JPS59211275A - 電荷結合素子 - Google Patents

電荷結合素子

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JPS59211275A
JPS59211275A JP8735483A JP8735483A JPS59211275A JP S59211275 A JPS59211275 A JP S59211275A JP 8735483 A JP8735483 A JP 8735483A JP 8735483 A JP8735483 A JP 8735483A JP S59211275 A JPS59211275 A JP S59211275A
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JP
Japan
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channel
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resist
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Prior art date
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Pending
Application number
JP8735483A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomoji Dobashi
土橋 友次
Yasuki Rai
泰樹 頼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Denki Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo Denki Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd, Sanyo Denki Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP8735483A priority Critical patent/JPS59211275A/ja
Publication of JPS59211275A publication Critical patent/JPS59211275A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/10Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1025Channel region of field-effect devices
    • H01L29/1062Channel region of field-effect devices of charge coupled devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

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】 (イ)産業上の利用分野 本発明はCCD(電荷結合素子)に係り、特に狭いチャ
ンネル巾を有するCCDに関する。
(ロ)従来技術 CCDは、電気信号遅延素子、電気信号記憶素子、ある
いは撮像素子等に広く応用されてトフ、その基本楕成を
第1図に示す、同図(A)は平面図、同図(B)は(5
)に於けるI”−I’の断面図である。これ等の図に於
て、il)は例えはP型のシリコンからなる半導体基板
、(2)は該半導体基板(1)内に埋込形成された%葡
を転送するチャンネル領域で通常N型不純物を導入した
N型領域としている。(3)は該チ。ヤンネル領域(2
)あるいは他のトランジスタ領域どうしを電気的分離す
るチャンネルストッパ@域でj01常P型不純物を導入
したP型の高濃度領域としている。(4)はチャンネル
ストッパ領域(3)と共にチャンネル領域(2)上に設
けられたゲート絶縁膜で通常シリコン酸化膜が使用され
ている。(5)(6)・・・は該ゲート絶縁膜(4)上
に配列され電荷転送を行う複数の転送ゲートで通常ポリ
シリコンを用いている。
新るCCDは、転送ゲート(5)(6)・・・に印加す
る駆動パルス01.グ2を順次高電圧状態とし、該ゲー
ト+51+61・・・下のチャンネlv餉域(2)に蓄
積された電荷を、次に高電圧が印加される隣接した転送
ゲート+6061・・・下に転送していく機能を利用し
たものである。ところで従来のCCDは電荷の転送、蓄
積を半導体基板f++表面で行うと、この表面部所での
結晶性のみだれ、界面準位等の影戦・をうけて転送特性
を恕くする為、転送、蓄積を半導体内部で行う、いわゆ
る埋め込みチャ−7ネル方式を採用している。
これにFiffx1図(A)及び(B)に示すようにチ
ャンネル領域(2)をN型層として形成し、電気信号入
力部(7)、出力部(8)に高電圧を印加せ、しめこの
N型層からなるヂャンネル領* (21を空乏化してお
くことによって該領域(2)内部での電荷の転送が可能
となる。斯る方式のCCDの場合、一般的には、チャン
ネルストッパ領域(3)のP型不純物濃度は、チャンネ
ル分肉1tシきい値電圧、あるいはソースドレイン部分
の接合耐圧よりほぼ決まっていて、約5X10/cm程
L(であり、又、半導体基板(1)のP型不純物濃度は
通%5X10/cm、チャンネ/l/領域(2)のN型
不純物濃度は約I X 1016/cm8で深さは約1
μmとなっている2、このような例の場合軒、送ゲート
(5)((i)・・・に0■、基板(1)にもOVをか
けた局の半導体内部の電位分布を示し7たのが第1図(
C)である。
同図に依れば、埋め込みヂャンネ〜預域(2)に可動電
荷がない、すなわち空乏化されている場合にもっとも深
いホテンシャル(電位)をもつのはチャンネ/l’領域
(2)内部のa位置でありその値グmは次式より求せる
N′K) ■G−VPB+vニー雇■A−Om+(。氏+4)(?
−隼(1辺林腐吋古・・ ・・・(1)prD+NA ここでV。;ゲート電圧 V]t’n+フラットバンド電圧 ND  +チャンネlv饋域(2)の不純物濃度NA;
基板(tlの不純物濃度 d ;ゲート絶縁膜(4)の厚さ 差 ;チャンネ/L’領* (21の厚さくoxiゲー
ト絶縁酸化膜(4)の誘電率cS’基板(1)の誘電率 q  ;単位q41解量 上記の条件の場合(ND =IX I O7cm  。
NA=5X1(17cm、 i=1μm、d=0.15
μ、m )、グmは9.6■となυ、又そのa位置はN
型のチャンネル伽* (21とP9の基板ftlの接合
位置よ”2−”:<’−”  M’−D−<(’H−;
−Hj−) l m )k n・すhた所にあシ、この
場合約0.25μm程ルとカる。
次にチャンネlV饋域(2)の横側すなわちチャ/ネル
ストッパ領が・、(3)と#する所では上記の(i)式
か使用できるがJ’JAは5X10/cm  とする必
要がるり、これを計饅するとa位置のポテンシャル最深
部とチャンネルストッパ領域(3)との距離Xは約1.
0μmとなる。電荷の蓄積、転送はa位置のポテンシャ
/l’最深部付近で行なわれる為、この距離Xが大きい
沖はa位置)の巾即ち実質的なヂャンネル巾が減少し、
転送あるいは蓄積電荷餓が低下する牛となって望咬しく
々い。又斯るCCDの高集積化を目ざす場合ヂャンネ/
L101’−を域f2+の巾を狭まくする必要があり、
仁の@自には、その実質的なチャンネル巾か減少するば
かQか、第2図に示す如く、チャンネル巾の減少に併な
って、amJのポテンシャル自体が浅くなってしまいそ
の結果、転送効率の低化をもたらす欠点があった。
(ハ)発明の目的 本発明は上述の点に鑑みて為でれ、チャンネル領域の巾
を増大せしめる牛なく、その実質的なチャンネル巾の拡
大を図り、電荷の転送効率の向上を目ざしたCCDを提
供するものである。
に)発明の構成 本発明のCCDは半導体基板と逆導電型のヂャンネル領
域が半導体基板と同導電型の高濃度のチャンネルストッ
パ領域に接する箇所のチャンネル領域端部の不純物濃度
をその中央部の不純物濃度よシ大ならしめたものである
(ホ)実施例 本発明のCCUの一実施例の平面図を第3図(A+、そ
のト」の断面図を同図(B)、その電位分布を同図(C
Jに示す。これ等の図に於いて、(1)及び(3)〜(
8)は第1図と同様に半導体基板、及びヂャンネルヌト
ッパ領域〜出力部を示しており、本発明のCC1〕が従
来のCCDと異なる所はチャンネルストッパ領域−の構
成にある。即ち、該チャンネルストツバ領域(2)は、
P型の半導体基板ftlと逆導電型のN型領域からなシ
、P型の高濃度不純物領域からなるチャンネルストッパ
領域 部(221(22+のN型不純物濃度をその中央部(2
1)のそれよ’)’IJ+R度としている。このチャン
ネ/’領*13)ノ巾を第1図の従来素子と同様に5μ
mとし、その中央部(21)の巾を4μmとしてこの中
央部(21)でのN型不純物濃度を従来素子のヂャンネ
/l’領域(2)と同じく約1×1016/cm8とす
ると共に、両端部(坐(22)の巾を0.3μn】とし
てこの両端部翰aaでのN型不純物濃度を上記中央部の
5倍となる5X1016/cm3とした場合、前記(1
)式に基く電位分布は、第1図(C)と同条件にて第3
図(C)に示す如く、チャンネル領域(20)の各端部
(図し4とチャンネルストッパ領域f:ll](31と
の接合箇所でのエネルギーギャップが従来素子でのそれ
に比べて大きくなる為に、各端部(122)(’221
KtAい1急激に変化する事となる。その結果a位置の
ホデンシャル最深部(Om=9.6V)とチャンネルス
トッパ領域+31+31との路離X′が0.35μmと
なシ、従来素子でのその値1.0μmに比べて大巾に小
さくなっており、これに依ってa′位置のポテンシャ!
最深部の巾、即ち実質的カチャンネル巾は30μmから
4.3μmに拡大された事となる。従って、斯る実質的
なチャンネル巾に依って支配されるチャンネル領Ml)
での電荷の蓄積、及び転送効率が高められる。
次に本発明のCCDの製造工程を第4図(A)〜(G)
に基づいて説明する。
一壕ず、同図囚に示す如く、P型(100)30ΩCm
のシリコンからなる半導体基板11)表面を熱酸化して
100OA厚の酸化膜(9)を形成する。さらに同図(
■3)に示す如く、酸化膜(9)上にシリコン窒化膜(
10)を形成後、レジスト(n)を塗布しパターンニン
グ、エツチングを行なってチャンネル領域(2Q上にの
みシリコン窒化膜00)及びレジスト(川を残存せしめ
る。この後同図(C)に示す如く、シリコン窒化IA 
[1t))をマスクとしてポロンをイオン注入(70k
ev、5X1018/cm”)l、、チャンネ化ヌトツ
パf%、#:f3i (31を形成する。次に同図(D
)に示す如く、レジメ)(+りを剥離してLOGOS酸
化(41シ、その後シリコン窒“化膜(lO)を剥離す
る。続いて同図(E)に示す如く、チャンネ/l’領域
−の両端部fl’4(T)) 0.3μm程度をのぞい
て、新たにレジストθ2)を塗布し、22 燐をイ、オン注入(120k e v 、 5 X 1
0 7cm)して、この両端部(221(22JをN型
の高濃度不純物領域とする。さらに同図(F)に示す如
く、レジメ)(12iを剥離後、燐をイオン注入(12
0kev、IXl 012/ cm2) L、チャンネ
/l/領域(20)の中央部HをN型の低不純物領域と
する。次に、同図(G)に示す如く、チャンネル領域(
20)上の酸化膜(10)を剥離した後、新たに酸化膜
から々る膜厚0】5μWのゲート絶縁膜(4)を形成し
、さらにこの絶!V M’+a i4.1上に転送り−
ト(5)を配列してCCDが完成する。
(へ)発明の効果 本発明のCCDは以上の説明から明ら・かな如く、半導
体基板吉逆導電型のチャンネ/l’領域が半導体基板と
同導電型の高濃度のチャンネルストッパ領域に接する箇
所のチャンネ/l’領域端部の不純物濃度を、その中央
部の不純物濃度よシ大ならしめているので、チャンネ/
I/@域の巾を増大せしめる事なく、該チャンネ/L’
領坂内に形成されるポテンシャ/L’最深部の巾、即ち
実質的なチャンネル巾を拡大でき、これに依って、電荷
の転送効率の向上が図れる上に、この&CCDの大巾な
集積化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)(B)(C)は従来のCCDの平面図、断
面図、及び電位分布図、第2図はホテンシャμとチャン
ネル巾の関係曲線図、第3図(イ)、 (B) 、 (
C)は本発明のCCDの一実施例の平面図、断面図、及
び電位分布図、第4図(5)〜(Glは本発1qCCD
の製造工程図てめる。 (1)・・・半導体基板、(2)(社)・・・チャンネ
ル領域、(3)・・・チャンネルストッパ領域、(4)
・・・絶縁膜、+s+ie+・・・転送ゲート、(21
)・・・中央部、(2り・・・端部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. [1)  −導電型の半導体基板と、該基板に埋込形成
    され該基板と逆導電型のチャンネ/L’領域と、該チャ
    ンネ/L’領域の側辺に接して上記基板に埋込形成され
    上記基板と同導電型の高濃度不純物領域からなるチャン
    ネ/L/7.トツパ領域と、上記チヤツキ/L/ 領域
    上に絶縁膜を介して配列された複類の転送ゲートとから
    なシ、上記チャンネル領域がチャンネルストッパ領域に
    接する箇所のチャンネ/L’tjt域端部の不純物濃度
    含チャンネル領域中央部の不純物濃度より大々らしめた
    事を特徴とした電荷結集子。
JP8735483A 1983-05-17 1983-05-17 電荷結合素子 Pending JPS59211275A (ja)

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Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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