(57)【要約】      （修正有）【課題】アバランシェフォトダイオードセンサの特性の変動を低減する。【解決手段】アバランシェフォトダイオードセンサは、第１の半導体領域１２１、第２の半導体領域１２２、低不純物濃度領域、第１のコンタクト領域１２３および第２のコンタクト領域１２４を具備する。第１の半導体領域は、半導体基板１１０の表面に配置される。第２の半導体領域は、第１の半導体領域の下層に配置されて第１の半導体領域とは異なる導電型に構成される。低不純物濃度領域は、第２の半導体領域に隣接して配置される。第１のコンタクト領域は、半導体基板の表面に配置されるともに第１の半導体領域に隣接して配置されて電極が接続される。第２のコンタクト領域は、低不純物濃度領域に隣接して配置されて電極が接続される。【選択図】図２
2020170812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の表面に配置される第１の半導体領域と、
前記第１の半導体領域の下層に配置されて前記第１の半導体領域とは異なる導電型に構成される第２の半導体領域と、
前記第２の半導体領域に隣接して配置される低不純物濃度領域と、
前記半導体基板の表面に配置されるともに前記第１の半導体領域に隣接して配置されて電極が接続される第１のコンタクト領域と、
前記低不純物濃度領域に隣接して配置されて電極が接続される第２のコンタクト領域と
を具備するアバランシェフォトダイオードセンサ。
【請求項２】
前記第２のコンタクト領域は、前記半導体基板の表面に配置される請求項１記載のアバランシェフォトダイオードセンサ。
【請求項３】
前記第１のコンタクト領域および前記第２のコンタクト領域の間に配置されるアイソレーション領域をさらに具備する請求項２記載のアバランシェフォトダイオードセンサ。
【請求項４】
前記第１のコンタクト領域は、底部が前記第２の半導体領域の底部より深い位置に配置される請求項１記載のアバランシェフォトダイオードセンサ。
【請求項５】
前記半導体基板において自身のアバランシェフォトダイオードセンサを分離する分離領域をさらに具備する請求項１記載のアバランシェフォトダイオードセンサ。
【請求項６】
前記分離領域に隣接して配置されるとともに前記第２のコンタクト領域と同じ導電型の電荷を蓄積する電荷蓄積層をさらに具備する請求項５記載のアバランシェフォトダイオードセンサ。
【請求項７】
前記電荷蓄積層は、前記第２のコンタクト領域に隣接して配置される請求項６記載のアバランシェフォトダイオードセンサ。
【請求項８】
前記電荷蓄積層は、前記半導体基板の表面とは異なる面である裏面にさらに配置される請求項６記載のアバランシェフォトダイオードセンサ。
【請求項９】
前記第１のコンタクト領域は、前記第１の半導体領域を囲繞する形状に構成される請求項１記載のアバランシェフォトダイオードセンサ。
【請求項１０】
前記低不純物濃度領域に入射光を集光するオンチップレンズをさらに具備する請求項１記載のアバランシェフォトダイオードセンサ。
【請求項１１】
前記オンチップレンズは、前記半導体基板の表面とは異なる面である裏面に配置される請求項１０記載のアバランシェフォトダイオードセンサ。
【請求項１２】
半導体基板の表面に配置される第１の半導体領域と、
前記第１の半導体領域の下層に配置されて前記第１の半導体領域とは異なる導電型に構成される第２の半導体領域と、
前記第２の半導体領域に隣接して配置される低不純物濃度領域と、
前記半導体基板の表面に配置されるともに前記第１の半導体領域に隣接して配置されて電極が接続される第１のコンタクト領域と、
前記低不純物濃度領域に隣接して配置されて電極が接続される第２のコンタクト領域と
を備えるアバランシェフォトダイオードセンサと、
入射光に応じて前記アバランシェフォトダイオードセンサに流れる電流に基づいて生成される信号を処理する処理回路と
を具備するセンサ装置。
【請求項１３】
前記処理回路は、光を照射された対象物からの前記光に基づく反射光が前記アバランシェフォトダイオードセンサに入射した際に生成される前記信号に基づいて前記対象物までの距離を検出する処理を行う請求項１２記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、アバランシェフォトダイオードセンサおよびセンサ装置に関する。詳しくは、アバランシェフォトダイオードに構成されたセンサおよびアバランシェフォトダイオードを備えるセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アバランシェフォトダイオードを使用した光センサが使用されている。このアバランシェフォトダイオードは、降伏電圧の近傍または降伏電圧を超える逆バイアス電圧が印加された状態において使用されるフォトダイオードである。高い電界による雪崩降伏を利用して光電効果により生成された電荷を増倍させ、感度を向上させることができる。このうち降伏電圧を超えるバイアス電圧が印加されて使用されるアバランシェフォトダイオードは、ＳＰＡＤ（Single Photon Avalanche diode）と称される。このＳＰＡＤでは、雪崩増倍作用を利用した単一の光子の計数が可能となる。
【０００３】
アバランシェフォトダイオードセンサは、高電界を形成するため、比較的高い電圧が印加される。このため、アバランシェフォトダイオードを複数配置するセンサにおいては、それぞれのアバランシェフォトダイオードを分離するための分離領域が必要となる。分離領域には、ＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）を使用することができる。このＳＴＩは、アバランシェフォトダイオードの周囲の半導体基板に溝を形成して絶縁物を埋め込んで形成された分離領域であり、半導体素子の分離方法として広く使用される方式である。
【０００４】
このＳＴＩを使用した半導体素子には、溝に面した半導体基板の表面に形成される界面準位の影響により、暗電流を生じるという問題がある。この暗電流は、界面準位に補足された電荷のフォトダイオード領域への流入により生じる電流であり、入射光に関わらずに生成されるためノイズの原因となる電流である。アバランシェフォトダイオードにおいては、界面準位に起因する電荷が増倍され、大きな暗電流を生じるという問題がある。
【０００５】
そこで、ＳＴＩによる分離領域を使用してＳＰＡＤを分離するとともに分離領域に隣接してホール蓄積層を配置する光検出器が使用されている（例えば、特許文献１参照。）。この従来技術においては、分離領域により分離された半導体基板のウェル層の表面に隣接してｎ型半導体領域が配置され、このｎ型半導体領域の下層にｐ型半導体領域が配置されてｐｎ接合が形成される。また、ｎ型半導体領域は、カソードとして機能し、コンタクトを介して回路に接続される。この半導体基板の表面のｎ型半導体領域および分離領域は離隔して配置され、ｎ型半導体領域および分離領域の間にアノードが配置される。このアノードは、分離領域の内側に環状に配置され、ｎ型半導体領域との間には、ウェル層が配置される。アノードおよびカソードに逆方向電圧を印加することによりｐｎ接合部分に強電界が形成され、ウェル層において生成された電荷の雪崩増倍を行うことができる。
【０００６】
ホール蓄積層は、アノードの下層において分離領域に隣接する位置に配置される。すなわち、ホール蓄積層は、分離領域およびウェル層の間に配置される。このホール蓄積層には、ホールが蓄積される。この蓄積されたホールにより界面で発生した電子をトラップさせることができ、暗電流を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１８−２０１００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の従来技術では、アバランシェフォトダイオードセンサの特性が変動するという問題がある。上述の従来技術におけるｐｎ接合を構成するｎ型半導体領域は、コンタクトが配置されるため高い不純物濃度に構成される。しかし、不純物濃度が高いと不純物濃度のばらつきも大きくなる。半導体領域の不純物濃度は製造の際の不純物濃度の目標値に対する比率に応じたばらつきを伴い、半導体領域の不純物濃度のばらつき量は自身の不純物濃度に比例するためである。この不純物濃度のばらつきが大きくなると、降伏電圧等のアバランシェフォトダイオードセンサの特性の変動が大きくなる。上述のアバランシェフォトダイオードセンサでは、ｐｎ接合を構成するｎ型半導体領域の不純物濃度が高いため、アバランシェフォトダイオードセンサの特性の変動が大きくなる。
【０００９】
本開示は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、アバランシェフォトダイオードセンサの特性の変動を低減することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の態様は、半導体基板の表面に配置される第１の半導体領域と、上記第１の半導体領域の下層に配置されて上記第１の半導体領域とは異なる導電型に構成される第２の半導体領域と、上記第２の半導体領域に隣接して配置される低不純物濃度領域と、上記半導体基板の表面に配置されるともに上記第１の半導体領域に隣接して配置されて電極が接続される第１のコンタクト領域と、上記低不純物濃度領域に隣接して配置されて電極が接続される第２のコンタクト領域とを具備するアバランシェフォトダイオードセンサである。
【００１１】
また、この第１の態様において、上記第２のコンタクト領域は、上記半導体基板の表面に配置されてもよい。
【００１２】
また、この第１の態様において、上記第１のコンタクト領域および上記第２のコンタクト領域の間に配置されるアイソレーション領域をさらに具備してもよい。
【００１３】
また、この第１の態様において、上記第１のコンタクト領域は、底部が上記第２の半導体領域の底部より深い位置に配置されてもよい。
【００１４】
また、この第１の態様において、上記半導体基板において自身のアバランシェフォトダイオードセンサを分離する分離領域をさらに具備してもよい。
【００１５】
また、この第１の態様において、上記分離領域に隣接して配置されるとともに上記第２のコンタクト領域と同じ導電型の電荷を蓄積する電荷蓄積層をさらに具備してもよい。
【００１６】
また、この第１の態様において、上記電荷蓄積層は、上記第２のコンタクト領域に隣接して配置されてもよい。
【００１７】
また、この第１の態様において、上記電荷蓄積層は、上記半導体基板の表面とは異なる面である裏面にさらに配置されてもよい。
【００１８】
また、この第１の態様において、上記第１のコンタクト領域は、上記第１の半導体領域を囲繞する形状に構成されてもよい。
【００１９】
また、この第１の態様において、上記低不純物濃度領域に入射光を集光するオンチップレンズをさらに具備してもよい。
【００２０】
また、この第１の態様において、上記オンチップレンズは、上記半導体基板の表面とは異なる面である裏面に配置されてもよい。
【００２１】
また、本開示の第２の態様は、半導体基板の表面に配置される第１の半導体領域と、上記第１の半導体領域の下層に配置されて上記第１の半導体領域とは異なる導電型に構成される第２の半導体領域と、上記第２の半導体領域に隣接して配置される低不純物濃度領域と、上記半導体基板の表面に配置されるともに上記第１の半導体領域に隣接して配置されて電極が接続される第１のコンタクト領域と、上記低不純物濃度領域に隣接して配置されて電極が接続される第２のコンタクト領域とを備えるアバランシェフォトダイオードセンサと、入射光に応じて上記アバランシェフォトダイオードセンサに流れる電流に基づいて生成される信号を処理する処理回路とを具備するセンサ装置である。
【００２２】
また、この第２の態様において、上記処理回路は、光を照射された対象物からの上記光に基づく反射光が上記アバランシェフォトダイオードセンサに入射した際に生成される上記信号に基づいて上記対象物までの距離を検出する処理を行ってもよい。
【００２３】
以上のような態様を採ることにより、ｐｎ接合を形成する半導体領域である第１の半導体領域と電極を接続するための第１のコンタクト領域とが半導体基板の表面において並置されるという作用をもたらす。第1のコンタクト領域とは異なる不純物濃度に構成される第１の半導体領域が想定される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本開示の第１の実施の形態に係るアバランシェフォトダイオードセンサの構成例を示す図である。
【図２】本開示の第１の実施の形態に係るアバランシェフォトダイオードセンサの構成例を示す断面図である。
【図３】本開示の第１の実施の形態に係るアバランシェフォトダイオードセンサの他の構成例を示す図である。
【図４】本開示の第２の実施の形態に係るアバランシェフォトダイオードセンサの構成例を示す図である。
【図５】本開示の第２の実施の形態に係るアバランシェフォトダイオードセンサの構成例を示す断面図である。
【図６】本開示の第３の実施の形態に係るアバランシェフォトダイオードセンサの構成例を示す断面図である。
【図７】本開示の第３の実施の形態に係るアバランシェフォトダイオードセンサの他の構成例を示す断面図である。
【図８】本開示の第４の実施の形態に係るセンサ装置の構成例を示す図である。
【図９】本開示の第４の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。
【図１０】本開示の第４の実施の形態に係るセンサ装置の構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
次に、図面を参照して、本開示を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）を説明する。以下の図面において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。また、以下の順序で実施の形態の説明を行う。
１．第１の実施の形態
２．第２の実施の形態
３．第３の実施の形態
４．第４の実施の形態
【００２６】
＜１．第１の実施の形態＞
［アバランシェフォトダイオードセンサの構成］
図１は、本開示の第１の実施の形態に係るアバランシェフォトダイオードセンサの構成例を示す図である。同図は、アバランシェフォトダイオードセンサ１０１の構成例を表す平面図である。アバランシェフォトダイオードセンサ１０１は、半導体基板１１０の表面に形成されたウェル領域１２０に配置される。同図の矩形がウェル領域１２０を含むアバランシェフォトダイオードセンサ１０１の領域を表す。なお、同図は、複数のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１が配置される例を表したものであり、後述するセンサアレイ部１０の構成を表したものである。
【００２７】
アバランシェフォトダイオードセンサ１０１は、内部にｐｎ接合領域および低不純物濃度の領域を備え、ｐｎ接合部分に高い逆方向電圧が印加された状態において光電変換を行うフォトダイオードである。印加される逆方向電圧を降伏電圧より高い電圧にすることにより、低不純物濃度領域において光電変換により生成された電荷がｐｎ接合部の強電界により雪崩増倍を生じて増幅される。高感度かつ高速な光検出が可能となる。
【００２８】
同図のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１は、中央部に第１の半導体領域１２１が配置され、この第１の半導体領域１２１を囲繞する形状の第１のコンタクト領域１２３がさらに配置される。第１の半導体領域１２１の下層には、第２の半導体領域１２２が配置される。同図の１点鎖線は、第２の半導体領域１２２を表す。また、ウェル領域１２０の周縁部には、第２のコンタクト領域１２４が配置される。第１のコンタクト領域１２３には電極１４１が隣接して配置され、第２のコンタクト領域１２４には電極１４２が隣接して配置される。同図の破線は、電極１４１および１４２を表す。第１の半導体領域１２１および第２の半導体領域１２２の界面に上述のｐｎ接合が形成される。
【００２９】
［アバランシェフォトダイオードセンサの断面の構成］
図２は、本開示の第１の実施の形態に係るアバランシェフォトダイオードセンサの構成例を示す断面図である。同図は、アバランシェフォトダイオードセンサ１０１の構成例を表す断面図である。同図のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１は、ウェル領域１２０と、第１の半導体領域１２１と、第２の半導体領域１２２と、第１のコンタクト領域１２３と、第２のコンタクト領域１２４と、電極１４１および１４２と、絶縁層１５１と、配線層１５２および１５３と、ビアプラグ１５４および１５５とを備える。
【００３０】
ウェル領域１２０は、半導体基板１１０に形成される低不純物濃度の領域であり、半導体素子の拡散層部分が形成される領域である。ウェル領域１２０は、半導体基板１１０に島状に配置され、断面が半導体基板１１０の表面に隣接する井戸の形状に構成される。また、同図のウェル領域１２０は、ｐ型半導体に構成され、いわゆるｐウェルと称される。ウェル領域１２０は、例えば、１０１４／ｃｍ３の不純物濃度に構成することができる。このウェル領域１２０は、半導体基板１１０に対して熱拡散やイオン注入を行うことにより形成することができる。このウェル領域１２０に後述する第１の半導体領域１２１および第２の半導体領域１２２が形成される。隣接するアバランシェフォトダイオードセンサ１０１のウェル領域１２０同士は、半導体基板１１０により分離される。なお、ウェル領域１２０は、特許請求の範囲に記載の低不純物濃度領域の一例である。
【００３１】
第１の半導体領域１２１は、半導体基板１１０の表面に配置される半導体領域である。同図の第１の半導体領域１２１は、ｎ型半導体に構成することができ、ウェル領域１２０より高い不純物濃度、例えば、１０１７／ｃｍ３の不純物濃度に構成することができる。第１の半導体領域１２１は、ウェル領域１２０の表面にイオン注入を行うことより形成することができる。同図に表したように、第１の半導体領域１２１は、一部（周縁部）がウェル領域１２０に隣接する形状に構成することができる。
【００３２】
第２の半導体領域１２２は、第１の半導体領域１２１の下層に配置される半導体領域であり、第１の半導体領域１２１とは異なる導電型に構成される領域である。同図の第２の半導体領域１２２は、ｐ型半導体に構成することができる。また、第１の半導体領域１２１と同様に、１０１７／ｃｍ３の不純物濃度に構成することができる。第１の半導体領域１２１および第２の半導体領域１２２によりｐｎ接合が形成される。第２の半導体領域１２２は、ウェル領域１２０の表面にイオン注入を行うことより形成することができる。同図に表したように、第２の半導体領域１２２は、ウェル領域１２０に隣接して配置される。
【００３３】
第１のコンタクト領域１２３は、半導体基板１１０の表面に配置されるとともに第１の半導体領域１２１に隣接して配置される半導体領域であり、電極が配置される半導体領域である。同図の第１のコンタクト領域１２３は、ウェル領域１２０の表面に配置される。この第１のコンタクト領域１２３は、第１の半導体領域１２１と同じ導電型であるｎ型半導体に構成され、後述する電極１４１が配置される。第１のコンタクト領域１２３および第１の半導体領域１２１は、カソード領域に該当する。電極１４１との接続をオーミック接続にするため、第１のコンタクト領域１２３は、第１の半導体領域１２１より高い不純物濃度に構成される。例えば、第１のコンタクト領域１２３は、１０１９／ｃｍ３の不純物濃度に構成することができる。
【００３４】
第２のコンタクト領域１２４は、ウェル領域１２０に隣接して配置される半導体領域であり、電極が配置される領域である。同図の第２のコンタクト領域１２４は、半導体基板１１０の表面側に配置され、第１のコンタクト領域１２３や第１の半導体領域１２１と同じ側に配置される。この第２のコンタクト領域１２４は、第２の半導体領域１２２と同じ導電型であるｐ型半導体に構成され、後述する電極１４２が配置される。第１のコンタクト領域１２３と同様に、第２のコンタクト領域１２４は、高い不純物濃度に構成することができる。なお、第２のコンタクト領域１２４は、アノード領域に該当する。
【００３５】
電極１４１および１４２は、アバランシェフォトダイオードセンサ１０１の半導体領域に接続される電極である。この電極１４１および１４２を介してバイアス電圧が印加され、電気信号が伝達される。電極１４１および１４２は、それぞれカソード電極およびアノード電極に該当する。電極１４２に対して電極１４１より低い電圧を印加することにより、ｐｎ接合を構成する第１の半導体領域１２１および第２の半導体領域１２２に逆方向電圧を印加することができる。
【００３６】
配線層１５２および１５３は、それぞれ電極１４１および１４２に信号を伝達する配線である。この配線層１５２および１５３は、例えば、銅（Ｃｕ）等の金属により構成することができる。ビアプラグ１５４および１５５は、異なる層に配置される配線層等を接続する柱状の導体である。ビアプラグ１５４および１５５は、例えば、Ｃｕやタングステン（Ｗ）等の金属により構成することができる。電極１４１にはビアプラグ１５４および配線層１５２が接続され、電極１４２にはビアプラグ１５５および配線層１５３が接続される。絶縁層１５１は、配線層１５２および１５３等を絶縁するものである。この絶縁層１５１は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）により構成することができる。なお、配線層１５２および１５３ならびに絶縁層１５１は配線領域を構成する。
【００３７】
同図のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１は、ウェル領域１２０を介してｐｎ接合を構成する第１の半導体領域１２１および第２の半導体領域１２２に電圧が印加される。また、ウェル領域１２０では、入射光に基づく光電変換により電荷が生成される。ウェル領域１２０は、低不純物濃度に構成された半導体領域であるため、電極１４１および１４２に印加された逆バイアス電圧の一部がウェル領域１２０部分に印加され、生成された電荷のうちの電子がドリフトにより第２の半導体領域１２２に到達する。電極１４１および１４２に印加された逆バイアス電圧は、その多くが第１の半導体領域１２１および第２の半導体領域１２２のｐｎ接合に印加され、ｐｎ接合部には空乏層が形成される。第２の半導体領域１２２に到達した電子は、この空乏層において逆方向電圧による高電界により加速されて電子雪崩を生じる。これにより、光電変換により生成された電荷を増倍させることができる。
【００３８】
このように、第１の半導体領域１２１および第２の半導体領域１２２によるｐｎ接合部は、光電変換により生成された電荷の増倍作用を担う領域である。この第１の半導体領域１２１等の不純物濃度がばらつくと、降伏電圧等のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１の特性もばらつく。アバランシェフォトダイオードセンサ１０１における光子の検出効率であるＰＤＥ（Photon Detection Efficiency）等が変動することとなる。なお、ＰＤＥは、入射した光子に対する検出された光子の比率である。第１の半導体領域１２１等の不純物濃度を低くすることにより、不純物濃度の変化量を低減することができる。不純物濃度のばらつき量は、半導体領域に不純物を導入する際の不純物量の目標値に対する比率に応じた値であり、半導体領域の不純物濃度に比例するためである。そこで、低い不純物濃度に構成された第１の半導体領域１２１を第１のコンタクト領域１２３に隣接して配置してカソード領域を構成する。これにより、コンタクトとの接続抵抗を低減しながらアバランシェフォトダイオードセンサ１０１の特性の変動を低減することができる。
【００３９】
一方、ウェル領域１２０は、光電変換に寄与する領域である。ウェル領域１２０を大きく（厚く）することにより、入射した光子の捕捉確率が高くなり、ＰＤＥを向上させることができる。また、赤外光等の比較的長波長の光を検出する際にも、ウェル領域１２０を厚く形成する必要がある。長波長の光は半導体基板１１０の深部まで到達するためである。そこで、入射した光子の捕捉に寄与しないｐｎ接合領域を薄くし、その分ウェル領域１２０を厚くする。これにより、アバランシェフォトダイオードセンサ１０１の高背化を防ぎながら、ＰＤＥを向上させることができる。このためには、第２の半導体領域１２２の厚さを薄くするとともにカソード領域の厚さを薄くする必要がある。
【００４０】
そこで、同図に表したように、カソード領域を構成する第１の半導体領域１２１および第１のコンタクト領域１２３を半導体基板１１０の表面に隣接して配置する。第１の半導体領域１２１および第１のコンタクト領域１２３を積層する場合と比較してカソード領域を薄くすることができる。また、第１の半導体領域１２１を第１のコンタクト領域１２３より薄く形成してｐｎ接合領域を薄くする。これらにより、カソード領域を含むｐｎ接合領域を縮小することができ、ウェル領域１２０を厚くすることができる。電極１４１との接合抵抗を増加させることなくＰＤＥを向上させることができる。
【００４１】
また、ｐｎ接合を構成する第１の半導体領域１２１および第２の半導体領域１２２が薄くなるため、ｐｎ接合領域の電界を高くすることができる。アバランシェフォトダイオードセンサ１０１の降伏電圧を低くすることが可能となる。
【００４２】
また、第１のコンタクト領域１２３は、第１の半導体領域１２１を囲繞する形状に構成することができる。この場合には、アバランシェフォトダイオードセンサ１０１の端部であるウェル領域１２０の端部近傍に生成されたトラップ準位から熱的に放出された電荷を捕捉し、ｐｎ接合への拡散を防ぐことができる。ウェル領域１２０の端部には、比較的多くの結晶欠陥が形成される。第１のコンタクト領域１２３を第１の半導体領域１２１の周囲に配置することにより、結晶欠陥によるトラップ準位に基づく暗電流の影響を低減することができる。また、同図の第１のコンタクト領域１２３は、底部が第２の半導体領域１２２の底部より深い位置に配置される。同図の「ｄ」は、第１のコンタクト領域１２３および第２の半導体領域１２２の底部の位置の差分を表す。この「ｄ」を大きくすることにより、トラップ準位等に基づく電荷の捕捉能力を向上させることができ、暗電流の影響をさらに低減することができる。
【００４３】
また、第１のコンタクト領域１２３は、第２の半導体領域１２２と離隔して配置することができる。すなわち、第１のコンタクト領域１２３および第２の半導体領域１２２の間には、ウェル領域１２０を配置することができる。これにより、第２の半導体領域１２２および第１のコンタクト領域１２３の間に形成されるｐｎ接合における電荷の増倍作用の発生を防ぐことができる。第１の半導体領域１２１および第２の半導体領域１２２の底部の広い範囲において雪崩増倍領域を形成することができ、第２の半導体領域１２２周辺部への雪崩増倍領域の集中を防ぐことが可能となる。
【００４４】
同図のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１は、半導体基板１１０の表面、すなわち、配線層１５２および１５３等が配置される側の面から入射した光を検出することができる。また、半導体基板１１０のウェル領域１２０以外の部分を薄く研削することにより、半導体基板１１０の裏面から入射した光の検出を行うこともできる。
【００４５】
なお、アバランシェフォトダイオードセンサ１０１の構成は、この例に限定されない。例えば、ウェル領域１２０を低不純物濃度のｎ型半導体に構成することもできる。また、ウェル領域１２０の代わりに真性半導体領域を使用する構成を採ることもできる。また、隣接するウェル領域１２０同士の間に、ウェル領域１２０とは異なる導電型の半導体領域を分離領域として配置する構成にすることもできる。
【００４６】
［アバランシェフォトダイオードセンサの他の構成］
図３は、本開示の第１の実施の形態に係るアバランシェフォトダイオードセンサの他の構成例を示す図である。同図は、図１と同様に、アバランシェフォトダイオードセンサ１０１の構成例を表す平面図である。第１の半導体領域１２１等の形状が図１のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１と異なる。なお、同図においては、電極の記載を省略した。
【００４７】
同図におけるＡは、第１のコンタクト領域１２３がウェル領域１２０の４隅の近傍に分離して配置される場合の例を表したものである。この場合、電極１４１は、４つの第１のコンタクト領域１２３のそれぞれに配置される。
【００４８】
同図におけるＢは、同図におけるＡの第１の半導体領域１２１の範囲を広げるとともに４隅の第１のコンタクト領域１２３の範囲を狭くしたものである。ｐｎ接合領域を広くすることができ、電荷の増倍作用を向上させることができる。
【００４９】
同図におけるＣは、第１のコンタクト領域１２３を中央部に配置し、この第１のコンタクト領域１２３の周囲に第１の半導体領域１２１を配置した場合の例である。また、同図におけるＤは、矩形形状の第１の半導体領域１２１の４つの辺の領域に第１のコンタクト領域１２３を配置した場合の例である。
【００５０】
以上説明したように、本開示の第１の実施の形態のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１は、ｐｎ接合を構成する比較的低い不純物濃度の第１の半導体領域１２１が第１のコンタクト領域１２３に隣接して配置される。これにより、特性の変動を低減することができる。また、本開示の第１の実施の形態のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１は、これら第１のコンタクト領域１２３および第１の半導体領域１２１が半導体基板１１０の表面に隣接して配置される。これにより、ｐｎ接合領域を薄型化して光電変換に寄与するウェル領域１２０の容積を拡大することができ、光子の検出効率を向上させることができる。
【００５１】
＜２．第２の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１は、第１の半導体領域１２１の周囲に第１のコンタクト領域１２３を配置していた。これに対し、本開示の第２の実施の形態のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１は、第１のコンタクト領域１２３の周囲にアイソレーション領域をさらに配置する点で、上述の第１の実施の形態と異なる。
【００５２】
［アバランシェフォトダイオードセンサの構成］
図４は、本開示の第２の実施の形態に係るアバランシェフォトダイオードセンサの構成例を示す図である。同図は、図１と同様に、アバランシェフォトダイオードセンサ１０１の構成例を表す平面図である。第１のコンタクト領域１２３の周囲にアイソレーション領域１２５がさらに配置される点で、図１において説明したアバランシェフォトダイオードセンサ１０１と異なる。
【００５３】
アイソレーション領域１２５は、第１のコンタクト領域１２３を囲繞する形状に配置された溝形状の絶縁物である。同図に表したように、アイソレーション領域１２５は、第１のコンタクト領域１２３および第２のコンタクト領域１２４の間のウェル領域１２０の表面に隣接して配置される。前述のように、アバランシェフォトダイオードセンサ１０１には、比較的高い電圧が印加される。この印加電圧に基づく電界が第１のコンタクト領域１２３の端部に集中すると、第１のコンタクト領域１２３端部が降伏状態となる、いわゆるエッジブレークダウンを生じる場合がある。アイソレーション領域１２５を配置することにより、エッチブレークダウンの発生を防ぐことができる。
【００５４】
［アバランシェフォトダイオードセンサの断面の構成］
図５は、本開示の第２の実施の形態に係るアバランシェフォトダイオードセンサの構成例を示す断面図である。同図のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１は、第１のコンタクト領域１２３に隣接してアイソレーション領域１２５が配置される点で、図２において説明したアバランシェフォトダイオードセンサ１０１と異なる。
【００５５】
同図に表したように、アイソレーション領域１２５は、第１のコンタクト領域１２３の底部と略同じ深さの底部を有する形状に構成することができる。これにより、アイソレーション領域１２５が、いわゆる、ガードリングとなって第１のコンタクト領域１２３が第２のコンタクト領域１２４と電気的に離隔される。第１のコンタクト領域１２３の端部のエッジブレークダウンを防ぐことができる。同図のアイソレーション領域１２５は、半導体基板１１０をエッチングして溝を形成し、ＳｉＯ２等の絶縁物を溝に埋め込むことにより形成することができる。なお、アイソレーション領域１２５を第１のコンタクト領域１２３の底部より深い底部の形状に構成した場合には、アイソレーション領域１２５のガードリング効果をさらに向上させることができる。
【００５６】
これ以外のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１の構成は本開示の第１の実施の形態において説明したアバランシェフォトダイオードセンサ１０１の構成と同様であるため、説明を省略する。
【００５７】
以上説明したように、本開示の第２の実施の形態のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１は、アイソレーション領域１２５を配置することにより第１のコンタクト領域１２３の端部のエッジブレークダウンの発生を防ぐことができる。これにより、エッジブレークダウンに起因する誤動作を防ぐことができる。
【００５８】
＜３．第３の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１は、半導体基板１１０を分離領域として使用していた。これに対し、本開示の第３の実施の形態のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１は、溝形状の分離領域を形成する点で、上述の第１の実施の形態と異なる。
【００５９】
［アバランシェフォトダイオードセンサの断面の構成］
図６は、本開示の第３の実施の形態に係るアバランシェフォトダイオードセンサの構成例を示す断面図である。同図のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１は、溝形状の分離領域１３０が配置され、この分離領域１３０に隣接する固定電荷膜１２７および電荷蓄積層１２６がさらに配置される点で、図２において説明したアバランシェフォトダイオードセンサ１０１と異なる。また、同図のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１は、半導体基板１１０の裏面側に入射光が照射される裏面照射型のセンサの例を表したものであり、半導体基板１１０の裏面側に配置されるオンチップレンズ１８０をさらに備える。
【００６０】
分離領域１３０は、アバランシェフォトダイオードセンサ１０１の周囲に配置されて他のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１や素子の半導体領域から分離するものである。同図の分離領域１３０は、半導体基板１１０を貫通する溝１３１に絶縁膜１３２および遮光膜１３３が順に積層されて構成されたものである。この分離領域１３０により、隣接するアバランシェフォトダイオードセンサ１０１同士が電気的および光学的に分離される。
【００６１】
絶縁膜１３２は、分離領域１３０に隣接する半導体領域等を絶縁する膜である。この絶縁膜１３２により、隣接するアバランシェフォトダイオードセンサ１０１同士が電気的に分離される。この絶縁膜１３２には、例えば、ＳｉＯ２等の酸化物を使用することができる。
【００６２】
遮光膜１３３は、隣接するアバランシェフォトダイオードセンサ１０１からの光を遮光する膜である。アバランシェフォトダイオードセンサ１０１は、電荷の増倍作用の過程において発光する。この際の光が隣接する他のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１に入射すると、この光が計測されて誤差を生じる。そこで、遮光膜１３３を分離領域１３０に配置して遮光することにより、隣接するアバランシェフォトダイオードセンサ１０１同士を光学的に分離する。この遮光膜１３３は、タングステン（Ｗ）等の金属により構成することができる。また、絶縁膜１３２との間にチタン（Ｔｉ）および窒化チタン（ＴｉＮ）の複合膜をバリア層として配置することもできる。なお、同図の遮光膜１３３の中央部の白抜きの領域は、ボイド１３４を表す。
【００６３】
固定電荷膜１２７は、固定電荷を有する誘電体により構成される膜であり、半導体基板１１０の端部に隣接して配置される膜である。同図の固定電荷膜１２７は、負極性の固定電荷を有する。この負極性の固定電荷により、半導体基板１１０の界面との間に電界を生じ、正電荷（ホール）蓄積領域が半導体基板１１０の界面に形成される。この蓄積されたホールにより半導体基板１１０の界面準位がピニングされる。ここで、ピニングとは、界面準位に基づく電気力線を終端することである。界面準位がピニングされることにより、界面準位への電荷の捕獲を防ぐことができ、暗電流を低減することができる。固定電荷膜１２７は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）やタンタル（Ｔａ）の酸化物の膜により構成することができる。また、電荷固定膜１２７は、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｇｒ）、Ｔｉ、マグネシウム（Ｍｇ）、イットリウム（Ｙ）およびランタノイド元素等の酸化物により構成することもできる。同図は、半導体基板１１０の裏面および分離領域１３０の溝１３１の表面に固定電荷膜１２７が配置される例を表したものである。
【００６４】
電荷蓄積層１２６は、第２のコンタクト領域１２４と同じ導電型の電荷を蓄積する半導体領域である。この電荷蓄積層１２６は、比較的高い不純物濃度に構成されて電荷（ホール）を蓄積する。このようにホールを蓄積する半導体領域は、ホール蓄積領域と称される。この蓄積されたホールにより分離領域１３０および半導体基板１１０の間の界面準位に起因する電子のｐｎ接合領域への拡散を防止することができる。電荷蓄積層１２６に流入した界面準位に起因する電子は、蓄積されたホールと再結合を生じて消滅するためである。電荷蓄積層１２６の不純物濃度は、第２の半導体領域１２２より高く、第２のコンタクト領域１２４より低い濃度に構成することができる。この電荷蓄積層１２６を配置することにより、上述の固定電荷膜１２７と同様に、半導体基板１１０の端部の界面準位に起因する暗電流の影響を軽減することができる。固定電荷膜１２７および電荷蓄積層１２６を併用することにより、暗電流をさらに削減することができる。なお、同図の電荷蓄積層１２６は、分離領域１３０に隣接して配置される例を表したものであるが、半導体基板１１０の裏面にさらに配置することもできる。
【００６５】
なお、同図の電荷蓄積層１２６は、第２のコンタクト領域１２４に隣接して配置され、第２のコンタクト領域１２４と電気的に接続される。同じ導電型のより高い不純物濃度に構成される第２のコンタクト領域１２４と接続されるため、第２のコンタクト領域１２４から電荷蓄積層１２６にホールが供給される。このため、電荷蓄積層１２６のホールの蓄積効果を向上させることができる。また、電荷蓄積層１２６をウェル領域１２０の底部を含む周辺部に配置することにより、ウェル領域１２０の広い領域に亘って電界を均一にすることができる。ウェル領域１２０の裏面近傍において生成された電荷のドリフト速度を向上させることができる。
【００６６】
なお、同図のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１は、固定電荷膜１２７および電荷蓄積層１２６が配置される例を表したものであるが、固定電荷膜１２７および電荷蓄積層１２６の何れか１つを配置する構成も採ることができる。
【００６７】
オンチップレンズ１８０は、アバランシェフォトダイオードセンサ１０１毎に配置されて入射光を集光するレンズである。同図のオンチップレンズ１８０は、半導体基板１１０の裏面側に配置される。なお、半導体基板１１０およびオンチップレンズ１８０の間には、半導体基板１１０を保護する保護膜１７０が配置される。
【００６８】
［アバランシェフォトダイオードセンサの断面の他の構成］
図７は、本開示の第３の実施の形態に係るアバランシェフォトダイオードセンサの他の構成例を示す断面図である。同図のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１は、半導体領域の導電型が異なる点で、図６において説明したアバランシェフォトダイオードセンサ１０１と異なる。
【００６９】
同図の第１の半導体領域１２１はｐ型半導体に構成され、第２の半導体領域１２２はｎ型半導体に構成される。第１のコンタクト領域１２３はｐ型半導体に構成され、第２のコンタクト領域１２４はｎ型半導体に構成される。また、ウェル領域１２０は、ｎ型半導体に構成される。同図のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１では、第１のコンタクト領域１２３および第１の半導体領域１２１がアノード領域となり、第２のコンタクト領域１２４がカソード領域となる。電極１４１および１４２は、それぞれアノード電極およびカソード電極となる。なお、同図のウェル領域１２０はｐ型半導体に構成することもでき、真性半導体領域を適用することもできる。
【００７０】
また、同図の電荷蓄積層１２６は、ｎ型半導体に構成され、電子を蓄積する。この電子を蓄積する半導体領域は、電子蓄積領域と称される。同図の電荷蓄積層１２６においては、分離領域１３０および半導体基板１１０の界面準位に起因するホールが電荷蓄積層１２６において再結合により消滅する。これにより暗電流の影響を軽減することができる。
【００７１】
なお、図２および５のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１においても半導体領域の導電型を反転させた構成にすることができる。
【００７２】
これ以外のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１の構成は本開示の第１の実施の形態において説明したアバランシェフォトダイオードセンサ１０１の構成と同様であるため、説明を省略する。
【００７３】
以上説明したように、本開示の第３の実施の形態のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１は、分離領域１１４を配置することにより、アバランシェフォトダイオードセンサ１０１を電気的および光学的に分離することができる。また、電荷蓄積層１２６を配置することにより、分離領域１１４からの暗電流の影響を軽減することができる。
【００７４】
＜４．第４の実施の形態＞
上述のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１は、光センサ装置、例えば、対象物との距離を測定するセンサ装置に適用することができる。
【００７５】
［センサ装置の構成］
図８は、本開示の第４の実施の形態に係るセンサ装置の構成例を示す図である。同図は、センサ装置１の構成例を表すブロック図である。同図のセンサ装置１は、センサアレイ部１０と、バイアス電源部２０と、受光信号処理部３０とを備える。
【００７６】
センサアレイ部１０は、アバランシェフォトダイオードセンサ１０１を有する複数の画素１００が２次元格子状に配置されて構成されたものである。画素１００は、入射光を検出し、受光信号を検出結果として出力する。それぞれの画素１００には、信号線１１および１２が接続される。信号線１１は、画素１００のバイアス電圧を供給する信号線である。信号線１２は、画素１００からの受光信号を伝達する信号線である。
【００７７】
バイアス電源部２０は、画素１００にバイアス電圧を供給する電源である。このバイアス電源部２０は、信号線１１を介してバイアス電圧を供給する。
【００７８】
受光信号処理部３０は、センサアレイ部１０に配置された複数の画素１００から出力された受光信号を処理するものである。この受光信号処理部３０の処理には、例えば、画素１００により検出した入射光に基づいて対象物との距離を検出する処理が該当する。具体的には、受光信号処理部３０は、車載カメラ等の撮像装置において遠方の対象物との距離を計測する際に使用されるＴｏＦ（Time of Flight）方式の距離検出処理を行うことができる。この距離検出処理は、撮像装置に配置された光源により対象物に光を照射して対象物により反射された光を検出し、光源からの光が対象物との間を往復する時間を計測することにより、距離を検出する処理である。このような距離検出処理を行う装置には、高速な光検出が可能なアバランシェフォトダイオードセンサが使用される。なお、受光信号処理部３０は、特許請求の範囲に記載の処理回路の一例である。
【００７９】
［画素の構成］
図９は、本開示の第４の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。同図は、画素１００の構成例を表す回路図である。同図の画素１００は、アバランシェフォトダイオードセンサ１０１と、抵抗１０２と、反転バッファ１０３とを備える。また、同図の信号線１１は、アバランシェフォトダイオードセンサ１０１の降伏電圧を印加する信号線Ｖｂｄおよびアバランシェフォトダイオードセンサ１０１の降伏状態を検出するための電源を供給する信号線Ｖｄにより構成される。
【００８０】
アバランシェフォトダイオードセンサ１０１のアノードは信号線Ｖｂｄに接続される。アバランシェフォトダイオードセンサ１０１カソードは、ノード１０４を介して抵抗１０２の一端および反転バッファ１０３の入力に接続される。抵抗１０２の他の一端は、信号線Ｖｄに接続される。反転バッファ１０３の出力は、信号線１２に接続される。
【００８１】
同図のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１は、信号線Ｖｂｄおよび信号線Ｖｄにより逆バイアス電圧が印加される。
【００８２】
抵抗１０２は、クエンチング（quenting）を行うための抵抗である。このクエンチングは、降伏状態となったアバランシェフォトダイオードセンサ１０１を定常状態に復帰させる処理である。光の入射に起因する増倍作用によりアバランシェフォトダイオードセンサ１０１が降伏状態になると、アバランシェフォトダイオードセンサ１０１に急激な逆方向電流が流れる。この逆方向電流により抵抗１０２の端子電圧が増加する。抵抗１０２はアバランシェフォトダイオードセンサ１０１と直列に接続されているため、アバランシェフォトダイオードセンサ１０１において電圧降下を生じ、アバランシェフォトダイオードセンサ１０１端子電圧が降伏状態を維持可能な電圧よりも低くなる。これにより、アバランシェフォトダイオードセンサ１０１を降伏状態から定常状態に復帰させることができる。なお、抵抗１０２の代わりに、ＭＯＳトランジスタによる定電流回路を使用することもできる。
【００８３】
反転バッファ１０３は、アバランシェフォトダイオードセンサ１０１の降伏状態への遷移および復帰に基づくパルス信号を整形するバッファである。この反転バッファ１０３により、照射された光に応じてアバランシェフォトダイオードセンサ１０１に流れる電流に基づく受光信号が生成されて信号線１２に出力される。
【００８４】
［センサ装置の断面の構成］
図１０は、本開示の第４の実施の形態に係るセンサ装置の構成例を示す断面図である。同図は、センサ装置１の構成例を表す断面図である。同図のセンサ装置１は、センサチップ２およびロジック回路チップ３が貼り合わされて構成される。
【００８５】
センサチップ２は、アバランシェフォトダイオードセンサ１０１を備える半導体チップである。このセンサチップ２には、図７において説明した裏面照射型のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１が配置され、裏面にオンチップレンズ１８０が配置される。また、ビアプラグ１５６および１５７ならびにパッド１５８および１５９がさらに配置される。ビアプラグ１５６は、配線層１５２およびパッド１５８を接続するビアプラグである。ビアプラグ１５７は、配線層１５３およびパッド１５９を接続するビアプラグである。
【００８６】
パッド１５８および１５９は、センサチップ２の配線領域の表面に配置される電極である。このパッド１５８および１５９は、後述するロジック回路チップ３のパッド２５８および２５９と接続される。
【００８７】
ロジック回路チップ３は、センサ装置１のうちアバランシェフォトダイオードセンサ１０１以外の素子等が配置される半導体チップである。具体的には、ロジック回路チップ３には、図８において説明したバイアス電源部２０および受光信号処理部３０と、図９において説明した抵抗１０２および反転バッファ１０３とが配置される。なお、同図において抵抗１０２の記載は省略した。
【００８８】
ロジック回路チップ３は、反転バッファ１０３や受光信号処理部３０等の素子の半導体領域が形成された半導体基板２２０の表面に配線領域が配置されて構成される。同図のロジック回路チップ３の配線領域は、配線２５２および２５３、ビアプラグ２５４および２５５、パッド２５８および２５９ならびに絶縁層２５１により構成される。
【００８９】
センサチップ２およびロジック回路チップ３は、配線領域同士が貼り合わされる。この際、パッド１５８および１５９とパッド２５８および２５９とが接するように位置合わせされて貼り合わされる。貼り合わせは、それぞれの半導体チップを加熱圧接することにより行うことができる。これにより、パッド１５８およびパッド２５８ならびにパッド１５９およびパッド２５９が機械的電気的に接続され、センサチップ２のアバランシェフォトダイオードセンサ１０１とロジック回路チップ３の回路とが電気的に接続される。
【００９０】
具体的には、同図のノード１０４は、ビアプラグ１５４、配線層１５２、ビアプラグ１５６、パッド１５８および２５８、ビアプラグ２５４ならびに配線層２５２の経路により構成される。アバランシェフォトダイオードセンサ１０１のカソード電極である電極１４１は、このノード１０４を介して反転バッファ１０３の入力に接続される。また、同図の信号線１１は、ビアプラグ１５５、配線層１５３、ビアプラグ１５７、パッド１５９および２５９、ビアプラグ２５５ならびに配線層２５３の経路により構成される。アバランシェフォトダイオードセンサ１０１のアノード電極である電極１４２は、この信号線１１を介してバイアス電源部２０に接続される。なお、配線２５２による反転バッファ１０３の入力への接続および配線２５３によるバイアス電源部２０への接続は、略記した。
【００９１】
このように、アバランシェフォトダイオードセンサ１０１が配置されたセンサチップ２とロジック回路チップ３とを貼り合わせてセンサ装置１を構成することにより、センサ装置１を小型化することができる。また、センサチップ２およびロジック回路チップ３のそれぞれについて最適なプロセスにより製造することができる。
【００９２】
最後に、上述した各実施の形態の説明は本開示の一例であり、本開示は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本開示に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【００９３】
また、上述の実施の形態における図面は、模式的なものであり、各部の寸法の比率等は現実のものとは必ずしも一致しない。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれることは勿論である。
【００９４】
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）半導体基板の表面に配置される第１の半導体領域と、
前記第１の半導体領域の下層に配置されて前記第１の半導体領域とは異なる導電型に構成される第２の半導体領域と、
前記第２の半導体領域に隣接して配置される低不純物濃度領域と、
前記半導体基板の表面に配置されるともに前記第１の半導体領域に隣接して配置されて電極が接続される第１のコンタクト領域と、
前記低不純物濃度領域に隣接して配置されて電極が接続される第２のコンタクト領域と
を具備するアバランシェフォトダイオードセンサ。
（２）前記第２のコンタクト領域は、前記半導体基板の表面に配置される前記（１）に記載のアバランシェフォトダイオードセンサ。
（３）前記第１のコンタクト領域および前記第２のコンタクト領域の間に配置されるアイソレーション領域をさらに具備する前記（２）に記載のアバランシェフォトダイオードセンサ。
（４）前記第１のコンタクト領域は、底部が前記第２の半導体領域の底部より深い位置に配置される前記（１）から（３）の何れかに記載のアバランシェフォトダイオードセンサ。
（５）前記半導体基板において自身のアバランシェフォトダイオードセンサを分離する分離領域をさらに具備する前記（１）から（４）の何れかに記載のアバランシェフォトダイオードセンサ。
（６）前記分離領域に隣接して配置されるとともに前記第２のコンタクト領域と同じ導電型の電荷を蓄積する電荷蓄積層をさらに具備する前記（５）に記載のアバランシェフォトダイオードセンサ。
（７）前記電荷蓄積層は、前記第２のコンタクト領域に隣接して配置される前記（６）に記載のアバランシェフォトダイオードセンサ。
（８）前記電荷蓄積層は、前記半導体基板の表面とは異なる面である裏面にさらに配置される前記（６）または（７）に記載のアバランシェフォトダイオードセンサ。
（９）前記第１のコンタクト領域は、前記第１の半導体領域を囲繞する形状に構成される前記（１）から（８）の何れかに記載のアバランシェフォトダイオードセンサ。
（１０）前記低不純物濃度領域に入射光を集光するオンチップレンズをさらに具備する前記（１）から（９）の何れかに記載のアバランシェフォトダイオードセンサ。
（１１）前記オンチップレンズは、前記半導体基板の表面とは異なる面である裏面に配置される前記（１０）に記載のアバランシェフォトダイオードセンサ。
（１２）半導体基板の表面に配置される第１の半導体領域と、
前記第１の半導体領域の下層に配置されて前記第１の半導体領域とは異なる導電型に構成される第２の半導体領域と、
前記第２の半導体領域に隣接して配置される低不純物濃度領域と、
前記半導体基板の表面に配置されるともに前記第１の半導体領域に隣接して配置されて電極が接続される第１のコンタクト領域と、
前記低不純物濃度領域に隣接して配置されて電極が接続される第２のコンタクト領域と
を備えるアバランシェフォトダイオードセンサと、
入射光に応じて前記アバランシェフォトダイオードセンサに流れる電流に基づいて生成される信号を処理する処理回路と
を具備するセンサ装置。
（１３）前記処理回路は、光を照射された対象物からの前記光に基づく反射光が前記アバランシェフォトダイオードセンサに入射した際に生成される前記信号に基づいて前記対象物までの距離を検出する処理を行う前記（１２）に記載のセンサ装置。
【符号の説明】
【００９５】
１  センサ装置
２  センサチップ
３  ロジック回路チップ
１０  センサアレイ部
２０  バイアス電源部
３０  受光信号処理部
１００  画素
１０１  アバランシェフォトダイオードセンサ
１０２  抵抗
１０３  反転バッファ
１１０、２２０  半導体基板
１２０  ウェル領域
１２１  第１の半導体領域
１２２  第２の半導体領域
１２３  第１のコンタクト領域
１２４  第２のコンタクト領域
１２５  アイソレーション領域
１２６  電荷蓄積層
１２７  固定電荷膜
１３０  分離領域
１３２  絶縁膜
１３３  遮光膜
１４１、１４２  電極
１５８、１５９、２５８、２５９  パッド
１７０  保護膜
１８０  オンチップレンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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