【手続補正書】
【提出日】平成28年2月17日(2016.2.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルコパイライト系化合物を含むと共に、半導体基板上に設けられた光電変換膜と、
前記光電変換膜の光入射面側に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜上に設けられた導電膜と
を備えた撮像素子。
【請求項２】
互いに隣接する第１画素および第２画素を備え、
前記光電変換膜は、前記第１画素および前記第２画素それぞれに対応する位置の光電変換部と、前記第１画素および前記第２画素の間の無効部とを有する、請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
前記導電膜は前記光電変換部に対応する第１領域と、前記無効部に対応する第２領域とを有し、前記第２領域は前記第１領域と離間している、請求項２に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記導電膜は、前記第１領域が光透過性を有し、前記第２領域が遮光性を有する、請求項３に記載の撮像素子。
【請求項５】
前記導電膜の前記第２領域は前記光電変換膜の前記無効部内に凸部を有する、請求項３または４に記載の撮像素子。
【請求項６】
前記凸部は前記光電変換膜を貫通し、前記半導体基板まで達している、請求項５に記載の撮像素子。
【請求項７】
前記導電膜の前記第２領域には、前記第１領域よりも低いバイアスが印加される、請求項３乃至６のうちのいずれか１つに記載の撮像素子。
【請求項８】
撮像素子を含み、
前記撮像素子は、
カルコパイライト系化合物を含むと共に、半導体基板上に設けられた光電変換膜と、
前記光電変換膜の光入射面側に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜上に設けられた導電膜と
を備えた撮像装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサおよびＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の固体撮像装置は、多画素化に伴って画素サイズの縮小化が求められている。また、一方では高速撮像による動画特性の向上が求められている。このように、画素サイズの縮小や高速での撮像は、単位画素（固体撮像素子）に入射する光子数が減少して感度（Ｓ／Ｎ比）が低下する。更に、例えば監視用カメラでは暗所での撮影機能が求められており、多画素化および画素サイズの縮小化に加えて高感度な撮像装置が望まれている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
＜１．実施の形態＞
（撮像素子１０の構成）
図１は、本技術の一実施の形態に係る撮像素子（撮像素子１０）の断面構成を表したものである。撮像素子１０は、例えばＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像装置（例えば、撮像装置１）において１つの画素（例えば、画素Ｐ）を構成するものである（いずれも、図８参照）。この撮像素子１０は裏面照射型であり、半導体基板１１の光入射面側に集光部２０および光電変換膜１２が、光入射面とは反対側の面（面Ｓ２）に多層配線層３１が設けた構成を有する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
オンチップレンズ２１は、光電変換膜１２（特に、光電変換部１２Ａ）に向かって光を集光させる機能を有するものである。このオンチップレンズ２１のレンズ径は、画素Ｐのサイズに応じた値に設定されており、例えば０．９μｍ以上３μｍ以下である。また、このオンチップレンズ２１の屈折率は、例えば１．１〜１．４である。レンズ材料としては、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）等が挙げられる。裏面照射型の撮像素子１０では、オンチップレンズ２１と光電変換膜１２の受光面（面Ｓ１）との距離が近くなるので、オンチップレンズ２１のＦ値に依存して生じる各色の感度のばらつきが抑えられる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
（製造方法）
まず、各種トランジスタおよび周辺回路を備えた半導体基板１１を形成する。半導体基板１１は例えばＳｉ基板を用い、このＳｉ基板の表面（面Ｓ２）近傍に転送トランジスタＴｒ１等のトランジスタおよびロジック回路等の周辺回路（ＣＭＯＳ配線）を設ける。次いで、半導体基板１１の面Ｓ２上に多層配線層３１を形成する。多層配線層３１には層間絶縁膜３１Ｂを介して複数の配線３１Ａを設けたのち、多層配線層３１に支持基板３２を貼りつける。続いて、Ｓｉ基板の裏面側へのイオン注入により不純物半導体領域を形成する。具体的には、各画素Ｐに対応する位置にｎ型半導体領域を、各画素間にｐ型半導体領域を形成する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
最後に、導電膜１４上に例えばＳｉＮ膜からなる平坦化膜（図示せず）、カラーフィルタ２２およびオンチップレンズ２１を形成する。以上により、撮像素子１０が完成する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
（撮像素子の動作）
このような撮像素子１０では、例えば撮像装置１の画素Ｐとして、次のようにして信号電荷（電子）が取得される。撮像素子１０に、オンチップレンズ２１を介して光Ｌが入射すると、光Ｌはカラーフィルタ２２等を通過して各画素Ｐにおける光電変換部１２で検出（吸収）され、赤，緑または青等の色光が光電変換される。光電変換部１２Ａで発生した電子−正孔対のうち電子は信号電荷として半導体基板１１の例えばＳｉ基板ではｎ型領域１１Ａへ移動して蓄積され、正孔はｐ型領域１１Ｂへ移動して排出される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
図２は、本実施の形態における撮像素子１０の電荷の移動を模式的に表したものである。図３は導電膜１４に負電圧を印加した際の、光電変換領域Ｎ（図３（Ａ））および無効領域Ｐ（図３（Ｂ））におけるエネルギーバンドを表した特性図である。本実施の形態の撮像素子１０では、無効部１２Ｂの価電子帯Ｅｖがフラットになるように導電膜１４にバイアスが印加されている。このため、半導体基板１１のｎ型領域１１Ａ上の光電変換部１２Ａの伝導帯Ｅｃは、ｎ型領域１１Ａとｐ型領域１１Ｂとのフェルミレベルの差だけ、図３（Ａ）に示したように傾斜を持つことになる。また、光電変換膜１２の伝導帯Ｅｃは、図３に示したようにｎ型領域１１Ａ上の光電変換部１２Ａでは低く（図３（Ａ））、ｐ型領域１１Ｂ上の無効部１２Ｂでは高く（図３（Ｂ））なる。このため、光電変換膜１２は画素間に電子の障壁を有することになる。この状態で光電変換膜１２に光を照射すると、光電変換部１２Ａで光電変換によって生成した電子は、図３（Ａ）に示したように空乏化した光電変換部１２Ａの伝導帯Ｅｃを介して半導体基板１１のｎ型領域１１Ａに転送される。一方、光電変換によって生成した正孔は、図３（Ｂ）に示したように光電変換部１２Ａの価電子帯Ｅｖを介して半導体基板１１のｐ型領域１１Ｂへ排出される。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
＜２．変形例１＞
図４は、上記実施の形態の変形例１に係る撮像素子（撮像素子１０Ａ）の要部の断面構成を表したものである。この撮像素子１０Ａでは、光電変換膜１２上に絶縁膜１３および導電膜３４の順に形成された導電膜３４が、光電変換領域Ｎおよび無効領域Ｐとの間で離間されている点が上記実施の形態とは異なる。具体的には、光電変換膜１２の光電変換部１２Ａと無効部１２Ｂとの間で分離された構成を有する。この点を除き、撮像素子１０Ａは撮像素子１０と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
このように撮像素子１０Ａでは、導電膜３４を光電変換部１２Ａと無効部１２Ｂとの間で分離して形成することにより、光電変換領域Ｎおよび無効領域Ｐにそれぞれ独立した電圧を印加することが可能となる。図５は導電膜３４Ａおよび導電膜３４Ｂにそれぞれ独立して負電圧を印加した際の光電変換領域Ｎ（図５（Ａ））、無効領域Ｐ（図５（Ｃ））および光電変換領域Ｎと無効領域Ｐとの間（図５（Ｂ））におけるエネルギーバンドの変化を表した特性図である。本変形例では、導電膜３４Ａには光電変換部１２Ａの伝導帯Ｅｃがｎ型領域１１Ａに向かって傾斜を有するバイアスを印加し、導電膜３４Ｂには導電膜３４Ａよりも低いバイアスを印加する。これにより、無効部１２Ｂと光電変換部１２Ａとの境界に生じた電子が光電変換部１２Ａに移動しやすくなる。更に、光電変換部１２Ａの伝導帯Ｅｃは光電変換領域Ｎでは低く、無効領域Ｐでは高くなるが、この画素間における電子障壁は導電膜３４Ｂで制御することができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
以上のように、本変形例では、導電膜３４を光電変換部１２Ａと無効部１２Ｂとの間で分離するようにしたので光電変換部１２Ａおよび無効部１２Ｂにそれぞれ独立した電圧を印加することが可能となる。これにより、光電変換膜１２の空乏層の厚み（Ｚ軸方向）に加えて幅（Ｘ軸方向）を制御することが可能となる。よって、受光面Ｓ１における暗電流の発生を抑制しつつ、光電子を半導体基板１１へ取り込むことができ、より速やかに光電変換部１２Ａから正孔を排出することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
＜４．変形例３＞
図７は、上記実施の形態の変形例３に係る撮像素子（撮像素子１０Ｃ）の断面構成を表したものである。この撮像素子１０Ｃでは、絶縁膜１３上に離間して形成された導電膜５４Ａおよび導電膜５４Ｂのうち、無効部１２Ｂ上に形成された導電膜５４Ｂを遮光性材料によって形成すると共に、光電変換膜１２の無効部１２Ｂ内に凸部を有する点が上記実施の形態とは異なる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
このように撮像素子１０Ｃでは、無効部１２Ｂ上に形成された導電膜５４Ｂを遮光性材料によって形成すると共に、無効部１２Ｂ内に凸部を形成する。これにより、光電変換部１２Ａの形成される空乏層Ｄを厚み方向に延在させることが可能となる。よって、上記実施の形態および変形例１，２の効果に加えて、ｎ型領域１１Ａへの電子の転送及びｐ型領域１１Ｂへの正孔の排出が容易になる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
更に、上記実施の形態では撮像面に沿った方向に各色（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｗ）の光を選択的に受光する構成を示したがこれに限らず、例えば撮像面に対して垂直な深さ方向に各色用の光電変換部を積層されて配置する、所謂スタック型の構成としてもよい。