CN110622323A - 光电转换元件及光学测定装置 - Google Patents

Abstract

本发明实现了使用硅基板的光电转换元件的高灵敏度化、低噪声化、低耗电化、高分辨率化、分光灵敏度的长波长化、减少环境光、或者不易受像素间串扰影响的结构。在以形成有集成电路的硅基板(1)的侧端部为受光面的光电转换区域中掺杂锗，并且在光电转换区域的周围配置金属反射膜(31)。

Description

光电转换元件及光学测定装置

技术领域

本发明涉及适合检测X射线等放射线或近红外光等的光电转换元件以及使用该光电转换元件光学测定装置。

背景技术

专利文献1公开了一个分光分析的例子，其中，从面向与半导体基板面垂直的厚度方向的半导体基板侧面部射入X射线，在X射线于半导体基板内部沿与半导体基板面平行的方向行进期间进行光电转换，从而有效率地对入射X射线进行光电转换。同样，专利文献2也公开了一个分光分析的例子，其中，从半导体基板的侧面部射入可见光或红外光，在红外光等于半导体基板内部沿与半导体基板面平行的方向行进期间进行光电转换。像数码相机等这样的设备仅以可见光为对象，通常相对于构成半导体摄像元件的半导体基板面垂直或具有一定入射角度地对半导体基板表面照射来自透镜的光。这是因为对于可见光波长，可在与半导体基板面垂直的方向、即半导体基板深度方向约5微米(μm)的范围内进行光电转换。与此相对，近红外光、X射线等则需要使上述基板深度方向更深，例如数十μm至数百μm左右。

专利文献3公开了一种光电转换元件的结构及其制造方法，其适合于从垂直于半导体基板面的半导体基板侧面部射入X射线或近红外光(NIR)等并作为电信号进行检测。另外，专利文献4公开了使用该光电转换元件的计算机断层扫描装置等。此外，专利文献5公开了一种摄像模块及使用该摄像模块的摄像装置，该摄像模块是以相对于形成有集成电路的半导体基板面垂直方向的半导体基板的侧面部作为受光面的半导体摄像元件，在半导体基板面或侧面部上配置有光源部。

另一方面，光电转换元件材料使用硅基板时，因其物性上的制约，对900纳米(nm)以上的长波长光或X射线等高能量光的灵敏度未必充分。专利文献6公开了为检测红外光而采用硅锗光电二极管作为光电二极管，但对硅锗光电二极管的具体结构没有任何记载。另外，特别是像近红外光这种与可见光相比，在长波长区域电荷混入邻接像素的现象(串扰)不容忽视，例如在飞行时间(TOF)方式的测距装置中是造成测定结果误差的主要原因。专利文献7公开了一种结构，其在光电二极管与微透镜间的中间层利用折射率小的物质将各像素间分离，使利用微透镜改变光路后的入射光在上述分离形成的边界发生全反射，从而防止灵敏度降低。该结构即为以各像素的上部作为光波导结构而将入射光更多地导入各自的光电二极管的结构。但是对于硅基板深部像素间的串扰还没有找到有效的解决办法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭55-144576

专利文献2：日本特开2011-205085

专利文献3：WO2016/114377

专利文献4：日本特开2016-107062

专利文献5：日本特开2017-201687

专利文献6：日本特开2016-126472

专利文献7：日本特开平6-53451

发明内容

发明要解决的课题

本发明的目的是实现使用了半导体材料例如硅基板的光电转换元件的高灵敏度化、低噪声化、高速读取、低耗电化、高分辨率化、分光灵敏度的长波长化、以及降低环境光和串扰，进而实现使用了该光电转换元件的小型且高精度的光学测定装置。

解决课题的技术手段

本发明的光电转换元件具有以硅基板的侧端部为受光面的光电转换区域，在光电转换区域设有含锗的硅锗区域。硅锗区域是硅基板厚度方向上的锗最大浓度峰值位置位于硅基板中心附近的结构。

此外，本发明所涉及的光电转换元件在形成光电转换区域的高浓度杂质区域含有砷、锑、镓或铟中的任一者。

此外，本发明所涉及的光电转换元件的硅基板厚度优选为5μm-20μm，包围光电转换区域的元件分离区域的下部延伸形成至与在硅基板的形成有集成电路的面相反的一侧的背面侧形成的高浓度杂质层接触的深度。

此外，本发明所涉及的光电转换元件在包围光电转换部区域的元件分离区域内部，从元件分离区域上部朝向下部埋入有含钼(Mo)等原子序数为42以上的重金属材料的金属遮光膜、优选含钨金属遮光膜。

此外，本发明所涉及的光电转换元件由在受光面上部层叠有控制X射线透过的准直层的结构构成。

本发明所涉及的光电转换元件具有以硅基板的侧端部为受光面的光电转换区域，优选硅基板的厚度为5μm-20μm，包围光电转换区域的元件分离区域的下部延伸形成至硅基板形成有集成电路的面相反侧的背面侧，且在包围光电转换区域的元件分离区域的内部，从元件分离区域的上部朝向下部埋入有金属反射膜、优选含铝、铜或金中任一者的金属反射膜。

此外，本发明所涉及的光电转换元件为在受光面上部层叠有组合微透镜或光波导或者两者而成的光学部件的结构。

此外，本发明所涉及的光电转换元件为光学部件在硅基板厚度方向上的尺寸大于光电转换元件在硅基板厚度方向上的尺寸的结构。

此外，本发明所涉及的光电转换元件以光学部件中的光学中心线在硅基板厚度方向上的位置位于距硅基板表面相当于硅基板厚度1/2的距离之间的方式配置光学部件。

此外，本发明所涉及的光电转换元件的光学部件是沿着硅基板侧端部的受光面层叠的柱状透镜。

本发明所涉及的光电转换元件中，光电转换区域含锗的硅锗区域沿着与硅基板面平行的方向延伸，硅基板厚度方向上的锗最大浓度峰值位置与光学部件在硅基板厚度方向上的光学中心位置实质上一致。

此外，本发明所涉及的光电转换元件中，在受光面与光电转换区域之间，从受光面朝向半导体基板内部优选1μm～20μm的宽度的硅基板内部区域配置有含硼p型高浓度杂质区域或者含磷n型高浓度杂质区域。

此外，本发明所涉及的光电转换元件以硅基板的2个以上的侧端部为受光面。

此外，本发明所涉及的光电转换元件从平面角度看，形成为光电转换区域的宽度从受光面向硅基板内部方向变窄。

此外，本发明所涉及的光电转换元件是在形成于硅基板内部的光电转换区域的上部侧和下部侧的硅基板上层叠金属反射膜，优选含铝、铜或金中的任一者的金属反射膜而成的结构。

此外，本发明所涉及的光电转换元件中，位于与受光面相对位置的元件分离区域的形状从平面角度看形成为与受光面非平行。

此外，本发明所涉及的光电转换元件中，位于像素间的元件分离区域的形状从X-Y平面角度看，形成为从受光面朝向硅基板内部方向使光电转换区域的宽度变窄。

此外，本发明所涉及的光电转换元件为如下结构：在受光面上层叠有具有开口部的金属反射膜，并在开口部上层叠有向该开口部导入入射光的光学部件。

本发明所涉及的光电转换元件具有由2张平行且对置的半透明反射膜构成的波长滤波器。

上述2张半透明反射膜为含铝、铜或金的金属反射膜，且夹在2张半透明反射膜之间的介质由硅或硅氧化膜构成。

本发明所涉及的层叠型光电转换元件由将2个以上的上述光电转换元件沿硅基板厚度方向层叠而成的结构构成。

本发明所涉及的光学测定装置是使用了上述光电转换元件的光学测定装置，其具有二维受光面，该二维受光面是通过如下方式形成的，即在光电转换元件的呈线状排列的多个受光窗上分别安装多根光纤，且捆绑这些多根光纤形成光纤电缆，以该光纤电缆的另一端成为1或多个二维受光面的方式排列多根光纤。

此外，本发明所涉及的测距装置具有与光学测定装置的测定时机同步发光的光源部。

此外，本发明所涉及的测距装置由如下结构构成：在空间上分隔的位置具有2个以上由光纤电缆的另一端形成的线状受光部或二维受光面，且由单个光电转换元件检测并读取从2个以上受光面发送来的光信息。

发明效果

近年来，对在医疗领域及车载、工业用途等使用近红外光(NIR)作为光源进行了研究。近红外光(NIR)的波长区域被称为“生物窗口”，与其它波长区域相比更容易透过人体组织，另外不易对人眼造成损害。通过本发明，能够提高对近红外光(NIR)灵敏度，实现与线传感器同等的高速读取，消除邻接像素间的串扰，抑制阳光、人工照明光及其它环境光或背景光等的影响，因此可实现例如测距误差极小的高精度距离测量装置等。另外，通过使用本发明的光电转换元件，可实现具有高分辨率、高速读取、低照射剂量或高耐久性、可靠性等的各种X射线影像诊断设备、X射线测量装置等。

附图说明

图1(a)是本发明所涉及的光电转换元件100的立体图及其三维坐标轴，图1(b)是用于说明光电转换元件100的电路块的X-Y平面图。

图2(a)是图1(a)中虚线箭头A-A’位置的光电转换元件100的截面图。图2(b)是光电转换元件100的分光光谱图。

图3(a)是本发明其它实施例所涉及的光电转换元件101的截面图，图3(b)是用于说明光电转换元件101的变形例所涉及的光电转换元件102的结构的X-Y平面图。

图4(a)是本发明其它实施例所涉及的光电转换元件103的截面图，图4(b)是光电转换元件103的分光光谱图。

图5(a)是本发明其它实施例所涉及的光电转换元件104的主要部分X-Y平面图。图5(b)是图5(a)中B-B’部的截面图，图5(c)是C-C’部的截面图。

图6(a)是从Y-Z面观察本发明其它实施例所涉及的光电转换元件105时的主要部分截面图，图6(b)是从Y-Z面观察本发明其它实施例所涉及的光电转换元件106时的主要部分截面图。

图7(a)是本发明其它实施例所涉及的光电转换元件107的主要部分X-Y平面图，图7(b)是光电转换元件107的变形例所涉及的光电转换元件108的主要部分X-Y平面图，图7(c)是从Y-Z面观察光电转换元件108的微透镜61时的截面图。

图8(a)是从Y-Z面观察本发明其它实施例所涉及的光电转换元件109时的主要部分截面图，图8(b)是从Y-Z面观察本发明其它实施例所涉及的光电转换元件110时的主要部分截面图，图8(c)是沿Z轴方向层叠光电转换元件110而成的层叠型光电转换元件120的立体图。

图9(a)是本发明其它实施例所涉及的光电转换元件112的主要部分X-Y平面图。图9(b)是从Y-Z面观察时的图9(a)所示D-D’部的主要部分截面图，图9(c)是从入射光侧的Y轴方向观察光电转换元件112时的主要部分截面图。

图10(a)是从Y-Z面观察本发明其它实施例所涉及的光电转换元件113时的主要部分截面图，图10(b)是从入射光侧的Y轴方向观察光电转换元件113时的主要部分X-Z平面图。

图11(a)是本发明其它实施例所涉及的光电转换元件114的主要部分X-Y平面图，图11(b)是本发明其它实施例所涉及的光电转换元件115的主要部分X-Y平面图。

图12(a)是从Y-Z面观察本发明其它实施例所涉及的光电转换元件116时的主要部分截面图，图12(b)是波长滤波器40的透射分光光谱图。图12(c)是用于说明测距装置150、测距对象物160、背景光等的概念图。

图13(a)是表示光学测定装置200的构成的平面图。图13(b)是用于说明本发明其它实施例所涉及的光电转换元件111连接有多根光纤的结构的X-Y平面图。图13(c)和图13(d)分别是用于说明光纤受光面55-1和55-2的形状的平面图。

具体实施方式

对本发明的第一实施例所涉及的光电转换元件100进行说明。图1(a)中示出了光电转换元件100的立体图和三维坐标轴。为说明光电转换元件100的结构，定义三维坐标轴。将形成有集成电路的硅基板面规定为X-Y平面，将该硅基板面的垂直方向、即硅基板1的厚度方向规定为Z轴。在面向X-Z平面的硅基板1的侧面部配置有多个受光窗5，用于检测入射光。以下，将配置有受光窗5的硅基板1的侧面部称为受光面。

将图1(a)所示虚线箭头A-A’位置处的光电转换元件100的Y-Z面截面结构示于图1(b)。光电转换元件100例如构成通过形成于p型硅基板(1)且导入有高浓度n型杂质的区域7进行光电转换的pn光电二极管。入射光2从硅基板1侧面入射时，光信号在pn光电二极管部被转换成电信号。如图所示，可进行光电转换的n型杂质区域7从硅基板侧面部附近沿Y轴(图面下)方向且硅基板表面延伸形成。根据本结构，可通过电路设计图案和光刻工序容易地设计及制造高浓度n型杂质区域7的延伸距离，因此例如可根据入射光波长得到最佳的光电转换效率。为可见光波长(例如波长400-700nm)时，高浓度n型杂质区域7的延伸距离为4μm左右即充分，例如为近红外光(波长700-1300nm)时，n型杂质区域7的延伸距离需要为10μm以上，例如50-100μm左右。将高浓度n型杂质区域7在基板深度(Z轴)方向的延伸距离设定为4μm左右可通过通常的半导体元件制造工序即杂质的热扩散法、离子注入法容易地实现，但将高浓度n型杂质区域7在基板深度(Z轴)方向的延伸距离设定为10μm以上则需要长时间且高温的热扩散工序或者高加速电压的离子注入装置。另外，即使形成了这种深的n型杂质区域7，也需要数十至100伏(v)左右的高驱动电压。

如图1(b)所示，排列有受光窗5的受光面表面可以被薄的硅氧化膜3覆盖。由此能够减小机械损伤、热损伤造成的晶体缺陷，并且能够保护光电转换元件100不受来自外部的重金属或反应性化学物质等的污染。另外，也可以层叠未图示的防反射膜来提高灵敏度。该图中，4是用于形成与外部电路的电触点的输入端子(接触垫)，电路块9是用于读取来自成为光电转换部的pn光电二极管的信号电荷的信号读取扫描电路，电路块11是用于在光电转换元件100内部供给所需控制信号的定时脉冲产生电路(TG)，电路块13是用于处理经数字化的图像信号的数字信号处理电路(DSP)，电路块15是用于将读取到的电信号进行数字转换的AD转换电路(ADC)，电路块17是用于与外部元件通信的接口电路(I/F)。信号读取扫描电路9如下文所述，在各光电转换部附近设有浮动扩散放大器(FDA)、采样保持电路(S/H)等噪声消除电路。由此能够检测出微弱的光电荷，且能够集成在单一半导体基板上，因此能够将光电转换部的灵敏度不均抑制到最小限度。同样地，通过单片ADC和DSP，可得到高速、低噪声且低耗电的数字信号输出。

这样，通过以硅基板侧面部为受光面，即使入射光的侵入距离例如为数十μm以上，也能够得到高的光电转换效率，且不需要高电压驱动。另外，即使使用硅基板，对近红外光等也可得到高检测灵敏度，容易实现TG、ADC或DSP等外围电路的单片化，能够逐个摄像元件或逐个像素群地进行AD转换，可实现信号处理的高速化和降低驱动频率从而减少耗电或发热量。另外，与以往组合使用多个光电晶体管元件作为近红外检测器的情况不同，本发明中相邻的多个像素形成在同一光电转换元件的侧面，因此能够将检测器(像素)间的灵敏度不均抑制在最小限度。以往需要杂质的高温且长时间的热扩散工序或高能离子注入装置才能在基板厚度方向上形成较深的光电转换区域，而本发明使其变得容易，此外，通过光刻即掩模设计，能够自由设定与X-Y平面平行方向上的光电转换区域的长度。另外，如图所示，上述电路块(11等)隔着光电转换区域形成在与受光面侧相反一侧的区域，因此与以往检测入射到硅基板面的光的结构不同，本发明还具有电路块不易受到入射光及其它杂散光引起的误动作或噪声的影响的效果。

使用图2(a)和(b)进一步详细说明第一实施例。图2(a)是图1(a)中虚线箭头A-A’部所示部位的截面结构图，图2(b)是光电转换元件100和现有硅光电二极管的分光灵敏度光谱。如图2(a)所示，在本实施方式中，形成于硅基板1内部的光电转换区域即半导体基板1(例如p型硅基板)和高浓度杂质区域7(例如n型)构成的光电二极管区域中形成有由虚线表示的含锗的硅锗(SiGe)区域6，其分布沿与基板面平行的方向即入射光方向延伸。该图右侧表示Si基板厚度方向(Z轴方向)的锗含量(Conc.)分布。锗的浓度不需要在Si基板厚度方向上均匀，如图所示，在Si基板厚度方向的中心附近设定最大浓度峰值即可。这是因为入射光从该图左侧射入Si基板面。这样的浓度分布可通过锗离子的离子注入及后续的热扩散工序等而容易形成，且几乎所有入射光都通过具有高浓度锗的SiGe区域6，因此能够将光电转换元件100的分光灵敏度光谱扩大至长波长侧。应予说明，图2(a)中的39为读取栅极，35为复位终端，37为浮动扩散层(也称为Floating diffusion或FD)，43为复位漏极，41为源极跟随器放大器(SFA)。

图2(b)是光电转换元件100对入射光波长(λ)的相对分光灵敏度(R.S.)谱(图中SiGe-PD所示的实线)。同样示出了Si光电二极管的相对分光灵敏度光谱(图中Si-PD所示的虚线)一个例子。这里，Si光电二极管的分光灵敏度光谱基于作为离散部件的光电二极管。与此相对，在光电转换元件100的分光灵敏度光谱中，使用将形成于半导体基板1内部的硅锗(SixGe1-x)区域6中的锗含量假定为50％(x＝0.5)时的吸光系数，并且将入射光(图2(a)中的虚线箭头)行进方向上的硅锗区域6的长度假定为50μm。为硅单质(Si-PD)时，波长长于900nm(纳米)时分光灵敏度有急剧降低的趋势，因此该分光灵敏度不足用于近红外区域。对此，实施例(SiGe-PD)中，可知由于锗原子在形成于硅基板内的光电转换区域沿入射光方向分布，因此长波长侧的分光灵敏度扩大至1000nm以上、例如1100nm左右。本实施例中，主要是以提高近红外光灵敏度为目的进行的说明，但由硅锗构成的光电转换区域还具有改善X射线检测灵敏度的效果。这是因为锗的原子序数为32，大于硅的原子序数14。

另一方面，进一步对用于提高近红外光和X射线检测灵敏度的手段进行说明。将第二实施例所涉及的光电转换元件101的主要部分截面结构示于图3(a)，将X-Y平面结构示于图3(b)。图3(a)的截面结构图与图2(a)相同是与Y-Z平面平行的截面图。与光电转换元件100同样地，可以在形成于半导体基板1内部的光电转换区域附近形成有含锗的硅锗(SiGe)区域。在光电转换区域的构成光电二极管的n型高浓度杂质区域7通常掺杂有磷(P)。这是因为容易在Z轴方向上形成深的杂质分布。与此相对，本实施例中n型高浓度杂质区域使用原子序数大于(P)的元素。即硅基板(或阱)为p型时，使用砷(As)或锑(Sb)。该图右侧表示Si基板厚度方向(Z轴方向)的砷(As)或锑(Sb)的含量(Conc.)分布。砷或锑的浓度不需要在Si基板厚度方向上均匀，如图所述，分布于入射光2通过区域即可。这样的浓度分布具有可通过砷或锑离子的离子注入及后续的热扩散工序等容易形成的优点。应予说明，硅基板(或阱)为n型时，作为p型高浓度杂质区域使用镓(Ga)或铟(In)。这是因为原子序数大于以往适合形成深光电二极管的硼(B)。这样，在光电转换元件101中，能够将对X射线的分光灵敏度光谱高灵敏度化，或者扩大至更高能量侧，另外，能够将对近红外光的分光灵敏度光谱高灵敏度化，或者扩大至长波长侧。

图3(b)是第二实施例中光电转换元件101的其它变形例所涉及的光电转换元件102的X-Y平面图。以往采取的策略是通过在X射线检测器与X射线透过的被拍摄体之间配置准直仪来遮蔽斜向入射的不需要的X射线。另一方面，如果像上述实施例所涉及的光电转换元件那样，实现使用了硅基板的可检测X射线的单片式光电转换元件，则像素的微小化也变得容易。对此，由于准直仪的微细加工存在界限，因此认为也存在无法充分发挥本发明所涉及的光电转换元件101的分辨率的情况。为解决该问题，图3(b)所示的光电转换元件102中，具有在排列有受光窗的受光面上直接层叠准直仪部件45的结构。半导体基板1和准直仪45与未图示的支持体一体形成，准直仪部件45例如是含钨原子的气相沉积薄膜，其Y轴方向的长度例如可设定在10微米-3毫米。通过本结构，技术是由半导体基板构成的光电转换元件，也容易兼顾对X射线图像的高分辨率化和低假信号(高画质化)，还能够消除外置准直仪的负担。

使用图4(a)和图4(b)对第三实施例进行说明。图4(a)是图1(a)中虚线箭头A-A’部所示部位的截面结构图，同样是光电转换元件103的主要部分截面结构，图4(b)是光电转换元件100和本实施例所涉及的光电转换元件102的分光灵敏度光谱。如图4(a)所示，本实施方式中，在硅基板1内部从照射入射光2的受光面侧向硅基板1的内部(图中右)方向形成有长度L的高浓度杂质区域33。形成光电转换区域的高浓度杂质区域7形成在比高浓度杂质区域33更偏向硅基板1的内部(图中右)方向的位置。高浓度杂质区域33的延伸距离L例如为1μm-20μm。另外，若硅基板1为p型半导体基板，则高浓度杂质区域33为含硼(B)的p型高浓度杂质区域，若硅基板1为n型半导体基板，则高浓度杂质区域33为含磷(P)的n型高浓度杂质区域。

图4(b)是光电转换元件103对入射光波长(λ)的相对分光灵敏度(R.S.)谱，即高浓度杂质区域33的延伸距离L2为10μm时的相对分光灵敏度光谱(L2所示的实线)，同样示出了光电转换元件100中侧面部高浓度杂质区域21的延伸距离L1为0.05μm时的相对分光灵敏度光谱(L1所示虚线)。如本实施例中光电转换元件103的分光光谱(实线)所示，在入射光波长800nm的短波长侧灵敏度急剧衰减。换言之，光电转换元件103具有使紫外光、可见光的检测灵敏度衰减的低通滤波器功能。因此，例如通过使用光电转换元件103，能够实现近红外光检测装置，其不易受到测定环境中包含可见光等的环境光的影响。

使用图5(a)、图5(b)和图5(c)对第四实施例进行说明。图5(a)例如是适合X射线检测的光电转换元件104的X-Y平面图。图5(b)是图5(a)中B-B’部的截面结构图，图5(c)同样是图5(a)中C-C’部的截面结构图。光电转换元件104与上述光电转换元件100-102同样地例如是含锗(Ge)的区域(图5(b)和图5(c)中虚线所示的区域6)，其Z轴方向上的位置在硅基板1的大致中央附近。这是因为能够使对入射光2的光电转换效率最大。硅基板在Z轴方向上的厚度(d)优选为5-20μm，可避免所使用的硅基板1的高阻化，且容易形成元件分离区域(8-1、8-2)。元件分离区域8-1、8-2形成至与半导体基板背面的高浓度(p型)杂质层25接触程度的深度，与浅槽隔离(STI)同样地，是在相当于元件分离区域的硅基板中挖槽并在其中埋入SiO₂等CVD氧化膜而成的结构。

此外，在本实施例中，像素间的元件分离区域(8-1)以及像素与像素信号扫描读取电路部之间、即与受光面对置位置处的元件分离区域(8-2)中均具有在元件分离区域内部埋入含原子序数为42(钼)以上的重金属的遮光膜10而成的结构。更优选例如使用含钨的遮光膜。这是因为对X射线的遮蔽效果好。如图5(b)和图5(c)所示，元件分离区域8-1、8-2以及遮光膜10的特征在于，在Z轴方向上埋入至到达形成于光电转换元件104背面的遮光膜31的深度的结构。通过本结构，如图5(b)所示，能够降低例如入射X射线穿过光电转换区域侵入像素信号扫描读取电路部侧的风险。同样地如图5(c)所示，能够降低部分入射X射线泄漏到邻接像素的风险。应予说明，无需为了获得例如基于含钨遮光膜10的X射线遮蔽效果而将含钨遮光膜10的膜厚增厚至例如100μm以上。这是因为遮光膜的延伸方向和入射光2(例如X射线)的入射方向均沿着图5(a)的Y轴方向。通过本结构，能够降低入射X射线到达邻接像素的风险，并且能够抑制邻接光电转换区域间的信号电荷的泄漏(串扰)。与此相对，在现有的光电转换元件(在相对于硅基板面垂直的方向入射的结构)中，若为了提高X射线、近红外光(NIR)的灵敏度而在基板厚度方向扩大光电转换区域，则反而在基板深部产生的信号电荷泄漏至邻接像素的风险增大而陷入两难境地。但是，对于本实施例的结构，能够在元件分离区域的结构与光电转换区域的结构不相违背的情况下实现，并且制造方法也容易。其结果是能够起到即使在入射X射线和近红外光等长波长光时也能够有效抑制邻接像素间的串扰这种特殊的效果。

使用图6(a)和图6(b)对第五实施例所涉及的光电转换元件105、106的结构进行说明。图6(a)是从X轴方向观察时的光电转换元件105的平行于Y-Z面的主要部分截面图。光电转换元件105与上述光电转换元件100或101同样地例如是含锗(Ge)的区域(虚线所示的区域6)，其Z轴方向上的位置位于硅基板1的大致中央附近。本实施例中进一步公开层叠有微透镜等光学部件的结构。光学部件47为凸形微透镜，光学部件49为凹形微透镜，光学部件51为由折射率互不相同的部件51-1和51-2构成的光波导。微透镜等所使用的材料可考虑入射光的波长等进行选择，但要特别留意折射率的波长依赖性。本实施例中，图示了这3种光学部件全部使用的例子，也可以根据光路计算等适当选择任一者。优选以通过微透镜中心部(图中CL所示的位置)的入射光在半导体基板的厚度(Z轴)方向上通过与半导体基板表面相距距离d1的位置的方式配置微透镜。这里，d1是光电转换元件105的Z轴方向厚度d的约1/2。

可通过有效率地聚集入射光来提高灵敏度这一点与现有光电转换元件上的微透镜的效果类似，但本结构可进一步起到如下说明的特殊效果。在现有光电转换元件中，入射光从图6的Z轴方向上部入射，通过光电转换区域7朝向半导体基板底面方向行进。但是，特别是在700nm以上的长波长光的情况下，若使用硅基板，则必须扩大硅基板的厚度d和光电转换区域7的深度来确保灵敏度。这样的话制造工序上必须采用与常用CMOS制造工序不同的技术，并且需要导入高阻基板等特殊材料，而且无法避免驱动电压的增大。如上所述，即使加深光电转换区域7的深度，相反还会增加邻接光电转换区域间的串扰而产生弊害。对此，在本实施例中，由于入射光以仅贯穿在光电转换区域附近沿与X-Y平面平行的方向延伸的硅锗区域6的方式从该图左侧向右方向行进，所以不需要进一步扩大硅基板的厚度d就能够同时实现高效率的光电转换和长波长光灵敏度的提高。这是因为将硅锗区域6在上述入射光方向上的长度设定为例如5-100μm的范围进行制造可通过通常的图案化(光刻)来解决。

图6(b)是从X轴方向观察上述光电转换元件105的变形例所涉及的光电转换元件106时的主要部分截面图。实施例的特征在于，微透镜等光学部件在Z轴方向上的光学中心的位置(CL)、即相距光电转换元件表面距离d2小于光电转换元件厚度d的1/2(0<d2<d1)。通过本结构，能够在Z轴方向上更浅地形成SiGe形成区域6，因此能够降低离子注入时的Ge离子的加速能量，降低热处理工序的温度或缩短工序时间。另外，如图所示，通过使用微透镜等聚光光学系统来细化入射光的光束，能够使入射光集中照射Ge离子以最高浓度分布的区域。通过本结构，还能够进一步减小硅基板等半导体基板本身的厚度d，其结果能够实现元件分离区域8-2的形成，即元件分离区域8-2在Z轴方向上浅化，可同时起到进一步改善串扰等的效果和改善对近红外光等长波长光的灵敏度的效果。本实施例中，微透镜47的直径与光电转换元件的厚度d大致相等，但为了进一步提高灵敏度，也可以像下文所述将微透镜47的直径设定得大于光电转换元件的厚度d。

使用图7(a)、图7(b)和图7(c)对第六实施例所涉及的光电转换元件107、108的结构进行说明。图7(a)是从Z轴方向观察光电转换元件107时的X-Y平面图。光电转换区域等与上述光电转换元件100或101等相同，但在硅基板的侧面部形成有微透镜47、49。为了说明，图中于一处示出不具有微透镜的受光部。应予说明，在硅基板的侧面部，进一步在邻接的受光窗间层叠有遮光膜59。入射到具有微透镜的受光部的光几乎全部沿着构成光电转换区域的高浓度杂质区域7的延伸(Y轴)方向行进，因此侵入邻接光电转换区域的风险低。另一方面，如图所示，对于不具有微透镜的受光部，在以与Y轴方向不同的入射角侵入的入射光、特别是700nm以上的长波长光的情况下，入射光不会大幅衰减而在邻接的多个光电转换区域产生光电荷的风险变高，使串扰增大。通过元件分离区域8-1能够防止在光电转换区域或耗尽层区域附产生的光电荷泄露至邻接的光电转换区域。通过组合光学部件例如凸形微透镜47和凹型微透镜49，可进一步抑制或缩小入射光的扩散进而形成平行的光束形状，由此也可抑制入射光本身向邻接的光电转换区域泄漏，因此可同时实现近红外光等长波长光的灵敏度改善和串扰的抑制。

图7(b)是从Z轴方向观察其它实施例所涉及的光电转换元件108时的X-Y平面图。在硅基板の侧面部与图7(a)同样地形成有微透镜61。另外，与图7(a)同样地，遮光膜59配置在硅基板与微透镜61之间。本实施例中的微透镜61不是半球状或圆顶形状而是柱状透镜(半月型)。图7(c)是从X轴方向观察微透镜61时的截面图。这样，微透镜61为连续的一根棒状透镜形状，因此可起到微透镜的加工、成型、安装非常容易的效果。应予说明，如下文所述，为沿Z轴方向层叠多个光电转换元件108而成的层叠型光电转换元件(图8(c))时，微透镜61的安装方向可以与图7(b)相同，也可以相差90°在与Z轴方向平行的方向上安装。

图8(a)表示从X轴方向观察第七实施例所涉及的光电转换元件109时的与Y-Z面平行的主要部分截面图。光电转换区域等的结构与上述光电转换元件100或101等相同，但层叠的光学部件47为凸形微透镜，光学部件52是放置在凸形微透镜47与硅基板1之间的锥形结构的光波导。本实施例中，微透镜47的直径d3大于硅基板的厚度d，因此可进一步提高灵敏度。微透镜47的形状可以如下文所述为荚状。这是因为不需要考虑在与该图垂直的(X轴)方向上邻接的多个受光窗的排列间距。

图8(b)表示从X轴方向观察第八实施例所涉及的光电转换元件110时的与Y-Z面平行的主要部分截面图。光电转换区域等の结构与上述光电转换元件100或101等的情况相同。光学部件53为光波导，挠性光纤一体安装于光电转换元件110。通过本结构，针对要检测的光信号，能够自由地使光纤前端靠近或者改变方向。因此，不易受外光影响，而且能够使用1个光电转换元件对多通道的光信号同时进行高精度测量。

图8(c)表示第九实施例所涉及的层叠型光电转换元件120的立体图。层叠型光电转换元件120是将图8(b)中的光电转换元件110重叠3层(110-1、110-2、110-3)而成的结构，在各光电转换元件的受光面分别安装有光纤53呈直线状排列的带状光纤电缆54-1、54-2和54-3。应予说明，如下文所述(例如图13(b))，受光面也可以在各光电转换元件的2个以上的侧面部安装2个以上的光纤电缆。通过本结构，能够大幅增加光纤53的根数或通道数，如下文所述，即使是由一维(线状)的受光面构成的光电转换元件，也能够对二维(区域)的光信息进行高速检测和信号处理。

使用图9(a)、图9(b)和图9(c)对第十实施例进行说明。图9(a)是光电转换元件112的X-Y平面图，图9(b)是图9(a)中D-D’部的截面结构图，图9(c)是从受光面侧(Y轴方向)观察光电转换元件112时的截面结构图。光电转换元件112与上述光电转换元件100-102同样地例如在硅基板1内部具有掺杂有锗(Ge)的区域(图9((b)和图9(c)中虚线所示的区域6)。本实施例在光电转换元件112的上表面层叠有反射膜32。图9(a)中，为了说明结构，去除反射膜32的一部分以使光电转换区域7、元件分离区域8-1可见。反射膜32例如为含有铝(Al)、铜(Cu)或金(Au)的金属反射膜。此外，像素间的元件分离区域8-1以及像素部与像素信号扫描读取电路部之间的元件分离区域8-2的内部也埋入有同样的金属反射膜10-1和10-2。

如图9(b)所示，元件分离区域8-2例如为沟槽隔离，是在硅基板1形成槽，用CVD硅氧化膜等覆盖其侧壁，埋入金属反射膜10-2而成的结构。另外，如图(c)所示，元件分离区域8-1同样为沟槽隔离，是在硅基板1形成槽，将其侧壁用CVD硅氧化膜等覆盖，埋入金属反射膜10-1而成的结构。此外，在光电转换元件112的底部也层叠有由金属反射膜构成的遮光膜31。而且，上記の金属反射膜10-1和10-2在其端部与金属反射膜(遮光膜)32和31接触。通过本结构，当入射光2射入光电转换元件112的受光面时，在光电转换区域未被吸収的光如图(b)内的虚线箭头和图(c)所示在金属反射膜32、31、10-2、10-1的表面被反射。其结果，在这些金属反射膜围成的光电转换区域内部，入射光多重反射从而延长了光电转换区域内的有效光路长度，因此，特别是能够增大吸光系数降低的近红外区域的光电转换效率，实现高灵敏度化。换言之，能够减小获得相同灵敏度所需的光电转换区域的面积，即缩短高浓度杂质区域7在Y轴方向上的延伸距离，因此能够减小光电二极管部的容量，使光电荷的读取速度高速化。

图10是从X轴方向观察光电转换元件112的变形例所涉及的光电转换元件113时的主要部分截面结构图(a)，以及从Y轴方向观察受光面时的X-Z平面图。如图10(a)所示，与光电转换元件112同样地，由高浓度杂质区域7构成的光电转换区域7的周围由金属反射膜31、32、10-2和10-1(未图示)包围。此外，本实施例中，在受光面上层叠有具有开口部36的金属反射膜34。本实施例中，通过微透镜47等聚光的入射光2通过金属遮光膜34的开口部36进入光电转换元件113的光电转换区域内。如图10(b)所示，形成于金属反射膜34的开口部36的形状可根据微透镜47的特性进行优化。本实施例中，开口部36可以是长方形也可以是圆形。通过本结构，除了光电转换元件112的效果，即入射光在金属遮光膜31、32、10-2和10-1的表面的反射以外，还可起到基于金属反射膜34的入射光反射效果。如图(a)的虚线箭头所示，在金属反射膜10-2反射的入射光进一步在金属反射膜34的表面再次反射，从而反复通过光电转换区域内部而衰减。由此，通过重复在光电转换区域内部的多重反射，与光电转换元件112的情况相比，能够进一步实现高灵敏度化。

使用图11(a)和图11(b)对第十一和第十二实施例进行说明。图11(a)是光电转换元件114的X-Y平面图。主要对与上記光电转换元件112或113不同的部分进行说明。在光电转换元件112、113中，像素部与像素信号扫描读取电路部之间的元件分离区域内部的金属反射膜10-2以与受光面对置的方式从X-Y平面角度来看平行配置(图9(a)、(b))，但本实施例的特征在于，如图11(a)所示，设置相对于受光面从X-Y平面角度来看非平行地呈一定角度的2种金属反射膜10-3和10-4代替金属反射膜10-2。例如金属反射膜10-3、10-4相对于X轴分别呈135度和45度。通过本结构，入射光2被上述像素部与像素信号扫描读取电路部之间的元件分离区域内的金属反射膜(10-3、10-4)反射，能够减少再次从开口部36回到外部的入射光成分，因此灵敏度进一步提高。

图11(b)是光电转换元件115的X-Y平面图。主要对与上述光电转换元件112或113不同的部分进行说明。光电转换元件115层叠有微透镜47，通过微透镜47的入射光射入到光电转换区域7-1。应予说明，18-1、18-2、18-3是外围电路块。光电转换元件112、113中，像素间的元件分离区域内部的金属反射膜10-1以相互对置的方式从X-Y平面角度来看与Y轴方向平行配置(图9(a)、(c))，但本实施例的特征在于，如图11(b)所示，设置从X-Y平面角度来看彼此非平行地呈一定角度的2种金属反射膜10-5和10-6代替金属反射膜10-1，进而随着入射光在光电转换区域7-1内部行进，光电转换区域的宽度在X-Y平面角度上变窄，与宽度窄的光电转换区域7-2相连，形成漏斗状。通过本结构，可抑制相邻像素间的串扰，能够在不缩短光路长度的情况下减小光电二极管容量。另外，也可以将外围电路块18-1、18-2等配置在光电转换区域间，由此还可以实现光电转换元件的小型化。

图12(a)和图12(b)分别为第十三实施例所涉及的光电转换元件116的主要部分截面图以及波长滤波器40的透射率分光光谱图。光电转换元件116与上述光电转换元件100-102等相同，例如在硅基板1的内部具有掺杂有锗(Ge)的区域6(图12((a)中被虚线包围的区域)。本实施例中，进一步在受光面上以单片形成有波长滤波器40。波长滤波器40为如下结构：形成于光入射面的反射膜44与平行于反射膜44形成的反射膜46平行配置，由这2张反射膜44、46夹持介质部42(宽度：L3)。通过利用这种对置的反射面的多重干扰，可得到具有周期性透射峰且半宽度窄的透射光(2-1)。换言之，构成了上特定波长区域通过的带通滤波器。优选反射膜44和46的反射率为50％以上且小于100％。若反射率变高，则透射率T(％)的峰谱变得尖锐，但其半宽度变窄，光电转换元件116的灵敏度也有降低的趋势。例如以近红外光为前提时，介质部42优选为硅基板1或硅氧化膜(SiO₂)。这是因为对近红外光的吸收系数变小，另外也是硅半导体制造工艺中广泛使用的材料。如下文所述，可根据介质的种类、2张反射膜间的距离L3以及反射膜44、46的反射率等，改变波长滤波器40的分光透射率的光谱形状。

图12(b)是介质为硅，距离L3为0.001mm，反射膜44、46的反射率为70％时的波长滤波器40的透射率的分光光谱图的一个例子。若使用光电转换元件116，则可实现组合了发光二极管光源的飞行时间(TOF)方式的高速·高精度的测距装置。例如如图(b)所示，通过使用射出滤波器40的透射率高的与波长λ1(805nm)或波长λ2(910nm)同等波长的光的光源部，例如发光二极管，可实现不易受这些波长以外的波长区域中的背景光或杂散光影响的光学测定装置。另外，可起到如下特殊的效果：波长滤波器40可在光电转换元件116的硅片级制造工序中一体形成，且其滤波器特性可通过调整反射膜的反射率(T％)、介质种类、2张反射膜间的距离(L3)等而容易且精密地设计、制造。图12(c)是由光电转换元件116、射出波长λ的光的光源部63构成的测距装置150的一个例子。从光源部63射出的波长λ的光线2e快速亮灭，利用光电转换元件116测定来自被测定物160的反射光2r。根据与被测定物160的距离，利用光电转换元件116检测不同出射光2e与反射光2r的相位差，由此能够测量到达被测定物160的距离。如上所述，光电转换元件116具有波长滤波器，因此能够大幅减小阳光等背景光的影响，进而能够提高测距精度。优选从例如阳光光谱强度降低的800-1000纳米(nm)的近红外光区域选择出射光的波长λ。

图13(a)是第十四实施例所涉及的光学测定装置，是组合光电转换元件110和光学系统而成的光学测定装置200的平面示意图。光电转换元件110的受光面安装有2系统将后述的多个光纤53多通道捆绑而成的光纤电缆54。光纤电缆54的另一端连接于光纤受光面55。该光纤受光面55并不需要像光电转换元件110那样排列在一直线上，例如可以形成为m×n通道(m、n是2以上的整数)的二维受光面。通过本构成，可使用透镜光学系统57在光纤受光面(55)上形成二维被拍摄体图像。另外，如图所示，也容易设置2系统以上的受光面55和光学系统57，还能够实现广角、立体感或多点测距。通过本结构，可实现时间、空间、能量分辨率优异的光学测定装置，例如基于飞行时间(TOF)法的高精度多方向或360度的距离测量装置。

图13(b)是光电转换元件110的变形例，另外是适合于作为图13(a)中的光电转换元件使用时的光电转换元件111的结构图。光电转换元件110中，受光面仅形成于矩形硅基板的一个侧面部，但在光电转换元件111中，受光面形成于矩形硅基板的2个侧面部。因此，电荷读取电路部也设置为2系统(9-L、9-R)，与包含其它电路的外围电路块19连接。通过本结构，即使在光纤53的根数增加的情况下，也能够避免光电转换元件的形状变得极度细长，另外由于能够将光纤53分为左右连接，因此适合于例如组合2系统的受光面55和光学系57的情况。此外，利用单一的光电转换元件111检测来自位于相分离处的多个受光面55(图13(a)等)的信号，将外围电路块19内的同一信号处理电路共有，从而能够高速且高精度地执行多个受光面(55)间的相关计算等图像信号处理。应予说明，也可以将四边形的硅基板的3或4个侧面部作为对光纤53的受光面。

使用图13(c)、图13(d)进一步详细说明图13(a)中的受光面55与光纤电缆54和光电转换元件110之间的关系。如图13(c)所示，受光面55-1为四边形，其中捆绑收纳有多个光纤(53-1)。由虚线表示的圆58-1为基于聚光光学系统57的成像面。与此相对，图13(d)中的受光面55-2为圆形，其中捆绑收纳有多个光纤(53-2)。由虚线表示的圆58-2为基于聚光光学系统57的成像面。由此，受光面55-2和成像面58-2均为圆形且其直径大致相等，因此在相同分辨率，即光纤跟数相同的情况下，可实现受光面55的小型化，因此特别适合插入体内的情况等。

产业上的可利用性

根据本申请发明，可实现以硅基板侧面部为受光面的光电转换元件的高灵敏度化、特别是对X射线等高能量线和近红外光等长波长光的高灵敏度化、以及不易受环境光、噪声影响的结构，因此可期待在医疗领域、车载用途及其它工业测量领域中的广泛应用。

附图标记说明

1…半导体基板、2…射向受光部的入射光、2-1…通过波长滤波器的光、2s…太阳光线、2e…来自光源部(63)的出射光、2r…来自测定对象物(160)的反射光、3…半导体基板侧面部的绝缘膜层、4…输入输出端子、5…受光窗、6…SiGe区域、7、7-1、7-2…光电转换区域中的高浓度杂质区域、8、8-1，8-2…元件分离区域、9…电荷读取电路部、10、10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6…埋入有金属的元件分离区域、11…定时脉冲产生电路、13…数字信号处理电路、15…AD转换电路、17…接口电路、18-1、18-2、18-3…外围电路块、19…外围电路部、21…半导体基板侧面部的高浓度P型半导体区域、23…光电转换区域表面的高浓度P型半导体区域、25…半导体基板背面的高浓度杂质区域、27…半导体基板表面部的绝缘膜层、31…半导体基板背面的遮光膜层、32…半导体基板上面部的遮光膜、33…从受光面侧向硅基板内部形成的高浓度杂质区域、34…半导体基板侧面部的具有开口部的遮光膜、35…复位终端、36…开口部、37…浮动扩散层、39…读取栅极、40…波长滤波器部、41…源极跟随器放大器、42…由2张反射膜44、46夹持的介质部、43…复位漏极、44…形成于光入射面的反射膜、45…准直仪、46…与反射膜44平行形成的反射膜、47…凸透镜、49…凹透镜、51…光波导、51-1、51-2…折射率各不相同的光波导部件、52…其它光波导的一个例子、53、53-1、53-2…光纤、54、54-1、54-2、54-3…光纤电缆、55、55-1、55-2…光纤电缆受光面、57…聚光光学系统、58-1、58-2…基于聚光光学系统的投影画像区域、59…覆盖半导体基板侧面部的受光窗以外的遮光膜、61…柱状透镜、63…光源部、100、101、102、103、104、105、106、107、108、109、110、111、112、113、114、115、116…本发明所涉及的光电转换元件、120…本发明所涉及的层叠型光电转换元件、150…测距装置、160…测定对象物、200…光学测定装置。

Claims (23)

1.一种光电转换元件，其特征在于，将硅基板的形成有集成电路的面定义为X-Y平面，将与所述X-Y平面垂直的所述硅基板的厚度方向定义为Z轴时，具有以所述硅基板的侧端部为受光面的光电转换区域，所述光电转换区域中含锗的硅锗区域沿与所述X-Y平面平行的方向延伸，且所述Z轴方向上的锗的最大浓度峰值的位置位于所述Z轴方向上的所述硅基板的中心附近。

2.根据权利要求1所述的光电转换元件，其特征在于，形成所述光电转换区域的高浓度杂质区域中含有砷、锑、镓或铟中的任一者。

3.根据权利要求1或2所述的光电转换元件，其特征在于，包围所述光电转换区域的元件分离区域的下部延伸形成至所述硅基板的形成有所述集成电路的面相反侧的背面侧。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的光电转换元件，其特征在于，所述硅基板在所述Z轴方向上的厚度为5微米～20微米。

5.根据权利要求3或4所述的光电转换元件，其特征在于，在包围所述光电转换部区域的元件分离区域的内部，沿所述Z轴方向从所述元件分离区域的上部朝向下部埋入有含原子序数为42以上的重金属的金属遮光膜。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的光电转换元件，其特征在于，在所述受光面的上部层叠有准直仪部件。

7.一种光电转换元件，其特征在于，将硅基板的形成有集成电路的面定义为X-Y平面，将所述硅基板的厚度方向定义为Z轴时，具有以所述硅基板的侧端部为受光面的光电转换区域，包围所述光电转换区域的元件分离区域的下部延伸形成至所述硅基板的形成有所述集成电路的面相反侧的背面侧，且在包围所述光电转换区域的元件分离区域的内部，沿所述Z轴方向从所述元件分离区域的上部朝向下部埋入有金属反射膜。

8.根据权利要求8所述的光电转换元件，其特征在于，在所述硅基板的形成有所述集成电路的面的上侧，且至少所述光电转换区域和包围所述光电转换区域的元件分离区域的上部；以及形成有所述集成电路的面相反侧的背面上，且至少所述光电转换区域和包围所述光电转换区域的元件分离区域的上部层叠有金属反射膜。

9.根据权利要求8或9所述的光电转换元件，其特征在于，所述受光面上层叠有具有开口部的金属反射膜。

10.根据权利要求7～9中任一项所述的光电转换元件，其特征在于，位于像素部与像素信号读取扫描电路间的元件分离区域的形状以X-Y平面角度来看非平行于所述受光面。

11.根据权利要求7～10中任一项所述的光电转换元件，其特征在于，位于像素间的元件分离区域的形状以X-Y平面角度来看，从所述受光面朝向所述硅基板的内部方向为漏斗状。

12.根据权利要求1～4或7～11中任一项所述的光电转换元件，其特征在于，所述受光面的上部层叠有微透镜或光波导、或者组合所述微透镜和所述光波导而成的光学部件。

13.根据权利要求12所述的光电转换元件，其特征在于，所述光学部件在所述Z轴方向上的尺寸大于所述光电转换元件在所述Z轴方向上的尺寸。

14.根据权利要求12或13所述的光电转换元件，其特征在于，以所述光学部件中的光学中心线在所述Z轴方向上的位置位于距所述硅基板的表面相当于所述硅基板厚度的1/2的距离之间的方式配置有所述光学部件。

15.根据权利要求12～14中任一项所述的光电转换元件，其特征在于，所述光学部件为沿着所述硅基板的侧端部的所述受光面层叠而成的柱状透镜。

16.根据权利要求12～15中任一项所述的光电转换元件，其特征在于，所述光电转换区域中含锗的硅锗区域沿着与所述X-Y平面平行的方向延伸，此外，所述Z轴方向上的锗的最大浓度峰值位置与所述光学部件在所述Z轴方向上的光学中心的位置实质上一致。

17.根据权利要求1～16中任一项所述的光电转换元件，其特征在于，在所述受光面与所述光电转换区域之间，从所述受光面朝向所述半导体基板的内部且1微米-20微米的所述硅基板的内部区域具有含硼的p型高浓度杂质区域或者含磷的n型高浓度杂质区域。

18.根据权利要求1～17中任一项所述的光电转换元件，其特征在于，以所述硅基板的2-4个侧端部为受光面。

19.一种光电转换元件，其特征在于，将硅基板的形成有集成电路的面定义为X-Y平面，将与所述X-Y平面垂直的所述硅基板的厚度方向定义为Z轴时，具有在所述硅基板的侧端部侧具有受光面的光电转换区域，

所述光电转换元件中具有波长滤波器，所述波长滤波器由如下结构构成：

配置有形成于所述受光面上即光入射面侧的第一反射膜和与第一反射膜平行地形成的第二反射膜，且所述2张反射膜夹持有介质部。

20.根据权利要求19所述的光电转换元件，其特征在于，所述2张反射膜为含铝、铜或金的金属反射膜，且所述介质由硅或硅氧化膜构成。

21.一种测距装置，其特征在于，使用了权利要求19或20所述的光电转换元件和光源部，所述光源部射出与所述波长滤波器所显示的透射率高的波长同等波长的光。

22.一种光学测定装置，其特征在于，使用了权利要求1～20中任一项所述的光电转换元件，

所述光学测定装置具有线状受光面或二维受光面，所述线状受光面或二维受光面是通过如下方式形成的，即

在所述光电转换元件的受光面的上方安装多根光纤，且捆绑所述多根光纤形成光纤电缆，以所述光纤电缆的另一端成为1个或多个所述线状受光面或者二维受光面的方式配置所述多根光纤。

23.根据权利要求22所述的光学测定装置，其特征在于一种结构，所述结构具有2个以上由所述光纤电缆的另一端形成的所述线状受光部或者二维受光面，且共有单一的所述光电转换元件。