光检测器、光检测系统、激光雷达装置以及移动体的制作方法

光检测器、光检测系统、激光雷达装置以及移动体
1.本技术以日本专利申请2020-139457(申请日：2020年8月20日)为基础并享受优先权。本技术通过参考该申请而包含该申请的全部内容。
技术领域
2.本发明的实施方式整体上涉及光检测器、光检测系统、激光雷达装置以及移动体。


背景技术：

3.存在对入射到半导体区域的光进行检测的光检测器。对于光检测器期望提高可靠性。


技术实现要素：

4.本发明的实施方式提供能够提高可靠性的光检测器、光检测系统、激光雷达装置以及移动体。
5.根据本发明的实施方式，光检测器包括第1导电型的第1半导体层、第1区域、猝灭部、第2区域以及第1层。上述第1区域设置在上述第1半导体层的一部分之上。上述第1区域包括：第1导电型的第1半导体区域，具有比上述第1半导体层高的第1导电型的杂质浓度；以及第2导电型的第2半导体区域，设置在上述第1半导体区域之上。上述猝灭部与上述第2半导体区域电连接。上述第2区域设置在上述第1半导体层的另外的一部分之上。上述第2区域包括：第2导电型的第3半导体区域；以及第1导电型的第4半导体区域，设置在上述第3半导体区域的一部分之上。上述第1层设置在上述第2区域之上，含有吸收或者反射光的树脂。
6.根据本发明的实施方式，能够提高光检测器的可靠性。
附图说明
7.图1是例示第1实施方式的光检测器的示意性平面图。
8.图2是图1中的部分ii的放大平面图。
9.图3是图2的iii-iii截面图。
10.图4是图2的iv-iv截面图。
11.图5是图1的v-v截面图。
12.图6的(a)以及图6的(b)是表示第1实施方式的光检测器的制造工序的示意性截面图。
13.图7的(a)以及图7的(b)是表示第1实施方式的光检测器的制造工序的示意性截面图。
14.图8的(a)以及图8的(b)是表示第1实施方式的光检测器的制造工序的示意性截面图。
15.图9是表示第2实施方式的光检测器的一部分的示意性截面图。
16.图10是例示第3实施方式的激光雷达(laser imaging detection and ranging：
lidar)装置的示意图。
17.图11是用于对激光雷达装置的检测对象的检测进行说明的图。
18.图12是具备第3实施方式的激光雷达装置的移动体的俯视简图。
19.符号的说明
20.1：第1半导体层；2：第2半导体层；10：第1区域；11：第1半导体区域；12：第2半导体区域；20：第2区域；23：第3半导体区域；24：第4半导体区域；24a：半导体区域；24b：半导体区域；24g：电极；24w1～24w4：布线；25、26：半导体区域；30：绝缘区域；31：第1绝缘区域；32：第2绝缘区域；35：猝灭部；35a：布线；36：绝缘层；41a、41b、42a、42b：布线；51：第1层；52：透镜；60：第1部件；61：第1滤波层；62：第2滤波层；71：第1电极；72：第2电极；73：导电部；73a：绝缘层；100：光检测器；402：反射镜控制器；403：驱动电路；404：激光振荡器；405：光学系统；406：反射镜；407：图像识别系统；408：距离计测电路；409：参照光用光检测器；410：光检测器；411：对象物；412、413：光；600：物体；700：车辆；710：车身；3000：光源；3001：光检测器；5001：激光雷达装置；r：受光单元；st：构造体；t：投光单元；tr：晶体管。
具体实施方式
21.以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
22.附图是示意性或概念性的图，各部分的厚度与宽度之间的关系、部分之间的大小比率等未必与现实情况相同。另外，即使在表示相同部分的情况下，也存在根据附图而相互的尺寸、比率被不同地表示的情况。
23.在本技术说明书以及各附图中，对于与已经说明过的要素相同的要素赋予相同的符号而适当省略详细的说明。
24.[第1实施方式]
[0025]
图1是例示第1实施方式的光检测器的示意性平面图。
[0026]
图2是图1的部分ii的放大平面图。图3是图2的iii-iii截面图。图4是图2的iv-iv截面图。图5是图1的v-v截面图。
[0027]
如图1～图5所示，第1实施方式的光检测器100包括第1半导体层1、第2半导体层2、第1区域10、第2区域20、绝缘区域30、猝灭部35、绝缘层36、第1层51、透镜52、第1部件60、第1滤波层61、第2滤波层62、第1电极71、第2电极72以及导电部73。
[0028]
如图3所示，第1区域10设置在第1导电型的第1半导体层1的一部分之上。第1区域10包括第1导电型的第1半导体区域11以及第2导电型的第2半导体区域12。第2半导体区域12设置在第1半导体区域11之上。第1导电型是p型以及n型中的一方。第2导电型是p型以及n型中的另一方。在以下，对第1导电型为p型、第2导电型为n型的情况进行说明。
[0029]
此处，将从第1半导体区域11朝向第2半导体区域12的方向设为z方向(第1方向)。将与z方向垂直且相互正交的两个方向设为x方向(第2方向)以及y方向(第3方向)。此外，为了进行说明，将从第1半导体区域11朝向第2半导体区域12的方向称作“上”，将其相反方向称作“下”。这些方向基于第1半导体区域11与第2半导体区域12之间的相对的位置关系，与重力的方向无关。
[0030]
第1半导体区域11中的p型杂质浓度高于第1半导体层1中的p型杂质浓度。第2半导体区域12中的n型杂质浓度高于第1半导体层1中的p型杂质浓度。在第1半导体区域11与第2
半导体区域12之间形成有pn结合面。例如，pn结合面与x方向以及y方向平行。第1区域10例如作为雪崩光电二极管发挥功能。
[0031]
第2区域20设置在第1半导体层1的另外的一部分之上。第2区域20包括n型的第3半导体区域23。例如，第3半导体区域23被设置到比第2半导体区域12深的位置。换言之，第3半导体区域23的下端位于比第2半导体区域12的下端靠下方的位置。
[0032]
在第2区域20之上设置有任意的电路元件。在第3半导体区域23之上设置有构成电路元件的至少一部分的半导体区域。例如，如图3所示，第2区域20包括p型的第4半导体区域24、n型的半导体区域25以及n型的半导体区域26。第4半导体区域24、半导体区域25以及半导体区域26设置在第3半导体区域23之上。第4半导体区域24在y方向上设置在半导体区域25与26之间。半导体区域25以及26各自的n型杂质浓度高于第3半导体区域23的n型杂质浓度。
[0033]
第1半导体区域11与第2半导体区域12之间被施加相反方向的电压。经由第1半导体层1对第1半导体区域11施加电压。通过设置与第1半导体层1的导电型相反的n型的第3半导体区域23，能够降低第1半导体层1的电位对第4半导体区域24、半导体区域25以及半导体区域26各自的电位产生的影响。例如，通过将第3半导体区域23设置得比第2半导体区域12深，能够将第4半导体区域24、半导体区域25以及半导体区域26与第1半导体层1稳定地电分离。由此，能够使设置在第3半导体区域23之上的电路元件的动作稳定化。
[0034]
例如，如图4所示，第2区域20还包括n型的半导体区域24a以及24b。半导体区域24a以及24b设置在第4半导体区域24之上。例如，半导体区域24a以及24b各自的n型杂质浓度高于第4半导体区域24的p型杂质浓度。第4半导体区域24的一部分在x方向上设置在半导体区域24a与24b之间。在第4半导体区域24的该一部分之上经由绝缘层而设置有电极24g。半导体区域24a、半导体区域24b以及电极24g构成场效应晶体管tr。
[0035]
设置在第2区域20之上的电路元件的种类、电路元件的数量、布线的数量等是任意的。在半导体区域25以及26之上也可以分别设置有晶体管。在第4半导体区域24、半导体区域25以及半导体区域26之上，除了晶体管以外，还可以设置由电容器、二极管等电路元件。
[0036]
在x方向以及y方向上设置有多个第1区域10。在图1以及图2所示的例子中，第2区域20在y方向上相邻的第1区域10彼此之间沿着x方向延伸。第2区域20的晶体管被用作为用于选择光电二极管的控制元件。即，光检测器100具有如下的电路混合搭载式的构造：在x方向以及y方向上排列有多个单元格(第1区域10或者光电二极管)的单元格阵列部、以及包括控制元件的控制电路部(第2区域20)被混合搭载。
[0037]
绝缘区域30在x方向以及y方向上设置在第1区域10的周围以及第2区域20的周围。绝缘区域30例如包括第1绝缘区域31以及第2绝缘区域32。第1绝缘区域31在x方向以及y方向上设置在第1区域10的周围。第2绝缘区域32位于第1绝缘区域31的至少一部分之上，并沿着第1半导体层1上表面设置。
[0038]
多个第1绝缘区域31分别设置在多个第1区域10的周围。一个第2绝缘区域32位于多个第1绝缘区域31之上，并设置在各个第1区域10的周围。
[0039]
多个第1绝缘区域31相互分离。在相邻的第1绝缘区域31彼此之间设置有第1半导体层1的一部分。第1半导体层1的该一部分的p型杂质浓度与第1半导体层1的其他部分的p型杂质浓度，可以相同也可以不同。
[0040]
绝缘区域30也可以仅包括第1绝缘区域31以及第2绝缘区域32中的一方。在绝缘区域30包含第1绝缘区域31以及第2绝缘区域32的双方的情况下，能够提高第1区域10彼此之间的绝缘性以及第1区域10与第2区域20之间的绝缘性。
[0041]
猝灭部35位于比第2半导体区域12靠上方的位置，且与第2半导体区域12电连接。猝灭部35设置在绝缘区域30之上。例如，如图2所示，猝灭部35经由沿着z方向延伸的接触插塞以及布线35a而与第2半导体区域12电连接。猝灭部35的电阻大于接触插塞以及布线35a各自的电阻。猝灭部35的电阻优选为50kω以上2mω以下。
[0042]
设置猝灭部35的目的在于，在光入射到第1区域10而发生了雪崩击穿时，抑制雪崩击穿的持续。当发生雪崩击穿而在猝灭部35中流动电流时，对应于猝灭部35的电阻而产生电压降。通过电压降，第1半导体区域11与第2半导体区域12之间的电位差变小，雪崩击穿停止。由此，能够检测出接下来入射到第1区域10的光。
[0043]
如上所述，可以将产生较大电压降的电阻器设置为猝灭部35，也可以代替电阻器而将切断电流的控制电路设置为猝灭部35。例如，控制电路包括比较器、控制逻辑部以及两个开关元件。对于控制电路，能够应用被称作有源猝灭电路的公知构成。例如，有源猝灭电路设置在第2区域20中。有源猝灭电路也可以设置在光检测器100的外部。
[0044]
例如，第1半导体区域11与第2半导体区域12之间被施加超过击穿电压的反向电压，第1区域10以盖革模式进行动作。通过以盖革模式进行动作，由此输出具有较高的增益和较短的时间常数的脉冲状的信号。
[0045]
在图2以及图4所示的例子中，半导体区域24a经由接触插塞以及布线24w1而与布线42a电连接。布线42a经由接触插塞而与布线41a电连接。即，半导体区域24a与一个以上的第2半导体区域12电连接。半导体区域24b经由接触插塞以及布线24w2而与布线42b与电连接。电极24g经由接触插塞、布线24w3以及布线24w4而与布线41b电连接。
[0046]
例如，在第2区域20之上设置有多个晶体管。通过对多条布线41b中的一条施加电压，由此选择出设置于第2区域20的多个晶体管中的一个。通过选择一个晶体管，由此多个第1区域10的至少一部分与布线42b导通。在多个第1区域10的该至少一部分中，对第1半导体区域11与第2半导体区域12之间施加电压。由于光的入射而产生的电荷，通过所选择的晶体管而流向布线42b。
[0047]
绝缘层36为光透射性，设置在第1区域10、第2区域20以及绝缘区域30之上。上述的布线、插塞等设置在绝缘层36中。绝缘层36也可以包含多个绝缘膜。
[0048]
如图3所示，第1层51设置在第2区域20之上。第1层51含有吸收或者反射光的树脂。例如，当从z方向观察时，第3半导体区域23与第1层51重叠。
[0049]
透镜52设置在第1区域10之上。透镜52为光透射性。透镜52的上表面弯曲成凸状，以使从上方入射到透镜52的光朝向第1区域10收束。例如，透镜52是微透镜。多个透镜52分别设置在多个第1区域10之上。当从z方向观察时，各个透镜52的底面大致为四边形状或者圆形状。或者，透镜52也可以是双凸透镜。也可以为，在一个方向上延伸的一个透镜52设置在沿着一个方向排列的多个第1区域10之上。也可以为，上表面具有多个凸状的弯曲面的一个透镜52设置在多个第1区域10之上。
[0050]
或者，也可以为，第1层51设置在第2区域20的一部分之上，透镜52进一步设置在第2区域20的另外的一部分之上。
[0051]
第1部件60设置在第1层51以及透镜52之上。第1部件60为光透射性。第1滤波层61设置在第1部件60之上。第1滤波层61位于第1层51以及透镜52之上。第2滤波层62设置在第1层51与第1部件60之间以及透镜52与第1部件60之间。第1部件60的z方向上的厚度大于第1层51、第1滤波层61以及第2滤波层62各自的z方向上的厚度。
[0052]
例如，如图3所示，第1半导体层1设置在第2半导体层2之上。第2半导体层2的p型杂质浓度高于第1半导体层1的p型杂质浓度。第2半导体层2设置在第1电极71之上。第1半导体区域11经由第1半导体层1以及第2半导体层2而与第1电极71电连接。
[0053]
导电部73在x方向以及y方向上隔着绝缘层73a而被第1半导体层1以及第2半导体层2包围。导电部73与第1区域10以及第2区域20分离。导电部73在z方向上贯通第1半导体层1以及第2半导体层2。导电部73设置于光检测器100的任意位置。在图1以及图5所示的例子中，导电部73设置于光检测器100的外周的一部分。也可以为，多个导电部73沿着光检测器100的外周设置。
[0054]
导电部73的一端与设置在第2区域20的上方的任一条布线电连接。例如，导电部73经由晶体管而与第1区域10电连接。第2电极72设置在导电部73之下。导电部73的另一端与第2电极72电连接。第2电极72与第1电极71分离。此外，在第2电极72与第2半导体层2之间设置有绝缘层75。第2电极72通过绝缘层73a以及75而与第2半导体层2以及第1电极71电分离。
[0055]
在通过选择晶体管而使第2电极72与第2半导体区域12导通的状态下，对第1电极71以及第2电极72的电位进行控制，由此对第1半导体区域11与第2半导体区域12之间施加电压。由此，例如，能够使第1区域10以盖革模式进行动作。
[0056]
对各要素的材料的一例进行说明。
[0057]
第1半导体层1、第2半导体层2以及各半导体区域，含有从由硅、碳化硅、砷化镓以及氮化镓形成的组中选择出的至少一种半导体材料。当第1半导体层1以及各半导体区域含有硅时，磷、砷或者锑被用作为n型杂质。硼被用作为p型杂质。
[0058]
例如，第2半导体层2是半导体基板的至少一部分。第1半导体层1是在第2半导体层2上外延生长的层。通过向第2半导体层2的离子注入来形成各半导体区域。
[0059]
绝缘区域30、绝缘层36以及绝缘层73a含有硅、以及从由氧和氮形成的组中选择出的一种。例如，第1绝缘区域31、第2绝缘区域32、绝缘层36以及绝缘层73a含有氧化硅。作为电阻器的猝灭部35，作为半导体材料而含有多晶硅。在猝灭部35中也可以添加n型杂质或者p型杂质。接触插塞以及各布线含有金属。例如，接触插塞以及各布线含有从由钛、钨、铜以及铝形成的组中选择出的至少一种。
[0060]
第1层51含有吸收或者反射光的树脂。例如，第1层51含有红外线截止剂(ir吸收剂)，吸收红外线。第1层51被设置为光吸收层。透镜52含有光透射性的无机材料或者有机材料。第1部件60为玻璃基板或者蓝宝石基板。第1滤波层61以及第2滤波层62吸收规定范围波长的光。第1滤波层61以及第2滤波层62的材料能够根据要吸收的波长来适当地选择。例如，第1滤波层61以及第2滤波层62含有从由铝、银、金、氟化镁(mgf2)、氟化镧(laf3)、四氢呋喃(thf3或thf4)、氧化硅(sio2)、氧化钛(tio2)、氧化锆(zro2)、氧化铝(al2o3)、氧化镁(sio2)、锗以及硒化锌(znse)形成的组中选择出的至少一种。
[0061]
例如，在第1滤波层61以及第2滤波层62中，针对第1范围的波长的光的透射率高于针对第2范围的波长的光的透射率。在第1层51中，针对第1范围的波长的光的透射率低于针
对第2范围的波长的光的透射率。透射了第1滤波层61以及第2滤波层62的光被第1层51吸收或者反射。由此，能够有效减少向第2区域20入射的光量。
[0062]
例如，第1范围比850nm长且比1100nm短。第2范围比400nm长且比650nm短。在第1滤波层61以及第2滤波层62中，针对第1范围的波长的光的透射率大于针对第2范围的波长的光的透射率的10倍。在第1层51中，针对第2范围的波长的光的透射率大于针对第1范围的波长的光的透射率的10倍。对于第1范围的波长的光来说，第1滤波层61以及第2滤波层62的透射率为第1层51的透射率的10倍以上。
[0063]
或者，第1层51也可以含有金属。由此，能够提高第1层51的反射率，有效减少向第2区域20入射的光量。例如，第1层51含有从由铜以及铝形成的组中选择出的至少一种。第1层51也可以由含有金属的层和含有树脂的层层叠而成。含有树脂的层设置在含有金属的层之上。
[0064]
第1电极71、第2电极72以及导电部73含有金属。第1电极71、第2电极72以及导电部73例如含有从由铝、铜、钛、金以及镍形成的组中选择出的至少一种。
[0065]
图6的(a)、图6的(b)、图7的(a)、图7的(b)、图8的(a)以及图8的(b)是表示第1实施方式的光检测器的制造工序的示意性截面图。
[0066]
图6的(a)、图6的(b)、图7的(a)、图7的(b)、图8的(a)以及图8的(b)各自的左侧的图表示图2所示的iii-iii截面中的制造工序。各自的右侧的图表示图1所示的v-v截面中的制造工序。
[0067]
如图6的(a)所示，准备形成有第1半导体层1、第2半导体层2、第1区域10、第2区域20、绝缘区域30、猝灭部35、绝缘层36、各接触插塞以及各布线的构造体st。构造体st通过公知的制造方法来制造。
[0068]
如图6的(b)所示，在绝缘层36的一部分之上形成透镜52。透镜52位于第1区域10之上。如图7的(a)所示，在绝缘层36的另外的一部分之上，作为粘接剂而形成第1层51。第1层51位于第2区域20之上。第1层51形成在设置有透镜52的位置以外的位置上。
[0069]
准备设置有第1滤波层61以及第2滤波层62的第1部件60。第1滤波层61以及第2滤波层62分别设置于第1部件60上表面以及下表面。如图7的(b)所示，经由第1层51将第1部件60贴合在构造体st上。通过贴合第1部件60，使构造体st的强度提高。此外，构造体st的处理变得容易。
[0070]
在第2半导体层2之下局部地形成绝缘层75。将第1半导体层1的一部分、第2半导体层2的一部分、第2绝缘区域32的一部分、绝缘层36的一部分以及绝缘层75的一部分除去，在构造体st的背面形成开口。也可以在形成绝缘层75以及开口之前减小第2半导体层2的厚度。由此，开口的形成变得容易。设置于构造体st的布线通过开口而露出。开口的数量以及形状是任意的。沿着开口的侧壁形成绝缘层73a。如图8的(a)所示，在绝缘层73a之上形成埋入开口的导电部73。
[0071]
如图8的(b)所示，在第2半导体层2之下以及导电部73之下分别形成第1电极71以及第2电极72。通过以上的工序，制造出第1实施方式的光检测器100。
[0072]
对第1实施方式的效果进行说明。
[0073]
第1实施方式的光检测器100包含第1区域10以及第2区域20。第1区域10包含构成光电二极管的第1半导体区域11以及第2半导体区域12。第2区域20包含第3半导体区域23以
及第4半导体区域24。在第2区域20中设置有与第1区域10电连接的电路元件。第1区域10以及第2区域20设置在第1半导体层1之上。通过将第1区域10以及第2区域20设置在相同的第1半导体层1之上，能够提高光检测器100的性能。例如，能够缩短将第1区域10与第2区域20连接的布线长度，能够提高sn比。
[0074]
光检测器100还包含第1层51。第1层51含有吸收或者反射光的树脂。或者，第1层51含有金属。第1层51设置在第2区域20之上。通过在第2区域20之上设置第1层51，能够减少向第2区域20入射的光量。由此，能够抑制设置在第2区域20中的电路元件的误动作。能够提高光检测器100的可靠性。
[0075]
此外，光检测器100包含第1滤波层61以及第2滤波层62。这些滤波层吸收或者反射光，并设置在第2区域20之上。通过在第2区域20之上设置第1滤波层61以及第2滤波层62，能够减少向第2区域20入射的光量。
[0076]
光检测器100也可以仅包含第1层51、第1滤波层61以及第2滤波层62中的一个。通过在第2区域20中上设置第1层51、第1滤波层61以及第2滤波层62中的任一个，能够减少向第2区域20入射的光量。
[0077]
优选为，光检测器100包含第1层51、第1滤波层61以及第2滤波层62中的至少一方。由此，能够更大地减少向第2区域20入射的光量。
[0078]
也可以仅设置第1滤波层61以及第2滤波层62中的一方。优选为，光检测器100包含第1滤波层61以及第2滤波层62的双方。通过设置第1滤波层61以及第2滤波层62的双方，能够减小在第1部件60的上方以及下方产生的应力差。由此，能够减小第1部件60的翘曲。例如，能够减小光检测器100的翘曲。在光检测器100中，能够抑制裂纹等的产生，能够提高光检测器100的可靠性。
[0079]
优选为，在第1区域10之上也设置有第1滤波层61以及第2滤波层62。通过设置第1滤波层61以及第2滤波层62，能够主要使第1范围的波长的光向第1区域10入射。由此，能够提高光检测器100针对第1范围的波长的光的灵敏度。
[0080]
例如，如图2所示，第2区域20的一部分在y方向上设置在第1区域10彼此之间。当从z方向观察时，第1层51的一部分与第2区域20的该一部分重叠。第1层51的该一部分的y方向上的长度优选比第2区域20的该一部分的y方向上的长度长。由此，能够有效减少向第2区域20入射的光量。
[0081]
优选为，当从z方向观察时，第2区域20的整体与第1层51重叠。由此，能够进一步减少向第2区域20入射的光量。
[0082]
光检测器100包含透镜52。通过透镜52，能够使入射到光检测器100的光朝向第1区域10收束。由此，能够提高光检测器100的灵敏度。
[0083]
光检测器100包含导电部73。通过设置导电部73，无需在第1区域10以及第2区域20的上方设置电极、接合线等。由此，能够抑制向第1区域10入射的光被电极、接合线等遮挡。能够提高光检测器100的灵敏度。
[0084]
此外，通过设置第1部件60，在形成导电部73时，能够提高包含第1半导体层1、第1区域10以及第2区域20等的构造体的强度。由此，在形成导电部73时，能够抑制构造体的破损，能够提高光检测器100的成品率。
[0085]
[第2实施方式]
[0086]
图9是表示第2实施方式的光检测器的一部分的示意性截面图。
[0087]
与光检测器100相比较，图9所示的第2实施方式的光检测器200不包含第1层51以及第1部件60。光检测器200代替第1滤波层61以及第2滤波层62而包含滤波层65。
[0088]
滤波层65设置在绝缘层36之上。滤波层65设置在第1区域10以及第2区域20之上，吸收或者反射光。透镜52设置在滤波层65之上。例如，在滤波层65中，针对第1范围的波长的光的透射率高于针对第2范围的波长的光的透射率。
[0089]
根据第2实施方式，与第1实施方式同样，在第2区域20之上设置有吸收或者反射光的滤波层65。通过设置滤波层65，能够减少向第2区域20入射的光量。由此，能够抑制设置于第2区域20的电路元件的误动作，能够提高光检测器100的可靠性。
[0090]
[第3实施方式]
[0091]
图10是例示第3实施方式的激光雷达(laser imaging detection and ranging：lidar)装置的示意图。
[0092]
该实施方式能够应用于由线光源和透镜构成的长距离被摄体检测系统(lidar)等。激光雷达装置5001具备：投光单元t，对于对象物411投射激光；以及受光单元r(也称作光检测系统)，接收来自对象物411的激光，计测激光往返于对象物411的时间并换算成距离。
[0093]
在投光单元t中，激光振荡器(也称作光源)404振荡产生激光。驱动电路403驱动激光振荡器404。光学系统405将激光的一部分取出而作为参照光，并使其余的激光经由反射镜406而照射到对象物411。反射镜控制器402对反射镜406进行控制而向对象物411投射激光。此处，投光是指照射光。
[0094]
在受光单元r中，参照光用光检测器409检测由光学系统405取出的参照光。光检测器410接收来自对象物411的反射光。距离计测电路408基于由参照光用光检测器409检测到的参照光以及由光检测器410检测到的反射光，计测出到对象物411为止的距离。图像识别系统407基于由距离计测电路408计测出的结果，识别对象物411。
[0095]
激光雷达装置5001采用对激光往返于对象物411的时间进行计测并换算成距离的光飞行时间测距法(time of flight)。激光雷达装置5001应用于车载驾驶辅助系统、遥感等。当作为光检测器410而使用上述实施方式的光检测器时，尤其在近红外线区域中显现出良好的灵敏度。因此，激光雷达装置5001能够应用于人眼不可见的波段的光源。激光雷达装置5001例如能够用于面向汽车的障碍物检测。
[0096]
图11是用于对激光雷达装置的检测对象的检测进行说明的图。
[0097]
光源3000向成为检测对象的物体600发出光412。光检测器3001检测相对于物体600透射、反射、或者扩散了的光413。
[0098]
例如，当使用上述的本实施方式的光检测器时，光检测器3001能够实现高灵敏度的检测。另外，优选设置多个光检测器410以及光源404的组，并预先将其配置关系设定于软件(也可以用电路代替)。光检测器410以及光源404的组的配置关系例如优选以等间隔设置。由此，通过使各个光检测器410的输出信号相互补充，能够生成准确的三维图像。
[0099]
图12是具备第3实施方式的激光雷达装置的移动体的俯视简图。
[0100]
如图12所示，实施方式的移动体可以是汽车。本实施方式的车辆700在车身710的4个角具备激光雷达装置5001。本实施方式的车辆通过在车身的4个角具备激光雷达装置，由
此能够通过激光雷达装置检测出车辆的全部方向上的环境。
[0101]
移动体也可以是无人机等飞行器、或者无人输送车(agv)等机器人。
[0102]
关于以上所说明的各实施方式中的各半导体区域之间的杂质浓度的相对高低，例如能够使用scm(扫描式电容显微镜)来确认。另外，各半导体区域中的载流子浓度被视为与在各半导体区域中活化的杂质浓度相等。因而，关于各半导体区域之间的载流子浓度的相对高低，也能够使用scm来确认。此外，关于各半导体区域中的杂质浓度，例如能够通过sims(二次离子质谱法)来测定。
[0103]
根据以上所说明的各实施方式，能够提高光检测器的可靠性。
[0104]
在本技术说明书中，“垂直”以及“平行”不仅是指严格的垂直和严格的平行，例如包含制造工序中的偏差等，只要是实质上垂直以及实质上平行即可。
[0105]
以上，参照具体例对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明的实施方式并不限定于这些具体例。例如，关于光检测器所包含的第1半导体层、第2半导体层、第1区域、第2区域、绝缘区域、猝灭部、绝缘层、第1层、透镜、第1部件、滤波层、电极、导电部、接触插塞、布线等各要素的具体构成，只要本领域技术人员通过从公知的范围中适当选择而能够同样地实施本发明并得到同样的效果，则包含在本发明的范围内。
[0106]
此外，将各具体例的任意两个以上的要素在技术上可行的范围内组合而得到的构成，只要包含本发明的主旨则包含在本发明的范围内。
[0107]
此外，基于作为本发明的实施方式而上述的光检测器、光检测系统、激光雷达装置以及移动体，本领域技术人员进行适当设计变更而能够实施的全部的光检测器、光检测系统、激光雷达装置以及移动体，只要包含本发明的主旨则属于本发明的范围。
[0108]
此外，在本发明的思想范畴内本领域技术人员能够想到各种变更例以及修正例，应当理解这些变更例以及修正例也属于本发明的范围。
[0109]
对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提示的，并不意图对发明的范围进行限定。这些新的实施方式能够以其他各种方式加以实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围及主旨中，并且包含于专利请求范围所记载的发明和与其等同的范围中。

技术特征：
1.一种光检测器，具备：第1导电型的第1半导体层；第1区域，设置在上述第1半导体层的一部分之上，包括：第1导电型的第1半导体区域，具有比上述第1半导体层高的第1导电型的杂质浓度；以及第2导电型的第2半导体区域，设置在上述第1半导体区域之上；猝灭部，与上述第2半导体区域电连接；第2区域，设置在上述第1半导体层的另外的一部分之上，包括：第2导电型的第3半导体区域；以及第1导电型的第4半导体区域，设置在上述第3半导体区域的一部分之上；以及第1层，设置在上述第2区域之上，含有吸收或者反射光的树脂。2.根据权利要求1所述的光检测器，其中，还具备设置在上述第1层之上的光透射性的第1部件。3.根据权利要求2所述的光检测器，其中，还具备滤波层，该滤波层设置在上述第1部件之上或者上述第1层与上述第1部件之间，吸收或者反射光。4.根据权利要求3所述的光检测器，其中，在上述第1层中，针对第1范围的波长的光的透射率比针对第2范围的波长的光的透射率低，在上述滤波层中，针对上述第1范围的波长的光的透射率比针对上述第2范围的波长的光的透射率高。5.根据权利要求2所述的光检测器，其中，还具备：第1滤波层，设置在上述第1部件之上；以及第2滤波层，设置在上述第1层与上述第1部件之间，在上述第1层中，针对第1范围的波长的光的透射率比针对第2范围的波长的光的透射率低，在上述第1滤波层以及上述第2滤波层的各自中，针对上述第1范围的波长的光的透射率比针对上述第2范围的波长的光的透射率高。6.根据权利要求2至5中任一项所述的光检测器，其中，还具备透镜，该透镜设置在上述第1区域与上述第1部件之间，上表面弯曲成凸状。7.根据权利要求6所述的光检测器，其中，上述透镜是微透镜或者双凸透镜。8.一种光检测器，具备：第1导电型的第1半导体层；第1区域，设置在上述第1半导体层的一部分之上，包括：第1导电型的第1半导体区域，具有比上述第1半导体层高的第1导电型的杂质浓度；以及第2导电型的第2半导体区域，设置在上述第1半导体区域之上；猝灭部，与上述第2半导体区域电连接；第2区域，设置在上述第1半导体层的另外的一部分之上，包括：第2导电型的第3半导体区域；以及第1导电型的第4半导体区域，设置在上述第3半导体区域的一部分之上；以及滤波层，设置在上述第2区域之上，针对第1范围的波长的光的透射率比针对第2范围的
波长的光的透射率高。9.根据权利要求8所述的光检测器，其中，上述滤波层还设置在上述第1区域之上。10.根据权利要求8或9所述的光检测器，其中，还具备第1层，该第1层设置在上述第2区域与上述滤波层之间，含有树脂或者金属，吸收或者反射光。11.根据权利要求1至10中任一项所述的光检测器，其中，还具备：第1电极，设置在上述第1半导体层之下；导电部，隔着绝缘层而被上述第1半导体层包围；以及第2电极，设置在上述导电部之下，与上述第1电极分离。12.根据权利要求11所述的光检测器，其中，上述导电部与上述第2半导体区域电连接。13.根据权利要求1至12中任一项所述的光检测器，其中，在与从上述第1半导体区域朝向上述第2半导体区域的第1方向交叉的第2方向、以及与沿着上述第1方向和上述第2方向的面交叉的第3方向上，设置有多个上述第1区域，上述第2区域的至少一部分设置在相邻的上述第1区域彼此之间。14.根据权利要求13所述的光检测器，其中，还具备绝缘区域，该绝缘区域在上述第2方向以及上述第3方向上，设置在多个上述第1区域的周围。15.根据权利要求1至14中任一项所述的光检测器，其中，具备：单元格阵列部，包括多个上述第1区域；以及控制电路部，包括上述第2区域。16.根据权利要求1至15中任一项所述的光检测器，其中，上述第1区域包括以盖革模式进行动作的雪崩光电二极管。17.一种光检测器，是电路混合搭载型的光检测器，其特征在于，具备：第1半导体层；单元格阵列部，设置在上述第1半导体层的一部分之上，包括多个光电二极管；多个猝灭部，与上述多个光电二极管分别电连接；以及控制电路部，设置在上述第1半导体层的另外的一部分上，包括对上述多个光电二极管中的一部分进行选择的控制元件，上述光检测器具备设置在上述控制电路部之上的光吸收层。18.一种光检测系统，具备：权利要求1至17中任一项所述的光检测器；以及距离计测电路，根据上述光检测器的输出信号来计算光的飞行时间。19.一种激光雷达装置，具备：光源，向物体照射光；以及权利要求18所述的光检测系统，对被上述物体反射的光进行检测。20.根据权利要求19所述的激光雷达装置，其中，还具备图像识别系统，该图像识别系统基于上述光源与上述光检测器之间的配置关
系，生成三维图像。21.一种移动体，其中，具备权利要求19或20所述的激光雷达装置。

技术总结
本发明涉及光检测器、光检测系统、激光雷达装置以及移动体，能够提高可靠性。根据实施方式，光检测器包括第1导电型的第1半导体层、第1区域、猝灭部、第2区域以及第1层。第1区域设置在第1半导体层的一部分之上。第1区域包括具有比第1半导体层高的第1导电型的杂质浓度的第1导电型的第1半导体区域、和设置在第1半导体区域之上的第2导电型的第2半导体区域。猝灭部与第2半导体区域电连接。第2区域设置在第1半导体层的另外的一部分之上。第2区域包括第2导电型的第3半导体区域、和设置在第3半导体区域的一部分之上的第1导电型的第4半导体区域。第1层设置在第2区域之上，含有吸收或者反射光的树脂。的树脂。的树脂。


技术研发人员：权镐楠 铃木和拓 佐佐木启太 清水真理子
受保护的技术使用者：株式会社东芝
技术研发日：2021.02.25
技术公布日：2022/3/8