JP2909158B2 - Charge coupled device - Google Patents

Charge coupled device

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JP2909158B2
JP2909158B2 JP2176393A JP17639390A JP2909158B2 JP 2909158 B2 JP2909158 B2 JP 2909158B2 JP 2176393 A JP2176393 A JP 2176393A JP 17639390 A JP17639390 A JP 17639390A JP 2909158 B2 JP2909158 B2 JP 2909158B2
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慎治 大澤
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【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、固体撮像装置等に使用される電荷結合装置
(CCD)の構造に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to the structure of a charge-coupled device (CCD) used for a solid-state imaging device or the like.

(従来の技術) 電荷結合装置(CCD)はアナログ信号を低雑音で転送
できるという優れた特徴を持つため、現在固体撮像装置
などの素子に応用されている。第8図は、従来から知ら
れている一層ゲート構造のCCDの一例の断面図を示して
いる。これは3相のクロックパルスにより動作する。n
形シリコン基板表面にSiO2ゲート絶縁膜を形成し、その
上にAlなどの電荷転送電極を配列してある。pn接合から
の注入や光によって生じた電荷は、電極下のシリコン表
面の電位の高いポテンシャル井戸に蓄えられる(第8図
(a))。つぎに隣接する電極にさらに正の大きな電圧
(V3)が与えられると、この電界に引かれて電荷は隣接
電極の下方に移る(第8図(b))。つぎに電極の電圧
がもとの第8図(a)の状態にもどされると電荷は右隣
りの電極下に転送される(第8図(c))。このプロセ
スを繰返して電荷はつぎつぎに転送される。さらに、2
相のクロックパルスで動作させるために2相ゲート構造
も知られている。
(Prior Art) A charge-coupled device (CCD) has an excellent feature that an analog signal can be transferred with low noise, and thus is currently applied to a device such as a solid-state imaging device. FIG. 8 is a cross-sectional view of an example of a conventionally known single-layer gate structure CCD. It operates with three-phase clock pulses. n
An SiO 2 gate insulating film is formed on the surface of a silicon substrate, and a charge transfer electrode such as Al is arranged thereon. The charge generated by injection or light from the pn junction is stored in a high potential well on the silicon surface under the electrode (FIG. 8 (a)). Next, when an even larger positive voltage (V 3 ) is applied to the adjacent electrode, the electric field causes the electric charge to move below the adjacent electrode (FIG. 8 (b)). Next, when the voltage of the electrode is returned to the original state of FIG. 8 (a), the electric charge is transferred to the lower right side of the electrode (FIG. 8 (c)). By repeating this process, charges are transferred one after another. In addition, 2
A two-phase gate structure for operating with a phase clock pulse is also known.

これらは、CCDのうち少数キャリアを情報源として転
送する表面CCD(SCCD)に関するものであるが、このほ
か多数キャリアを情報源として転送する埋込みチャネル
CCD(BCCD)がある。BCCDでは半導体基板の基板とゲー
ト絶縁膜(SiO2)の界面領域にはたとえばn形のよう
な、基板と反対の導電形の薄い領域が形成されており、
この領域中を空之層により分離された多数キャリアが転
送される。これは、電荷転送時に基板界面に信号電荷が
到達しない構造になっているので、基板、絶縁膜界面の
捕獲準位による転送効率の劣化がなく、現在多用されて
いる。
These are surface CCDs (SCCDs) that transfer minority carriers as an information source among CCDs, but also have embedded channels that transfer majority carriers as an information source.
There is a CCD (BCCD). In the BCCD, a thin region of a conductivity type opposite to the substrate, such as an n-type, is formed in an interface region between a semiconductor substrate and a gate insulating film (SiO 2 ).
In this area, majority carriers separated by the empty layer are transferred. Since the signal charge does not reach the substrate interface during charge transfer, the transfer efficiency is not degraded due to the trapping level at the interface between the substrate and the insulating film, and is widely used at present.

第7図(a)にさらに従来の電荷結合装置の1例を示
す。n型シリコン半導体基板10上には、p−ウェル11お
よびn型電荷転送チャネル12が形成され、さらに、絶縁
膜(SiO2)13を介して電荷転送電極14−1、14−2が交
互に配置されている。絶縁膜13には同一電極下に膜厚の
異なる部分、すなわち、薄い層と厚い層が存在してお
り、このため、同一の電荷転送電極下のチャネル電位に
電位段差を生じる。このような状態で、電荷転送電極14
−1、14−2に第6図に示す2相クロックバルス70(φ
)、71(φ)をそれぞれ印加すると、t=t1時間に
は第7図(b)に示すようなポテンシャル状態になり、
t=t2時間になると転送チャネルポテンシャル状態は第
7図(c)に示すように変化する。したがって同図
(b)にある電極14−1下の電子は同図(c)に示すよ
うにポテンシャルエネルギーにしたがって電極14−2下
へと転送されていく。しかしこの従来構造においては、
電極ギャップ下のチャネルに電位ポケット16が発生し、
電子がここに捕獲されるので電荷の完全転送を行なうこ
とが出来ず、転送効率を悪くする原因となっていた。ま
た、従来の構造では第7図(b)、(c)に示されてい
るように、絶縁膜13の厚い部分の下のチャネルに電荷を
蓄積することになるが絶縁膜の厚い部分の下の蓄積容量
は薄い部分より小さいため蓄積電荷量を大きくとれない
欠点があった。
FIG. 7A shows an example of a conventional charge-coupled device. A p-well 11 and an n-type charge transfer channel 12 are formed on an n-type silicon semiconductor substrate 10, and charge transfer electrodes 14-1 and 14-2 are alternately provided via an insulating film (SiO 2 ) 13. Are located. The insulating film 13 has portions with different film thicknesses under the same electrode, that is, a thin layer and a thick layer. Therefore, a potential level difference occurs in the channel potential under the same charge transfer electrode. In such a state, the charge transfer electrode 14
-1, 14-2 correspond to the two-phase clock pulse 70 (φ
1 ) and 71 (φ 2 ) are applied, respectively, and at the time t = t 1 , a potential state as shown in FIG.
the transfer channel potential state becomes t = t 2 hours is changed as shown in Figure No. 7 (c). Therefore, the electrons under the electrode 14-1 in FIG. 4B are transferred to below the electrode 14-2 according to the potential energy as shown in FIG. 4C. However, in this conventional structure,
A potential pocket 16 is generated in the channel below the electrode gap,
Since the electrons are captured here, it is impossible to transfer the charges completely, which causes the transfer efficiency to deteriorate. In the conventional structure, as shown in FIGS. 7 (b) and 7 (c), charges are accumulated in the channel below the thick portion of the insulating film 13, but are accumulated under the thick portion of the insulating film. Has the disadvantage that the amount of stored charge cannot be increased because the storage capacity of the thin film is smaller than that of the thin portion.

(発明が解決しようとする課題) このように従来構造の電荷結合装置において、電極ギ
ャップのチャネルに電位ポケットが生じ転送ノイズを生
じる問題と蓄積電荷量を大きくとれない問題があった。
本発明は上記電位ポケットの発生をなくし、転送効果も
よく蓄積電荷量の大きくとれる電荷結合装置を提供する
ことを目的としている。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional charge-coupled device, there is a problem that a potential pocket is generated in a channel of an electrode gap to cause transfer noise and a problem that a large amount of accumulated charge cannot be obtained.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a charge-coupled device that eliminates the occurrence of the potential pocket, has a good transfer effect, and has a large accumulated charge amount.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、半導体基板上にゲート絶縁膜を介して複数
の電荷転送電極を並置しており、各電荷転送電極がゲー
ト絶縁膜の隣接する薄い部分と厚い部分の上に形成され
ており、かつ、ゲート絶縁膜下に電荷転送チャネルを備
えてなる電荷結合装置に関するものであり、電荷転送チ
ャネルは、ゲート絶縁膜の厚い部分の下の第1の領域の
不純物濃度をセルフアラインにより絶縁膜の薄い部分の
下の第2の領域の不純物濃度より薄くするか、もしく
は、第2の領域の不純物濃度をセルフアラインにより第
1の領域の不純物濃度より濃くすることを特徴としてい
る。電荷転送電極間のギャップ下にあり、かつ薄い部分
の下に第1及び第2の領域よりも不純物濃度の薄い第3
の領域をセルフアラインにより形成する。また、電荷転
送電極とゲート絶縁膜を介して電荷転送電極間のギャッ
プ下の電位を制御する電極を設けることも可能である。
[Configuration of the Invention] (Means for Solving the Problems) In the present invention, a plurality of charge transfer electrodes are juxtaposed on a semiconductor substrate via a gate insulating film, and each charge transfer electrode is adjacent to the gate insulating film. The present invention relates to a charge-coupled device formed over a thin portion and a thick portion and having a charge transfer channel below a gate insulating film, wherein the charge transfer channel is formed under a thick portion of the gate insulating film. The impurity concentration of the first region is made lower than that of the second region below the thin portion of the insulating film by self-alignment, or the impurity concentration of the first region is made lower by self-alignment. It is characterized by making it darker. A third layer having a lower impurity concentration than the first and second regions below the gap between the charge transfer electrodes and below the thin portion.
Are formed by self-alignment. It is also possible to provide an electrode for controlling the potential below the gap between the charge transfer electrode and the charge transfer electrode via the gate insulating film.

(作 用) ゲート絶縁膜の厚い部分Fのチャネルの不純物濃度が
ゲート絶縁膜の薄い部分下のチャネルの不純物濃度より
低いことにより転送電荷量を大きくでき、また、電荷転
送電極間のギャップ下の電位を制御する電極によって電
位ポケットの発生を防ぐことができる。
(Operation) Since the impurity concentration of the channel in the thick portion F of the gate insulating film is lower than the impurity concentration of the channel under the thin portion of the gate insulating film, the amount of transferred charges can be increased. The generation of a potential pocket can be prevented by an electrode for controlling the potential.

(実施例) 実施例1 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
第1図(a)は、実施例1の2相駆動型電荷結合装置の
断面図、同図(b)および(c)は、電荷転送電極にク
ロックパルスを印加したあとの第6図に示す時間t1及び
t2における、転送チャネルポテンシャル状態図を示して
いる。図において、半導体基板10にはn型シリコンを用
いる。この基板内にはp−ウエル領域11およびn型電荷
転送チャネルが形成され、その上にはたとえば、SiO2
どのゲート絶縁膜13が設けられている。ゲート絶縁膜13
は薄い部分と厚い部分とが交互に配されており、ゲート
絶縁膜13上の電荷転送電極14−1、14−2は、間隔をお
いてそれぞれ両部分に跨がるように形成されている。電
荷転送電極14−1、14−2はたとえば、SiO2のような層
間絶縁膜18で覆われており、さらにその上に、たとえ
ば、アルミ、銅などの金属からなるギャップ電位制御電
極20が形成されている。この実施例では、電荷転送チャ
ネルは、各電荷転送電極及びその電極間毎に三つの領域
にわかれている。すなわち、厚い部分の下の第1の領域
であるn型領域12、薄い部分が下の第2の領域であるn+
型領域21および第3の領域である、電極間にあり、か
つ、薄い部分の下に形成されたn-型領域22から構成され
ている。第2の領域21は、絶縁膜13の薄い部分にセルフ
アラインでn型不純物を注入して形成し、第3の領域22
は、絶縁膜13の厚い部分と電荷転送電極14−1、または
14−2間にセルフアラインでn型不純物を注入して形成
する。電荷転送チャネルは、不純物濃度の異なる領域に
わかれているので2相駆動を行なうと電位に段差がで
き、第7図(b)、(c)に示されるチャネルの不純物
濃度が均一な場合に比較して、絶縁膜13の薄い部分の下
の第2の領域21ではポテンシャルが上がり、第3の領域
22ではポテンシャルが下がるように作用する結果、第1
図(b)、(c)に示すように電荷転送電極14−1、14
−2に印加されたクロックパルスの動きに従って、電荷
転送チャネルのポテンシャル状態が変化する。第1図
(b)におけるt=t1時間において蓄えられた電荷は、
第1図(C)におけるt=t2時間においてポテンシャル
が変化して左隣の転送電極14−2下に転送される。この
とき、転送電極の電荷を蓄積する部分は、前の従来例の
ような絶縁膜13の厚い部分の下ではなく、薄い部分の下
の第2の領域21になるので蓄積容量が大きくなり、蓄積
電荷量を大きくとることが可能になる。実施例では、転
送チャネルの第3の領域の不純物濃度をコントロールす
ることによってチャネル中の電位ポケットの発生を防ぐ
が、さらに、電荷転送電極間のギャップ下の転送チャネ
ル電位コントロール電極20に適当な電圧を印加すること
によっても電位ポケットの発生を防いでいる。与える電
圧は直流でありクロックパルスの印加と同時に電極20に
与えておく。
(Example) Example 1 Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 (a) is a cross-sectional view of a two-phase drive type charge-coupled device of Example 1, and FIGS. 6 (b) and (c) are shown in FIG. 6 after a clock pulse is applied to a charge transfer electrode. Time t 1 and
4 shows a transfer channel potential state diagram at t 2 . In the figure, n-type silicon is used for a semiconductor substrate 10. In this substrate, a p-well region 11 and an n-type charge transfer channel are formed, on which a gate insulating film 13 of, for example, SiO 2 is provided. Gate insulating film 13
The thin portions and the thick portions are alternately arranged, and the charge transfer electrodes 14-1 and 14-2 on the gate insulating film 13 are formed so as to straddle both portions at intervals. . The charge transfer electrodes 14-1 and 14-2 are covered with an interlayer insulating film 18 such as SiO 2 , on which a gap potential control electrode 20 made of a metal such as aluminum or copper is formed. Have been. In this embodiment, the charge transfer channel is divided into three regions for each charge transfer electrode and between the electrodes. That is, the n-type region 12 which is the first region below the thick portion, and the n + region which is the second region below the thin portion.
It comprises a mold region 21 and a third region, an n - type region 22 between the electrodes and formed below the thin part. The second region 21 is formed by implanting an n-type impurity into a thin portion of the insulating film 13 in a self-aligned manner.
Represents the thick portion of the insulating film 13 and the charge transfer electrode 14-1, or
An n-type impurity is implanted in a self-aligned manner between 14-2 and formed. Since the charge transfer channel is divided into regions having different impurity concentrations, there is a step in the potential when two-phase driving is performed, and the charge transfer channel is compared with the case where the impurity concentration of the channel shown in FIGS. 7B and 7C is uniform. As a result, the potential increases in the second region 21 below the thin portion of the insulating film 13 and the third region 21
In 22, the potential acts to decrease,
As shown in FIGS. 2B and 2C, the charge transfer electrodes 14-1 and 14-1
The potential state of the charge transfer channel changes according to the movement of the clock pulse applied to -2. The electric charge stored at time t = t 1 in FIG.
Is transferred under the transfer electrodes 14-2 to the left by the potential changes in t = t 2 hours in the first view (C). At this time, the portion for storing the charge of the transfer electrode is not under the thick portion of the insulating film 13 as in the prior art, but in the second region 21 below the thin portion, so that the storage capacity is increased, It is possible to increase the amount of accumulated charges. In the embodiment, the generation of a potential pocket in the channel is prevented by controlling the impurity concentration in the third region of the transfer channel. Further, an appropriate voltage is applied to the transfer channel potential control electrode 20 below the gap between the charge transfer electrodes. Is also applied to prevent the generation of potential pockets. The applied voltage is a direct current, and is applied to the electrode 20 simultaneously with the application of the clock pulse.

第2図(a)〜(d)は、実施例1の電荷結合装置の
製造工程を示す断面図である。
2 (a) to 2 (d) are cross-sectional views showing the steps of manufacturing the charge-coupled device of the first embodiment.

まず、n型シリコン基板10に不純物を拡散してp−ウ
エル領域11を形成する。つぎに基板10上に、たとえば、
SiO2のような一様な厚さのゲート絶縁膜13を、たとえば
熱酸化のような手段で形成する。つぎに、n型不純物を
ゲート絶縁膜13を通してイオン注入して、基板10のp−
ウエル領域にn型不純物拡散層12を形成する。この構成
を基本として、この絶縁膜13上にフォトレジスト17をパ
ターニングし、レジストをマスクとしてn型電荷転送チ
ャネル12内へ選択的にn型不純物をイオン注入して不純
物濃度の高い第2の領域21を選択的に形成する(第2図
(a))。つぎに、レジスト17のない部分の絶縁膜13を
除去して第2の領域21を露出させる(第2図(b))。
つぎに、レジスト17をエッチング除去してから基板10全
面を再度熱酸化して、厚い部分と薄い部分とを有する絶
縁膜13を形成する(第2図(c))。薄い部分の下には
第2の領域21が形成されている。全面に、たとえばアル
ミなどの金属膜を蒸着などで形成し、パターニングして
電荷転送電極14−1、14−2を形成する(第2図
(d))。絶縁膜13の厚い部分と電極14−1もしくは電
極14−2にセルフアラインでp型不純物をイオン注入し
て電荷転送チャネルの第3の領域(n-領域)22を形成す
る。つぎにSiO2などの層間絶縁膜18で電極14−2、14−
1を被覆してから、電荷転送電極間のギャップの下のチ
ャネル電位を制御する電極20を絶縁膜18上に形成する。
不純物が注入されない絶縁膜13の厚い部分の下のチャネ
ル領域12は第1の領域となる。
First, impurities are diffused into an n-type silicon substrate 10 to form a p-well region 11. Next, on the substrate 10, for example,
A gate insulating film 13 having a uniform thickness such as SiO 2 is formed by means such as thermal oxidation. Next, an n-type impurity is ion-implanted through the gate insulating film 13 so that the p-type
An n-type impurity diffusion layer 12 is formed in the well region. On the basis of this structure, a photoresist 17 is patterned on the insulating film 13 and n-type impurities are selectively ion-implanted into the n-type charge transfer channel 12 using the resist as a mask to form a second region having a high impurity concentration. 21 are selectively formed (FIG. 2A). Next, the portion of the insulating film 13 where there is no resist 17 is removed to expose the second region 21 (FIG. 2B).
Next, after removing the resist 17 by etching, the entire surface of the substrate 10 is thermally oxidized again to form an insulating film 13 having a thick portion and a thin portion (FIG. 2C). A second region 21 is formed below the thin portion. A metal film such as aluminum is formed on the entire surface by vapor deposition or the like, and is patterned to form the charge transfer electrodes 14-1 and 14-2 (FIG. 2 (d)). P-type impurities are ion-implanted into the thick portion of the insulating film 13 and the electrode 14-1 or the electrode 14-2 in a self-aligned manner to form a third region (n - region) 22 of the charge transfer channel. Then the electrode with an interlayer insulating film 18 such as SiO 2 14-2,14-
Then, an electrode 20 for controlling the channel potential below the gap between the charge transfer electrodes is formed on the insulating film 18.
The channel region 12 under the thick portion of the insulating film 13 into which impurities are not implanted becomes the first region.

実施例2 つぎに、実施例2について、第3図(a)を参照して
説明する。n型シリコン基板10にp−ウエル11とn型転
送チャネルが形成され、転送チャネルは、n-型の第1の
領域30、n型の第2の領域31及びn-型の第3の領域32か
ら構成されており、その上に厚い部分と薄い部分のある
ゲート絶縁膜13が形成され、その上に電荷転送電極14−
1、14−2が形成され、さらにその上に層間絶縁膜18を
介してギャップ電位制御電極20が形成されている。
Second Embodiment Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. A p-well 11 and an n-type transfer channel are formed on an n-type silicon substrate 10, and the transfer channel is formed by an n - type first region 30, an n-type second region 31, and an n - type third region. 32, a gate insulating film 13 having a thick portion and a thin portion is formed thereon, and a charge transfer electrode 14-
1, 14-2 are formed, and a gap potential control electrode 20 is further formed thereon with an interlayer insulating film 18 interposed therebetween.

第3図(b)、(c)は、第6図に示す2相駆動クロ
ックパルス70、71を電荷転送電極14−1、14−2にそれ
ぞれ印加したときのチャネルポテンシャル図である。第
3図(b)において電極14−1下に蓄積された電子は逆
相のクロックパルスを印加することで第3図(c)に示
すように電極14−2下へと転送されていく。このとき電
極を蓄積する部分は絶縁膜13の薄い部分であるため蓄積
容量を大きくとれ、蓄積電荷量を大きくとることが可能
である。また、チャネル32の領域に注入されたp型不純
物および電極間のギャップ下のチャネル電位コントロー
ル電極20に適当なDC電圧を印加することでチャネル内の
電位ポケットの発生を防ぎ、電荷の完全転送が可能にな
っている。第4図は、第3図(a)のCCDを作る方法の
一例である。まず一様な厚さの絶縁膜13上にマスクとな
るSiN19をパターニングし、n型転送チャネル31内へp
型不純物を注入し、チャネル30で示す領域(第1の領
域)を形成する。次に第4図(b)のように、SiN19が
のっていない部分の絶縁膜13をエッチングする。そし
て、第4図(c)のように全面を酸化し、絶縁膜13に膜
厚の厚い部分と薄い部分を作る。このときチャネル30の
領域に注入された不純物は絶縁膜13の厚い部分にセルフ
アラインで注入されている。そしてSiN19をエッチング
した後電極14−1、14−2をパターニングして形成し、
絶縁膜13の厚い部分と電極14−1、14−2にセルフアラ
インでp型不純物を注入しチャネル領域32(第3の領
域)を形成し、絶縁膜18を形成した後、電極間のギャッ
プ下のチャネル電位制御用の電極20を形成する。第5図
は本発明の電荷結合装置(CCD)を用いてインタライン
型のエリアセンサを構成した例である。フォトダイオー
ド60で光電変換された電荷は、垂直CCD69、水平CCD80を
転送され,電荷検出器65で出力される。垂直CCDの電極6
1−1、61−2、61−3、62および水平CCDの電極63、64
の下は第1図又は第3図に示した本発明のCCDの構造に
なっている。各電極間ギャップ下のチャネル電位制御用
の電極66、67、68のそれぞれにチャネル電位を制御する
ためのDC電圧が印加される。
FIGS. 3B and 3C are channel potential diagrams when the two-phase driving clock pulses 70 and 71 shown in FIG. 6 are applied to the charge transfer electrodes 14-1 and 14-2, respectively. In FIG. 3B, the electrons accumulated under the electrode 14-1 are transferred under the electrode 14-2 by applying a clock pulse of the opposite phase as shown in FIG. 3C. At this time, since the portion where the electrode is stored is a thin portion of the insulating film 13, the storage capacity can be increased, and the amount of stored charge can be increased. Also, by applying an appropriate DC voltage to the channel potential control electrode 20 below the gap between the p-type impurity and the electrode implanted in the region of the channel 32, the generation of a potential pocket in the channel is prevented, and the complete transfer of charges is prevented. It is possible. FIG. 4 is an example of a method for producing the CCD shown in FIG. 3 (a). First, SiN 19 serving as a mask is patterned on the insulating film 13 having a uniform thickness, and pN is transferred into the n-type transfer channel 31.
A type impurity is implanted to form a region (first region) indicated by the channel 30. Next, as shown in FIG. 4B, the portion of the insulating film 13 where the SiN 19 is not applied is etched. Then, as shown in FIG. 4C, the entire surface is oxidized to form a thick portion and a thin portion in the insulating film 13. At this time, the impurities implanted in the region of the channel 30 are implanted into the thick portion of the insulating film 13 by self-alignment. After etching the SiN 19, the electrodes 14-1 and 14-2 are patterned and formed,
A p-type impurity is implanted into the thick portion of the insulating film 13 and the electrodes 14-1 and 14-2 in a self-aligned manner to form a channel region 32 (third region). After the insulating film 18 is formed, a gap between the electrodes is formed. A lower channel potential control electrode 20 is formed. FIG. 5 is an example in which an interline area sensor is configured using the charge coupled device (CCD) of the present invention. The charge photoelectrically converted by the photodiode 60 is transferred to the vertical CCD 69 and the horizontal CCD 80 and output by the charge detector 65. Vertical CCD electrode 6
1-1, 61-2, 61-3, 62 and horizontal CCD electrodes 63, 64
Below is the CCD structure of the present invention shown in FIG. 1 or FIG. A DC voltage for controlling the channel potential is applied to each of the channel potential controlling electrodes 66, 67, 68 below the gap between the electrodes.

シリコン基板は、p型を用いても良い。そのときはウ
エル領域は不要である。また、固体撮像装置の適用例を
述べたが他の半導体装置にも適用できる。
The silicon substrate may be of a p-type. In that case, the well region is unnecessary. Further, the application example of the solid-state imaging device has been described, but the invention can be applied to other semiconductor devices.

[発明の効果] 本発明によれば、単層構造の電荷転送電極を用いて、
蓄積電荷量が大きく、転送効率のよい2相駆動型電荷結
合装置を実現することが可能となる。
[Effects of the Invention] According to the present invention, using a charge transfer electrode having a single-layer structure,
It is possible to realize a two-phase drive type charge-coupled device having a large accumulated charge amount and good transfer efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a)は、実施例1の電荷結合装置の断面図、第
1図(b)、(c)は、クロックパルスの電荷転送電極
に印加したときのチャネルポテンシャル図、第2図
(a)〜(d)は、実施例1の電荷結合装置の製造工程
断面図、第3図(a)は、実施例2の電荷結合装置の断
面図、第3図(b)、(c)は、クロックパルスを同図
(a)の電荷転送電極に印加したときのポテンシャル
図、第4図(a)〜(d)は、実施例2の電荷結合装置
の製造工程断面図、第5図は、本発明の電荷結合装置を
用いたインタライン型エリアセンサの平面図、第6図
は、本発明の電荷転送電極へ印加されるパルスの特性
図、第7図(a)は、従来の2相駆動型電荷結合装置の
断面図、第7図(b)、(c)は、クロックパルスをこ
の電荷転送電極に印加したときのポテンシャル図、第8
図(a)、(b)、(c)は、電荷結合装置の原理を説
明する断面図である。 10……n型シリコン基板、11……p−ウエル、 12……電荷転送チャネル、13……ゲート絶縁膜、 14−1、14−2……電荷転送電極、 16……電位ポケット、17……レジスト、 18……層間絶縁膜、19……SiNマスク、 20、66、67、68……チャネル電位制御用電極、 21、31……第2の領域、22、32……第3の領域、 30……第1の領域。
FIG. 1A is a cross-sectional view of the charge-coupled device of Example 1, FIGS. 1B and 1C are channel potential diagrams when a clock pulse is applied to a charge transfer electrode, and FIG. FIGS. 3A to 3D are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the charge-coupled device according to the first embodiment, FIG. 3A is a cross-sectional view of the charge-coupled device according to the second embodiment, and FIGS. 4A is a potential diagram when a clock pulse is applied to the charge transfer electrode in FIG. 4A, and FIGS. 4A to 4D are cross-sectional views of a manufacturing process of the charge-coupled device of Example 2, and FIGS. FIG. 6 is a plan view of an interline area sensor using the charge-coupled device of the present invention, FIG. 6 is a characteristic diagram of a pulse applied to the charge transfer electrode of the present invention, and FIG. FIGS. 7 (b) and 7 (c) are cross-sectional views of a two-phase drive type charge-coupled device. FIG. Potential diagram, 8
(A), (b), and (c) are cross-sectional views illustrating the principle of the charge-coupled device. 10 n-type silicon substrate, 11 p-well, 12 charge transfer channel, 13 gate insulating film, 14-1, 14-2 charge transfer electrode, 16 potential pocket, 17 ... resist, 18 ... interlayer insulating film, 19 ... SiN mask, 20, 66, 67, 68 ... channel potential control electrode, 21, 31 ... second region, 22, 32 ... third region , 30 ... First area.

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/339 H01L 27/14 - 27/148 H01L 29/762 - 29/768 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/339 H01L 27/14-27/148 H01L 29/762-29/768

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板上に絶縁膜を介して複数の電荷
転送電極を並置しており、この電荷転送電極が同一電極
層を分断することにより形成され各電荷転送電極が前記
絶縁膜の隣接する薄い部分と厚い部分の上に形成されて
おり、かつ、前記絶縁膜下に電荷転送チャネルを備えて
なる電荷結合装置において、前記電荷転送チャネルは、
前記絶縁膜の厚い部分の下の第1の領域の不純物濃度を
セルフアラインにより前記絶縁膜の薄い部分の下の第2
の領域の不純物濃度より薄くするか、もしくは、前記第
2の領域の不純物濃度をセルフアラインにより前記第1
の領域の不純物濃度より濃くすることを特徴とする電荷
結合装置。
A plurality of charge transfer electrodes are juxtaposed on a semiconductor substrate via an insulating film. The charge transfer electrodes are formed by dividing the same electrode layer, and each charge transfer electrode is adjacent to the insulating film. The charge transfer device is formed on the thin portion and the thick portion, and has a charge transfer channel under the insulating film.
The impurity concentration of the first region under the thick portion of the insulating film is adjusted by self-alignment to the second region under the thin portion of the insulating film.
The impurity concentration of the second region is made lower than that of the first region, or the impurity concentration of the second region is reduced by self-alignment.
The impurity concentration in the region is higher than the impurity concentration in the region.
【請求項2】前記電荷転送電極間のギャップ下にあり、
かつ前記薄い部分の下に前記第1及び第2の領域よりも
不純物濃度の薄い第3の領域をセルフアラインにより形
成することを特徴とする請求項1に記載の電荷結合装
置。
2. Under the gap between said charge transfer electrodes,
The charge coupled device according to claim 1, wherein a third region having a lower impurity concentration than the first and second regions is formed below the thin portion by self-alignment.
【請求項3】前記電荷転送電極と前記絶縁膜を介して前
記電荷転送電極間のギャップ下の電位を制御する電極を
設けたことを特徴とする請求項1もしくは2に記載の電
荷結合装置。
3. The charge coupled device according to claim 1, further comprising an electrode for controlling a potential below a gap between the charge transfer electrode and the charge transfer electrode via the insulating film.
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