JP2663697B2 - Charge transfer device and method of manufacturing the same - Google Patents

Charge transfer device and method of manufacturing the same

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JP2663697B2
JP2663697B2 JP2237426A JP23742690A JP2663697B2 JP 2663697 B2 JP2663697 B2 JP 2663697B2 JP 2237426 A JP2237426 A JP 2237426A JP 23742690 A JP23742690 A JP 23742690A JP 2663697 B2 JP2663697 B2 JP 2663697B2
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polycrystalline silicon
silicon electrode
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insulating film
forming
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康隆 中柴
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電荷転送装置およびその製造方法に関し、特
に多層多結晶シリコン膜からなる転送電極の構造よび形
成方法に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charge transfer device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a structure and a method of forming a transfer electrode made of a multi-layer polycrystalline silicon film.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第3図(a)〜(c)は従来例の電荷転送装置につい
てその製造工程に沿って説明するための工程順断面図で
ある。
3 (a) to 3 (c) are cross-sectional views in the order of steps for explaining the conventional charge transfer device along the manufacturing steps.

まず、第3図(a)に示した様にシリコン基板1上に
酸化シリコンなどの絶縁膜2を形成した後多結晶シリコ
ン膜を全面にCVD法にて堆積し、写真蝕刻法にて不用部
分を選択的に除去し、第1の多結晶シリコン電極3i,3j,
…、を形成する。
First, as shown in FIG. 3 (a), an insulating film 2 such as silicon oxide is formed on a silicon substrate 1, and then a polycrystalline silicon film is deposited on the entire surface by a CVD method. Are selectively removed to form first polycrystalline silicon electrodes 3i, 3j,
... is formed.

次に第3図(b)に示した様に第1の多結晶シリコン
電極3i,3j,…、の形成されたシリコン基板1を例えばO2
雰囲気中で加熱することにより、第1の多結晶シリコン
電極の表面を酸化して酸化シリコン膜から成る絶縁膜4
を形成する。
Then, as shown in FIG. 3 (b) first polysilicon electrodes 3i, 3j, ..., the silicon substrate 1 formed of, for example, O 2
By heating in an atmosphere, the surface of the first polycrystalline silicon electrode is oxidized to form an insulating film 4 made of a silicon oxide film.
To form

この後第3図(c)に示した様に、第1の多結晶シリ
コン電極の側面に近接して一部が第1の多結晶シリコン
電極3と重なる様に、CVD法及び写真蝕刻法により、第
2の多結晶シリコン電極5h,5i,…、を形成することによ
り所要数の多結晶シリコン電極を設けた電荷転送素子が
得られる。
Thereafter, as shown in FIG. 3 (c), the first polycrystalline silicon electrode is close to the side surface and partially overlaps the first polycrystalline silicon electrode 3 by the CVD method and the photolithography method. By forming the second polycrystalline silicon electrodes 5h, 5i,..., A charge transfer element provided with a required number of polycrystalline silicon electrodes can be obtained.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上述した従来の電荷転送装置では第3図の第1,第2の
多結晶シリコン電極の内部配線が、紙面に垂直に約1cm
にも及ぶ長さを有するので、RC時定数の為外部より各電
極に印加したパルス電位がなまってしまい、第4図に示
した様に内部配線長が長くなる程また印加パルス電位の
周波数が高くなる程電荷転送能力が低下するという欠点
があった。
In the conventional charge transfer device described above, the internal wiring of the first and second polycrystalline silicon electrodes shown in FIG.
Because of the RC time constant, the pulse potential applied to each electrode from outside is distorted, and as shown in FIG. 4, the longer the internal wiring length, the more the frequency of the applied pulse potential There is a disadvantage that the charge transfer capability decreases as the height increases.

この対策として多結晶シリコン電極の替りに、周知の
高融点金属電極もしくはシリサイド電極を用いる手法が
あるが、仕事関数、界面トラップ準位、耐薬品性上の問
題及び良好な電極間絶縁膜の形成が困難であるという欠
点があった。
As a countermeasure, there is a method using a well-known high melting point metal electrode or silicide electrode instead of the polycrystalline silicon electrode. However, there are problems in work function, interface trap level, chemical resistance, and formation of a good interelectrode insulating film. There is a drawback that it is difficult.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の電荷転送装置は、半導体基板上に絶縁膜を介
して所定間隔をおいて配置された複数の第1の多結晶シ
リコン電極と、前記第1の多結晶シリコン電極で挟まれ
た各領域の絶縁膜上にそれぞれ設けられ隣接する前記第
1の多結晶シリコン電極の縁端上に一部が重なり側面に
スペーサ絶縁膜を有する複数の第2の多結晶シリコン電
極とを有し、前記第1の多結晶シリコン電極の表面のう
ち前記第2の多結晶シリコン電極とスペーサ絶縁膜の下
を除く部分および前記第2の多結晶シリコン電極の表面
にはそれぞれ高融点金属膜が設けられているというもの
である。
The charge transfer device according to the present invention includes a plurality of first polycrystalline silicon electrodes arranged at predetermined intervals on a semiconductor substrate with an insulating film interposed therebetween, and each region interposed between the first polycrystalline silicon electrodes. A plurality of second polycrystalline silicon electrodes each partially provided on an edge of the adjacent first polycrystalline silicon electrode provided on the insulating film, and having a spacer insulating film on a side surface; A refractory metal film is provided on a portion of the surface of the first polycrystalline silicon electrode except for a portion under the second polycrystalline silicon electrode and the spacer insulating film, and on a surface of the second polycrystalline silicon electrode. That is.

又、本発明の電荷転送装置の製造方法は、半導体基板
上に絶縁膜を介して複数の第1の多結晶シリコン電極を
所定間隔をおいて配置して形成する工程と、前記第1の
多結晶シリコン電極の側面および表面に酸化シリコン膜
を形成したのち多結晶シリコン膜を堆積しパターニング
することにより、前記第1の多結晶シリコン電極で挟ま
れた各領域の絶縁膜上に第2の多結晶シリコン電極を形
成する工程と、前記第2の多結晶シリコン電極の側面お
よび表面に酸化シリコン膜を形成する工程と、異方性エ
ッチングを行ない前記第1の多結晶シリコン電極の表面
の一部および前記第2の多結晶シリコン電極の表面を露
出させる工程と、選択CVD法により前記第1の多結晶シ
リコン電極および前記第2の多結晶シリコン電極上に高
融点金属膜を形成する工程とを含むというものである。
The method of manufacturing a charge transfer device according to the present invention further comprises the steps of: forming a plurality of first polycrystalline silicon electrodes on a semiconductor substrate via an insulating film at predetermined intervals; After forming a silicon oxide film on the side and surface of the crystalline silicon electrode and depositing and patterning a polycrystalline silicon film, a second polycrystalline silicon film is formed on the insulating film in each region sandwiched between the first polycrystalline silicon electrodes. A step of forming a crystalline silicon electrode; a step of forming a silicon oxide film on side surfaces and a surface of the second polycrystalline silicon electrode; and a part of a surface of the first polycrystalline silicon electrode by performing anisotropic etching. And a step of exposing the surface of the second polycrystalline silicon electrode, and forming a refractory metal film on the first polycrystalline silicon electrode and the second polycrystalline silicon electrode by a selective CVD method. Is that and a degree.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の電荷転送装置の一実施例を示す断面
図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the charge transfer device of the present invention.

この実施例は半導体基板(シリコン基板1)上に絶縁
膜2を介して所定間隔をおいて配置された複数の第1の
多結晶シリコン電極3i,3j,…、と、前述の第1の多結晶
シリコン電極で挟まれた各領域の絶縁膜2上にそれぞれ
設けられ隣接する前述の第1の多結晶シリコン電極の縁
端上に一部が重なり側面にスペーサ絶縁膜(絶縁膜6)
を有する複数の第2の多結晶シリコン電極5h,5i,5j,
…、とを有し、前述の第1の多結晶シリコン電極の表面
のうち前述の第2の多結晶シリコン電極とスペーサ絶縁
膜(6)の下を除く部分および前述の第2の多結晶シリ
コン電極の表面にはそれぞれ高融点金属膜7が設けられ
ているというものである。
In this embodiment, a plurality of first polysilicon electrodes 3i, 3j,... Arranged at predetermined intervals on a semiconductor substrate (silicon substrate 1) with an insulating film 2 interposed therebetween, A spacer insulating film (insulating film 6) is provided on the insulating film 2 in each region sandwiched between the crystalline silicon electrodes and partially overlaps the edge of the adjacent first polycrystalline silicon electrode.
A plurality of second polycrystalline silicon electrodes 5h, 5i, 5j,
, And a portion of the surface of the first polycrystalline silicon electrode other than the second polycrystalline silicon electrode and the portion under the spacer insulating film (6), and the second polycrystalline silicon The refractory metal film 7 is provided on the surface of each electrode.

第3図(c)に示した従来の電荷転送装置との相違
は、第1の多結晶シリコン電極3i,3j,…、の表面のうち
第2の多結晶シリコン膜と重なっていない部分の絶縁膜
4を除去した跡にWなどの高融点金属膜7が設けられ、
同様に第2の多結晶シリコン電極5h,5i,5i,…、の表面
にも高融点金属膜が設けられていることである。従っ
て、転送電極の低抵抗化が実現され電荷転送能力の低下
が防止される。しかも、多結晶シリコン膜を基本として
いるので、仕事関数、界面トラップ準位については改め
て問題にしなくてもよい。
The difference from the conventional charge transfer device shown in FIG. 3 (c) is that the insulation of the portion of the surface of the first polysilicon electrodes 3i, 3j,... Which does not overlap with the second polysilicon film. A high-melting point metal film 7 such as W is provided on the trace where the film 4 is removed,
Similarly, the refractory metal film is provided also on the surface of the second polycrystalline silicon electrodes 5h, 5i, 5i,. Accordingly, the resistance of the transfer electrode is reduced, and the charge transfer capability is prevented from lowering. In addition, since it is based on a polycrystalline silicon film, the work function and the interface trap level do not need to be considered again.

第2図(a)〜(d)は本発明電荷転送装置の製造方
法の一実施例を説明するための工程順断面図である。
2 (a) to 2 (d) are cross-sectional views in the order of steps for explaining one embodiment of the method of manufacturing the charge transfer device of the present invention.

まず、第2図(a)に示した様に、シリコン基板1上
に絶縁膜2を形成した後、多結晶シリコン膜を全面にCV
D法にて堆積し、写真蝕刻法にて不要部分を選択的に除
去し、第1の多結晶シリコン電極3i,3j,…、を形成す
る。
First, as shown in FIG. 2 (a), after an insulating film 2 is formed on a silicon substrate 1, a CV
The first polycrystalline silicon electrodes 3i, 3j,... Are formed by depositing by the method D and selectively removing unnecessary portions by a photolithography method.

次に、第2図(b)に示した様に第1の多結晶シリコ
ン電極3i,3j,…、の形成されたシリコン基板1を例えば
O2雰囲気中で加熱することにより、第1の多結晶シリコ
ン電極の表面を酸化してシリコン酸化膜から成る絶縁膜
4を形成する。
Next, as shown in FIG. 2 (b), the silicon substrate 1 on which the first polycrystalline silicon electrodes 3i, 3j,.
By heating in an O 2 atmosphere, the surface of the first polycrystalline silicon electrode is oxidized to form an insulating film 4 made of a silicon oxide film.

次に、第2図(c)に示した様に第1の多結晶シリコ
ン電極の側面に近接して一部が第1の多結晶シリコン電
荷と重なる様にCVD法及び写真蝕刻法により第2の多結
晶シリコン電極5h,5i,5j,…、を形成する。ここまで
は、従来例と全く同じである。
Next, as shown in FIG. 2 (c), the second polysilicon film is formed by a CVD method and a photolithography method so that a part thereof is close to the side surface of the first polysilicon electrode and partially overlaps the first polysilicon charge. Are formed as the polycrystalline silicon electrodes 5h, 5i, 5j,. Up to this point, it is exactly the same as the conventional example.

さらに、第2図(d)で示した様に、シリコン基板1
全面に高温酸化膜等で代表されるステップカバレッジの
良好な酸化シリコン膜系の絶縁膜を形成し、異方性エッ
チング法にて第1及び第2の多結晶シリコン電極の側壁
部に絶縁膜6を形成する。
Further, as shown in FIG.
A silicon oxide film-based insulating film having good step coverage represented by a high-temperature oxide film or the like is formed on the entire surface, and an insulating film 6 is formed on side walls of the first and second polycrystalline silicon electrodes by anisotropic etching. To form

最後に、第1図で示したように、選択CVD法によりW
(タングステン)に代表される100〜300nm、好ましくは
200nm程度の高融点金属膜7を第1及び第2の多結晶シ
リコン電極上に選択的に形成することにより、本発明の
電荷転送装置が得られる。
Finally, as shown in FIG.
(Tungsten) 100-300nm, preferably
By selectively forming a high melting point metal film 7 of about 200 nm on the first and second polycrystalline silicon electrodes, the charge transfer device of the present invention can be obtained.

選択CVD法によるので、高融点金属膜を自己整合的に
形成することが可能である。
Since the selective CVD method is used, it is possible to form the refractory metal film in a self-aligned manner.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は多層構造の比較的長い多
結晶シリコン電極を有する電荷転送装置の各多結晶シリ
コン電極上に自己整合的に高融点金属膜を設けることに
より低抵抗化をはかり、仕事関数や界面トラップ準位に
関して新たな問題を惹起することなく、RC時定数による
電荷転送能力の低下を抑制することが出来るという効果
がある。
As described above, the present invention achieves low resistance by providing a high melting point metal film in a self-aligned manner on each polycrystalline silicon electrode of a charge transfer device having a relatively long polycrystalline silicon electrode having a multilayer structure. There is an effect that it is possible to suppress a decrease in the charge transfer capability due to the RC time constant without causing a new problem regarding the function and the interface trap level.

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

第1図は本発明の電荷転送装置の一実施例を示す断面
図、第2図(a)〜(d)は本発明の電荷転送装置の製
造方法を説明するための工程順断面図、第3図(a)〜
(c)は従来例の電荷転送装置についてその製造工程に
沿って説明するための工程順断面図、第4図は多結晶シ
リコン電極長が電荷転送能力に与える影響を示した特性
図である。 1……シリコン基板、2……絶縁膜、3i,3j,…、……第
1の多結晶シリコン電極、4……絶縁膜、5h,5i,5j,
…、……第2の多結晶シリコン電極、6……絶縁膜、7
……高融点金属膜。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the charge transfer device of the present invention, and FIGS. 2 (a) to 2 (d) are sectional views in the order of steps for explaining a method of manufacturing the charge transfer device of the present invention. 3 (a) ~
FIG. 4C is a step-by-step cross-sectional view for explaining the charge transfer device of the conventional example along the manufacturing process, and FIG. 4 is a characteristic diagram showing the influence of the length of the polycrystalline silicon electrode on the charge transfer capability. 1 silicon substrate, 2 insulating film, 3i, 3j,... First polycrystalline silicon electrode, 4 insulating film, 5h, 5i, 5j,
..., Second polycrystalline silicon electrode, 6, insulating film, 7
…… High melting point metal film.

Claims (2)

(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所定間隔を
おいて配置された複数の第1の多結晶シリコン電極と、
前記第1の多結晶シリコン電極で挟まれた各領域の絶縁
膜上にそれぞれ設けられ隣接する前記第1の多結晶シリ
コン電極の縁端上に一部が重なり側面にスペーサ絶縁膜
を有する複数の第2の多結晶シリコン電極とを有し、前
記第1の多結晶シリコン電極の表面のうち前記第2の多
結晶シリコン電極とスペーサ絶縁膜の下を除く部分およ
び前記第2の多結晶シリコン電極の表面にはそれぞれ高
融点金属膜が設けられていることを特徴とする電荷転送
装置。
A plurality of first polycrystalline silicon electrodes arranged at predetermined intervals on a semiconductor substrate via an insulating film;
A plurality of insulating films provided on the insulating film in the respective regions sandwiched between the first polycrystalline silicon electrodes, each partially overlapping an edge of the adjacent first polycrystalline silicon electrode, and having a spacer insulating film on a side surface; A second polycrystalline silicon electrode, a portion of the surface of the first polycrystalline silicon electrode excluding a portion under the second polycrystalline silicon electrode and a spacer insulating film, and the second polycrystalline silicon electrode. A charge-transfer device, wherein a high-melting-point metal film is provided on each of the surfaces.
【請求項2】半導体基板上に絶縁膜を介して複数の第1
の多結晶シリコン電極を所定間隔をおいて配置して形成
する工程と、前記第1の多結晶シリコン電極の側面およ
び表面に酸化シリコン膜を形成したのち多結晶シリコン
膜を堆積しパターニングすることにより、前記第1の多
結晶シリコン電極で挟まれた各領域の絶縁膜上に第2の
多結晶シリコン電極を形成する工程と、前記第2の多結
晶シリコン電極の側面および表面に酸化シリコン膜を形
成する工程と、異方性エッチングを行ない前記第1の多
結晶シリコン電極の表面の一部および前記第2の多結晶
シリコン電極の表面を露出させる工程と、選択CVD法に
より前記第1の多結晶シリコン電極および前記第2の多
結晶シリコン電極上に高融点金属膜を形成する工程とを
含むことを特徴とする電荷転送装置の製造方法。
2. The method according to claim 1, further comprising the steps of:
Forming a polycrystalline silicon electrode at predetermined intervals, forming a silicon oxide film on the side and surface of the first polycrystalline silicon electrode, and then depositing and patterning the polycrystalline silicon film. Forming a second polycrystalline silicon electrode on the insulating film in each region sandwiched by the first polycrystalline silicon electrode; and forming a silicon oxide film on the side and surface of the second polycrystalline silicon electrode. Forming, exposing a part of the surface of the first polycrystalline silicon electrode and the surface of the second polycrystalline silicon electrode by performing anisotropic etching, and forming the first polycrystalline silicon electrode by selective CVD. Forming a refractory metal film on the crystalline silicon electrode and the second polycrystalline silicon electrode.
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