从固态成像元件120输出到通信器140。

图26是示出图25的固态成像元件120的示意性配置示例的示图。如图26所示，例如，固态成像元件120包括像素阵列部121、信号处理器122和接口部123。

像素阵列部121包括根据上述实施方式或其任何变形例的多个像素10(在下文中，简称为“像素10”)。多个像素10在有效像素区域中以矩阵形式设置。在像素阵列部121中，垂直信号线VSL沿着每个像素列的列方向布线。垂直信号线VSL是用于从像素10读出信号的布线。每一个垂直信号线VSL的一端与信号处理器122耦接。

信号处理器122基于从每个像素获得的像素信号生成图像数据，并且将所生成的图像数据输出到接口部123。如图27所示，例如，为像素阵列部121中的每一个像素列设置读出电路122i。“122i”中的“i”对应于像素阵列部121中的像素列的次序i(1≤i≤m)。检测部13的输出端与垂直信号线VSL耦接。读出电路122i对通过垂直信号线VSL从像素10中的对应的一个输出的信号执行预定信号处理，并临时保持已经经历信号处理的像素信号。信号处理器122按顺序将已经保持的多个像素信号输出到接口部123。接口部123将从信号处理器122接收的多个像素信号顺次输出至通信器140。

图28示出像素阵列部121的多个像素10的截面配置示例。在像素阵列部121中，多个像素10以矩阵形式二维布置。

将像素彼此分离的像素分离部28形成在彼此相邻的两个像素10之间的边界部分处。像素分隔部28例如为格子(lattice)形状，并且一个像素10形成在由像素分隔部28包围的每个区域中。在每个像素10中，多个倍增器15布置在与光电转换器14相反的像素区域中更靠近中间的位置。结果，与包括在多个像素10中的大量倍增器在行方向和列方向以相等间距布置的情况相比，从光电转换器14到每个倍增器15的距离被缩短。

在本实施方式中，根据上述实施方式或其任何变形例的多个像素10形成在固态成像元件120中。因此，可以获得与上述实施方式或其任何变形例的效果类似的效果。

<4.第三实施方式>

图29是示出根据本公开的第三实施方式的测距装置200的示意性配置示例的示图。测距装置200是ToF(飞行时间)传感器，并且发射光以检测由检测目标反射的反射光。如图29所示，例如，测距装置200包括发光器210、光学系统220、光检测器230、控制器240以及通信器250。

发光器210基于来自控制器240的指令向检测目标发射光脉冲La。发光器210通过基于来自控制器240的指令执行交替重复发光和不发光的发光操作来发射光脉冲La。例如，发光器210包括发射红外光的光源。光源例如包括激光光源或LED(发光二极管)。

光学系统220包括在光电探测器230的光接收表面上形成图像的透镜。从发光器210发射并且由检测目标反射的光脉冲(反射光脉冲Lb)进入光学系统220。

控制器240向发光器210和光检测器230提供控制信号，并且控制发光器210和光检测器230的操作，从而控制测距装置200的操作。

光检测器230基于来自控制器240的指令检测反射光脉冲Lb。光检测器230基于检测结果生成距离图像数据，并且经由通信器140向外部输出生成的距离图像数据。

图30是示出图29的光检测器230的示意性配置示例的示图。如图30所示，例如，光检测器230包括像素阵列部121、信号处理器122和接口部123。

像素阵列部121包括根据上述实施方式或其任何变形例的多个像素10(在下文中，简称为“像素10”)。多个像素10在有效像素区域中以矩阵形式设置。在像素阵列部121中，垂直信号线VSL沿着每个像素列的列方向布线。垂直信号线VSL是用于从像素10读出信号的布线。每一个垂直信号线VSL的一端与信号处理器122耦接。

信号处理器122基于从每个像素10获得的像素信号生成图像数据，并且将所生成的图像数据输出到接口部123。如图30所示，例如，信号处理器122包括用于像素阵列部121中的每一个像素列的读出电路122i。“122i”的“i”对应于像素阵列部121中的像素列的次序i(1≤i≤m)。检测部13的输出端与垂直信号线VSL耦接。读出电路122i对通过垂直信号线VSL从像素10中的对应一个输出的信号执行预定信号处理，并临时保持已经经历信号处理的像素信号。信号处理器122按顺序将已经保持的多个像素信号输出到接口部123。接口部123将从信号处理器122接收的多个像素信号顺次输出至通信器140。

如图31所示，例如，读出电路122i包括TDC(时间数字转换器)122b、直方图生成器122c和处理器122d。TDC 122b基于像素10i的检测结果将光接收定时转换成数字值。直方图生成器122c基于由TDC 122b获得的数字值来生成直方图。处理器122d基于由直方图生成器122c生成的直方图来执行各种处理。例如，处理器122d执行FIR(有限脉冲响应)滤波处理、回波确定、深度值(距离值)计算处理、峰值检测处理等。信号处理器122使用针对每个像素10获得的深度值作为像素信号来产生一帧的深度图像数据。信号处理器122使用例如串行数据输出多个生成的像素信号。

在本实施方式中，根据上述实施方式或其任何变形例的多个像素10形成在光检测器230中。因此，可以获得与上述实施方式或其任何变形例的效果类似的效果。

<5.应用示例>

根据本公开的技术可应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以实现为安装在任何类型的移动主体上的装置，所述移动主体诸如车辆、电动车辆、混合电动车辆、摩托车、自行车、个人移动体、飞机、无人机、船舶、机器人、建筑机器或农业机器(牵引车)。

图32是描述车辆控制系统7000的示意性配置的示例的方框图，车辆控制系统7000作为可以应用根据本公开的实施方式的技术的移动体控制系统的示例。车辆控制系统7000包括经由通信网络7010彼此连接的多个电子控制单元。在图32所示的示例中，车辆控制系统7000包括驱动系统控制单元7100、车身系统控制单元7200、电池控制单元7300、车外信息检测单元7400、车内信息检测单元7500和集成控制单元7600。例如，将多个控制单元彼此连接的通信网络7010可以是符合任意标准的车载通信网络，诸如控制器局域网(CAN)、局域互联网(LIN)、局域网(LAN)、FlexRay(注册商标)等。

每个所述控制单元包括：微型计算机，所述微型计算机根据各种程序执行运算处理；存储部，存储由微型计算机执行的程序、用于各种操作的参数等；以及驱动电路，其驱动各种控制对象装置。每个控制单元还包括：网络接口(I/F)，用于经由通信网络7010与其他控制单元执行通信；以及通信接口，用于通过有线通信或无线电通信与内和车外的装置、传感器等进行通信。图32中所示的集成控制单元7600的功能配置包括微型计算机7610、通用通信接口7620、专用通信接口7630、定位部7640、信标接收部7650、车内装置接口7660、声音/图像输出部7670、车载网络接口7680和存储部7690。其他控制单元类似地包括微型计算机、通信接口、存储部等。

驾驶系统控制单元7100根据各种程序控制与车辆的驾驶系统相关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元7100用作用于产生车辆的驱动力的驱动力产生装置(诸如内燃机、驱动电机等)、用于将驱动力传递到车轮的驱动力传递机构、用于调节车辆的转向角的转向机构、用于产生车辆的制动力的制动装置等的控制装置。驱动系统控制单元7100可以具有作为防抱死制动系统(ABS)、电子稳定控制(ESC)等的控制装置的功能。

驾驶系统控制部7100与车辆状态检测部7110连接。车辆状态检测部7110例如包括检测车体的轴向旋转运动的角速度的陀螺仪传感器、检测车辆的加速度的加速度传感器和用于检测加速踏板的操作量、制动踏板的操作量、方向盘的转向角、发动机转速或车轮的转速等的传感器中的至少一个。驱动系统控制单元7100使用从车辆状态检测部7110输入的信号进行运算处理，对内燃机、驱动电动机、电动动力转向装置、制动装置等进行控制。

车身系统控制单元7200根据各种程序控制提供给车身的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元7200用作用于无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置或诸如前照灯、后备灯、制动灯、转向信号、雾灯等的各种灯的控制装置。在这种情况下，从移动装置发射的无线电波作为按键或者各种开关的信号的替代物可以被输入到主体系统控制单元7200。车身系统控制单元7200接收这些输入的无线电波或信号，并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、灯等。

根据各种程序，电池控制单元7300控制作为用于驱动电机的电源的第二电池7310。例如，从包括第二电池7310的电池装置向电池控制单元7300供应关于电池温度、电池输出电压、电池中剩余电荷量等的信息。电池控制单元7300使用这些信号执行算术运算处理，并且执行用于调节第二电池7310的温度的控制或控制提供给电池装置等的冷却装置。

车外信息检测单元7400检测关于包括车辆控制系统7000的车外部的信息。例如，车外信息检测部7400与成像部7410和车外信息检测部7420中的至少一个连接。成像部7410包括飞行时间(ToF)相机、立体相机、单目相机、红外相机和其他相机中的至少一个。例如，车外信息检测部7420包括用于检测当前大气条件或天气条件的环境传感器和用于检测在包括车辆控制系统7000的车辆的外围的其他车辆、障碍物、行人等的外围信息检测传感器中的至少一个。

环境传感器例如可以是检测雨的雨滴传感器、检测雾的雾传感器、检测阳光程度的阳光传感器和检测降雪的雪传感器中的至少一个。外围信息检测传感器可以是超声波传感器、雷达装置以及LIDAR装置(光检测和测距装置，或者激光成像检测和测距装置)中的至少一个。成像部7410和车外信息检测部7420中的每一个可被设置为独立的传感器或装置，或者可被设置为其中多个传感器或装置被集成的装置。

图33描述了成像部7410和车外信息检测部7420的安装位置的示例。成像部7910、7912、7914、7916和7918例如设置在车辆7900的前鼻、侧视镜、后保险杠和后门上的位置和车内部中的挡风玻璃的上部上的位置中的至少一个。设置在车内部的前鼻部的成像部7910和设置在挡风玻璃的上部的成像部7918主要获得车辆7900的前方的图像。设置于侧视镜的成像部7912和7914主要获得车辆7900的侧面的图像。设置在后保险杠或后门的成像部7916主要获得车辆7900的后方的图像。设置在车内部内的挡风玻璃的上部的成像部7918主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、信号、交通标志、车道等。

顺便提及，图33描述了各个成像部7910、7912、7914和7916的拍摄范围的示例。成像范围a表示设置到前鼻部的成像部7910的成像范围。成像范围b和c分别表示提供给侧视镜的成像部7912和7914的成像范围。成像范围d表示设置到后保险杠或后门的成像部7916的成像范围。车辆7900的俯视时的俯瞰图像例如能够通过将由摄像部7910、7912、7914、7916拍摄到的图像数据重叠而得到。

设置在车辆7900的前方、后方、侧方、角落和车内部内的挡风玻璃的上部的车外信息检测部7920、7922、7924、7926、7928、和7930可以是例如超声波传感器或雷达装置。设置于车辆7900的前鼻部、后保险杠、车辆7900的后门、车室内的挡风玻璃的上部的车外信息检测部7920、7926、7930例如也可以是LIDAR装置。这些车外信息检测部7920至7930主要用于检测先行车、行人、障碍物等。

返回图32，将继续描述。车外信息检测部7400使成像部7410拍摄车外的图像，接收拍摄图像数据。另外，车外信息检测部7400从与车外信息检测部7400连接的车外信息检测部7420接收检测信息。在车外信息检测部7420是超声波传感器、雷达装置、LIDAR装置的情况下，车外信息检测部7400发送超声波、电磁波等，并且接收所接收到的反射波的信息。车外信息检测部7400基于接收到的信息，可以进行对人类、车辆、障碍物、标志、路面上的文字等物体进行检测的处理、或者与物体之间的距离进行检测的处理。另外，车外信息检测部7400也可以基于接收到的信息进行识别降雨、雾、路面状况等的环境识别处理。车外信息检测单元7400可以基于所接收的信息来计算到车外部的物体的距离。

此外，基于所接收的图像数据，车外信息检测单元7400可以执行识别人、车辆、障碍物、标志、路面上的文字等的图像识别处理或者检测距其的距离的处理。车外信息检测单元7400可以将所接收的图像数据进行诸如失真校正、对齐等的处理，并且将通过多个不同的成像部7410成像的图像数据组合以生成鸟瞰图像或全景图像。车外信息检测部7400可以使用由成像部7410拍摄到的图像数据来进行视点变换处理，该成像部7410包括互不相同的成像部。

车内信息检测单元7500检测关于车内部的信息。例如，车内信息检测单元7500与检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测部7510连接。驾驶员状态检测部7510可以包括对驾驶员成像的照相机、检测驾驶员的生物信息的生物传感器、收集车内部内的声音的麦克风等。生物传感器例如设置在座椅表面、方向盘等中，并检测坐在座椅上的乘客或保持方向盘的驾驶员的生物信息。基于从驾驶员状态检测部7510输入的检测信息，车内信息检测单元7500可以计算驾驶员的疲劳度或驾驶员的集中度，或者可以确定驾驶员是否打瞌睡。车内信息检测单元7500可以使通过收集声音获得的音频信号经受诸如噪声消除处理等的处理。

集成控制单元7600根据各种程序控制车辆控制系统7000内的一般操作。集成控制单元7600与输入部7800连接。输入部7800由触摸面板、按钮、麦克风、开关、杆等能够由乘员进行输入操作的装置实现。集成控制单元7600可以被供应通过对通过麦克风输入的语音的语音识别而获得的数据。输入部7800可以例如是使用红外线或其他无线电波的远程控制装置，或者支持车辆控制系统7000的操作的外部连接装置，诸如移动电话、个人数字助理(PDA)等。输入部7800可以是例如照相机。在这种情况下，乘坐者可以通过手势输入信息。替代地，可以输入通过检测乘员穿戴的可穿戴装置的运动而获得的数据。此外，输入部7800可以例如包括输入控制电路等，该输入控制电路等基于乘员等使用上述输入部7800输入的信息来生成输入信号，并将所生成的输入信号输出至集成控制单元7600。乘员等通过操作输入部7800，向车辆控制系统7000输入各种数据或者指示处理操作。

存储部7690可以包括存储由微型计算机执行的各种程序的只读存储器(ROM)以及存储各种参数、操作结果、传感器值等的随机存取存储器(RAM)。此外，存储部7690可以通过诸如硬盘驱动器(HDD)等的磁存储装置、半导体存储装置、光存储装置、磁光存储装置等来实现。

通用通信接口7620是广泛使用的通信接口，该通用通信接口调解与存在于外部环境7750中的各种装置的通信。通用通信接口7620可以实现蜂窝通信协议，诸如全球移动通信系统(GSM(注册商标))、全球微波接入互操作性(WiMAX(注册商标))、长期演进(LTE(注册商标))、LTE-高级(LTE-A)等，或者诸如无线LAN(也称为无线保真(Wi-Fi(注册商标))、蓝牙(注册商标)等的另一无线通信协议。例如，通用通信接口7620可以经由基站或接入点与存在于外部网络(例如，互联网、云网络或公司特定网络)上的装置(例如，应用服务器或控制服务器)连接。此外，例如，通用通信接口7620可以使用对等(P2P)技术与存在于车辆附近的终端(该终端例如是驾驶员的终端、行人或商店、或机器型通信(MTC)终端)连接。

专用通信接口7630是支持开发用于在车辆中使用的通信协议的通信接口。专用通信接口7630可以实现标准协议，例如，如车辆环境中的无线接入(WAVE)(其是作为较低层的电气和电子工程师协会(IEEE)802.11p和作为较高层的IEEE 1609的组合)、专用短程通信(DSRC)、或蜂窝通信协议。专用通信接口7630通常执行V2X通信作为包括以下各项中的一项或多项的概念：车辆与车辆(车辆到车辆)之间的通信、道路与车辆(车辆到基础设施)之间的通信、车辆与家庭(车辆到家庭)之间的通信、以及行人与车辆(车辆到行人)之间的通信。

定位部7640例如通过从GNSS卫星接收全球导航卫星系统(GNSS)信号(例如，来自全球定位系统(GPS)卫星的GPS信号)来执行定位，并且生成包括车辆的纬度、经度和海拔的位置信息。顺便提及，定位部7640可以通过与无线接入点交换信号来识别当前位置，或者可以从诸如移动电话、个人手持电话系统(PHS)或具有定位功能的智能电话之类的终端获得位置信息。

例如，信标接收部7650接收从安装在道路等上的无线电台传输的无线电波或电磁波，并且由此获得有关当前位置、拥堵、封闭道路、必要时间等的信息。顺便提及，信标接收部7650的功能可以被包括在上述专用通信接口7630中。

车内装置接口7660是调解微型计算机7610与存在于车内的不同车内装置7760之间的连接的通信接口。车内装置接口7660可以使用诸如无线LAN、蓝牙(注册商标)、近场通信(NFC)或无线通用串行总线(WUSB)所述的无线通信协议来建立无线连接。此外，车内装置接口7660可以经由未在图中示出的连接端子(以及线缆，如果必要的话)通过通用串行总线(USB)、高清多媒体接口(HDMI(注册商标))、移动高清链路(MHL)等建立有线连接。车载装置7760可以例如包括乘员拥有的移动装置和可穿戴装置以及被携带或附接至车辆的信息装置中的至少一个。车载装置7760还可以包括搜索到任意目的地的路径的导航装置。车内装置接口7660与这些车内装置7760交换控制信号或数据信号。

车载网络接口7680是调解微型计算机7610与通信网络7010之间的通信的接口。车载网络接口7680根据通信网络7010所支持的预定协议来发送和接收信号等。

集成控制单元7600的微型计算机7610基于经由通用通信接口7620、专用通信接口7630、定位部7640、信标接收部7650、车内装置接口7660和车载网络接口7680中的至少一个获得的信息，根据各种程序控制车辆控制系统7000。例如，微型计算机7610可以基于所获得的关于车内部和外部的信息计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且向驱动系统控制单元7100输出控制命令。例如，微型计算机7610可以执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(ADAS)所述的功能的协作控制，该功能包括用于车辆的防碰撞或减震、基于跟随距离的跟随驾驶、维持驾驶的车辆速度、车辆碰撞的警告、车辆与车道的偏离的警告等。另外，微型计算机7610可通过基于所获得的关于车辆周围环境的信息控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等，来执行意图用于自动驾驶的协作控制，其使车辆自动行驶而不取决于驾驶员的操作等。

微型计算机7610可以生成车辆与诸如周围结构、人等物体之间的三维距离信息，并且基于经由通用通信接口7620、专用通信接口7630、定位部7640、信标接收部7650、车内装置接口7660和车载网络接口7680中的至少一个获得的信息生成包括关于车辆的当前位置的周围的信息的局部地图信息。此外，微型计算机7610可基于获得的信息预测诸如车辆的碰撞、行人等的接近、进入封闭道路等的危险，并产生警告信号。警告信号例如可以是用于产生警告声音或点亮警告灯的信号。

声音/图像输出部7670将声音和图像中的至少一个的输出信号传输到输出装置，该输出装置能够视觉地或听觉地将信息通知给车辆的乘员或车外部。在图32的示例中，音频扬声器7710、显示部7720和仪表板7730被示出为输出装置。例如，显示部7720可以包括板载显示器和平视显示器中的至少一个。显示部7720可以具有增强现实(AR)显示功能。输出装置可以是不同于这些装置，并且可以是诸如耳机的另一装置、诸如由乘客等佩戴的眼镜型显示器的可佩戴装置、投影仪、灯等。在输出装置是显示装置的情况下，显示装置以各种形式(诸如文本、图像、表格、图形等)可视地显示通过由微型计算机7610执行的各种处理获得的结果或从另一控制单元接收的信息。此外，在输出装置是音频输出装置的情况下，音频输出装置将由再现的音频数据或声音数据等组成的音频信号转换成模拟信号，并且在听觉上输出模拟信号。

顺便提及，在图32中描述的示例中，经由通信网络7010彼此连接的至少两个控制单元可以集成到一个控制单元中。可替代地，每个单独的控制单元可以包括多个控制单元。此外，车辆控制系统7000可包括图中未示出的另一个控制单元。另外，由以上描述中的控制单元之一执行的功能的部分或全部可以被分配给另一控制单元。也就是说，只要经由通信网络7010发送和接收信息，就可以由任何控制单元执行预定算术处理。类似地，与其中一个控制单元连接的传感器或装置可以与另一控制单元连接，并且多个控制单元可以经由通信网络7010相互发送和接收检测信息。

要注意的是，可以在任何控制单元等上安装用于实现上述成像装置100或测距装置200的每个功能的计算机程序。此外，还可以提供其中存储这种计算机程序的计算机可读记录介质。记录介质是例如磁盘、光盘、磁光盘、闪存等。此外，上述计算机程序可以通过网络分布，例如，不使用记录介质。

在上述车辆控制系统7000中，例如，可以使用上述成像装置100或测距装置200作为LIDAR的光源转向部作为环境传感器。此外，包括上述成像装置100或测距装置200的光学计算单元可以在成像部执行图像识别。在使用上述成像装置100或测距装置200作为高效且高亮度的投影装置的情况下，可以在地面上投影线或字符。具体地，可以显示线条，使得当车辆向后滚动时，车外部的人能够看到车辆正在经过的地方，或者当车辆向行人放路时，能够用光显示人行道。

此外，上文所描述的成像装置100或测距装置200的至少一些部件可以在图32中所示的集成控制单元7600的模块(例如，包括一个裸片的集成电路模块)中实现。可替代地，上述成像装置100或测距装置200可由图32中示出的车辆控制系统7000的多个控制单元实现。

尽管上面已经参考实施方式、其变形例及其应用示例描述了本公开，但是本公开不限于上述实施方式等，并且可以各种方式进行修改。应注意，本文中描述的效果仅是示例。本公开的效果不限于本文中描述的效果。本公开可具有除本文中描述的效果之外的效果。

此外，例如，本公开可具有以下配置。

(1)一种光检测装置，包括：

二维布置的多个像素，

每个像素包括：

光电转换器；

多个倍增器，多个倍增器彼此并联耦接并且与光电转换器串联耦接；以及

淬灭部，该淬灭部耦接至多个倍增器的与光电转换器的耦接侧相反的一侧。

(2)根据(1)所述的光检测装置，其中，每个像素还包括金属布线，金属布线将多个倍增器中的淬灭部侧的相应的部分彼此电耦接。

(3)根据(2)所述的光检测装置，还包括：半导体基板以及与半导体基板接触形成的层间绝缘膜，其中，

在每个像素中，

光电转换器包括在半导体基板中的预定深度处形成在单个区域中的预定导电类型的半导体区域，

多个倍增器形成在pn结区域中，pn结区域形成在半导体基板中的比光电转换器浅并且更靠近布线层的区域中，并且

金属布线形成在层间绝缘膜中并与多个倍增器接触。

(4)根据(3)所述的光检测装置，还包括：信号处理基板，信号处理基板利用介于半导体基板与信号处理基板之间的层间绝缘膜键合至半导体基板，其中，

信号处理基板包括与金属布线电耦接的信号处理器，并且

信号处理器处理来自多个倍增器的输出。

(5)根据(4)所述的光检测装置，其中，层间绝缘膜和信号处理基板通过将设置在层间绝缘膜和信号处理基板的相应的接合表面上的铜焊盘彼此接合而彼此电耦接。

(6)根据(3)所述的光检测装置，其中，在每个像素中，多个倍增器在平面视图中被布置在与光电转换器相反的像素区域中更靠近中间的位置处。

(7)根据(6)所述的光检测装置，其中，在每个像素中，多个倍增器被布置在像素区域中除了像素区域的中心之外的位置处。

(8)根据(3)至(7)中任一项所述的光检测装置，其中，每个像素在与半导体基板中的多个倍增器相同的层中还包括分离部，分离部将多个倍增器彼此分离。

(9)根据(8)所述的光检测装置，其中，分离部包括形成在半导体基板中的离子注入。

(10)根据(8)所述的光检测装置，其中，分离部包括形成在半导体基板中的STI(浅沟槽隔离)。

(11)根据(1)所述的光检测装置，还包括：半导体基板，在半导体基板中形成光电转换器和多个倍增器，其中，

每个倍增器形成在半导体基板的第一导电型的第一半导体区域与第二导电型的第二半导体区域彼此接合的区域中，并且

半导体基板在每个像素中还包括与多个第一半导体区域中的每一个接触的第一导电类型的第三半导体区域。

(12)根据(11)所述的光检测装置，其中，第三半导体区域中的第一导电型的杂质的浓度比第一半导体区域中的第一导电型的杂质的浓度高。

(13)根据(12)所述的光检测装置，其中，

半导体基板在每个像素中还包括：数量小于倍增器的第一导电类型的第四半导体区域，第四半导体区域与第三半导体区域接触并用作接触部；并且

第三半导体区域中的第一导电型的杂质的浓度低于第四半导体区域中的第一导电型的杂质的浓度。

(14)一种成像装置，包括：

二维布置的多个像素，

每个像素包括：

光电转换器；

多个倍增器，多个倍增器彼此并联耦接并且与光电转换器串联耦接；以及

淬灭部，该淬灭部耦接至多个倍增器的与光电转换器的耦接侧相反的一侧。

(15)一种测距装置，包括：

光检测装置，

光检测装置具有二维布置的多个像素，

每个像素包括：

光电转换器；

多个倍增器，多个倍增器彼此并联耦接并且与光电转换器串联耦接；以及

淬灭部，该淬灭部耦接至多个倍增器的与光电转换器的耦接侧相反的一侧。

在根据本公开的第一方面的光检测装置、根据本公开的第二方面的成像装置以及根据本公开的第三方面的测距装置中，彼此并联耦接的多个倍增器串联与每个像素中的光电转换器耦接。与对每个像素设置单个倍增器的情况相比，这使得可以减少像素之间的特性变化。

本申请要求于2021年10月21日向日本专利局提交的国际专利申请号PCT/JP2021/038918的权益，其全部内容通过引用并入本文。

本领域技术人员应该理解，根据设计需求和其他因素，可以出现各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在所附权利要求或其等效物的范围内即可。

Claims (15)

1.一种光检测装置，包括：

二维布置的多个像素，

每个所述像素包括：

光电转换器；

多个倍增器，所述多个倍增器彼此并联耦接并且与所述光电转换器串联耦接；以及

淬灭部，所述淬灭部耦接至所述多个倍增器的与所述光电转换器的耦接侧相反的一侧。

2.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，每个所述像素还包括金属布线，所述金属布线将所述多个倍增器中的所述淬灭部侧的相应的部分彼此电耦接。

3.根据权利要求2所述的光检测装置，还包括：半导体基板以及与所述半导体基板接触形成的层间绝缘膜，其中，

在每个所述像素中，

所述光电转换器包括在所述半导体基板中的预定深度处形成在单个区域中的预定导电类型的半导体区域，

所述多个倍增器形成在pn结区域中，所述pn结区域形成在所述半导体基板中的比所述光电转换器浅并且更靠近所述布线层的区域中，并且

所述金属布线形成在所述层间绝缘膜中并与所述多个倍增器接触。

4.根据权利要求3所述的光检测装置，还包括：信号处理基板，所述信号处理基板利用介于所述半导体基板与所述信号处理基板之间的所述层间绝缘膜键合至所述半导体基板，其中，

所述信号处理基板包括与所述金属布线电耦接的信号处理器，并且

所述信号处理器处理来自所述多个倍增器的输出。

5.根据权利要求4所述的光检测装置，其中，所述层间绝缘膜和所述信号处理基板通过将设置在所述层间绝缘膜和所述信号处理基板的相应的接合表面上的铜焊盘彼此接合而彼此电耦接。

6.根据权利要求3所述的光检测装置，其中，在每个所述像素中，所述多个倍增器在平面视图中被布置在与所述光电转换器相反的像素区域中更靠近中间的位置处。

7.根据权利要求6所述的光检测装置，其中，在每个所述像素中，所述多个倍增器被布置在所述像素区域中除了所述像素区域的中心之外的位置处。

8.根据权利要求3所述的光检测装置，其中，每个所述像素在与所述半导体基板中的所述多个倍增器相同的层中还包括分离部，所述分离部将所述多个倍增器彼此分离。

9.根据权利要求8所述的光检测装置，其中，所述分离部包括形成在所述半导体基板中的离子注入。

10.根据权利要求8所述的光检测装置，其中，所述分离部包括形成在所述半导体基板中的STI(浅沟槽隔离)。

11.根据权利要求1所述的光检测装置，还包括：半导体基板，在所述半导体基板中形成所述光电转换器和所述多个倍增器，其中，

每个倍增器形成在所述半导体基板的第一导电型的第一半导体区域与第二导电型的第二半导体区域彼此接合的区域中，并且

所述半导体基板在每个所述像素中还包括与多个所述第一半导体区域中的每一个接触的所述第一导电类型的第三半导体区域。

12.根据权利要求11所述的光检测装置，其中，所述第三半导体区域中的所述第一导电型的杂质的浓度比所述第一半导体区域中的所述第一导电型的杂质的浓度高。

13.根据权利要求12所述的光检测装置，其中，

所述半导体基板在每个所述像素中还包括：数量小于所述倍增器的所述第一导电类型的第四半导体区域，所述第四半导体区域与所述第三半导体区域接触并用作接触部；并且

所述第三半导体区域中的所述第一导电型的杂质的浓度低于所述第四半导体区域中的所述第一导电型的杂质的浓度。

14.一种成像装置，包括：

二维布置的多个像素，

每个所述像素包括：

光电转换器；

多个倍增器，所述多个倍增器彼此并联耦接并且与所述光电转换器串联耦接；以及

淬灭部，所述淬灭部耦接至所述多个倍增器的与所述光电转换器的耦接侧相反的一侧。

15.一种测距装置，包括：

光检测装置，

所述光检测装置具有二维布置的多个像素，

每个所述像素包括：

光电转换器；

多个倍增器，所述多个倍增器彼此并联耦接并且与所述光电转换器串联耦接；以及

淬灭部，所述淬灭部耦接至所述多个倍增器的与所述光电转换器的耦接侧相反的一侧。