【手続補正書】
【提出日】平成25年1月7日(2013.1.7)
【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】
半導体基板に配された複数の光電変換部およびＮ型のウエル部を有し、
前記光電変換部は、Ｐ型の電荷蓄積領域を含み、
前記ウエル部は、前記Ｐ型の電荷蓄積領域とともにフォトダイオードを構成し、
前記ウエル部は、
砒素を第１の濃度で含むＮ型の第１の半導体領域と、
前記第１の半導体領域の下に配され、砒素を前記第１の濃度より低い第２の濃度で含むＮ型の第２の半導体領域と、
前記第２の半導体領域の下に配され、Ｎ型用の不純物を前記第１の濃度よりも高い第３の濃度で含むＮ型の第３の半導体領域と、
を含むことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記Ｎ型用の不純物は、リンであることを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記複数の光電変換部のＰ型の電荷蓄積領域どうしを分離するように、前記半導体基板の表面に垂直な方向における素子分離部と前記ウエル部との間にそれぞれ配された複数のポテンシャル障壁をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記ポテンシャル障壁は、
前記素子分離部の下に配されたＮ型の第４の半導体領域と、
前記第４の半導体領域の下に配されたＮ型の第５の半導体領域と、
を含むことを特徴とする請求項３に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記第４の半導体領域は、前記Ｎ型用の不純物を前記第２の濃度より高い第４の濃度で含み、
前記第５の半導体領域は、前記Ｎ型用の不純物を前記第２の濃度より高い第５の濃度で含むことを特徴とする請求項４に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記光電変換部は、
前記Ｐ型の電荷蓄積領域の上に配され、前記Ｎ型用の不純物を前記第４の濃度より高い第６の濃度で含むＮ型の表面領域と、
前記Ｐ型の電荷蓄積領域の下に配され、Ｐ型用の不純物を前記電荷蓄積領域より低い濃度で含むＰ型の電荷収集領域と、をさらに含み、
前記第４の半導体領域は、前記素子分離部の少なくとも底面を覆い且つ、前記表面領域まで延びていることを特徴とする請求項５に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記第１の半導体領域、前記第２の半導体領域および前記第３の半導体領域が並んだ方向に沿った前記第１の半導体領域における砒素の濃度分布がピークを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記第１の半導体領域、前記第２の半導体領域および前記第３の半導体領域が並んだ方向に沿った前記第３の半導体領域における前記Ｎ型用の不純物の濃度分布がピークを有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項９】
入射される光の方向が前記第１の半導体領域から前記第２の半導体領域へ向かう方向にとなるように、前記半導体基板の表面側から光が入射される
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１０】
入射される光の方向が前記第２の半導体領域から前記第１の半導体領域へ向かう方向となるように、前記半導体基板の裏面側から光が入射される
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１１】
前記Ｎ型用の不純物の質量は、砒素の質量よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置の撮像面へ像を形成する光学系と、
前記光電変換装置から出力された信号を処理して画像データを生成する信号処理部と、
を備えたことを特徴とする撮像システム。
【請求項１３】
半導体基板に配された複数の光電変換部およびＮ型のウエル部を有し、前記光電変換部が、第１の不純物を含むＰ型の電荷蓄積領域を含み、前記ウエル部が、前記Ｐ型の電荷蓄積領域とともにフォトダイオードを構成する光電変換装置の製造方法であって、
前記ウエル部を形成する工程が、
第１のドーズ量、および、第１の加速エネルギーのイオン注入により砒素を前記半導体基板に注入する工程と、
前記第１のドーズ量より少ない第２のドーズ量、および、前記第１の加速エネルギーより大きい第２の加速エネルギーのイオン注入により砒素を前記半導体基板に注入する工程と、
前記第１のドーズ量より多い第３のドーズ量、および、前記第２の加速エネルギーより大きい第３の加速エネルギーのイオン注入によりＮ型用の不純物を前記半導体基板に注入する工程とを含むことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項１４】
前記Ｎ型用の不純物はリンであることを特徴とする請求項１３に記載の光電変換装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】光電変換装置及びその製造方法並びに撮像システム
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は光電変換装置及びその製造方法並びに撮像システムに関する。
【手続補正４】
【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】
特開２００５−１９７６７４号公報に記載された光電変換装置では、その図１に示すように、Ｎ型電荷蓄積領域の下に配されるべきＰ型ウエルを深さの異なる複数の不純物領域４Ａ〜４Ｄで構成することが記載されている。複数の不純物領域４Ａ〜４Ｄにおける最も深い不純物領域４Ａの濃度が他の不純物領域の濃度より大きい。これにより、特開２００５−１９７６７４号によれば、電子に対する基板深さ方向のポテンシャルバリアを形成でき、キャリアを基板深さ方向に損失することなく効率よくフォトダイオードに導くことができるので、感度の向上が可能となるとされている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
ところで、光電変換装置には、画素の微細化と画素の感度向上とが要求されている。仮に、特開２００５−１９７６７４号公報に記載された光電変換装置において、画素の大きさを微細化すると、それに伴って、隣接するフォトダイオードの距離も近くなると考えられる。
特開２００５-１９７６７４号公報には、ボロンを深い領域より順次に注入することにより、複数の不純物領域４Ａ〜４Ｄを形成し、その後、９５０℃以下の熱処理が行われることが記載されている。この複数の不純物領域４Ａ〜４Ｄを形成した後に熱処理を行った場合、９５０℃以下の熱処理であってもボロンが拡散する傾向にあるので、複数の不純物領域４Ａ〜４Ｄのそれぞれにおける不純物濃度のピークが容易に低減する。これにより、基板深さ方向に沿ったポテンシャルの勾配がなだらかになってしまい、電子が発生した画素のフォトダイオードに導かれずに、拡散のメカニズムに基づき隣接画素に到達してしまう可能性がある。この現象は、画素ごとに異なる分光透過特性を有するカラーセンサでは、ある色の光が異なる色に反応する画素に混入する、混色、という問題となって現れる。また、モノクロセンサにおいてはMTFの低下となって現れる。そのような問題は、とくに隣接するフォトダイオード（光電変換部）間の距離が近くなった場合に目立つようになる。
本発明の目的は、光電変換部で発生した信号電荷であるホールを電荷蓄積領域に効率良く収集することにある。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明の第１側面に係る光電変換装置は、半導体基板に配された複数の光電変換部およびＮ型のウエル部を有し、前記光電変換部は、Ｐ型の電荷蓄積領域を含み、前記ウエル部は、前記Ｐ型の電荷蓄積領域とともにフォトダイオードを構成し、前記ウエル部は、砒素を第１の濃度で含むＮ型の第１の半導体領域と、前記第１の半導体領域の下に配され、砒素を前記第１の濃度より低い第２の濃度で含むＮ型の第２の半導体領域と、前記第２の半導体領域の下に配され、Ｎ型用の不純物を前記第１の濃度よりも高い第３の濃度で含むＮ型の第３の半導体領域と、
を含むことを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の第２側面に係る撮像システムは、本発明の第１側面に係る光電変換装置と、前記光電変換装置の撮像面へ像を形成する光学系と、前記光電変換装置から出力された信号を処理して画像データを生成する信号処理部とを備えたことを特徴とする。
本発明の第３側面に係る光電変換装置の製造方法は、半導体基板に配された複数の光電変換部およびＮ型のウエル部を有し、前記光電変換部が、第１の不純物を含むＰ型の電荷蓄積領域を含み、前記ウエル部が、前記Ｐ型の電荷蓄積領域とともにフォトダイオードを構成する光電変換装置の製造方法であって、前記ウエル部を形成する工程が、第１のドーズ量、および、第１の加速エネルギーのイオン注入により砒素を前記半導体基板に注入する工程と、前記第１のドーズ量より少ない第２のドーズ量、および、前記第１の加速エネルギーより大きい第２の加速エネルギーのイオン注入により砒素を前記半導体基板に注入する工程と、前記第１のドーズ量より多い第３のドーズ量、および、前記第２の加速エネルギーより大きい第３の加速エネルギーのイオン注入によりＮ型用の不純物を前記半導体基板に注入する工程とを含むことを特徴とする。