JPH0353775B2 - - Google Patents

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JPH0353775B2
JPH0353775B2 JP56146761A JP14676181A JPH0353775B2 JP H0353775 B2 JPH0353775 B2 JP H0353775B2 JP 56146761 A JP56146761 A JP 56146761A JP 14676181 A JP14676181 A JP 14676181A JP H0353775 B2 JPH0353775 B2 JP H0353775B2
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gate electrode
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電荷結合装置の入力に関する。
従来の電荷係合装置の入力は第一導電型半導体
基板上に第二導電型の拡散領域を設け、この第二
導電型の拡散領域に隣接して第1のゲート電極を
設け、この第1ゲート電極に隣接して第2のゲー
ト電極を設け、さらに第2のゲート電極に隣接し
て第3のゲート電極を設けている。そして第2の
ゲート電極は1層目又は2層目のみの電極で構成
されており、製造上のバラツキにより注入電荷量
が大きくバラツく欠点があつた。
まず図を用いて従来の電荷転送装置について述
べる。第1図は従来の電荷転送装置の入力近傍の
平面図の1例であり、第2図はそのA−A′に於
ける断面図である。P型半導体基板4上に形成さ
れた拡散領域1はN型領域で接続部2′を通じて
アルミニウム等の配線2に接続され、入力電極と
して外部から電位が加えられるようになつてい
る。拡散領域1、すなわちN型拡散層に、絶縁酸
化膜5を介して隣接して第1のゲート電極11が
あり、引き続いて第2のゲート電極21があり、
さらに第3のゲート電極31,32がある。第3
のゲート電極31,32は接続部30を通じて互
いに結線され、同一電極として動作するようにし
てある。12は第1のゲート電極のアルミ配線で
あり、23は第2ゲート電極のアルミ配線であ
る。本図の例では第3のゲート電極31,32は
電荷転送部のシフトレジスタのクロツク電位53
に接続されている。電極41,42と電極51,
52はそれぞれ接続部40,50で接続されて電
荷転送用レジスタの電極を構成しており、各々ク
ロツク配線43,53に接続されている。本例は
2相クロツクを使用している。3は電荷が転送さ
れるチヤンネル領域である。第1図において破線
で示した電極21,32,42,52は最初に形
成される1層目のボリシリ電極であり、実線で示
した電極11,31,41,51は次に形成され
る2層目のボリシリ電極である。
次に第2図を参照して本実施例のA−A′の断
面構造をより詳細に説明する。P型半導体基板4
上に絶縁酸化膜5を介してポリシリコンによる電
極11,21,31,32,41,42,51,
52が作られている。電荷転送部は埋込チヤンネ
ル構成であり、P型半導体基板4にN型電体領域
6が形成され、さらに電荷の転送に方向性を持た
せる為に埋込チヤンネル中では2層目ゲート電極
41,51の下部にP型導電体領域7を有してい
る。
次に上記電荷転送装置の入力動作を通常よく使
用される電位平衡法によつて説明する。第3図a
は入力部の断面図であり、b〜dは電位平衡法に
よる電荷注入のポテンシヤル図である。同b,
c,dはこの順に従つて時間経過によるポテンシ
ヤルを示している。電荷の注入は入力拡散層1の
電位が第1入力ゲートG1のポテンシヤルより高
くなつた時ポテンシヤル井戸に流れ込み、又入力
拡散層1の電位が第1入力ゲートG1のポテンシ
ヤルより低くなつた時余剰電荷は入力拡散層1側
に流れ出て、第2入力ゲートG2下に、第1入力
ゲートG1と第2入力ゲートG2の電極下のポテ
ンシヤル差分だけ転送電荷として残る。この転送
電荷が後段のシヤフトレジスタに転送されて電荷
転送が行われる。転送電荷量Qは、 Q∝(G1とG2の電位差)×(G2のチヤンネル面
積) の関係にある。ここで(G1とG2の電位差)は
外部からの与えられるゲート電圧により制御され
るが、(G2のチヤンネル面積)は製造時のバラ
ツキに左右される。電荷転送装置において電荷注
入量は非常に重要な項目であり、上記構造のもの
は第2ゲートG2の長さ、つまり第3図における
第2ゲートG2のチヤンネル長lに大きく依存す
る。第2ゲートG2のチヤンネル長lは第2ゲー
トG2の製造時のエツチング状態のバラツキによ
るので、ウエツトエツチングにおいては特に制御
がむずかしい。又微細パターン化するにはチヤン
ネル長lは短い方が良いが、lを短くするとバラ
ツキの割合はさらに大きくなる。このように従来
構造のものは第2ゲートG2のチヤンネル長lに
よつて注入電荷量が大きく影響を受け、注入電荷
量の制御はむずかしい状態であつた。上記は動作
方法として電位平衡法を述べたが、ダイオードカ
ツトオフ法も第2ゲートG2下のチヤンネル面積
に依存するので電荷注入量がバラツクことは全く
同様である。
本発明は上記欠点を改良し、注入電荷量をより
正確に制御できる電荷転送装置を提供することに
ある。
本発明では第2ゲート電極を第1層目電極と第
2層目電極で構成し、該第2ゲートの電極の長さ
は第1層目の電極の同一方向の端の位置によつて
規定されるものである。すなわち本発明によれ
ば、第一導電型半導体に設けられた第二導電型の
拡散領域と、この第二導電型の拡散領域に隣接し
て設けられた第1のゲート電極、該第1のゲート
電極に隣接して設けられた第2のゲート電極、該
第2のゲート電極に隣接して設けられた第3のゲ
ート電極からなる電荷注入手段とを具備した電荷
転送装置において、第2のゲート電極が1層目電
極と2層目電極とで構成されていることを特徴と
する電荷転送装置を得る。特に第1ゲート電極の
うち第1ゲート電極から遠い方の部分電極とは同
時に形成されることが望ましい。
本発明によると第2ゲートの長さLが第1層目
電極の同一方向の端によつて規定されるので、製
造時にオーバーエツチやアンダーエツチが起つて
も長さLは変化せず、注入転送電荷量のバラツキ
は少い。特にアナログ信号処理に利用される場合
は正確に電荷が注入されることは非常に有益なこ
とである。又高速動作を考えると、転送方向に直
角な方向の巾は20〜50μmと大きくしても、転送
方向の長さLは短い方が良い。従つて、チヤンネ
ル長Lを短くしていく場合、第2ゲート電極を第
1層又は第2層のみで構成すると、チヤンネル長
Lのバラツキは大きくなり、注入電荷量のバラツ
キも大きなものとなる。このように第2ゲート電
極を第1層目と第2層目の電極で構成すること
は、高速用のチヤンネル長Lの短い高性能な電荷
転送装置を実現する場合にも大変効果がある。
次に本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。
第4図は本発明を適用した電荷転送装置の入力
近傍の平面図である。第5図は第4図におけるB
〜B′の断面図である。第4図、第5図において
11,22,32,42,52は最初に形成され
る1層目ポリシリコン電極で、21,31,4
1,51は次に形成される2層目ポリシリコン電
極である。その他の信号は第1図と第2図で示し
たものと同じなので省略する。本実施例では第2
ゲートを2層目ポリシリコン電極21と1層目ポ
リシリコン電極22で構成する。特に第1ゲート
11と第2ゲートのうち第1ゲート11より遠い
方の電極22とは同じ1層目のポリシリコン電極
で形成されている。このようにすると、注入電荷
量の決定に大きな影響を持つ第2ゲート長さL1
は、第1層目ポリシリコン電極で作られた第1ゲ
ート11の右端と第2ゲート22の右端との距離
で決まり、これはマスクの出来上り精度には依存
するがゲート11やゲート22のエツチング状態
にはほとんど影響されず一定である。なぜならゲ
ート11,22は同一条件で製造され同一条件で
加工エツチングされるからである。そして注入電
荷量は第2ゲートの長さL1が一定に作れるの
で、十分に制御され特性の良い電荷注入装置が出
来る。又ペレツト間、ウエハー間のバラツキも少
く、製造上の歩留も良くなる。第2ゲート電極2
1と22の下のゲート酸化膜厚は通常同一の厚さ
に作りポテンシヤル差を無くしておく方が使い安
いが、必ずしもこの限りではない。
第6図は本発明を適用した他の実施例の平面図
であり、第7図は第6図におけるC−C′の断面図
である。第6図第7図において電極11,22,
41,51は2層目ポリシリコン電極で、電極2
1,31,42,52は1層目ポリシリコン電極
で作られている。本実施例においても第2ゲート
を1層目ポリシリコン電極21と2層目ポリシリ
コン電極22で構成しており、電極11と22と
は共に2層目ポリシリコンで形成してある。本実
施例においても、第2ゲートのチヤンネル長L2
は、第1層目で作られた第2ゲート電極21の左
端と第3ゲート電極31の左端との距離で規定さ
れ、本発明の第1の実施例と同様、注入電荷量の
バラツキの少い電荷転送装置が実現できる。
以上のように、第2ゲートを1層目電極と2層
目電極により構成した本発明は、注入電荷量のバ
ラツキを少く制御できるので、特性のよい電荷転
送装置が実現できる。本発明の実施例ではレジス
タ部に埋込チヤンネルを使用したが、これは本発
明に直接かかわるところではなく、表面チヤンネ
ルであつても良い。又本発明は電荷転送装置の入
力部分に関するもので、本発明の入力構造を適用
した一次元ラインセンサー、2次元エリアセンサ
ー、遅延線等に適用できることは明白である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の電荷転送装置の平面図、第2図
は第1図のA−A′にそつた断面図、第3図a〜
dは電位平衡法による電荷注入のポテンシヤル図
である。第4図、第6図は本発明の一実施例の平
面図、第5図は第4図のB−B′にそつた断面図、
第7図は第6図のC−C′にそつた断面図。 1……N型拡散層、3……チヤンネル領域、4
……P型半導体基板、5……絶線酸化膜、6……
N型導電体、7……P型導電体、2,12,2
3,33,43,53……配線層、11,21,
22,31,32,41,42,51,52……
電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一導電型の半導体基板に設けられた他の導電
    型の拡散領域と、該拡散領域に隣接して前記半導
    体基板上に絶縁膜を介して設けられた第1のゲー
    ト電極と、該第1のゲート電極に隣接して前記半
    導体基板上に絶縁膜を介して設けられた第2のゲ
    ート電極とを含む電荷注入手段と、該電荷注入手
    段に隣接して前記半導体基板に設けられた該電荷
    注入手段で注入された電荷を転送する電荷転送手
    段とを有する電荷転送装置において、前記第2の
    ゲート電極は前記第1のゲート電極に近く配置さ
    れた第1の部分電極と該第1の部分電極と前記電
    荷転送手段との間に該第1の部分電極に隣接して
    設けられた第2の部分電極とを含んで構成されて
    おり、該第1および第2の部分電極下の前記半導
    体基板の表面領域は均一な不純物濃度を有し、該
    第1および第2の部分電極と前記半導体基板間の
    前記絶縁膜は均一な厚さを有し、かつこれら第1
    および第2の部分電極には同一でかつ前記第1の
    ゲート電極よりも深い電位を前記半導体基板に形
    成する電位が与えられることを特徴とする電荷転
    送装置。 2 前記第1ゲート電極と前記第2ゲート電極の
    前記第2の部分電極とは同時に形成されたもの
    で、前記第2のゲート電極の前記第1の部分電極
    は前記第1のゲート電極および前記第2の部分電
    極とは異なる工程で形成されたものであることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電荷転送
    装置。
JP56146761A 1981-09-17 1981-09-17 電荷転送装置 Granted JPS5848464A (ja)

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JP56146761A JPS5848464A (ja) 1981-09-17 1981-09-17 電荷転送装置
US06/418,956 US4546368A (en) 1981-09-17 1982-09-16 Charge transfer device having a precisely controlled injection rate

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JP56146761A JPS5848464A (ja) 1981-09-17 1981-09-17 電荷転送装置

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JPS5848464A JPS5848464A (ja) 1983-03-22
JPH0353775B2 true JPH0353775B2 (ja) 1991-08-16

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ID=15414965

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