传感器以及距离测量装置制造方法及图纸

实施方式提供一种即使在入射了大光量的光时也稳定地进行动作的传感器以及距离测量装置，该距离测量装置具备该传感器。实施方式的传感器具有第一雪崩光电二极管、第一淬灭元件、第二雪崩光电二极管和第二淬灭元件。第一淬灭元件的一端连接于各个第一雪崩光电二极管的电流输出端子，另一端连接于输出端子。第二雪崩光电二极管以与第一雪崩光电二极管相邻的方式配置。第二淬灭元件的一端连接于各个所述第二雪崩光电二极管的电流输出端子，另一端连接于特定的电位。

【技术实现步骤摘要】
传感器以及距离测量装置相关申请本申请享受以日本专利申请2019-46282号(申请日：2019年3月13日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含该基础申请的全部内容。
本专利技术的实施方式涉及传感器以及具备该传感器的距离测量装置。
技术介绍
已知被称作LIDAR(LightDetectionandRanging，激光探测与测距)的距离测量装置。LIDAR向对象物照射激光，通过传感器检测从对象物反射的反射光的强度，基于从传感器输出的光强度信号来测量到对象物的距离。作为用于LIDAR的传感器，是使用了半导体的光电倍增元件，特别是已知使用了硅光电倍增元件(SiPM)的传感器。这样的传感器灵敏度高，但当接受了大光量的光时，与通常相比输出持续更长时间，存在难以进行下一测量并且其输出成为噪声而性能(S/N比)劣化的情况。这存在如下等的原因：由照到传感器的周围(半导体)的光而产生载流子；传感器产生的次级光子在传感器的周围被吸收而产生载流子；传感器产生的载流子扩散而蓄积在传感器的周围。
技术实现思路
实施方式提供一种传感器以及具备该传感器的距离测量装置，该传感器即使在入射了大光量的光时，由此导致的不能使用的时间也短，性能劣化较少，进行稳定的动作。实施方式的传感器具有第一雪崩光电二极管、第一淬灭元件、第二雪崩光电二极管和第二淬灭元件。第一淬灭元件的一端连接于各个所述第一雪崩光电二极管的电流输出端子，另一端连接于输出端子。第二雪崩光电二极管以与第一雪崩光电二极管相邻的方式配置。第二淬灭元件的一端连接于各个所述第二雪崩光电二极管的电流输出端子，另一端连接于特定的电位，例如接地。附图说明图1是示出各实施方式的距离测量装置的概略的整体结构的图。图2是示出一个SPAD的结构及其动作原理的图。图3是示出第一实施方式中的传感器的一个结构例的图。图4是用于对伪(dummy)SPAD的效果进行说明的图。图5是示出第二实施方式中的传感器的一个结构例的图。图6是用于对遮光层的效果进行说明的图。图7A是示出相对于以像素的APD的表面为基准的层深的杂质浓度的示例的图。图7B是示出相对于以伪SPAD的APD的表面为基准的层深的杂质浓度的第一示例的图。图7C是示出相对于以伪SPAD的APD的表面为基准的层深的杂质浓度的第二示例的图。图8是示出在像素与伪SPAD之间隔开间隔的变形例的图。具体实施方式以下，参照附图对实施方式进行说明。[第一实施方式]图1是示出各实施方式的距离测量装置的概略的整体结构的图。距离测量装置1具有发射部10、光学系统20、测量处理部30和图像处理部40。发射部10间歇地发射激光L1。发射部10具有光源11、第一驱动电路12、振荡器13、第二驱动电路14和控制部15。光源11间歇地发出激光L1。光源11是激光二极管等激光光源。第一驱动电路12例如将用于驱动光源11的驱动电流供给到光源11。第一驱动电路12根据由振荡器13生成的脉冲信号而输出驱动电流。振荡器13基于控制部15的控制而生成脉冲信号。振荡器13将生成的脉冲信号输出到第一驱动电路12。第二驱动电路14基于控制部15的控制而将用于驱动光学系统20的镜25的驱动电流供给到镜25。控制部15具有例如CPU以及存储器。存储器存储有用于距离测量装置1的动作的程序。CPU按照存储于存储器的程序，控制第一驱动电路12以及第二驱动电路14。光学系统20将从发射部10射出的激光L1向对象物O射出，并且使从对象物O反射的激光L1的反射光L2入射到测量处理部30。光学系统20具有透镜21、第一光学元件22、透镜23、第二光学元件24和镜25。透镜21配置于从光源11射出的光的射出光路上。透镜21对从光源11间歇地射出的激光L1进行准直，并向第一光学元件22导光。第一光学元件22将被透镜21导光的激光L1分离成第二光学元件24的方向和测量处理部30的光传感器31的方向。第一光学元件22例如是分束器。透镜23对从第一光学元件22射出的激光L1进行聚光，并向光传感器31导光。第二光学元件24使从第一光学元件22射出的激光L1向镜25的方向透射，并且使从镜25射出的激光L1的反射光L2向测量处理部30的传感器33的方向反射。第二光学元件24例如是半透半反射镜(halfmirror)。镜25将入射的光反射。镜25的反射面构成为例如能够以相互交叉的两个转动轴为中心进行转动。根据从第二驱动电路14供给的驱动电流进行镜25的驱动。测量处理部30基于从光学系统20射出的反射光L2来测量到对象物O的距离。测量处理部30具有光传感器31、透镜32、传感器33、第一放大器34、第二放大器35、时间取得部36和距离测量处理部37。光传感器31例如是光电二极管，接收经由透镜23而被导光的激光L1，并输出电信号。透镜32对来自第二光学元件24的反射光L2进行聚光，并向传感器33导光。传感器33接收从透镜32入射的反射光L2，并输出电信号。传感器33例如是使用了半导体的光电倍增元件，特别是硅光电倍增元件(SiPM)。SiPM是将被称作SPAD(Single-PhotonAvalancheDiode，单光子雪崩二极管)的、在盖革模式下使用的雪崩光电二极管(APD)多像素化而成的器件。各个SPAD根据光入射而引起雪崩击穿，输出电信号。关于传感器33的结构，后文详细进行说明。第一放大器34对从光传感器31输出的电信号进行放大，并输出到时间取得部36和距离测量处理部37。第二放大器35例如是跨阻抗放大器，对基于反射光L2的电信号进行放大。第二放大器35例如将从传感器33输出的电流信号放大、转换成作为测量信号的电压信号。时间取得部36通过对基于反射光L2的测量信号进行AD转换，而生成关于信号强度的时序信号。或者，也可以取得测量信号的上升沿时间。距离测量处理部37检测由时间取得部36取得的时序信号的峰值时刻，基于该峰值时刻与激光L1的照射定时的时间差，或者基于上升沿时间与激光L1的照射定时的时间差，来测量到对象物O的距离。以下，对传感器33的结构进行说明。图2是示出SPAD的结构及其动作原理的图。一个SPAD具有APD101和淬灭电阻102。淬灭电阻102的一端连接于APD101的电流输出端子(在图2的示例中是阳极)。另外，也可以使用淬灭器件(有源淬灭电路)来代替淬灭电阻，其中，该淬灭器件(有源淬灭电路)使用了晶体管。在本说明书中，作为淬灭电阻和有源淬灭电路的总称，记作淬灭元件。图2的示例的APD101具有厚的P型半导体层和薄的N型半导体层。具体而言，APD101具有例如基板SUB、P型半导体层P、P-plus型半导体层P+和N-plus型半导体层N+。基板SUB例如是P型半导体基板。P型半导体层P层叠于基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传感器，具备：/n第一雪崩光电二极管；/n第一淬灭元件，一端连接于对应的所述第一雪崩光电二极管的电流输出端子，另一端连接于输出端子；/n第二雪崩光电二极管，以与所述第一雪崩光电二极管相邻的方式配置；以及/n第二淬灭元件，一端连接于对应的所述第二雪崩光电二极管的电流输出端子，另一端连接于特定的电位。/n

【技术特征摘要】
20190313 JP 2019-0462821.一种传感器，具备：
第一雪崩光电二极管；
第一淬灭元件，一端连接于对应的所述第一雪崩光电二极管的电流输出端子，另一端连接于输出端子；
第二雪崩光电二极管，以与所述第一雪崩光电二极管相邻的方式配置；以及
第二淬灭元件，一端连接于对应的所述第二雪崩光电二极管的电流输出端子，另一端连接于特定的电位。


2.根据权利要求1所述的传感器，其中，
所述第一雪崩光电二极管二维地配置而形成传感器区域，
所述第二雪崩光电二极管配置于所述传感器区域的外周。


3.根据权利要求2所述的传感器，其中，
所述第二雪崩光电二极管未配置于所述传感器区域的外周的一部分。


4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的传感器，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：久保田宽，松本展，
申请(专利权)人：株式会社东芝，东芝电子元件及存储装置株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP