TW202127645A - 光電轉換元件、攝像元件及攝像系統 - Google Patents

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Abstract

本發明的光電轉換元件，係接收從光源出射的具有預定的波長輪廓(wavelength profile)的出射光在被拍攝體反射的反射光之光電轉換元件。於前述光電轉換元件的剖視圖中，在將接於相位調整層的上面且平行於基板的平面設為第一面，且前述相位調整層的下面設為第二面時，在前述反射光對前述光電轉換元件垂直入射時，以從前述反射光通過前述第一面後迄至前述第二面為止的光程會因應於前述第一面上的前述反射光的入射位置而不同之方式構成前述相位調整層。

Description

光電轉換元件、攝像元件及攝像系統
本發明係關於光電轉換元件、攝像元件及攝像系統。 本案依據2019年8月30日在日本申請之特願2019-157644號及2019年8月30日在日本申請之特願2019-157645號主張優先權，並在此援用其內容。
光電轉換元件利用在各式各樣的區域。作為利用光電轉換元件的區域之一，已知能測距的攝像系統。 這樣的攝像系統具備：生成一般照射於被拍攝體的光之光源；及光電轉換元件。光電轉換元件係作為拍攝來自被拍攝體的反射光之攝像感測器發揮功能。
光電轉換元件具有形成電荷生成區域的矽基板。在矽基板的表面側形成有一個以上的介電體層，介電體層內配置信號配線。亦即，光電轉換元件通常具有介電體多層膜構成。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1　日本國特開2017-41590號公報
[發明欲解決之課題]
於具有上述構成的光電轉換元件中，因多層膜所致之干涉效果作用於入射光，使反射率在波長區域內振動(reflectivity oscillation)。 反射率振動的振幅、相位會依構成多層膜的各層之膜厚或折射率而複雜地變化。再者，亦會依介電體層的元件面內之厚度或組成的偏差、從光源出射的光之中心波長的偏差等而變化。
反射率振動的振幅大係成為構成光電轉換元件的複數個畫素之每一者的敏感度的偏差變大的原因。因為該偏差最終會對攝像系統的測距精度帶來影響，所以較佳為反射率振動的振幅盡可能小。但是，如同上述，因為對反射率振動的振幅、相位帶來影響的要素很多，所以不容易控制。
依據上述實際情況，本發明係以提供一種以減低入射光的反射率的振動之光電轉換元件為目的。 本發明的其他目的在於提供一種複數個畫素之每一者的測距精度的偏差少的攝像元件及攝像系統。 [用以解決課題之手段]
本發明的一態樣的光電轉換元件為，一種光電轉換元件，係接收從光源出射的具有預定的波長帶的出射光在被拍攝體反射的反射光之光電轉換元件，具備： 具有電荷生成區域之基板； 形成於前述基板上的介電體層；及 配置於前述介電體層上且具有上面與下面之相位調整層， 於前述光電轉換元件的剖視圖中，在將接於前述相位調整層的前述上面且平行於前述基板的平面設為第一面，且前述相位調整層的前述下面設為第二面時， 在前述反射光對前述光電轉換元件垂直入射時，以從前述反射光通過前述第一面後迄至前述第二面為止的光程會因應於前述第一面上的前述反射光的入射位置而不同之方式構成前述相位調整層。
關於本發明的一態樣的光電轉換元件，透射前述相位調整層的前述反射光的光程差的最大值亦可為前述出射光的平均波長的1/4以上。
關於本發明的一態樣的光電轉換元件，前述相位調整層係亦可為底面直徑d與高度h之比、即高寬比h/d為0.35以上1.2以下的相位調整透鏡。
關於本發明的一態樣的光電轉換元件，前述相位調整透鏡亦可在前述光電轉換元件的俯視中覆蓋前述基板的75%以上。
關於本發明的一態樣的光電轉換元件，前述相位調整層亦可具有微細凹凸。
關於本發明的一態樣的光電轉換元件，前述相位調整層亦可具有複數個散射粒子。
本發明的一態樣的攝像元件係具備複數個上述態樣的光電轉換元件，前述光電轉換元件呈二維排列。
本發明的一態樣的攝像元件係具備複數個上述態樣的光電轉換元件，前述光電轉換元件呈二維排列， 在前述光電轉換元件的俯視中，前述相位調整透鏡的直徑大於前述基板的邊的長度， 前述相位調整透鏡係具有除去往前述基板的前述邊的外側突出之前述相位調整透鏡的一部分之形狀。
本發明的一態樣的攝像系統具備：出射具有預定的波長帶的出射光之光源；及上述態樣的攝像元件。
本發明的一態樣的攝像系統具備：出射具有預定的波長帶的出射光之光源；及上述態樣的光電轉換元件。 [發明效果]
本發明的一態樣的光電轉換元件係減低入射光的反射率的振動。 本發明的一態樣的攝像元件及攝像系統係複數個畫素之每一者的測距精度的偏差少。
(第一實施形態) 關於本發明的第一實施形態，參照圖1作說明。 圖1係顯示本實施形態的光電轉換元件1之示意剖面圖。光電轉換元件1具備：以半導體形成的基板10；形成於基板10上的介電體層20；及形成於介電體層20上的相位調整層30。
基板10係例如由矽所形成。基板10具有：電荷生成區域11；及浮動擴散(floating diffusion)FD。 電荷生成區域11係具有從基板10的第一面10a往第一面10a的面方向及基板10的厚度方向擴展的三維形狀。如同圖1所示，在電荷生成區域11設有第一導電型(P＋ 型)半導體區域和第二導電型(N型)半導體區域。此構造中形成具有以對應已入射於電荷生成區域11的光之量(光量)的電子為信號電荷而產生並蓄積的構成之光電二極體。電荷生成區域11的構造為公知，例如可藉由在基板10注入不純物(摻雜劑(dopant))而形成。
介電體層20具有：和第一面10a接觸的低折射率層21；及位在低折射率層21上的高折射率層22。在介電體層20內配置有用以將光電轉換元件1和外部的電路等接續之配線層W，在配線層W的一部分形成閘極電極G。藉由在閘極電極G施加電位，使得在電荷生成區域11產生的電子被轉送至浮動擴散FD。閘極電極G及浮動擴散FD的基本構造係公知。
相位調整層30具有上面30T(表面)和下面30B，形成於高折射率層22上。上面30T係供光入射的入射面。下面30B係為相位調整層30和高折射率層22接觸的接觸面。 相位調整層30係具有散射粒子32分散地配置在具透明性的基底樹脂31中的構造。相位調整層30係在上面30T具有微細的凹凸形狀。 散射粒子32雖然可使用具透明性的粒子及不透明的粒子，但在使用不透明的粒子時，需留意當在相位調整層30占有的散射粒子32之比率過多時，導致入射光過度減少這點。在使用具透明性的粒子時，和基底樹脂31的折射率不同是必要的。 具透明性的散射粒子方面，可例示二氧化矽(silica)粒子。不透明的散射粒子方面，可例示二氧化鈦粒子。
於光電轉換元件1的剖視圖中，在將接於相位調整層30的上面30T且平行於基板10的平面設為第一面PL1，且相位調整層30的下面30B設為第二面PL2時，以在反射光RL對光電轉換元件1垂直入射時，從反射光RL通過第一面PL1後迄至第二面PL2為止的光程會因應於第一面PL1上的反射光RL的入射位置(圖1中以符號RL表示的位置)而不同之方式構成相位調整層30。
針對如上述所構成的本實施形態的光電轉換元件1中之入射光的舉動作說明。 向光電轉換元件1入射的光係在到達介電體層之前入射於相位調整層30。入射於相位調整層30的光的一部分接觸散射粒子32使光路往各種方向變化的結果，會產生各種光程的光。其結果，因接觸到散射粒子32的光與未接觸散射粒子32的光之間的光程之變化而產生相位差。再者，接觸到散射粒子32的光之間亦會產生相位差。 從相位調整層30出射的光係以各種入射角入射於高折射率層22，依入射角的差異使光程變化而產生相位差。
在介電體層20內，因低折射率層21與高折射率層22之多層構成而發生干涉使反射率振動。然而，如同上述，在透射相位調整層30並入射於高折射率層22的光包含有光程相異的複數種光。因此，依相位差使振動的一部分被抵消，振幅減低。
藉由以上構成，在介電體層20內的干涉振動的振幅係比起未設置相位調整層30時還要減低。因此，即便未考慮低折射率層21及高折射率層22的膜厚或材質，亦可極簡便地減低干涉振動的振幅。其結果，具有單一畫素的攝像系統之情況係可抑制每個製品的敏感度偏差，具有複數個畫素的攝像系統之情況係可抑制每個畫素的敏感度偏差。任一情況皆是，具備相位調整層30的本實施形態的構成係有助於測距精度的穩定化。
相位調整層30是否能減低干涉振動之振幅，係依入射的光之波長而變化。亦即，相位偏移1/2周期的光之干涉振動係相互抵消。為了在往復中使光程增加1/2波長，只要以在已通過相位調整層30的光包含有增加1/4波長以上光程的光之方式來設計相位調整層30即可。 例如，在將本實施形態的光電轉換元件1適用於使用近紅外光區域的波長的光之攝像系統時，只要以因應於從光源出射的光之具體的波長，使已通過相位調整層30的光包含有增加了190nm～350nm程度以上光程的光之方式設計相位調整層30即可。 關於相位調整層30的設計例方面，為了提高透射率，期望因散射粒子32所致之散射係為前方散射。前方散射可以是幾何學散射也可以是米氏散射(Mie scattering)，但哪個情況都會伴隨著相位調整層30變厚而增大朝畫素區域外散射的光。因此，從要將相位調整層30設計較薄的觀點，期望散射粒子32的粒徑小，例如較佳為3μm以下，更佳為1.5μm以下。 另一方面，當散射粒子32的粒形相對於波長變得夠小時，因為會成為瑞立散射(Rayleigh scattering)，後方散射成分增大，故不佳。為此，關於近紅外光的區域，散射粒子32的粒徑較佳為10nm以上，更佳為0.1μm以上。
(第二實施形態) 關於本發明的第二實施形態，參照圖2至圖5作說明。在以下的說明中，關於和已說明者共通的構成，賦予同一符號並省略重複之說明。
圖2顯示本實施形態的光電轉換元件201之示意剖面圖。形成於介電體層20上的相位調整層230係未含有散射粒子而在表面230a具有微細凹凸。亦即，相位調整層230的材質雖係均一，但每個部位因微細凹凸而厚度不同，有複數種的厚度尺寸。 因此，藉由將相位調整層230中最薄的部分之厚度尺寸Th1與最厚的部分Th2之差設為從光源出射的光之波長的1/4以上，可與第一實施形態同樣極簡便地減低干涉振動的振幅。
本實施形態中，微細凹凸的構造可適宜設定。例如，如相位調整層230般，亦可作成設有複數個厚度一定的部位而具有階差的構造，如同圖3所示的相位調整層230A，亦可為於預定的剖面中厚度連續地平滑地變化而未具有階差的構造。在未具有階差的構造之情況，如同圖4所示的相位調整層230B，亦可在預定的剖面中厚度連續且直線地變化。 又，關於厚度增減的構造亦無特別限制。因此，如同圖5所示的相位調整層230C，亦可為考慮厚度之增減而重複預定的周期之構造，如同圖6所示的相位調整層230D或如同圖7所示的相位調整層230E等，亦可為在光電轉換元件1的預定的剖面中以成為線對稱之方式增減厚度的構造。
發明者藉由在介電體層20上配置相位調整層230，發現減低上述的振幅之效果(以下，稱為振幅減低效果)，藉由模擬進行了用以提高該效果之檢討。以下顯示該內容。
圖8係顯示在介電體層20上將相位調整層230的厚度每增加0.2μm作配置的情況下，在光電轉換元件201中之光吸收量的變化曲線。 光電轉換元件201係做成一邊的長度為16.8μm的正方形(對角為23.8μm)。圖8顯示在從基板10的第一面10a側到深度13μm為止的範圍所吸收之光吸收量。
如同圖8所示，就基準厚度的相位調整層而言，可看見光吸收量在波長750nm附近及波長800nm附近下降。相對地，在比基準增加了0.2μm厚度的「＋Δz1」中，可了解在波長800nm附近不會下降。在比基準增加了0.4μm厚度的「＋Δz1」中，可了解在波長750nm附近不會下降。 亦即，從圖8可知藉由在相位調整層內設置具有複數個厚度之區域，光吸收的下降被互補，可抑制伴隨於波長的光吸收之干涉振幅。
另一方面，圖8亦顯示即便僅相位調整層230的厚度變化，光吸收量的干涉振幅的峰值還是沒什麼變化。此乃係即便僅相位調整層230的厚度變化，介電體層20內的光程還是沒變化所致。 在抑制干涉振幅的波峰部分上，變化介電體層20內的光程是有效的。在使介電體層20內的光程變化上，只要產生複數種光對於介電體層的入射角即可。具體言之，如同上述的相位調整層230A或230B般，較佳為使相位調整層的厚度連續地變化。 藉由相位調整層的厚度連續地變化，在相位調整層的表面的一部分產生斜面。入射於斜面的光係折射並在介電體層20內斜向前進，故而使光程變化。 圖9所示的模擬結果中，可知當入射角在低折射率層21內變化約17度時(Angle 1)，振幅大致會反轉。
因此，藉由在相位調整層設置複數個厚度相異的部位，在該部位間使厚度連續地變化，可發揮因厚度的變化所致之干涉抑制效果及因在介電體層20中的光程變化所致之干涉抑制效果。
在其他例子方面，使要入射的光藉由相位調整層的凹凸構造而繞射，亦可使入射於介電體層20的光之角度偏向。此時，凹凸構造的周期係5μm以下，較佳為3μm以下。
本實施形態的各實施形態的光電轉換元件係可單獨使用，但亦可以二維矩陣狀作複數配置而構成攝像元件。 圖10以方塊圖顯示攝像元件的一例。攝像元件40係具有複數個光電轉換元件1呈二維排列的受光區域41。攝像元件40係具備控制電路50、垂直驅動電路60、水平驅動電路70、AD轉換電路80及輸出電路90，但此構造係攝像元件的一例，也可考慮規格等而適宜地組合公知的各種構成。當然也可使用光電轉換元件201來取代光電轉換元件1。
針對攝像元件40中配置於受光區域41的光電轉換元件之數量、配置，也可適宜設定。複數個光電轉換元件也可無間隙地作二維排列。這時，亦可在單一的半導體晶圓形成二維排列的複數個光電轉換元件。
圖11示意顯示適用本實施形態的光電轉換元件之攝像系統的一例子。圖11所示的攝像系統100具備：具有光源101的發光部110；及具有攝像感測器121的受光部120。光源101係將具有預定的波長及波長帶(波長輪廓(wavelength profile))的出射光L1朝被拍攝體O出射。出射光L1在被拍攝體O被反射而生成的反射光L2係入射於受光部120的攝像感測器121。作為攝像感測器121，可使用具備單獨的光電轉換元件及複數個光電轉換元件的攝像元件40。 藉由將攝像感測器121中的相位調整層依據出射光L1的波長帶來設計，可作成測距精度的偏差少的攝像系統。
(變形例) 本發明中的相位調整層未受限於上述實施形態。 圖12所示的變形例之相位調整層330係具有折射率相異的第一區域331、第二區域332、第三區域333及第四區域334。透射折射率相異的區域之光，由於實質的光程相異，所以即使在相位調整層330中所有區域的厚度相同，藉由將各區域的折射率依據光源波長等作適切設定，仍可達成振幅減低效果。各區域的數量、排列係可適宜設定。例如，也能以折射率慢慢地增加或減少的方式排列，也可如圖12般作無規則地配置。
如同圖13所示的相位調整層330A，藉由使各區域331～334的厚度相異，進而使厚度連續地變化，可提高振幅減低效果。 如同圖14所示的相位調整層330B，亦可各區域331～334在相位調整層的厚度方向排列配置。
又，散射粒子32亦可被包含於相位調整層230、相位調整層330。
(第三實施形態) 關於本發明的第三實施形態，參照圖15至圖17作說明。 圖15係顯示本實施形態的光電轉換元件301之示意剖面圖。光電轉換元件301具備：以半導體形成的基板10；形成於基板10上的介電體層20；及形成於介電體層20上的相位調整透鏡30L。相位調整透鏡30L相當於本發明的相位調整層。
相位調整透鏡30L係形成於高折射率層22上。 本實施形態中，相位調整透鏡30L的底面直徑d與厚度h之比，即高寬比(h/d)係0.6以上1.0以下。雖不能說具有此種高寬比的微透鏡本身係公知，但藉由適宜設定適切的製造條件，可利用公知的微透鏡技術來製造。 在依相位調整透鏡30L的配置等而俯視中的相位調整透鏡30L的形狀為四角形的情況中，可考慮四角形的對角線長度比具有圓形形狀的相位調整透鏡30L之直徑還短。在此情況，使相位調整透鏡30L的上方的曲面延長到相位調整透鏡30L的底面，將相位調整透鏡30L的形狀的直徑定義成底面直徑d。
針對如上述所構成的本實施形態的光電轉換元件301中之入射光的舉動作說明。 要入射於光電轉換元件301的光係在到達介電體層20之前對相位調整透鏡30L的透鏡面30a以各種入射角入射，而使光程變化。其結果，在已入射於相位調整透鏡30L的光之間產生相位差的狀態下入射於高折射率層22。
在介電體層20內，因低折射率層21與高折射率層22之多層構成產生干涉，使反射率振動。然而，在從相位調整透鏡30L入射於高折射率層22的光包含有各種相位的光。因此，振動的一部分被抵消使振幅減低。
藉由以上構成，在介電體層20內的干涉振動的振幅係比起未設置相位調整透鏡30L時還減低。因此，即便未考慮低折射率層21及高折射率層22的膜厚或材質，亦可極簡便地減低干涉振動的振幅。其結果，具有單一畫素的攝像系統之情況係可抑制每個製品的敏感度偏差，具有複數個畫素的攝像系統之情況係可抑制每個畫素的敏感度偏差。任一情況皆是，具備相位調整透鏡30L的本實施形態的構成係有助於測距精度的穩定化。
相位調整透鏡30L是否能減低干涉振動之振幅，係依入射的光之波長而變化。亦即，相位偏移1/2周期的光之干涉振動係相互抵消。為了在往復中使光程增加1/2波長，只要以在通過相位調整透鏡30L的光包含有增加1/4波長以上光程的光之方式設計相位調整透鏡30L即可。 例如，在將本實施形態的光電轉換元件301適用於使用近紅外光區域的波長的光之攝像系統時，只要以因應於從光源出射的光之具體的波長，使已通過相位調整透鏡30L的光包含有增加190nm～350nm程度以上光程的光之方式設計相位調整透鏡30L的透鏡形狀即可。
發明者藉由在介電體層20上配置相位調整層30L，發現上述的振幅減低效果，藉由模擬進行了用以提高該效果之檢討。以下顯示該內容。
圖16係顯示在模擬條件中的光電轉換元件301之俯視的尺寸。將光電轉換元件301的俯視中的形狀及尺寸設成一邊的長度為16.8μm的正方形(對角線長23.8μm)。相位調整透鏡30L的底面直徑d係設為20.0μm。以相位調整透鏡30L的光軸與光電轉換元件301的俯視中心一致的方式配置相位調整透鏡30L。於該狀態下，基板10的約95%被相位調整透鏡30L所被覆。 將入射於光電轉換元件301的光之波長設定為800～900nm，使相位調整透鏡30L的高度h變化，檢討了振幅減低效果的變化。在指標方面，使用了在從基板10的第一面10a側迄至深度13μm為止的範圍所吸收之光的量(光吸收量)。
結果顯示於圖17。圖17中，橫軸顯示相位調整透鏡30L的高寬比，縱軸顯示振幅對入射光的平均波長之比率。在未設置相位調整透鏡30L時，基板的光吸收量係在入射光的平均波長850nm的約50%的範圍振動。 藉由配置相位調整透鏡30L，振幅係減低。伴隨著相位調整透鏡30L的高寬比變高使得振幅減低效果增大，在高寬比0.35的條件下，振幅係被減低到未設置相位調整透鏡30L時之振幅的大約1/2。
當高寬比再變大時，雖然振幅減低效果更高，從超過振幅減低效果成為約1/3的高寬比0.6的地方可見振幅減低效果的提升變緩慢。 當相位調整透鏡30L的高寬比提高時，因相位調整透鏡30L的厚度與藉光折射而增大入射光的光程之透鏡面的切線角度範圍增大而相互抵消干涉，因干涉所致之振幅減低效果提高。然而，當高寬比超過0.5時，雖相位調整透鏡30L的厚度會增大，但是透鏡面的切線角度範圍不會再增大。
高寬比0.5的相位調整透鏡30L的透鏡面的切線角度範圍當中佔高角成分的比例少。在高寬比0.5～0.6的範圍中，由於透鏡面的切線的高角成分逐漸增大，所以干涉的振幅減低效果提高。然而，從超過高寬比0.6附近，透鏡面的切線高角成分開始變得過剩，干涉的振幅減低效果開始變緩慢。
當高寬比超過0.7時，效果的提升變得更緩慢，截至高寬比1.0時成為飽和。此外，難以實質製造高寬比超過1.2的相位調整透鏡。 由以上可知，當一併考量相位調整透鏡的易製造性與振幅減低效果時，可想到相位調整透鏡30L的高寬比較佳為0.35以上1.2以下，更佳為0.6以上1.0以下。
就圖16所示的例子而言，將相位調整透鏡30L的被覆率(相位調整透鏡在光電轉換元件的俯視覆蓋基板的比例)設為約95%。若相位調整透鏡30L的被覆率至少為75%以上，則可獲得本發明的效果。此外，更理想的是在俯視光電轉換元件301時是完全覆蓋電荷生成區域11。
電荷生成區域11佔據基板10的面積係依構成光電轉換元件301的畫素的佈局(layout)設計而異，但在光電轉換元件301的俯視中一般為30%～50%程度。 一方面，電荷生成區域11的俯視形狀係可依畫素的佈局設計，採用正方形或長方形、梯形等各種形狀。因此，較理想為相位調整透鏡30L的被覆率係75%以上。
例如，對於俯視中的正方形的光電轉換元件301，當將底面的形狀為圓形的相位調整透鏡30L以約75%的被覆率被覆時，相位調整透鏡30L大致成為對正方形的光電轉換元件301內接的位置關係。因此，無關乎電荷生成區域11的面積・形狀，相位調整透鏡30L成為可覆蓋電荷生成區域11整體。 又，關於光電轉換元件301的俯視，更期望為電荷生成區域11的中心與相位調整透鏡30L的光軸中心一致的情況。
本實施形態的光電轉換元件301雖亦可單獨使用，但亦可以二維矩陣狀作複數配置而構成攝像元件。 例如，如同圖10所示的方塊圖，攝像元件40也可具有複數個光電轉換元件301呈二維排列的受光區域41。
針對攝像元件40中配置於受光區域41的光電轉換元件301的數量、配置也可適宜設定。又，光電轉換元件301之每一者的相位調整透鏡30L的形狀也可適宜設定。 例如，關於光電轉換元件301，如同圖16所示，在俯視中有相位調整透鏡30L的直徑d大於基板10的一邊的長度之情況。在此情況，以配合基板10的形狀除去相位調整透鏡30L的周緣的一部分之方式，亦即，除去在俯視中往基板10的邊之外側突出的相位調整透鏡30L的一部分之方式形成相位調整透鏡30L。藉此，可在相鄰的相位調整透鏡30L互不干涉下將複數個光電轉換元件301無間隙地作二維排列。又，亦可在單一的半導體晶圓形成二維排列的複數個光電轉換元件。
例如，如同圖11所示，攝像元件40的具備複數個光電轉換元件301的攝像感測器121亦可適用於攝像系統。作為攝像感測器121，可使用單獨的光電轉換元件301及具備複數個光電轉換元件301的攝像元件40。 藉由將攝像感測器121中的相位調整透鏡30L依據出射光L1的波長帶來設計，可作成測距精度的偏差少的攝像系統。
以上，已參照圖式針對本發明的各實施形態及變形例作詳述，但具體的構成不受此實施形態所限，亦包含在未脫離本發明的要旨之範圍的構成之變更、組合等。
例如，第二實施形態所載的相位調整層230的構造亦可適用於第三實施形態的相位調整透鏡30L。在此情況下，可獲得在相位調整透鏡30L的表面(透鏡面)的表面形成有微細凹凸的構造。
例如，在上述的實施形態及變形例中，雖已說明了所有表面照射型的光電轉換元件之例子，但本發明亦可適用於所有背面照射型的光電轉換元件。
1,201,301:光電轉換元件 10:基板 11:電荷生成區域 20:介電體層 30,230,230A,230B,230C,230D,230E,330,330A,330B:相位調整層 30B:下面 30L:相位調整透鏡(相位調整層) 30T:上面 32:散射粒子 40:攝像元件 100:攝像系統 101:光源 L1:出射光 PL1:第一面 PL2:第二面 RL,L2:反射光
圖1係顯示本發明第一實施形態的光電轉換元件之示意剖面圖。 圖2係顯示本發明第二實施形態的光電轉換元件之示意剖面圖。 圖3係顯示第一實施形態及第二實施形態的光電轉換元件中的相位調整層的其他例子之示意剖面圖。 圖4係顯示第一實施形態及第二實施形態的光電轉換元件中的相位調整層的其他例子之示意剖面圖。 圖5係顯示第一實施形態及第二實施形態的光電轉換元件中之相位調整層的其他例子之示意剖面圖。 圖6係顯示第一實施形態及第二實施形態的光電轉換元件中之相位調整層的其他例子之示意剖面圖。 圖7係顯示第一實施形態及第二實施形態的光電轉換元件中之相位調整層的其他例子之示意剖面圖。 圖8係顯示第一實施形態及第二實施形態的光電轉換元件中之相位調整層的厚度變化對光吸收量帶來的影響之曲線。 圖9係顯示光朝介電體層入射的角度之變化對光吸收量帶來的影響之曲線。 圖10係顯示適用第一實施形態及第二實施形態的光電轉換元件的攝像元件的一例之圖。 圖11係顯示適用第一實施形態及第二實施形態的光電轉換元件的攝像系統的一例之圖。 圖12係顯示本發明第一實施形態及第二實施形態的變形例的相位調整層之圖。 圖13係顯示本發明第一實施形態及第二實施形態的變形例的相位調整層之圖。 圖14係顯示本發明第一實施形態及第二實施形態的變形例的相位調整層之圖。 圖15係顯示本發明第三實施形態的光電轉換元件之示意剖面圖。 圖16係顯示有關本發明第三實施形態的光電轉換元件的相位調整透鏡之模擬條件的圖。 圖17係顯示有關本發明第三實施形態的相位調整透鏡的模擬結果的曲線。
無。

Claims (10)

  1. 一種光電轉換元件，係接收從光源出射的具有預定的波長帶的出射光在被拍攝體反射的反射光之光電轉換元件，具備：具有電荷生成區域之基板； 形成於前述基板上的介電體層；及 配置於前述介電體層上且具有上面與下面之相位調整層， 於前述光電轉換元件的剖面視中，在將接於前述相位調整層的前述上面且平行於前述基板的平面設為第一面，且前述相位調整層的前述下面設為第二面時， 在前述反射光對前述光電轉換元件垂直入射時，以從前述反射光通過前述第一面後迄至前述第二面為止的光程會因應於前述第一面上的前述反射光的入射位置而不同之方式構成前述相位調整層。
  2. 如請求項1之光電轉換元件，其中 透射前述相位調整層的前述反射光的光程差之最大值為前述出射光的平均波長的1/4以上。
  3. 如請求項1或2之光電轉換元件，其中 前述相位調整層係為底面直徑d與高度h的比、即高寬比h/d為0.35以上1.2以下的相位調整透鏡。
  4. 如請求項3之光電轉換元件，其中 前述相位調整透鏡為在前述光電轉換元件的俯視中覆蓋前述基板的75%以上。
  5. 如請求項1或2之光電轉換元件，其中 前述相位調整層係具有微細凹凸。
  6. 2及5中任一項之光電轉換元件，其中 前述相位調整層係具有複數個散射粒子。
  7. 一種攝像元件，具備複數個如請求項1至6中任一項之光電轉換元件， 前述光電轉換元件呈二維排列。
  8. 一種攝像元件，具備複數個如請求項3或4之光電轉換元件， 前述光電轉換元件呈二維排列， 在前述光電轉換元件的俯視中，前述相位調整透鏡的直徑大於前述基板的邊的長度， 前述相位調整透鏡係具有除去往前述基板的前述邊的外側突出之前述相位調整透鏡的一部分之形狀。
  9. 一種攝像系統，具備： 出射具有預定的波長帶的出射光之光源；及 如請求項7或8之攝像元件。
  10. 一種攝像系統，具備： 出射具有預定的波長帶的出射光之光源；及 如請求項1至6中任一項之光電轉換元件。
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