JP2522250B2 - 電荷転送装置 - Google Patents
電荷転送装置Info
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- JP2522250B2 JP2522250B2 JP61157312A JP15731286A JP2522250B2 JP 2522250 B2 JP2522250 B2 JP 2522250B2 JP 61157312 A JP61157312 A JP 61157312A JP 15731286 A JP15731286 A JP 15731286A JP 2522250 B2 JP2522250 B2 JP 2522250B2
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Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、各電極に対応するポテンシャルにより電荷
転送領域の電荷を転送する電荷転送装置に関し、特に多
層電極構造を有する電荷転送装置に関する。
転送領域の電荷を転送する電荷転送装置に関し、特に多
層電極構造を有する電荷転送装置に関する。
B.発明の概要 本発明は、多層電極構造の電荷転送装置において、電
極間の絶縁膜に対応する領域のポテンシャルを隣接する
ポテンシャルと同程度若しくは中間の値とするような不
純物領域を形成することにより、円滑な電荷転送動作に
より転送効率の向上を実現するものである。
極間の絶縁膜に対応する領域のポテンシャルを隣接する
ポテンシャルと同程度若しくは中間の値とするような不
純物領域を形成することにより、円滑な電荷転送動作に
より転送効率の向上を実現するものである。
C.従来の技術 一般に、CCD（電荷結合素子）装置等の電荷転送装置
においては、複数の電極を形成する場合に、多層電極構
造にしたものが知られている。
においては、複数の電極を形成する場合に、多層電極構
造にしたものが知られている。
第３図は、このような多層電極構造の電荷転送装置の
従来例であって、第１層目の多結晶シリコン層で形成さ
れる第１電極31と、第２層目の多結晶シリコン層で形成
される第２電極32が、それぞれシリコン酸化膜等の層間
絶縁膜33を介して多層に亘って形成され、これら電極3
1、32にはクロック信号Φ1若しくはクロック信号Φ2が
供給される構造になっている。このような多層電極が形
成される電荷転送装置の電荷転送領域は、Ｐ−型の半導
体基板34に形成される不純物領域であって、基板34の主
面に形成されるシリコン酸化膜35の下部に、上記第１電
極31に対応してN+型の不純物領域36が配され、上記第２
電極32に対応してN-型の不純物領域37が配されている。
従来例であって、第１層目の多結晶シリコン層で形成さ
れる第１電極31と、第２層目の多結晶シリコン層で形成
される第２電極32が、それぞれシリコン酸化膜等の層間
絶縁膜33を介して多層に亘って形成され、これら電極3
1、32にはクロック信号Φ1若しくはクロック信号Φ2が
供給される構造になっている。このような多層電極が形
成される電荷転送装置の電荷転送領域は、Ｐ−型の半導
体基板34に形成される不純物領域であって、基板34の主
面に形成されるシリコン酸化膜35の下部に、上記第１電
極31に対応してN+型の不純物領域36が配され、上記第２
電極32に対応してN-型の不純物領域37が配されている。
そして、このような二つの濃度の不純物領域36、37の
形成は、先ず、全面にN+型の不純物領域が導入され、そ
して第１電極31の形成後に自己整合的に反対導電型（Ｐ
型）の不純物の導入がなされ、N-型の不純物領域37がN+
型の不純物領域36を分断するように形成される。
形成は、先ず、全面にN+型の不純物領域が導入され、そ
して第１電極31の形成後に自己整合的に反対導電型（Ｐ
型）の不純物の導入がなされ、N-型の不純物領域37がN+
型の不純物領域36を分断するように形成される。
D.発明が解決しようとする問題点 上述のような構造の電荷転送装置は、２相若しくは３
相以上のクロック信号が上記電極に供給されて所定の電
荷転送動作を行う。
相以上のクロック信号が上記電極に供給されて所定の電
荷転送動作を行う。
しかしながら、上述のように多層電極構造とし、所定
のクロックを与えたときには、第４図に示すように、ポ
テンシャルの局所的な深みが生じて転送効率が劣化する
問題が生ずる。
のクロックを与えたときには、第４図に示すように、ポ
テンシャルの局所的な深みが生じて転送効率が劣化する
問題が生ずる。
即ち、ポテンシャルは、本来、その電荷転送領域の不
純物濃度と電極に印加される信号電圧によって決まる
が、第１電極31と第２電極32の間の層間絶縁膜33に対応
する上記電荷転送領域の領域でのポテンシャル値は、第
４図に示すように、層間絶縁膜33に起因して局所的な深
み40となるようなポテンシャル値となっている。
純物濃度と電極に印加される信号電圧によって決まる
が、第１電極31と第２電極32の間の層間絶縁膜33に対応
する上記電荷転送領域の領域でのポテンシャル値は、第
４図に示すように、層間絶縁膜33に起因して局所的な深
み40となるようなポテンシャル値となっている。
そして、このようなポテンシャルの局所的な深み40が
存在する場合であっても、ゲート電圧が低いときや電荷
転送周波数が低いとき等では大きな問題とならないが、
小さな電荷を転送する場合や電荷転送周波数を高くする
場合等では、電荷が上記ポテンシャルの局所的な深み40
に残されて転送効率の劣化等の円滑な電荷の転送が妨げ
られることになる。
存在する場合であっても、ゲート電圧が低いときや電荷
転送周波数が低いとき等では大きな問題とならないが、
小さな電荷を転送する場合や電荷転送周波数を高くする
場合等では、電荷が上記ポテンシャルの局所的な深み40
に残されて転送効率の劣化等の円滑な電荷の転送が妨げ
られることになる。
そこで、本発明は上述の問題点に鑑み、電荷の転送効
率を向上させ円滑な電荷の転送を実現する電荷転送装置
の提供を目的とする。
率を向上させ円滑な電荷の転送を実現する電荷転送装置
の提供を目的とする。
E.問題点を解決するための手段 本発明は、多層電極構造とされ、各電極に対応するポ
テンシャルにより電荷転送領域の電荷を転送する電荷転
送装置において、上記各電極の間の絶縁膜に対応する上
記電荷転送領域の領域は、隣接する電極に対応する領域
のそれぞれポテンシャル値の間のポテンシャル値を当該
領域に形成する不純物濃度であることを特徴とする電荷
転送装置により上述の問題点を解決する。
テンシャルにより電荷転送領域の電荷を転送する電荷転
送装置において、上記各電極の間の絶縁膜に対応する上
記電荷転送領域の領域は、隣接する電極に対応する領域
のそれぞれポテンシャル値の間のポテンシャル値を当該
領域に形成する不純物濃度であることを特徴とする電荷
転送装置により上述の問題点を解決する。
ここで、隣接する電極に対応する領域のそれぞれポテ
ンシャル値の間とは、隣接するポテンシャル値と同じ場
合を含み、且つ隣接するポテンシャルの中間の値となる
ようなポテンシャル値をも含むものである。
ンシャル値の間とは、隣接するポテンシャル値と同じ場
合を含み、且つ隣接するポテンシャルの中間の値となる
ようなポテンシャル値をも含むものである。
F.作用 本発明の電荷転送装置では、円滑な電荷の転送を実現
するように、各電極の間の絶縁膜に対応する領域のポテ
ンシャル値が隣接するポテンシャル値の間の値となるよ
うな不純物濃度に、当該絶縁膜に対応する領域の不純物
濃度が設定される。このためポテンシャルの局所的な深
みは除去されることになり、したがって電荷の転送動作
は改善されたものとなる。
するように、各電極の間の絶縁膜に対応する領域のポテ
ンシャル値が隣接するポテンシャル値の間の値となるよ
うな不純物濃度に、当該絶縁膜に対応する領域の不純物
濃度が設定される。このためポテンシャルの局所的な深
みは除去されることになり、したがって電荷の転送動作
は改善されたものとなる。
G.実施例 本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明す
る。
る。
本実施例の電荷転送装置は、第１図に示すような多層
電極構造を有し、層間絶縁膜に対応する電荷転送領域が
不純物により補償されているため、円滑な電荷転送動作
を行うことができる。
電極構造を有し、層間絶縁膜に対応する電荷転送領域が
不純物により補償されているため、円滑な電荷転送動作
を行うことができる。
まず、本実施例の電荷転送装置の構造は、第１図に示
すように、例えば第１層目の多結晶シリコン層等の材料
で形成される第１電極11と、同様に第２層目の多結晶シ
リコン層等の材料で形成される第２電極12が、それぞれ
シリコン酸化膜等の層間絶縁膜13を介して二層に亘って
形成されている。この第１電極11と第２電極12は隣接す
る一対の電極が組になり、その組ごとに交互にそれぞれ
クロック信号Φ1若しくはクロック信号Φ2が供給される
構造になっている。
すように、例えば第１層目の多結晶シリコン層等の材料
で形成される第１電極11と、同様に第２層目の多結晶シ
リコン層等の材料で形成される第２電極12が、それぞれ
シリコン酸化膜等の層間絶縁膜13を介して二層に亘って
形成されている。この第１電極11と第２電極12は隣接す
る一対の電極が組になり、その組ごとに交互にそれぞれ
クロック信号Φ1若しくはクロック信号Φ2が供給される
構造になっている。
このような多層電極11、12が形成される本実施例の電
荷転送装置の電荷転送領域は、例えばP-型の半導体基板
14に形成される不純物領域であって、上記基板14の主面
に形成されるシリコン酸化膜15の下部に、上記第１電極
11に対応してN+型の不純物領域２が配され、上記第２電
極12に対応してN-型の不純物領域３が配されると共に、
更に上記層間絶縁膜13に対応するところは、より低濃度
であるN--型の不純物領域１になっている。
荷転送装置の電荷転送領域は、例えばP-型の半導体基板
14に形成される不純物領域であって、上記基板14の主面
に形成されるシリコン酸化膜15の下部に、上記第１電極
11に対応してN+型の不純物領域２が配され、上記第２電
極12に対応してN-型の不純物領域３が配されると共に、
更に上記層間絶縁膜13に対応するところは、より低濃度
であるN--型の不純物領域１になっている。
このN--型の不純物領域１は、後述するように、円滑
な電荷の転送を実現するためのものであって、隣接する
電極11、12に対応する不純物領域２、３のそれぞれポテ
ンシャル値の間のオテンシャル値を当該不純物領域１に
形成するような不純物濃度とされる。即ち、この不純物
濃度は、層間絶縁膜13の下部において、第２図に示すよ
うに、上記第１電極11に対応する不純物領域２のポテン
シャル値Φａと上記第２電極12に対応する不純物領域３
のポテンシャル値Φｂとの間のポテンヤル値を当該不純
物領域１がとるような不純物濃度である。また、特にこ
の不純物濃度は、異なるクロック信号が供給される電極
間においても同様であり、上記不純物領域１のポテンシ
ャル値はポテンシャル値Φａやポテンシャル値Φｂと等
しくなるような値であっても良い。
な電荷の転送を実現するためのものであって、隣接する
電極11、12に対応する不純物領域２、３のそれぞれポテ
ンシャル値の間のオテンシャル値を当該不純物領域１に
形成するような不純物濃度とされる。即ち、この不純物
濃度は、層間絶縁膜13の下部において、第２図に示すよ
うに、上記第１電極11に対応する不純物領域２のポテン
シャル値Φａと上記第２電極12に対応する不純物領域３
のポテンシャル値Φｂとの間のポテンヤル値を当該不純
物領域１がとるような不純物濃度である。また、特にこ
の不純物濃度は、異なるクロック信号が供給される電極
間においても同様であり、上記不純物領域１のポテンシ
ャル値はポテンシャル値Φａやポテンシャル値Φｂと等
しくなるような値であっても良い。
ところで、このようなN--型の不純物領域１は次のよ
うな各工程から容易に製造することができるものであ
り、ここで本実施例の電荷転送装置の製造方法について
簡単に説明する。尚、ここで引用符号は第１図のものと
対応する。
うな各工程から容易に製造することができるものであ
り、ここで本実施例の電荷転送装置の製造方法について
簡単に説明する。尚、ここで引用符号は第１図のものと
対応する。
（ａ） 先ず、基板の全面にイオン注入が施され所謂ベ
リッドチャンネル即ちＰ型の基板14を用いた場合のＮ型
の不純物領域が電荷転送領域の表面に形成される。この
とき不純物としては、例えばリンや砒素を用いることが
できる。
リッドチャンネル即ちＰ型の基板14を用いた場合のＮ型
の不純物領域が電荷転送領域の表面に形成される。この
とき不純物としては、例えばリンや砒素を用いることが
できる。
（ｂ） 次に、酸化膜を介して第１層目の多結晶シリコ
ン層を被着し、パターニングして第１電極11を得る。
ン層を被着し、パターニングして第１電極11を得る。
（ｃ） そして、第１電極11の形成後、層間絶縁膜を成
長させるのではなく、この第１電極11と自己整合的にＰ
型の不純物を電荷転送領域に導入し、露出部分でＮ型を
上述のような不純物濃度であるN--型に転換させる。
長させるのではなく、この第１電極11と自己整合的にＰ
型の不純物を電荷転送領域に導入し、露出部分でＮ型を
上述のような不純物濃度であるN--型に転換させる。
（ｄ） 第１電極11とセルフアラインでN--型不純物領
域を形成した後、上記第１電極11を熱酸化して多層構造
を目的とした層間絶縁膜13を形成する。このようにN--
型不純物領域を形成した後、層間絶縁膜13が形成される
ため、この層間絶縁膜13の下部の領域は、確実にN--型
不純物領域１となり、後述するようにポテンシャルの局
所的な深みは補償されることになる。
域を形成した後、上記第１電極11を熱酸化して多層構造
を目的とした層間絶縁膜13を形成する。このようにN--
型不純物領域を形成した後、層間絶縁膜13が形成される
ため、この層間絶縁膜13の下部の領域は、確実にN--型
不純物領域１となり、後述するようにポテンシャルの局
所的な深みは補償されることになる。
（ｅ） この層間絶縁膜13の形成後、さらにＮ型の不純
物を用いて当該層間絶縁膜13と自己整合的に不純物領域
３を形成する。即ち、上記N--型とされた領域で当該層
間絶縁膜13を除く露出部分を、例えばリン等の不純物を
用いてN-型までその濃度を高くする。
物を用いて当該層間絶縁膜13と自己整合的に不純物領域
３を形成する。即ち、上記N--型とされた領域で当該層
間絶縁膜13を除く露出部分を、例えばリン等の不純物を
用いてN-型までその濃度を高くする。
（ｆ） そして、多層電極構造として第２層目の多結晶
シリコン層を被着し、パターン形成して第２電極を得
る。さらに配線等を施し電荷転送装置を完成する。
シリコン層を被着し、パターン形成して第２電極を得
る。さらに配線等を施し電荷転送装置を完成する。
以上のように、本実施例の電荷転送装置は、円滑な電
荷の転送を実現するための層間絶縁膜13の下のN--型の
不純物領域１をセルフアラインで容易に形成し得るもの
である。
荷の転送を実現するための層間絶縁膜13の下のN--型の
不純物領域１をセルフアラインで容易に形成し得るもの
である。
上述のような構造を有し、さらに以上のような製造方
法を以て製造することが可能な本実施例の電荷転送装置
は、層間絶縁膜13の下部に存在する不純物領域１が、第
２図に示すように、上記第１電極11に対応する不純物領
域２のポテンシャル値Φａと上記第２電極12に対応する
不純物領域３のポテンシャル値Φｂとの間のポテンシャ
ル値をとるような不純物濃度を以て構成されている。し
たがって、電荷を転送して行く場合において、従来は第
４図に示すようなポテンシャルの局所的な深み40によっ
て、その転送すべき電荷が残り問題を生じていたが、本
実施例の電荷転送装置では、層間絶縁膜13の特性による
ポテンシャルの歪みを補償して、第２図中記号Ａで示す
領域のように電荷の転送方向での階段状のポテンシャル
分布若しくは全く隣接するポテンシャルと同じポテンシ
ャル分布となり、ポテンシャルの局所的な深みは生じな
い。このため電荷の転送効率を高めることができ、円滑
な電荷転送動作を実現することができる。
法を以て製造することが可能な本実施例の電荷転送装置
は、層間絶縁膜13の下部に存在する不純物領域１が、第
２図に示すように、上記第１電極11に対応する不純物領
域２のポテンシャル値Φａと上記第２電極12に対応する
不純物領域３のポテンシャル値Φｂとの間のポテンシャ
ル値をとるような不純物濃度を以て構成されている。し
たがって、電荷を転送して行く場合において、従来は第
４図に示すようなポテンシャルの局所的な深み40によっ
て、その転送すべき電荷が残り問題を生じていたが、本
実施例の電荷転送装置では、層間絶縁膜13の特性による
ポテンシャルの歪みを補償して、第２図中記号Ａで示す
領域のように電荷の転送方向での階段状のポテンシャル
分布若しくは全く隣接するポテンシャルと同じポテンシ
ャル分布となり、ポテンシャルの局所的な深みは生じな
い。このため電荷の転送効率を高めることができ、円滑
な電荷転送動作を実現することができる。
尚、上述の実施例においては、２相クロックの例を説
明したが、３相若しくはそれ以上のものであっても良
い。また、不純物領域等の導電型は反対導電型であって
もよい。
明したが、３相若しくはそれ以上のものであっても良
い。また、不純物領域等の導電型は反対導電型であって
もよい。
また、多層電極構造を２層のものとして説明したが更
に多くの電極を有する構造であっても良いことは勿論で
ある。
に多くの電極を有する構造であっても良いことは勿論で
ある。
H.発明の効果 本発明の電荷転送装置は、上述のように層間絶縁膜等
に起因するポテンシャルの局所的な深みを補償してなる
ため、その転送効率を向上させることができ、円滑な電
荷転送が実現される。また、製造上は、自己整合的に補
償するための不純物領域を形成することができ、容易に
製造できるものである。
に起因するポテンシャルの局所的な深みを補償してなる
ため、その転送効率を向上させることができ、円滑な電
荷転送が実現される。また、製造上は、自己整合的に補
償するための不純物領域を形成することができ、容易に
製造できるものである。
第１図は本発明の電荷転送装置の構造を説明するための
模式断面図、第２図はそのポテンシャル図である。ま
た、第３図は従来の電荷転送装置を説明するための模式
断面図、第４図はその問題点を説明するためのポテンシ
ャル図である。 １……不純物領域（絶縁膜に対応する領域） ２……不純物領域 ３……不純物領域 11……第１電極 12……第２電極 13……層間絶縁膜
模式断面図、第２図はそのポテンシャル図である。ま
た、第３図は従来の電荷転送装置を説明するための模式
断面図、第４図はその問題点を説明するためのポテンシ
ャル図である。 １……不純物領域（絶縁膜に対応する領域） ２……不純物領域 ３……不純物領域 11……第１電極 12……第２電極 13……層間絶縁膜
Claims (1)
- 【請求項１】多層電極構造とされ、各電極に対応するポ
テンシャルにより電荷転送領域の電荷を転送する電荷転
送装置において、 上記各電極の間の絶縁膜に対応する上記電荷転送領域の
領域は、隣接する電極に対応する領域のそれぞれポテン
シャル値の間のポテンシャル値を当該領域に形成する不
純物濃度であることを特徴とする電荷転送装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61157312A JP2522250B2 (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | 電荷転送装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61157312A JP2522250B2 (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | 電荷転送装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6313375A JPS6313375A (ja) | 1988-01-20 |
| JP2522250B2 true JP2522250B2 (ja) | 1996-08-07 |
Family
ID=15646923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61157312A Expired - Lifetime JP2522250B2 (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | 電荷転送装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2522250B2 (ja) |
-
1986
- 1986-07-04 JP JP61157312A patent/JP2522250B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6313375A (ja) | 1988-01-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |