DE4425360C2

DE4425360C2 - Zwei-Phasen CCD und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE4425360C2
Application number: DE4425360A
Authority: DE
Inventors: Jae Hong Jeong
Original assignee: Goldstar Electron Co Ltd
Current assignee: Intellectual Ventures II LLC
Priority date: 1993-08-18
Filing date: 1994-07-18
Publication date: 1997-03-27
Anticipated expiration: 2014-07-19
Also published as: KR950007454A; KR960015271B1; JP2909528B2; DE4425360A1; JPH07176724A; US5442207A; US5607872A

Description

Die Erfindung betrifft ein Zwei-Phasen CCD nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Ein Zwei-Phasen CCD, im folgenden auch ladungsgekoppelte Einrich tung genannt, enthält im allgemeinen eine Anordnung von feinen Transfer-Elektroden, die durch einen isolierenden Film auf einem Siliciumsubstrat voneinander getrennt sind. Die ladungsgekoppelte Einrichtung überträgt Ladungen in einer Richtung unter Verwendung einer Potentialdifferenz innerhalb einer Halbleitereinrichtung, wobei die Potentialdifferenz durch Anlegen von Potentialdifferenzen an die jeweili gen Transfer-Elektroden erhalten wird. Dabei tritt eine gewisse Signal verzögerung auf.

Zum besseren Verständnis des Hintergrundes der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung der Aufbau einer konventionellen ladungsgekoppelten Einrichtung näher beschrieben, wie sie z. B. aus der WO 90/09680 bekannt ist.

Die Fig. 1 zeigt den Aufbau dieser konventionellen ladungsgekoppelten Einrichtung. Zunächst wird ihre Herstellung näher erläutert.

In einem ersten Schritt werden n-Typ Verunreinigungsionen in ein p-Typ Siliciumsubstrat 1 implantiert, um einen Bereich 2 für eine begrabene ladungsgekoppelte Einrichtung (BCCD bzw. Buried Charge Coupled Device) zu erhalten. Danach wird der gesamte Bereich 2 mit einem Oxid film 3 abgedeckt, der als Isolationsfilm dient.

In einem weiteren Schritt wird auf den Oxidfilm 3 eine leitende Schicht aus Polysilicium aufgebracht, die nachfolgend durch einen Photoätzprozeß strukturiert wird, um eine Mehrzahl von parallelen ersten Transfer- Elektroden 13 zu erhalten, die im Abstand voneinander liegen.

Unter Verwendung der ersten Transfer-Elektroden 13 als Masken werden anschließend durch Ionenimplantation Barrieren 9 in der Oberfläche des BCCD-Bereichs 2 gebildet. Schließlich werden die ersten Transfer- Elektroden 13 durch einen Oxidfilm gegeneinander isoliert. Danach wird eine Mehrzahl von parallelen zweiten Transfer-Elektroden 14 gebildet, die im Abstand voneinander und zwischen den ersten Transfer-Elektroden 13 liegen. Diese zweiten Transfer-Elektroden 14 bestehen ebenfalls aus Poly silicium.

Bei einer derartigen ladungsgekoppelten Einrichtung ist jede der ersten Transfer-Elektroden 13 mit einer benachbarten zweiten Transfer- Elektrode 14 gepaart. Jedes dieser Elektrodenpaare empfängt entweder einen ersten Taktpuls bzw. einen zweiten Taktpuls (HΦ₁, HΦ₂), die abwech selnd an die Elektrodenpaare angelegt werden.

Die Fig. 2 zeigt schematisch den Betriebsablauf bei einer konventionellen zweiphasigen ladungsgekoppelten Einrichtung. Dabei sind in Fig. 2a Bei spiele von ersten und zweiten Taktpulsen dargestellt, die an die Transfer- Elektroden der zweiphasigen ladungsgekoppelten Einrichtung angelegt werden, während die Fig. 2b Potentialverteilungen erläutert, die innerhalb des Halbleiters induziert werden, wenn die ersten und zweiten Taktimpul se zu den Transfer-Elektroden gelangen, wobei die Fig. 2b ebenfalls den Transport der Ladungen infolge der Potentialverteilungen erkennen läßt.

Genauer gesagt ist bei t=1 der erste Taktpuls (HΦ₁) in einem Zustand "niedrig", während der zweite Taktimpuls (HΦ₂) in einem Zustand "hoch" ist. Zu diesem Zeitpunkt ist die Potentialwanne unterhalb der Transfer- Elektrode 13 von HΦ₂ am tiefsten, so daß die Ladungen in dieser Wanne gefangen sind.

Bei t=2 nimmt der erste Taktpuls (HΦ₁) einen hohen Zustand an, während der zweite Taktpuls (HΦ₂) einen niedrigen Zustand annimmt. Demzufolge liegt jetzt die tiefste Potentialwanne unterhalb der ersten Transfer-Elek trode 13, die den ersten Taktpuls (HΦ₁) empfängt, während die Potential wanne unterhalb der zweiten Transfer-Elektrode 14, die den zweiten Takt puls (HΦ₂) empfängt, angehoben ist. Deswegen werden die Ladungen in Richtung der ersten Transfer-Elektrode 13 verschoben, unter der die tiefste Wanne liegt, und die den ersten Taktpuls (HΦ₁) empfängt.

Bei t=3 erfolgt die Verschiebung der Ladungen wie bei t=2. Mit anderen Worten können die Ladungen in Fig. 2 nur nach rechts verschoben werden, und zwar infolge einer Potentialbarriere, die unter der linken Elektrode eines jeden Transfer-Elektrodenpaares vorhanden ist, das aus der ersten Transfer-Elektrode und der zweiten Transfer-Elektrode be steht.

Das wiederholte Anlegen erster und zweiter Taktpulse (HΦ₁, HΦ₂) erlaubt dann eine Verschiebung der Ladungen über einen größeren Bereich.

Bei der konventionellen ladungsgekoppelten Einrichtung ist die Ladungs übertragung jedoch problematisch, da der Kantenbereich unterhalb einer jeden Transfer-Elektrode eine starke Änderung des Potentials verursacht, was zur Folge hat, daß hier die Ladung gleich mäßig bewegt werden kann. Im Zentralbereich liegt dagegen eine Equi potentialverteilung vor, so daß die Ladung zur benachbarten Elek trode nicht durch die Kraft eines elektrischen Feldes, sondern nur durch Diffusion transportiert wird, also mit relativ niedriger Geschwindigkeit und darüber hinaus auch nicht vollständig.

Dieses Phänomen macht sich umso stärker bemerkbar, je höher die Frequenz der an die Transfer-Elektroden angelegten Spannung ist. Die konventionelle ladungsgekoppelte Einrichtung ist daher bei hohen Frequenzen relativ träge.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine zwei-Phasen ladungsge koppelte Einrichtung der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß sie auch bei höheren Frequenzen ein gutes Ladungsübertragungsverhalten zeigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das zwei-Phasen CCD nach Anspruch 1 gelöst. Dabei läßt sich dieser CCD erfindungsgemäß durch das Verfahren nach Anspruch 6 besonders zweckmäßig herstellen.

Durch die erfindungsgemäße Unterteilung der Transfer-Elektroden in Bereiche mit höherem und niedrigerem Widerstand läßt sich die Anstiegszeit und die Abfallzeit der Taktimpulse, die in Übertragungsrichtung an die Transfer- Elektroden angelegt werden, verzögern, um auf diese Weise Potentialgradien ten in einem Kanal des Ladungskoppelungsbereiches zu erhalten, in dem die Ladungen transportiert werden. Damit läßt sich die Effizienz der Ladungs übertragung verbessern.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer konventio nellen ladungsgekoppelten Einrichtung;

Fig. 2a Beispiele von ersten und zweiten Taktpulsen, die an Trans fer-Elektroden einer zwei Phasen aufweisenden ladungs gekoppelten Einrichtung angelegt werden;

Fig. 2b in einem Halbleiter induzierte Potentialverteilungen inner halb der konventionellen ladungsgekoppelten Einrich tung bei Anlegen der ersten und zweiten Taktpulse gemäß Fig. 2a an die Transfer-Elektroden;

Fig. 3 eine schematische Querschnittsdarstellung einer ladungsgekoppelten Einrichtung nach einem ersten Aus führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine schematische Querschnittsdarstellung einer ladungsgekoppelten Einrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5a Beispiele von ersten und zweiten Taktpulsen, die an die Transfer-Elektrode der ladungsgekoppelten Einrichtung angelegt werden;

Fig. 5b Potentialverteilungen innerhalb eines Halbleiters der ladungsgekoppelten Einrichtung gemäß Fig. 3 bei Anlegen der ersten und zweiten Taktimpulse an die Trans fer-Elektroden;

Fig. 6a bis 6g Querschnittsansichten zur Erläuterung der Herstellung der ladungsgekoppelten Einrichtung nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 7a bis 7g Querschnittsansichten zur Erläuterung der Herstellung der ladungsgekoppelten Einrichtung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Die Fig. 3 zeigt eine ladungsgekoppelte Einrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Diese ladungsgekoppel te Einrichtung enthält ein Halbleitersubstrat 20 eines ersten Leitungstyps, z. B. ein p-Typ Siliciumsubstrat. Auf dem Substrat 20 liegt ein n-Typ BCCD-Bereich 21, der einen Ladungskopplungsbereich eines zweiten Lei tungstyps darstellt. Dieser Bereich 21 ist mit einem Isolationsfilm 22 ab gedeckt, auf dem eine Mehrzahl von ersten Bereichen 23 und eine Mehr zahl von zweiten Bereichen 24 gebildet sind, die gegenüber den ersten Be reichen 23 einen niedrigeren Widerstand aufweisen. Jeder der zuerst ge nannten Bereiche 23 mit einem benachbarten der als zweites genannten Bereiche 24 bildet eine erste Transfer-Elektrode 25, an deren jeweiligen Kantenbereichen jeweils eine zweite Transfer-Elektrode 30 vorhanden ist, bestehend aus einem ersten Bereich 28 und aus einem zweiten und gegen über dem ersten Bereich 28 einen niedrigeren Widerstand aufweisenden Bereich 29. Die zweiten Transfer-Elektroden 30 erstrecken sich über den BCCD-Bereich 21 zwischen den voneinander beabstandeten ersten Trans fer-Elektroden 25, wobei der erste Bereich 23 der ersten Transfer-Elektro de 25 benachbart ist zum ersten Bereich 28 einer zweiten Transfer-Elektro de 30 und zwischen ihnen ein Isolationsfilm 26 liegt. Andererseits liegt der zweite Bereich 24 der ersten Transfer-Elektrode 25 benachbart zum zwei ten Bereich 29 einer anderen zweiten Transfer-Elektrode 30, wobei zwischen ihnen ebenfalls der Isolationsfilm 26 vorhanden ist.

Die ladungsgekoppelte Einrichtung nach der Erfindung enthält weiterhin einen Verunreinigungsbereich 27, der als Barriere dient und sich unter halb einer jeden der zweiten Transfer-Elektroden 30 sowie in der Nachbar schaft der Oberfläche des BCCD-Bereichs 21 befindet. In der ersten Trans fer-Elektrode 25 ist der erste Bereich 23 weiter ausgedehnt als der zweite Bereich 24, während in der zweiten Transfer-Elektrode 30 der zweite Be reich 29 weiter ausgedehnt ist als der erste Bereich 28.

Jeder der ersten Bereiche 23, 28 der ersten und zweiten Transfer-Elektro den 25, 30 besteht z. B. aus Polysilicium, während jeder der zweiten Berei che 24, 29 der ersten und zweiten Transfer-Elektroden 25, 30 z. B. aus Poly silicium bestehen kann, das mit Verunreinigungen dotiert ist, um den elektrischen Widerstand der zuletzt genannten Bereiche gegenüber den zuerst genannten Bereichen zu verringern. Dabei kann der Bereich 28 den Bereich 23 zum Teil überlappen, während auch der Bereich 29 den Bereich 24 zum Teil überlappen kann.

Die Fig. 4 zeigt eine ladungsgekoppelte Einrichtung in Übereinstimmung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Diese ladungsge koppelte Einrichtung weist ein Halbleitersubstrat 20 eines ersten Leitungstyps auf, z. B. ein p-Typ Siliciumsubstrat. Auf dem Substrat 20 liegt ein n-Typ BCCD-Bereich 21, der einen Ladungskopplungsbereich vom zweiten Leitungstyp darstellt. Dieser Bereich 21 ist mit einem Isola tionsfilm 22 abgedeckt, auf dem sich eine Mehrzahl von ersten Bereichen 23 sowie eine Mehrzahl von zweiten Bereichen 24 befinden, die gegenüber den ersten Bereichen 23 einen niedrigeren Widerstand aufweisen. Dabei bilden jeweils ein erster Bereich 23 und ein benachbarter zweiter Bereich 24 eine erste Transfer-Elektrode 25, wobei derartige Elektroden 25 im Abstand zueinander auf dem Isolationsfilm 22 angeordnet sind. Weiterhin befinden sich auf dem Isolationsfilm 22 Paare von zweiten Transfer- Elektroden 30 jeweils zwischen den Transfer-Elektroden 25. Jede zweite Transfer-Elektrode 30 besteht aus einem ersten Bereich 28 und aus einem zweiten Bereich 29, der gegenüber dem ersten Bereich 28 einen niedrige ren Widerstand aufweist. Dabei ist die erste Transfer-Elektrode 25 genau so hoch ausgebildet wie die zweite Transfer-Elektrode 30, wobei erste und zweite Transfer-Elektroden 25, 30 der Reihe nach abwechselnd angeord net sind.

Der erste Bereich 23 der ersten Transfer-Elektrode 25 liegt benachbart zum ersten Bereich 28 einer zweiten Transfer-Elektrode 30, wobei zwischen diesen beiden Bereichen ein Isolationsfilm 26 vorhanden ist. Darüber hinaus liegt der zweite Bereich 24 der ersten Transfer-Elektrode 25 benachbart zum zweiten Bereich 29 einer anderen zweiten Transfer-Elektrode 30, wobei auch zwischen diesen Bereichen der Isolationsfilm 26 vorhanden ist.

Bei der ladungsgekoppelten Einrichtung nach dem zweiten Ausführungs beispiel der Erfindung befindet sich ein Verunreinigungsbereich 27, der als Barriere dient, unterhalb einer jeden der zweiten Transfer-Elektroden 30 sowie in der Nachbarschaft der Oberfläche des BCCD-Bereichs 21. Bei der ersten Transfer-Elektrode 25 ist der erste Bereich 23 weiter ausgedehnt als der zweite Bereich 24, während bei der zweiten Transfer-Elektrode 30 der zweite Bereich 29 weiter ausgedehnt ist als der erste Bereich 28.

Jeder der ersten Bereiche 23, 28 der ersten und zweiten Transfer- Elektroden 25, 30 besteht z. B. aus Polysilicium, während jeder der zweiten Bereiche 24, 29 der ersten und zweiten Transfer-Elektroden 25, 30 z. B. aus Polysilicium besteht, das mit Verunreinigungen dotiert ist, um den Widerstand der zweiten Bereiche 24, 29 gegenüber den ersten Bereichen 23, 28 zu verringern.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 5a und 5b wird nachfolgend die Wirkungs weise der erfindungsgemäßen ladungsgekoppelten Einrichtung näher erläutert. Dabei zeigt die Fig. 5a Beispiele von Taktpulsen, die an die Über tragungselektrode der zweiphasigen ladungsgekoppelten Einrichtung angelegt werden, während die Fig. 5b im Halbleiter induzierte Potential verteilungen erkennen läßt, die bei Anlegen der Taktpulse an die Transfer- Elektroden entstehen, wobei ebenfalls der Transport der Ladungen in Abhängigkeit der Potentialverteilungen dargestellt ist.

Werden gemäß Fig. 5a aus rechteckförmigen Wellen erzeugte Sägezahn wellen angelegt, und ist bei t=1 ein erster Taktpuls (HΦ₁) gemäß Fig. 5b im Zustand "niedrig", während ein zweiter Taktpuls (HΦ₂) im Zustand "hoch" ist, so bildet sich die tiefste Potentialwanne unterhalb der ersten Transfer elektrode 25, an die der zweite Taktpuls (HΦ₂) angelegt wird. Die Ladungen werden dann in dieser Wanne eingefangen.

Bei t=2 wird der erste Taktpuls (HΦ₁) vom niedrigen Zustand in den hohen Zustand umgeschaltet, während der zweite Taktpuls (HΦ₂) vom hohen Zustand in den niedrigen Zustand umgeschaltet wird. Zu dieser Zeit reagiert jeder der mit Verunreinigungen dotierten Bereiche 24, 29 der ersten und zweiten Transfer-Elektroden 25, 30 ohne zeitliche Verzögerung auf derartige Änderungen der Taktpulse. Andererseits wird bei der Über tragung der Taktpulse (HΦ₁, HΦ₂) bei t=2 eine Zeitverzögerung in den undotierten Bereichen 23, 28 erhalten, die durch die RC-Zeitkonstante bestimmt ist.

Infolge der keine Zeitverzögerung verursachenden und mit Verunreini gungen dotierten Bereiche der Transfer-Elektroden einerseits sowie der Zeitverzögerungen verursachenden undotierten Bereiche der Transfer- Elektroden entsteht im Transfer-Kanal ein Potentialgradient, so daß die Ladungsübertragung nicht nur durch Diffusion sondern auch durch die Kraft eines elektrischen Feldes erfolgt. Die Ladungsübertragung in der ladungsgekoppelten Einrichtung nach der Erfindung weist somit einen höheren Übertragungswirkungs grad auf und überträgt die Ladungen ferner mit höherer Geschwindigkeit.

Bei t=3 nehmen die Taktpulse (HΦ₁, HΦ₂) gemäß Fig. 5a einen statischen Zustand ein, was gleichbedeutend mit dem Anlegen eines Gleichstrom potentials ist, so daß im Transfer-Kanal der Potentialgradient verschwin det. Dieses Verschwinden des Potentialgradienten führt zur Bildung einer Ladungswanne, ähnlich wie bei der konventionellen Struktur. Das wieder holte Anlegen der Taktpulse führt schließlich zur Übertragung der Puls ladungen in einer Richtung.

Wie die Fig. 5b erkennen läßt, sind jeweils nur die dotierten und einen niedrigen elektrischen Widerstand aufweisenden Bereiche mit Signal leitungen verbunden. So ist der zweite Bereich 29 der zweiten Transfer- Elektrode 30 mit dem zweiten Bereich 24 der ersten Transfer-Elektrode 25 und mit einer Signalleitung verbunden, an die der Taktpuls (HΦ₂) angelegt wird. Ein benachbartes Paar von ersten und zweiten Transfer-Elektroden 25, 30 empfängt dagegen in den Bereichen 29 und 24 über eine mit diesen Bereichen verbundene Signalleitung den Taktpuls (HΦ₁).

Nachfolgend werden Verfahren zur Herstellung der ladungsgekoppelten Einrichtungen gemäß der Erfindung beschrieben.

Gemäß Fig. 6a werden zunächst in ein p-Typ Monosiliciumsubstrat 20 n- Typ Verunreinigungsionen implantiert, um einen BCCD-Bereich 21 zu erhalten, der ein Ladungskopplungsbereich ist. Auf diesen Bereich 21 wird dann ein erster Isolationsfilm 22 aufgebracht, beispielsweise ein Sili ciumoxidfilm. Sodann wird dieser Siliciumoxidfilm 22 mit einer ersten lei tenden Schicht aus Polysilicium abgedeckt. Diese Polysiliciumschicht wird in voneinander beabstandeten Bereichen hoch mit Verunreinigungen dotiert, um abwechselnd undotierte Polysilicium bereiche 23 und mit Verunreinigungen dotierte Bereiche 24 zu erhal ten, die nebeneinander liegen.

In einem weiteren Schritt gemäß Fig. 6b werden sodann die ersten Trans fer-Elektroden 25 gebildet, zu denen jeweils ein Bereich der undotierten Polysiliciumschicht 23 und ein Bereich der mit Verunreinigungen dotier ten Schicht 24 gehören. Die Strukturierung der ersten Transfer-Elektro den 25 erfolgt z. B. durch einen Photoätzprozeß. Dabei wird darauf geachtet, daß in Richtung der Oberfläche des Substrats 20 gesehen, der dotierte Bereich 24 eine geringere Ausdehnung bzw. geringere Breite auf weist als der Bereich 23. Mehrere dieser so erzeugten Transfer-Elektroden 25 kommen somit auf dem Isolationsfilm 22 im Abstand voneinander zu liegen.

In einem anschließenden Schritt gemäß Fig. 6c wird unter Verwendung der ersten Transfer-Elektroden 25 als Masken der erste Isolationsfilm 22 geätzt.

Der erste Isolationsfilm 22 wird dabei vom Bereich 21 abgetragen. Er ver bleibt dann nur noch unterhalb der ersten Transfer-Elektrode 25, wie die Fig. 6c erkennen läßt.

Danach wird gemäß Fig. 6d auf die gesamte Oberfläche der resultierenden Struktur, also auf die ersten Transfer-Elektroden sowie auf das Substrat ein zweiter Isolationsfilm 26 aufgebracht, der ebenfalls ein Oxidfilm sein kann. Schließlich werden Ionen in die Oberfläche des BCCD-Bereichs 21 implan tiert, und zwar unter Verwendung der ersten Transfer-Elektroden 25 als Maske, um auf diese Weise im Oberflächenbereich der BCCD-Schicht 21 Verunreinigungsbereiche 27 zu bilden, die als Barriereschichten dienen.

In einem nachfolgenden Schritt gemäß Fig. 6e wird auf die gesamte freilie gende Oberfläche des zweiten Isolationsfilms 26 eine zweite leitende Schicht aus Polysilicium aufgebracht. Diese zweite leitende Schicht wird anschließend selektiv mit Verunreinigungen dotiert, und zwar abschnittsweise, um nebeneinanderliegende undotierte bzw. dotierte Bereiche zu erhalten. Dabei liegen die dotierten Bereiche 29 der zweiten Schicht nur an der Seite der ersten dotierten Bereiche der ersten Transfer-Elektrode 25 und bedecken nicht den jeweils undotierten Bereich der ersten Transfer-Elektrode 25, sondern nur deren dotierten Bereich. Dagegen liegt der undotierte Bereich 28 der zweiten leitenden Schicht an der Seite des undotierten Bereichs der ersten Transfer-Elek trode 25 und überdeckt nur diesen Bereich.

Als nächstes wird gem. Fig. 6f die zweite leitende Schicht aus Polysili cium, die die dotierten und nichtdotierten Bereiche aufweist, durch einen Photoätzprozeß so strukturiert, daß ihr dotierter Bereich 29 nur an der Seite des dotierten Bereichs 24 der ersten Transfer-Elektrode 25 zu liegen kommt und diesen zum Teil überdeckt, während der nicht dotierte Bereich 28 nur an der Seide des nichtdotierten Bereichs 23 der ersten Transfer-Elektrode 25 zu liegen kommt und diesen zum Teil über deckt. Die Bereiche 28 und 29 bilden eine zweite Transfer-Elektrode 30 oberhalb der jeweiligen Verunreinigungsbereiche 27, wobei zwischen diesen zweiten Transfer-Elektroden 30 die ersten Transfer-Elektroden 25 liegen. Die ersten Transfer-Elektroden 25 werden jedoch durch benach barte zweite Transfer-Elektroden 30 nicht vollständig abgedeckt, wie bereits erläutert. In jeder der zweiten Transfer-Elektroden 30 erstreckt sich in Richtung der Oberfläche des Substrats gesehen der dotierte Bereich 29 über einen größeren Bereich als der undotierte Bereich 28.

Schließlich wird gem. Fig. 6g auf die gesamte Oberfläche der so erhaltenen Struktur ein dritter Isolationsfilm 31 aufgebracht, der ebenfalls ein Oxid film sein kann. Danach werden mit der Struktur nicht dargestellte Anschlußleitungen bzw. -drähte verbunden, um Taktpulse an die jewei ligen Bereiche anlegen zu können. Die Leitungsverbindung mit den Berei chen erfolgt dabei so, daß Taktpulse nur an die mit Verunreinigungen dotierten Bereiche der ersten und zweiten Transfer-Elektroden 25, 30 angelegt werden können. Dabei sind die mit Verunreinigungen dotierten Bereiche 29, 24 zweier benachbarter Transfer-Elektroden 30, 25 über Taktsignalleitungen miteinander verbunden, wie auch in Fig. 5b zu erken nen ist.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 7a bis 7g das Verfahren zur Herstellung der ladungsgekoppelten Einrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.

Zunächst werden gemäß Fig. 7a in ein p-Typ Monosiliciumsubstrat 20 n- Typ Verunreinigungsionen implantiert, um einen BCCD-Bereich 21 zu erhalten, der als Ladungskopplungsbereich dient. Auf den Bereich 21 wird sodann ein erster Isolationsfilm 22 aufgebracht, der z. B. ein Siliciumoxid film sein kann. Sodann wird dieser Film 22 mit einer ersten leitenden Schicht 23 aus Polysilicium bedeckt.

Im nächsten Schritt 7b wird die Polysiliciumschicht 23 mit Hilfe eines Photoätzprozesses strukturiert, um eine Mehrzahl von im Abstand zuein ander liegenden ersten Transfer-Elektroden 25 zu erhalten.

Danach wird gemäß Fig. 7c der erste Isolationsfilm 22 von der Oberfläche des Bereichs 21 entfernt, wobei die ersten Transfer-Elektroden 25 als Maske verwendet werden. Der Isolationsfilm 22 wird mit anderen Worten weggeätzt und verbleibt nur noch unterhalb der ersten Transfer-Elektro den 25.

Anschließend wird auf die gesamte freiliegende Oberfläche der so erhalte nen Struktur ein zweiter Isolationsfilm 26 aufgebracht, der ein Oxidfilm sein kann. Dieser Oxidfilm 26 liegt dann auf den ersten Transfer- Elektroden 25 und auf dem Substrat bzw. auf der Schicht 21. Unter Ver wendung der ersten Transfer-Elektroden 25 als Maske werden in einem weiteren Schritt Verunreinigungsionen in die Oberfläche des BCCD- Bereichs 21 implantiert, um auf diese Weise Verunreinigungsbereiche 27 zu erhalten, die als Barriereschichten dienen. Diese Verunreinigungsbe reiche 27 liegen also im Oberflächenbereich der BCCD-Schicht 21 und jeweils zwischen benachbarten ersten Transfer-Elektroden 25.

Entsprechend der Fig. 7e wird dann auf die gesamte Oberfläche der so erhaltenen Struktur, also auf dem zweiten Isolationsfilm 26, eine zweite leitende Schicht 28 aus Polysilicium aufgebracht. Auf diese Schicht 28 wird sodann eine Planarisierungsschicht 32 aufgebracht, so daß schließlich eine Struktur mit einer ebenen Oberfläche vorliegt.

Im Schritt nach Fig. 7f wird die Planarisierungsschicht 32 zurückgeätzt, wonach anschließend auch die freigelegte zweite leitende Schicht 28 zurückgeätzt wird, und zwar soweit, daß am Schluß die Höhe der zweiten leitenden Schicht 28 der Höhe der ersten Transfer-Elektrode 25 entspricht. Im Ergebnis wird somit eine Mehrzahl von zweiten Transfer- Elektroden 30 erhalten, von denen jeweils eine zwischen zwei ersten Transfer-Elektroden 25 zu liegen kommt. Dabei befindet sich zwischen den ersten und zweiten Transfer-Elektroden 25, 30 jeweils der Isolations film 26.

Schließlich werden gemäß Fig. 7g die ersten und zweiten Transfer-Elektro den 25, 30 mit einem dritten Isolationsfilm 31 abgedeckt, der ein Oxidfilm sein kann. Sodann werden innerhalb der ersten und zweiten Transfer- Elektroden 25, 30 mit Verunreinigungen hoch dotierte Bereiche 24, 29 erzeugt, und zwar durch Ionenimplantation. Auf diese Weise entsteht in der ersten Transfer-Elektrode 25 ein mit Verunreinigungen dotierter Bereich 24, während in der zweiten Transfer-Elektrode 30 ein mit Verun reinigungen dotierter Bereich 29 entsteht. Diese beiden Bereiche 24 und 29 liegen benachbart zueinander und sind nur durch den Isolationsfilm 26 voneinander getrennt. Mit anderen Worten sind erste Transfer-Elektroden 25 vorhanden, die jeweils undotierte Bereiche 23 und dotierte Bereiche 24 aufweisen, während zweite Transfer-Elektroden 30 vorhanden sind, die jeweils undotierte Bereiche 28 und dotierte Bereiche 29 aufweisen. Sämtliche Dotierungsbereiche werden dabei gleichzeitig erzeugt. Obwohl nicht dargestellt, werden mit den dotierten Bereichen Anschlußleitungen bzw. -drähte verbunden, um über diese Leitungen bzw. Drähte Taktpulse an die dotierten Bereiche anlegen zu können. Dabei gelangen die jewei ligen Taktpulse nur an die mit Verunreinigungen dotierten Bereiche 24, 29 von erster und benachbarter zweiter Transfer-Elektrode 25, 30, wozu diese Bereiche 24, 29 mit einer gemeinsamen Signalleitung verbunden sind.

Die ladungsgekoppelten Einrichtungen nach der vorliegenden Erfindung weisen einen sehr guten Ladungstransfer-Wirkungsgrad sowie eine hohe Ladungstransfer-Geschwindigkeit auf, da zum Ladungstransport im we sentlichen die Kraft eines elektrischen Feldes ausgenutzt wird und nicht, wie im konventionellen Fall, im wesentlichen die Diffusion. Die erfindungsgemäßen CCD-Einrichtungen führen somit zur Verbesserung von Festkörper-Bildsensoren mit hoher Bildqualität sowie von Zeitverzögerungseinrichtungen, die beide den Einsatz von CCD-Ein richtungen erfordern und bei hoher Frequenz betrieben werden. Bei einem Festkörper-Bildsensor, der von der erfindungsgemäßen CCD Gebrauch macht, verschlechtert sich darüber hinaus nicht der Dunkelzustand, bei dem nur eine geringe Ladung erzeugt wird.

Claims

1. Zwei-Phasen CCD, bei dem in Ladungstransportrichtung jeweils eine an der ersten Phase angeschlossene Elektrodengruppe mit einer an der anderen Phase angeschlossenen Elektrodengruppe abwechselt, wobei jede Elektrodengruppe aus einer ersten Elektrode (25) und einer in La dungstransportrichtung davor angeordneten zweiten Elektrode (30) be steht, die voneinander durch einen Isolierfilm (26) getrennt sind, dadurch gekennzeichnet,
daß jede erste und jede zweite Elektrode aus in Ladungstransportrich tung benachbarten unterschiedlich leitenden Bereichen (23, 24, 28, 29) besteht und
daß die niederohmigen Bereiche (24, 29) von zwei zur selben Gruppe gehörenden Elektroden in Ladungstransportrichtung zueinander be nachbart sind.

2. Zwei-Phasen CCD nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hochohmige Bereich (23) der ersten Elektrode (25) einen grö ßeren Teil in der ersten Elektrode (25) einnimmt, als der niederohmige Bereich (24).

3. Zwei-Phasen CCD nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der niederohmige Bereich (29) der zweiten Elektrode (30) einen größeren Teil in der zweiten Elektrode (30) einnimmt als der hochohmige Bereich (28).

4. Zwei-Phasen CCD nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß Leitungsverbindungen zum Anlegen von Takt impulsen an den niederohmigen Bereich (24) der ersten Elektrode (25) und an den niederohmigen Bereich (29) der zweiten Elektrode (30) ange schlossen sind.

5. Verfahren zur Herstellung eines Zwei-Phasen CCDs mit folgenden Schritten:

- Bildung eines Kanalbereichs (21) vom zweiten Leitungstyp auf einem Halbleitersubstrat (20) vom ersten Leitungstyp;
- Bildung eines ersten Isolationsfilms (22) auf dem Kanalbereich (21);
- Bildung einer ersten leitenden Schicht aus Polysilizium auf dem ersten Isolationsfilm (22);
- Bildung einer Mehrzahl von im Abstand zueinander liegenden nieder ohmigen Bereichen (24) in vorbestimmten Teilen der ersten leitenden Schicht aus Polysilizium, wobei die niederohmigen Bereiche (24) einen niedrigeren Widerstand als die restlichen Teile der ersten leitenden Schicht aufweisen;
- Strukturieren der ersten leitenden Schicht, die die ersten Bereiche mit niedrigem Widerstand enthält, um eine Mehrzahl von ersten Elektroden (25) zu bilden, die jeweils an einer Seite einen der niederohmigen Be reiche (24) aufweisen;
- Abdecken der resultierenden Struktur mit einem zweiten Isolationsfilm (26);
- Bildung eines Verunreinigungsbereichs (27) in der Nähe der Oberflä che jedes Kanalbereichs zwischen den ersten Elektroden (25);
- Bildung einer zweiten leitenden Schicht aus Polysilizium auf dem zweiten Isolationsfilm (26);
- Bildung einer Mehrzahl von im Abstand zueinander liegenden nieder ohmigen Bereichen (29) in der zweiten leitenden Schicht, wobei jeder dieser niederohmigen Bereiche einen niedrigeren Widerstand als die ur sprüngliche zweite leitende Schicht aufweist und benachbart zum nie derohmigen Bereich (24) der ersten Elektrode (25) liegt; und
- Strukturieren der zweiten leitenden Schicht, die die niederohmigen Be reiche enthält, wobei die niederohmigen Bereiche (29) an der Seite der niederohmigen Bereiche (24) der ersten Elektrode zu liegen kommen und wobei ferner eine Mehrzahl von zweiten Elektroden (30) erhalten wird, von denen eine jede zwischen zwei ersten Elektroden (25) liegt und einen der niederohmigen Bereiche (29) aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ausbilden der zweiten leitenden Schicht (28) auf dem zweiten Isolationsfilm (26) eine Planarisationsschicht (32) auf der zweiten leitenden Schicht (28) aufgebracht wird und daß dann die Planarisationsschicht (32) und die darunter liegende zweite leitende Schicht (28) teilweise weggeätzt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der niederohmigen Bereiche im Polysilizium Verunrei nigungsionen selektiv in vorbestimmte Bereiche implantiert werden.