e具有的电流放大因子放大的输出电流(光电流)。
[0109]在用于照射的光强度低且要提取的输出电流小的情况下，可以通过施加电压到IN1端子(相邻于光接收单元1ce的电极30)以便增加电流放大因子且由此增加输出电流来增强对光强度的敏感度。相反，在光强度变大且输出电流饱和的情况下，通过施加电压到IN1端子以便减小电流放大因子并降低对光强度的敏感度，可以获得对应于光强度的准确的输出电流。
[0110]同时，例如，可以在半导体器件I中所包括的且相邻于光接收单元1ce的半导体衬底10上形成MOS开关200。
[0111]图13A和13B是图示其中二维地布置单个成像单元的成像装置的例子的图。图13A是图示成像装置3的电路配置的例子的简化方框图。图13B是图示成像装置3中的光接收单元1ce和MOS开关200的布置的例子的俯视图。
[0112]在成像装置3中，例如，以3列乘以3行来布置成像单元。在成像装置3中，被包括在成像单元2中的MOS开关200被提供有用于每列的公共端子(IN2-^IN2-2或IN2-3)。另外，成像装置3包括:MOS开关，其基于施加到IN3-Jlj IN3-3端子的电压来选择行；以及感测放大器，用于放大MOS开关210的输出。
[0113]在成像装置3中，通过使用MOS开关200和210以恒定的频率来选择接收单元1ce的地址(哪个列和哪个行)。然后，来自所选光接收单元1ce的输出电流被感测放大器220放大并从OUT1端子到OUT3端子输出，经历数据处理，由此可以获得二维图像。
[0114]在成像装置3中，因为使得电极30是公共的，且各个成像单元2的电流放大因由输入到IN1端子(对所有光接收单元1ce公共的电极30)的信号控制，因此，可以集体改变半导体器件I的所有光接收单元I Oce的电流放大因子。
[0115]根据上述配置，在整个屏幕的光强度低且输出电流的最大信号水平低的情况下，可以通过增加电流放大因子来增大整个输出信号。另外，在不能从感测放大器220获得准确的输出信号或输出信号由于过大的光强度而饱和的情况下，可以通过降低电流放大因子而将输出信号减小且改变为准确的输出信号。
[0116]图14A和14B是图示其中二维地布置单个成像单元的成像装置的另一例子的图。图14A是图示成像装置4的电路配置的例子的简化方框图。图14B是图示成像装置4中的光接收单元1ce和MOS开关200的布置的例子的俯视图。在图14A和14B所示的成像装置4中，在每个单个成像单元2中提供独立的电极30 (IN1-U等)。
[0117]根据上述配置，可以通过施加预定电压到对应于各个成像单元2的IN端子(对于每个光接收单元1ce特定的电极30)独立地设置每个成像单元2的电流放大因子。因此，通过检测图像中的过亮部分或过暗部分并将其反馈，校正和平滑了输出信号，且由此可以增强图像质量。另外，如在特殊摄像中，可以改变期望被高亮的部分的图像的对比度。
[0118]图15是图示成像装置的例子的功能方框图。在图15的例子中，基于来自比较器电路250的输出适当地选择用于生成其电流放大因子被设置为五倍的电压的电压生成器230或用于生成其电流放大因子被设置为一半的电压的电压生成器240。
[0119]比较器电路250是如下电路，该电路监视经由感测放大器220从多个光接收单元1ce(光电晶体管)输出的输出信号的最大值，并基于监视的结果，控制施加到电极30的电压。同时，经由感测放大器220输出的输出信号是通过转换光电流而获得的电压的光电流。在比较器电路250中，作为预定光电流“D”的十分之一的水平“E”和到达预定光电流“D”的水平被预先设置为阈值。
[0120]例如，假设在初始状态中，光接收单元1ce的电流放大因子被设置为两倍。在该情况下，在来自感测放大器220的输出信号低于水平?”的情况下，根据来自比较器电路250的输出选择电压生成器230。然后，基于由电压生成器230生成的电压，光接收单元1ce的电流放大因子变为五倍。
[0121]但是，在来自感测放大器220的输出信号大于水平“D”的情况下，根据来自比较器电路250的输出，选择电压生成器240。然后，基于由电压生成器240生成的电压，光接收单元1ce的电流放大因子变为一半。另外，在来自感测放大器220的输出信号大于或等于水平“E”但小于或等于水平“D”的情况下，既不选择电压生成器230，也不选择电压生成器240，且电流放大因子变为两倍。
[0122]根据上述配置，即使在处理彼此显著不同的光强度的情况下，也能够将来自感测放大器220的输出信号置于近似固定的范围中。同时，在图15的例子中，采用对于比较器电路250的两种阈值和要由电压生成器(电压生成器230和240)设置的电压。然而，通过将阈值和要被设置的电压分成三种或更多种类，更详细的校正变得可能。
[0123]同时，因为根据第一实施例的半导体器件I被用在根据第二实施例的成像装置3和4中，因此可以抑制暗电流的增加。
[0124]另外，本发明不限于这些实施例，而是可以在不脱离本发明的范围的情况下进行各种变型和修改。
[0125]例如，在第一实施例中，由电极30划分的各个光接收单元的发射极区11可以被电连接且使得成为公共的，由此可以使得半导体器件I成为大面积单个光电晶体管。同样在该情况下，提供与第一实施例相同的效果。
[0126]另外，在第一实施例的第二或第三变型中，以与第一实施例的第一变型相同的方式，高杂质浓度区可以被布置在除了就在发射极区11之下的位置以外的位置处。
[0127]另外，在第二实施例中，可以使用根据第一实施例的第一到第三变型的半导体器件IA到IE中的任意一个来替代半导体器件I。
[0128]另外，发射极区11、基极区12、集电极区13、高杂质浓度区15等的导电类型可以与在各个实施例中示出的那些相反。
[0129]本申请是基于在2014年11月11日提交的日本优先权申请N0.2014-228766且要求其优先权的权益，其全部内容被引用附于此。
【主权项】
1.一种用于将入射光转换为电流的半导体器件，包括: 半导体衬底； 电极，嵌入于所述半导体衬底中； 绝缘膜，接触所述半导体衬底中的电极； 在深度方向上从所述半导体衬底的正面一侧相继地形成的第一导电类型的第一半导体区、第二导电类型的第二半导体区和所述第一导电类型的第三半导体区；以及 所述第二导电类型的第四半导体区，接触所述绝缘膜和所述第二半导体区，所述第四半导体区的杂质浓度大于所述第二半导体区的杂质浓度。2.如权利要求1所述的半导体器件，其中所述第四半导体区的杂质浓度大于或等于所述第二半导体区的最大杂质浓度的10倍。3.如权利要求1或2所述的半导体器件，其中，所述第四半导体区被布置在所述第一半导体区和所述第三半导体区之间，以便与所述第一半导体区和所述第三半导体区中的至少一个分离。4.如权利要求3所述的半导体器件，其中所述第四半导体区被布置为接触所述第一半导体区。5.如权利要求1或2所述的半导体器件，其中所述第四半导体区被布置为接触所述第一半导体区和所述第三半导体区。6.如权利要求1-5中的任一项所述的半导体器件，其中所述电极穿过所述第一半导体区、所述第二半导体区和所述第三半导体区。7.如权利要求1-6中的任一项所述的半导体器件，还包括:埋入氧化物BOX膜，被布置在所述第三半导体区以下以便接触所述绝缘膜，其中所述半导体衬底是绝缘体上硅SOI衬底。8.—种成像装置，包括二维地布置的如权利要求1到7中的任一项所述的半导体器件。9.如权利要求8所述的成像装置，还包括:电路，被配置为监视从所述半导体器件输出的电流或通过转换所述电流而获得的电压，且基于监视的电流或监视的电压来控制要被施加到所述电极的电压。10.—种用于将入射光转换为电流的半导体器件的制造方法，该方法包括: 在半导体衬底中形成绝缘膜； 嵌入电极以便接触在所述半导体衬底中的所述绝缘膜； 在深度方向上从半导体衬底的正面一侧相继地形成第一导电类型的第一半导体区、第二导电类型的第二半导体区和所述第一导电类型的第三半导体区；以及 形成所述第二导电类型的第四半导体区以便接触所述绝缘膜和所述第二半导体区，所述第四半导体区的杂质浓度大于所述第二半导体区的杂质浓度。11.如权利要求10所述的半导体器件的制造方法，其中使得所述第四半导体区的杂质浓度大于或等于所述第二半导体区的最大杂质浓度的10倍。12.如权利要求10或11所述的半导体器件的制造方法，其中所述第四半导体区被形成在所述第一半导体区和所述第三半导体区之间以便与所述第一半导体区和所述第三半导体区中的至少一个分开。13.如权利要求12所述的半导体器件的制造方法，其中所述第四半导体区被布置为接触所述第一半导体区。14.如权利要求10或11所述的半导体器件的制造方法，其中所述第四半导体区被布置为接触所述第一半导体区和所述第三半导体区。15.如权利要求10到14中的任一项所述的半导体器件的制造方法，其中所述电极穿过所述第一半导体区、所述第二半导体区和所述第三半导体区。16.如权利要求10-15中的任一项所述的半导体器件的制造方法，还包括在所述第三半导体区以下形成埋入氧化物BOX膜以便接触所述绝缘膜，其中所述半导体衬底是绝缘体上硅SOI衬底。
【专利摘要】一种用于将入射光转换为电流的半导体器件包括：半导体衬底；嵌入于半导体衬底中的电极；绝缘膜，接触在半导体衬底中的电极；在深度方向上从半导体衬底的正面一侧相继地形成的第一导电类型的第一半导体区、第二导电类型的第二半导体区和第一导电类型的第三半导体区；和第二导电类型的第四半导体区，接触绝缘膜和第二半导体区。第四半导体区的杂质浓度大于第二半导体区的杂质浓度。
【IPC分类】H01L31/18, H01L31/0352, H01L31/0224, H01L31/11, H01L27/146
【公开号】CN105590972
【申请号】CN201510765679
【发明人】根来宝昭, 上田佳德, 樱野胜之, 中谷宁一, 米田和洋, 爱须克彦
【申请人】株式会社理光
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年11月11日
【公告号】US20160133763