JPH06151475A - Charge transfer device and its manufacture - Google Patents

Charge transfer device and its manufacture

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Publication number
JPH06151475A
JPH06151475A JP30527592A JP30527592A JPH06151475A JP H06151475 A JPH06151475 A JP H06151475A JP 30527592 A JP30527592 A JP 30527592A JP 30527592 A JP30527592 A JP 30527592A JP H06151475 A JPH06151475 A JP H06151475A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
charge transfer
gate electrode
layer
semiconductor substrate
wiring
Prior art date
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Pending
Application number
JP30527592A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Chihiro Mizouchi
千尋 溝内
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp filed Critical Matsushita Electronics Corp
Priority to JP30527592A priority Critical patent/JPH06151475A/en
Publication of JPH06151475A publication Critical patent/JPH06151475A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To increase the charge capacity of a charge transfer device by preventing the occurrence of a charge transferring defect. CONSTITUTION:In the title device 10, a first insulating layer 12 is formed on the entire surface of a semiconductor substrate 11 and first-layer gate electrodes 13 are formed on the surface of the layer 12, and then, the surfaces of the electrodes 13 are covered with a second insulating layer 14. Then second-layer gate electrodes 15 having hat-like cross sections are formed on the sides of the layer 14 and surface of the layer 12 and impurity diffusion areas 16 in which an impurity is diffused are formed below the electrodes 15 in the surface section of the substrate 11 so that each area 16 can have such an impurity concentration gradient that the concentration becomes lower in the charge transferring direction. In addition, the adjacent first-layer gate electrodes 13 and second-layer gate electrodes 15 are connected to each other through first or second wiring 17 or 18 and the two kinds of wiring 17 and 18 are alternately arranged.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charge transfer device formed on a semiconductor substrate and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】以下、従来の電荷転送装置の構成と該電
荷転送装置の製造方法を図面を参照しながら説明する。
以下においては、電荷のキャリアは電子であるとして説
明するが、電荷のキャリアが正孔である場合には半導体
のP型とN型とを逆にすればよい。
2. Description of the Related Art The structure of a conventional charge transfer device and a method of manufacturing the charge transfer device will be described below with reference to the drawings.
In the following, the charge carriers are described as electrons, but when the charge carriers are holes, the P-type and N-type of the semiconductor may be reversed.

【0003】図3(a)は従来の電荷転送装置50の構
成を示すものである。図3(a)において、半導体基板
51の全面に亘って第1の絶縁層52が形成され、該第
1の絶縁層52の表面に第1層のゲート電極53が形成
され、該第1層のゲート電極53の表面を第2の絶縁層
54が覆い、該第2の絶縁層54の側部及び第1の絶縁
層52の表面に断面ハット状の第2層のゲート電極55
が形成され、半導体基板51の表面部における第2層の
ゲート電極55の下側にP型の不純物が拡散した不純物
拡散領域56が形成されている。また、隣り合う第1層
のゲート電極53と第2層のゲート電極55とは第1の
配線57または第2の配線58により連結されており、
2種類の第1の配線57及び第2の配線58が交互に並
んだ構成となっている。
FIG. 3A shows the structure of a conventional charge transfer device 50. In FIG. 3A, the first insulating layer 52 is formed over the entire surface of the semiconductor substrate 51, and the first-layer gate electrode 53 is formed on the surface of the first insulating layer 52. The second insulating layer 54 covers the surface of the gate electrode 53 of the second insulating layer 54, and a second-layer gate electrode 55 having a hat-shaped cross section is formed on the side surface of the second insulating layer 54 and the surface of the first insulating layer 52.
Is formed, and an impurity diffusion region 56 in which P-type impurities are diffused is formed below the second-layer gate electrode 55 in the surface portion of the semiconductor substrate 51. Further, the first-layer gate electrode 53 and the second-layer gate electrode 55 which are adjacent to each other are connected by a first wiring 57 or a second wiring 58,
Two types of first wiring 57 and second wiring 58 are arranged alternately.

【0004】図4は上記従来の電荷転送装置50の製造
方法を示すものである。
FIG. 4 shows a method of manufacturing the above-mentioned conventional charge transfer device 50.

【0005】まず、図4(a)に示すように、半導体基
板51上の全面に亘って第1の絶縁層52を形成した
後、該第1の絶縁層52の上に第1層のゲート電極53
を形成する。
First, as shown in FIG. 4A, after forming a first insulating layer 52 over the entire surface of a semiconductor substrate 51, a first layer gate is formed on the first insulating layer 52. Electrode 53
To form.

【0006】次に、図4(b)に示すように、半導体基
板51の表面部に第1層のゲート電極53をマスクとし
てP型の不純物を矢印の方向即ち上方から注入し、上記
半導体基板51の表面部にP型の不純物が拡散した不純
物拡散領域56を形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, a P-type impurity is injected into the surface portion of the semiconductor substrate 51 from the direction of the arrow, that is, from above by using the gate electrode 53 of the first layer as a mask. An impurity diffusion region 56 in which P-type impurities are diffused is formed on the surface of 51.

【0007】続いて、図4(c)に示すように、第1層
のゲート電極53の表面に第2の絶縁層54を形成し、
さらに、該第2の絶縁層54の側部及び第1の絶縁層5
2の表面に第2層のゲート電極55を形成する。そし
て、隣り合う第1層のゲート電極53と第2層のゲート
電極55とを一組とし、各組の第1層のゲート電極53
と第2層のゲート電極55とを第1の配線57または第
2の配線58により該第1の配線57及び第2の配線5
8が交互に並ぶように連結する。
Subsequently, as shown in FIG. 4C, a second insulating layer 54 is formed on the surface of the first-layer gate electrode 53,
Further, the side portion of the second insulating layer 54 and the first insulating layer 5
A second-layer gate electrode 55 is formed on the surface of No. 2. Then, the first-layer gate electrode 53 and the second-layer gate electrode 55 that are adjacent to each other are set as one set, and each set of the first-layer gate electrode 53
And the gate electrode 55 of the second layer by the first wiring 57 or the second wiring 58, the first wiring 57 and the second wiring 5
8 are connected so that they are alternately arranged.

【0008】以下、上記従来の電荷転送装置50におけ
る電荷転送の動作を図面を参照しながら説明する。
The charge transfer operation in the conventional charge transfer device 50 will be described below with reference to the drawings.

【0009】図3(b)及び(c)は上記電荷転送装置
50における電荷転送チャンネルのポテンシャルを示す
模式図であり、図3(b)は第1の配線57にLowの
電圧を印加し第2の配線58にHighの電圧を印加し
た場合のものであり、図3(c)は第1の配線57にH
ighの電圧を印加し第2の配線58にLowの電圧を
印加した場合のものである。
FIGS. 3B and 3C are schematic diagrams showing the potential of the charge transfer channel in the charge transfer device 50. FIG. 3B shows a case where a Low voltage is applied to the first wiring 57. 2 is a case where a High voltage is applied to the second wiring 58, and FIG.
This is a case where a high voltage is applied and a low voltage is applied to the second wiring 58.

【0010】図3(b)に示すように、電荷転送装置5
0において第1の配線57にLowの電圧を印加し第2
の配線58にHighの電圧を印加した場合には、P型
の不純物が拡散した不純物拡散領域56は半導体基板5
1におけるP型の不純物が拡散していない領域よりもポ
テンシャルが高くなるため、第1の配線57により連結
された第1層のゲート電極53及び第2層のゲート電極
55のそれぞれの下側の電荷転送チャンネルのポテンシ
ャルを比較すると、第1層のゲート電極53下の電荷転
送チャンネルのポテンシャルP31は第2層のゲート電極
55下の電荷転送チャンネルのポテンシャルP32よりも
低くなる。同様に、第1の配線58により連結された第
1層のゲート電極53及び第2層のゲート電極55のそ
れぞれの下側の電荷転送チャンネルのポテンシャルを比
較すると、第1層のゲート電極53下の電荷転送チャン
ネルのポテンシャルP41は第2層のゲート電極55下の
電荷転送チャンネルのポテンシャルP42よりも低くな
る。
As shown in FIG. 3B, the charge transfer device 5
At 0, a low voltage is applied to the first wiring 57 and the second
When a high voltage is applied to the wiring 58 of the semiconductor substrate 5,
Since the potential is higher than that in the region in which the P-type impurity is not diffused in the No. 1 region, the gate electrode 53 on the first layer and the gate electrode 55 on the second layer, which are connected by the first wiring 57, are formed below Comparing the potentials of the charge transfer channels, the potential P 31 of the charge transfer channel below the gate electrode 53 of the first layer becomes lower than the potential P 32 of the charge transfer channel below the gate electrode 55 of the second layer. Similarly, comparing the potentials of the charge transfer channels on the lower side of the first-layer gate electrode 53 and the second-layer gate electrode 55, which are connected by the first wiring 58, shows that The potential P 41 of the charge transfer channel is lower than the potential P 42 of the charge transfer channel below the gate electrode 55 of the second layer.

【0011】また、第1の配線57にLowの電圧が第
2の配線58にHighの電圧が印加されているため、
第1の配線57により連結された第1層のゲート電極5
3及び第2層のゲート電極55の下側の電荷転送チャン
ネルのポテンシャルP3 よりも第2の配線58により連
結された第1層のゲート電極53及び第2層のゲート電
極55の下側の電荷転送チャンネルのポテンシャルP4
の方が低くなる。
Since a low voltage is applied to the first wiring 57 and a high voltage is applied to the second wiring 58,
First layer gate electrode 5 connected by first wiring 57
3 below the gate electrode 55 of the second layer and the potential P 3 of the charge transfer channel below the gate electrode 55 of the third layer and below the gate electrode 53 of the first layer and the gate electrode 55 of the second layer connected by the second wiring 58. Charge transfer channel potential P 4
Will be lower.

【0012】従って、電荷転送チャンネルのポテンシャ
ルは右から左に階段状に低くなり、第2の配線58に接
続された第1層のゲート電極53下の電荷転送チャンネ
ルのポテンシャルP41が最も低くなり、該第1層のゲー
ト電極53下の電荷転送チャンネルに電荷Q2 が存在す
る。
Therefore, the potential of the charge transfer channel decreases stepwise from right to left, and the potential P 41 of the charge transfer channel under the first-layer gate electrode 53 connected to the second wiring 58 becomes the lowest. , The charge Q 2 exists in the charge transfer channel under the gate electrode 53 of the first layer.

【0013】次に、図3(c)に示すように、第1の配
線57にHighの電圧を印加し第2の配線58にLo
wの電圧を印加すると、第2の配線58に接続された第
1層のゲート電極53下の電荷転送チャンネルに存在す
る電荷は右から左へと階段状に低くなったポテンシャル
によって第1の配線57に接続された第1層のゲート電
極53下の電荷転送チャンネルに転送される。
Next, as shown in FIG. 3C, a high voltage is applied to the first wiring 57 and Lo is applied to the second wiring 58.
When a voltage of w is applied, the charges existing in the charge transfer channel under the gate electrode 53 of the first layer connected to the second wiring 58 are lowered in a stepwise manner from the right to the left by the potential of the first wiring. The charges are transferred to the charge transfer channel below the first-layer gate electrode 53 connected to 57.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
電荷転送装置50においては、図3(c)に示すよう
に、電荷転送チャンネルのポテンシャルの平坦な部分で
電荷の転送がスムーズに行われにくいため、上記平坦な
部分に残留電荷QR が転送されずに残るので電荷の転送
不良が生じるという欠点がある。このことは、特に高い
周波数で電荷転送装置を駆動しようとする場合に大きな
問題となる。さらに、第1層のゲート電極53下の電荷
転送チャンネルしか電荷転送容量に寄与しないため、電
荷転送容量が小さいという欠点がある。
However, in the above-described conventional charge transfer device 50, as shown in FIG. 3C, it is difficult to transfer charges smoothly in the flat potential portion of the charge transfer channel. Therefore, the residual charge Q R remains in the flat portion without being transferred, which causes a defect of charge transfer. This is a serious problem especially when trying to drive the charge transfer device at a high frequency. Furthermore, since only the charge transfer channel under the gate electrode 53 of the first layer contributes to the charge transfer capacity, there is a drawback that the charge transfer capacity is small.

【0015】本発明は上記に鑑みなされたものであっ
て、電荷の転送不良を発生しないようにすることがで
き、電荷容量を増大させることができる電荷転送装置及
びその製造方法を提供することを目的とするものであ
る。
The present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to provide a charge transfer device capable of preventing a charge transfer failure and increasing a charge capacity, and a manufacturing method thereof. It is intended.

【0016】[0016]

【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、電荷転送装置においてゲート電
極下の電荷転送チャンネルのポテンシャルに電荷転送方
向に勾配を持たせたものである。
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 provides a charge transfer device in which the potential of a charge transfer channel under a gate electrode has a gradient in a charge transfer direction. .

【0017】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ゲート電極と上記半導体
基板における上記ゲート電極の下側に形成された電荷転
送チャンネルとを備えた電荷転送装置を対象とし、上記
電荷転送チャンネルは、上記ゲート電極に電圧を印加す
ると該電荷転送チャンネルのポテンシャルが電荷転送方
向前方に向かって低くなるような勾配を持つように形成
されている構成とするものである。
Specifically, the means for solving the problems according to the invention of claim 1 is a charge provided with a gate electrode formed on a semiconductor substrate and a charge transfer channel formed below the gate electrode on the semiconductor substrate. Targeting a transfer device, the charge transfer channel is formed to have a gradient such that when a voltage is applied to the gate electrode, the potential of the charge transfer channel decreases toward the front in the charge transfer direction. It is a thing.

【0018】また、請求項2の発明は、電荷転送装置の
製造方法において半導体基板上にレジスト膜を電荷転送
方向に勾配を持たせて形成し、半導体基板に上記レジス
ト膜を通じて不純物を注入することにより、半導体基板
に電荷転送方向に勾配を持つ不純物拡散領域を形成する
ものである。
According to a second aspect of the present invention, in a method of manufacturing a charge transfer device, a resist film is formed on a semiconductor substrate with a gradient in a charge transfer direction, and impurities are injected into the semiconductor substrate through the resist film. Thus, an impurity diffusion region having a gradient in the charge transfer direction is formed on the semiconductor substrate.

【0019】具体的に請求項2の発明が講じた解決手段
は、半導体基板上にゲート電極を備え上記半導体基板に
おける上記ゲート電極の下側に電荷転送チャンネルを備
える電荷転送装置の製造方法を対象とし、半導体基板に
おける上記電荷転送チャンネルが形成される部位の上側
に膜厚が電荷転送方向前方に向かって厚くなるような勾
配を持つレジスト膜を形成する工程と、上記レジスト膜
が形成された半導体基板に該レジスト膜を通じて不純物
を注入することによって半導体基板における該レジスト
膜の下側に不純物濃度が電荷転送方向前方に向かって低
くなるような勾配を持つ不純物拡散領域を形成する工程
とを有している構成とするものである。
Specifically, the means for solving the problems according to the invention of claim 2 is a method for manufacturing a charge transfer device, comprising a gate electrode on a semiconductor substrate and a charge transfer channel below the gate electrode on the semiconductor substrate. A step of forming a resist film having a gradient such that the film thickness becomes thicker toward the front in the charge transfer direction on the part where the charge transfer channel is formed in the semiconductor substrate, and the semiconductor in which the resist film is formed. Implanting impurities through the resist film into the substrate to form an impurity diffusion region on the lower side of the resist film in the semiconductor substrate having a gradient such that the impurity concentration decreases toward the front in the charge transfer direction. The configuration is as follows.

【0020】[0020]

【作用】請求項1の発明の構成により、半導体基板上に
形成された電荷転送装置において、ゲート電極に電圧が
印加された際、該ゲート電極下の電荷転送チャンネルの
ポテンシャルは電荷転送方向前方に向かって低くなるよ
うに傾斜したものとなる。このため、電荷の転送時には
上記ポテンシャルの勾配の作用により電荷転送が高速且
つ完全に行なわれる。
According to the structure of the invention of claim 1, in the charge transfer device formed on a semiconductor substrate, when a voltage is applied to the gate electrode, the potential of the charge transfer channel below the gate electrode is forward in the charge transfer direction. It will be inclined so that it becomes lower toward the bottom. Therefore, at the time of transferring charges, the charges are transferred at high speed and completely due to the action of the potential gradient.

【0021】さらに、ゲート電極が2層構造である場合
に第2層のゲート電極下の電荷転送チャンネルのポテン
シャルを電荷転送方向前方に向かって低くなるような勾
配を持つものにすると、電荷の蓄積時に第1層のゲート
電極下の電荷転送チャンネルだけでなく上記第2層のゲ
ート電極下の電荷転送チャンネルにも電荷を蓄積するこ
とができるため電荷容量を増大させることができる。
Further, when the gate electrode has a two-layer structure, if the potential of the charge transfer channel under the gate electrode of the second layer is made to have a gradient decreasing toward the front in the charge transfer direction, charge accumulation At some times, not only the charge transfer channel under the gate electrode of the first layer but also the charge transfer channel under the gate electrode of the second layer can accumulate charges, so that the charge capacity can be increased.

【0022】また、請求項2の発明の構成により、半導
体基板上に形成される電荷転送装置の製造方法におい
て、半導体基板上に膜厚が電荷転送方向前方に向かって
厚くなるような勾配を持つレジスト膜を形成し、半導体
基板に該レジスト膜を通じて不純物を注入することによ
って、半導体基板に不純物濃度が電荷転送方向前方に向
かって低くなるような勾配を持つ不純物拡散領域を形成
することができる。従って、半導体基板からレジスト膜
を除去した後半導体基板における上記不純物拡散領域の
上側にゲート電極を形成し該ゲート電極に電圧を印加す
ると、該ゲート電極下の電荷転送チャンネルのポテンシ
ャルは不純物濃度に勾配を持つ上記不純物拡散領域によ
り電荷転送方向前方に向かって低くなるように傾斜した
ものとなる。このように、請求項1の発明に係る電荷転
送装置を実現することができる。
According to the second aspect of the present invention, in the method of manufacturing the charge transfer device formed on the semiconductor substrate, the semiconductor substrate has a gradient such that the film thickness becomes thicker toward the front in the charge transfer direction. By forming a resist film and injecting impurities into the semiconductor substrate through the resist film, it is possible to form an impurity diffusion region having a gradient such that the impurity concentration decreases forward in the charge transfer direction in the semiconductor substrate. Therefore, when the gate electrode is formed above the impurity diffusion region in the semiconductor substrate after removing the resist film from the semiconductor substrate and a voltage is applied to the gate electrode, the potential of the charge transfer channel under the gate electrode has a gradient in impurity concentration. Due to the impurity diffusion region having the above, it becomes inclined toward the front in the charge transfer direction. Thus, the charge transfer device according to the invention of claim 1 can be realized.

【0023】[0023]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。以下においては、電荷のキャリアは電子で
あるとして説明するが、電荷のキャリアが正孔である場
合には半導体のP型とN型とを逆にすればよい。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following, the charge carriers are described as electrons, but when the charge carriers are holes, the P-type and N-type of the semiconductor may be reversed.

【0024】まず、上記実施例に係る電荷転送装置の構
成を図1(a)に基づいて説明する。
First, the structure of the charge transfer device according to the above embodiment will be described with reference to FIG.

【0025】図1(a)は上記実施例に係る電荷転送装
置10の構成を示すものである。図1(a)において、
半導体基板11の全面に亘って第1の絶縁層12が形成
され、該第1の絶縁層12の表面に第1層のゲート電極
13が形成され、該第1層のゲート電極13の表面を第
2の絶縁層14が覆い、該第2の絶縁層14の側部及び
第1の絶縁層12の表面に断面ハット状の第2層のゲー
ト電極15が形成され、半導体基板11の表面部におけ
る第2層のゲート電極15の下側の部位にP型の不純物
が拡散した不純物拡散領域16が形成されている。該不
純物拡散領域16の不純物濃度は電荷転送方向前方即ち
図1における左側に向かって低くなるような勾配を持っ
ており、さらに、不純物拡散領域16の深さは同様に電
荷転送方向前方即ち図1における左側に向かって浅くな
るような勾配を持っている。また、隣り合う第1層のゲ
ート電極13と第2層のゲート電極15とは第1の配線
17または第2の配線18により連結されており、2種
類の第1の配線17及び第2の配線18が交互に並んだ
構成となっている。
FIG. 1A shows the configuration of the charge transfer device 10 according to the above embodiment. In FIG. 1 (a),
The first insulating layer 12 is formed over the entire surface of the semiconductor substrate 11, the first-layer gate electrode 13 is formed on the surface of the first insulating layer 12, and the surface of the first-layer gate electrode 13 is formed. The second insulating layer 14 is covered, and the gate electrode 15 of the second layer having a hat-shaped cross section is formed on the side portion of the second insulating layer 14 and the surface of the first insulating layer 12, and the surface portion of the semiconductor substrate 11 is formed. An impurity diffusion region 16 in which P-type impurities are diffused is formed in a region of the second layer below the gate electrode 15. The impurity concentration of the impurity diffusion region 16 has a gradient such that it decreases toward the front in the charge transfer direction, that is, toward the left side in FIG. It has a slope that becomes shallower toward the left side of. The adjacent first-layer gate electrode 13 and second-layer gate electrode 15 are connected by a first wiring 17 or a second wiring 18, and two types of first wiring 17 and second wiring 17 are connected. The wiring 18 is alternately arranged.

【0026】次に、上記電荷転送装置10の製造方法を
図2に基づいて説明する。
Next, a method of manufacturing the charge transfer device 10 will be described with reference to FIG.

【0027】図2は電荷転送装置10の製造方法の各工
程を示すものである。
FIG. 2 shows each step of the method of manufacturing the charge transfer device 10.

【0028】初めに、図2(a)に示すように、半導体
基板11上の全面に亘って第1の絶縁層12を形成した
後、第1の絶縁層12の上に第1層のゲート電極13を
形成する。
First, as shown in FIG. 2A, after forming the first insulating layer 12 over the entire surface of the semiconductor substrate 11, the first gate layer is formed on the first insulating layer 12. The electrode 13 is formed.

【0029】その後、図2(b)に示すように、不純物
を注入する際のマスクとなるレジスト20を第1の絶縁
層12の上にパターニングする。このとき、レジスト2
0の左端部が第1層のゲート電極13の右側部に掛か
り、レジスト20と該レジスト20の右隣りの第1層の
ゲート電極13との間に間隙が残されるようにパターニ
ングを行なう。
After that, as shown in FIG. 2B, a resist 20 serving as a mask for implanting impurities is patterned on the first insulating layer 12. At this time, the resist 2
Patterning is performed so that the left end portion of 0 hangs on the right side portion of the first-layer gate electrode 13 and a gap is left between the resist 20 and the first-layer gate electrode 13 on the right of the resist 20.

【0030】続いて、図2(c)に示すように、パター
ニングされたレジストを加熱することによりフローさ
せ、第1の絶縁層12上における第1層のゲート電極1
3の右側の該第1層のゲート電極13に隣接する部位
に、膜厚が左側に向かって厚くなるような勾配を持つレ
ジスト膜21を形成する。
Then, as shown in FIG. 2C, the patterned resist is heated to flow, and the gate electrode 1 of the first layer is formed on the first insulating layer 12.
A resist film 21 having a gradient such that the film thickness increases toward the left side is formed on the right side of 3 adjacent to the gate electrode 13 of the first layer.

【0031】そして、図2(d)に示すように、第1層
のゲート電極13及びレジスト膜21をマスクとして、
P型の不純物を半導体基板11の表面部に矢印で示すよ
うに上方から注入する。このとき、P型の不純物が半導
体基板11の表面部に導入されるのをレジスト膜21が
阻止する量は、レジスト膜21における膜厚が厚い部位
ほど大きくなる。このため、半導体基板11の表面部に
注入されるP型の不純物の量は左側に向かって少なくな
るような勾配を持つことになる。従って、半導体基板1
1の表面部におけるレジスト膜21の下側の部位には、
P型の不純物の濃度が左側に向かって低くなるような勾
配を持つ不純物拡散領域16が形成される。なおかつ、
不純物拡散領域16はその深さが同様に左側に向かって
浅くなるような勾配を持つように形成される。
Then, as shown in FIG. 2D, the first layer gate electrode 13 and the resist film 21 are used as a mask.
A P-type impurity is injected into the surface portion of the semiconductor substrate 11 from above as indicated by an arrow. At this time, the amount by which the resist film 21 blocks the introduction of P-type impurities into the surface portion of the semiconductor substrate 11 increases as the thickness of the resist film 21 increases. Therefore, the amount of P-type impurities implanted into the surface portion of the semiconductor substrate 11 has a gradient that decreases toward the left side. Therefore, the semiconductor substrate 1
In the portion below the resist film 21 in the surface portion of 1,
Impurity diffusion region 16 having a gradient such that the concentration of P-type impurities decreases toward the left is formed. Moreover,
The impurity diffusion region 16 is formed so as to have a gradient such that the depth thereof similarly becomes shallower toward the left side.

【0032】次に、上記電荷転送装置10における電荷
転送の動作を図1(b)及び(c)を参照しながら説明
する。
Next, the charge transfer operation in the charge transfer device 10 will be described with reference to FIGS. 1 (b) and 1 (c).

【0033】図1(b)及び(c)は上記電荷転送装置
10における電荷転送チャンネルのポテンシャルを示す
模式図であり、図1(b)は第1の配線17にLowの
電圧を印加し第2の配線18にHighの電圧を印加し
た場合のものであり、図1(c)は第1の配線17にH
ighの電圧を印加し第2の配線18にLowの電圧を
印加した場合のものである。
FIGS. 1B and 1C are schematic diagrams showing the potential of the charge transfer channel in the charge transfer device 10, and FIG. 1B shows the first wiring 17 applied with a low voltage. 2 is a case where a high voltage is applied to the second wiring 18, and FIG.
This is a case where a high voltage is applied and a low voltage is applied to the second wiring 18.

【0034】図1(b)に示すように、電荷転送装置1
0において第1の配線17にLowの電圧を印加し第2
の配線18にHighの電圧を印加した場合には、第1
の配線17により連結された第1層のゲート電極13及
び第2層のゲート電極15の下側の電荷転送チャンネル
のポテンシャルP1 よりも第2の配線18により連結さ
れた第1層のゲート電極13及び第2層のゲート電極1
5ゲート電極の下側の電荷転送チャンネルのポテンシャ
ルP2 の方が低くなる。ここで、第2層のゲート電極1
5の下側の不純物拡散領域16の不純物濃度は左側に向
かって低くなるような濃度勾配を持っているため、第2
層のゲート電極15下の電荷転送チャンネルのポテンシ
ャルP11及びP21は左側に向かって低くなるように傾斜
している。
As shown in FIG. 1B, the charge transfer device 1
At 0, a low voltage is applied to the first wiring 17
When a high voltage is applied to the wiring 18 of the
Gate electrode 13 of the first layer and the gate electrode of the first layer connected by the second wiring 18 more than the potential P 1 of the charge transfer channel below the gate electrode 13 of the first layer and the gate electrode 15 of the second layer 13 and the gate electrode 1 of the second layer
The potential P 2 of the charge transfer channel below the 5th gate electrode becomes lower. Here, the second-layer gate electrode 1
Since the impurity concentration of the impurity diffusion region 16 on the lower side of 5 has a concentration gradient that decreases toward the left side,
The potentials P 11 and P 21 of the charge transfer channel below the gate electrode 15 of the layer are inclined so as to decrease toward the left side.

【0035】このため、第2の配線18に接続された第
1層のゲート電極13下の電荷転送チャンネルだけでな
く、同じく第2の配線18に接続された第2層のゲート
電極15下の電荷転送チャンネルにも電荷Q1 が蓄積さ
れる。
Therefore, not only the charge transfer channel below the first-layer gate electrode 13 connected to the second wiring 18 but also below the second-layer gate electrode 15 also connected to the second wiring 18 are formed. The charge Q 1 is also accumulated in the charge transfer channel.

【0036】次に、図1(c)に示すように、第1の配
線17にHighの電圧を印加し第2の配線18にLo
wの電圧を印加すると、第2の配線18により連結され
た第1層のゲート電極13及び第2層のゲート電極15
の下側の電荷転送チャンネルに存在する電荷Q1 は左隣
りの第1の配線17により連結された第1層のゲート電
極13及び第2層のゲート電極15の下側の電荷転送チ
ャンネルに転送される。
Next, as shown in FIG. 1C, a high voltage is applied to the first wiring 17 and Lo is applied to the second wiring 18.
When a voltage of w is applied, the first-layer gate electrode 13 and the second-layer gate electrode 15 connected by the second wiring 18 are connected.
The charge Q 1 existing in the lower charge transfer channel is transferred to the lower charge transfer channel of the first-layer gate electrode 13 and the second-layer gate electrode 15 connected by the first wiring 17 adjacent to the left. To be done.

【0037】以上のように、本実施例に係る電荷転送装
置においては、第2層のゲート電極下の不純物拡散領域
が電荷転送方向前方に向かって低くなるような濃度勾配
を持つため、上記第2層のゲート電極に電圧が印加され
た際に該第2層のゲート電極下の電荷転送チャンネルの
ポテンシャルは電荷転送方向前方に向かって低くなるよ
うな勾配を持っている。このような第2層のゲート電極
下の電荷転送チャンネルにおける勾配を持つポテンシャ
ルによって、電荷転送時には電荷の転送を高速且つ完全
に行なうことができると共に、電荷蓄積時には第1層の
ゲート電極下の電荷転送チャンネルだけでなく第2層の
ゲート電極下の電荷転送チャンネルにも電荷が蓄積され
るため大きな電荷転送容量を確保することができる。
As described above, in the charge transfer device according to the present embodiment, the impurity diffusion region under the gate electrode of the second layer has a concentration gradient such that it becomes lower toward the front in the charge transfer direction. When a voltage is applied to the gate electrodes of the two layers, the potential of the charge transfer channel below the gate electrodes of the second layer has a gradient such that it decreases toward the front in the charge transfer direction. Due to the potential having a gradient in the charge transfer channel under the gate electrode of the second layer, the charge can be transferred at high speed and completely during charge transfer, and at the same time, the charge under the gate electrode of the first layer during charge accumulation. Since charges are accumulated not only in the transfer channel but also in the charge transfer channel below the gate electrode of the second layer, a large charge transfer capacity can be secured.

【0038】また、本実施例に係る電荷転送装置の製造
方法によると、半導体基板上に膜厚が電荷転送方向前方
に向かって厚くなるような勾配を持つレジスト膜を形成
し、半導体基板の表面部に該レジスト膜を通じて不純物
を注入することによって、上記半導体基板の表面部に不
純物濃度が電荷転送方向前方に向かって低くなるような
勾配を持つ不純物拡散領域を形成することができる。
Further, according to the method of manufacturing the charge transfer device of this embodiment, the resist film having a gradient such that the film thickness becomes thicker toward the front side in the charge transfer direction is formed on the semiconductor substrate, and the surface of the semiconductor substrate is formed. By injecting an impurity into the portion through the resist film, an impurity diffusion region having a gradient such that the impurity concentration decreases toward the front in the charge transfer direction can be formed in the surface portion of the semiconductor substrate.

【0039】なお、本実施例においてはゲート電極が2
層構造である場合について説明したが、ゲート電極が3
層以上存在する場合にも、ゲート電極下の電荷転送チャ
ンネルのポテンシャルに電荷転送方向前方に向かって低
くなるような勾配を持たせることにより、電荷転送を高
速且つ完全に行わせることができ、電荷転送容量を増大
させることができる。
In this embodiment, the gate electrode is 2
Although the case where the gate electrode has a layered structure has been described, the gate electrode has three layers.
Even if more than one layer is present, the potential of the charge transfer channel under the gate electrode is provided with a gradient such that the potential becomes lower toward the front in the charge transfer direction, so that charge transfer can be performed at high speed and completely. The transfer capacity can be increased.

【0040】[0040]

【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、ゲート電極下の電荷転送チ
ャンネルのポテンシャルは電荷転送方向前方に向かって
低くなるような勾配を持っているため電荷転送が高速且
つ完全に行なわれる。さらに、ゲート電極が2層構造で
ある場合に第2層のゲート電極下の電荷転送チャンネル
のポテンシャルを電荷転送方向前方に向かって低くなる
ように傾斜したものにすると、上記第2層のゲート電極
下の電荷転送チャンネルにも電荷を蓄積することができ
るため電荷容量を増大させることができる。
As described above, according to the charge transfer device of the first aspect of the present invention, the potential of the charge transfer channel below the gate electrode has a gradient such that it decreases toward the front in the charge transfer direction. Therefore, charge transfer is performed at high speed and completely. Further, when the gate electrode has a two-layer structure, if the potential of the charge transfer channel under the gate electrode of the second layer is inclined so as to decrease toward the front in the charge transfer direction, the gate electrode of the second layer Since the charges can be accumulated in the lower charge transfer channel, the charge capacity can be increased.

【0041】従って、電荷の転送不良を発生しないよう
にすることができ、電荷容量を増大させることができる
電荷転送装置を提供することができる。
Therefore, it is possible to prevent a charge transfer failure and to provide a charge transfer device capable of increasing the charge capacity.

【0042】また、請求項2の発明に係る電荷転送装置
の製造方法によると、半導体基板に不純物濃度が電荷転
送方向前方に向かって低くなるような勾配を持つ不純物
拡散領域を形成することができる。このような不純物濃
度に勾配を持つ不純物拡散領域により、電荷転送チャン
ネルのポテンシャルを電荷転送方向前方に向かって低く
なるように傾斜したものにすることができる。従って、
請求項1の発明に係る電荷転送装置を実現することがで
きる。
Further, according to the method of manufacturing the charge transfer device in accordance with the second aspect of the present invention, the impurity diffusion region having a gradient such that the impurity concentration decreases toward the front in the charge transfer direction can be formed in the semiconductor substrate. . With such an impurity diffusion region having a gradient in the impurity concentration, the potential of the charge transfer channel can be inclined so as to decrease toward the front in the charge transfer direction. Therefore,
The charge transfer device according to the invention of claim 1 can be realized.

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

【図1】(a)は本発明の一実施例に係る電荷転送装置
を示す断面図であり、(b)及び(c)は上記電荷転送
装置における電荷転送チャンネルのポテンシャルを示す
模式図である。
1A is a cross-sectional view showing a charge transfer device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 1B and 1C are schematic views showing the potential of a charge transfer channel in the charge transfer device. .

【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。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the semiconductor substrate after each step of the method for manufacturing the charge transfer device.

【図3】(a)は従来の電荷転送装置を示す断面図であ
り、(b)及び(c)は上記従来の電荷転送装置におけ
る電荷転送チャンネルのポテンシャルを示す模式図であ
る。
3A is a cross-sectional view showing a conventional charge transfer device, and FIGS. 3B and 3C are schematic diagrams showing the potential of a charge transfer channel in the conventional charge transfer device.

【図4】上記従来の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。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the semiconductor substrate after each step of the above-described conventional method for manufacturing a charge transfer device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 電荷転送装置 11 半導体基板 12 第1の絶縁層 13 第1層のゲート電極 14 第2の絶縁層 15 第2層のゲート電極 16 不純物拡散領域 17 第1の配線 18 第2の配線 21 レジスト膜 10 Charge Transfer Device 11 Semiconductor Substrate 12 First Insulating Layer 13 First Layer Gate Electrode 14 Second Insulating Layer 15 Second Layer Gate Electrode 16 Impurity Diffusion Region 17 First Wiring 18 Second Wiring 21 Resist Film

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に形成されたゲート電極と
上記半導体基板における上記ゲート電極の下側に形成さ
れた電荷転送チャンネルとを備えた電荷転送装置であっ
て、 上記電荷転送チャンネルは、上記ゲート電極に電圧を印
加すると該電荷転送チャンネルのポテンシャルが電荷転
送方向前方に向かって低くなるような勾配を持つように
形成されていることを特徴とする電荷転送装置。
1. A charge transfer device comprising a gate electrode formed on a semiconductor substrate and a charge transfer channel formed below the gate electrode on the semiconductor substrate, wherein the charge transfer channel is A charge transfer device, characterized in that the potential of the charge transfer channel is formed so as to decrease toward the front in the charge transfer direction when a voltage is applied to the gate electrode.
【請求項2】 半導体基板上にゲート電極を備え上記半
導体基板における上記ゲート電極の下側に電荷転送チャ
ンネルを備える電荷転送装置の製造方法であって、 半導体基板における上記電荷転送チャンネルが形成され
る部位の上側に膜厚が電荷転送方向前方に向かって厚く
なるような勾配を持つレジスト膜を形成する工程と、上
記レジスト膜が形成された半導体基板に該レジスト膜を
通じて不純物を注入することによって半導体基板におけ
る該レジスト膜の下側に不純物濃度が電荷転送方向前方
に向かって低くなるような勾配を持つ不純物拡散領域を
形成する工程とを有していることを特徴とする電荷転送
装置の製造方法。
2. A method of manufacturing a charge transfer device comprising a gate electrode on a semiconductor substrate and a charge transfer channel below the gate electrode on the semiconductor substrate, wherein the charge transfer channel on the semiconductor substrate is formed. A step of forming a resist film having a gradient such that the film thickness becomes thicker toward the front in the charge transfer direction on the upper side of the portion, and by implanting impurities through the resist film into the semiconductor substrate on which the resist film is formed, And a step of forming an impurity diffusion region having a gradient such that the impurity concentration decreases toward the front in the charge transfer direction on the lower side of the resist film on the substrate. .
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