JPS5885566A - 電荷結合デバイスの製造方法 - Google Patents

電荷結合デバイスの製造方法

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JPS5885566A
JPS5885566A JP18326081A JP18326081A JPS5885566A JP S5885566 A JPS5885566 A JP S5885566A JP 18326081 A JP18326081 A JP 18326081A JP 18326081 A JP18326081 A JP 18326081A JP S5885566 A JPS5885566 A JP S5885566A
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JP
Japan
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conductor
electrodes
electrode
forming
film
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JP18326081A
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Inventor
Nobuo Suzuki
信雄 鈴木
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H01L21/8232Field-effect technology
    • H01L21/8234MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
    • H01L21/823406Combination of charge coupled devices, i.e. CCD, or BBD

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電荷結合デバイスの製造方法の改良に関する
従来、電荷結合デバイス例えば2相駆動電荷結合デバイ
スとしては、第1図に示すものが知られておシ、次に記
述する如く製造されていた。
まず、p型半導体基板1上にn型の半導体層2、第1の
絶縁膜3を形成する。つづいて、前記第1の絶縁膜3上
に複数の第1の導体電極’1 +42 、 4g  ・
を形成する。次にこれら第1の導体電極’+ +  ’
2 r  ’l・・・をマスクとして前記半導体層2に
p型の不純物例えばゾロンを注入して、p型の半導体・
頭載51 +  51 +  5m・・を形成する1次
いで、前記第1の導体電極41 、4、.4.・・・の
周囲に第2の絶縁膜6を被覆した後、前記第1の絶縁膜
3上に、第2の導体電極71 + 71 +  7m・
・・を、前記第2の絶縁膜6を介して隣り合う2つの第
1の導体電極41゜4、.4B  ・・にオーバラップ
するように形成する。更に、前記第2の導体電極71 
r  7意+ 7M・を含む第2の絶縁膜6上に保護膜
としての第3の絶縁膜8を被覆した後、第1.第2の導
体電極41 +  ’f? +  ’J・・・、71 
+  7! +  73・・・間を夫々結線して電荷結
合デバイスを製造する。
しかしながら、上記した方法にあっては、電荷結合デバ
イスの動作時に半導体領域51+52+53・・・での
電位井戸を所定の深さに形成する目的で、第2の導体電
極71 + 711 p 7m・・の夫々の端部を、第
2の絶縁膜6を介して隣り合う2つの81!■の導体電
極4□m  ’! +  ’3・・・にオーバラップす
るとともに、第1の導体電極’1 +’!+’!・・・
上にオーバラップする第2の導体電極71 +  72
 + 73  ・・の端部間を電気的に分離するために
マスク合わせ余裕をとる必要から所定距離おいて形成し
ている。その結果、第1の導体電極’1 +  ’2 
*  ’3  ・・の長さは所定長必要であり、十分な
集積密度が得られなかった。
即ち、第1の導体電極’1 +  42+  ’8  
・・の端部間の距離’(r az マスク合わせ余裕を
必要とする第2の導体電極7! +  72 + 7m
・・・の端部間の距Mをb、第1.第2の導体電極’1
+’2+43 ・・、71 +  72 s  7B・
・・夫々のオーバラップ部分(重なり余裕)をCとする
と、第1図図示の電荷結合デバイスの1転送方向の長さ
くp)は、p = a + b + 2 cとなる。今
、a = b = 41tm、c = 2μmとすると
、2212μm となる。ここで、前記a、b、cのう
ち、aとCは一定とみなすことが出来、集積密度の向上
は、bのみをいかに短縮するかによって決定される。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、乗積密度を
同上し得る電荷結合デバイスの製造方法を提供すること
を目的とするものである。
即ち、本発明は第1導電型の半導体基板上に第2導電型
の半導体層を形成する工程と、前記半導体層−Fに第1
の絶縁膜を介して複数の第1の導体電極を所定間隔おい
て形成する工程と、前記第1の導体電極をマスクとして
前記半導体層内に不純物を注入する工程と、前記第1の
絶縁膜上の前記第1の導体電極間の一つ置きの間隙部に
、第2の導体電極を第2の絶縁膜を介して隣り合う2つ
の第1の導体電極にオーバラップするように形成する工
程と、熱酸化処理をして第2の導体電極の周囲に酸化膜
を形成する工程と、第2の導体電極が存在しない第1の
絶縁膜上に、第3の導体電極を前記第2の絶縁換金弁し
て隣り合う2つの第1の導体電極にオーバラップするよ
うに形成する工程と、前記第1゜第2の導体′(極間、
及び第1.第3の導体電極間を結線する工程とを具備す
ることを特徴とする。
本発明における第2の導体電極としては、多結晶シリコ
ン等の非単結晶シリコン、あるいはWSi 、 Mo5
t等の高融点金属珪化物が挙げられる。
本発明において、第2の導体電極の熱酸化処5− 理は、第3の導体電極との電気的分離のためになされ、
かかる処理をすることで第3の導体電極形成時における
マスク合わせ余裕度が増大する。
以下、本発明の実施例を、2相駆動電荷績合デ・ぐイス
に適用した場合について図面を参照して説明する。
実施例1 1〕 まず、p型半導体基板1ノ上にイオン注入法によ
りn型の半導体層12を形成し、更にこの半導体層12
上に順次第1のS iO2膜73,5t3N4膜14を
形成した後、該Si3N4膜14上に例えば、リンドー
プ多結晶シリコンからなる複数の第1の導体電極151
.152.15m・・・を所定間隔おいて形成する。つ
づいてこれら第1の導体電極151.75..15.・
・・をマスクとして前記半導体層12内にボロンを注入
しp型の半導体領域161.16..16.・・・を形
成した(第2図(a)図示)。
〔11〕 次に、前記@1の導体電極15..152゜
6− 15s ・・を熱酸化処理して該電極151,152゜
153 ・・の周囲に第2の5in2膜17を形成し、
更に前記第1の導体電極15!、15! 、15g・・
間の1つ置きの間隙部が位置する513N4膜14上に
、例えば、リンドーゾ多結晶シリコンからなる第2の導
体電極IEII、1B、  ・金弟2のS iO2膜1
6を介してl149合う2つの第1の導体電極15x、
15鵞、153,154・・・にオーバラッグするよう
に形成した(第2図(b)図示)。
(lii)次いで、第2の導体電極181,18よ ・
を熱酸化処理して該導体電極1Bl、1B、・・・の周
囲に第3の5i02膜19を形成した後、第2の導体電
極181.1B、・・・が存在しないSi3N4膜14
上に、例えばリンドーノ多結晶シリコンからなる第3の
導体電$12ol、20本 ・を、前記第2のSiO2
膜17全17て隣り合う2つの第1の導体′電極15g
、15.・・・にオーバラッグするように形成した(第
2図(c)図示)。
〔師つづいて、第3の導体電極20i、202・等を含
む第2の5102膜17上に第4のS iO2O2膜管
1成し、基板11に図示しない入力部や出力部を形成し
た後前記第1の導体電極152゜154 ・・と第2の
導体電極181.1&、・・・間及び第1の導体電極1
53・・・と第3の導体電極2(71・・・間を結線し
て所望の電荷結合デバイスを製造した(第2図<、i)
図示)。
しかして、上記方法によれば、第2の導体電極181,
182・・・の周囲に予め第3の5lo2膜19を形成
した後、第3の導体電極2o□。
202・・・を、第2の5tO2)膜17を介して@シ
合う2つの第1の導体電極15..153  ・にオー
バラッグするように形成しているため、第2゜第3の導
体電極I81+  I 8 t ”’、20. 、20
.、。
間の′電気的分離を大きなマスク合わせ余裕度でなし得
、もって第2.第3の導体1d極181゜182 ・・
、20..20! ・・の端部間の距離全、第1図図示
の電荷結合デバイスにおける第2の導体電極7m+7m
・・・の端部間の距離に比べて短縮できる。その結釆第
1の導体電極152゜15g−・・の長さを短くでき集
積密度を向上することができる。事実、第1の導体電極
15、。
15m、15.・・・の端部間の距離をa、第2゜第3
の導体電極1Bl、18.・・・、201゜20、・・
・夫々の端部間の距離をす、第1.第2の導体電極15
..154・・・、181.18□・・・夫々のオーバ
ラップ部分及び第1.第3の導体電極153・・・、2
01 ・・夫々のオー・ぐラップ部分(重なり余裕)を
Cとすると、電荷結合デバイスの1転送段の転送方向の
長さpは、p二a 十b + 2 e となる。ここで
従来例に沿うとa二4μm、c=2μmであり、又本発
明の場合す二1μmであるから、p==9μmとなシ従
来と比べて1転送段尚り3μm短縮できることが確認で
きた。これによシミ荷結合デバイスが複雑化して転送段
数が増加した場合、その転送段数に応じた分隔乗積化が
可能となりより顕著な効果が期待できる。さらにbの値
は、設計上θμmとすることも可能である。
9一 実施例2 第3図(−)に示す如く、p型の半導体基板1ノ上にn
型の半導体層I2、第1のSiO2膜13全13形成し
、この第1のS iO2膜13上に複数の第1の導体電
極151.15..15s・・・を所定間隔をおいた形
成した後、第3図(b)〜(d)に示す如〈実施例1と
略同様な方法により所望の電荷結合デバイスを製造した
。ただし、第2.第3の導体電極181.1B、−・・
、201 、20.・・下の5IO2膜は、半導体領域
161 、 16..163・・を形成した後、第1の
導体電極151.15゜をマスクとして露出する第1の
Sin2m 13 k除去し、これら第1の導体電極1
51,152・・・の周囲に第2の8102膜17を形
成するときに、同時に形成して、第2.第3の導体電極
181゜182・・・、201,20.・・・下の5I
O2膜の膜厚を略同厚とした。なお、第3図(b)〜(
d)では第1゜第2.第3の導体電極151,152 
・・、181゜182  ・・、20..202−下の
5x02.膜は図番13をもって穴状した。また図示し
ていないが、−10= 第3の導体電極201,20□、・・・下の半導体領域
162.・・・にイオン注入法により不wft物を導入
する工程を加えることによって、第2の導体電極181
.181.  ・・下の電位の井戸と、第3の導体電極
201,20!、・・・下の電位の井戸がほぼ同じとな
るようにすることが望ましい。
なお、実施例においては半導体・頑域161゜162.
16m・・・の導電型全半導体基板11と反対導電型即
ちn型としたが、これに限らすp1型としてもよい。こ
の場合、信号電荷の転送方向は上記実施例の場合と逆に
なる。
また、上記実施例においては、電荷結合デバイスとして
2相駆動の場合について述べたが、これに限らず、単相
駆動の場合にも同様に適用できる。
以上詳述した如く本発明によれば、筒集積化の翫荷紹合
デ・ぐイスの製造方法を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第51図は従来製造方法によシ製造した電荷結合デバイ
スの断面図、第2図(、)〜(d)は本発明の1実施例
である電荷結合デバイスを製造工程順に示す断面図、第
3図(、)〜(d)は本発明の他の実施例である電荷結
合デバイス全製造工程順に示す断面図である。 1ノ・・p型半導体基板、12−n型の半導体層、13
・・・第1のS iO2膜、14 ・513N4膜、1
51゜lf、153 ・・第1の導体電極、161.1
6.。 16g  ・・p型の半導体領域、17・・第2の5I
O2膜、181.1B、・・・第2の導体電極、19・
・・第3の5i02膜、2θ1+20ffi−・・第3
の導体電極、2ノ・・第4のSiO2膜。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦−鮫 〜   弓                  、O
^   い り

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 第1導電型の半導体基板上に第2導電型の半導体
    層を形成する工程と、前記半導体層上に第1の絶縁膜を
    介して複数の第1の導体電極を所定間隔おいて形成する
    工程と、前記第1の導体電極をマスクとして前記半導体
    層内に不純物を注入する工程と、前記第1の絶縁膜上の
    前記第1の導体電極間の一つ置きの間隙部に、第2の導
    体電極を第2の絶縁膜を介して隣シ合う2つの第1の導
    体電極にオーバラップするように形成する工程と、熱酸
    化処理をして第2の導体電極の周囲に酸化膜を形成する
    工程と、第2の導体電極が存在しない第1の絶縁膜上に
    、第3の導体電極を前記第2の絶縁膜を介して隣シ合う
    2つの第1の導体電極にオーバラップするように形成す
    る工程と、前記第1.第2の導体電極間、及び第1.第
    3の導体電極間を結線する工程とを具備することを特徴
    とする電荷結合デバイスの製造方法。 2 第2の導体電極が非単結晶シリコンあるいは高融点
    金属珪化物であることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の電荷結合デ・ぐイスの製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5002896A (en) * 1989-08-18 1991-03-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Mask-ROM manufacturing method that enhances integration density
US5489545A (en) * 1991-03-19 1996-02-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of manufacturing an integrated circuit having a charge coupled device and a MOS transistor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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