JP3302189B2 - Charge-coupled device - Google Patents

Charge-coupled device

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JP3302189B2
JP3302189B2 JP22072994A JP22072994A JP3302189B2 JP 3302189 B2 JP3302189 B2 JP 3302189B2 JP 22072994 A JP22072994 A JP 22072994A JP 22072994 A JP22072994 A JP 22072994A JP 3302189 B2 JP3302189 B2 JP 3302189B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電荷結合素子に係
わり、特にゲート絶縁膜構造の改良をはかった電荷結合
素子に関する。
The present invention relates to a charge-coupled device, and more particularly, to a charge-coupled device having an improved gate insulating film structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】(従来1) 半導体基板上にゲート絶縁膜を介して複数の転送電極を
近接配置した電荷結合素子(以下、CCDと称す)は、
現在主にリニアセンサやエリアセンサ等の固体撮像装置
に用いられている。このデバイスの中でCCDは、入力
した光を信号電荷に変換して光電変換蓄積部に蓄積した
後に、蓄積部から出力部に信号電荷を転送するために用
いられている。
2. Description of the Related Art (Conventional 1) A charge-coupled device (hereinafter referred to as a CCD) in which a plurality of transfer electrodes are arranged close to each other via a gate insulating film on a semiconductor substrate is known.
Currently, it is mainly used for solid-state imaging devices such as linear sensors and area sensors. In this device, a CCD is used for converting input light into signal charges, storing the signals in a photoelectric conversion storage unit, and then transferring the signal charges from the storage unit to an output unit.

【0003】CCDを微細化する際に問題になるのは、
取扱い信号量の減少である。単純に面積を縮小すると取
扱い可能な信号量が減少するため、ゲート絶縁膜の薄膜
化を行って容量の増加を行うことが求められている。ゲ
ート絶縁膜としてはシリコン酸化膜がCCDの発明以来
最も一般的に用いられていた。しかしながら、このシリ
コン酸化膜を薄膜化すると、基板と転送電極との耐圧が
悪化し、実用に耐えない。
The problem when miniaturizing a CCD is that
This is a reduction in the amount of handled signals. Since simply reducing the area reduces the amount of signals that can be handled, there is a need to increase the capacitance by reducing the thickness of the gate insulating film. As a gate insulating film, a silicon oxide film has been most commonly used since the invention of CCD. However, when the silicon oxide film is thinned, the withstand voltage between the substrate and the transfer electrode is deteriorated, and the silicon oxide film is not practical.

【0004】そこで最近、ゲート絶縁膜として、シリコ
ン酸化膜の代わりに誘電率の大きいシリコン窒化膜を用
いることが採用されている。このとき、実際の膜厚はそ
れほど薄膜化せずにすむため耐圧を確保することがで
き、かつ実効的にゲート絶縁膜の薄膜化を行うことがで
きる。
Therefore, recently, a silicon nitride film having a large dielectric constant has been used as a gate insulating film instead of a silicon oxide film. At this time, since the actual film thickness does not need to be so thin, the withstand voltage can be secured, and the gate insulating film can be effectively thinned.

【0005】しかしながら、従来技術ではシリコン窒化
膜をCCDのゲート絶縁膜の全面に用いていたため、シ
ンターを行って基板表面近くから発生する暗電流を低減
することはできなかった。暗電流はゲート絶縁膜がシリ
コン酸化膜である場合にはシンターを行って低減するこ
とができる。
However, in the prior art, since the silicon nitride film is used on the entire surface of the gate insulating film of the CCD, it was not possible to reduce the dark current generated near the substrate surface by performing sintering. The dark current can be reduced by sintering when the gate insulating film is a silicon oxide film.

【0006】シンターとはCCD形成後に、CCD上に
水素原子を多量に含む絶縁膜を堆積し、拡散過程を経て
水素原子を基板表面近くのシリコン原子のダングリング
ボンドと結合させて、CCDの暗電流の原因であるダン
グリングボンドを低減させる技術である。このダングリ
ングボンドに結合させる水素原子はシリコン窒化膜を通
らないため、ゲート絶縁膜をシリコン窒化膜で形成した
場合には暗電流が低減できない。このため、CCDノイ
ズが増加するという問題点があった。
[0006] The sinter means that after forming a CCD, an insulating film containing a large amount of hydrogen atoms is deposited on the CCD, and the hydrogen atoms are combined with dangling bonds of silicon atoms near the substrate surface through a diffusion process to form a CCD. This is a technique for reducing dangling bonds that cause current. Since hydrogen atoms bonded to the dangling bonds do not pass through the silicon nitride film, the dark current cannot be reduced when the gate insulating film is formed of the silicon nitride film. For this reason, there has been a problem that CCD noise increases.

【0007】また、従来技術では上述のようにゲート絶
縁膜としてシリコン窒化膜を用いた場合は暗電流の低減
が不可能であったため、実質的にフレームインターライ
ントランスファー型(以下、FIT型と称する)エリア
イメージセンサのゲート絶縁膜にシリコン窒化膜を適用
することができないという問題点があった。
Further, in the prior art, when a silicon nitride film is used as a gate insulating film as described above, it is impossible to reduce a dark current. Therefore, a frame interline transfer type (hereinafter, referred to as an FIT type) is substantially used. 3) There is a problem that a silicon nitride film cannot be applied to a gate insulating film of an area image sensor.

【0008】なお、インターライントランスファー型
(以下、IT型と称する)のイメージセンサでは、暗電
流の低減方法としてイメージ部の画素部においてシリコ
ン窒化膜を除去してシンターする方法が知られていた。
このとき、水素原子は画素部を通して基板中に拡散し、
CCD中に含まれるダングリングボンドと結合が可能で
あり、暗電流を低減できる。しかし、FIT型エリアイ
メージセンサでは、イメージ部はIT型エリアイメージ
センサと同じように画素部でシリコン窒化膜を除去して
暗電流を低減することが可能であるが、蓄積部ではそれ
が不可能である。このため、蓄積部で発生する暗電流に
よりノイズが増加するという問題点があった。
In an interline transfer type (hereinafter, referred to as IT type) image sensor, a method of removing a silicon nitride film in a pixel portion of an image portion and performing sintering is known as a method of reducing dark current.
At this time, hydrogen atoms diffuse into the substrate through the pixel section,
Bonding with a dangling bond included in the CCD is possible, and dark current can be reduced. However, in the FIT type area image sensor, it is possible to reduce the dark current by removing the silicon nitride film in the pixel part in the same manner as the IT type area image sensor, but not in the accumulation part. It is. For this reason, there is a problem that noise increases due to dark current generated in the storage unit.

【0009】(従来2) 一方、CCDには単層ゲート構造や二層オーバラップ構
造等があるが、単層ゲート構造のCCDにおいては、以
下に述べるように、ゲート間隔が比較的開いてしまうこ
とによる電荷転送効率及び電荷転送速度の低さが問題と
されている。この問題を、2通りの方式の単層CCDの
場合について説明する。
(Conventional 2) On the other hand, a CCD has a single-layer gate structure, a double-layer overlap structure, and the like. However, in a CCD having a single-layer gate structure, the gate interval is relatively wide as described below. Therefore, the charge transfer efficiency and the charge transfer speed are low. This problem will be described in the case of a two-layer single-layer CCD.

【0010】第1の方式の単層CCDの構造と動作及び
問題点を図10を用いて説明する。図10の最上段の図
は単層CCDの構造を示す図である。p型半導体基板1
の上方に酸化によって形成された酸化膜2を挟んでゲー
ト電極3−1〜3−4が形成されている。ゲート電極の
間とその上方には堆積によって形成された酸化膜4が存
在する。実際には図10の左右にゲート電極の並びが繰
り返され、さらに両端に電荷の注入口と排出口が存在す
るが、ここでは電荷の転送動作及びその問題点を理解す
るのに必要なだけの範囲を示してある。
The structure, operation and problems of the single-layer CCD of the first type will be described with reference to FIG. The uppermost diagram in FIG. 10 shows the structure of the single-layer CCD. p-type semiconductor substrate 1
Gate electrodes 3-1 to 3-4 are formed above oxide film 2 with an oxide film 2 formed by oxidation therebetween. An oxide film 4 formed by deposition exists between and above the gate electrodes. Actually, the arrangement of the gate electrodes is repeated on the left and right of FIG. 10, and furthermore, the charge injection port and the discharge port exist at both ends. Here, only the charge transfer operation and the problems necessary for understanding the problem are understood. The range is indicated.

【0011】この単層CCDが図8に示されたゲ―ト電
極の電圧変化によって動作するときの表面ポテンシャル
と転送電荷の分布を示したものが図10(a)〜(d)
であり、それぞれ図8の時刻a〜dに対応している。こ
こで、ポテンシャルはp基板1の電位を基準に、下向き
を正にとって表示してある。時刻aはゲート電極3−2
の下に転送電荷が存在する状態であり、ゲート電極3−
2に基板よりも高い電圧(“H”と書く)が印加されて
おり、ゲート電極3−1,3−3,3−4には基板と同
じ電圧(“L”と書く)が印加されている。
FIGS. 10 (a) to 10 (d) show the distribution of surface potential and transfer charge when this single-layer CCD is operated by changing the voltage of the gate electrode shown in FIG.
And these correspond to times a to d in FIG. 8, respectively. Here, the potential is shown with the downward direction being positive with respect to the potential of the p substrate 1. Time a is the gate electrode 3-2.
Under the condition that the transfer charge exists under the gate electrode 3-
2, a voltage higher than that of the substrate (written as “H”) is applied, and the same voltage as the substrate (written as “L”) is applied to the gate electrodes 3-1, 3-3, and 3-4. I have.

【0012】表面ポテンシャルは図10(a)のように
ゲート電極3−2の下において高くなっており、ここに
転送電荷である電子が存在している。次いで、ゲート3
−3を“H”にすると表面ポテンシャルが図10(b)
のようにゲート3−2,3−3の下で高くなり、転送電
荷の一部がゲート3−3の下に流れ込む。ここで、ゲー
ト3−2と3−3の間の基板表面はゲート直下の基板表
面よりもゲートから離れているためにゲート電圧の影響
が及びにくく、表面ポテンシャルがやや低くなってお
り、これが電荷転送の障壁となっている。
The surface potential is high below the gate electrode 3-2 as shown in FIG. 10 (a), in which electrons serving as transfer charges are present. Then, Gate 3
When -3 is set to "H", the surface potential becomes as shown in FIG.
As described above, the voltage rises below the gates 3-2 and 3-3, and a part of the transfer charge flows below the gate 3-3. Here, since the substrate surface between the gates 3-2 and 3-3 is farther from the gate than the substrate surface immediately below the gate, the influence of the gate voltage is less likely to be exerted, and the surface potential is slightly lower. It is a barrier to transfer.

【0013】次いで、ゲート3−2を“L”にしていく
と、図10(c)に示されるようにゲート3−2の下の
残りの電荷がゲート3−3の下に流れ込む。この状態で
もゲート電圧が十分高くなるまで電荷転送の障壁が残っ
ており、電荷転送効率及び転送速度の悪化をもたらす。
これが、単層CCDにおける大きな問題となるのであ
る。
Next, when the gate 3-2 is set to "L", the remaining charge under the gate 3-2 flows under the gate 3-3 as shown in FIG. Even in this state, the charge transfer barrier remains until the gate voltage becomes sufficiently high, resulting in deterioration of charge transfer efficiency and transfer speed.
This is a major problem in single-layer CCDs.

【0014】その後、図10(d)のようにゲート3−
2が“L”となった時刻dでは電荷がゲート3−3の下
に存在し、(a)の状態からのゲート1個分の電荷転送
が終了する。この一連の動作を繰り返して電荷が転送さ
れることになる。
Thereafter, as shown in FIG.
At time d when 2 becomes "L", the charge exists under the gate 3-3, and the charge transfer for one gate from the state of (a) ends. This series of operations is repeated to transfer charges.

【0015】次に、第2の方式による単層CCDの構造
と動作及び問題点を説明する。図11の最上段の図は埋
め込みチャネル型と称される単層CCDの構造を示す図
である。ゲートの構造について図10に示した第1の方
式と同じであるが、ここではp基板1の表面にn型拡散
層5を形成している。基板1を電位の基準にとった場
合、n型拡散層5には0又は正の定電圧(“H”とす
る)が印加されている。ゲート電圧は、この“H”とそ
れよりも低いある電圧“L”の間で変化させることがで
きる。
Next, the structure, operation and problems of the single-layer CCD according to the second method will be described. The top diagram in FIG. 11 is a diagram showing the structure of a single-layer CCD called a buried channel type. The structure of the gate is the same as that of the first method shown in FIG. 10, except that an n-type diffusion layer 5 is formed on the surface of the p substrate 1 here. When the substrate 1 is used as a potential reference, 0 or a positive constant voltage (referred to as “H”) is applied to the n-type diffusion layer 5. The gate voltage can be changed between this “H” and a certain lower voltage “L”.

【0016】この場合に、やはり図8の電圧変化によっ
て電荷を転送することができる。時刻aはゲート3−2
の下に電子の転送電荷が存在する状態であり、ゲート3
−2にはn型拡散層と同じ電圧“H”が印加されている
が、他のゲートには電圧“L”を与えて電子の無い状態
としている。ここで、ゲート3−3と3−4の間のチャ
ネル部はゲート直下のチャネル部よりもゲートから離れ
ているためにゲート電圧の影響が及びにくく、ポテンシ
ャルが窪んだようになっている。
In this case, charges can be transferred by the voltage change shown in FIG. Time a is gate 3-2
Is in a state where electron transfer charges exist under
The same voltage “H” as that of the n-type diffusion layer is applied to −2, but the voltage “L” is applied to the other gates so that there is no electron. Here, since the channel portion between the gates 3-3 and 3-4 is farther from the gate than the channel portion immediately below the gate, the influence of the gate voltage is less likely to be exerted, and the potential is depressed.

【0017】次いで、ゲート3−3を“H”にした時刻
bでは図11(b)のように電荷の一部がゲート3−3
の下に移っている。次いで、ゲート3−2の電圧を下げ
ていく時刻cでは図11(c)のようにゲート3−2の
ポテンシャルを“L”の方に引っ張っていきゲート3−
3下の残りの電荷をゲート3−3の下に転送している
が、この時にゲート3−1と3−2の間のチャネル部に
やはりゲートからの距離が大きいことによるポテンシャ
ルの窪みが現れ、ここに電荷が積み残されることにな
る。
Next, at time b when the gate 3-3 is set to "H", a part of the electric charge is transferred to the gate 3-3 as shown in FIG.
Has moved below. Next, at time c when the voltage of the gate 3-2 is lowered, the potential of the gate 3-2 is pulled toward “L” as shown in FIG.
3 is transferred below the gate 3-3. At this time, a potential dent appears in the channel portion between the gates 3-1 and 3-2 due to the large distance from the gate. Here, the electric charge is left behind.

【0018】この後、ゲート3−2が“H”になった時
刻dでは全転送電荷がゲート3−3の下に移動している
ことが理想であるが、図11(d)のようにゲート3−
1と3−2の間にいくらかの電荷が積み残される。この
現象がやはり電荷転送効率と電荷転送速度の悪化を招き
重大な問題となる。
After that, at time d when the gate 3-2 becomes "H", it is ideal that all the transfer charges have moved below the gate 3-3. However, as shown in FIG. Gate 3-
Some charge is left behind between 1 and 3-2. This phenomenon also causes a deterioration in the charge transfer efficiency and the charge transfer speed, which is a serious problem.

【0019】ここまで2つの方式の単層CCDにおける
問題点を述べたが、いずれもゲートの影響がゲートの間
には及びにくくなるために電荷転送効率と転送速度の悪
化が起こるものである。上記の説明から明らかなよう
に、この問題はゲートがある間隔をもって配列されてい
る限り存在する。例えばゲート電圧の取り方によらず存
在し、CCDの駆動方式が2相駆動であっても3相或い
は4相駆動であっても存在する。また、この問題点は基
板の導電型がn型のCCDに対しても転送電荷は電子で
はなく正孔となるが同様に存在する。
The problems of the two types of single-layer CCDs have been described so far. However, in each case, the influence of the gate is hard to reach between the gates, so that the charge transfer efficiency and the transfer speed are deteriorated. As is apparent from the above description, this problem exists as long as the gates are arranged at a certain interval. For example, it exists regardless of how to take the gate voltage, and it exists whether the driving method of the CCD is two-phase driving, three-phase driving, or four-phase driving. In addition, this problem also exists in the case where the transfer charge is not electrons but holes instead of electrons in the case of the n-type CCD of the substrate.

【0020】この問題点の対策として従来取られている
方法はゲートの間隔をできるだけ小さくして転送効率及
び転送速度の悪化を小さくすることである。しかし、単
層CCDの場合にゲートの間隔を十分小さくすること
は、隣合うゲート間の短絡を防がなければならないので
困難である。また、ゲート間隔を小さくするということ
は電荷転送効率及び転送速度の悪化の度合いを小さくす
るだけであり、問題の本質的な解決とはなっていない。
As a countermeasure against this problem, a conventional method is to make the interval between the gates as small as possible to reduce the deterioration of the transfer efficiency and the transfer speed. However, in the case of a single-layer CCD, it is difficult to make the distance between the gates sufficiently small because a short circuit between adjacent gates must be prevented. Further, reducing the gate interval only reduces the degree of deterioration of the charge transfer efficiency and the transfer speed, and does not essentially solve the problem.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】このように従来、単層
CCDにおいてはチャネル部のうちゲートの間の部分が
ゲート直下の部分よりもゲート電圧の影響を受けにくい
ために、ここに電荷転送の障壁が生じたり、電荷の積み
残しが生じたりする現象が起こり、電荷転送効率及び電
荷転送速度の悪化を招く。特に、単層CCDにおいては
ゲート間の短絡を防ぎながらゲート間隔を小さくするこ
とが困難であるので、この現象が大きな問題となる。
As described above, in the conventional single-layer CCD, the portion between the gates in the channel portion is less affected by the gate voltage than the portion immediately below the gate. A phenomenon occurs in which a barrier is generated or charges are left behind, which causes deterioration in charge transfer efficiency and charge transfer speed. In particular, in a single-layer CCD, it is difficult to reduce the gate interval while preventing a short circuit between the gates, so this phenomenon is a serious problem.

【0022】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、チャネル部のゲート間
の部分に対してもゲートの影響が及びやすくし、同一ゲ
ート間隔で比較した場合の電荷転送効率及び電荷転送速
度の改善をはかり得る電荷結合素子を提供することにあ
る。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and has as its object to make it easy for the gate to influence the portion between the gates of the channel portion, and to compare them at the same gate interval. An object of the present invention is to provide a charge-coupled device capable of improving charge transfer efficiency and charge transfer speed in such a case.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(構成) 上記課題を解決するために本発明は、次のような構成を
採用している。
(Configuration) In order to solve the above problem, the present invention employs the following configuration.

【0024】即ち本発明は、半導体基板上に第1の絶縁
膜を介して複数の転送電極を近接配置し、かつ転送電極
を単層ゲート構造とした電荷結合素子において、隣接す
る転送電極間で第1の絶縁膜を転送電極下よりも薄く形
成し、かつ隣接する転送電極間に第1の絶縁膜よりも誘
電率の高い第2の絶縁膜を形成したことを特徴とする。
That is, the present invention provides a charge-coupled device in which a plurality of transfer electrodes are arranged close to each other on a semiconductor substrate via a first insulating film and the transfer electrodes have a single-layer gate structure. It is characterized in that the first insulating film is formed thinner than under the transfer electrode, and a second insulating film having a higher dielectric constant than the first insulating film is formed between adjacent transfer electrodes.

【0025】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は、次のものがあげられる。 (1) 第1の絶縁膜の膜厚を薄くする部分及びその上部の
誘電率の高い第2の絶縁膜が転送電極の側壁との自己整
合によって形成されていること。 (2) 基板はシリコンであり、第1の絶縁膜は基板の酸化
によって形成されたシリコン酸化膜であり、第2の絶縁
膜はシリコン窒化膜又は堆積によって形成されたシリコ
ン酸化膜であること。
Here, preferred embodiments of the present invention include the following. (1) A portion where the thickness of the first insulating film is reduced and a second insulating film having a high dielectric constant on the portion where the thickness is reduced are formed by self-alignment with the side wall of the transfer electrode. (2) The substrate is silicon, the first insulating film is a silicon oxide film formed by oxidation of the substrate, and the second insulating film is a silicon nitride film or a silicon oxide film formed by deposition.

【0026】(作用)本発明に よれば、隣接する転送電極間において第1の絶
縁膜の厚さを薄くし、その上部に第1の絶縁膜よりも誘
電率の高い第2の絶縁膜を配置することにより、電荷転
送効率及び電荷転送速度を向上させることができる。即
ち、誘電率の高い物質中においては、分極電荷による遮
蔽効果が大きいために電位の変化が小さくなる。よっ
て、転送電極の電圧を効果的にチャネルに伝えるには転
送電極とチャネルの間により誘電率の高い物質を配置す
ればよい。転送電極間においてゲート絶縁膜の厚さを薄
くし、その上部にゲート絶縁膜よりも誘電率の高い物質
を配置すれば、チャネル部のうち転送電極間の部分にお
いて転送電極下との電位差が小さくなる効果を生じる。
よって、チャネル部のうち転送電極間において電荷転送
の障壁が生じること及び電荷の積み残しが生じることが
少なくなるか、若しくはなくなる。これにより、電荷転
送効率及び電荷転送速度が向上する。
(Function) According to the present invention, the thickness of the first insulating film is reduced between adjacent transfer electrodes, and the second insulating film having a higher dielectric constant than the first insulating film is formed on the first insulating film. By arranging, the charge transfer efficiency and the charge transfer speed can be improved. That is, in a substance having a high dielectric constant, the change in potential is small because the shielding effect by the polarization charge is large. Therefore, in order to effectively transmit the voltage of the transfer electrode to the channel, a substance having a higher dielectric constant may be disposed between the transfer electrode and the channel. If the thickness of the gate insulating film is reduced between the transfer electrodes and a material having a higher dielectric constant than the gate insulating film is disposed thereon, the potential difference between the transfer electrodes in the channel portion between the transfer electrodes and below the transfer electrodes is reduced. Produces the following effects.
Therefore, the occurrence of the charge transfer barrier between the transfer electrodes in the channel portion and the occurrence of the charge accumulation are reduced or eliminated. Thereby, charge transfer efficiency and charge transfer speed are improved.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
実施形態を説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an embodiment of the present invention with reference to the drawings.

【0028】(参考例1) 図1は、本発明の第1の参考例に係わるCCDの転送方
向の概略構成を示す断面図である。このCCDは、n型
シリコン基板11上にp型不純物拡散層12を形成し、
その上に、埋め込みチャネル型CCDを構成するn型不
純物拡散層13を形成し、さらにゲート絶縁膜を構成す
るシリコン酸化膜14とシリコン窒化膜15を介して、
CCD転送電極16を形成して構成される。
[0028] (Reference Example 1) FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a CCD transfer direction according to a first exemplary embodiment of the present invention. This CCD forms a p-type impurity diffusion layer 12 on an n-type silicon substrate 11,
An n-type impurity diffusion layer 13 constituting a buried channel type CCD is formed thereon, and a silicon oxide film 14 and a silicon nitride film 15 constituting a gate insulating film are further interposed.
The CCD transfer electrode 16 is formed.

【0029】本参考例においては、シリコン窒化膜15
が転送電極間のギャップにおいて除去されている。これ
により、シンターを行うことにより、シリコン窒化膜1
5が除去された部分を通して水素原子を、シリコン基板
11の表面付近、即ちn型不純物拡散層13中に多く存
在するダングリングボンドに結合させ、CCDのノイズ
の原因の一つである暗電流を低減させることができる。
In this embodiment , the silicon nitride film 15
Are removed in the gap between the transfer electrodes. Thereby, by performing sintering, the silicon nitride film 1 is formed.
Hydrogen atoms are coupled to the dangling bonds near the surface of the silicon substrate 11, that is, in the n-type impurity diffusion layer 13, through a portion from which 5 has been removed, thereby reducing dark current which is one of the causes of CCD noise. Can be reduced.

【0030】図2は、本参考例のCCDの製造工程を示
す断面図である。まず、図2(a)に示すように、微細
加工技術を用いて、転送電極が単層のポリシリコンから
なるCCDを形成する。この状態は従来のCCDと同じ
である。
FIG. 2 is a sectional view showing a manufacturing process of the CCD of the present embodiment . First, as shown in FIG. 2A, a CCD in which a transfer electrode is made of a single-layer polysilicon is formed by using a fine processing technique. This state is the same as the conventional CCD.

【0031】次いで、図2(b)に示すように、ポリシ
リコン転送電極16をマスクとし、例えば反応性イオン
エッチング等の手段を用いて、転送電極間ギャップにお
いてシリコン窒化膜15をエッチングする。このとき、
ゲート絶縁膜としてSiO2とSiNとSiO2 を順に
積層したONO膜を用いている場合には、そのトップシ
リコン酸化膜をエッチングした後、続いてシリコン窒化
膜をエッチングすればよい。
Then, as shown in FIG. 2B, using the polysilicon transfer electrode 16 as a mask, the silicon nitride film 15 is etched in the gap between the transfer electrodes by using, for example, reactive ion etching. At this time,
When an ONO film in which SiO 2 , SiN, and SiO 2 are sequentially stacked is used as the gate insulating film, the top silicon oxide film may be etched, and then the silicon nitride film may be etched.

【0032】ここで、従来技術では図2(a)に示すよ
うに、ゲート絶縁膜を構成するシリコン窒化膜15がC
CDの全面にわたって存在している。シリコン窒化膜1
5は水素原子を通さないため、シンターを行ってもn型
不純物拡散層13中に存在するシリコン原子のダングリ
ングボンドは水素と結合させて暗電流を低減させること
はできない。
Here, in the prior art, as shown in FIG. 2A, the silicon nitride film
It exists all over the CD. Silicon nitride film 1
Since No. 5 does not allow passage of hydrogen atoms, even if sintering is performed, dangling bonds of silicon atoms present in the n-type impurity diffusion layer 13 cannot be combined with hydrogen to reduce dark current.

【0033】これに対し、本参考例のように転送電極1
6間のギャップにおいてシリコン窒化膜15が除去され
ていれば、図2(b)に示すように、シンターを行うこ
とによりn型不純物拡散層13中に多く存在するダング
リングボンドを水素と結合させ、CCDのノイズの原因
の一つである暗電流を低減させることができる。
On the other hand, as in the present embodiment , the transfer electrode 1
If the silicon nitride film 15 has been removed in the gap between the silicon nitride films 6, the dangling bonds existing in the n-type impurity diffusion layer 13 are bonded to hydrogen by sintering, as shown in FIG. The dark current, which is one of the causes of CCD noise, can be reduced.

【0034】なお、本参考例ではゲート絶縁膜がシリコ
ン酸化膜14と、その上に形成されたシリコン窒化膜1
5からなる、いわゆるON膜で構成されているが、それ
に限定されることなく、ONO膜で構成してもよい。O
NO膜とは第1のシリコン酸化膜と、その上に形成され
たシリコン窒化膜と、さらにその上に形成された第2の
シリコン酸化膜からなる絶縁膜である。
In this embodiment , the gate insulating film is made of the silicon oxide film 14 and the silicon nitride film 1 formed thereon.
5, but is not limited thereto, and may be an ONO film. O
The NO film is an insulating film composed of a first silicon oxide film, a silicon nitride film formed thereon, and a second silicon oxide film formed thereon.

【0035】この場合、ゲート絶縁膜のうち少なくとも
シリコン窒化膜を除去する。即ち、本発明の本質は、転
送電極間ギャップにおいて、ゲート絶縁膜中に含まれる
シリコン窒化膜を除去することにある。
In this case, at least the silicon nitride film in the gate insulating film is removed. That is, the essence of the present invention is to remove the silicon nitride film contained in the gate insulating film in the gap between the transfer electrodes.

【0036】また、本参考例においては、n型基板11
上にp型不純物拡散層12を設け、その上にn型不純物
拡散層13を設けてCCDを形成しているが、p型基板
上に埋め込みチャネル層を形成するn型不純物拡散層1
3を設けてCCDを形成してもよい。
In this embodiment , the n-type substrate 11
A p-type impurity diffusion layer 12 is provided thereon, and an n-type impurity diffusion layer 13 is provided thereon to form a CCD. However, an n-type impurity diffusion layer 1 for forming a buried channel layer on a p-type substrate is provided.
3 may be provided to form a CCD.

【0037】本発明は、上述した参考例で述べた単層転
送電極型CCDで特に有効である。何故ならば、図2を
用いて上述したように、単層転送電極型CCDにおいて
は、転送電極に対してセルフアラインでシリコン窒化膜
を除去することが容易であるためである。しかしなか
ら、現在最も頻繁に用いられている。二層オーバーラッ
プ型CCDに対しても有効なのは言うまでもない。
The present invention is particularly effective for the single-layer transfer electrode type CCD described in the above-mentioned reference example . This is because, as described above with reference to FIG. 2, in the single-layer transfer electrode type CCD, it is easy to remove the silicon nitride film by self-alignment with respect to the transfer electrode. However, it is currently the most frequently used. It is needless to say that the present invention is also effective for a two-layer overlap type CCD.

【0038】(参考例2) 図3は、本発明の第2の参考例に係わる二層オーバラッ
プ型CCDの製造工程を示す断面図である。なお、図1
と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省
略する。
[0038] (Reference Example 2) FIG. 3 is a sectional view showing a second two-layer overlap type CCD manufacturing process according to Embodiment of the present invention. FIG.
The same parts as those described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0039】まず、図3(a)に示すように、従来技術
と同じ技術で二層オーバーラップ構造のCCDを形成す
る。ここで、16は第1層ポリシリコン、17は層間酸
化膜、18は第2層ポリシリコンである。
First, as shown in FIG. 3A, a CCD having a two-layer overlap structure is formed by the same technique as the conventional technique. Here, 16 is a first layer polysilicon, 17 is an interlayer oxide film, and 18 is a second layer polysilicon.

【0040】次いで、図3(b)に示すように、例えば
ポリッシング等の手段により第2層ポリシリコン18の
第1層ポリシリコン16上に形成されている部分を除去
する。次いで、図3(c)に示すように、例えば反応性
イオンエッチング等の手段を用いて、第2層ポリシリコ
ン18をエッチングし、転送電極間ギャップ上にポリシ
リコンが存在しないようにする。
Next, as shown in FIG. 3B, a portion of the second polysilicon layer 18 formed on the first polysilicon layer 16 is removed by, for example, polishing. Next, as shown in FIG. 3C, the second-layer polysilicon 18 is etched by using, for example, reactive ion etching or the like so that the polysilicon does not exist on the gap between the transfer electrodes.

【0041】次いで、図4(d)に示すように、例えば
弗化アンモン溶液によるエッチング等の手段を用いて層
間酸化膜17を除去する。さらに、図4(e)に示すよ
うに、第1層ポリシリコン16及び第2層ポリシリコン
18をマスクとして、例えば反応性イオンエッチング等
の手段を用いて、転送電極間ギャップにおいてシリコン
窒化膜15をエッチングする。
Next, as shown in FIG. 4D, the interlayer oxide film 17 is removed by using a method such as etching with an ammonium fluoride solution. Further, as shown in FIG. 4E, using the first polysilicon layer 16 and the second polysilicon layer 18 as masks, for example, by means of reactive ion etching or the like, the silicon nitride film 15 is formed in the gap between the transfer electrodes. Is etched.

【0042】(参考例3) 図5は、本発明の第3の参考例に係わるFIT型CCD
エリアセンサの概略構成を示す平面図である。FIT型
CCDエリアセンサではイメージ部と、信号を一次蓄積
しておく蓄積部、水平CCD24、出力アンプ25とか
らなる。
[0042] (Reference Example 3) Figure 5, FIT type CCD according to a third exemplary embodiment of the present invention
FIG. 2 is a plan view illustrating a schematic configuration of an area sensor. The FIT type CCD area sensor includes an image section, a storage section for temporarily storing signals, a horizontal CCD 24, and an output amplifier 25.

【0043】イメージ部は、光電変換蓄積を行うフォト
ダイオード21と垂直CCD22から構成されている。
蓄積部は垂直CCD23からなる。ここで、CCDのゲ
ート絶縁膜はシリコン窒化膜を含んでおり、蓄積部の垂
直CCD23では転送電極間ギャップにおいてそのシリ
コン窒化膜が除去されている。
The image section comprises a photodiode 21 for performing photoelectric conversion accumulation and a vertical CCD 22.
The storage unit includes a vertical CCD 23. Here, the gate insulating film of the CCD includes a silicon nitride film, and in the vertical CCD 23 of the storage section, the silicon nitride film is removed in the gap between the transfer electrodes.

【0044】こような構成においては、シンターを行え
ば水素を基板表面近くのシリコン原子のダングリングボ
ンドに結合させることができる。従って、蓄積部で発生
する暗電流を低減しノイズのないFIT型CCDエリア
センサが実現できる。
In such a configuration, if sintering is performed, hydrogen can be bonded to dangling bonds of silicon atoms near the substrate surface. Therefore, it is possible to realize a FIT type CCD area sensor that reduces dark current generated in the storage unit and has no noise.

【0045】なお、イメージ部の垂直CCD22で転送
電極間ギャップにおいてゲート絶縁膜中のシリコン窒化
膜を除去すれば、さらに暗電流を低減することができ
る。通常、イメージ部においては、フォトダイオード2
1においてシリコン窒化膜を除去して暗電流の低減を行
うが、垂直CCD22においてもシリコン窒化膜を除去
すれば、さらに効率的に暗電流の低減が可能である。
The dark current can be further reduced by removing the silicon nitride film in the gate insulating film in the gap between the transfer electrodes in the vertical CCD 22 in the image area. Usually, in the image portion, the photodiode 2
In 1, the silicon nitride film is removed to reduce the dark current. However, if the silicon nitride film is removed in the vertical CCD 22, the dark current can be reduced more efficiently.

【0046】また、本発明をIT型CCDエリアセンサ
の垂直CCDに適用した場合、フォトダイオードにおい
てシリコン窒化膜を除去する工程が不要となるため、フ
ォトダイオードに起因する画像欠陥が減少するという効
果もある。一般に、画像欠陥はフォトダイオードで例え
ばケミカルドライエッチングのようなエッチングを行っ
てシリコン窒化膜を除去すると増加する。
Further, when the present invention is applied to a vertical CCD of an IT-type CCD area sensor, a step of removing a silicon nitride film from a photodiode is not required, so that an image defect due to the photodiode is reduced. is there. Generally, image defects increase when the silicon nitride film is removed by performing etching such as chemical dry etching using a photodiode.

【0047】(参考例4) また本発明は、単層ゲート構造のCCDの転送電極間ギ
ャップに埋め込みチャネル層と反対導電型の不純物をド
ーピングする場合に特に有効である。その理由は、ドー
ピングする際の転送電極ギャップにおけるゲート絶縁膜
がシリコン酸化膜のみとなり、製造上のばらつきが低減
されるためである。
Reference Example 4 The present invention is particularly effective when the gap between the transfer electrodes of a CCD having a single-layer gate structure is doped with an impurity of the opposite conductivity type to the buried channel layer. The reason is that the gate insulating film in the transfer electrode gap at the time of doping is only a silicon oxide film, and the variation in manufacturing is reduced.

【0048】なお、単層CCDの転送電極間ギャップに
埋め込みチャネル層と反対導電型の不純物をドーピング
するとCCDの転送効率を改善されることは、特開昭6
3−194358号公報により公知である。
It should be noted that the transfer efficiency of the CCD can be improved by doping the gap between the transfer electrodes of the single-layer CCD with an impurity of the opposite conductivity type to that of the buried channel layer.
It is known from JP 3-194358.

【0049】図6は、本発明の第4の参考例に係わるC
CDの転送方向の概略構成を示す断面図であり、転送電
極間ギャップに埋め込みチャネル層と反対導電型の不純
物をドーピングしたCCDである。
[0049] Figure 6, according to the fourth reference example of the present invention C
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a transfer direction of a CD, which is a CCD in which a gap between transfer electrodes is doped with an impurity of a conductivity type opposite to a buried channel layer.

【0050】ここでp型不純物拡散層19は、前記図2
を用いて説明した製造方法に従ってシリコン窒化膜15
を除去した後、シリコン窒化膜15及び第1層ポリシリ
コンからなる転送電極16をマスクとして、転送電極間
ギャップにセルフアラインで例ばBイオンを注入して形
成する。
Here, the p-type impurity diffusion layer 19
Silicon nitride film 15 according to the manufacturing method described with reference to FIG.
Is removed, B ions are implanted into the gap between the transfer electrodes by self-alignment, for example, using the transfer electrode 16 made of the silicon nitride film 15 and the first-layer polysilicon as a mask.

【0051】なお、上述した各参考例では、転送電極と
してポリシリコンを用いているが、金属のシリサイドや
金属を用いてもよい。具体的にはMo,W,Tiや、そ
のシリサイド等を用いてもよい。金属のシリサイドや金
属を転送電極に用いた場合、そのストレスのためポリシ
リコンを転送電極とした場合と比較して、一般に暗電流
が増加する傾向にある。このため、転送電極間ギャップ
においてシリコン窒化膜を除去して、シンターにより水
素原子をダングリングボンドに結合させることが可能に
なれば、その効果ははかりしれない。
In each of the above embodiments , polysilicon is used as the transfer electrode, but metal silicide or metal may be used. Specifically, Mo, W, Ti, or silicide thereof may be used. When a metal silicide or metal is used for the transfer electrode, the dark current generally tends to increase as compared with the case where polysilicon is used for the transfer electrode due to the stress. For this reason, if the silicon nitride film is removed in the gap between the transfer electrodes and the hydrogen atoms can be bonded to the dangling bonds by the sinter, the effect cannot be expected.

【0052】(実施形態1) 図7は、本発明の第1の実施形態に係わるCCDの概略
構成及びポテンシャルを示す図である。
( Embodiment 1 ) FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration and a potential of a CCD according to a first embodiment of the present invention.

【0053】図7の最上段の図は本実施形態における単
層CCDの構造を示したものである。p型シリコン基板
1の上に酸化によってシリコン酸化膜(第1の絶縁膜)
2が形成され、その上にゲート電極(転送電極)3−1
〜3−4が形成されている。そして、隣接するゲート電
極間とその上には絶縁膜(第2の絶縁膜)4が形成され
ている。
The uppermost diagram in FIG. 7 shows the structure of the single-layer CCD in this embodiment . Silicon oxide film (first insulating film) by oxidation on p-type silicon substrate 1
2 is formed thereon, and a gate electrode (transfer electrode) 3-1 is formed thereon.
To 3-4 are formed. An insulating film (second insulating film) 4 is formed between and on adjacent gate electrodes.

【0054】ここで、本実施形態では隣接するゲート電
極間において酸化膜2の膜厚が薄くなっており、絶縁膜
4は隣接するゲート電極間ではゲート電極よりも基板1
に近付いている。そして、絶縁膜4としては、その誘電
率が酸化膜2の誘電率よりも大きいものを用いている。
Here, in this embodiment , the thickness of the oxide film 2 is smaller between the adjacent gate electrodes, and the insulating film 4 is formed between the adjacent gate electrodes so that the substrate 1 has a smaller thickness than the gate electrode.
Approaching. The insulating film 4 has a dielectric constant higher than that of the oxide film 2.

【0055】絶縁体の誘電率を下記の(表1)に示す
が、誘電率の高い絶縁膜4として、例えばシリコン窒化
膜や堆積によって形成されたシリコン酸化膜を用いるこ
とができる。
The dielectric constant of the insulator is shown below (Table 1). As the insulating film 4 having a high dielectric constant, for example, a silicon nitride film or a silicon oxide film formed by deposition can be used.

【0056】[0056]

【表1】 [Table 1]

【0057】図8は単層CCDの電荷転送時の電圧変化
を説明する図であり、図7(a)〜(d)は図8の時刻
a〜dに対応する基板表面のポテンシャルと転送電荷の
分布を示した図である。ここで、ポテンシャルはp基板
1の電位を基準に、下向きを正にとって表示してある。
FIGS. 8A to 8D are diagrams for explaining voltage changes during charge transfer of the single-layer CCD. FIGS. 7A to 7D show potentials and transfer charges on the substrate surface corresponding to times a to d in FIG. FIG. Here, the potential is shown with the downward direction being positive with respect to the potential of the p substrate 1.

【0058】図7(a)は時刻aにおいてゲート電極3
−2の下に転送電荷が存在する状態であり、ゲート電極
3−2に基板よりも高い電圧(“H”と書く)が印加さ
れており、ゲート電極3−1,3−3,3−4には基板
と同じ電圧(“L”と書く)が印加されている。表面ポ
テンシャル及び転送電荷の分布は従来例である図10
(a)と同じである。
FIG. 7A shows the state of the gate electrode 3 at time a.
In this state, there is a transfer charge below −2, a higher voltage (written as “H”) than the substrate is applied to the gate electrode 3-2, and the gate electrodes 3-1, 3-3, 3- 4, the same voltage as that of the substrate (written as "L") is applied. The distribution of the surface potential and the transfer charge is shown in FIG.
Same as (a).

【0059】次いで、ゲート3−3の電圧を“H”とし
た時刻bでは、転送電荷の一部がゲート3−3の一部が
ゲート3−3の下へと流れ込んでいる。ここで、従来例
の図10(b)ではゲート3−2と3−3の間にポテン
シャル障壁ができていたが、本実施形態では図7(b)
に示すようにゲートの間の部分の電位がゲート電極の電
位に近くなるため、このポテンシャル障壁が小くなる
か、若しくは無くなる。
Next, at time b when the voltage of the gate 3-3 is set to "H", a part of the transfer charge flows into a part of the gate 3-3 below the gate 3-3. Here, we had made the potential barrier between the conventional example and FIG. 10 (b) in the gate 3-2 3-3, in the present embodiment FIG. 7 (b)
Since the potential of the portion between the gates is close to the potential of the gate electrode as shown in (1), this potential barrier is reduced or eliminated.

【0060】その後、図7(c)に示すようにゲート3
−2を“H”にしていく時刻cでは、ゲート3−2下の
残りの電荷がゲート3−3の下に流れ込むが、従来例の
図10(c)よりも電位障壁が小さいために電荷の移動
がスムーズに起こる。このため、電荷の転送速度が向上
する、或いは同じ転送速度における電荷の転送効率が向
上することになる。
Thereafter, as shown in FIG.
At time c when -2 is changed to "H", the remaining charge under the gate 3-2 flows under the gate 3-3. However, since the potential barrier is smaller than that in FIG. Movement occurs smoothly. Therefore, the charge transfer speed is improved, or the charge transfer efficiency at the same transfer speed is improved.

【0061】なお、この後は、図7(d)のようにゲー
ト3−2が“L”となった時刻dでは電荷がゲート3−
3の下に存在し、(a)の状態からのゲート1個分の電
荷転送が終了する。この一連の動作を繰り返して電荷が
転送されることになる。
Thereafter, as shown in FIG. 7 (d), at time d when the gate 3-2 becomes "L", the electric charge is applied to the gate 3-2.
3 and the charge transfer for one gate from the state of FIG. This series of operations is repeated to transfer charges.

【0062】このように本実施形態によれば、ゲート絶
縁膜としての酸化膜2をゲート間で薄く形成し、さらに
ゲート間に埋込む絶縁膜4として酸化膜2よりも誘電率
の高い材料を用いているので、ゲート間下のチャネルに
ゲートの電圧を効果的に伝えることができる。このた
め、チャネル部のうち転送電極間において電荷転送の障
壁が生じること及び電荷の積み残しが生じることが少な
くなるか、若しくはなくなり、これにより電荷転送効率
及び電荷転送速度を向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment , the oxide film 2 as the gate insulating film is formed thin between the gates, and a material having a higher dielectric constant than the oxide film 2 is used as the insulating film 4 embedded between the gates. Since it is used, the voltage of the gate can be effectively transmitted to the channel below the gate. For this reason, the occurrence of charge transfer barriers between the transfer electrodes and the accumulation of charges in the channel portion are reduced or eliminated, whereby the charge transfer efficiency and the charge transfer speed can be improved.

【0063】(実施形態2) 図9は、本発明の第2の実施形態に係わるCCDの概略
構成及びポテンシャルを示す図である。
( Embodiment 2 ) FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration and a potential of a CCD according to a second embodiment of the present invention.

【0064】図9の最上部の図は本実施形態における単
層CCDの構造を示したものである。p型シリコン基板
1にn型拡散層5が形成されており、その上部に第1の
実施形態と同様に、シリコン酸化膜2を介してゲート3
−1〜3−4と絶縁膜4が形成されている。
FIG. 9 shows the structure of the single-layer CCD in this embodiment . An n-type diffusion layer 5 is formed on a p-type silicon substrate 1, and a first
As in the embodiment, the gate 3 is formed via the silicon oxide film 2.
-1 to 3-4 and an insulating film 4 are formed.

【0065】ここで、本実施形態においても、ゲート電
極の間において酸化膜2の膜厚が薄くなっており、絶縁
膜4は隣接するゲート電極間ではゲート電極よりも基板
1に近付いている。そして、絶縁膜4として、その誘電
率が酸化膜2の誘電率よりも大きいものを用いている。
Here, also in this embodiment , the thickness of the oxide film 2 is thin between the gate electrodes, and the insulating film 4 is closer to the substrate 1 than the gate electrode between the adjacent gate electrodes. The insulating film 4 has a dielectric constant higher than that of the oxide film 2.

【0066】n型拡散層5には電圧“H”が印加されて
おり、ゲート電圧をこの“H”とそれよりも低いある電
圧“L”の間で変化させて電荷を転送することは図11
に示した従来例と同じである。図9(a)〜(d)はゲ
ート電圧を図8に従って変化させた場合の時刻a〜dに
対応するチャネル部のポテンシャルと、転送電荷である
電子の分布を示したものである。
A voltage "H" is applied to the n-type diffusion layer 5, and it is not possible to transfer charges by changing the gate voltage between this "H" and a certain voltage "L" lower than this. 11
This is the same as the conventional example shown in FIG. FIGS. 9A to 9D show the potential of the channel portion corresponding to times a to d and the distribution of electrons as transfer charges when the gate voltage is changed according to FIG.

【0067】時刻aはゲート3−2の下に電荷が存在す
る状態である。ゲート3−2は“H”となっているが、
ゲート3−1,3−3,3−4は“L”としてチャネル
をカットしている。ここで、従来例を示した図11
(a)においてはゲートの間の部分でポテンシャルが窪
んだようになっていたが、本発明を適用した図9(a)
ではチャネル部のうちゲートの間の部分のポテンシャル
がゲート電位に近くなるためこの窪みが小さくなるか、
又はなくなる。
Time a is a state in which a charge exists under the gate 3-2. The gate 3-2 is at "H",
Gates 3-1, 3-3, and 3-4 cut the channel as "L". Here, FIG.
In FIG. 9A, the potential is depressed in the portion between the gates, but FIG. 9A to which the present invention is applied.
In this case, since the potential of the portion between the gates in the channel portion is close to the gate potential, this depression is reduced,
Or gone.

【0068】次いで、図9(b)に示すようにゲート3
−3を“H”にした時刻bでは、電荷の一部がゲート3
−3の下に転送されており、この状態は従来例の図11
(b)と同じである。
Next, as shown in FIG.
At time b when -3 is set to "H", a part of the charges
-3, which is in the state of FIG.
Same as (b).

【0069】次いで、ゲート3−2を“L”にしていく
とゲート3−2の下の残りの電荷がゲート3−3の下に
流れ込む。ここで、従来例の図11(c)ではゲート3
−1と3−2の間にポテンシャルの窪みができ、ここに
電荷が取り残されると言う問題があった。本発明を適用
した図9(c)では、このポテンシャルの窪みが小さく
なるか、若しくは無くなる、つまり電荷の取り残しが少
なくなるか、若しくは無くなる。よって、電荷の転送効
率が従来の単層CCDよりも向上する。
Next, when the gate 3-2 is set to "L", the remaining charge under the gate 3-2 flows under the gate 3-3. Here, in the conventional example of FIG.
There is a problem that a potential dent is formed between -1 and 3-2, and charges are left behind. In FIG. 9C to which the present invention is applied, the depression of the potential is reduced or eliminated, that is, the remaining charge is reduced or eliminated. Therefore, the charge transfer efficiency is improved as compared with the conventional single-layer CCD.

【0070】この後は、図9(d)のようにゲート3−
2が“L”となった時刻dでは電荷がゲート3−3の下
に存在し、(a)の状態からのゲート1個分の電荷転送
が終了する。この一連の動作を繰り返して電荷が転送さ
れることになる。
Thereafter, as shown in FIG.
At time d when 2 becomes "L", the charge exists under the gate 3-3, and the charge transfer for one gate from the state of (a) ends. This series of operations is repeated to transfer charges.

【0071】なお、本発明は上述した各実施形態に限ら
ず、他の単層CCDにおいてもゲート電極がある間隔を
持って配列されている限り適用することができる。つま
り、ゲート電圧の“H”と“L”の値の取り方やCCD
の駆動方式、基板の材質や導電形などによらず本発明は
有効である。また、第1及び第2の絶縁膜の材料は仕様
に応じて適宜変更可能である。その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができ
る。
The present invention is not limited to the above embodiments , but can be applied to other single-layer CCDs as long as the gate electrodes are arranged with a certain interval. In other words, how to take the “H” and “L” values of the gate voltage and the CCD
The present invention is effective irrespective of the driving method, the material of the substrate and the conductivity type. Further, the materials of the first and second insulating films can be appropriately changed according to the specifications. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0072】[0072]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、単
層CCDに対してチャネル部のうちゲート電極の間の部
分がゲートの電圧による制御を受けやすくすることがで
き、電荷転送のポテンシャル障壁を小さくし、又は電荷
の積み残しの原因となるポテンシャルのひずみを小さく
し、電荷転送速度及び電荷転送効率を向上させることが
できる。
As described above in detail , according to the present invention, the portion between the gate electrodes in the channel portion can be easily controlled by the gate voltage with respect to the single-layer CCD, and the charge transfer can be improved. It is possible to reduce a potential barrier or a potential distortion which causes accumulation of charges, thereby improving a charge transfer speed and a charge transfer efficiency.

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

【図1】第1の参考例に係わるCCDの転送方向の概略
構成を示す断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a CCD in a transfer direction according to a first reference example .

【図2】第1の参考例におけるCCDの製造工程を示す
断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing a manufacturing process of the CCD according to the first reference example .

【図3】第2の参考例に係わるCCDの製造工程の前半
を示す断面図。
FIG. 3 is a sectional view showing a first half of a manufacturing process of a CCD according to a second reference example .

【図4】第2の参考例に係わるCCDの製造工程の後半
を示す断面図。
FIG. 4 is a sectional view showing the latter half of the manufacturing process of the CCD according to the second reference example .

【図5】第3の参考例に係わるFIT型CCDエリアセ
ンサの概略構成を示す平面図。
FIG. 5 is a plan view showing a schematic configuration of an FIT type CCD area sensor according to a third reference example .

【図6】第4の参考例に係わるCCDの概略構成を示す
断面図。
FIG. 6 is a sectional view showing a schematic configuration of a CCD according to a fourth reference example .

【図7】第1の実施形態に係わるCCDの概略構成及び
ポテンシャルを示す図。
FIG. 7 is a view showing a schematic configuration and a potential of the CCD according to the first embodiment .

【図8】単層CCDを動作させるゲート電圧のタイミン
グを示す図。
FIG. 8 is a diagram showing timing of a gate voltage for operating a single-layer CCD.

【図9】第2の実施形態に係わるCCDの概略構成及び
ポテンシャルを示す図。
9 is a diagram showing a schematic configuration and the potential of the CCD according to the second embodiment.

【図10】従来の単層CCDの第1の方式の構造例と動
作の様子を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing an example of the structure of a first method of a conventional single-layer CCD and the state of operation.

【図11】従来の単層CCDの第2の方式の構造例と動
作の様子を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing an example of the structure of a second method of a conventional single-layer CCD and the operation thereof.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…p型シリコン基板(半導体基板) 2…シリコン酸化膜(第1の絶縁膜) 3…ゲート電極(転送電極) 4…絶縁膜(第2の絶縁膜) 5…n型拡散層 11…n型シリコン基板(半導体基板) 12…p型不純物拡散層 13…n型不純物拡散層 14…シリコン酸化膜 15…シリコン窒化膜 16…第1層ポリシリコン(転送電極) 17…層間酸化膜 18…第2層ポリシリコン(転送電極) 19…p型不純物拡散層 21…フォトダイオード 22…イメージ部の垂直CCD 23…蓄積部の垂直CCD 24…水平CCD 25…出力アンプ REFERENCE SIGNS LIST 1 p-type silicon substrate (semiconductor substrate) 2 silicon oxide film (first insulating film) 3 gate electrode (transfer electrode) 4 insulating film (second insulating film) 5 n-type diffusion layer 11 n Type silicon substrate (semiconductor substrate) 12 p-type impurity diffusion layer 13 n-type impurity diffusion layer 14 silicon oxide film 15 silicon nitride film 16 first-layer polysilicon (transfer electrode) 17 interlayer oxide film 18 2-layer polysilicon (transfer electrode) 19 ... p-type impurity diffusion layer 21 ... photodiode 22 ... vertical CCD of image part 23 ... vertical CCD of storage part 24 ... horizontal CCD 25 ... output amplifier

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 馬渕 圭司 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝研究開発センター内 (56)参考文献 特開 平6−77457(JP,A) 特開 平2−271543(JP,A) 特開 平3−222437(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/339 H01L 27/14 - 27/148 H01L 29/762 - 29/768 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Keiji Mabuchi 1 Ritsumeikan Center, Komukai Toshiba-cho, Saisaki-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture (56) References JP-A-6-77457 (JP, A) JP-A-2-271543 (JP, A) JP-A-3-22437 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/339 H01L 27/14-27/148 H01L 29/762-29/768

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板上に第1の絶縁膜を介して複数
の転送電極を近接配置し、かつ転送電極を単層ゲート構
造とした電荷結合素子において、 隣接する転送電極間で第1の絶縁膜が転送電極下よりも
薄く形成され、かつ隣接する転送電極間に第1の絶縁膜
よりも誘電率の高い第2の絶縁膜を形成してなることを
特徴とする電荷結合素子。
A charge-coupled device in which a plurality of transfer electrodes are arranged close to each other on a semiconductor substrate via a first insulating film, and the transfer electrodes have a single-layer gate structure. A charge-coupled device, wherein an insulating film is formed thinner than under a transfer electrode, and a second insulating film having a higher dielectric constant than the first insulating film is formed between adjacent transfer electrodes.
【請求項2】第1の絶縁膜の膜厚を薄くする部分及びそ
の上部の誘電率の高い第2の絶縁膜が転送電極の側壁と
の自己整合によって形成されていることを特徴とする請
求項記載の電荷結合素子。
2. The method according to claim 1, wherein the portion of the first insulating film whose thickness is to be reduced and the second insulating film having a high dielectric constant thereon are formed by self-alignment with the side wall of the transfer electrode. Item 2. The charge-coupled device according to Item 1 .
【請求項3】前記基板はシリコンであり、第1の絶縁膜
は基板の酸化によって形成されたシリコン酸化膜であ
り、第2の絶縁膜はシリコン窒化膜又は堆積によって形
成されたシリコン酸化膜であることを特徴とする請求項
記載の電荷結合素子。
3. The substrate is silicon, the first insulating film is a silicon oxide film formed by oxidizing the substrate, and the second insulating film is a silicon nitride film or a silicon oxide film formed by deposition. Claims characterized by the following
2. The charge-coupled device according to 1 .
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