JP3248470B2 - 電荷転送装置および電荷転送装置の製造方法 - Google Patents
電荷転送装置および電荷転送装置の製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、１電荷転送電極下
に一対の電位障壁領域と電荷蓄積領域とを備えた単層電
極構造２相駆動の電荷転送装置および電荷転送装置の製
造方法に関し、特に、電荷転送方向に対して電位障壁領
域の電位が漸次浅くなるように形成した電荷転送装置お
よび電荷転送装置の製造方法に関する。
に一対の電位障壁領域と電荷蓄積領域とを備えた単層電
極構造２相駆動の電荷転送装置および電荷転送装置の製
造方法に関し、特に、電荷転送方向に対して電位障壁領
域の電位が漸次浅くなるように形成した電荷転送装置お
よび電荷転送装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電荷転送装置および電荷転送装置
の製造方法による電荷転送装置は、例えば、２相駆動２
層電極構造の電荷転送装置として構成される。図７の各
図は、従来例の埋め込みチャンネル２層駆動２層電極構
造の電荷転送装置の各製造工程に於ける断面図を示した
ものである（参考文献：IEDM Technical Digest, 1974,
pp55）。また、図８は、図７（ｂ）〜（ｄ）に対応した
平面図を示している。以下にその内容を説明する。
の製造方法による電荷転送装置は、例えば、２相駆動２
層電極構造の電荷転送装置として構成される。図７の各
図は、従来例の埋め込みチャンネル２層駆動２層電極構
造の電荷転送装置の各製造工程に於ける断面図を示した
ものである（参考文献：IEDM Technical Digest, 1974,
pp55）。また、図８は、図７（ｂ）〜（ｄ）に対応した
平面図を示している。以下にその内容を説明する。
【０００３】図７（ａ）において、まず、Ｐ型半導体基
板７０１内に反対導電型のＮ型半導体領域７０２を形成
し、熱酸化を施すことによりＮ型半導体領域７０２の表
面に第１の絶縁膜７０３を形成する。
板７０１内に反対導電型のＮ型半導体領域７０２を形成
し、熱酸化を施すことによりＮ型半導体領域７０２の表
面に第１の絶縁膜７０３を形成する。
【０００４】次に、上記第１の絶縁膜７０３を介して周
知の技術により、多結晶シリコンからなる第１の導電性
電極７０４を形成する（図７（ｂ））。なお、このとき
の平面パターンは図８（ａ）に示すようになっている。
第１の導電性電極８０４は矩形パターンで一定間隔をあ
けて形成される。
知の技術により、多結晶シリコンからなる第１の導電性
電極７０４を形成する（図７（ｂ））。なお、このとき
の平面パターンは図８（ａ）に示すようになっている。
第１の導電性電極８０４は矩形パターンで一定間隔をあ
けて形成される。
【０００５】次に、第１の導電性電極７０４間にＮ型半
導体領域７０２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、上記第１の導
電性電極７０４と自己整合的にＮ−型半導体領域７０５
を形成する（図７（ｃ））。図７（ｃ）に対応する平面
図を図８（ｂ）に示す。斜線部分に第１の導電性電極８
０４をマスクとして、Ｎ型半導体領域８０２と反対導電
型の不純物（例えばボロン）をイオン注入することによ
り、Ｎ型半導体領域８０４を形成する。
導体領域７０２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、上記第１の導
電性電極７０４と自己整合的にＮ−型半導体領域７０５
を形成する（図７（ｃ））。図７（ｃ）に対応する平面
図を図８（ｂ）に示す。斜線部分に第１の導電性電極８
０４をマスクとして、Ｎ型半導体領域８０２と反対導電
型の不純物（例えばボロン）をイオン注入することによ
り、Ｎ型半導体領域８０４を形成する。
【０００６】続いて、第１の導電性電極７０４をマスク
にして前記第１の絶縁膜７０３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７０６を形成する。さ
らに、Ｎ型半導体領域７０２の表面および第１の導電性
電極７０４の一端と重なり合う様に、第２の絶縁膜７０
６を介して周知の技術により、多結晶シリコンからなる
第２の導電性電極７０７を形成する（図７（ｄ））。図
７（ｄ）に対応する平面図を図８（ｃ）に示す。第２の
導電性電極８０７は、第１の導電性電極８０４の一端と
重なり合う様に形成される。
にして前記第１の絶縁膜７０３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７０６を形成する。さ
らに、Ｎ型半導体領域７０２の表面および第１の導電性
電極７０４の一端と重なり合う様に、第２の絶縁膜７０
６を介して周知の技術により、多結晶シリコンからなる
第２の導電性電極７０７を形成する（図７（ｄ））。図
７（ｄ）に対応する平面図を図８（ｃ）に示す。第２の
導電性電極８０７は、第１の導電性電極８０４の一端と
重なり合う様に形成される。
【０００７】次に、層間絶縁膜７０８を介して隣接する
電極の一方とを一組として、一組置きに金属配線７０９
にて接続することにより、従来の２相駆動２層電極電荷
転送装置が得られる（図７（ｅ））。
電極の一方とを一組として、一組置きに金属配線７０９
にて接続することにより、従来の２相駆動２層電極電荷
転送装置が得られる（図７（ｅ））。
【０００８】近年、微細加工技術の進歩に伴い、単層の
導電性電極材料を用いてこれをエッチング加工すること
で、０．２〜０．３μｍの電極間距離を有する単層電極
構造の電荷転送装置が形成可能となった。単層電極構造
の電荷転送装置では、電極間の重なり部分がないことか
ら、層間容量が小さく、また、電極間の絶縁の問題が無
いという利点がある。また、層間膜を形成するために電
極を酸化する必要がないため、電極材料として多結晶シ
リコンの他にメタル膜やそのシリサイド膜を用いること
ができ、電極の低抵抗化が図れるという利点もある。
導電性電極材料を用いてこれをエッチング加工すること
で、０．２〜０．３μｍの電極間距離を有する単層電極
構造の電荷転送装置が形成可能となった。単層電極構造
の電荷転送装置では、電極間の重なり部分がないことか
ら、層間容量が小さく、また、電極間の絶縁の問題が無
いという利点がある。また、層間膜を形成するために電
極を酸化する必要がないため、電極材料として多結晶シ
リコンの他にメタル膜やそのシリサイド膜を用いること
ができ、電極の低抵抗化が図れるという利点もある。
【０００９】図９は、従来の埋め込みチャンネル単層電
極２相駆動構造の電荷転送装置の製造方法を示す断面図
である。本図９において、まず、Ｐ型半導体基板９０１
内に反対導伝型のＮ型半導体領域９０２を形成し、熱酸
化を施すことにより、Ｎ型半導体層９０２の表面に絶縁
膜９０３を形成する（図９（ａ））。
極２相駆動構造の電荷転送装置の製造方法を示す断面図
である。本図９において、まず、Ｐ型半導体基板９０１
内に反対導伝型のＮ型半導体領域９０２を形成し、熱酸
化を施すことにより、Ｎ型半導体層９０２の表面に絶縁
膜９０３を形成する（図９（ａ））。
【００１０】次いで、写真食刻法により所定領域に形成
したフォトレジストをマスクにして、Ｎ型半導体領域９
０２と反対導伝型の不純物（例えばボロン）をイオン注
入法にて導入することにより、Ｎ−型半導体領域９０５
を形成する（図９（ｂ））。
したフォトレジストをマスクにして、Ｎ型半導体領域９
０２と反対導伝型の不純物（例えばボロン）をイオン注
入法にて導入することにより、Ｎ−型半導体領域９０５
を形成する（図９（ｂ））。
【００１１】図９（ｂ）に対応する平面図を、図１０
（ａ）に示す。斜線部分にＮ型半導体領域１００２と反
対導電型の不純物（例えばボロン）がイオン注入され、
電位障壁領域となるＮ−型半導体領域１００５が形成さ
れる。本パターンは、２層電極構造の場合を踏襲し、矩
形パターンに形成される。
（ａ）に示す。斜線部分にＮ型半導体領域１００２と反
対導電型の不純物（例えばボロン）がイオン注入され、
電位障壁領域となるＮ−型半導体領域１００５が形成さ
れる。本パターンは、２層電極構造の場合を踏襲し、矩
形パターンに形成される。
【００１２】続いて、前記絶縁膜９０３を介して周知の
技術により導電性電極９０４を形成する（図９
（ｃ））。図９（ｃ）に対応する平面図を図１０（ｂ）
に示す。導電性電極１００４は、その下に１対の電荷蓄
積領域と電位障壁領域を有するようにパターンニングさ
れる。その後、周知の技術により層間絶縁膜９０８を介
して導電性電極９０４一つ置きに金属配線９０９にて接
続することにより単層電極２相駆動電荷転送装置が得ら
れる（図９（ｄ））。
技術により導電性電極９０４を形成する（図９
（ｃ））。図９（ｃ）に対応する平面図を図１０（ｂ）
に示す。導電性電極１００４は、その下に１対の電荷蓄
積領域と電位障壁領域を有するようにパターンニングさ
れる。その後、周知の技術により層間絶縁膜９０８を介
して導電性電極９０４一つ置きに金属配線９０９にて接
続することにより単層電極２相駆動電荷転送装置が得ら
れる（図９（ｄ））。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように従来例の２層電極２相駆動構造の電荷転送装置
では、電位障壁領域は第１の電荷転送電極と自己整合的
に形成された矩形パターンとなるため、転送方向に電位
勾配を付け電荷転送の一助とすることが困難である。ま
た、単層電極２相駆動構造の電荷転送装置でも、電位障
壁領域は２層電極構造の技術継承により通常矩形パター
ンに形成するため、上記と同一の課題が生じる問題点を
伴う。
たように従来例の２層電極２相駆動構造の電荷転送装置
では、電位障壁領域は第１の電荷転送電極と自己整合的
に形成された矩形パターンとなるため、転送方向に電位
勾配を付け電荷転送の一助とすることが困難である。ま
た、単層電極２相駆動構造の電荷転送装置でも、電位障
壁領域は２層電極構造の技術継承により通常矩形パター
ンに形成するため、上記と同一の課題が生じる問題点を
伴う。
【００１４】本発明は、円滑な電荷転送ができる電荷転
送装置および電荷転送装置の製造方法を提供することを
目的とする。
送装置および電荷転送装置の製造方法を提供することを
目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の電荷転送装置は、第１導電型半導体層上に
絶縁膜を介して形成された複数の電荷転送電極を備え、
前記電荷転送電極毎に一対の電位障壁領域と電荷蓄積領
域を設けた２相駆動単層電極構造の電荷転送装置におい
て、前記電荷蓄積領域と電位障壁領域との境界が、電荷
転送方向に向かって開くＶ字型形状、あるいは、そのＶ
字型形状が電荷転送方向に垂直に複数個、並列に連なる
形状を有することを特徴としている。
め、本発明の電荷転送装置は、第１導電型半導体層上に
絶縁膜を介して形成された複数の電荷転送電極を備え、
前記電荷転送電極毎に一対の電位障壁領域と電荷蓄積領
域を設けた２相駆動単層電極構造の電荷転送装置におい
て、前記電荷蓄積領域と電位障壁領域との境界が、電荷
転送方向に向かって開くＶ字型形状、あるいは、そのＶ
字型形状が電荷転送方向に垂直に複数個、並列に連なる
形状を有することを特徴としている。
【００１６】また、本発明の電荷転送装置は、第１導電
型半導体層上に絶縁膜を介して形成された複数の電荷転
送電極を備え、前記電荷転送電極毎に一対の電位障壁領
域と電荷蓄積領域を設けた２相駆動単層電極構造の電荷
転送装置において、前記電位障壁領域と前記電荷蓄積領
域の境界が、電荷転送方向に垂直な線と斜めに交わる形
状を有することを特徴とする。
型半導体層上に絶縁膜を介して形成された複数の電荷転
送電極を備え、前記電荷転送電極毎に一対の電位障壁領
域と電荷蓄積領域を設けた２相駆動単層電極構造の電荷
転送装置において、前記電位障壁領域と前記電荷蓄積領
域の境界が、電荷転送方向に垂直な線と斜めに交わる形
状を有することを特徴とする。
【００１７】なお、上記の第１導電型半導体層は、それ
とは反対導電型の半導体基板の一主表面に形成されてい
る。
とは反対導電型の半導体基板の一主表面に形成されてい
る。
【００１８】本発明の電荷転送装置の製造方法は、第２
導電型半導体層内に形成された第１導電型半導体層の表
面に絶縁膜を形成する第１の工程と、前記第１導電型半
導体層の所定領域に第２導電型の不純物をイオン注入
し、電荷蓄積領域と電位障壁領域との境界が、電荷転送
方向に向かって開くＶ字型形状、あるいは、そのＶ字型
形状が電荷転送方向に垂直に複数個、並列に連なる形状
を有するように電位障壁領域を形成する第２の工程と、
前記絶縁膜の表面に、導電性電極材料膜を被着しこれを
分離加工することにより電荷転送電極を形成する第３の
工程と、前記電荷転送電極を層間絶縁膜を介して金属配
線により接続する第４の工程とを備えることを特徴とし
ている。
導電型半導体層内に形成された第１導電型半導体層の表
面に絶縁膜を形成する第１の工程と、前記第１導電型半
導体層の所定領域に第２導電型の不純物をイオン注入
し、電荷蓄積領域と電位障壁領域との境界が、電荷転送
方向に向かって開くＶ字型形状、あるいは、そのＶ字型
形状が電荷転送方向に垂直に複数個、並列に連なる形状
を有するように電位障壁領域を形成する第２の工程と、
前記絶縁膜の表面に、導電性電極材料膜を被着しこれを
分離加工することにより電荷転送電極を形成する第３の
工程と、前記電荷転送電極を層間絶縁膜を介して金属配
線により接続する第４の工程とを備えることを特徴とし
ている。
【００１９】また、本発明の電荷転送装置の製造方法
は、第２導電型半導体層内に形成された第１導電型半導
体層の表面に絶縁膜を形成する第１の工程と、前記第１
導電型半導体層の所定領域に第２導電型の不純物をイオ
ン注入し、電荷蓄積領域と電位障壁領域との境界が、電
荷転送方向に垂直な線と斜めに交わる形状となるように
電位障壁領域を形成する第２の工程と、前記絶縁膜の表
面に、導電性電極材料膜を被着しこれを分離加工するこ
とにより電荷転送電極を形成する第３の工程と、前記電
荷転送電極を層間絶縁膜を介して金属配線により接続す
る第４の工程とを備えることを特徴とする。
は、第２導電型半導体層内に形成された第１導電型半導
体層の表面に絶縁膜を形成する第１の工程と、前記第１
導電型半導体層の所定領域に第２導電型の不純物をイオ
ン注入し、電荷蓄積領域と電位障壁領域との境界が、電
荷転送方向に垂直な線と斜めに交わる形状となるように
電位障壁領域を形成する第２の工程と、前記絶縁膜の表
面に、導電性電極材料膜を被着しこれを分離加工するこ
とにより電荷転送電極を形成する第３の工程と、前記電
荷転送電極を層間絶縁膜を介して金属配線により接続す
る第４の工程とを備えることを特徴とする。
【００２０】なお、前記第２の工程において、前記第１
導電型半導体層の所定領域に第２導電型の不純物をイオ
ン注入して電位障壁領域を形成する代わりに、前記第１
導電型半導体層の所定領域に第１導電型の不純物をイオ
ン注入して電荷蓄積領域を形成することを特徴としてい
る。
導電型半導体層の所定領域に第２導電型の不純物をイオ
ン注入して電位障壁領域を形成する代わりに、前記第１
導電型半導体層の所定領域に第１導電型の不純物をイオ
ン注入して電荷蓄積領域を形成することを特徴としてい
る。
【００２１】また、前記第１導電型半導体層は、それと
は反対導電型の半導体基板の一主表面に形成されること
を特徴としている。
は反対導電型の半導体基板の一主表面に形成されること
を特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明に
よる電荷転送装置および電荷転送装置の製造方法の実施
の形態を詳細に説明する。図１〜図６を参照すると本発
明の電荷転送装置および電荷転送装置の製造方法の一実
施形態が示されている。
よる電荷転送装置および電荷転送装置の製造方法の実施
の形態を詳細に説明する。図１〜図６を参照すると本発
明の電荷転送装置および電荷転送装置の製造方法の一実
施形態が示されている。
【００２３】＜第１の実施形態＞ 図１は、本発明の実施形態で、埋め込みチャンネル２相
駆動単層電極構造の電荷転送装置の断面図を示したもの
である。また、図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図１
（ｂ）、（ｃ）に対応した平面図を示したものである。
図１（ａ）においてまず、Ｐ型半導体基板１０１内に反
対導伝型のＮ型半導体領域１０２を形成し、熱酸化を施
すことによりＮ型半導体領域１０２の表面に絶縁膜１０
３を形成する。
駆動単層電極構造の電荷転送装置の断面図を示したもの
である。また、図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図１
（ｂ）、（ｃ）に対応した平面図を示したものである。
図１（ａ）においてまず、Ｐ型半導体基板１０１内に反
対導伝型のＮ型半導体領域１０２を形成し、熱酸化を施
すことによりＮ型半導体領域１０２の表面に絶縁膜１０
３を形成する。
【００２４】次いで、写真食刻法により所定領域に形成
したフォトレジストをマスクにして、Ｎ型半導体領域１
０２と反対導伝型の不純物（例えばボロン）をイオン注
入法にて導入することにより、Ｎ−型半導体領域１０５
を形成する（図１（ｂ））。図１（ｂ）に対応する平面
図を図２（ａ）に示す。不純物をイオン注入するための
マスク形状は、電位障壁領域の電荷蓄積領域との境界を
逆「く」の字型とし、電荷転送方向に向かって電位障壁
領域の注入範囲を狭め、狭チャンネル効果により電位障
壁領域の電位が序々に浅くなるようにした。
したフォトレジストをマスクにして、Ｎ型半導体領域１
０２と反対導伝型の不純物（例えばボロン）をイオン注
入法にて導入することにより、Ｎ−型半導体領域１０５
を形成する（図１（ｂ））。図１（ｂ）に対応する平面
図を図２（ａ）に示す。不純物をイオン注入するための
マスク形状は、電位障壁領域の電荷蓄積領域との境界を
逆「く」の字型とし、電荷転送方向に向かって電位障壁
領域の注入範囲を狭め、狭チャンネル効果により電位障
壁領域の電位が序々に浅くなるようにした。
【００２５】続いて、前記絶縁膜１０３を介して周知の
技術により導電性電極１０４を形成する（図１
（ｃ））。図１（ｃ）に対応する平面図を図２（ｂ）に
示す。導電性電極２０４は、その下に１対の電荷蓄積領
域と電位障壁領域を有するようにパターンニングされ
る。その後、周知の技術により層間絶縁膜１０８を介し
て導電性電極１０４一つ置きに金属配線１０９にて接続
することにより、本発明の２相駆動単層電極構造の電荷
転送装置が得られる（図１（ｄ））。
技術により導電性電極１０４を形成する（図１
（ｃ））。図１（ｃ）に対応する平面図を図２（ｂ）に
示す。導電性電極２０４は、その下に１対の電荷蓄積領
域と電位障壁領域を有するようにパターンニングされ
る。その後、周知の技術により層間絶縁膜１０８を介し
て導電性電極１０４一つ置きに金属配線１０９にて接続
することにより、本発明の２相駆動単層電極構造の電荷
転送装置が得られる（図１（ｄ））。
【００２６】本発明の第１の実施形態においては、電位
障壁領域を電荷転送方向に対して狭チャンネル効果を用
いることにより漸次浅くし、電位分布に勾配を持たせる
ことにより、１電荷転送電極下での電荷転送スピードを
上げ、円滑な電荷転送が可能になる。
障壁領域を電荷転送方向に対して狭チャンネル効果を用
いることにより漸次浅くし、電位分布に勾配を持たせる
ことにより、１電荷転送電極下での電荷転送スピードを
上げ、円滑な電荷転送が可能になる。
【００２７】＜第２の実施形態＞ 次に、本発明の第２の実施形態の電荷転送装置の製造方
法を、図面を参照して説明する。図３は、本発明の第２
の実施形態で、埋め込みチャンネル２相駆動単層電極構
造の電荷転送装置の電位障壁領域形成工程に於ける平面
図を示したものである。なお、製造工程を示す断面図
は、図１に示した第１の実施形態の場合と同様である。
法を、図面を参照して説明する。図３は、本発明の第２
の実施形態で、埋め込みチャンネル２相駆動単層電極構
造の電荷転送装置の電位障壁領域形成工程に於ける平面
図を示したものである。なお、製造工程を示す断面図
は、図１に示した第１の実施形態の場合と同様である。
【００２８】本実施形態における電位障壁領域の平面パ
ターンを、図３（ａ）に示す。斜線部分にＮ型半導体領
域３０２と反対導伝型の不純物（例えばボロン）をイオ
ン注入法にて導入することにより、Ｎ−半導体領域３０
５を形成する。不純物をイオン注入するためのマスク形
状は、電位障壁領域の電荷蓄積領域との境界がＷ字型を
反時計回りに９０°回転させたようなパターンとなって
いる。本形状により、電荷転送方向に向かって電位障壁
領域の注入範囲を狭め、狭チャンネル効果により電荷蓄
積領域の電位が序々に深くなるようにする。続いて、電
荷転送電極３０４を、その下に１対の電荷蓄積領域と電
位障壁領域を有するようにパターンニング形成する（図
３（ｂ））。
ターンを、図３（ａ）に示す。斜線部分にＮ型半導体領
域３０２と反対導伝型の不純物（例えばボロン）をイオ
ン注入法にて導入することにより、Ｎ−半導体領域３０
５を形成する。不純物をイオン注入するためのマスク形
状は、電位障壁領域の電荷蓄積領域との境界がＷ字型を
反時計回りに９０°回転させたようなパターンとなって
いる。本形状により、電荷転送方向に向かって電位障壁
領域の注入範囲を狭め、狭チャンネル効果により電荷蓄
積領域の電位が序々に深くなるようにする。続いて、電
荷転送電極３０４を、その下に１対の電荷蓄積領域と電
位障壁領域を有するようにパターンニング形成する（図
３（ｂ））。
【００２９】本発明の第２の実施形態においても、第１
の実施形態と同様に電荷蓄積領域の電位を電荷転送方向
に対して狭チャンネル効果を用いることにより漸次深く
し、電位分布に勾配を持たせることにより、１電荷転送
電極下での電荷転送スピードを上げ、円滑な電荷転送が
可能になる。なお、ここに記した第２の実施形態におい
ては、電位障壁領域の電荷蓄積領域との境界をＷ字型を
反時計回りに９０°回転させたパターンとし、２つの凹
凸を持った形状としたが、この凹凸が３つ以上であって
もよいことは言うまでもない。
の実施形態と同様に電荷蓄積領域の電位を電荷転送方向
に対して狭チャンネル効果を用いることにより漸次深く
し、電位分布に勾配を持たせることにより、１電荷転送
電極下での電荷転送スピードを上げ、円滑な電荷転送が
可能になる。なお、ここに記した第２の実施形態におい
ては、電位障壁領域の電荷蓄積領域との境界をＷ字型を
反時計回りに９０°回転させたパターンとし、２つの凹
凸を持った形状としたが、この凹凸が３つ以上であって
もよいことは言うまでもない。
【００３０】＜第３の実施形態＞ 次に、本発明の第３の実施形態の電荷転送装置の製造方
法を、図面を参照して説明する。図４は、本発明の実施
形態で、埋め込みチャンネル２相駆動単層電極構造の電
荷転送装置の電位障壁領域形成工程に於ける平面図を示
したものである。本実施形態においても、製造工程を示
す断面図は、図１に示した第１の実施形態の場合と同様
である。
法を、図面を参照して説明する。図４は、本発明の実施
形態で、埋め込みチャンネル２相駆動単層電極構造の電
荷転送装置の電位障壁領域形成工程に於ける平面図を示
したものである。本実施形態においても、製造工程を示
す断面図は、図１に示した第１の実施形態の場合と同様
である。
【００３１】本実施形態における電位障壁領域の平面パ
ターンを図４（ａ）に示す。斜線部分にＮ型半導体領域
４０２と反対導伝型の不純物（例えばボロン）をイオン
注入法にて導入することにより、Ｎ−型半導体領域４０
５を形成する。不純物をイオン注入するためのマスク形
状は、電位障壁領域の電荷蓄積領域との境界を転送方向
に垂直な線と斜めにクロスする直線形状とし、電荷転送
方向に向かって電位障壁領域の注入範囲を序々に狭め、
狭チャンネル効果により電位障壁領域の電位が漸次に浅
くなるようにする。
ターンを図４（ａ）に示す。斜線部分にＮ型半導体領域
４０２と反対導伝型の不純物（例えばボロン）をイオン
注入法にて導入することにより、Ｎ−型半導体領域４０
５を形成する。不純物をイオン注入するためのマスク形
状は、電位障壁領域の電荷蓄積領域との境界を転送方向
に垂直な線と斜めにクロスする直線形状とし、電荷転送
方向に向かって電位障壁領域の注入範囲を序々に狭め、
狭チャンネル効果により電位障壁領域の電位が漸次に浅
くなるようにする。
【００３２】続いて、導電性電極４０４を、その下に１
対の電荷蓄積領域と電位障壁領域を有するようにパター
ンニング形成する。本第３の実施形態においても、第１
の実施形態と同様に、電荷蓄積領域の電位を電荷転送方
向に対して狭チャンネル効果を用いることにより、漸次
深くし電位分布に勾配を持たせ、円滑な電荷転送が可能
となる。
対の電荷蓄積領域と電位障壁領域を有するようにパター
ンニング形成する。本第３の実施形態においても、第１
の実施形態と同様に、電荷蓄積領域の電位を電荷転送方
向に対して狭チャンネル効果を用いることにより、漸次
深くし電位分布に勾配を持たせ、円滑な電荷転送が可能
となる。
【００３３】＜第４の実施形態＞ 次に、本発明の第４の実施形態の電荷転送装置の製造方
法を、図面を参照して説明する。図５には、本発明の第
４の実施形態であり、埋め込みチャンネル２相駆動単層
電極構造の電荷転送装置の断面図を示したものである。
また、図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図５（ｂ）、
（ｃ）に対応した平面図を示したものである。これらの
図において、まず、Ｐ型半導体基板５０１内に反対導伝
型のＮ型半導体領域５０２を形成し、熱酸化を施すこと
により、Ｎ型半導体層５０２の表面に絶縁膜５０３を形
成する（図５（ａ））。
法を、図面を参照して説明する。図５には、本発明の第
４の実施形態であり、埋め込みチャンネル２相駆動単層
電極構造の電荷転送装置の断面図を示したものである。
また、図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図５（ｂ）、
（ｃ）に対応した平面図を示したものである。これらの
図において、まず、Ｐ型半導体基板５０１内に反対導伝
型のＮ型半導体領域５０２を形成し、熱酸化を施すこと
により、Ｎ型半導体層５０２の表面に絶縁膜５０３を形
成する（図５（ａ））。
【００３４】次いで、写真食刻法により所定領域に形成
したフォトレジストをマスクにして、Ｎ型半導体領域５
０２と同一導伝型の不純物（例えばリン）をイオン注入
法にて導入することにより、Ｎ＋型半導体領域５０５を
形成する（図５（ｂ））。図５（ｂ）に対応する平面図
を図６（ａ）に示す。不純物をイオン注入するためのマ
スク形状は、電位障壁領域の電荷蓄積領域との境界を逆
「く」の字型とし、電荷転送方向と反対側に向かって電
荷蓄積領域の注入範囲を狭め、狭チャンネル効果により
電荷蓄積領域の電位が序々に浅くなるようにした。
したフォトレジストをマスクにして、Ｎ型半導体領域５
０２と同一導伝型の不純物（例えばリン）をイオン注入
法にて導入することにより、Ｎ＋型半導体領域５０５を
形成する（図５（ｂ））。図５（ｂ）に対応する平面図
を図６（ａ）に示す。不純物をイオン注入するためのマ
スク形状は、電位障壁領域の電荷蓄積領域との境界を逆
「く」の字型とし、電荷転送方向と反対側に向かって電
荷蓄積領域の注入範囲を狭め、狭チャンネル効果により
電荷蓄積領域の電位が序々に浅くなるようにした。
【００３５】続いて、上記の絶縁膜５０３を介して周知
の技術により、導電性電極５０４を形成する（図５
（ｃ））。図５（ｃ）に対応する平面図を図６（ｂ）に
示す。導電性電極６０４は、その下に１対の電荷蓄積領
域と電位障壁領域を有するようにパターンニングされ
る。
の技術により、導電性電極５０４を形成する（図５
（ｃ））。図５（ｃ）に対応する平面図を図６（ｂ）に
示す。導電性電極６０４は、その下に１対の電荷蓄積領
域と電位障壁領域を有するようにパターンニングされ
る。
【００３６】その後、周知の技術により層間絶縁膜５０
８を介して導電性電極５０４一つ置きに金属配線５０９
にて接続することにより、本発明の２相駆動単層電極構
造の電荷転送装置が得られる（図５（ｄ））。
８を介して導電性電極５０４一つ置きに金属配線５０９
にて接続することにより、本発明の２相駆動単層電極構
造の電荷転送装置が得られる（図５（ｄ））。
【００３７】本発明の第４の実施形態においても、電荷
蓄積領域を電荷転送方向と反対側に対して狭チャンネル
効果を用い、漸次浅くし電位分布に勾配を持たせること
により、円滑な電荷転送が可能になる。
蓄積領域を電荷転送方向と反対側に対して狭チャンネル
効果を用い、漸次浅くし電位分布に勾配を持たせること
により、円滑な電荷転送が可能になる。
【００３８】さらに、本発明の第４の実施形態において
は、本発明の第１から第３の実施形態に比べて、電荷蓄
積領域の電位が深くなるので、本電荷転送装置をイメー
ジセンサの水平ＣＣＤに適用した場合の、垂直ＣＣＤか
ら水平ＣＣＤへの転送電界が強められ、より良好な電荷
転送ができるという利点がある。
は、本発明の第１から第３の実施形態に比べて、電荷蓄
積領域の電位が深くなるので、本電荷転送装置をイメー
ジセンサの水平ＣＣＤに適用した場合の、垂直ＣＣＤか
ら水平ＣＣＤへの転送電界が強められ、より良好な電荷
転送ができるという利点がある。
【００３９】なお、第４の実施形態に示したパターン
は、第１の実施形態の電位障壁領域となるＮ−型半導体
領域の注入パターンを反転した領域に、電荷蓄積領域と
なるＮ＋型半導体領域を形成するためのイオン注入を行
っている。しかし、第２の実施形態、あるいは、第３の
実施形態の電位障壁領域の注入パターンを反転した領域
に、電荷蓄積領域を形成するためのイオン注入を行うよ
うにしてもよい。
は、第１の実施形態の電位障壁領域となるＮ−型半導体
領域の注入パターンを反転した領域に、電荷蓄積領域と
なるＮ＋型半導体領域を形成するためのイオン注入を行
っている。しかし、第２の実施形態、あるいは、第３の
実施形態の電位障壁領域の注入パターンを反転した領域
に、電荷蓄積領域を形成するためのイオン注入を行うよ
うにしてもよい。
【００４０】上記の各実施形態の電荷転送装置では、上
述したような従来例の電荷転送装置の問題点に対して、
単層電極により構成された電荷転送電極下に形成された
一対の電位障壁領域と電荷蓄積領域のパターンを工夫す
ることにより、狭チャンネル効果を利用して１電荷転送
電極下に電位勾配を設け、円滑な電荷転送ができる。
述したような従来例の電荷転送装置の問題点に対して、
単層電極により構成された電荷転送電極下に形成された
一対の電位障壁領域と電荷蓄積領域のパターンを工夫す
ることにより、狭チャンネル効果を利用して１電荷転送
電極下に電位勾配を設け、円滑な電荷転送ができる。
【００４１】尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施
の一例である。但し、これに限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施
が可能である。例えば、上述した第１から第４の実施形
態では、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、同様に適用でき
る。更に、Ｎ型半導体基板内に形成されたＰ型ウエル層
内に形成された電荷転送装置に於いても同様に適用でき
る。
の一例である。但し、これに限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施
が可能である。例えば、上述した第１から第４の実施形
態では、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、同様に適用でき
る。更に、Ｎ型半導体基板内に形成されたＰ型ウエル層
内に形成された電荷転送装置に於いても同様に適用でき
る。
【００４２】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の電荷転送装置および電荷転送装置の製造方法は、２相
駆動単層電極構造の電荷転送装置および電荷転送装置の
製造方法に関するものである。電位障壁領域と電荷蓄積
領域のつなぎ部分において、電位障壁領域あるいは電荷
蓄積領域のイオン注入パターンを工夫し、狭チャンネル
効果を利用し、電荷蓄積領域の電位を電荷転送方向に向
かって漸次深くすることで、より円滑な電荷転送が可能
になる。
の電荷転送装置および電荷転送装置の製造方法は、２相
駆動単層電極構造の電荷転送装置および電荷転送装置の
製造方法に関するものである。電位障壁領域と電荷蓄積
領域のつなぎ部分において、電位障壁領域あるいは電荷
蓄積領域のイオン注入パターンを工夫し、狭チャンネル
効果を利用し、電荷蓄積領域の電位を電荷転送方向に向
かって漸次深くすることで、より円滑な電荷転送が可能
になる。
【図１】本発明の電荷転送装置および電荷転送装置の製
造方法の第１の実施形態を示す断面図である。
造方法の第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の電荷転送装置の製造
方法を示す平面図である。
方法を示す平面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の電荷転送装置の製造
方法を示す平面図である。
方法を示す平面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態の電荷転送装置の製造
方法を示す平面図である。
方法を示す平面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態の電荷転送装置の製造
方法を示す断面図である。
方法を示す断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態の電荷転送装置の製造
方法を示す平面図である。
方法を示す平面図である。
【図７】従来例の電荷転送装置の製造方法を示す断面図
である。
である。
【図８】従来例の電荷転送装置の製造方法を示す平面図
である。
である。
【図９】従来例の別の電荷転送装置の製造方法を示す断
面図である。
面図である。
【図１０】従来例の電荷転送装置の製造方法を示す平面
図である。
図である。
１０１ Ｐ型半導体基板 １０２ Ｎ型半導体領域 １０３ 絶縁膜 １０４ 導電性電極 １０５ Ｎ−型半導体領域 １０８ 層間絶縁膜 １０９ 金属配線 ２０２ Ｎ型半導体領域 ２０４ 導電性電極 ２０５ Ｎ−型半導体領域 ３０２ Ｎ型半導体領域 ３０４ 導電性電極 ３０５ Ｎ−型半導体領域 ４０２ Ｎ型半導体領域 ４０４ 導電性電極 ４０５ Ｎ−型半導体領域 ５０１ Ｐ型半導体基板 ５０２ Ｎ型半導体領域 ５０３ 絶縁膜 ５０４ 導電性電極 ５０５ Ｎ＋型半導体領域 ５０８ 層間絶縁膜 ５０９ 金属配線 ６０２ Ｎ型半導体領域 ６０４ 導電性電極 ６０５ Ｎ＋型半導体領域 ７０１ Ｐ型半導体基板 ７０２ Ｎ型半導体領域 ７０３ 第１の絶縁膜 ７０４ 第１の導電性電極 ７０５ Ｎ−型半導体領域 ７０６ 第２の絶縁膜 ７０７ 第２の導電性電極 ７０８ 層間絶縁膜 ７０９ 金属配線 ８０２ Ｎ型半導体領域 ８０４ 第１の導電性電極 ８０５ Ｎ−型半導体領域 ８０７ 第２の導電性電極 ９０１ Ｐ型半導体基板 ９０２ Ｎ型半導体領域 ９０３ 絶縁膜 ９０４ 導電性電極 ９０５ Ｎ−型半導体領域 ９０８ 層間絶縁膜 ９０９ 金属配線 １００２ Ｎ型半導体領域 １００４ 導電性電極 １００５ Ｎ−型半導体領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−58271（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−242363（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−266688（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−208946（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−259431（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−74344（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−199711（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 29/762 H01L 21/339 H01L 27/148
Claims (7)
- 【請求項１】 第１導電型半導体層上に絶縁膜を介して
形成された複数の電荷転送電極を備え、前記電荷転送電
極毎に一対の電位障壁領域と電荷蓄積領域を設けた２相
駆動単層電極構造の電荷転送装置において、 前記電荷蓄積領域と電位障壁領域との境界が、電荷転送
方向に向かって開くＶ字型形状、あるいは、そのＶ字型
形状が電荷転送方向に垂直に複数個、並列に連なる形状
を有することを特徴とする電荷転送装置。 - 【請求項２】 第１導電型半導体層上に絶縁膜を介して
形成された複数の電荷転送電極を備え、前記電荷転送電
極毎に一対の電位障壁領域と電荷蓄積領域を設けた２相
駆動単層電極構造の電荷転送装置において、 前記電位障壁領域と前記電荷蓄積領域の境界が、電荷転
送方向に垂直な線と斜めに交わる形状を有することを特
徴とする電荷転送装置。 - 【請求項３】 前記第１導電型半導体層が、それとは反
対導電型の半導体基板の一主表面に形成されていること
を特徴とする請求項１または２に記載の電荷転送装置。 - 【請求項４】 第２導電型半導体層内に形成された第１
導電型半導体層の表面に絶縁膜を形成する第１の工程
と、 前記第１導電型半導体層の所定領域に第２導電型の不純
物をイオン注入し、電荷蓄積領域と電位障壁領域との境
界が、電荷転送方向に向かって開くＶ字型形状、あるい
は、そのＶ字型形状が電荷転送方向に垂直に複数個、並
列に連なる形状を有するように電位障壁領域を形成する
第２の工程と、 前記絶縁膜の表面に、導電性電極材料膜を被着しこれを
分離加工することにより電荷転送電極を形成する第３の
工程と、 前記電荷転送電極を層間絶縁膜を介して金属配線により
接続する第４の工程とを備えることを特徴とする２相駆
動単層電極構造の電荷転送装置の製造方法。 - 【請求項５】 第２導電型半導体層内に形成された第１
導電型半導体層の表面に絶縁膜を形成する第１の工程
と、 前記第１導電型半導体層の所定領域に第２導電型の不純
物をイオン注入し、電荷蓄積領域と電位障壁領域との境
界が、電荷転送方向に垂直な線と斜めに交わる形状とな
るように電位障壁領域を形成する第２の工程と、 前記絶縁膜の表面に、導電性電極材料膜を被着しこれを
分離加工することにより電荷転送電極を形成する第３の
工程と、 前記電荷転送電極を層間絶縁膜を介して金属配線により
接続する第４の工程とを備えることを特徴とする２相駆
動単層電極構造の電荷転送装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記第２の工程において、前記第１導電
型半導体層の所定領域に第２導電型の不純物をイオン注
入して電位障壁領域を形成する代わりに、前記第１導電
型半導体層の所定領域に第１導電型の不純物をイオン注
入して電荷蓄積領域を形成することを特徴とする請求項
４または５に記載の２相駆動単層電極構造の電荷転送装
置の製造方法。 - 【請求項７】 前記第１導電型半導体層は、それとは反
対導電型の半導体基板の一主表面に形成されることを特
徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の２相駆動単
層電極構造の電荷転送装置の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32067297A JP3248470B2 (ja) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | 電荷転送装置および電荷転送装置の製造方法 |
| US09/187,844 US6207981B1 (en) | 1997-11-21 | 1998-11-06 | Charge-coupled device with potential barrier and charge storage regions |
| KR1019980049961A KR100308231B1 (ko) | 1997-11-21 | 1998-11-20 | 전하결합디바이스및이를제조하는방법 |
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