[发明专利]光电转换元件、摄像元件以及摄像系统

说明书

本发明的光电转换元件具有基板以及光学元件，对使用射出光的光源、上述光被物体反射而得的反射光进行受光。当将向上述光电转换元件入射的上述反射光的入射能量设为I，将上述光源的平均波长为λ时的上述基板中的上述反射光的吸收系数设为α(λ)，将上述第一面上的预定区域中的上述反射光的入射能量设为A1，将上述光电转换元件不具有上述光学元件的情况下的上述第一面上的上述预定区域中的上述反射光的入射能量设为A2，将在上述基板的厚度方向上从上述预定区域平行移动了规定的距离z后的区域中的上述反射光的入射能量设为B(z)时，当满足A1≧A2且设为距离z0＝ln(2)/α(λ)时，在z＝z0的情况下，0.95＊exp(‑α(λ)＊z)≦B(z)/A≦1.05＊exp(‑α(λ)＊z)的关系式成立。

技术领域

本发明涉及光电转换元件、配置有该光电转换元件的摄像元件以及具备该摄像元件的摄像系统。

本申请基于2019年8月30日在日本提交的特愿2019-157643号并主张优先权，将其内容援用于此。

背景技术

一直以来，作为用于计测与物体之间的距离的技术，存在如下技术：对物体照射近红外区域的光脉冲，计测照射该光脉冲的时刻、与检测到所照射的光脉冲被物体反射来的反射光的时刻之间的时间差，即计测光脉冲的飞行时间。这样的根据光脉冲的飞行时间来计测与物体之间的距离的技术被称为飞行时间(Time of Flight：TOF)。然后，使用光电转换元件来进行基于飞行时间技术的与物体之间的距离的计测的测距传感器也被实用化。

并且，近年来，使用光电转换元件来进行基于飞行时间技术的与物体之间的距离的计测的构成得到发展，还实用化出了下述的测距传感器，该测距传感器不仅能够得到与物体之间的距离，还能够得到包含物体的二维图像，即能够得到针对物体的三维信息。这种测距传感器也被称为距离图像传感器。在距离图像传感器中，在硅基板上以二维矩阵状配置有多个像素，该像素包括对由物体反射来的光脉冲的反射光进行受光的受光部即光电二极管。然后，在距离图像传感器中，通过将基于多个像素分别受光的光脉冲的反射光的光量而得到的光电转换信号输出一个图像的量，由此能够得到包含物体的二维图像、以及构成该图像的多个像素各自的距离信息。由此，在距离图像传感器中，能够得到对包含物体的二维图像组合了多个像素各自的距离信息的三维信息。

然而，在距离图像传感器中能够计测的距离的精度，根据多个像素各自在相同时间能够受光的光脉冲的反射光的光量而发生改变。即，在距离图像传感器中，如果多个像素各自在相同时间能够对更多反射光进行受光，则能够高精度地计测距离。因此，在距离图像传感器中，希望使多个像素各自能够受光的光脉冲的反射光的光量增多，即希望提高多个像素各自针对近红外区域的光的灵敏度。

此外，在取得图像的图像传感器中，例如专利文献1所公开的技术那样，提出有用于提高针对光的灵敏度的各种技术。在专利文献1所公开的技术中，在传感器系统的半导体基板上所形成的构成各个传感器单元(像素)的多个光栅对的各自上，形成有多个微透镜。由此，在应用了专利文献1所公开那样的技术的传感器系统中，阵列的受光面积增加，使传感器系统的灵敏度增加。因此，在距离图像传感器中，为了提高多个像素各自针对近红外区域的光的灵敏度，可以考虑应用专利文献1所公开那样的形成微透镜的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第6001236号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在距离图像传感器中，多个像素各自的灵敏度与光的受光部即光电二极管的构造、特别是光轴方向的距离存在关联。即，距离图像传感器中的多个像素各自的灵敏度，与在硅基板上形成光电二极管时的扩散层的深度(厚度)也存在关联。其理由在于，在距离图像传感器中，如上所述，对近红外区域的光脉冲被物体反射来的反射光进行受光，但由于该反射光也是近红外区域的光脉冲，因此在硅基板的较深位置处被更多地进行光电转换。