JPS6020909B2 - 電荷結合素子の製造方法 - Google Patents

電荷結合素子の製造方法

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JPS6020909B2
JPS6020909B2 JP6920275A JP6920275A JPS6020909B2 JP S6020909 B2 JPS6020909 B2 JP S6020909B2 JP 6920275 A JP6920275 A JP 6920275A JP 6920275 A JP6920275 A JP 6920275A JP S6020909 B2 JPS6020909 B2 JP S6020909B2
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JP
Japan
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polycrystalline silicon
silicon layer
transfer gate
insulating film
gate electrode
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JP6920275A
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JPS51145279A (en
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朗 武井
良育 東迎
良彦 比嘉
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu 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
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電荷結合素子(以下CCDと称する)の製造方
法に関するものであり、さらに詳しく述べるならば3相
CCDの製造に特に適した製法に関するものである。
従来の3相CCDは転送電極間にギャップが介在してい
たため、3相CCDの動作が不安定になりまた周辺回路
のMOSトランジスタのスイッチング動作が遅いことの
ほかに、3ミク。
ン以下のギャップを作ることが製造技術上必ずしも容易
でないなどの多くの問題点があった。これらの欠点を解
消する方法として米国のBTL社より転送電極に埋込み
多結晶シリコンを使用してギャップを実効的になくする
方法が提案されている。
この方法は多結晶シリコンへの不純物拡散を3回に分け
て実施するために、工程数が長く、多結晶シリコン皮膜
が荒れまた最初に多結晶シリコンに拡散した不純物が基
板につき抜けるおそれがある。本発明の目的は、多結晶
シリコン転送電極を用いる方法の欠点を解消することで
ある。
本発明は、シリコン基板上に形成された第1の絶縁膜上
に第1の多結晶シリコン層を形成し「 これをパターニ
ングして互いに所定の間隔を置いて離間し且つ電荷転送
領域上に配置された複数の第1転送ゲート電極用の多結
晶シリコン層を形成する工程と、少なくとも該複数の第
1転送ゲート電極用の多結晶シリコン層間の領域上の該
第1の絶縁膜を、多結晶シリコンをマスクとして、選択
的にエッチング除去して該シリコン基板を選択的に露出
させる工程と、露出されたシリコン基板上及び該複数の
第1転送ゲート電極用の多結晶シリコン層の表面に第2
の絶縁膜7を形成する工程と、該第2の絶縁膜上に第2
の多結晶シリコン層を形成し、これをパターニングし、
各第1転送ゲート電極用の多結晶シリコン層間の領域そ
れぞれに、一端が隣合う第1転送ゲート電極用の多結晶
シリコン層上に重豊し、池端が隣合う第1転送ゲート電
極用の多結晶シリコン層と離間した第2転送ゲート電極
用の多結晶シリコン層を形成する工程と、複数の該第2
転送ゲート電極用の多結晶シリコン層下以外の部分の該
第2の絶縁膜を、多結晶シリコンをマスクとして、選択
的にエッチング除去して該シリコン基板を選択的に露出
させると共に該第1転送ゲート電磁を露出させる工程と
、露出したシリコン基板上及び該第1及び第2転送ゲー
ト電極用の多結晶シリコン層の表面に第3の絶縁膜を形
成する工程と、該第3の絶縁膜上に第3の多結晶シリコ
ン層を形成し、これをパターニングして該第1転送ゲー
ト電極用の多結晶シリコン層と該第2転送ゲート露極用
の多結晶シリコン層との間の領域それぞれに、一端が第
1転送ゲート電極用の多結晶シリコン層上に重豊し且つ
他端が第2転送ゲート電極用の多結晶シリコン層上に童
畳した第3転送ゲート電極用の多結晶シリコン層を形成
する工程と、多結晶シリコンをマスクとして、第3の絶
縁膜を選択的にエッチングし、第1、第2、第3の転送
ゲート電極用の多結晶シリコン層が露出されると同時に
第3の絶縁膜にドレィン形成用関孔を形成し、しかる後
不純物が多結晶シリコン層に導入されると共にドレィン
領域を形成する工程とが含まれることを特徴とする電荷
結合素子の製造方法にある。
以下、本発明に係る方法を図面に基づいて説明する。
第1図ないし第10図は製造工程を示すための半導体の
断面図であって、第1図において半導体基板、例えばP
‐型シリコン基板1にチャネルストップP拡散層2が形
成されている。
チャネルストップ拡散層2を形成する際に厚いSi02
膜3が形成される。このような基板1を所定領域にわた
り厚いSiQ膜3を除去し、再び熱酸化して表面に10
00ないし1500オングストロームのSi02からな
る第1の絶縁膜4を形成する。次に、Si02などから
なる第1の絶縁膜4(第2図)の上にシリコンを被着さ
せ、第2図の如くパタ−ニングして第1の多結晶シリコ
ン層5を複数並置する。
第2図において第1の多結晶シリコン層5は出力ゲート
領域の上方、出力ゲート領域から2領域離れた電荷転送
領域(すなわち3相CCDの左側の電荷転送領域)及び
この領域から2領域離れた電荷転送領域の3箇所に配置
されている。第1の絶縁膜4の厚さはこれらの領域のシ
リコン基板1に適切な電位分布を発生させる厚さに選択
されている。第1の多結晶シリコン層5の配置は、相互
に2領域離れていればどのような配置であってもよい。
続いて、第1の多結晶シリコン層5をマスクとして第1
の絶縁膜4をエッチングにより除去して、シリコン基板
1を選択的に露出する(第3図)。
したがって、第1層がSi02からなり第2層が多結晶
シリコンからなる積層体6が相互に2領域離れてシリコ
ン基板1の上に配置されている。この第1の多結晶シリ
コン層5はノンドープポリシリコンであってそれぞれの
領域の電極として割当てられたものである。第3図の如
き構造体の全面を酸化して表面に1000なし、し15
00オングストロームのSj02膜を第2の絶縁膜7(
第4図)として形成する。
この第2の絶縁膜7の厚さは積層体6(第3図)の第1
の絶縁膜4に隣接する領域であって相互に2領域離れた
領域−以下第2群領域と称する−に配置すべきSi02
の厚さに一致している。第2の絶縁膜7はシリコン基板
1の上ばかりでなく積層体6にも形成される。続いて、
第4図の構造の全面に多結晶シリコンを被着した後パタ
ーンニングして第5図の如き第2の多結晶シリコン層8
として残す。
この第2の多結晶シリコン層8は複数並置されて第2群
領域で第2の絶縁膜7を被覆しているばかりでなく、第
1の多結晶シリコン層5に重なり合うように第2の絶縁
膜7を被覆している。すなわち第1及び第2の多結晶シ
リコン層5及び8(第5図)は積層体6(第3図)の段
差に第4図の段階で形成された第2の絶縁膜7により絶
縁されているため多結晶シリコン電極間のギャップが実
質的になくなっている。第2の多結晶シリコン層8は前
記第2群領域の電極用として配置されたものである。そ
して第2の多結晶シリコン層8をマスクとして第2の絶
縁膜7をエッチングにより除去する。ヱッチング液とし
ては例えば緑式の場合はフッ酸系エッチング液を使用す
る。第2の多結晶シリコン層8に被覆されていない第1
の絶縁膜7が除去される結果第6図の如き構造が得られ
る。再び、第6図の如き構造体の全面を酸化して表面に
1000ないし1500オングストロームのSi02膜
9(第7図)を形成する。
このSi02膜からなる第3の絶縁膜9の厚さは、それ
ぞれ第1及び第2の多結晶シリコン層5及び8が配置さ
れていない領域−以下第3群領域と称する−に配置すべ
きSi02膜の厚さに一致している。第3群領域は第1
の絶縁膜4と第2の絶縁膜7との間に位直し、その各領
域は相互に2領域離れている。第7図の如き構造体の全
面に多結晶シリコンを被着した後パターンニングして第
8図の如き第3の多結晶シリコン層10として残す。
この第3の多結晶シリコン層10‘ま第3群領域でSi
02膜9を被覆しているばかりでなく、多結晶シリコン
層5及び8に重なり合うように第3の絶縁膜9を被覆し
ている。続いて、多結晶シリコン層10(第8図)をマ
スクとしてSi02膜9をエッチングにより除去すると
、第3の多結晶シリコン層1川こより被覆されていない
第3の絶縁膜9が除去され、第9図の如き構造が得られ
る。
この段階においてドレィン形成用関孔11がセルフアラ
ィンメントで形成される。最後に、拡散法又はイオンィ
ンプランテーション法によりN型不純物を多結晶シリコ
ン5,8,10及びシリコン基板1に導入する。
多結晶シリコン層10は全面が表出されているから全部
に不純物が導入される。第1の多結晶シリコン層5の左
右端はSj02膜9及び第2の絶縁膜7により被覆され
ているから、第3の多結晶シリコン層10に導入された
不純物は第3の絶縁膜9及び第2の絶縁膜7により妨害
されて第1の絶縁膜5の左右の端部には導入されない。
したがって第1の絶縁膜5は左右両端を除いた部分に不
純物が導入される。同様の理由によって第2の多結晶シ
1」コン層夕8は右端を除いた部分に不純物が導入され
る。なおこの工程でドレーンへの拡散も同時に行う。以
上の工程によって、第10図に示した如き、出力ゲート
電極12、3相の電荷転送電極13,14,15、及び
N十拡散層16が形成される。0電荷転送電極にはクロ
ックパルス?・,マ2,03が印加される。
以上において詳しく説明された本発明の方法によると、
拡散は第9図から第10図に至る1工程で行われるため
に、公知の方法に伴う欠点は全てタ解消される。
この結果全体の工程が短縮される。また第3図、第6図
及び第10図の工程において多結晶シリコンをマスクと
してSi02をエッチングしているために、マスク合わ
せ工程が少〈なる。さらに、隣接する電極の間隔を10
00ないし01500オングストロームにしうるために
集積度が極めて高められる。さらにまた本発明の工程は
シリコンゲート技術と両立しうるので、最終工程での熱
酸化、多結晶シリコンパターニング工程にて、ドライバ
ー等の周辺回路に必要とされるMOSトランジスタのゲ
ート酸化、シリコンゲート形成を同時に行うことができ
るなどの種々の利点が生じる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第9図は本発明に係る方法の一具体例を説
明するために、途中工程における電荷結合素子の断面図
、第10図は最終工程における電荷結合素子の断面図で
ある。 1・・・・・・P‐シリコン基板、3・・・・・・Si
02膜「 4・・・・・・第1の絶縁膜、5・・…・第
1群領域に複数並置された第1の多結晶シリコン層、6
・・・・・・積層体、7…・・・第2の絶縁膜、8・・
・・・・第2群領域に複数並置された第2の多結晶シリ
コン層、9…・・・第3の絶縁膜、10・…・・第3群
領域に配置された第3の多結晶シリコン層、11…・・
・ゲート形成用関孔、12・・・・・・出力ゲート電極
、13,14,15…・・・電荷転送電極。 繁1図 努2図 第3図 多ム図 第5図 第6図 第7図 努8図 鎌9図 繁lo図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 シリコン基板1上に形成された第1の絶縁膜4上に
    第1の多結晶シリコン層5を形成し、これをパターニン
    グして互いに所定の間隔を置いて離間し且つ電荷転送領
    域上に配置された複数の第1転送ゲート電極用の多結晶
    シリコン層を形成する工程と、少なくとも該複数の第1
    転送ゲート電極用の多結晶シリコン層5間の領域上の該
    第1の絶縁膜4を、多結晶シリコンをマスクとして、選
    択的にエツチング除去して該シリコン基板1を選択的に
    露出させる工程と、露出されたシリコン基板1上及び該
    複数の第1転送ゲート電極用の多結晶シリコン層5の表
    面に第2の絶縁膜7を形成する工程と、該第2の絶縁膜
    7上に第2の多結晶シリコン層8を形成し、これをパタ
    ーニングし、各第1転送ゲート電極用の多結晶シリコン
    層5間の領域それぞれに、一端が隣合う第1転送ゲート
    電極用の多結晶シリコン層5上に重畳し、他端が隣合う
    第1転送ゲート電極用の多結晶シリコン層と離間した第
    2転送ゲート電極用の多結晶シリコン層8を形成する工
    程と、複数の該第2転送ゲート電極用の多結晶シリコン
    層8下以外の部分の該第2の絶縁膜7を、多結晶シリコ
    ンをマスクとして、選択的にエツチング除去して該シリ
    コン基板1を選択的に露出させると共に該第1転送ゲー
    ト電極を露出させる工程と、露出したシリコン基板1上
    及び該第1及び第2転送ゲート電極用の多結晶シリコン
    層の表面に第3の絶縁膜9を形成する工程と、該第3の
    絶縁膜9上に第3の多結晶シリコン層10を形成し、こ
    れをパターニングして該第1転送ゲート電極用の多結晶
    シリコン層5と該第2転送ゲート電極用の多結晶シリコ
    ン層8との間の領域それぞれに、一端が第1転送ゲート
    電極用の多結晶シリコン層5上に重畳し且つ他端が第2
    転送ゲート電極用の多結晶シリコン層8上に重畳した第
    3転送ゲート電極用の多結晶シリコン層10を形成する
    工程と、多結晶シリコンをマスクとして、第3の絶縁膜
    9を選択的にエツチングし、第1、第2、第3の転送ゲ
    ート電極用の多結晶シリコン層5,8,10が露出され
    ると同時に第3の絶縁膜9にドレイン形成用開孔11を
    形成し、しかる後不純物が多結晶シリコン層5,8,1
    0に導入されると共にドレイン領域16を形成する工程
    とが含まれることを特徴とする電荷結合素子の製造方法
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