FR2569486A1 - CHARGE COUPLING COMPONENT (CCD) IN PARTICULAR IN THE APPLICATION OF MICROELECTRONICS - Google Patents
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Abstract
A.COMPOSANT A COUPLAGE DE CHARGES CCD NOTAMMENT DANS L'APPLICATION DE LA MICRO-ELECTRONIQUE. B.COMPOSANT CARACTERISE EN CE QU'APRES STRUCTURATION D'UN PREMIER PLAN D'ELECTRODES DE GRANDE SURFACE (AVEC COMME MASQUE LA PREMIERE CONFIGURATION D'ELECTRODES) 12 UN DOPAGE N11 ENGENDRANT DES BARRIERES DE POTENTIEL EST INTRODUIT ET ENSUITE UN DEUXIEME PLAN D'ELECTRODES 15 EST APPLIQUE, TANDIS QUE DANS CERTAINES ZONES DE SUBSTRAT, ON INTRODUIT CE QUE L'ON APPELLE UN DOPAGE DE COMPENSATION, LA DOSE ET LE PROFIL DU DOPAGE DE COMPENSATION PRECITE ETANT CHOISIS DE FACON QUE LES ZONE CONCERNEES PAR LE DOPAGE DE COMPENSATION PUISSENT REMPLIR LA FONCTION DE ZONES DE MEMOIRE D'UN REGISTRE A DECALAGE CCD. C.L'INVENTION CONCERNE UN COMPOSANT A COUPLAGE DE CHARGES CCD NOTAMMENT DANS L'APPLICATION DE LA MICRO-ELECTRONIQUE.A.CCD LOAD COUPLING COMPONENT, ESPECIALLY IN THE APPLICATION OF MICRO-ELECTRONICS. B. COMPONENT CHARACTERIZED IN THAT AFTER STRUCTURING A FIRST LARGE-SURFACE ELECTRODE PLANE (WITH THE FIRST ELECTRODE CONFIGURATION AS A MASK) 12 A DOPING N11 GENERATING POTENTIAL BARRIERS IS INTRODUCED AND THEN A SECOND PLANE OF ELECTRODES 15 IS APPLIED, WHILE IN CERTAIN SUBSTRATE AREAS WHAT IS CALLED A COMPENSATION DOPING, THE DOSE AND PROFILE OF THE ABOVE COMPENSATION DOPING IS SELECTED SO THAT THE AREAS CONCERNED BY THE COMPENSATION DOPING CAN COMPLETE THE MEMORY ZONES FUNCTION OF A CCD OFFSET REGISTER. C. THE INVENTION RELATES TO A CCD CHARGE COUPLING COMPONENT, IN PARTICULAR IN THE APPLICATION OF MICRO-ELECTRONICS.
Description
1. - "Composant à couplage de charges (CCD) notamment dans l'application1. - "Charge coupled component (CCD) in particular in the application
de la mnicro-électronique" L'invention est relative à un nouveau concept The invention relates to a new concept
pour la réalisation d'un composant à couplage de char- for producing a charge-coupled component
geso Des composants de cette sorte trouvent de multiples geso Components of this kind find multiple
applications dans la micro-électronique et dans l'opto- applications in microelectronics and opto-
électronique, aussi bien sous la forme de lignes indivi- in the form of individual lines
duelles que sous la forme de lignes rassemblées pour former in the form of lines assembled to form
des ensembles occupant une certaine surface. sets occupying a certain area.
Parmi les différents types connus de CCD, ceux comportant deux phases sont particulièrement avantageux Among the different known types of CCD, those with two phases are particularly advantageous
du point de vue de leur commande. Dans une variante de réa- from the point of view of their order. In a variant of
lisation connue, voir par exemple la série des types Fairchild-CCD comme également les composants L 110, L 133 et L 211 de la VEB WF Berlin, les électrodes de mémoire For example, see the series of Fairchild-CCD types as well as the L 110, L 133 and L 211 components of the VEB WF Berlin, memory electrodes
sont réalisées avec un premier plan de silicium polycris- are made with a first plane of polycrystalline silicon
tallin tandis que les électrodes de transfert sont réali- tallin while the transfer electrodes are made
sées avec un deuxième plan de silicium polycristallin. Les électrodes de transfert recouvrent alors les intervalles with a second polycrystalline silicon plane. The transfer electrodes then cover the intervals
structurés entre les électrodes de mémoire. Avant le dé- structured between the memory electrodes. Before the
pôt du second plan de silicium polycristallin, un dopant du type de conductivité du substrat est implanté dans les intervalles, auto-ajustés par les bords des électrodes de mémoire, grâce à quoi les zones de barrières de potentiel nécessaires pour le futur fonctionnement en deux phases, sont fixées. Une électrode de mémoire et une électrode de In the second plane of polycrystalline silicon, a dopant of the conductivity type of the substrate is implanted in the intervals, self-adjusted by the edges of the memory electrodes, whereby the potential barrier areas necessary for the future operation in two phases. , are fixed. A memory electrode and a
transfert constituent respectivement une paire d'électrodes. transfer respectively constitute a pair of electrodes.
2.- Les paires d'électrodes sont alternativement reliées à la première et à la seconde phases de synchronisation. A cet effet, chacune des électrodes de mémoire doit être séparée électriquement des électrodes de mémoire voisines. La même exigence est valable pour les électrodes de transfert. En outre, l'isolation entre les électrodes de mémoire et les électrodes de transfert qui les chevauchent 2. The pairs of electrodes are alternately connected to the first and second synchronization phases. For this purpose, each of the memory electrodes must be electrically separated from the neighboring memory electrodes. The same requirement applies for transfer electrodes. In addition, the insulation between the memory electrodes and the transfer electrodes that overlap them
mais qui sont toutefois reliées à l'autre phase de syncironi- but which are, however, connected to the other phase of syncro-
sation, doit être parfaite.must be perfect.
Ces dernières exigences ne sont pas toujours These latter requirements are not always
réalisables de façon simple au cours du processus technolo- in a simple way during the technological process.
gique. La séparation électrique des électrodes de transfert cal. Electrical separation of transfer electrodes
entre elles n'est souvent pas obtenue du fait de l'aopari- between them is often not obtained because of the aopari-
tion ou de la persistance de ce que l'on appelle des fils de silicium polycristallin. Il y a déjà dans la littérature or the persistence of so-called polycrystalline silicon wires. There is already in the literature
spécialisée, des propositions, par exemple selon les docu- proposals, for example according to the documents
ments US-PS 4 027 381, 4 027 382 et 4 035 906, pour ajuster dans un CCD à deux phases les électrodes de chaque phase de US Pat. No. 4,027,381, 4,027,382 and 4,035,906 to adjust in two-phase CCD the electrodes of each phase of
synchronisation à partir respectivement d'un seul plan d'élec- synchronization from a single electricity plan respectively.
trodes appliqué, et éviter ainsi ce problème, tout comme trodes applied, and thus avoid this problem, just like
celui de l'apparition de fils de silicium polycristallin. that of the appearance of polycrystalline silicon son.
On applique alors principalement deux variantes de base: Two basic variants are then applied:
1. étages de porte à oxyde en combinaison avec une implanta- 1. oxide gate stages in combination with an implanta-
tion de barrières, 2. une première implantation de barrières avant le dép8t du premier plan d'électrodes, l'implant étant ultérieurement absorbé en majeure partie par l'oxyde sur certaines zones partielles à la suite d'un processus d'oxydation, puis 2. A first implantation of barriers before the removal of the first plane of electrodes, the implant being subsequently absorbed for the most part by the oxide on certain partial zones following an oxidation process, then
on procède à la suite à une seconde implantation de bar- following a second implantation of bar-
rières. Des technologies de ce type sont compliquées. Com- riers. Technologies of this type are complicated. com-
me l'absorption d'un implant de barrières par un oxyde ne se réalise pas complètement, des problèmes surviennent du the absorption of a barrier implant by an oxide is not fully realized, problems arise from
fait des potentiels non homogènes dans la cellule CCD réa- makes non-homogeneous potentials in the CCD cell
lisée. La trame la plus petite possible est déterminée 3,- Lisée. The smallest possible weft is determined 3, -
dans la technologie précitée, o les électrodes de-trans- in the aforementioned technology, where the electrodes de-trans-
fert recouvrent les intervalles structurés entre les fertility cover the structured intervals between
électrodes de mémoire, par les longueurs d'intervalles mi- memory electrodes, by the interval lengths half
nimales susceptibles d'être réalisées et par le chevauche- possible to be made and by the overlap
ment minimal nécessaire entre les électrodes de mémoire minimum required distance between memory electrodes
et les électrodes de transfert. Si, par exemple, la lon- and the transfer electrodes. If, for example, the length
gueur minimale des intervalles entre les électrodes de transfert est de 4 / m, le chevauchement minimal de 2 m, minimum distance between the transfer electrodes is 4 / m, the minimum overlap of 2 m,
on obtient 8 Nm comme longueur minimale pour les élec- 8 Nm is obtained as the minimum length for electri-
trodes de mémoireo Pour un intervalle de4, m entre les électrodes de mémoire, on a ainsi une trame minimale de 12 / mo memory trodes For an interval of 4 m between the memory electrodes, we thus have a minimum frame of 12 / m
Le but de l'invention est d'éviter les in- The object of the invention is to avoid
convénients afférents à l'état connu de la technique sans related to the known state of the art without
1 5 augmenter la dépense technologique dans une mesure injus- 1 5 increase technology spending to an undue extent
tifiableotifiableo
Le problème posé à l'invention est de cons- The problem with the invention is to
truire un CCD à deux phases avec des zones de barrièrea tricking a two-phase CCD with barrier zones
auto-ajustées, auquel cas, avec une technologie relative- self-adjusted, in which case, with a relative technology
ment peu compliquée, une séparation électrique des élec- uncomplicated, an electrical separation of electrical
trodes structurées à partir d'un plan n'est pas nécessai- trodes structured from a plan is not necessary.
re et on peut obtenir en outre une trame petite. re and can also obtain a small frame.
Pour résoudre ce problème, on utilise, con- To solve this problem, we use,
formément à l'invention, trois plans d'électrodes, le deuxième plan d'électrodes n'étant pas isolé du premier plan d'électrodes. En outre, sur des parties du substrat o tout d'abord a été introduit un implant de barrières, according to the invention, three electrode planes, the second electrode plane not being isolated from the first electrode plane. In addition, on parts of the substrate o firstly was introduced a barrier implant,
un potentiel approprié pour la mise en mémoire de sup- an appropriate potential for storing
port de charges a été à nouveau obtenu par un implant de load port was again obtained by an implant of
compensation introduit ultérieurement. compensation introduced later.
Un substrat semi-conducteur est revêtu d'un film isolant approprié, sur lequel est déposé un premier plan d'électrodes. Auparavant, on peut introduire dans le A semiconductor substrate is coated with a suitable insulating film on which a first electrode plane is deposited. Previously, we can introduce in the
substrat une zone de dopage du type de conductivité in- substrate a doping zone of the conductivity type in-
verse de celui du substrat, pour garantir un transport 4.- poured from that of the substrate, to guarantee transport 4.-
de la charge de signal dans un canal volumique (CBOCD). of the signal charge in a volume channel (CBOCD).
Si cette zone de dopage est absente, le transport de char- If this doping zone is absent, the transport of
ges aura lieu sur la surface. Précédemment également, des zones d'arrdt de canal appropriées peuvent avoir été introduites. Une première configuration d'électrodes est will take place on the surface. Also previously, appropriate channel stop zones may have been introduced. A first configuration of electrodes is
structurée à partir du premier plan d'électrodes. Ce pre- structured from the first plane of electrodes. This first
mier plan d'électrodes contrôle dans le fonctionnement first plane of electrodes control in operation
futur des zones de mémoire.future areas of memory.
Ensuite, une implantation avec un dopant du type de conductivité du substrat est réalisée sur une grande surface. La première configuration d'électrodes Then, implantation with a dopant of the conductivity type of the substrate is carried out over a large area. The first electrode configuration
sert alors de masque d'implantation. Le dosage et l'éner- then serves as an implantation mask. Dosage and energy
gie de cette implantation sont de préférence choisis de façon que les zones munies de cette implantation et qui ne sont pas concernées par le dopage de compensation devant être examiné ultérieurement, puissent servir lors of this implantation are preferably chosen so that the zones provided with this implantation and which are not concerned by the compensation doping to be examined later, can be used during
de l'exploitation du futur registre CCD de zones de trans- exploitation of the future CCD register of trans-
fert, c'est-à-dire qu'une barrière de potentiel vis-à- fertility, that is, a potential barrier vis-à-vis
vis des zones de mémoire est engendrée dans ces zones. memory areas are generated in these areas.
On dépose ensuite un deuxième plan d'électrodes qui n'a pas besoin d'être isolé de la première configuration d'électrodes. La deuxième configuration d'électrodes est structurée à partir de ce second plan d'électrodes, de A second electrode plane is then deposited which does not need to be isolated from the first electrode configuration. The second electrode configuration is structured from this second plane of electrodes,
façon que respectivement une électrode de la deuxième con- way that respectively an electrode of the second con-
figuration chevauche une électrode de la première configu- figuration overlaps an electrode of the first configuration.
ration sur un côté. Dans la direction de transport du ration on one side. In the transport direction of the
registre CCD, il est alors prévu à ce stade entre les dif- CCD register, it is then foreseen at this stage between the different
férentes paires d'électrodes du premier et du second plans, une surface exempte du matériau d'électrodes. Ensuite, par l'intermédiaire d'un masque approprié, qui peut par exemple 8tre réalisé en photolaque, un dopant d'un type de conductivité inverse de celui du substrat est implanté sur une partie de la zone non recouverte par le matériau the first and second planar electrode pairs, a surface free of the electrode material. Then, by means of a suitable mask, which may for example be made of a photolayer, a dopant of a type of conductivity opposite to that of the substrate is implanted on a part of the zone not covered by the material.
d'électrodes.electrode.
5.- Le dosage et l'énergie d'implantation sont 5.- Dosage and implantation energy are
alors mesurés de façon que l'effet engendrant des bar- measured in such a way that the effect
rières de potentiel du dopant de type de conductivité du substrat précédemment implanté (lors de cette dernière implantation) est compensé. Pour cette compensation, il potential of the dopant of conductivity type of the previously implanted substrate (during this last implantation) is compensated. For this compensation, he
n'est pas nécessaire que le profil d'implantation du do- It is not necessary for the location profile of the
page de compensation soit identique au profil des dopants page of compensation is identical to the profile of dopants
précédemment implantés du type de conductivité du substrat. previously implanted the conductivity type of the substrate.
Il suffit que le potentiel dan les zones intéressées par It is enough that the potential in the areas interested in
le dopage de compensation, atteigne lors de l'exploita- the compensation doping reaches during the
tion du futur registre CCD, une valeur suffisante pour la mise en mémoire de support de charges, c'est-à-dire que ces zones en cas d'exploitation, puissent servir de zones of the future CCD register, a sufficient value for the storage of charge support, ie that these zones in the event of exploitation, can serve as zones
de mémoire.of memory.
Le masque d'implantation a, pour la première The implantation mask has, for the first time
et la seconde configurations d'électrodes, le positionne- and the second electrode configurations, position it
ment de principe suivant: on masque une bande qui se rac- following principle: we hide a band that
corde auxc8téde l'électrode de la première configuration rope next to the electrode of the first configuration
qui ne sont pas recouverts par les électrodes de la deu- which are not covered by the electrodes of the
xième configuration. Le long de la direction de transport twelfth configuration. Along the transport direction
du registre CCD, on a après réalisation du dopage de com- of the CCD register, after completion of the doping com-
pensation, la succession de zones décrite ci-après: l'élec- thought, the succession of zones described below: electricity
trode de la deuxième configuration avec dopage de barrières trode of the second configuration with doping barriers
située en dessous, l'électrode de la première configura- below, the electrode of the first configura-
tion avec dopage "mémoire" située en dessous, zone exempte with "memory" doping below, free zone
d'électrode avec dopage de barrières, zone exempte d'élec- electrodes with doping of barriers, zone free from
trode avec dopage de barrières plus dopage de compensation, trode with doping of barriers more compensation doping,
électrode de la deuxième configuration avec dopage de bar- electrode of the second configuration with bar doping
rières située en dessous, etc....below, etc.
Les paires d'électrodes du premier et du se- The pairs of electrodes of the first and second
cond plans sont maintenant recouvertes avec un film iso- cond plans are now covered with an iso-film
lant approprié. Ensuite, le troisième plan d'électrodes appropriate. Then the third plane of electrodes
est appliqué et à partir de lui, la troisième configura- is applied and from it, the third configura-
tion d'électrodes est structurée. Cette structuration est relativement grossière, et cette troisième configuration peut rester cohérente le long de la direction de transport electrodes is structured. This structuring is relatively coarse, and this third configuration can remain consistent along the direction of transport
du registre CCD.of the CCD register.
Ensuite s'effectuent les étapes classiques telles que l'introduction de zones de source et de drain, le dépôt éventuel d'autres couches isolantes, la structu- ration de fenêtres de contact et le dépôt ainsi que la Then, the conventional steps such as the introduction of source and drain zones, the possible deposition of other insulating layers, the structuring of contact windows and the deposition as well as the
structuration d'un plan de pistes conductrices. En fonc- structuring of a plan of conductive tracks. In function
tionnement du registre CCD, l'ensemble des paires d'élec- the CCD register, all the pairs of elec-
trodes du premier et du second plans sont raccordées à la première phase de synchronisation et l'ensemble de la troisième configuration d'électrodes est raccordé à la seconde phase de synchronisation. Comme chacun des plans d'électrodes déposés se situe sur une phase unique, il n'est pas besoin d'effectuer à l'intérieur d'un plan une séparation électrique des différentes électrodes l'une trodes of the first and second planes are connected to the first synchronization phase and all of the third electrode configuration is connected to the second synchronization phase. Since each of the deposited electrode planes is located on a single phase, it is not necessary to carry out inside a plane an electrical separation of the different electrodes.
de l'autre.the other.
Il n'y a pas dans le cas de la présente inven- In the case of the present invention, there is no
tion les problèmes qui se manifestent du fait des fils de problems arising from
silicium polycristallin dans le cas des solutions techni- polycrystalline silicon in the case of technical solutions
ques connues précédemment exposées. previously known issues.
La troisième configuration d'électrodes n'a pas besoin de présenter une "structuration fine" le long The third electrode configuration does not need to present a "fine structuring" along
du registre CCDo Ceci simplifie la fabrication. of the CCDo register This simplifies the manufacture.
Les barrières de potentiel efficaces dans Potential barriers of potential in
le registre CCD sont comme cela ressort clairement de l'ex- the CCD register are, as is clear from the ex-
posé précédent, introduites de façon auto-ajustée. Un previous pose, introduced in a self-adjusted manner. A
CCD à deux phases sans un tel auto-ajustement serait affec- Two-phase CCD without such self-adjustment would be
té d'inconvénients trop importants. too much inconvenience.
Cependant, l'établissement des contacts est simplifié et peu encombrant. La troisième configuration However, the establishment of contacts is simplified and compact. The third configuration
d'électrodes peut en l'absence d'une "structure fine" as- In the absence of a "fine structure"
surer sans problème le contact dans la zone de la surface active du registre. La largeur du registre CCD peut ainsi trouble-free contact in the area of the active area of the register. The width of the CCD register can thus be
être prévue minimale ce qui présente un avantage particu- minimum, which has a particular advantage
lier lors d'ensembles formant une surface de registres CCD, 7V- dans lesquels des photo-d6tecteurs sans électrode sont disposés entre les différentes lignes, les registres CCD étant ainsi seulement susceptibles d'être mis en contact in assemblies forming a surface of CCD registers, 7V-, in which photodetectors without an electrode are arranged between the different lines, the CCD registers being thus only able to be put in contact with each other;
individuellement le long de la direction de transport. individually along the direction of transport.
Le concept précédemment exposé du dopage de The previously discussed concept of doping
compensation, le terme compensation s'appliquant au poten- compensation, the term compensation for the
tiel, peut dans l'esprit de cette invention, être égale- may, in the spirit of this invention, be equal
ment utilisé de façon générale. C'est ainsi qu'il est par exemple souvent nécessaire de réaliser sous différentes électrodes des zones engendrant des barrières à potentiel auto-ajustées. Pour un tel but, la deuxième configuration used in a general way. Thus, for example, it is often necessary to produce zones generating self-adjusted potential barriers under different electrodes. For such purpose, the second configuration
d'électrodes évoquée ne devrait pas à l'intérieur du pro- evoked electrodes should not be inside the
cessus précédemment décrit, chevaucher la première confi- previously described, overlap the first
guration, ou bien il n'y a pas besoin d'une première con- guration, or there is no need for a first con-
figuration d'électrodes. Après la réalisation du dopage de compensation, il y a alors sous les électrodes de la seconde configuration, des zones engendrant des barrières figuration of electrodes. After the completion of the compensating doping, there are then under the electrodes of the second configuration, zones generating barriers
de potentiel auto-ajustées.potential self-adjusted.
D'une façon particulièrement avantageuse, on peut grâce au-concept exposé dans ce document, construire In a particularly advantageous way, thanks to the concept outlined in this document, it is possible to build
des BCCD pour lesquels des zones partielles sont recou- BCCDs for which partial areas are
vertes par des couches superficielles (verticales) d'ar- green (superficial) layers of ar-
rêt de canal. Un exemple d'un tel BCCD est décrit dans le document US-PS 4 229 752 oh la couche d'arrêt de canal extrêmement mince utilisée est désignée sous le nom de channel end. An example of such a BCCD is described in US-PS 4,229,752 where the extremely thin channel stop layer used is referred to as
"phase virtuelle"."virtual phase".
La réalisation du BCCD est alors poursuivie The realization of the BCCD is then continued
de façon que les deux premières configurations d'électro- so that the first two configurations of electro-
des non isolées l'une de l'autre, soient structurées et que l'implant de compensation soit introduit. Ensuite, non-isolated from each other, are structured and the compensation implant is introduced. Then,
sans masque supplémentaire, un dopant d'un type de conduc- without an additional mask, a dopant of a type of conductive
tivité inverse de celui du substrat est implanté avec une énergie élevée et un dopant du type de conductivité de In contrast to that of the substrate is implanted with a high energy and a dopant of the conductivity type of
substrat est implanté avec une énergie plus basse. Le do- substrate is implanted with lower energy. The do-
pant du type de conductivité du substrat est positionné 8. - dans la zone superficiale du semi-conducteur. La couche d'arrêt de canal superficielle prenant alors naissance protège l'intérieur du semi-conducteur contre les champs extérieurs. Un troisième plan d'électrodes supplémentaire est superflu. Le dopant d'un type de conductivité inverse de celui du substrat introduit en supplément assure le potentiel nécessaire dans le canal volumique de la zone the conductivity type of the substrate is positioned 8. - in the superficial area of the semiconductor. The emerging surface channel barrier layer protects the interior of the semiconductor against the external fields. A third additional electrode plane is superfluous. The dopant of a type of conductivity opposite to that of the substrate introduced in addition provides the necessary potential in the volume channel of the zone
recouverte par la couche superficielle d'arrêt de canal. covered by the superficial layer of channel stop.
Sur les deux premières configurations d'élec- On the first two configurations of electricity
trodes non isolées l'une de l'autre, on applique la ten- trodes not isolated from each other, the
sion de synchronisation. Il y a lieu de remarquer expres- synchronization. It should be noted that
sément que pour le CCD à deux phases réalisé conformément à la présente invention, des étages ne sont pas nécessaires dans l'isolement de porte. Par exemple, on peut fonctionner avec une double couche d'oxyde et nitrure déposée en une seule fois sur le substrat. Dans le cas o il est prévu une couche d'arrêt de canal superficielle (verticale), un oxyde cultivé en une seule fois serait déjà suffisant However, for the two-phase CCD made in accordance with the present invention, stages are not required in gate isolation. For example, one can operate with a double layer of oxide and nitride deposited at once on the substrate. In the case where a superficial (vertical) channel stop layer is provided, an oxide grown at one time would already be sufficient
comme isolateur de porte.as a door insulator.
Une trame minimale peut être évaluée comme suit: le chevauchement des électrodes du second plan par celles du premier plan est au minimum de 2 Fm. Comme le bord des électrodes du second plan peut être ajusté sur le milieu des électrodes du premier plan, on obtient comme longueur de porte minimale pour les électrodes du premier plan une valeur de 4pm. Avec une zone de barrières de 4,m de longueur, il en résulte une trame minimale de 8. m. L'invention va être exposée en se référant à un exemple de réalisation à l'aide des dessins ci-joints A minimal frame can be evaluated as follows: the overlap of the electrodes of the second plane by those of the foreground is at least 2 Fm. As the edge of the electrodes of the second plane can be adjusted on the middle of the electrodes of the first plane, the minimum gate length for the electrodes of the first plane is obtained a value of 4 μm. With a barrier area of 4 m in length, the result is a minimum frame of 8 m. The invention will be explained with reference to an exemplary embodiment with the aid of the accompanying drawings.
dans lesquels: -wherein: -
- la figure 1 montre différentes étapes de la fabrication d'une première variante de réalisation, - la figure 2 montre une seconde variante FIG. 1 shows different stages in the fabrication of a first embodiment variant; FIG. 2 shows a second variant;
de réalisation.of realization.
9.- Dans l'exemple de réalisation, on part d'un substrat de silicium de conductibilité p. Bien entendu, 9.- In the exemplary embodiment, one starts from a conductivity silicon substrate p. Of course,
l'invention peut également être réalisée avec des subs- the invention can also be carried out with
trats de conductibilité n. Les dopages appropriés à in- conductivity trajectories n. Appropriate doping
troduire sont alors respectivement du type de conductivité opposé. En outre, du silicium polycristallin est indiqué to produce are respectively of the opposite type of conductivity. In addition, polycrystalline silicon is indicated
comme matériau d'électrodes. Bien entendu, d'autres maté- as electrode material. Of course, other materials
riaux appropriés, notamment des siliciures pourraient Otre également utilisés, Les figures la à lc sont des coupes le long Suitable silicides may also be used. Figures 1a to 1c are cross sections along the
de la direction de transport du futur registre à déca- of the transport directorate of the future decommissioning register.
lage à couplage de charges. Sur un substrat de silicium de conductivité p 10, est introduit sur une grande surface charge coupled lage. On a p 10 conductivity silicon substrate, is introduced over a large area
et sur les futures zones actives, un dopage n 11 (figure la). and on the future active zones, a doping n 11 (figure la).
Le dosage de ce dopage n 11 est mesuré de façon que lors de la future exploitation du registre à décalage CCD, la zone 11 puisse être complètement appauvrie en porteurs de charges mobiles Les zones d'arrêt de canal nécessaires pour la délimitation latérale du registre à décalage, ne peuvent pas être représentées sur les vues en coupe des figures The dosage of this doping n 11 is measured so that during the future operation of the CCD shift register, the zone 11 can be completely depleted in mobile charge carriers The channel stop zones necessary for the lateral delimitation of the register to offset, can not be represented on the sectional views of the figures
1 et 2. Les zones d'arrêt de canal sont des zones compor- 1 and 2. Channel stopping areas are areas with
tant un dopage p suffisamment élevé ou bien une combinai- whether a sufficiently high p doping or a combination of
son de dopage p avec un oxyde de champ épais. Les zones actives sont revêtues avec l'isolateur de porte 15. Une double couche de Si02 cultivée thermiquement et de Si3N4 déposée chimiquement convient très bien comme isolateur de porte 13. A partir de la première couche de silicium polycristallin ainsi déposée et dopée, on structure la p-doping sound with a thick field oxide. The active zones are coated with the door insulator 15. A double layer of thermally grown SiO 2 and chemically deposited Si 3 N 4 is very suitable as a door insulator 13. From the first polycrystalline silicon layer thus deposited and doped, the structure is the
première configuration d'électrodes 12. Ensuite s'effec- first configuration of electrodes 12. Then
tue sur une grande surface une implantation de bore, les électrodes 12 servant de masque, il en résulte les zones 14 comportant un léger dopage p. Grâce à ces zones 14 des barrières de potentiel nécessaires pour le fonctionnement futur à deux phases, sont obtenues0 10.- A l'étape suivante la seconde couche de silicium polycristallin est déposée, dopée et à partir d'elle, la configuration d'électrodes 15 est structurée a large surface area kills a boron implantation, the electrodes 12 serving as a mask, resulting in the zones 14 having a slight doping p. With these areas 14 potential barriers required for future two-phase operation, are obtained. 10. At the next step the second polycrystalline silicon layer is deposited, doped and from it, the electrode configuration. 15 is structured
(voir figure lb). Entre les électrodes 15 et les élec- (see Figure lb). Between the electrodes 15 and the electrodes
trodes 12 aucune isolation n'est nécessaire. Après réa- trodes 12 no insulation is necessary. After realizing
lisation du masque de laque 16, une implantation de phos- lacquer mask 16, an implantation of phos-
phore est effectuée. Par suite du masquage par l'inter- phore is performed. As a result of the masking by
médiaire des électrodes 12 et 15 ainsi que par le masque de laque 16, l'implant ne parvient que dans les zones 17 12 and 15 as well as by the lacquer mask 16, the implant only reaches the zones 17
dans le substrat semi-conducteur.in the semiconductor substrate.
Le dosage et l'énergie de cette implantation The dosage and the energy of this implantation
de phosphore sont mesurés de façon que l'effet de géné- phosphorus levels are measured so that the effect of
ration de barrières de potentiel des zones 14 soit compensé Zone 14 potential barriers be compensated
dans les zones 17 atteintes par l'implantation de phosphore. in areas 17 affected by the implantation of phosphorus.
Pour cette compensation, il n'est pas néces- For this compensation, it is not necessary
saire que le profil d'implantation de cette implantation de phosphore soit identique au profil de l'implantation de bore engendrant les zones 14. Il suffit que le potentiel dans les zones 17 par action de l'implantation de phosphore et de bore ainsi que du dopage de canal introduit dans une that the implantation profile of this phosphorus implantation is identical to the profile of the implantation of boron generating the zones 14. It is sufficient that the potential in the zones 17 by action of the implantation of phosphorus and boron as well as the channel doping introduced into a
étape précédente du procédé, atteigne, lors du fonctionne- previous stage of the process, reaches, during the
ment CCD, à peu près la même valeur que dans les zones 11. CCD, roughly the same value as in zones 11.
Après dissolution du masque de laque 16, les After dissolution of the lacquer mask 16, the
électrodes 12 et 15 sont revêtues en commun d'un film iso- electrodes 12 and 15 are co-coated with an insulating film
lant 28. Ceci peut s'effectuer par oxydation thermique du silicium polycristallin. La troisième couche de silicium polycristallin est alors déposée et, à partir d'elle, la configuration d'électrodes 18 est structurée (voir figure lc). Le dopage des électrodes de silicium polycristallin This can be done by thermal oxidation of polycrystalline silicon. The third polycrystalline silicon layer is then deposited and, from it, the electrode configuration 18 is structured (see Figure lc). Doping of polycrystalline silicon electrodes
18 peut s'effectuer pendant la diffusion ultérieure à ef- 18 can be carried out during the subsequent dissemination to
fectuer de la source et du drain.make the source and drain.
La structuration de la troisième couche de silicium polycristallin est relativement grossière et The structuring of the third polycrystalline silicon layer is relatively coarse and
l'électrode 18 peut rester cohérente le long de la direc- the electrode 18 can remain coherent along the direction
tion de transport du registre CCD, 11.- Pour compléter la finition du registre CCD, on effectue les étapes classiques telles que la diffusion de la source et du drain, le dépft de siloxane, la struic turation de fenêtres de contact et le dépôt d'un plan de pistes conductrices en aluminiumX Pour le fonctionnement. la première phase de In order to complete the finishing of the CCD register, the conventional steps are carried out such as the diffusion of the source and the drain, the siloxane deposit, the struic turation of contact windows and the deposition of the CCD. a plan of aluminum conductive tracks X For operation. the first phase of
synchronisation est appliquée à l'électrode 18 et l'au- synchronization is applied to the electrode 18 and the
tre phase de synchronisation est appliquée aux électrodes synchronization phase is applied to the electrodes
12 et 15 reliées de façon à avoir une conductibilité commu- 12 and 15 connected so as to have a common conductivity
ne. Sur la figure ld sont représentés les potentiels maxi- born. Figure ld shows the maximum potentials
maux dans le canal vide de transport de charges en suppo- evils in the empty channel of
sant qu'aux électrodes 12 et 15 est appliqué un potentiel de courant continu (par exemple 6 V) et qu'à l'électrode 18 est appliquée une tension pulsée (par exemple U ha-s= 0V, Uhaut = 12 V). Sous les électrodes 12 et 15, At the electrodes 12 and 15 a DC potential (for example 6 V) is applied and at the electrode 18 a pulse voltage is applied (for example U ha-s = 0V, UHigh = 12V). Under the electrodes 12 and 15,
le potentiel a alors le tracé 19, dans lequel la zone con- the potential then has the trace 19, in which the zone
tr8lée par l'électrode 18, change le potentiel au rythme de la tension de synchronisation du tracé 20 pour 'ias au tracé 21 pour Uhaut' tr8lée by the electrode 18, changes the potential at the rate of the synchronization voltage of the plot 20 for 'ias the plot 21 for Uhaut'
Sur la figure 2a, est esquissée la constitu- In Figure 2a, is sketched the constitution
tion d'une seconde variante de réalisation dans laquelle des zones partielles sont recouvertes d'une couche dtarrèt superficielle de canal. Le CCD est ensuite, comme décrit tion of a second embodiment in which partial areas are covered with a layer of stop channel superficial. The CCD is then, as described
dans la première variantes réalisé jusqu'à l'étape repré- in the first variant carried out until the step
sentée sur la figure ld. Après dissolution du masque de laque 16, une implantation de phosphore à haute énergie est effectuée. Les électrodes 12 et 15 servent alors de felt in Figure ld. After dissolution of the lacquer mask 16, a high energy phosphor implantation is performed. The electrodes 12 and 15 then serve as
masques. Le dosage est mesuré.de façon que lors du fonc- masks. The dosage is measured so that during
tionnement extérieur, le potentiel maximal dans le canal de transport vide de la charge de la zone 22, atteigne à peu près une valeur 25 que l'on voudrait maintenir dans the maximum potential in the empty transport channel of the charge of zone 22, reaches approximately a value that we would like to maintain in
la zone 11 lorsque l'électrode 12 est à un potentiel con- zone 11 when the electrode 12 is at a potential
tinu (par exemple 6 V) qui correspond à la moyenne arithmé- tinu (for example 6 V) which corresponds to the arithmetic mean
tique entre le niveau haut et le niveau bas de la varia- between the high and low levels of the
tion nécessaire de la tension de synchronisation. L'implan- necessary for the synchronization voltage. The implan-
12.- tation de bore effectuée à la suite avec une énergie plus basse engendre une couche superficielle d'arrêt de canal 24 de conductibilité p dans la partie superficielle Subsequent boron deposition with lower energy results in a surface layer 24 of conductive conductivity p in the superficial portion.
immédiate des zones non masquées du semi-conducteur, uni- immediate unmasked areas of the semiconductor, uni-
quement revêtues de l'isolateur de porte. La couche 24 coated with the door insulator. The layer 24
est reliée aux zones d'arrêt de canal servant à la déli- is connected to the channel stop zones used to delimit
mitation latérale et se situe ainsi électriquement au pot lateral maitement and is thus electrically at the pot
tentiel du substrat. Une troisième configuration d'élec- the substrate. A third configuration of electricity
trodes est superflue. les zones de dopage 23 engendrent à peu près les mêmes barrières de potentiel que les zones 14 trodes is superfluous. the doping zones 23 generate about the same potential barriers as the zones 14
lorsque la couche 24 est extrêmement mince. Lorsque l'ex- when the layer 24 is extremely thin. When the former
tension en profondeur de la couche 24 n'est pas négligea- depth of the layer 24 is not neglected.
ble par rapport à la profondeur de la zone de dopage 14, la barrière de potentiel engendrée par la zone 23 est alors plus petite que celle résultant de la zone 14. Pour compléter la finition du registre CCD esquissé sur la figure 2a, on effectue les étapes classiques telles que celles évoquées ci-dessus en ce qui concerne la première variante de réalisation. Soulignons que les électrodes 12 With respect to the depth of the doping zone 14, the potential barrier generated by the zone 23 is then smaller than that resulting from the zone 14. To complete the finishing of the CCD register sketched in FIG. conventional steps such as those mentioned above with respect to the first embodiment. Note that the electrodes 12
et 15 ne doivent pas être oxydées thermiquement. Pour as- and 15 must not be thermally oxidized. To help
surer l'isolation vis-à-vis du plan des pistes conduc- insulation against the plane of the conductive tracks.
trices en aluminium, la couche de siloxane habituellement aluminum, usually the siloxane layer
déposée suffit.filed is sufficient.
Lors du fonctionnement de la seconde varian- During the operation of the second
te, la phase de synchronisation est appliquée aux électro- the synchronization phase is applied to electro-
des 12 et 15 (reliées ensemble).12 and 15 (connected together).
Sur la figure 2b sont représentés les tracés du potentiel maximal dans le canal de transport vide. Le tracé 26 s'établit lorsque le niveau bas de la tension de synchronisation est appliquée aux électrodes 12 et , le tracé 27 résulte de l'action du niveau haut. Le Figure 2b shows the plots of the maximum potential in the empty transport channel. The trace 26 is established when the low level of the synchronization voltage is applied to the electrodes 12 and the pattern 27 results from the action of the high level. The
tracé 25 est déterminé par la couche mince 24 à conduc- 25 is determined by the thin film 24 with
tibilité p se situant au potentiel du substrat et par tibility p lying at the potential of the substrate and by
les dopages se situant au-dessous d'elle. the doping being below her.
13. -13. -
Claims (4)
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