JPH0245940A - 電荷結合素子及びその製造方法 - Google Patents
電荷結合素子及びその製造方法Info
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- JPH0245940A JPH0245940A JP1162488A JP16248889A JPH0245940A JP H0245940 A JPH0245940 A JP H0245940A JP 1162488 A JP1162488 A JP 1162488A JP 16248889 A JP16248889 A JP 16248889A JP H0245940 A JPH0245940 A JP H0245940A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
- H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
- H01L29/42396—Gate electrodes for field effect devices for charge coupled devices
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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。
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、電荷結合素子(CCD)及びその製造方法に
関する。
関する。
高速信号取り込み用の直列・並列・直列(SPS)アナ
ログ・シフト・レジスタとして、CCD配列を用いるこ
とが知られている。例えば、1988年2月16日に発
行されたハエスらによる米国特許第4725748号は
、n型埋め込みチャンネル領域を有するp型シリコン基
板上に構成した4相CCDを用いたSPSレジスタを開
示している。
ログ・シフト・レジスタとして、CCD配列を用いるこ
とが知られている。例えば、1988年2月16日に発
行されたハエスらによる米国特許第4725748号は
、n型埋め込みチャンネル領域を有するp型シリコン基
板上に構成した4相CCDを用いたSPSレジスタを開
示している。
SPSアナログ・シフト・レジスタは、入力直列レジス
タと、出力直列レジスタと、この入力直列レジスタを出
力直列レジスタに接続する並列レジスタとを具えている
。並列レジスタは、多くのセグメントから構成されてお
り、各セグメントは、直列レジスタを具え、入力レジス
タ及び出力レジスタ間に延びる。入力信号をSPSシフ
ト・レジスタの人力ダイオードにおいてサンプルし、入
力レジスタにより、連続的なサンプル値をシフトする。
タと、出力直列レジスタと、この入力直列レジスタを出
力直列レジスタに接続する並列レジスタとを具えている
。並列レジスタは、多くのセグメントから構成されてお
り、各セグメントは、直列レジスタを具え、入力レジス
タ及び出力レジスタ間に延びる。入力信号をSPSシフ
ト・レジスタの人力ダイオードにおいてサンプルし、入
力レジスタにより、連続的なサンプル値をシフトする。
入力レジスタが一杯になると、サンプル値を並列レジス
タの対応するセグメントにシフトし、入力レジスタを空
にする。再び、入力レジスタを一杯にし、空にする。サ
ンプル値の各グループが並列レジスタにシフトするにつ
れ、並列レジスタに既にシフトされたサンプル値を並列
レジスタ内で1ステツプだけ進ませる。最後に、サンプ
ル値の各グループが出力レジスタに達し、この出力レジ
スタを介して、SPSシフト・レジスタの出力ノードに
直列にシフトする。
タの対応するセグメントにシフトし、入力レジスタを空
にする。再び、入力レジスタを一杯にし、空にする。サ
ンプル値の各グループが並列レジスタにシフトするにつ
れ、並列レジスタに既にシフトされたサンプル値を並列
レジスタ内で1ステツプだけ進ませる。最後に、サンプ
ル値の各グループが出力レジスタに達し、この出力レジ
スタを介して、SPSシフト・レジスタの出力ノードに
直列にシフトする。
1974年に開催された国際電子素子会議におけるシー
・ケイ・キムの論文「自己整合注入障壁を有する2相電
荷結合線形画像素子(Two−PhaseCharge
Coupled Liner Imaging De
vices With SelfAligned Im
planted Barrier) 」は、nチャンネ
ル2相CCDを開示しており、このCCDでは、トラン
ジスタ・ゲートの交互の対が夫々2相のクロックを受け
る。酸化ゲート層上に2段に付着されたポリシリコンで
ゲートが形成されているので、ゲートの各対は、低位の
ポリシリコン・ゲートと、高位のポリシリコン・ゲート
とで構成されている。
・ケイ・キムの論文「自己整合注入障壁を有する2相電
荷結合線形画像素子(Two−PhaseCharge
Coupled Liner Imaging De
vices With SelfAligned Im
planted Barrier) 」は、nチャンネ
ル2相CCDを開示しており、このCCDでは、トラン
ジスタ・ゲートの交互の対が夫々2相のクロックを受け
る。酸化ゲート層上に2段に付着されたポリシリコンで
ゲートが形成されているので、ゲートの各対は、低位の
ポリシリコン・ゲートと、高位のポリシリコン・ゲート
とで構成されている。
高位のゲートの各々は、隣接する低位のゲートを部分的
に覆う少な(とも1つの縁領域を具えている。低位ポリ
シリコンを設けた後で、高位ポリシリコンを設ける前に
、p型ドーパントの注入を行う。この注入期間中、低位
ポリシリコンが注入マスクとして働く。p型ドーパント
のイオンが、チャンネル領域内のn型ドーパントの影響
を部分的に補償する。よって、n型ドーパントで正味濃
度が低いn導電ゾーンが、上位ゲートの下のチャンネル
領域内に形成され、下位ゲートの下のn型ゾーン間に電
位障壁を形成する。この障壁間の電位井戸の幅は、下位
ゲートの幅で決まる。
に覆う少な(とも1つの縁領域を具えている。低位ポリ
シリコンを設けた後で、高位ポリシリコンを設ける前に
、p型ドーパントの注入を行う。この注入期間中、低位
ポリシリコンが注入マスクとして働く。p型ドーパント
のイオンが、チャンネル領域内のn型ドーパントの影響
を部分的に補償する。よって、n型ドーパントで正味濃
度が低いn導電ゾーンが、上位ゲートの下のチャンネル
領域内に形成され、下位ゲートの下のn型ゾーン間に電
位障壁を形成する。この障壁間の電位井戸の幅は、下位
ゲートの幅で決まる。
第2A図は、従来の2相CCDを基にしたSPSアナロ
グ・シフト・レジスタの部分的断面図、及びそのチャン
ネル領域内の電位図である。また、第2B図は、第2A
図のSPSシフト・レジスタの入力レジスタ及びこのS
PSシフト・レジスタの並列レジスタの入力レジスタ間
の接合の平面図である。これらの図において、下位ゲー
トを実線で示し、上位ゲートを点線で示し、障壁チャン
ネル領域を1点鎖線で示す。これら第2A及び第2B図
に示すように、上述のキムが開示した如き2相CCDを
SPSシフト・レジスタに用いてもよい。また、電荷転
送方向を矢印(12)で示す。
グ・シフト・レジスタの部分的断面図、及びそのチャン
ネル領域内の電位図である。また、第2B図は、第2A
図のSPSシフト・レジスタの入力レジスタ及びこのS
PSシフト・レジスタの並列レジスタの入力レジスタ間
の接合の平面図である。これらの図において、下位ゲー
トを実線で示し、上位ゲートを点線で示し、障壁チャン
ネル領域を1点鎖線で示す。これら第2A及び第2B図
に示すように、上述のキムが開示した如き2相CCDを
SPSシフト・レジスタに用いてもよい。また、電荷転
送方向を矢印(12)で示す。
入力直列レジスタ(2)と、並列レジスタのセグメント
(4)の1つとの間の接合部は、直列レジスタの電位井
戸(6)の位置にある。レジスタの高速動作を達成する
ためには、井戸を通過する電子の距離が短くなるように
、この井戸を小さくするのが望ましい。井戸(6)の大
きさは、この井戸(6)を覆う低位ポリシリコン・ゲー
ト(8)の大きさで決まるのズ、井戸間の障壁を形成す
るp型注入領域(10)に対するマスクとなる。よって
、電子が経路Aに沿って井戸に入り、この井戸を介して
直列方向に進む時間は、距離Xにより決まり、また、か
かる電子が、直列方向から並列方向に曲がり、並列レジ
スタに入る時間は、距離Yにより決まる。
(4)の1つとの間の接合部は、直列レジスタの電位井
戸(6)の位置にある。レジスタの高速動作を達成する
ためには、井戸を通過する電子の距離が短くなるように
、この井戸を小さくするのが望ましい。井戸(6)の大
きさは、この井戸(6)を覆う低位ポリシリコン・ゲー
ト(8)の大きさで決まるのズ、井戸間の障壁を形成す
るp型注入領域(10)に対するマスクとなる。よって
、電子が経路Aに沿って井戸に入り、この井戸を介して
直列方向に進む時間は、距離Xにより決まり、また、か
かる電子が、直列方向から並列方向に曲がり、並列レジ
スタに入る時間は、距離Yにより決まる。
(発明が解決しようとする課題〕
キムが示したような2相CCDにおいてp型注入を行う
のに一般に用いるドーパントは、ボロンである。ある処
理条件下では、低位ポリシリコン下の酸化ゲートを介し
て、注入領域からボロンを拡散する。その結果、闇値が
シフトし、この素子の動作(特に伝搬時間)及び製造の
容易さに悪影響を及ぼす。
のに一般に用いるドーパントは、ボロンである。ある処
理条件下では、低位ポリシリコン下の酸化ゲートを介し
て、注入領域からボロンを拡散する。その結果、闇値が
シフトし、この素子の動作(特に伝搬時間)及び製造の
容易さに悪影響を及ぼす。
集積回路の製造において、所定の写真平板処理用の設計
規則では、一般に、導電路の幅に対する最小値よりも、
導電路間の幅の最小値の方をより小さくできる。
規則では、一般に、導電路の幅に対する最小値よりも、
導電路間の幅の最小値の方をより小さくできる。
したがって、本発明の目的は、この設計規則を利用し、
伝搬時間を改善すると共に、製造の容易な電荷結合素子
及びその製造方法の提供にある。
伝搬時間を改善すると共に、製造の容易な電荷結合素子
及びその製造方法の提供にある。
〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明の第1の
観点によれば、CCDは、第1導電形式の基板領域が結
合した第2導電形式のチャンネル領域を有する半導体材
料の本体と、この本体の表面とから構成されている。半
導体材料の本体は、チャンネル領域内に、第2導電形式
で、このチャンネル領域の他の部分よりも高いドーピン
グ濃度のゾーンを有する。電極構造が、本体の表面を覆
うと共に、少なくとも第1、第2及び第3ゲートで構成
される。第1及び第2ゲートは、互いに離間しており、
第2導電形式のゾーンは、第1及び第2ゲート間の間隙
の下にある。第3ゲートは、第1及び第2ゲート間の間
隙と少なくとも部分的に交差して延びる。
観点によれば、CCDは、第1導電形式の基板領域が結
合した第2導電形式のチャンネル領域を有する半導体材
料の本体と、この本体の表面とから構成されている。半
導体材料の本体は、チャンネル領域内に、第2導電形式
で、このチャンネル領域の他の部分よりも高いドーピン
グ濃度のゾーンを有する。電極構造が、本体の表面を覆
うと共に、少なくとも第1、第2及び第3ゲートで構成
される。第1及び第2ゲートは、互いに離間しており、
第2導電形式のゾーンは、第1及び第2ゲート間の間隙
の下にある。第3ゲートは、第1及び第2ゲート間の間
隙と少なくとも部分的に交差して延びる。
第2の観点による本発明は、中間物からCCDを製造す
る方法であり、この中間物は、第1導電形式の基板領域
により結合された第2導電形式のチャンネル領域及び表
面を有する半導体材料の本体と、この本体の表面を覆い
、互いに離間した第1及び第2ゲートとを具えている。
る方法であり、この中間物は、第1導電形式の基板領域
により結合された第2導電形式のチャンネル領域及び表
面を有する半導体材料の本体と、この本体の表面を覆い
、互いに離間した第1及び第2ゲートとを具えている。
この方法は、本体の表面を介してチャンネル領域にドー
パントを導く過程がある。第1及び第2ゲートは、ドー
パントに対して透過性であり、このドーパントは、第1
及び第2ゲート間の間隙の下のチャンネル領域内にゾー
ンを形成する。このドーパントにより、このゾーンは、
第2導電形式であり、チャンネル領域の他の部分よりも
、ドーピング濃度が高い。
パントを導く過程がある。第1及び第2ゲートは、ドー
パントに対して透過性であり、このドーパントは、第1
及び第2ゲート間の間隙の下のチャンネル領域内にゾー
ンを形成する。このドーパントにより、このゾーンは、
第2導電形式であり、チャンネル領域の他の部分よりも
、ドーピング濃度が高い。
この方法は、また、半導体材料の本体の表面上に第3ゲ
ートを形成する。この第3ゲートは、少なくとも部分的
に、第1及び第2ゲート間の間隙と交差して配置される
。
ートを形成する。この第3ゲートは、少なくとも部分的
に、第1及び第2ゲート間の間隙と交差して配置される
。
本発明の第3観点は、半導体材料の本体から電荷結合素
子を作成する方法であり、本体の表面を介してこの本体
にドーパントを導入して、第1導電形式の半導体材料の
本体内に第2導電形式のチャンネル領域を形成する。第
1及び第2ゲートを本体の表面上に形成するが、これら
第1及び第2ゲートは、互いに離間する。ドーパントを
本体の表面を介してこの本体内に導入する。また、第1
及び第2ゲート間の間隙の下の本体のゾーンにドーパン
トが入るように、これら第1及び第2ゲートをドーパン
トに対して透過性にする。さらに、このドーパントによ
り、そのゾーンは、第2導電形式であり、チャンネル領
域の他の部分よりもドーピング濃度が高い。第3ゲート
を本体の表面上に形成し、この第3ゲートは、第1及び
第2ゲート間の間隙と少なくとも部分的に交差して配置
する。
子を作成する方法であり、本体の表面を介してこの本体
にドーパントを導入して、第1導電形式の半導体材料の
本体内に第2導電形式のチャンネル領域を形成する。第
1及び第2ゲートを本体の表面上に形成するが、これら
第1及び第2ゲートは、互いに離間する。ドーパントを
本体の表面を介してこの本体内に導入する。また、第1
及び第2ゲート間の間隙の下の本体のゾーンにドーパン
トが入るように、これら第1及び第2ゲートをドーパン
トに対して透過性にする。さらに、このドーパントによ
り、そのゾーンは、第2導電形式であり、チャンネル領
域の他の部分よりもドーピング濃度が高い。第3ゲート
を本体の表面上に形成し、この第3ゲートは、第1及び
第2ゲート間の間隙と少なくとも部分的に交差して配置
する。
第1A図は、本発明の好適実施例のCCDを基にしたS
PSアナログ・シフト・レジスタの部分的断面図、及び
そのチャンネル領域内の電位図である。また、第1B図
は、第1A図のSPSシフト・レジスタの人力レジスタ
及びこのSPSシフト・レジスタの並列レジスタの入力
レジスタ間の接合の平面図である。これらの図において
も、下位ゲートを実線で示し、上位ゲートを点線で示し
、障壁チャンネル領域を1点鎖線で示す。
PSアナログ・シフト・レジスタの部分的断面図、及び
そのチャンネル領域内の電位図である。また、第1B図
は、第1A図のSPSシフト・レジスタの人力レジスタ
及びこのSPSシフト・レジスタの並列レジスタの入力
レジスタ間の接合の平面図である。これらの図において
も、下位ゲートを実線で示し、上位ゲートを点線で示し
、障壁チャンネル領域を1点鎖線で示す。
第1図に示すCCDの場合、下位ゲートの作成後にチャ
ンネル領域に注入されたドーパントは、n型ドーパント
である。その結果、上位ゲートの下のゾーン(20)の
ドーピング濃度は、このチャンネル領域の他の部分のド
ーピング濃度よりも高い。ゾーン(20)のドーピング
濃度は、チャンネル領域の他の部分のドーピング濃度の
約2倍である。よって、隣接した下位ゲートの各対間の
間隙の下に電位井戸が形成され、隣接する井戸の間に電
位障壁が形成される。よって、直列レジスタ(24)と
、並列レジスタのセグメント(26)の1つとの間の接
合部における井戸(22)が、直列レジスタの2個の下
位ゲート(28)、(30)の間の間隙の下に形成され
、並列レジスタの第1ゲー)(32)により結合される
。電子が経路A゛に沿って井戸(22)に入り、この井
戸を介して直列方向に進む時間は、距dX“により決ま
り、かかる電子が、直列方向から並列方向に曲がり、並
列レジスタに入る時間は、距i!、IY”により決まる
。第1及び第2図の素子が1組の同じ設計規則により製
造されたならば、第1図の井戸(22)は、第2図の素
子の井戸(6)よりも、基板(半導体材料の本体)の表
面に並列な方向において、物理的に小さく作ることがで
きるので、距MX“及びY′は、距NX及びYよりも夫
々小さい。よって、井戸(22)を通過する伝搬時間は
、井戸(6)を通過する伝搬時間よりも短い。
ンネル領域に注入されたドーパントは、n型ドーパント
である。その結果、上位ゲートの下のゾーン(20)の
ドーピング濃度は、このチャンネル領域の他の部分のド
ーピング濃度よりも高い。ゾーン(20)のドーピング
濃度は、チャンネル領域の他の部分のドーピング濃度の
約2倍である。よって、隣接した下位ゲートの各対間の
間隙の下に電位井戸が形成され、隣接する井戸の間に電
位障壁が形成される。よって、直列レジスタ(24)と
、並列レジスタのセグメント(26)の1つとの間の接
合部における井戸(22)が、直列レジスタの2個の下
位ゲート(28)、(30)の間の間隙の下に形成され
、並列レジスタの第1ゲー)(32)により結合される
。電子が経路A゛に沿って井戸(22)に入り、この井
戸を介して直列方向に進む時間は、距dX“により決ま
り、かかる電子が、直列方向から並列方向に曲がり、並
列レジスタに入る時間は、距i!、IY”により決まる
。第1及び第2図の素子が1組の同じ設計規則により製
造されたならば、第1図の井戸(22)は、第2図の素
子の井戸(6)よりも、基板(半導体材料の本体)の表
面に並列な方向において、物理的に小さく作ることがで
きるので、距MX“及びY′は、距NX及びYよりも夫
々小さい。よって、井戸(22)を通過する伝搬時間は
、井戸(6)を通過する伝搬時間よりも短い。
°ボロン注入を用いる際に関連する問題を避けるために
、リンを用いてn型注入を実行する。
、リンを用いてn型注入を実行する。
上述は、本発明の好適な実施例について説明したが、本
発明の要旨を逸脱することなく種々の変形が可能である
。例えば、本発明は、SPSレジスタに限定されるもの
ではなく、他のCCDにも適用できる。これらCCDは
、狭い井戸が望ましいもの、即ち、高速アナログ・シフ
ト・レジスタや、高分解能撮像配列である。
発明の要旨を逸脱することなく種々の変形が可能である
。例えば、本発明は、SPSレジスタに限定されるもの
ではなく、他のCCDにも適用できる。これらCCDは
、狭い井戸が望ましいもの、即ち、高速アナログ・シフ
ト・レジスタや、高分解能撮像配列である。
上述のごと(、本発明によれば、基板の表面に並列な方
向において、井戸を物理的に小さく作ることができるの
で、この井戸を通過する伝搬時間を短くできる。
向において、井戸を物理的に小さく作ることができるの
で、この井戸を通過する伝搬時間を短くできる。
第1A図は、本発明の好適実施例のCCDを基にしたS
PSアナログ・シフト・レジスタの部分的断面図、及び
そのチャンネル領域内の電位図、第1B図は、第1A図
のSPSシフト・レジスタの入力レジスタ及びこのSP
Sシフト・レジスタの並列レジスタの人力レジスタ間の
接合の平面図、第2A図は、従来の2相CCDを基にし
たSPSアナログ・シフト・レジスタの部分的断面図、
及びそのチャンネル領域内の電位図、第2B図は、第2
A図のSPSシフト・レジスタの入力レジスタ及びこの
SPSシフト・レジスタの並列レジスタの入力レジスタ
間の接合の平面図である。 (20)はゾーン、(22)は井戸、(24)は直列レ
ジスタ、(26)は並列レジスタのセグメント、(28
)、(30)は下位ゲート、(32)は第1ゲートであ
る。
PSアナログ・シフト・レジスタの部分的断面図、及び
そのチャンネル領域内の電位図、第1B図は、第1A図
のSPSシフト・レジスタの入力レジスタ及びこのSP
Sシフト・レジスタの並列レジスタの人力レジスタ間の
接合の平面図、第2A図は、従来の2相CCDを基にし
たSPSアナログ・シフト・レジスタの部分的断面図、
及びそのチャンネル領域内の電位図、第2B図は、第2
A図のSPSシフト・レジスタの入力レジスタ及びこの
SPSシフト・レジスタの並列レジスタの入力レジスタ
間の接合の平面図である。 (20)はゾーン、(22)は井戸、(24)は直列レ
ジスタ、(26)は並列レジスタのセグメント、(28
)、(30)は下位ゲート、(32)は第1ゲートであ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、第1導電形式の基板領域により結合された第2導電
形式のチャンネル領域を有すると共に、該チャンネル領
域内に、上記第2導電形式で、上記チャンネル領域の他
の部分よりもドーピング濃度の高いゾーンも有する半導
体材料の本体と、 該本体の表面を覆い、少なくとも第1、第2及び第3ゲ
ートを形成する電極構造とを具え、上記第1及び第2ゲ
ートは互いに離間し、上記第2導電形式の上記ゾーンは
上記第1及び第2ゲート間の間隙の下にあり、上記第3
ゲートは上記第1及び第2ゲート間の間隙と少なくとも
部分的に交差して延びることを特徴とする電荷結合素子
。 2、第1導電形式の基板領域により結合された第2導電
形式のチャンネル領域を有する半導体材料の本体と、該
本体の表面上に設けられ、互いに離間した第1及び第2
ゲートとを具えた中間物から電荷結合素子を製造する方
法であって、上記第1及び第2ゲートを透過するドーパ
ントを、上記本体の表面を介して上記本体に導入し、該
ドーパントにより上記第1及び第2ゲート間の間隙の下
のチャンネル領域内に、上記第2導電形式であり、上記
チャンネル領域の他の部分よりも導電性の高いゾーンを
形成し、 上記本体の表面上に、上記第1及び第2ゲート間の間隙
と少なくとも部分的に交差した第3ゲートを形成するこ
とを特徴とする電荷結合素子の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US07/213,805 US4862235A (en) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | Electrode structure for a corner turn in a series-parallel-series charge coupled device |
US213805 | 1988-06-30 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH0245940A true JPH0245940A (ja) | 1990-02-15 |
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ID=22796588
Family Applications (1)
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JP1162488A Pending JPH0245940A (ja) | 1988-06-30 | 1989-06-23 | 電荷結合素子及びその製造方法 |
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DE2842856C3 (de) * | 1978-10-02 | 1981-09-03 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Ladungsverschiebespeicher in Seriell-Parallel-Seriell-Organisation mit vollständigem Grundladungsbetrieb |
JPH06105560B2 (ja) * | 1985-09-17 | 1994-12-21 | 沖電気工業株式会社 | 電荷移送装置 |
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1989
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- 1989-06-23 JP JP1162488A patent/JPH0245940A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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JPS5016482A (ja) * | 1973-04-27 | 1975-02-21 | ||
JPS57210496A (en) * | 1981-03-09 | 1982-12-24 | Fairchild Camera Instr Co | Sps/ccd memory and charge transfer therewithin |
Also Published As
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