本发明专利技术涉及一种背面入射型测距传感器(1)，从该背面入射型测距传感器(1)的各像素(P(m，n))输出2个电荷量(Q1、Q2)作为具有距离信息的信号(d’(m，n))。由于各像素(P(m，n))作为微小测距传感器而输出对应于到对象物(H)为止的距离的信号(d’(m，n))，因此，如果将来自对象物(H)的反射光在摄像区域(1B)成像，则作为到对象物(H)上的各点为止的距离信息的集合体而能够得到对象物的距离图像。将对应投光用的近红外光的入射而在半导体深部产生的载流子引入设置于与光入射面相反一侧的载流子产生位置附近的势阱中，从而能够高速地进行正确的测距。
【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2008年7月2日、申请号为200880023309.5、专利技术名称为背面入射型测距传感器以及测距装置的专利申请的分案申请。
本专利技术涉及背面入射型测距传感器以及测距装置。
技术介绍
已知：现有的主动型光测距传感器从LED(Light Emitting Diode)等的投光用光源向对象物照射光，通过由光检测元件检测对象物的反射光而输出对应于到对象物为止的距离的信号。作为能够简单地测量到对象物为止的距离的光三角测量型光测距传感器已知PSD(Position Sensitive Detector)等，但是，近年来，为了进行更加精密的距离测量，期待着光TOF(Time-Of-Flight)型光测距传感器的开发。另外，在车载用途、工场的自动制造系统用途等中寻求能够通过同一芯片同时取得距离信息和图像信息的图像传感器。如果在车辆前方设置图像传感器，则期待着用于前方车辆的检测·识别以及步行者等的检测·识别。还期待着一种能够取得与图像信息分开的、由单一的距离信息或者多个距离信息构成的距离图像的图像传感器。优选在这样的测距传感器中使用TOF法。TOF法从投光用的光源向对象物射出脉冲光，通过由光检测元件检测由对象物反射的脉冲光而测量脉冲光的射出时刻和检测时刻的时间差。该时间差(Δt)是脉冲光以光速(＝c)飞行到对象物为止的距离d的2倍的距离(2×d)所需要的时间，因此，成立d＝(c×Δt)/2。时间差(Δt)换句话来说就是来自光源的射出脉冲与检测脉冲的相位差。只要检测该相位差就能够求得到对象物为止的距离d。一般来说，投光用光源较多使用射出近红外区域的光的光源。近红外区域的波长比远红外区域的波长更接近于可见光区域，因此，可以使用透镜等的光学系统来进行聚光和成像。另外，太阳光的光谱中含有的近红外光成分的能量密度比可见光成分的少，因此，通过使用可见光截止滤波器而能够使由光检测元件检测的近红外光成分内的、由太阳光得到的比率减小，从而可以以高S/N进行检测。电荷分配方式的图像传感器作为通过TOF法进行测距的光检测元件而受瞩目。即，在电荷分配方式的图像传感器中，例如，将对应于检测脉冲的入射而在图像传感器内产生的脉冲性的电荷，在射出脉冲的ON期间内分配在一个势阱内，而在OFF期间内分配在另一个势阱内。在该情况下，左右分配的电荷量的比率与检测脉冲和射出脉冲的相位差、即脉冲光以光速飞行到对象物为止的距离的2倍的距离所需要的时间成比例。在此，作为电荷的分配方法，考虑了各种方法。而且，下述专利文献1公开了通过取出依赖于延迟时间的信号来进行距离测量的测距传感器，该延迟时间是从光源投射的反复脉冲光被测量对象物弹回时的延迟时间。专利文献1：日本特开2005-235893号公报
技术实现思路
但是，在如车载的测距传感器或军用的测距传感器等那样的测量到高速移动的运动物体为止的距离的情况下，有必要增加电荷分配速度，以追随运动物体的移动。另外，在实际的测距中通过进行反复的电荷分配而不是仅仅一次的电荷分配，从而对电荷进行积分而构成一个框，在电荷分配速度为低速的情况下，不得不减少构成一个框的电荷分配的次数，从而无法确保足够的S/N，存在无法进行精密的距离测量的问题。另一方面，在以近红外光作为投光用光源的TOF型电荷分配方式测距传感器的情况下，对应于光的入射而在半导体的深部产生载流子(carrier)。例如，波长850nm的光的一半被吸收的硅的厚度约为20μm。在该情况下，如果高速地切换向多个势阱内的载流子的引入动作，则载流子的大部分都无法到达势阱内，虽然势阱内的电荷量是限制测距精度的主要原因，但是无法确保电荷量，在通常的电荷分配方式测距传感器中，发现无法进行高精度的检测。另外，还存在以下问题：进行测量的环境中基本上都存在可见光，因此，为了通过近红外光进行高精度的检测，由于可见光是噪声，有必要截止可见光。虽然如上所述可以设置可见光截止滤波器，但是，试图省去多余部件是在产业上利用的情况下的常识。本专利技术是鉴于这样的课题而完成的，其目的在于提供可以进行高精度的距离检测的背面入射型测距传感器和测距装置。为了解决上述的课题，本申请的专利技术者们进行了潜心研究，直至得到了以下的见解：如果将对应于投光用的光的入射而在半导体深部产生的载流子引入到设置于与光入射面相反的一侧的载流子产生位置附近的势阱中，则可以高速地进行正确的测距。即，本专利技术所涉及的背面入射型测距传感器，其具有：具有光入射面和与光入射面相反的一侧的表面的半导体基板；设置于表面上的光电栅极；在表面上与光电栅极邻接地设置的第1和第2栅极；以及用于分别读取从所述光电栅极的正下方的区域流入第1和第2栅极的正下方的区域的载流子的第1和第2半导体区域。另外，在上述构成的情况下，从半导体基板的光入射面(背面)入射的来自对象物的脉冲光到达设置于半导体基板的表面的光电栅极的正下方的区域。伴随着脉冲光的入射而在半导体基板内产生的载流子从光电栅极的正下方的区域向与其邻接的第1和第2栅极的正下方的区域进行分配。即，如果向第1和第2栅极交互地赋予与光源的驱动信号同步的检测用栅极信号，那么在光电栅极的正下方的区域产生的载流子分别流向第1和第2栅极的正下方的区域，并从那里流入到第1和第2半导体区域。蓄积在第1或第2半导体区域内的载流子的电荷量相对于整体电荷量的比率，对应于通过向光源赋予驱动信号而射出的射出脉冲光与射出脉冲光被对象物反射而回来的检测脉冲光之间的相位差。即使通过增加向栅极的驱动信号的频率而使电荷的分配速度增加，由于对应于近红外光的入射而产生的载流子的产生区域比半导体基板的光入射面更接近于相反的一侧的表面，因此，更多的载流子能够从光电栅极的正下方的区域流入到第1和第2半导体区域，并从这些区域读取。另外，波长比近红外的波长短的光在半导体基板的光入射面侧的区域中有被除去的趋势，因此，即使在光入射面一侧不设置可见光截止滤波器，也能够提高测距用的检测脉冲光的检测精度。另外，可以是：光电栅极的正下方的区域的导电型与半导体基板的导电型相同，并且，光电栅极的正下方的区域由具有比半导体基板的杂质浓度更高的杂质浓度的电场集中区域构成。如果使光电栅极的正下方的区域的杂质浓度高于半导体基板的杂质浓度，则在该区域电场集中。由于半导体基板的杂质浓度相对较低，因此，耗尽层扩展。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
2007.07.03 JP 2007-175638;2007.07.03 JP 2007-175631.一种背面入射型测距传感器，其特征在于，
具备：
具有光入射面和与所述光入射面相反的一侧的表面的半导体基
板；
设置于所述表面上的光电栅极；
在所述表面上与所述光电栅极邻接地设置的第1和第2栅极；以
及
用于分别读取从所述光电栅极的正下方的区域流入所述第1和第
2栅极的正下方的区域的载流子的第1和第2半导体区域。
2.如权利要求1所述的背面入射型测距传感器，其特征在于，
所述半导体基板具有由多个像素构成的摄像区域，
所述各个像素具有：
所述光电栅极；
所述第1和第2栅极；和
所述第1和第2半导体区域。
3.如权利要求1所述的背面入射型测距传感器，其特征在于，
...
【专利技术属性】
技术研发人员：间瀬光人，铃木高志，水野诚一郎，武村光隆，
申请(专利权)人：浜松光子学株式会社，
类型：发明
国别省市：
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