JPS5921182B2 - 電荷移動デバイス製作法 - Google Patents
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types 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
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明の対象は電荷移動式装置を製作する方法である。
本発明は電子技術、特にシフトレジスタ、遅延線、記憶
装置等を造るのに応用される。電荷移動式装置(英名「
電荷結合装置」略してCCD)は半導体デバイスであつ
て、このデバイスにおいては電荷を半導体の表面に作つ
た電位の井戸、又は半導体基板とドーピングの異る表面
領域との界面に作つた電位の井戸(埋設チヤネル式と称
するデバイス)内に蓄え、これらの電荷を電位の井戸を
変えることによつて移動する。これらのデバイスは概要
的に言うと、ドープした半導体基板、絶縁材料の層、お
よび適当な電位にした金属電極のアレーを含む。この種
のデバイスで移動する電荷は半導体基板の少数キヤリア
、例えば半導体がN型なら正孔である。電荷移動デバイ
スの一般性質については1970年の″BellSys
temTechnicalJOnrnaビ誌、0149
に二つの論文が掲載されこれを参照することができる。
装置等を造るのに応用される。電荷移動式装置(英名「
電荷結合装置」略してCCD)は半導体デバイスであつ
て、このデバイスにおいては電荷を半導体の表面に作つ
た電位の井戸、又は半導体基板とドーピングの異る表面
領域との界面に作つた電位の井戸(埋設チヤネル式と称
するデバイス)内に蓄え、これらの電荷を電位の井戸を
変えることによつて移動する。これらのデバイスは概要
的に言うと、ドープした半導体基板、絶縁材料の層、お
よび適当な電位にした金属電極のアレーを含む。この種
のデバイスで移動する電荷は半導体基板の少数キヤリア
、例えば半導体がN型なら正孔である。電荷移動デバイ
スの一般性質については1970年の″BellSys
temTechnicalJOnrnaビ誌、0149
に二つの論文が掲載されこれを参照することができる。
その一つはW.S.BOyleおよびG.E.Smit
hの「電荷結合半導体デバイス」(587頁)であり、
他方はG.F.AmellOlM.F.TOmsett
およびJ.E.Smithの「電荷結合デバイスの理論
実験的立証」(593頁)である。初期の電荷移動デバ
イスにおいては、3つのクロツクがそれぞれ3本の制御
線により3個の電極のうちの1つの電極に接続されてい
た。
hの「電荷結合半導体デバイス」(587頁)であり、
他方はG.F.AmellOlM.F.TOmsett
およびJ.E.Smithの「電荷結合デバイスの理論
実験的立証」(593頁)である。初期の電荷移動デバ
イスにおいては、3つのクロツクがそれぞれ3本の制御
線により3個の電極のうちの1つの電極に接続されてい
た。
次いで2本の制御線を有し、非対称の電位井戸が電極の
下にできている電荷移動デバイスが提案された。例えば
特公昭56−37705および1971年10月の1E
EEJ0nrna10fS01idStateCirc
uit誌、VOl6、7165に発表のW.F.KOs
OnOckyおよびJ−E●Carmesの論文TfC
hargecOupleddigitalcircui
t″を参照されたい。これら二制御線式デバイスにおい
ては、電極上流の縁の下の方でその電極の残余の部分の
下よりも強く表面領域をドーピングすることによるか、
或いは電極の一方の縁と他方の縁とで酸化物の厚みを異
ならせることによつて電極下に非対称電位をつくる。
下にできている電荷移動デバイスが提案された。例えば
特公昭56−37705および1971年10月の1E
EEJ0nrna10fS01idStateCirc
uit誌、VOl6、7165に発表のW.F.KOs
OnOckyおよびJ−E●Carmesの論文TfC
hargecOupleddigitalcircui
t″を参照されたい。これら二制御線式デバイスにおい
ては、電極上流の縁の下の方でその電極の残余の部分の
下よりも強く表面領域をドーピングすることによるか、
或いは電極の一方の縁と他方の縁とで酸化物の厚みを異
ならせることによつて電極下に非対称電位をつくる。
なお、総ての電極に接続したたと一つの制御線のみを用
いる電荷移動デバイスも提案された。
いる電荷移動デバイスも提案された。
この点については1972年6月の″PrOceedi
n−GeOfthelEEEl72l頁に発表のP.P
.GelbergerおよびC.A.T.Salama
の論文″AuniphasechargecOuple
ddevice″を参照されたい。また1972年6月
28日WesternElectricより出願の仏国
特許願第EN72234O8号「電荷結合デバイス」を
も参照されたい。この文献においては電荷移動デバイス
内における一つの電極から別の電極への移動の単一方向
性を確保する手段として、半導体基板内で電極間に局在
するドープした領域を含む。この手段は例えば酸化物の
厚みの変化とも関連している。本発明は上記の様な電荷
移動デバイス、特に一線制御および二線制御のデバイス
を造る方法を対象とする。
n−GeOfthelEEEl72l頁に発表のP.P
.GelbergerおよびC.A.T.Salama
の論文″AuniphasechargecOuple
ddevice″を参照されたい。また1972年6月
28日WesternElectricより出願の仏国
特許願第EN72234O8号「電荷結合デバイス」を
も参照されたい。この文献においては電荷移動デバイス
内における一つの電極から別の電極への移動の単一方向
性を確保する手段として、半導体基板内で電極間に局在
するドープした領域を含む。この手段は例えば酸化物の
厚みの変化とも関連している。本発明は上記の様な電荷
移動デバイス、特に一線制御および二線制御のデバイス
を造る方法を対象とする。
本発明の根本的な特徴は装置を二段階に造ることである
。第一の段階は電位井戸の深さを制御する手段(例えば
厚さが定期的に変化していて、或る場合には電極を構成
する金属層を有している絶縁沈積物)を半導体基板上に
設けることであり、第二の段階は上記の構造物をマスク
として用いたイオン注入によりドープした区域を造るこ
とである。従つてこの方法は甚だ簡単であり、且つ構造
物MOSの製造に一般に使われる技法とも完全に両立し
得る。ドープした区域と、厚さの異る絶縁区域と、電極
との相互の関係位置は自動的に確保される。本発明の方
法は、電極を造るための金属層の附設がイオン注入の前
に行われる或いは後に行われるかにより、そして一線制
御のデバイスとするか、又は二線制御のデバイスとする
かによつて、幾つかの変形態様を生じる。
。第一の段階は電位井戸の深さを制御する手段(例えば
厚さが定期的に変化していて、或る場合には電極を構成
する金属層を有している絶縁沈積物)を半導体基板上に
設けることであり、第二の段階は上記の構造物をマスク
として用いたイオン注入によりドープした区域を造るこ
とである。従つてこの方法は甚だ簡単であり、且つ構造
物MOSの製造に一般に使われる技法とも完全に両立し
得る。ドープした区域と、厚さの異る絶縁区域と、電極
との相互の関係位置は自動的に確保される。本発明の方
法は、電極を造るための金属層の附設がイオン注入の前
に行われる或いは後に行われるかにより、そして一線制
御のデバイスとするか、又は二線制御のデバイスとする
かによつて、幾つかの変形態様を生じる。
本発明は「埋設チヤンネル」と称する技法、即ち表面に
基板とは反対種類のドープをした表面区域を有する技法
を利用する。
基板とは反対種類のドープをした表面区域を有する技法
を利用する。
以下、本発明の方法の特徴および利点を実施例について
詳述する。
詳述する。
説明の都合上、以下の説明においては基板がN型なる場
合、例えば珪素から成り従つて少数キャリヤーが正孔な
る場合を取上げる。
合、例えば珪素から成り従つて少数キャリヤーが正孔な
る場合を取上げる。
ドーピングが基板の導電型と反対の基板表面の領域は、
P型の領域となる。しかし当業者には明らかな如く、P
型の基板と、N型なる表面領域とを用いても本発明の範
囲を出ることにはならない。第1図に示すのは一線制御
の電荷移動デバイスを第一の変形に従つて造る方法の各
段階である。
P型の領域となる。しかし当業者には明らかな如く、P
型の基板と、N型なる表面領域とを用いても本発明の範
囲を出ることにはならない。第1図に示すのは一線制御
の電荷移動デバイスを第一の変形に従つて造る方法の各
段階である。
同法は次ぎの各操作を含む。例えば珪素の、番号10で
示すN型の半導体に、特に硼素のイオン注入によつて、
例えば厚さが0.3μm以上の、P型の一様な層12を
附着する。
示すN型の半導体に、特に硼素のイオン注入によつて、
例えば厚さが0.3μm以上の、P型の一様な層12を
附着する。
この表面補償は、少数キヤリアがその内を移動するチヤ
ンネルをつくり込み、表面での再結合をなくし、そして
低周波および高周波の性能を改善する効果を有する。−
酸化により薄い絶縁層(例えばSlO2の1000λ
)を形成し、次ぎに一連の接点14のみを残すよう局部
的に蝕刻する。
ンネルをつくり込み、表面での再結合をなくし、そして
低周波および高周波の性能を改善する効果を有する。−
酸化により薄い絶縁層(例えばSlO2の1000λ
)を形成し、次ぎに一連の接点14のみを残すよう局部
的に蝕刻する。
こうして得られるのが図面にaで示す段階のデバイスで
ある。− 再び酸化して酸化物の二通りの厚さ例えば1
000λと3000人とを作り、絶縁台面の厚いの(台
面16)と薄いの(台面18)とが定期的に継がるよう
にする。
ある。− 再び酸化して酸化物の二通りの厚さ例えば1
000λと3000人とを作り、絶縁台面の厚いの(台
面16)と薄いの(台面18)とが定期的に継がるよう
にする。
(段階互)例えば1000人のアルミニウムの金属層を
附着し、次ぎに蝕刻により電極20しか残らぬ様にする
。
附着し、次ぎに蝕刻により電極20しか残らぬ様にする
。
これら電極を隔てる間隔22は金属層を冠らず、厚いの
と薄いのとが続いた二つの台面より成る。(段階旦)薄
い絶縁層18によつて形成される層および金属層20を
透過する程度のエネルギーのイオンビームによりP型イ
オンを注入して電極下にP型の区域24および勿論電極
間間隔内に区域26を注入せしめる。
と薄いのとが続いた二つの台面より成る。(段階旦)薄
い絶縁層18によつて形成される層および金属層20を
透過する程度のエネルギーのイオンビームによりP型イ
オンを注入して電極下にP型の区域24および勿論電極
間間隔内に区域26を注入せしめる。
但し上記エネルギーの程度は、厚い絶縁層16が上記ビ
ームに対しては不透過なる程度とし、従つて電極間間隔
内には区域28が、また勿論電極下には区域30が保存
される。(段階す)それから各電極20を唯一本の制御
線32に接続する。
ームに対しては不透過なる程度とし、従つて電極間間隔
内には区域28が、また勿論電極下には区域30が保存
される。(段階す)それから各電極20を唯一本の制御
線32に接続する。
上記の造り方では、電極下で少し電位ピツトを増加する
ためP型注入を透過させる金属電極を造るのは技術的に
困難である。
ためP型注入を透過させる金属電極を造るのは技術的に
困難である。
上記の増加を断念してPの注入を阻止する、例えば1ミ
クロンの旧来の厚さの電極を用いれば、製作は著しく簡
単になる。その場合には区域24が最終デバイスからな
くなり区域26のみが電極間間隔内に現れ(段階D2)
、電極下では酸化物の厚さの変化のみが非対称電位を作
る。第2図に示すのは、段階且および互が第1図の方法
と同じであるが、イオン注入の操作が、電極を造るため
の金属附着前に行われる、製作法の一変形である。
クロンの旧来の厚さの電極を用いれば、製作は著しく簡
単になる。その場合には区域24が最終デバイスからな
くなり区域26のみが電極間間隔内に現れ(段階D2)
、電極下では酸化物の厚さの変化のみが非対称電位を作
る。第2図に示すのは、段階且および互が第1図の方法
と同じであるが、イオン注入の操作が、電極を造るため
の金属附着前に行われる、製作法の一変形である。
上記注入によつて、P型区域36が同じである、第2図
に段階〆で示すデバイスが得られる。次ぎに金属附着と
蝕刻とを行つて一本の制御線40に接がつた電極38を
造る。第3図に示すのはもう一つの変形であつて、この
変形では第2図の段階C5後に得られる半製品から、二
線制御デバイスをつくる。
に段階〆で示すデバイスが得られる。次ぎに金属附着と
蝕刻とを行つて一本の制御線40に接がつた電極38を
造る。第3図に示すのはもう一つの変形であつて、この
変形では第2図の段階C5後に得られる半製品から、二
線制御デバイスをつくる。
そのためには金属沈積物を蝕刻して、二つのうち一つが
第一の制御線44に接がり、他のものが第二の制御線4
6に接がつた電極42をつくる。(段階♂)第1図に示
す方法を少し変えた方法によつて二線制御デバイスを造
り得ることも勿論可能である。
第一の制御線44に接がり、他のものが第二の制御線4
6に接がつた電極42をつくる。(段階♂)第1図に示
す方法を少し変えた方法によつて二線制御デバイスを造
り得ることも勿論可能である。
第1図に段階互で示す半製品に金属附着を行い、それを
第3図の如く蝕刻して一連の電極を作る。次ぎに第1図
段階Φと同じ条件で注入する。最後に二つのうち一つの
電極を第一の制御線に、他のものを第二の制御線にそれ
ぞれ接ぐ。第4図に示す変形態様によつて一線制御デバ
イスが得られる。
第3図の如く蝕刻して一連の電極を作る。次ぎに第1図
段階Φと同じ条件で注入する。最後に二つのうち一つの
電極を第一の制御線に、他のものを第二の制御線にそれ
ぞれ接ぐ。第4図に示す変形態様によつて一線制御デバ
イスが得られる。
この場合は既述の態様全部に共通な操作旦およびyを含
むが、厚い台面のみの一部と薄い台面の一部との上に層
を残すという金属附着蝕刻の段階が続く。このようにし
て金属層を冠らない絶縁台面の部分から成る電極間間隔
52によつて隔てられた一連の電極50が形成される(
段階!)。本発明の根本的特徴通りイオン注入は以上に
より得られた構造物をマスクとして用い、金属層を冠ら
ない薄い絶縁台面の部分54のみがイオンビームを透過
するようにイオンビームのエネルギーを調整することに
よつて行う。これで基板にN型の区域56を注入する。
電極50を一本の制御線58に接いで終る。以上の説明
から、第一段階において基板上に造つた絶縁構造物(お
よび場合によつてはそれに関連する金属層)を、イオン
注入操作にマスクとして用いる本発明の方法は、高性能
且つ小型の電荷移動デバイスを造るに甚だ簡単である。
むが、厚い台面のみの一部と薄い台面の一部との上に層
を残すという金属附着蝕刻の段階が続く。このようにし
て金属層を冠らない絶縁台面の部分から成る電極間間隔
52によつて隔てられた一連の電極50が形成される(
段階!)。本発明の根本的特徴通りイオン注入は以上に
より得られた構造物をマスクとして用い、金属層を冠ら
ない薄い絶縁台面の部分54のみがイオンビームを透過
するようにイオンビームのエネルギーを調整することに
よつて行う。これで基板にN型の区域56を注入する。
電極50を一本の制御線58に接いで終る。以上の説明
から、第一段階において基板上に造つた絶縁構造物(お
よび場合によつてはそれに関連する金属層)を、イオン
注入操作にマスクとして用いる本発明の方法は、高性能
且つ小型の電荷移動デバイスを造るに甚だ簡単である。
第1図は一線制御の電荷移動デバイスであつて、電極下
および(又は)電極間間隔内にドープした区域を有する
ものを製作する方法の各段階の概要図である。 第2図は上記方法の一変形を示し、電極の附着がイオン
注入後に行われるものとする。第3図は二線制御の電荷
移動デバイスを製作する方法の一変形の各段階の概要を
示す。第4図は−線制御の電極移動デバイスにして、ド
ープした区域を電極間の間隔内にのみ注入したものを造
る方法の各段階の概要を示す。参照番号案内、10・・
・・・・N型半導体、12・・・・・・P型半導体、1
4・・・・・・接点、16・・・・・・絶縁層、18・
・・・・・台面、20・・・・・・金属層、26,30
・・・・・・区域、44・・・・・・制御線、46・・
・・・・制御線、50・・・・・・電極、52・・・・
・・間隔、54・・・・・・台面の部分、56・・・・
・・区域。
および(又は)電極間間隔内にドープした区域を有する
ものを製作する方法の各段階の概要図である。 第2図は上記方法の一変形を示し、電極の附着がイオン
注入後に行われるものとする。第3図は二線制御の電荷
移動デバイスを製作する方法の一変形の各段階の概要を
示す。第4図は−線制御の電極移動デバイスにして、ド
ープした区域を電極間の間隔内にのみ注入したものを造
る方法の各段階の概要を示す。参照番号案内、10・・
・・・・N型半導体、12・・・・・・P型半導体、1
4・・・・・・接点、16・・・・・・絶縁層、18・
・・・・・台面、20・・・・・・金属層、26,30
・・・・・・区域、44・・・・・・制御線、46・・
・・・・制御線、50・・・・・・電極、52・・・・
・・間隔、54・・・・・・台面の部分、56・・・・
・・区域。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 一本の制御線を有する電荷移動デバイスの制作法に
おいて、次の相継ぐ操作を行うことを特徴とする方法−
ドープした半導体基板に、厚い絶縁台面と薄い絶縁台面
とが定期的に続いた形の絶縁層をつくる、−金属層を厚
い台面二つに一つと、薄い台面二つに一つとに附着して
金属層を冠らない二つの続いた台面から成る間隔によつ
て隔てられた一連の電極とする、−金属層で被覆されて
いない厚い絶縁台面がイオンビームを透過させず、そし
て金属層で被覆されていない薄い絶縁台面がイオンビー
ムを透過させるマスクとして上記の台面と電極とを利用
してイオンビームを投射することにより半導体の表面に
基板と反対の型のドープ区域をつくり込む、−各電極を
一本の制御線に接ぐ。 2 一本の制御線を有する電荷移動デバイスの製作方法
において次の操作を行うことを特徴とする方法−ドープ
した半導体基板に、厚い絶縁台面と薄い絶縁台面とが定
期的に続いた形の絶縁層をつくる、−厚い絶縁台面がイ
オンビームを透過させずそして薄い絶縁台面がイオンビ
ームを透過させるマスクとしてイオンビームを投射させ
ることにより半導体表面に基板と反対の型のドープ区域
を植え込む、−厚い絶縁台面の2つのうちの一つに、そ
して薄い絶縁台面の2つのうちの一つに金属層を沈着し
て、金属層により被覆されない2つの続きの台面が電極
を分離する、−各電極を一本の制御線へ接続する。 3 二本の制御線を有する電荷移動デバイスの製作方法
において、次の操作を行うことを特徴とする方法−ドー
プした半導体基板に、厚い絶縁台面と薄い絶縁台面とが
定期的に続いた形の絶縁層をつくる、−厚い絶縁台面が
イオンビームを透過させず、そして薄い絶縁台面がイオ
ンビームを透過させるマスクとして上記の台面を利用し
てイオンビームを投射して基板と反対の型のドープ区域
を植え込む、−二つの相継ぐ台面を覆い、互いに絶縁し
ている一連の電極を形成する金属層を附着する、−二つ
に一つの電極を第一の制御線に、その他の電極を第二の
制御線にそれぞれ接ぐ。 4 二本の制御線を有する電荷移動デバイスを製作する
方法において次の操作を行うことを特徴とする方法−ド
ープした半導体基板に、厚い絶縁台面と薄い絶縁台面と
が定期的に続いた形の絶縁層をつくる、−互いに絶縁し
ており、この続いた台面を覆う一連の電極を形成する金
属層を附着する、−厚い台面はイオンビームを透過させ
ず、そして金属層で被覆されていない薄い台面はイオン
ビームを透過させるマスクとして上記の台面と電極とを
利用してイオンビームを投射して基板の表面に基板と反
対の型のドープ区域を植え込み、−二つに一つの電極を
第一の制御線に、その他の電極を第二の制御線にそれぞ
れ接ぐ。 5 一本の制御線を有する電荷移動デバイスの製作方法
において次の操作を行うことを特徴とする方法−ドープ
した半導体基板に、厚い絶縁台面と薄い絶縁台面とが定
期的に続いた形の第一絶縁層を附着する、−次に金属層
を厚い台面の一部から薄い台面の一部に附着して、金属
層を冠らない続いた台面の部分によつて隔てられた一連
の電極とする、−金属層により被覆されていない薄い台
面の部分だけがイオンビームを透過するマスクとして上
記の台面と電極とを利用してイオンビームを照射して基
板表面に基板と同じ型のドープした区域をつくる、−各
電極を一本の制御線へ接ぐ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7400294 | 1974-01-04 | ||
FR7400294A FR2257145B1 (ja) | 1974-01-04 | 1974-01-04 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS50118687A JPS50118687A (ja) | 1975-09-17 |
JPS5921182B2 true JPS5921182B2 (ja) | 1984-05-18 |
Family
ID=9133116
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP752992A Expired JPS5921182B2 (ja) | 1974-01-04 | 1974-12-27 | 電荷移動デバイス製作法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4019247A (ja) |
JP (1) | JPS5921182B2 (ja) |
DE (1) | DE2500184A1 (ja) |
FR (1) | FR2257145B1 (ja) |
GB (1) | GB1469081A (ja) |
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- 1974-12-27 JP JP752992A patent/JPS5921182B2/ja not_active Expired
-
1975
- 1975-01-02 US US05/538,168 patent/US4019247A/en not_active Expired - Lifetime
- 1975-01-02 GB GB7375A patent/GB1469081A/en not_active Expired
- 1975-01-03 DE DE19752500184 patent/DE2500184A1/de active Granted
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS50118687A (ja) | 1975-09-17 |
FR2257145A1 (ja) | 1975-08-01 |
DE2500184A1 (de) | 1975-07-17 |
GB1469081A (en) | 1977-03-30 |
DE2500184C2 (ja) | 1989-04-06 |
US4019247A (en) | 1977-04-26 |
FR2257145B1 (ja) | 1976-11-26 |
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