JPH02164072A - 固体撮像装置および該装置に用いられる電荷転送装置ならびにその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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電荷転送装置を用いた固
体撮像装置の高集積化構造の改善およびその製造方法に
関するものである。

［従来の技術］ 電荷転送装置は、半導体の表面あるいは内部に蓄えられ
た電荷を表面に沿って順次一定方向に転送するものであ
る。そして、電荷転送装置は固体撮像装置やメモリなど
に応用されている。電荷転送装置の１つに電荷結合素子
（ＣＣＤ；Ｃｈａｒｇｅ　　Ｃｏｕｐｌｅｄ　　Ｄｅｖ
ｉｃｅ）がある。

ＣＣＤは、ＭＯＳキャパシタを多数段並べ、それらの空
乏領域が重なり、電位の井戸が結合するほど近接して設
置すると、外部から注入された電荷が電位の高いところ
から低いところにチャージパケットとなって転送される
現象を利用したものである。すなわち、電荷結合してい
る多数段のＭＯＳキャパシタのゲート電極にクロック電
圧を印加すると、半導体基板の表面に形成されたチャネ
ルに沿ってチャージパケットが順次転送されるものであ
る。

従来のＣＣＤは、半導体基板の主表面にＭＯＳキャパシ
タを転送方向に並べ電荷転送領域を形成したいわゆるブ
レーナ型のＣＣＤが知られている。

ところが、固体撮像装置に使用されるＣＣＤは、半導体
基板の主表面に感光領域とＣＣＤの電荷転送領域とが２
次元的に配列形成されている。そして、このような固体
撮像装置においては、解像度の向上や感度の向上のため
に高集積化や開口率を向上させることが要求される。と
ころが、高集積化が進むにつれてＣＯＤの占める表面積
の割合が大きくなり、開口率が低下し、感度の低下を生
じ、このために高解像度化の実現を阻害するという問題
が生じてきた。

そこで、高集積化を達成し得る微細化構造を有するＣＣ
Ｄが考案された。これは、たとえば特開昭６２−２９０
１７５号公報などに示されている。

第１２図は、本考案に示されたＣＣＤの構造を示した断
面斜視図であり、第１３図は、その平面構造図を示して
いる。ｐ型シリコン基板１の主表面には複数の平行に延
びた溝２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅが形成されている。ｐ型
シリコン基板１の表面上および溝２ｂ〜２ｅの内表面上
にはシリコン酸化膜の絶縁膜３が形成されている。さら
に、溝２ｂ〜２ｅの内部には溝に沿って長く延びた電極
４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅが形成されている。またｐ型シ
リコン基板１中には溝２ｂ〜２ｅの内表面に接してｎ型
不純物領域からなるチャネル領域５が形成されている。

チャネル領域５は４つの領域Ｉ〜■に分けられる。領域
■、■は絶縁膜３を介して電極４ａと対向している。そ
して領域Ｉはｎ領域、領域■はｎ領域である。また、領
域■、■は絶縁膜３を介して電極４ｂに対向して形成さ
れている。そして領域■はｎ−領域、領域■はｎ領域で
ある。さらに領域■と領域■とはその一部が接触して形
成されている。電極４ａ〜４ｅは１列おきに、すなわち
電極４　ａｓ　４　ｃ　ｓ　４　ｅはクロックパルス源
φ１に接続され、電極４ｂ、４ｄはクロックパルス源φ
２に接続されている。クロックパルス源φ１、φ２から
は互いに位相の異なるクロック電圧が印加される。動作
において、チャネル領域５に蓄積された電荷はクロック
パルス源φ１、φ２から印加されるハイレベルの電圧Ｖ
Ｈおよびローレベルの電圧ＶＬにより形成されるポテン
シャル井戸の高低によって矢印６の方向に順次転送され
る。

このように、本従来例においては、ＣＯＤの微細化構造
を実現するために、基板の主表面に溝部を形成し、この
内部に転送電極を形成し、さらにこの溝の側面にチャネ
ル領域を形成している。このような構造によってシリコ
ン基板の主表面に形成される電荷転送領域の平面占有面
積を低減することにより微細化構造を達成している。

また、ＣＣＤを用いた固体撮像装置において、解像度の
向上を目指して高集積化を図った従来の例について第１
４図および第１５図を用いて説明する。本例はたとえば
特開昭６２−５１２５４号公報に開示されている。第１
４図および第１５図を参照して、固体撮像装置はシリコ
ン基板７表面上に感光領域８と垂直電荷転送領域９とを
配列して形成されている。感光領域８はｎ型シリコン基
板７中に設けられたｐウェル領域１０の表面上にｎ型不
純物領域１１を形成し、ｐｎ接合を構成している。そし
て、感光領域８に入射した光によって励起された光電荷
はこのｐｎ接合領域に蓄積される。感光領域８に隣接し
て複数の電極４が第１４図の列方向に配列され、垂直電
荷転送領域９のＣＣＤを構成している。電極４はリード
１２により行方向の他の電極４と接続されている。電極
４はシリコン基板７の主表面に設けられた溝２の内部に
絶縁膜３を介して形成されている。また、複数の電極４
は列方向に整列し、１つおきに一方の電極の端部が他方
の電極の上部に乗上げるように構成されており、さらに
１つおきの電極４が感光領域８に蓄積された光電荷をＣ
ＯＤのｎチャネル領域５に転送するためのゲート電極部
１３を有している。また、溝２の内表面領域にはｎチャ
ネル領域を構成するｎ不純物領域５が形成されている。

このように、本従来例における固体撮像装置は、行列状
に配置された複数の感光領域８と各々の感光領域８に接
続され、感光領域８で発生した光電荷を垂直方向に転送
するためのＣＯＤ　（垂直電荷転送領域９）とを備えて
いる。そして、ＣＣＤは列方向に整列した複数の感光領
域８の列と交互に整列して配置されている。さらに、Ｃ
ＣＤの電極４および転送用ｎチャネル領域５を溝２の内
部に形成することにより垂直電荷転送領域９の平面占有
面積を縮小化し、感光領域８の開口率を向上させている
。

次に本従来例の固体撮像装置の動作について説明する。

感光領域８に入射した光は、この領域で光電荷を励起し
、ｐｎ接合領域に光電荷が蓄積される。ゲート電極部１
３を有する電極４に正のパルスが印加されると、ゲート
電極ｉ１３の下部のシリコン基板表面にｎチャネル（図
示せず）が形成され、感光領域８に蓄積された電荷がＣ
ＣＤのｎチャネル領域５に転送される。次に、複数の電
極４に駆動クロック信号が印加され、ＣＣＤのｎチャネ
ル領域５に蓄積された電荷が一斉にｎチャネル領域５を
通過して垂直（列方向）に転送される。垂直方向に１画
素分だけすべての電荷が転送されると、水平転送用のＣ
ＯＤ　（図示せず）側の端部の１画素分の電荷は水平転
送用のＣＣＤに転送され、水平転送用のＣＣＤにより水
平（行方向）に転送される。水平転送用のＣＣＤに転送
された電荷がすべて水平方向に転送されて出力されると
、再び複数の電極４に駆動クロック信号が印加されてす
べての電荷が１画素分だけ垂直方向に転送され、さらに
水平転送用のＣＣＤ側の端部の１画素分の電荷は水平転
送用のＣＣＤに転送され、水平転送用のＣＯＤにより水
平に転送されて出力される。以上の動作を繰返して感光
領域８に照射された光に応じた出力信号が得られる。

［発明が解決しようとする課ＷＪ］ このように、従来のＣＣＤあるいはＣＯＤを用いた固体
撮像装置は、高集積化構造あるいは微細化構造を実現す
るためにシリコン基板表面に溝部を形成し、この溝部の
内部にＣＯＤを形成することによって、平面占有面積を
低減させている。しかし、これらの構造は従来のいわゆ
るブレーナ型構造を基板表面に形成した溝の内部に作り
込んだ構造に止まっている。したがって、固体撮像装置
のように感光領域と電荷転送領域との平面的配置は依然
として従来のブレーナ型と同様の構成をとらざるを得な
い。したがって、基板表面上での電荷転送領域の平面占
有面積をさらに縮小化し集積度を向上させるには限界が
あった。

したがって、本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、半導体基板の表面占有面積を減少
し、高集積化が可能な電荷転送装置を提供すること、お
よびこのような電荷転送装置を備えた固体撮像装置を提
供することおよびその製造方法を提供することを目的と
する。

［課題を解決するための手段］ 請求項（１）にかかる発明による電荷転送装置は、主表
面と、この主表面に形成された凹溝とを備えた第１導電
型の半導体基板と、凹溝の両側面の各々に互いに独立し
て形成された第２導電型の不純物領域と、凹溝の一方の
側面に形成された不純物領域の表面上に絶縁膜を介し、
かつ電荷転送方向に並んで複数個形成され、不純物領域
に蓄えられた電荷を一定方向に転送する第１転送電極と
、凹溝の他方の側面上に形成された不純物領域の表面上
に絶縁膜を介し、かつ電荷転送方向に並んで複数個形成
され、不純物領域に蓄えられた電荷を一定方向に転送す
る第２転送電極と、凹溝の底部に形成され、凹溝の両側
面の各々に形成された不純物領域間を電気的に絶縁分離
するための絶縁分離手段とを備えている。

請求項（２）にかかる発明による固体撮像装置は、主表
面と、この主表面に互いに平行に延びるように複数個形
成され、互いに離隔する両側面とその両側面を連結する
底面とを備えた凹溝とを有する半導体基板と、凹溝の一
方の側面に近接する半導体基板の主表面上に位置し、凹
溝に沿って複数個配列され入射光に応じて信号電荷を発
生させる第１光電変換素子列と、凹溝の他方の側面に近
接する半導体基板の主表面上に位置し、凹溝に沿って複
数個配列され、入射光に応じて信号電荷を発生させる第
２光電変換素子列と、第１光電変換素子列および第２光
電変換素子列を構成する光電変換素子で発生した信号電
荷を取出す複数個のトランスファゲートゲートと、凹溝
の一方の側部に形成され、トランスファゲートゲートの
動作によって第１光電変換素子列の光電変換素子から取
出された信号電荷を所定の位置まで転送する複数の転送
電極を含む第１電荷転送素子と、 凹溝の他方の側部に形成され、トランスファゲートの動
作によって第２光電変換素子列の光電変換素子から取出
された信号電荷を所定位置まで転送する複数の転送電極
を含む第２電荷転送素子と、凹溝の底部に形成され、凹
溝の一方の側部に形成された第１電荷転送素子と、凹溝
の他方の側部に形成された第２電荷転送素子とを電気的
に絶縁分離する絶縁分離手段とを備えている。

さらに、請求項（３）にかかる発明による固体撮像装置
の製造方法は、以下の工程を備えている。

ａ、　第１導電型の半導体基板表面に選択的に素子分離
用絶縁膜を形成する工程。

ｂ、　半導体基板表面に第２導電型の第１不純物領域を
形成する工程。

Ｃ２半導体基板表面の所定の領域に凹溝を形成する工程 ｄ、　凹溝の両側面に第２導電型の第２不純物領域を形
成する工程 ｅ、　第２不純物領域領域と半導体基板の主表面の間に
高濃度の第１導電型の第３不純物領域を形成する工程 ｆ、　半導体基板の主表面上および凹溝の内部に第１絶
縁膜を形成する工程 ｇ６　　第１絶縁膜の表面上に多結晶シリコン層を形成
し、所定の形状にパターニングする工程。

ｈ、　第１絶縁膜および多結晶シリコン層の表面上に第
２絶縁膜を形成する工程。

１、　多結晶シリコン層の表面上にレジストを塗布し、
パターニングすることによって凹溝の内部に形成された
第２絶縁膜表面を露出させる工程。

ｊ、　　レジストをマスクとして第２絶縁膜を異方性エ
ツチングし、凹溝の底部に形成された多結晶シリコン層
の表面を露出させる工程。

ｋ、　　レジストおよび第２絶縁膜をマスクとして多結
晶シリコン層をエツチングする工程。

［作用］ 請求項（１）にかかる発明では、半導体基板表面に形成
した凹溝の両側面に各々独立した２つの電荷転送素子を
形成している。したがって、従来の１つの凹溝に１つの
電荷転送素子を形成したものに比べて、装置の集積化が
図れる。

また、請求項（２）にかかる発明においては、固体撮像
装置の電荷転送領域に凹溝を形成し、この凹溝の両側面
に各々独立した電荷転送素子を形成している。そして、
この各々の電荷転送素子を半導体基板の主表面に形成さ
れた感光領域に対応して形成している。このために、２
つの感光領域に対応して１つの凹溝を形成し、さらにこ
の１つの凹溝の内部に２つの独立した電荷転送素子を形
成している。このために、半導体基板表面に形成する凹
溝の数を対応する感光領域の数に対して減少することが
でき、これによって高集積化を達成し、さらに感光領域
の開口率を向上させ、固体撮像装置の高解像度化を達成
している。

さらに、請求項（３）にかかる発明による固体撮像装置
の製造方法では、凹溝の内表面に沿って連続的に形成さ
れた転送電極層を通常のエツチング法を用いて分離除去
し、各々独立した転送電極を凹溝の両側面に形成するこ
とができる。したがって、凹溝の内部で簡単に絶縁分離
された２つの電荷転送素子を容易に製造することができ
る。

［実施例コ 以下、本発明の実施例について図を用いて詳細に説明す
る。

第１図は、請求項（１）にかかる発明の第１の実施例を
示す電荷転送装置の断面斜視図である。

第１図を参照して、ｐ型シリコン基板１は、その主表面
に垂直に形成された凹溝２を有している。

凹溝２は垂直な側壁面を有し主面方向に長く延びて形成
されている。凹溝２の両側面にはｎ−不純物領域１４．
１４が形成されている。凹溝２の底部には互いに対向す
るｎ−不純物領域１４．１４の間に分離酸化膜１５が形
成されている。分離酸化膜１５はＬＯＧＯ８（Ｌｏｃａ
ｌ　　０ｘｉｄａｔｉｏｎ　　ｏｆ　　５ｉｌｉｃｏｎ
）法を用いて形成される。分離酸化膜１５の下部領域に
はチャネルストッパ１７が形成されている。チャネルス
トッパ１７は２つのｎチャネル領域１４．１４が凹溝２
の底部で接触することによってそれぞれのチャネルパケ
ットが混合するのを避けるために設けられている。ｎ−
不純物領域１４．１４の上部にはｐ型シリコン基板１よ
り高濃度のｐ中不純物領域の表面チャネルストップ層１
６が形成されている。表面チャネルストップ層１６．１
６は動作時において、ｎ−不純物領域１４内のチャージ
パケットが基板表面にトラップされて転送効率を低下さ
せるのを防ぐために設けられている。そして、この表面
チャネルストップ層１６の存在によって、本ＣＣＤはい
わゆる埋め込みチャネルＣＯＤを構成している。また、
凹溝２の内側面およびｐ型シリコン基板１表面には絶縁
膜３を介してポリシリコンからなる電極４が形成されて
いる。電極４は凹溝２の長手方向に沿って複数個形成さ
れている。

そして、１個おきの電極４はその両端部が隣接する他の
電極４の上部に乗上げるように構成さている。

このように、本実施例におけるＣＣＤは、凹溝２の底部
に形成された分離酸化膜１５によって電気的に絶縁分離
された２つの電荷転送領域が凹溝２の両側面に形成され
ている。これにより、シリコン基板１表面に占める電荷
転送領域の割合が大幅に低減し、高集積化が可能なＣＣ
Ｄを実現している。

次に、本実施例によるＣＯＤの動作について第２図を用
いて説明する。第２図は、第１図において切断線■−■
に沿った方向からの断面斜視図を模式的に示し、さらに
動作状態を説明するためのポテンシャル図を付加したも
のである。さらに、本図では３相駆動のＣＯＤの動作状
態を示している。凹溝２の長手方向に沿って複数個形成
された電極４は３組ごとに各々３相のクロック電圧源φ
１、φ２、φ３に電極配線を介して接続されている。動
作において、まず何らかの方法で転送電荷である電子を
電荷転送領域１４内に注入し、電極４の電圧をφ１〉φ
２〉φ３となるようにタロツク電圧を印加する。すると
、電子は最もポテンシャルが低いφ１電極の対向するシ
リコン基板中に広がったポテンシャル井戸の底部にドリ
フトと熱拡散によって集まってくる。次に、φ３〉φ１
〉φ２となるように電極４にクロック電圧を印加すると
、今度はφ３電極の対向するシリコン基板中に広がるポ
テンシャル井戸が最も低くなる。したがって、φ１電極
の対向するシリコン基板中に集まっていた電子はφ３電
極の対向するシリコン基板中に転送される。さらに、今
度はφ２〉φ３〉φ１となるように電極４にクロック電
圧を印加すると、φ３電極の対向するシリコン基板中に
あった電子は今度はφ２電極の対向するシリコン基板中
のポテンシャル井戸の底部に移動する。この操作を繰返
し行なうことによって、電荷転送領域内の電子が第２図
の矢印方向に転送される。

次に、請求項（２）にかかる発明による固体撮像装置の
第１実施例について説明する。第３図は、固体撮像装置
の平面構造を模式的に示した平面構造模式図である。第
３図を参照して、固体撮像装置は画像信号を発生するた
めに複数個配設された感光領域８（画素）と、感光領域
８で受けた画像信号を垂直方向に転送するための垂直転
送ＣＣＤ１８と、垂直転送ＣＣＤ１ｇにより画像信号を
転送するための信号を発生させるための垂直シフトレジ
スタ１９と、垂直転送ＣＣＤ１８により搬送された画像
信号を水平方向に転送するための水平転送Ｃ０Ｄ２０と
を含む。垂直転送ＣＣＤ１８は感光領域８列の１列おき
に形成されている。従来の固体撮像装置においては、感
光領域８列と垂直転送ＣＣＤ１ｇとが交互に配設されて
いた。したがって、第１実施例のような構造は従来例、
たとえば第１４図に示されたものに比べ垂直転送Ｃ０Ｄ
１８領域の平面占有面積を低減し開口率を向上し得るこ
とが可能である。なお、一実施例においては開口率７５
％を達成している。

第４図は、第３図中の切断線ＩＶ−ＩＶで示された部分
の断面構造斜視図であり、垂直転送ＣＣＤｌ８の概略構
造を示している。本実施例による垂直転送ＣＣＤ１８の
構造の特徴点は、半導体基板中に形成された凹溝の両側
面部に独立した２つの垂直転送ＣＣＤ１８．１８が形成
されていることである。すなわち、第４図を参照して、
ｐ型シリコン基板１表面には列方向に平行に延びた複数
の凹溝２が形成されている。凹溝２の両側面にはチャネ
ル領域となるｎ−不純物領域１４．１４が形成されてい
る。ｐ型シリコン基板１の表面にはｎ型不純物領域１１
が形成されており、この領域が感光領域８を構成する。

各感光領域８は互いに分離酸化膜２１によって絶縁分離
されている。凹溝２の底部には各々のｎ−不純物領域１
４．１４の間を絶縁分離するための分離酸化膜１５が形
成されている。また、ｎ−不純物領域１４．１４の上部
とｐ型シリコン基板１表面との間には高濃度のｐ＋不純
物領域の表面チャネルストップ層１６．１６が形成され
ている。さらに、ｎ−不純物領域１４．１４の周囲を取
り巻くように高濃度のｐ＋不純物領域のポテンシャル障
壁２２が形成されている。さらに、凹溝２の内表面およ
びｐ型シリコン基板１の表面上には絶縁膜３を介してポ
リシリコンからなる電極４が形成されている。電極４は
感光領域８の各々に対応して凹溝２の長手方向に複数個
配列されている。ゲート電極４の一部は感光領域８から
信号電荷を読出すためのトランスファゲートのゲート電
極１３を有している。

次に、本実施例の固体撮像装置の動作について第５Ａ図
ないし第５Ｃ図を用いて説明する。これらの図は、感光
領域と読出ゲート領域と電荷転送部のポテンシャルと信
号電荷の推移を表したちのである。まず第５Ａ図におい
て、入射光に応じて感光領域８に信号電荷２３が蓄積さ
れる。このとき、読出ゲートは閉じられている。

次に、第５Ｂ図において、成る一定期間感光領域８に電
荷を蓄積した後、続出ゲートを開いて感光領域に蓄積さ
れた信号電荷を同時に電荷転送部へ読出す。

さらに、第５Ｃ図において、再び続出ゲートを閉じ、電
荷転送部を構成する垂直転送ＣＣＤで信号電荷２３を所
定方向に転送する。

以上の操作の繰返しにより１つの凹溝に形成された２つ
の電荷転送手段で両側の画素列の信号電荷を同時に読出
すことができる。

次に、請求項（２）にかかる発明の第２の実施例につい
て第６図を用いて説明する。第６図に示した第２の実施
例は第４図に示した固体撮像装置の構造に対して凹溝２
の底部に形成される絶縁分離手段の構成が異なるもので
ある。すなわち、第２の実施例では凹溝２の内表面に形
成される電極４を凹溝２の底部において分離し、その間
を絶縁膜で充填している。このような構造によって、凹
溝２の一方側の側面に形成される垂直転送ＣＣＤ１８と
、他方の側面に形成される垂直転送ＣＣＤ１８とが電気
的に絶縁分離される。

第７Ａ図ないし第７Ｈ図は、第２の実施例による固体撮
像装置の製造方法を順に示した製造工程断面図である。

これらの図を参照して、第６図に示した固体撮像装置の
製造工程について説明する。

まず第７Ａ図に示すように、ｐ型シリコン基板１表面の
所定領域に素子分離用の分離酸化膜２１をＬＯＣＯ３法
などを用いて形成する。その後、ｐ型シリコン基板１表
面にｎ型不純物をイオン注入し、感光領域８を構成する
ｎ型不純物領域１１を形成する。

次に、第７Ｂ図に示すように、ｐ型シリコン基板１表面
の所定領域にレジストパターン３３をマスクとして異方
性エツチング法を用いて凹溝２を形成する。−例として
、凹溝の幅は１μｍである。

さらに、第７Ｃ図に示すように、レジストパターン３３
をマスクとして斜めイオン注入法を用いて凹溝２の両側
面にｎ型不純物イオン２４をイオン注入し、ＣＯＤのｎ
チャネル領域を構成するｎ−不純物領域１４．１４を形
成する。ｎ−不純物領域１４．１４の底部側への深さは
、不純物イオンの入射角を調整することにより制御され
る。

さらに、第７Ｄ図に示すように、再度斜めイオン注入法
を用いて凹溝２の上部とｐ型シリコン基板１表面との交
差部近傍にボロン（Ｂ）などのｐ型不純物領域２５をイ
オン注入し、高濃度のｐ＋不純物領域からなる表面チャ
ネルストップ層１６を形成する。

次に、第７Ｅ図に示すように、ｐ型シリコン基板１の表
面および凹溝２の内表面上に熱酸化法を用いてシリコン
酸化膜などの絶縁膜３を形成する。

さらに、絶縁膜３の表面上にポリシリコン層を形成する
。その後、このポリシリコン層を所定の形状にパターニ
ングして電極４を形成する。さらに引き続いて、電極４
の表面上および絶縁膜３の表面上にシリコン酸化膜２７
を形成する。

そして、第７Ｆ図に示すように、シリコン酸化膜２７の
表面上にレジスト２８を塗布し、パターニングすること
により凹溝２の内部に位置するシリコン酸化［２７の表
面上のみを露出させる。

次に、第７Ｇ図に示すように、パターニングされたレジ
スト２８をマスクとしてシリコン酸化膜２７を異方性エ
ツチングを用いて凹溝２の底部上に位置するシリコン酸
化膜２７を部分的４こ除去する。このエツチングによっ
て凹溝２の底面上に位置する電極４の表面が露出する。

そして、第７Ｈ図に示すように、レジスト２８およびシ
リコン酸化膜２７をマスクとして電極４を異方性エツチ
ングし、凹溝２の底面上に位置する電極４の部分を選択
的に除去する。これによって、凹溝２の一方側の側面上
と他方側の側面上に形成される電極４が分離される。

この後、レジスト２８を除去する。以上の工程によって
第６図に示した構造の固体撮像装置の主要部が製造され
る。

なお、第７Ａ図ないし第７Ｄ図に示した工程は上記の第
１の実施例の構造あるいは後述する他の実施例の構造の
製造工程においても用いられるものである。

次に請求項（２）の発明による固体撮像装置の第３の実
施例について説明する。第８図は、第４図に示した固体
撮像装置の断面構造に対応する断面構造図である。第３
の実施例の特徴は、凹溝２の底部に形成される絶縁分離
構造が異なることである。すなわち、第３の実施例では
、凹溝２の底部にＳＯＧ　（Ｓｐ　ｉ　ｎ−ｏｎ−Ｇ　
ｌ　ａ　ｓ　ｓ）層２９を構成し、凹溝２の両側面に形
成されるｎ−不純物領域１４．１４の間の絶縁分離を行
なっている。ＳＯＧは粘性が低いため、微細な凹溝の底
部にも容易に埋込むことができる。

さらに、第９図は、第８図と同様凹溝に底部の素子分離
構造のみ異なる第４の実施例を示す断面構造図である。

第４の実施例では、凹溝２の底部に電気的に浮遊状態の
ポリシリコン層３０を形成している。そして、これによ
ってｎ−不純物領域１４．１４間にチャネルが形成され
るのを防止し、絶縁分離を図っている。

さらに、第１０図は、第４図に示した固体撮像装置の第
５の実施例を示す断面構造図である。第５の実施例では
、ｐ型シリコン基板１中に高濃度のｐ＋不純物領域のｐ
ウェル領域３１を形成し、このｐウェル領域３１中にＣ
ＣＤを形成したことを特徴としている。ｐウェル領域３
１は第４図に示す構造のポテンシャル障壁２２と同様の
働きをなすものである。すなわち、感光領域８のｐｎ接
合領域に蓄積された光電荷が増大して溢れ出た場合、直
接ＣＣＤのｎ−不純物領域領域１４中に侵入するのを防
止する働きをなす。そして、このｐウェル領域３１を有
する構造は第６図、第８図、第９図に示した素子分離構
造と相互に組合わせて適用することが可能である。

さらに、第４図に示した固体撮像装置の構造において、
第７Ａ図ないし第７Ｄ図を用いて説明した製造工程と異
なる第６の実施例について第１ＩＡ図ないし第１１Ｆ図
を用いて説明する。まず、第１１Ａ図に示すように、ｐ
型シリコン基板１表面の所定領域に基板より高濃度のｐ
型不純物領域であるチャネルストッパ３２を形成し、さ
らにチャネルストッパ３２の上部にＬＯＣＯ３法を用い
て素子分離用の分離酸化膜１５を形成する。その後、ｐ
型シリコン基板１表面にｎ型不純物２４をイオン注入し
、感光領域８のｎ型不純物領域１１を形成する。

次に、第１１Ｂ図に示すように、ｐ型シリコン基板１表
面の凹溝を形成すべき領域に形成された分離酸化膜１５
のみを選択的にエツチング除去する。さらにその後、分
離酸化膜１５を除去した位置に凹溝２をエツチング法を
用いて形成する。この際、凹溝２の上部にはチャネルス
トッパ３２が残余し、これがＣＯＤの表面チャネルスト
ップ層１６を構成することになる。

さらに、第１１Ｃ図に示すように、斜めイオン注入法を
用いて凹溝２の両側面にｐ型不純物イオン２５を注入し
、高濃度のｐ＋不純物領域からなるポテンシャル障壁２
２を形成する。

さらに、第１１Ｄ図に示すように、再度斜めイオン注入
法を用いてｎ型不純物イオン２４を凹溝２の両側面にイ
オン注入し、ｎチャネルを構成するｎ−不純物領域１４
．１４を形成する。

さらに、第１１Ｅ図に示すように、ｐ型シリコン基板１
表面および凹溝２の内表面上に絶縁膜３を形成する。

以下の製造工程は第７Ｅ図ないし第７Ｈ図に示されたも
のと同様の工程が行なわれ、第１１Ｆ図に示す固体撮像
装置が製造される。

本実施例による製造方法では、分離酸化膜１５の下部領
域に形成されるチャネルストッパ３２を利用して、感光
領域８分離用の素子分離構造を製造する工程と同一工程
においてＣＣＤの表面チャネルストップ層１６を形成し
ている。これによって、表面チャネルストップ層１６の
形成を容易にしている。

このように、第４図に示した固体撮像装置に対しては第
２ないし第６の実施例で説明したように多くの変形例が
構成されている。すなわち、第４図に示した構造を基本
として、第１のグループの変形例は、凹溝２の底部に形
成される素子分離構造であり、これは第６図に示す電極
４の分離構造、第８図に示すＳ００層２９を用いた分離
構造、および第９図に示すポリシリコン層３０を用いた
分離構造が含まれる。次に第２の変形例として、感光領
域８からｎチャネル領域１４．１４への信号電荷のリー
ク防止として、第４図に示すポテンシャル障壁構造２２
および第１０図に示すｐウェル領域３１構造とが含まれ
る。さらに、第３の製造方法に関する変形例として、第
７Ａ図ないし第７Ｄ図に示す凹溝２およびｎチャネル領
域１４．１４の形成工程、さらに第１１Ａ図ないし第１
１Ｆ図示される同様の製造工程が含まれる。そして、第
１、第２および第３の変形例は相互に組合わせて実施す
ることが可能である。

さらに、凹溝２の底部に形成される絶縁分離手段は、第
１図に示したＣＣＤに対しても適用できることは言うま
でもない。

［発明の効果］ このように、本発明による電荷転送装置は、半導体基板
表面に形成した凹溝の底部を絶縁分離し、その両側面に
各々独立した電荷転送素子を形成したので、半導体基板
の表面占有面積を縮小化し、装置全体の高集積化を達成
することができる。さらに、このような電荷転送素子を
用いた固体撮像装置は、複数の感光領域列の間に形成さ
れる垂直電荷転送領域を１列おきに配置することができ
、これによって電荷転送領域の表面占有面積を低減し、
開口率を向上させ、固体撮像装置の感度を向上させるこ
とができる。

さらに、本発明による製造方法は、微細な凹溝の側壁に
形成され、凹溝の底部で絶縁分離・独立した電荷転送領
域を容易に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１の発明による電荷転送装置の構造を示す
断面斜視図である。第２図は、第１図に示した電荷転送
装置の動作を説明するための動作説明図である。 第３図は、第２の発明による固体撮像装置の平面構造を
模式的に示した平面構造模式図である。 第４図は、第３図の切断線ＩＶ−ＩＶに示した方向から
の断面構造を示した断面構造斜視図である。第５Ａ図、
第５Ｂ図および第５Ｃ図は、第３図、第４図に示した固
体撮像装置の動作状態を説明するための動作説明図であ
る。第６図は、第２の発明による固体撮像装置の第２の
実施例を示す断面構造図である。第７Ａ図、第７Ｂ図、
第７Ｃ図、第７Ｄ図、第７Ｅ図、第７Ｆ図、第７Ｇ図お
よび第７Ｈ図は、第６図に示した固体撮像装置の製造工
程を順に示した製造工程断面図である。第８図は、第２
の発明による固体撮像装置の第３の実施例を示す断面構
造図である。第９図は、さらに第４の実施例を示す断面
構造図である。第１０図は、さらに第５の実施例を示す
固体撮像装置の断面構造図↑ある。第１１Ａ図、第１１
Ｂ図、第１１Ｃ図、第１１Ｄ図、第１１Ｅ図および第１
１Ｆ図は、第４図に示した固体撮像装置の他の製造方法
を示す製造工程断面図である。 第１２図は、従来の電荷転送装置の断面構造を示す断面
構造斜視図であり、第１３図は、第１２図に示した電荷
転送装置の平面構造模式図である。 第１４図は、従来の固体撮像装置の平面構造図であり、
第１５図は、第１４図に示した切断線１−■に沿った方
向からの断面構造図である。 図において、１はｐ型シリコン基板、２は凹溝、３は絶
縁膜、４は電極、８は感光領域、１１は感光領域を構成
するｎ型不純物領域、１３はゲート電極、１４はｎ−不
純物領域（ｎチャネル領域）、１５は分離酸化膜、１６
は表面チャネルストップ層、１７はチャネルストッパ、
１８は垂直転送ＣＣＤ、２２はポテンシャル障壁、２９
はＳＯＧ層、３０はポリシリコン層、３１はｐウェル領
域を示している。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電荷を蓄える領域に電圧を印加することによって
   電荷を一定方向に転送する電荷転送装置であって、 主表面と、この主表面に前記電荷転送方向に延びるよう
   に形成され、かつ互いに離隔する両側面とその両側面を
   連結する底面とを有する凹溝とを備えた第１導電型の半
   導体基板と、 前記凹溝の両側面の各々に互いに独立して形成された第
   ２導電型の不純物領域と、 前記凹溝の一方の側面上に形成された前記不純物領域の
   表面上に絶縁膜を介し、かつ前記電荷転送方向に並んで
   複数個形成され、前記不純物領域に蓄えられた電荷を一
   定方向に転送する第１転送電極と、 前記凹溝の他方の側面上に形成された前記不純物領域の
   表面上に絶縁膜を介し、かつ前記電荷転送方向に並んで
   複数個形成され、前記不純物領域に蓄えられた電荷を一
   定方向に転送する第２転送電極と、 前記凹溝の底部に形成され、前記凹溝の両側面の各々に
   形成された不純物領域間を電気的に絶縁分離するための
   絶縁分離手段とを備えた、電荷転送装置。
2. （２）入射光を信号電荷に変換し所定の位置に出力する
   固体撮像装置であって、 主表面と、この主表面に互いに平行に延びるように複数
   個形成され、互いに離隔する両側面とその両側面を連結
   する底面とを備えた凹溝とを有する半導体基板と、 前記凹溝の一方の側面に近接する前記半導体基板の主表
   面上に位置し、前記凹溝に沿って複数個配列され入射光
   に応じて信号電荷を発生させる第１光電変換素子列と、 前記凹溝の他方の側面に近接する前記半導体基板の主表
   面上に位置し、前記凹溝に沿って複数個配列され、入射
   光に応じて信号電荷を発生させる第２光電変換素子列と
   、 前記第１光電変換素子列および第２光電変換素子列を構
   成する光電変換素子で発生した信号電荷を取出す複数個
   のトランスファゲートゲートと、前記凹溝の一方の側部
   に形成され、前記トランスファゲートゲートの動作によ
   って前記第１光電変換素子列の光電変換素子から取出さ
   れた前記信号電荷を所定の位置まで転送する複数の転送
   電極を含む第１電荷転送素子と、 前記凹溝の他方の側部に形成され、前記トランスファゲ
   ートの動作によって前記第２光電変換素子列の光電変換
   素子から取出された前記信号電荷を所定位置まで転送す
   る複数の転送電極を含む第２電荷転送素子と、 前記凹溝の底部に形成され、前記凹溝の一方の側部に形
   成された第１電荷転送素子と、前記凹溝の他方の側部に
   形成された第２電荷転送素子とを電気的に絶縁分離する
   絶縁分離手段とを備えた、固体撮像装置。
3. （３）第１導電型の半導体基板表面に選択的に素子分離
   用絶縁膜を形成する工程と、 前記半導体基板表面に第２導電型の第１不純物領域を形
   成する工程と、 前記半導体基板表面の所定の領域に凹溝を形成する工程
   と、 前記凹溝の両側面に第２導電型の第２不純物領域を形成
   する工程と、 前記第２不純物領域領域と前記半導体基板の主表面の間
   に高濃度の第１導電型の第３不純物領域を形成する工程
   と、 前記半導体基板の主表面上および前記凹溝の内部に第１
   絶縁膜を形成する工程と、 前記第１絶縁膜の表面上に多結晶シリコン層を形成し、
   所定の形状にパターニングする工程と、前記第１絶縁膜
   および前記多結晶シリコン層の表面上に第２絶縁膜を形
   成する工程と、 前記多結晶シリコン層の表面上にレジストを塗布し、パ
   ターニングすることによって前記凹溝の内部に形成され
   た前記第２絶縁膜表面を露出させる工程と、 前記レジストをマスクとして前記第２絶縁膜を異方性エ
   ッチングし、前記凹溝の底部に形成された前記多結晶シ
   リコン層の表面を露出させる工程と、 前記レジストおよび前記第２絶縁膜をマスクとして前記
   多結晶シリコン層をエッチングする工程とを備えた、固
   体撮像装置の製造方法。