JP2716011B2 - 電荷転送装置及びその製造方法 - Google Patents

電荷転送装置及びその製造方法

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JP2716011B2
JP2716011B2 JP7202642A JP20264295A JP2716011B2 JP 2716011 B2 JP2716011 B2 JP 2716011B2 JP 7202642 A JP7202642 A JP 7202642A JP 20264295 A JP20264295 A JP 20264295A JP 2716011 B2 JP2716011 B2 JP 2716011B2
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    • H01L27/14831—Area CCD imagers

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電荷転送装置及びそ
の製造方法に関し、特に２相駆動パルスにより駆動され
る電荷転送装置の構造及びその製造方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図９は従来のこの種の２相駆動方式によ
る電荷転送装置の構造を示す平面図であり、図１０はこ
の電荷転送装置の製造工程順を示しており、図９のＩ−
Ｉ´線に沿う断面図である。尚、図１０（ｄ）が最終的
に出来上がった電荷転送装置の断面図である。
【０００３】図９を参照すると、従来のこの種の電荷転
送装置は、半導体基板１（図１０参照）の電荷転送部１
００内に形成された半導体層２と、この半導体層２の上
に絶縁膜３を介して一定間隔で形成された第１の電極群
４と、この半導体層２内の一部においてこの電極群４の
各電極の一端と自己整合的に不純物を導入して形成され
た半導体領域６と、第１の電極群４の各電極間の半導体
層２及び半導体領域６上に絶縁膜５を介しかつ第１の電
極群４の各電極と一部重畳するように形成された第２の
電極群８とを有している。
【０００４】そして、第１の電極群４の各電極には共通
に所定電圧ＶM が供給され、第２の電極群８の各電極の
一つおきには夫々２相駆動パルスΦ1 ，Φ2 が供給され
ている。
【０００５】図１０を使用しつつ図９の電荷転送装置の
製造方法につき説明する。
【０００６】先ず、Ｐ型半導体基板１内に反対導電型の
Ｎ型半導体層２を形成し、熱酸化を施すことによりＮ型
半導体層２の表面に第１の絶縁膜３を介して周知の技術
により第１の導電性電極４を形成する（図１０
（ａ））。
【０００７】次に、写真食刻法を用いてフォトレジスト
１０と第１の導電性電極４の一端をマスクとしてＮ型半
導体層２と反対導電型の不純物（例えばボロン）をイオ
ン注入法にて導入することにより、第１の導電性電極４
の一端と自己整合的にＮ- 型半導体領域６を形成する
（図１０（ｂ））。
【０００８】次に、第１の導電性電極４をマスクに第１
の絶縁膜３を除去した後、再び熱酸化を施すことにより
第２の絶縁膜５を形成する。続いて、Ｎ型半導体層２，
Ｎ-型半導体領域６の表面及び第１の導電性電極４の一
端と重なり合う様に第２の絶縁膜５を介して周知の技術
により第２の導電性電極８を形成する（図１０
（ｃ））。
【０００９】その後、周知の技術により層間絶縁膜（図
示せず）を介して第１の導電性電極４を電圧ＶM ライン
で共通接続し、また第２の導電性電極８を一つ置きに夫
々パルスΦ1 及びΦ2 ラインにて接続することにより、
従来の所望の定電圧を印加する第１の導電性電極と、一
電極置きに結線され、夫々に位相の異なるパルス電圧を
印加する第２の導電性電極を有する２相駆動，２層電極
の電荷転送装置が得られる（図１０（ｄ））。
【００１０】この動作を図１１を用いて説明する。図１
１（ａ）は図９のＩ−Ｉ’面の断面図を示したものであ
り、図９，１０と同等部分は同一符号により示されてい
る。
【００１１】図１１（ｂ）〜（ｄ）は図１１（ａ）に示
した定電圧ＶM が印加される第１の導電性電極４と、一
つ置きに結線された第２の導電性電極８ａの第１群と第
２の導電性電極８ｂの第２群とに印加される図１２に示
したクロックパルスΦ1 ，Φ2 の時刻ｔb ，ｔc ，ｔd
に於ける電位ポテンシャル図を示したものである。
【００１２】時刻ｔb の時、垂直転送部より転送されて
きた信号電荷１１０は、ハイ電圧ＶH が印加されている
第２の導電性電極８ａの直下に蓄積される。ここで、第
１の導電性電極４には、第１の導電性電極４直下のＮ型
半導体層２に形成される電位ポテンシャルψM が、第２
の導電性電極８ａに印加されるパルス電圧のハイレベル
ＶH により第２の導電性電極８ａ直下のＮ- 型半導体領
域６に形成される電位ポテンシャルψH ’より浅く、且
つ第２の導電性電極８ｂに印加されるパルス電圧のロー
レベルＶL により第２の導電性電極８ｂ直下のＮ型半導
体層２に形成される電位ポテンシャルψL より深くなる
ような電圧ＶM が印加され、実行的にノンアクティブな
バリア電極として動作している。
【００１３】時刻ｔc の時、クロックパルスの印加電圧
変動による電位ポテンシャル変動に従い持ち上げられ、
時刻ｔb の時、ハイ電圧ＶH が印加され深い電位ポテン
シャルを形成した隣接した第２の導電性電極８ｂ下に移
動する。以降この動作を繰り返すことにより順次信号電
荷１１０は転送されていく。
【００１４】ここで、第２の導電性電極８ａ，ｂ直下の
ポテンシャルの浅い箇所は信号電荷の逆戻りを防ぎ転送
方向を規定するために形成されている。
【００１５】尚、この種の電荷転送装置の例は特開平６
−３１４７０６号公報に開示されている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の電荷転送装置を駆動させる場合、第１の
導電性電極に定電位を与えるＶM と、第２の導電性電極
に印加する互いに１８０度位相のずれたクロックパルス
Φ1 ，Φ2 を構成する電圧ＶH ，ＶL の３種類の電圧Ｖ
H ，ＶM ，ＶL を用意する必要があり、装置構成上、非
常に使い勝手が悪いという問題点があった。
【００１７】本発明の目的は、２種の電圧を用いるのみ
の簡単な構成の電荷転送装置及びその製造方法を提供す
ることである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、第１導
電型の半導体基板と、この半導体基板の一主面上に形成
された第２導電型の半導体層と、この半導体層上に絶縁
膜を介して一定間隔をもって形成された第１の電極群
と、前記第１の電極群の各電極間の前記半導体層内にお
いて互いに隣接して形成されかつ互いに濃度プロファイ
ルが異なる第１及び第２の半導体領域と、前記第１の電
極群の各電極間の前記半導体領域上に絶縁膜を介しかつ
前記第１の電極群の各電極と一部重畳するように形成さ
れた第２の電極群とを含み、前記第２の電極群の各電極
の一つおきに互いに異なる位相のパルスを供給し、前記
第１の電極群には前記パルスの電圧のハイ若しくはロー
レベルを印加するようにしたことを特徴とする電荷転送
装置が得られる。
【００１９】また、本発明によれば、第１導電型の半導
体基板の一主表面上に第２導電型の半導体層を形成する
工程と、前記半導体層上に絶縁膜を形成する工程と、前
記絶縁膜上に第１の電極群を一定間隔をもって形成する
工程と、前記第１の電極群の各電極間に不純物を導入し
て自己整合的に第２導電型の第１の半導体領域を形成す
る工程と、前記第１の半導体領域内の一部において記第
１の電極群の各電極の一端と自己整合的に不純物を導入
して第２導電型の第２の半導体領域を形成する工程と、
前記第１の電極群の各電極間の前記半導体領域上に絶縁
膜を介しかつ前記第１の電極群の各電極と一部重畳する
ように第２の電極群を形成する工程と、前記第１の電極
群の各電極を共通に接続する工程と、前記第２の電極群
の各電極の一つおきに夫々接続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が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例につき図面
を用いて説明する。
【００２１】図１は本発明の一実施例の平面図であり、
図２はその製造工程順を示すもので、図１のＩ−Ｉ’線
に沿う断面図である。尚、図２（ｅ）が最終的に出来上
がった装置の断面図であって、図９，１０と同等部分は
同一符号にて示している。
【００２２】図１を参照すると、本発明の一実施例の装
置は、半導体基板１（図２参照）の電荷転送部１００内
に形成された第１の半導体層２と、この半導体層２の上
に絶縁膜３を介して一定間隔で形成された第１の電極群
４と、この第１の電極群４の各電極間の当該半導体層２
内において互いに隣接して形成されかつ互いに濃度プロ
ファイルが異なる第１及び第２の半導体領域６，７と、
第１の電極群４の各電極間の各半導体領域６，７上に絶
縁膜５を介しかつ第１の電極群４と一部重畳するよう形
成された第２の電極群８とを有している。
【００２３】そして、第１の電極群４の各電極には共通
に一定電圧ＶL （２相パルスΦ1 ，Φ2 のローレベル電
圧）が印加され、第２の電極群８の各電極の一つ置きに
は夫々２相パルスΦ1 ，Φ2 が供給されている。
【００２４】図２を用いて図１の装置の製造方法につき
説明する。先ず、Ｐ型半導体基板１内に反対導電型のＮ
型半導体層２を形成し、熱酸化を施すことによりＮ型半
導体層２の表面に第１の絶縁膜３を介して周知の技術に
より第１の導電性電極４を形成する（図２（ａ））。
【００２５】次に、第１の導電性電極４をマスクとして
Ｎ型半導体層２と反対導電型の不純物（例えばボロン）
をイオン注入にて導入することにより、第１の導電性電
極４と自己整合的にＮ- 型半導体領域６を形成する（図
２（ｂ））。
【００２６】次に、写真食刻法を用いてフォトレジスト
１０と第１の導電性電極４の一端をマスクとしてＮ型半
導体層２と反対導電型の不純物（例えばボロン）をイオ
ン注入にて導入することにより、第１の導電性電極４の
一端と自己整合的にＮ--型半導体領域７を形成する（図
２（ｃ））。
【００２７】次に、第１の導電性電極４をマスクに第１
の絶縁膜３を除去した後、再び熱酸化を施すことにより
第２の絶縁膜５を形成する。続いて、Ｎ- 型半導体領域
６，Ｎ--型半導体領域７の表面及び第１の導電性電極２
０４の一端と重なり合う様に第２の絶縁膜５を介して周
知の技術により第２の導電性電極８を形成する（図２
（ｄ））。
【００２８】その後、周知の技術により層間絶縁膜（図
示せず）を介して第１の導電性電極４を電圧ＶL ライン
で共通接続し、また第２の導電性電極８を一つ置きに夫
々パルスΦ1 及びΦ2 ラインにて接続することにより、
本発明の第１の実施例の２相駆動，２層電極の電荷転送
装置が得られる（図２（ｅ））。
【００２９】この動作を図３を用いて説明する。図３
（ａ）は図１のＩ−Ｉ’面の断面図を示したものであ
り、図１，２と同等部分は同一符号にて示す。
【００３０】図３（ｂ）〜（ｄ）は、図３（ａ）に示し
た定電圧ＶL が印加される第１の導電性電極４と、一つ
置きに結線された第２の導電性電極８ａの第１群と第２
の導電性電極８ｂの第２群とに印加される図４に示した
クロックパルスΦ1 ，Φ2 の時刻ｔb ，ｔc ，ｔd に於
ける電位ポテンシャル図を示したものである。
【００３１】時刻ｔb の時、垂直転送部より転送されて
きた信号電荷１１０は、ハイ電圧ＶH が印加されている
第２の導電性電極８ａ直下に蓄積される。ここで、第１
の導電性電極４には、定電圧ＶL が印加されており、第
１の導電性電極４直下のＮ型半導体層２に形成される電
位ポテンシャルψM1が、第２の導電性電極８ａに印加さ
れるパルス電圧のハイレベルＶH により第２の導電性電
極８ａ直下のＮ--型半導体領域６に形成される電位ポテ
ンシャルψH ’より浅く、且つ第２の導電性電極８ｂに
印加されるパルス電圧のローレベルＶL により第２の導
電性電極８ｂ直下のＮ--型半導体領域６に形成される電
位ポテンシャルψL より深くなっており、実行的にノン
アクティブなバリア電極として動作している。
【００３２】時刻ｔc の時、クロックパルスの印加電圧
変動による電位ポテンシャル変動に従い持ち上げられ、
時刻ｔd の時にハイ電圧ＶH が印加されて深い電位ポテ
ンシャルを形成した、隣接した第２の導電性電極８ｂ直
下に移動する。以降この動作を繰り返すことにより順次
信号電荷１１０は転送されていく。
【００３３】ここで、第２の導電性電極８ａ，ｂ直下の
電位ポテンシャルの浅い箇所は信号電荷の逆戻りを防ぎ
転送方向を規定するために形成されている。
【００３４】次に、本発明の第２の実施例を図面を参照
して説明する。図５は本発明の第２の実施例を示す平面
図であり、図１，２と同等部分は同一符号により示す。
【００３５】第１の実施例と異なる部分について説明す
ると、第１の導電性電極４が全て定電圧ＶH を供給され
ており、このＶH は２相パルスΦ1 ，Φ2 のハイレベル
電圧値である。そして、第１の導電性電極４の各間の半
導体層２内にＮ+ ，Ｎ++の半導体領域１１，１２が夫々
形成されている。他の構成は図１，２に示した第１の実
施例と同じであり、その説明は省略する。
【００３６】この装置の製造方法を図６を用いて説明す
る。図６に示す如く、先ず、Ｐ型半導体基板１内に反対
導電型のＮ型半導体層２を形成し、熱酸化を施すことに
よりＮ型半導体層２の表面に第１の絶縁膜３を介して周
知の技術により第１の導電性電極４を形成する（図６
（ａ））。
【００３７】次に、第１の導電性電極４をマスクとして
Ｎ型半導体領域２と同一導電型の不純物（例えばリン）
をイオン注入法にて導入することにより、第１の導電性
電極４と自己整合的にＮ+ 型半導体領域１１を形成する
（図６（ｂ））。
【００３８】次に、写真食刻法を用いてフォトレジスト
１０と第１の導電性電極４の一端をマスクとしてＮ型半
導体層２と同一導電型の不純物（例えばリン）をイオン
注入法にて導入することにより、第１の導電性電極４の
一端と自己整合的にＮ++型半導体領域１２を形成する
（図６（ｃ））。
【００３９】次に、第１の導電性電極４をマスクに第１
の絶縁膜３を除去した後、再び熱酸化を施すことにより
第２の絶縁膜５を形成する。続いて、Ｎ+ 型半導体領域
１１，Ｎ++型半導体領域１２の表面及び第１の導電性電
極４の一端と重なり合う様に第２の絶縁膜５を介して周
知の技術により第２の導電性電極８を形成する（図６
（ｄ））。
【００４０】その後、周知の技術により層間絶縁膜（図
示せず）を介して第１の導電性電極４を電圧ＶH ライン
で共通接続し、第２の導電性電極８を一つ置きに夫々パ
ルスΦ1 ，Φ2 ラインにて接続することにより、本発明
の第２の実施例の２相駆動、２層電極の電荷転送装置が
得られる（図６（ｅ））。
【００４１】この動作を図７を用いて説明する。図７
（ａ）は図５のＩ−Ｉ’面の断面図を示したものであ
り、図５，６と同等部分は同一符号で示す。
【００４２】図７（ｂ）〜（ｄ）は、図７（ａ）に示し
た定電圧ＶH が印加される第１の導電性電極１と、一つ
置きに結線された第２の導電性電極８ａの第１群と第２
の導電性電極８ｂの第２群とに印加される図８に示した
クロックパルスΦ1 ，Φ2 の時刻ｔb ，ｔc ，ｔd に於
ける電位ポテンシャル図を示したものである。
【００４３】時刻ｔb の時、垂直転送部より転送されて
きた信号電荷１１０は、ハイ電圧ＶH が印加されている
第２の導電性電極８ａ直下に蓄積される。ここで、第１
の導電性電極４には、定電圧ＶH が印加されており、第
１の導電性電極４直下のＮ型半導体層２に形成される電
位ポテンシャルψM2が、第２の導電性電極８ａに印加さ
れるパルス電圧のハイレベルＶH により第２の導電性電
極８ｂ直下のＮ+ 型半導体領域１１に形成される電位ポ
テンシャルψH ’より浅く、且つ第２の導電性電極８ａ
に印加されるパルス電圧のローレベルＶL により第２の
導電性電極８ｂ直下のＮ++型半導体領域１２に形成され
る電位ポテンシャルψL より深くなっており、実行的に
ノンアクティブなバリア電極として動作している。
【００４４】時刻ｔc の時、クロックパルスの印加電圧
変動による電位ポテンシャル変動に従い持ち上げられ、
時刻ｔd の時、ハイ電圧ＶH が印加され深い電位ポテン
シャルを形成した隣接した第２の導電性電極８ｂ直下に
移動する。以降この動作を繰り返すことにより順次信号
電荷１１０は転送されていく。
【００４５】ここで、第２の導電性電極８ａ，ｂ直下の
電位ポテンシャルの浅い箇所は信号電荷の逆戻りを防ぎ
転送方向を規定するために形成されている。
【００４６】尚、上述した本発明の実施例では、Ｐ型半
導体基板内に形成された埋め込み型の電荷転送装置につ
いて記述したが、Ｎ型半導体基板内のＰ型ウェル層内に
形成された埋め込み型の電荷転送装置表面型の電荷転送
装置に於いても、同様であることは言うまでもない。
【００４７】また、上述した本発明の実施例では、埋め
込み型の電荷転送装置について記述したが、表面型の電
荷転送装置に於いても、同様であることは言うまでもな
い。
【００４８】
【発明の効果】以上述べた様に、本発明によれば、２相
パルスが印加される第２の導電性電極直下に互いに隣接
する濃度プロファイルが異なる２つの半導体不純物領域
を形成したので、２相パルスの電圧ＶH ，ＶL の２種の
電圧以外に電圧を設ける必要がなく、使い勝手の良い電
荷転送装置が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の電荷転送装置の平面図
である。
【図２】本発明の第１の実施例の電荷転送装置の製造方
法を説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施例の電荷転送装置の駆動動
作を説明するための図である。
【図４】本発明の第１の実施例の電荷転送装置の駆動動
作を説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施例の電荷転送装置の平面図
である。
【図６】本発明の第２の実施例の電荷転送装置の製造方
法を説明するための図である。
【図７】本発明の第２の実施例の電荷転送装置の駆動動
作を説明するための図である。
【図８】本発明の第２の実施例の電荷転送装置の駆動動
作を説明するための図である。
【図９】従来例の電荷転送装置の平面図である。
【図１０】従来例の電荷転送装置の製造方法を説明する
ための図である。
【図１１】従来例の電荷転送装置の駆動動作を説明する
ための図である。
【図１２】従来例の電荷転送装置の駆動動作を説明する
ための図である。
【符号の説明】
１ 半導体基板 ２ 半導体層 ３，５ 絶縁膜 ４ 第１の導電性電極 ６，７，１１，１２ 半導体不純物領域 ８ａ，８ｂ 第２の導電性電極 １００ 電荷転送部 １１０ 蓄積電荷

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１導電型の半導体基板と、この半導体
    基板の一主面上に形成された第２導電型の半導体層と、
    この半導体層上に絶縁膜を介して一定間隔をもって形成
    された第１の電極群と、前記第１の電極群の各電極間の
    前記半導体層内において互いに隣接して形成されかつ互
    いに濃度プロファイルが異なる第１及び第２の半導体領
    域と、前記第１の電極群の各電極間の前記半導体領域上
    に絶縁膜を介しかつ前記第１の電極群の各電極と一部重
    畳するように形成された第２の電極群とを含み、前記第
    ２の電極群の各電極の一つおきに互いに異なる位相のパ
    ルスを供給し、前記第１の電極群には前記パルスの電圧
    のハイ若しくはローレベルを印加するようにしたことを
    特徴とする電荷転送装置。
  2. 【請求項２】 第１及び第２の半導体領域は前記半導体
    層に対して前記第１導電型の不純物の濃度を互いに異な
    るように導入して形成された領域であり、前記第１の電
    極群には前記パルスの電圧のローレベルを印加するよう
    にしたことを特徴とする請求項１記載の電荷転送装置。
  3. 【請求項３】 第１及び第２の半導体領域は前記半導体
    層に対して前記第２導電型の不純物の濃度を互いに異な
    るように導入して形成された領域であり、前記第１の電
    極群には前記パルスの電圧のハイレベルを印加するよう
    にしたことを特徴とする請求項１記載の電荷転送装置。
  4. 【請求項４】 前記互いに異なる位相のパルスは互いに
    逆相の２相駆動パルスであることを特徴とする請求項１
    〜３いずれか記載の電荷転送装置。
  5. 【請求項５】 第１導電型の半導体基板の一主表面上に
    第２導電型の半導体層を形成する工程と、前記半導体層
    上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に第１の電
    極群を一定間隔をもって形成する工程と、前記第１の電
    極群の各電極間に不純物を導入して自己整合的に第２導
    電型の第１の半導体領域を形成する工程と、前記第１の
    半導体領域内の一部において記第１の電極群の各電極の
    一端と自己整合的に不純物を導入して第２導電型の第２
    の半導体領域を形成する工程と、前記第１の電極群の各
    電極間の前記半導体領域上に絶縁膜を介しかつ前記第１
    の電極群の各電極と一部重畳するように第２の電極群を
    形成する工程と、前記第１の電極群の各電極を共通に接
    続する工程と、前記第２の電極群の各電極の一つおきに
    夫々接続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。
  6. 【請求項６】 前記不純物は前記第１導電型であること
    を特徴とする請求項５記載の電荷転送装置の製造方法。
  7. 【請求項７】 前記不純物は前記第２導電型であること
    を特徴とする請求項５記載の電荷転送装置の製造方法。
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