光检测装置制造方法及图纸

光检测装置具备：具有二维排列的多个像素的半导体光检测元件、具有对来自对应的像素的输出信号进行处理的多个信号处理部的搭载基板。半导体光检测元件在每个像素具有：多个雪崩光电二极管，其以盖革模式动作；多个灭弧电阻，其串联地电连接于对应的雪崩光电二极管；贯通电极，其与多个灭弧电阻电连接。各信号处理部具有通过对应的贯通电极而电连接有多个雪崩光电二极管并且输出与来自多个雪崩光电二极管的输出信号对应的信号的电流镜电路。搭载基板具有的多个信号处理部的数量比各像素中的受光区域的数量多。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光检测装置
本专利技术涉及光检测装置。
技术介绍
已知有具有二维排列的多个像素和对来自对应的像素的输出信号进行处理的多个信号处理部的光检测装置(例如，参照专利文献1及2)。各像素包含光电二极管。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005-265607号公报专利文献2：日本特开2006-332796号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题专利文献1及2所记载的光检测装置中，各像素中的光灵敏度较低，因此，微弱光(例如，单光子)的成像困难。在像素的受光面积较大的情况下，与像素的受光面积较小的情况相比，确保了像素中的光灵敏度。但是，在像素的受光面积较大的情况下，可能产生以下的问题。难以缩小像素间的间距，因此，成像中不能确保充分的分辨率。各像素中，背景光容易受光，因此，背景光的受光量大。在背景光的受光量相对于作为检测对象的微弱光的受光量的比例较大的情况下，难以截止背景光的成分。光电二极管中的PN结容量较大，因此，从接收微弱光到输出信号的响应速度慢。专利文献1及2所记载的光检测装置中，运算放大器电路放大来自光电二极管的信号。但是，在为了检测微弱光而提高运算放大器电路的增益的情况下，运算放大器电路不可回避响应速度的降低或供给电力的增加。在运算放大器电路的响应速度降低的情况下，输入信号的上升的陡度可能不能精确地传递至连接于运算放大器电路的后段电路。在运算放大器电路的供给电力增加的情况下，装置整体中的耗电量变得庞大。本专利技术的一个方式的目的在于，提供高精度且省电力地检测微弱光的光检测装置。解决课题的技术手段本专利技术的一个方式是一种光检测装置，其具备半导体光检测元件、搭载半导体光检测元件的搭载基板。半导体光检测元件具有具备相互相对的第一主面及第二主面的半导体基板，并且具有二维排列于半导体基板的多个像素。搭载基板具有对来自对应的像素的输出信号进行处理的多个信号处理部。半导体光检测元件在每个像素具有：多个雪崩光电二极管，其以盖革模式动作；多个灭弧电阻；贯通电极，其沿着厚度方向贯通半导体基板。多个雪崩光电二极管分别具有设置于半导体基板的第一主面侧的受光区域。多个灭弧电阻配置于半导体基板的第一主面侧，并且与对应的雪崩光电二极管串联地电连接。贯通电极与多个灭弧电阻电连接。多个雪崩光电二极管的受光区域在每个像素二维排列。各信号处理部具有通过对应的贯通电极而电连接有多个雪崩光电二极管的电流镜电路。电流镜电路输出与来自多个雪崩光电二极管的输出信号对应的信号。搭载基板具有的多个信号处理部的数量比各像素中的受光区域的数量多。本一个方式的光检测装置中，半导体光检测元件在二维排列的每个像素中具有以盖革模式动作的多个雪崩光电二极管。多个信号处理部的数量比各像素的受光区域的数量多。本一个方式的光检测装置中，通过各雪崩光电二极管的内部倍增功能，与使用普通的光电二极管的光检测装置相比，各像素中的光灵敏度提高。因此，本一个方式的光检测装置即使在为了提高成像中的分辨率而缩小各像素的受光面积的情况下，也检测使用普通的光电二极管的光检测装置中难以检测的微弱光。背景光是相对于微弱光的噪声。在像素的受光面积较小的情况下，与像素的受光面积较大的情况相比，背景光的受光量相对于微弱光的受光量的比例较小，因此，每一像素的背景光的成分较少。另外，在像素的受光面积较小的情况下，各像素的雪崩光电二极管的PN结容量的和也较小。因此，从各雪崩光电二极管得到具有急剧的上升的输出信号。本一个方式的光检测装置中，各信号处理部具有电流镜电路。与运算放大器电路相比，电流镜电路省电力，且响应速度快，精确地传递输入信号的信息。输入信号的信息例如包含信号波形。因此，电流镜电路精确地传递来自各雪崩光电二极管的输出信号的上升的陡度。它们的结果，本一个方式的光检测装置高精度且省电力地检测微弱光。本一个方式的光检测装置中，各信号处理部也可以具有栅极接地电路，也可以向电流镜电路输入来自栅极接地电路的输出信号。在该情况下，栅极接地电路插入到对应的贯通电极与电流镜电路之间，并且通过对应的贯通电极而被输入来自多个雪崩光电二极管的输出信号。栅极接地电路的输入阻抗比栅极接地电路以外的读出电路的输入阻抗低。因此，栅极接地电路精确地传递来自各雪崩光电二极管的输出信号的上升的陡度。其结果，本形式中，各信号处理部更进一步精确地传递来自各雪崩光电二极管的输出信号的上升的陡度。本一个方式的光检测装置中，各信号处理部也可以具有被输入来自电流镜电路的输出信号的比较器。在该情况下，从输入到比较器的信号得到具有期望的脉冲波高的信号。专利技术的效果本专利技术的一个方式提供高精度且省电力地检测微弱光的光检测装置。附图说明图1是表示一个实施方式的光检测装置的概略立体图；图2是光检测装置的分解立体图；图3是半导体光检测元件的概略平面图；图4是半导体光检测元件的概略放大图；图5是半导体光检测元件的概略放大图；图6是表示半导体光检测元件的截面结构的图；图7是光检测装置的电路图；图8是本实施方式的变形例的光检测装置的电路图；图9是表示搭载基板的结构的图。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行详细地说明。此外，说明中，对相同要素或具有相同功能的要素使用相同符号，并省略重复的说明。首先，参照图1及图2说明本实施方式的光检测装置的结构。图1是表示本实施方式的光检测装置的概略立体图。图2是图1所示的光检测装置的分解立体图。如图1及图2所示，光检测装置1具备半导体光检测元件10、搭载基板20、及玻璃基板30。搭载基板20与半导体光检测元件10相对。玻璃基板30与半导体光检测元件10相对。半导体光检测元件10配置于搭载基板20与玻璃基板30之间。本实施方式中，与半导体光检测元件10、搭载基板20、及玻璃基板30的各主面平行的面为XY轴平面，并且与各主面正交的方向为Z轴方向。半导体光检测元件10具有俯视时呈现矩形形状的半导体基板50。半导体基板50由Si构成，且是N型的半导体基板。半导体基板50具有相互相对的主面1Na和主面1Nb。N型是第一导电型的一个例子。第二导电型的一个例子是P型。如图2所示，半导体光检测元件10具有多个像素U和多个贯通电极TE。多个像素U在半导体基板50上二维排列成行列状。多个贯通电极TE在半导体基板50上也二维排列成行列状。光检测装置1输出与多个像素U中检测的光对应的信号。本实施方式中，像素U的数量为“1024(32×32)”。像素U间的间距WU在行方向及列方向上为10～500μm。行方向为X轴方向，列方向为Y轴方向。玻璃基板30具有相互相对的主面30a和主面30b。玻璃基板30俯视时呈现矩形形状。主面30b与半导体基板50的主面1Na相对。主面30a及主面30b平坦。玻璃基板30和半导体光检测元件10利用光学粘接剂OA光学地连接。玻璃基板30也可以直接形成于半导体光检测元件10上。搭载基板20具有相互相对的主面20a和主面20b。搭载基板20俯视时呈现矩形形状。半导体光检测元件10搭载于搭载基板20。主面20a与主面1Nb相对。搭载基板20构成ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit(专用集成电路))。如图2所示，搭载基板20具有多个信号处理部SP。多个信号处理部SP二维排列于搭载基板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光检测装置，其中，具备：半导体光检测元件，其具有具备相互相对的第一主面及第二主面的半导体基板，并且具有二维排列于所述半导体基板的多个像素；搭载基板，其搭载所述半导体光检测元件，并且具有对来自对应的所述像素的输出信号进行处理的多个信号处理部，所述半导体光检测元件在每个所述像素具有：多个雪崩光电二极管，其分别具有设置于所述半导体基板的所述第一主面侧的受光区域，并且以盖革模式进行动作；多个灭弧电阻，其配置于所述半导体基板的所述第一主面侧，并且与对应的所述雪崩光电二极管串联地电连接；贯通电极，其与所述多个灭弧电阻电连接，并且沿着厚度方向贯通所述半导体基板，所述多个雪崩光电二极管的所述受光区域在每个所述像素二维排列，各所述信号处理部具有通过对应的所述贯通电极而电连接有所述多个雪崩光电二极管并且输出与来自所述多个雪崩光电二极管的输出信号对应的信号的电流镜电路，所述搭载基板具有的所述多个信号处理部的数量比各所述像素中的所述受光区域的数量多。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.11 JP 2016-2207811.一种光检测装置，其中，具备：半导体光检测元件，其具有具备相互相对的第一主面及第二主面的半导体基板，并且具有二维排列于所述半导体基板的多个像素；搭载基板，其搭载所述半导体光检测元件，并且具有对来自对应的所述像素的输出信号进行处理的多个信号处理部，所述半导体光检测元件在每个所述像素具有：多个雪崩光电二极管，其分别具有设置于所述半导体基板的所述第一主面侧的受光区域，并且以盖革模式进行动作；多个灭弧电阻，其配置于所述半导体基板的所述第一主面侧，并且与对应的所述雪崩光电二极管串联地电连接；贯通电极，其与所述多个灭弧电阻电连接，并且沿着厚度方向贯通所述半导体基...

【专利技术属性】
技术研发人员：中村重幸，足立俊介，马场隆，永野辉昌，山本晃永，
申请(专利权)人：浜松光子学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP