JP2712424B2 - Method for manufacturing charge transfer device - Google Patents

Method for manufacturing charge transfer device

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JP2712424B2 JP63295110A JP29511088A JP2712424B2 JP 2712424 B2 JP2712424 B2 JP 2712424B2 JP 63295110 A JP63295110 A JP 63295110A JP 29511088 A JP29511088 A JP 29511088A JP 2712424 B2 JP2712424 B2 JP 2712424B2
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barrier gate
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寛保 東
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は固体撮像装置に関し、特に駆動電圧が小さく
かつ消費電力の小さい電荷転送装置の製造方法に関す
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly to a method of manufacturing a charge transfer device having a low driving voltage and low power consumption.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、固体撮像装置等に用いられる3層重ね合せ構造
を有する2相駆動方式電荷転送装置は、例えば第4図乃
至第7図に示す製造方法により形成される。
2. Description of the Related Art Conventionally, a two-phase drive type charge transfer device having a three-layer superposition structure used for a solid-state imaging device or the like is formed by, for example, a manufacturing method shown in FIGS.

先ず、第4図のように、N型の拡散層2が形成されて
いるP型シリコン基板1の表面に第1のゲート酸化膜3
を形成する。更に第1の多結晶シリコン膜を気相成長に
より被着した後、パターニングして、複数の配列された
蓄積ゲート4を形成する。
First, as shown in FIG. 4, a first gate oxide film 3 is formed on the surface of a P-type silicon substrate 1 on which an N-type diffusion layer 2 is formed.
To form After a first polycrystalline silicon film is deposited by vapor phase growth, patterning is performed to form a plurality of arranged storage gates 4.

次に、第5図のように、露出している第1のゲート酸
化膜3を除去した後、熱酸化により第2のゲート酸化膜
5を形成する。この時、多結晶シリコン膜からなる蓄積
ゲート4の表面も熱酸化膜5で覆われる。次に、イオン
注入法により前記N型拡散層2内にボロンを添加し、電
荷転送障壁領域6を形成する。この時に前記蓄積ゲート
4の直下では蓄積ゲートがマスクとなりボロンは添加さ
れない。
Next, as shown in FIG. 5, after removing the exposed first gate oxide film 3, a second gate oxide film 5 is formed by thermal oxidation. At this time, the surface of storage gate 4 made of a polycrystalline silicon film is also covered with thermal oxide film 5. Next, boron is added into the N-type diffusion layer 2 by ion implantation to form the charge transfer barrier region 6. At this time, immediately below the storage gate 4, the storage gate serves as a mask and boron is not added.

次に、第6図のように、電荷転送障壁領域6上に多結
晶シリコン膜からなる第1の障壁ゲート7を形成する。
Next, as shown in FIG. 6, a first barrier gate 7 made of a polycrystalline silicon film is formed on the charge transfer barrier region 6.

次に、第7図のように、露出している第2のゲート酸
化膜5を除去した後、熱酸化により第3のゲート酸化膜
9を形成する。この時、蓄積ゲート4及び第1の障壁ゲ
ート7の表面も熱酸化膜9で覆われる。続いて、電荷転
送障壁領域6上に多結晶シリコン膜からなる第2の障壁
ゲート8を形成する。
Next, as shown in FIG. 7, after removing the exposed second gate oxide film 5, a third gate oxide film 9 is formed by thermal oxidation. At this time, the surfaces of the storage gate 4 and the first barrier gate 7 are also covered with the thermal oxide film 9. Subsequently, a second barrier gate 8 made of a polycrystalline silicon film is formed on the charge transfer barrier region 6.

更に、該第2の障壁ゲート8の表面を熱酸化膜で覆っ
た後、図示は省略するがクロック電圧印加用のクロック
端子としての金属配線を形成して装置を完成する。
Further, after covering the surface of the second barrier gate 8 with a thermal oxide film, a metal wiring as a clock terminal for applying a clock voltage is formed, though not shown, to complete the device.

上述した電荷転送領域はクロック端子φ1,φ2
「高」及び「低」の電圧を印加して電荷を転送する。
The above-described charge transfer region transfers charges by applying “high” and “low” voltages to the clock terminals φ 1 and φ 2 .

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

上述した方法により製造された電荷転送装置では、第
8図にクロック端子φ1,φ2に「停」の電圧を印加した
時の各々のゲート直下でのチャネル電位の深さを示すよ
うに、蓄積ゲート4直下のチャネル電位φVSはすべて同
一である。しかしながら、第2の障壁ゲートを形成する
前工程に第3のゲート酸化膜を形成する工程が存在して
いるため、第1の障壁ゲート7直下のチャネル電位φ
VB1と第2の障壁ゲート8直下のチャネル電位φVB2はφ
VB2の方がVa程浅くなる。
In the charge transfer device manufactured by the method described above, FIG. 8 shows the depth of the channel potential immediately below each gate when a “stop” voltage is applied to the clock terminals φ 1 and φ 2 . The channel potentials φ VS immediately below the storage gate 4 are all the same. However, since the step of forming the third gate oxide film is present before the step of forming the second barrier gate, the channel potential φ just below the first barrier gate 7 is present.
VB1 and the channel potential φ VB2 immediately below the second barrier gate 8 are φ
VB2 is shallower than Va.

このため、第9図において電荷を矢印の方向へ転送す
る場合、今、クロック端子φ2に「低」レベルとしてOV,
φ1に「高」レベルとして5Vの電圧を印加すると、φ2
蓄積ゲート直下にあった電荷はφ1の蓄積ゲート直下へ
転送される。この場合、第1と第2の障壁ゲート直下の
チャネル電位の深さが等しければ、φ1に5Vの電圧を印
加することによりφ1に接続されている蓄積ゲート及び
第2の障壁ゲートのチャネル電位がVbだけ深くなり、電
荷を矢印方向へ転送できる。
Therefore, when transferring charges in the direction of the arrow in FIG. 9, now, OV to the clock terminal phi 2 as "low" level,
When a voltage of 5V as a "high" level to phi 1, the charge that was directly under phi 2 of the storage gate are transferred to the phi 1 of the storage gate immediately below. In this case, equal first and the depth of the second channel potential just below the barrier gate, storage gate are connected to phi 1 by applying a voltage of 5V to phi 1 and a second channel of the barrier gate The potential becomes deeper by Vb, and charges can be transferred in the direction of the arrow.

しかしながら上述した通り、第2の障壁ゲート8直下
のチャネル電位は、第1の障壁ゲート7直下のチャネル
電位の深さよりVaだけ浅くなっているため、これが電荷
の転送を妨げ、第9図のようにφ2の蓄積ゲート直下に
電荷が取り残される。これは転送効率不良となり装置の
特性を低下させる原因となっている。
However, as described above, since the channel potential immediately below the second barrier gate 8 is shallower by Va than the depth of the channel potential immediately below the first barrier gate 7, this impedes the transfer of charges, and as shown in FIG. charge to phi 2 of the storage gate immediately under the left behind. This results in poor transfer efficiency and causes deterioration of device characteristics.

これを改善するために、従来は第2の障壁ゲート8直
下のチャネル電位を更にVaだけ深くするため、φ1に印
加する「高」の電圧をより大きく例えば約8Vまで上げて
おり、その分消費電力が増加するという問題がある。
In order to improve this, conventionally, in order to further deepen the channel potential directly below the second barrier gate 8 by Va, the “high” voltage applied to φ 1 is increased to, for example, about 8 V, and the voltage is accordingly increased. There is a problem that power consumption increases.

本発明は消費電力の低減を図った電荷転送装置の製造
方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a charge transfer device in which power consumption is reduced.

〔課題を解決するための手段〕 本発明の電荷転送装置の製造方法は、第1導電型の半
導体層上にゲート酸化膜を介して複数個の蓄積ゲートを
所要の間隔で配列形成する工程と、前記複数個の蓄積ゲ
ート間の前記半導体層に第2導電型の不純物をイオン注
入して電荷転送領域を形成する工程と、前記電荷転送領
域のうち1つ置きの電荷転送領域上にそれぞれゲート酸
化膜を介して第1障壁ゲートを形成する工程と、前記第
1障壁ゲートに形成しない前記電荷転送領域に第1導電
型の不純物をイオン注入する工程と、前記第1導電型の
不純物をイオン注入した電荷転送領域上にゲート酸化膜
を介して第2の障壁ゲートを形成する工程とを含んでい
る。
[Means for Solving the Problems] A method of manufacturing a charge transfer device according to the present invention includes a step of arranging a plurality of storage gates at required intervals on a first conductivity type semiconductor layer via a gate oxide film. Ion-implanting a second conductivity type impurity into the semiconductor layer between the plurality of storage gates to form a charge transfer region; and forming a gate on every other charge transfer region of the charge transfer regions. Forming a first barrier gate through an oxide film, ion-implanting a first conductivity type impurity into the charge transfer region not formed in the first barrier gate, and ion-implanting the first conductivity type impurity. Forming a second barrier gate on the injected charge transfer region via a gate oxide film.

〔作用〕[Action]

上述した製造方法では、第2障壁ゲートの直下の電荷
転送領域の不純物濃度を低下させ、そのチャネル電位を
第1障壁ゲート直下の電荷転送領域のチャネル電位に等
しくすることができる。
According to the above-described manufacturing method, the impurity concentration of the charge transfer region immediately below the second barrier gate can be reduced, and its channel potential can be made equal to the channel potential of the charge transfer region immediately below the first barrier gate.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例方法の工程一部を示す図で
あり、詳述した第4図乃至第6図に示した工程に続く工
程を示す断面図である。
FIG. 1 is a diagram showing a part of the steps of the method of one embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view showing a step that follows the steps shown in FIGS. 4 to 6 in detail.

即ち、この構造方法では、第4図乃至第6図に示した
ように、N型の拡散層2が形成されているP型シリコン
基板1の表面に第1のゲート酸化膜3を形成し、この上
に蓄積ゲート4を形成した後、露出している第1のゲー
ト酸化膜3を除去し、かつ熱酸化により第2のゲート酸
化膜5を形成する。また、イオン注入法により前記N型
拡散層2内にボロンを添加して電荷転送障壁領域6を形
成した上で、この電荷転送障壁領域6上に第1の障壁ゲ
ート7を形成する。
That is, in this structure method, as shown in FIGS. 4 to 6, a first gate oxide film 3 is formed on a surface of a P-type silicon substrate 1 on which an N-type diffusion layer 2 is formed. After forming the storage gate 4 thereon, the exposed first gate oxide film 3 is removed, and the second gate oxide film 5 is formed by thermal oxidation. Further, after boron is added to the N-type diffusion layer 2 by ion implantation to form the charge transfer barrier region 6, a first barrier gate 7 is formed on the charge transfer barrier region 6.

しかる上で、第1図に示すように、前記N型拡散層
2、即ち前記電荷転送障壁領域6の一つ置きの領域に、
イオン注入法によりリンを添加し、この領域に電荷転送
障壁領域6′を形成する。
Then, as shown in FIG. 1, the N-type diffusion layer 2, ie, every other region of the charge transfer barrier region 6,
Phosphorus is added by ion implantation to form a charge transfer barrier region 6 'in this region.

更に、第7図に示したように、電荷転送障壁領域6′
上に第2の障壁ゲート8を形成する。
Further, as shown in FIG. 7, the charge transfer barrier region 6 '
A second barrier gate 8 is formed thereon.

その後、クロック端子を構成する金属配線(図示せ
ず)を形成し、装置を完成する。
Thereafter, metal wiring (not shown) constituting the clock terminal is formed, and the device is completed.

このように製造された電荷転送装置において、2相ク
ロック端子φ1,φ2を「低」に固定した場合の蓄積ゲー
ト直下と障壁ゲート直下のチャネル電位の深さを第2図
に示している。図から判るように、第2の障壁ゲート8
の直下の電荷転送障壁領域6′は、リンをイオン注入す
ることによってボロン不純物が相殺されているため、そ
のチャネル電位は第1の障壁ゲート7の直下の電荷転送
障壁領域6と略同一の深さにまで深くすることができ
る。
FIG. 2 shows the depth of the channel potential immediately below the storage gate and immediately below the barrier gate when the two-phase clock terminals φ 1 and φ 2 are fixed to “low” in the charge transfer device manufactured as described above. . As can be seen, the second barrier gate 8
Of the charge transfer barrier region 6 'immediately below the first barrier gate 7, the channel potential of which is substantially the same as that of the charge transfer barrier region 6 immediately below the first barrier gate 7. It can be as deep as possible.

したがって、第3図に示すように、クロックφ1に約5
Vの電圧を加えるだけで電荷を矢印方向へ完全転送する
ことが可能となり、消費電力の低減が実現できる。
Accordingly, as shown in FIG. 3, about the clock phi 1 5
The charge can be completely transferred in the direction of the arrow only by applying the voltage of V, so that the power consumption can be reduced.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は、第2障壁ゲートを形成
する前に、電荷転送領域に逆導電型の不純物をイオン注
入しているので、第2障壁ゲートの直下の電荷転送領域
の不純物濃度を低下させ、そのチャネル電位を第1障壁
ゲート直下の電荷転送領域のチャネル電位に等しくする
ことができる。これにより、低いクロック電圧での電荷
転送が実現でき、消費電力の低減が実現できる電荷転送
装置を得ることができる効果がある。
As described above, according to the present invention, the impurity of the opposite conductivity type is ion-implanted into the charge transfer region before the formation of the second barrier gate. Therefore, the impurity concentration of the charge transfer region immediately below the second barrier gate is reduced. And the channel potential can be made equal to the channel potential of the charge transfer region immediately below the first barrier gate. As a result, there is an effect that charge transfer at a low clock voltage can be realized, and a charge transfer device that can reduce power consumption can be obtained.

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

第1図は本発明の製造方法の工程一部を示す断面図、第
2図及び第3図は本発明方法で製造された電荷転送装置
のチャネル電位図、第4図乃至第7図は従来の製造方法
を工程順に示す断面図、第8図及び第9図は従来方法で
製造された電荷転送装置のチャネル電位図である。 1…P型シリコン基板、2…N型拡散層、3…ゲート酸
化膜、4…蓄積ゲート、5…ゲート酸化膜、6,6′…電
荷転送領域、7…第1の障壁ゲート、8…第2の障壁ゲ
ート。
FIG. 1 is a sectional view showing a part of the steps of the manufacturing method of the present invention, FIGS. 2 and 3 are channel potential diagrams of a charge transfer device manufactured by the method of the present invention, and FIGS. 8 and 9 are channel potential diagrams of a charge transfer device manufactured by a conventional method. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... P type silicon substrate, 2 ... N type diffusion layer, 3 ... gate oxide film, 4 ... storage gate, 5 ... gate oxide film, 6,6 '... Charge transfer area, 7 ... First barrier gate, 8 ... Second barrier gate.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1導電型の半導体層上にゲート酸化膜を
介して複数個の蓄積ゲートを所要の間隔で配列形成する
工程と、前記複数個の蓄積ゲート間の前記半導体層に第
2導電型の不純物をイオン注入して電荷転送領域を形成
する工程と、前記電荷転送領域のうち1つ置きの電荷転
送領域上にそれぞれゲート酸化膜を介して第1障壁ゲー
トを形成する工程と、前記第1障壁ゲートを形成しない
前記電荷転送領域に第1導電型の不純物をイオン注入す
る工程と、前記第1導電型の不純物をイオン注入した電
荷転送領域上にゲート酸化膜を介して第2の障壁ゲート
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。
A step of arranging a plurality of storage gates at required intervals on a first conductivity type semiconductor layer via a gate oxide film; and forming a second storage layer in the semiconductor layer between the plurality of storage gates. Forming a charge transfer region by ion-implanting a conductive type impurity; and forming a first barrier gate on each other charge transfer region of the charge transfer region via a gate oxide film. A step of ion-implanting a first conductivity type impurity into the charge transfer region where the first barrier gate is not formed; and a step of interposing a second gate oxide film on the charge transfer region implanted with the first conductivity type impurity. Forming a barrier gate of the charge transfer device.
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