【手続補正書】
【提出日】令和1年5月13日(2019.5.13)
【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】
第１面と、前記第１面と対向する第２面とを有する半導体基板と、
信号電荷と同じ第１極性の電荷を多数キャリアとする第１導電型の第１半導体領域と、第２極性の電荷を多数キャリアとする第２導電型の第２半導体領域とにより構成されるＰＮ接合を有する光電変換部と、
前記半導体基板に埋め込まれた電極と、前記電極および前記半導体基板の間に配され、前記第２半導体領域と接する誘電部材とを有する埋め込み部と、を有する光検出装置であって、
前記第２半導体領域は、前記第１面に対して前記第１半導体領域よりも深い位置に配され、
前記埋め込み部は、前記第１面から、前記第１面に対して前記第１半導体領域よりも深い位置まで配され、
前記誘電部材と前記第１半導体領域とが接する領域付近の前記第２半導体領域に反転層が形成されるように、前記第１半導体領域と、前記第２半導体領域と、前記電極とに電位が供給されることを特徴とする光検出装置。
【請求項２】
第１面と、前記第１面と対向する第２面とを有する半導体基板と、
信号電荷と同じ第１極性の電荷を多数キャリアとする第１導電型の第１半導体領域と、第２極性の電荷を多数キャリアとする第２導電型の第２半導体領域とにより構成されるＰＮ接合を有する光電変換部と、
前記半導体基板に埋め込まれた電極と、前記電極および前記半導体基板の間に配され、前記第２半導体領域と接する誘電部材とを有する埋め込み部と、
を有する光検出装置であって、
前記第１半導体領域と前記第２半導体領域の電位差が６Ｖ以上となるように、前記第１半導体領域と前記第２半導体領域に電位が供給され、
前記電極と前記第２半導体領域の電位差が、前記第１半導体領域と前記第２半導体領域の電位差以上になるように、前記電極に電位が供給されることを特徴とする光検出装置。
【請求項３】
前記第１半導体領域と接続し、前記第１半導体領域に電位を供給するコンタクトプラグが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の光検出装置。
【請求項４】
前記第１半導体領域に供給される電位と前記第２半導体領域に供給される電位との電位差が、降伏電圧より大きくなるように構成されてことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光検出装置。
【請求項５】
前記第１半導体領域に供給される電位と前記第２半導体領域に供給される電位との電位差が、降伏電圧以下となるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光検出装置。
【請求項６】
前記電極および前記第１半導体領域には６Ｖ以上の電位を供給し、前記第２半導体領域には０Ｖ以下の電位を供給することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光検出装置。
【請求項７】
前記第１半導体領域と前記誘電部材との間の距離が０．１μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光検出装置。
【請求項８】
前記光電変換部は、アバランシェダイオードを構成することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光検出装置。
【請求項９】
前記埋め込み部は、
前記ＰＮ接合によって生じる空乏層領域よりも深い位置まで配されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光検出装置。
【請求項１０】
前記埋め込み部は、
前記第１面に対して最も深い位置に配された領域である底部と、
前記第２半導体領域と接する側面と、
前記底部および前記側面と連続した端部と、を有し、
前記底部および前記端部が、前記第１導電型の第３半導体領域に接していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光検出装置。
【請求項１１】
前記埋め込み部は、前記第１面から前記第２面まで延在して配されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光検出装置。
【請求項１２】
前記第２半導体領域は、前記第１面に対して深い位置から、浅い位置に向かって不純物濃度が薄くなる不純物濃度の勾配を有していることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光検出装置。
【請求項１３】
前記第２半導体領域は、
第１不純物濃度の領域である第１領域と、
前記第１面に対して前記第１領域よりも深い位置に配され、前記第１不純物濃度よりも低い第２不純物濃度の領域である第２領域と、
前記第１面に対して前記第１領域および前記第２領域よりも深い位置に配され、前記第１不純物濃度よりも低く、かつ、前記第２不純物濃度よりも高い第３不純物濃度である第３領域と、
を含むことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光検出装置。
【請求項１４】
前記第１半導体領域に供給される電位Ｖ１と、前記第２半導体領域に供給される電位Ｖ２と、前記電極に供給される電位Ｖｔと、前記第１半導体領域の仕事関数φ１と、前記第２半導体領域の仕事関数φ２と、前記電極の仕事関数φｔとは、前記信号電荷が電子の場合に数式Ａを満たし、前記信号電荷が正孔の場合に数式Ｂを満たすことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光検出装置。
Ｖ２−φ２＜Ｖｔ−φｔ≦Ｖｔ−φｔ      …数式Ａ
Ｖ２−φ２＞Ｖ１−φ１≧Ｖｔ−φｔ      …数式Ｂ
【請求項１５】
平面視において、
前記第２半導体領域は、第１領域と前記第１領域とは異なる第２領域とを有し、
前記第１半導体領域は、前記第１領域に内包されるように配され、
前記第１領域は、前記埋め込み部に内包されるように配され、
前記埋め込み部は、前記第２領域に内包されるように配されていることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の光検出装置。
【請求項１６】
平面視において、
前記第１半導体領域は凹部を有し、
前記第１半導体領域は、前記第２半導体領域に内包されるように配され、
前記埋め込み部は、前記第２半導体領域に内包されるように配され、
前記凹部に、前記第２半導体領域と前記埋め込み部の少なくとも一部とが配されていることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の光検出装置。
【請求項１７】
平面視において、
前記第２半導体領域は、第１領域と前記第１領域とは異なる第２領域とを有し、
前記埋め込み部は、第１領域に内包されるように配され、
前記第１領域は、前記第１半導体領域に内包されるように配され
前記第１半導体領域は、前記第２領域に内包されるように配されていることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の光検出装置。
【請求項１８】
前記第２半導体領域に電気的に接続され、前記第２導電型であって、前記第２半導体領域よりも不純物濃度の高い第４半導体領域が、前記第１面または前記第２面に接するように配されることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の光検出装置。
【請求項１９】
前記誘電部材は、固定電荷を含む材料で構成されることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の光検出装置。
【請求項２０】
前記電極は、前記半導体基板に流れるアバランシェ電流に起因して発生する赤外光の少なくとも一部を吸収または反射する材料であることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の光検出装置。
【請求項２１】
請求項１から２０のいずれか１項に記載の光検出装置を複数有する光検出システムであって
第１波長帯の光を前記第１波長帯と異なる第２波長帯の光に変換する波長変換部と、
前記光検出装置に保持された複数のデジタル信号から得られる複数の画像の合成処理を行う信号処理手段と、を有し、
前記波長変換部から出力された前記第２波長帯の光が前記光検出装置に入射するように構成されていることを特徴とする光検出システム。
【請求項２２】
請求項１から２０のいずれか１項に記載の光検出装置を有する光検出システムであって
前記光検出装置によって検出される光を発光する発光部と、
前記光検出装置に保持されたデジタル信号を用いて距離算出を行う距離算出手段と、を有することを特徴とする光検出システム。