JPH06151474A - 電荷転送装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体基板上において２つの電極のみで２相
駆動ＣＣＤを形成することを可能にし微細化を容易にす
る。 【構成】 電荷転送装置１０は、半導体基板１１上に全
面に亘って形成された絶縁膜１２と、該絶縁膜１２の上
に形成されたポリシリコン電極１３と、絶縁膜１２の上
におけるポリシリコン電極１３の両側の側壁と隣接する
部位に該ポリシリコン電極１３と電気的に接続されるよ
うに形成されたポリシリコンサイドウォール１５と、半
導体基板１１の表面部においてポリシリコン電極１３の
右側部の下側の部位から右側のポリシリコンサイドウォ
ール１５の下側の部位に亘って形成されたバリア領域１
４とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板上に形成さ
れた電荷転送装置及びその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来の電荷転送装置である２相駆
動ＣＣＤ５０を示しており、該２相駆動ＣＣＤ５０とし
ては、電極の作り易さ及び安定性の面から２層のポリシ
リコン膜のオーバーラップ構造に形成されたものが知ら
れている。即ち、半導体基板５１上に全面に亘って絶縁
膜５２が形成され、該絶縁膜５２の上に所定幅の第１層
ポリシリコン電極５３が形成され、半導体基板５１の表
面部における第１層ポリシリコン電極５３が形成されて
いない部位にバリア領域５４が形成され、第１層ポリシ
リコン電極５３の表面はシリコン酸化膜５６によって覆
われ、第１層ポリシリコン電極５３の側部及びバリア領
域５４の上側に第２層ポリシリコン電極５７が形成され
ている。

【０００３】以下、上記従来の２相駆動ＣＣＤ５０の製
造方法を説明する。

【０００４】ＣＣＤの電極形成という立場から見て説明
を行なうと、半導体基板５１上において、まず、第１層
ポリシリコン電極５３を選択的に形成し、その後、バリ
ア領域５４を第１層ポリシリコン電極５３間にイオン注
入により形成し、次に、第１層ポリシリコン電極５３を
酸化して第１層ポリシリコン電極５３の周囲に絶縁膜で
あるシリコン酸化膜５６を形成する。次に、第１層ポリ
シリコン電極５３の間を埋めるように第２層ポリシリコ
ン電極５７を形成する。

【０００５】そして、２相駆動とするため、隣り合う第
１層ポリシリコン電極５３と第２層ポリシリコン電極５
７とを１ペアとして２ペアで一組とし、一方の第１層ポ
リシリコン電極５３と第２層ポリシリコン電極５７とを
電気的に接続すると共に他方の第１層ポリシリコン電極
５３と第２層ポリシリコン電極５７とを電気的に接続
し、２種類のパルスφ１、φ２をそれぞれ加える。これ
により、図３に示すような階段状のポテンシャルＰが形
成され電荷ｃを転送することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の２相
駆動ＣＣＤにおいては、第２層ポリシリコン電極の形成
に寸法上の制約が存在するため微細化が困難であるとい
う問題がある。具体的には、図３に示すような第２層ポ
リシリコン電極間の距離L が設計上制約を受ける。ま
た、第２層ポリシリコン電極間の距離L を変えずに微細
化を図ろうとすると第１層ポリシリコン電極と第２層ポ
リシリコン電極との重なりを小さくしなければならない
ため転送効率が低下する。

【０００７】本発明は上記に鑑みなされたものであっ
て、半導体基板上において、微細化に十分対応すること
ができ、しかもプロセス上実現が容易な電荷転送装置及
びその製造方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明は、半導体基板上に形成された電荷
転送装置において、１つの電極下に蓄積領域とバリア領
域とが存在することによって、２つの電極のみで２相駆
動ＣＣＤを形成することを可能にし微細化を容易にする
ものである。

【０００９】具体的に請求項１の発明が講じた解決手段
は、半導体基板上に形成された電荷転送装置を対象と
し、上記半導体基板上に形成されたポリシリコン膜また
はポリサイド膜からなる電極と、上記半導体基板上にお
ける上記電極の両側の側壁と隣接する部位に該電極と電
気的に接続されるように形成されたポリシリコンからな
るサイドウォールと、上記半導体基板上における上記電
極の一側部の下側の部位から該一側部側の上記サイドウ
ォールの下側の部位に亘って形成されたバリア領域とを
備えている構成とするものである。

【００１０】また、請求項２の発明は、半導体基板上の
電荷転送装置の製造方法において、半導体基板に斜め上
方から不純物をイオン注入して電極下の一部にバリア領
域を形成することによって、２つの電極のみで２相駆動
ＣＣＤを形成することを可能にし微細化を容易にするも
のである。

【００１１】具体的に請求項２の発明が講じた解決手段
は、半導体基板上における電荷転送装置の製造方法を対
象とし、上記半導体基板上にポリシリコン膜またはポリ
サイド膜からなる電極を形成する工程と、上記電極が形
成された半導体基板の表面部に該半導体基板表面に垂直
な面に対して傾斜し上記電極の一側壁に向かう方向から
不純物をイオン注入することにより、上記半導体基板上
における上記電極の一側壁側の側部の下側の部位から該
下側の部位に隣接し且つ上記電極が形成されていない部
位に亘ってバリア領域を形成する工程と、上記バリア領
域が形成された半導体基板上にポリシリコン膜を堆積す
ると共に該ポリシリコン膜に対してエッチングを行なう
ことにより上記半導体基板上における上記電極の両側に
該電極と電気的に接続されたサイドウォールを形成する
工程とを備えている構成とするものである。

【００１２】

【作用】請求項１の発明の構成により、電極とサイドウ
ォールとは電気的に接続されているため電極と該電極の
両側のサイドウォールとが１つのゲート電極として機能
する。また、バリア領域は半導体基板の表面部における
電極の一側部の下側の部位から該一側部側のサイドウォ
ールの下側の部位に亘って存在する。従って、上記ゲー
ト電極の一側部の下側にバリア領域が存在することにな
る。

【００１３】これにより、隣り合う２つの上記ゲート電
極を一組とし該２つのゲート電極に２つの異なるパルス
をそれぞれ加えると階段状のポテンシャルを形成するこ
とができ、電荷を転送することが可能となる。

【００１４】このように、請求項１の発明の構成による
と、２つの電極のみで２相駆動ＣＣＤを形成することが
できる。従って、半導体基板上における微細化に十分に
対応することができる。

【００１５】さらに、電極がポリサイド膜からなると、
該ポリサイド膜は光の透過を阻止するためスミアの抑制
能力を向上させることができる。そのうえ、電気抵抗を
低減することができるため転送の高速化が可能となる。

【００１６】また、請求項２の発明の構成により、半導
体基板の表面部に斜め上方から不純物をイオン注入する
という簡単なプロセスによって、半導体基板上における
電極の一側部の下側の部位から該電極が形成されていな
い部位に亘ってバリア領域を形成することができる。

【００１７】

【実施例】まず、本発明の一実施例に係る電荷転送装置
の構成を図面に基づいて説明する。

【００１８】図１は上記実施例に係る電荷転送装置１０
を示しており、同図において、半導体基板１１上には全
面に亘って絶縁膜１２が形成され、該絶縁膜１２の上に
所定幅のポリシリコン電極１３が形成され、絶縁膜１２
の上におけるポリシリコン電極１３の両側の側壁と隣接
する部位に該ポリシリコン電極１３と電気的に接続され
るようにポリシリコンサイドウォール１５が形成され、
半導体基板１１の表面部においてポリシリコン電極１３
の右側部の下側の部位から右側のポリシリコンサイドウ
ォール１５の下側の部位に亘ってバリア領域１４が形成
されている。

【００１９】以下、上記電荷転送装置１０の製造方法を
図面に基づいて説明する。

【００２０】まず、半導体基板１１上に全面に亘って絶
縁膜１２を形成した後、絶縁膜１２の上にポリシリコン
電極１３を選択的に形成する（図２の（ａ）参照）。そ
の際、ポリシリコン電極１３間の間隔は、フォトリソグ
ラフィーにおけるパターン形成の最小寸法を用いる。例
えば、ポリシリコン電極１３間の間隔を０．８μｍとす
る。

【００２１】次に、図２の（ｂ）に示すように、バリア
となる不純物をポリシリコン電極１３の右側部の下側の
部位からポリシリコン電極１３間の１／２以下の部位ま
で導入するために斜め右上方からイオン注入を行なう
（図２の（ｂ）参照）。

【００２２】次に、全面にポリシリコンをポリシリコン
電極１３間の間隔の約半分の０．４μｍ堆積した後、Ｒ
ＩＥにより全面エッチングし、ポリシリコン電極１３の
両側の側壁と隣接する部位にのみポリシリコンを残す
と、図２の（ｃ）に示すように、バリア領域１４がポリ
シリコン電極１３の右側部の下側の部位からポリシリコ
ンサイドウォール１５の下側の部位に亘って形成された
構造が得られる。なお、このとき、ポリシリコン電極１
３とポリシリコンサイドウォール１５とを電気的に接続
するために２回目のポリシリコンを成長させる必要があ
る。最終仕上がりのポリシリコンサイドウォール１５間
の隙間の寸法は、ＣＣＤの転送効率上非常に重要であ
り、上記製造方法により０．２μｍ程度にすることが十
分可能である。

【００２３】上記実施例に係る電荷転送装置１０におい
ては、ポリシリコン電極１３とポリシリコンサイドウォ
ール１５とは電気的に接続され一体化されているためポ
リシリコン電極１３と該ポリシリコン電極１３の両側の
ポリシリコンサイドウォール１５とが１つのゲート電極
１６として機能する。また、バリア領域１４は半導体基
板１１の表面部におけるポリシリコン電極１３の右側部
の下側の部位から右側のポリシリコンサイドウォール１
５の下側の部位に亘って存在する。従って、ゲート電極
１６の右側部の下側にバリア領域１４が存在することに
なる。

【００２４】これにより、隣り合う２つのゲート電極１
６を一組とし該２つのゲート電極１６に２種類のパルス
φ１、φ２をそれぞれ加えると、図１に示すような階段
状のポテンシャルＰが形成され電荷ｃを転送することが
できる。

【００２５】このように、本実施例に係る電荷転送装置
においては、１つのポリシリコン電極下に蓄積領域とバ
リア領域とが存在するため、２つのポリシリコン電極の
みで２相駆動ＣＣＤを形成することができる。また、従
来構造に比べると平坦性も良好で、後工程における加工
も容易となる。従って、半導体基板上における微細化に
十分に対応することができる。

【００２６】なお、電極をポリシコン膜から高融点金属
を含むシリサイド膜やポリサイド膜に変えると、電極そ
のものが光の透過を阻止するため特にエリアセンサー等
で問題となるスミアの抑制能力が増大し、さらに、電気
抵抗が低減できるため高速転送も可能となる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
係る電荷転送装置によると、電極と該電極の両側のサイ
ドウォールとにより１つのゲート電極が構成され、該ゲ
ート電極の一側部の下側にバリア領域が存在することに
なる。従って、隣り合う２つの上記ゲート電極を一組と
し該２つのゲート電極に２つの異なるパルスをそれぞれ
加えることにより２相駆動ＣＣＤを形成することができ
る。

【００２８】このように、２つの電極のみで２相駆動Ｃ
ＣＤを形成することができるため、半導体基板上におけ
る微細化に十分に対応することができる。しかも、構造
的にシンプルであり、平坦性もよく、その実用的効果は
多大である。

【００２９】さらに、電極がポリサイド膜からなると、
スミア抑制能力を向上させることができ、電気抵抗を低
減することができるため転送の高速化が可能となる。

【００３０】また、請求項２の発明に係る製造方法によ
ると、上記電荷転送装置を簡単なプロセスで実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る電荷転送装置を示す断
面図である。

【図２】上記電荷転送装置の製造方法の各工程後の半導
体基板を示す断面図である。

【図３】従来の電荷転送装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ 電荷転送装置 １１ 半導体基板 １２ 絶縁膜 １３ ポリシリコン電極 １４ バリア領域 １５ ポリシリコンサイドウォール １６ ゲート電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上に形成された電荷転送装置
   であって、 上記半導体基板上に形成されたポリシリコン膜またはポ
   リサイド膜からなる電極と、上記半導体基板上における
   上記電極の両側の側壁と隣接する部位に該電極と電気的
   に接続されるように形成されたポリシリコンからなるサ
   イドウォールと、上記半導体基板上における上記電極の
   一側部の下側の部位から該一側部側の上記サイドウォー
   ルの下側の部位に亘って形成されたバリア領域とを備え
   ていることを特徴とする電荷転送装置。
2. 【請求項２】 半導体基板上における電荷転送装置の製
   造方法であって、 上記半導体基板上にポリシリコン膜またはポリサイド膜
   からなる電極を形成する工程と、 上記電極が形成された半導体基板の表面部に該半導体基
   板表面に垂直な面に対して傾斜し上記電極の一側壁に向
   かう方向から不純物をイオン注入することにより、上記
   半導体基板上における上記電極の一側壁側の側部の下側
   の部位から該下側の部位に隣接し且つ上記電極が形成さ
   れていない部位に亘ってバリア領域を形成する工程と、 上記バリア領域が形成された半導体基板上にポリシリコ
   ン膜を堆積すると共に該ポリシリコン膜に対してエッチ
   ングを行なうことにより上記半導体基板上における上記
   電極の両側に該電極と電気的に接続されたサイドウォー
   ルを形成する工程とを備えていることを特徴とする電荷
   転送装置の製造方法。