JPH04257233A - 電荷転送装置 - Google Patents
電荷転送装置Info
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- JPH04257233A JPH04257233A JP3018580A JP1858091A JPH04257233A JP H04257233 A JPH04257233 A JP H04257233A JP 3018580 A JP3018580 A JP 3018580A JP 1858091 A JP1858091 A JP 1858091A JP H04257233 A JPH04257233 A JP H04257233A
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Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＣＣＤ（電荷結合素子
）等に用いられる電荷転送装置に関するものである。
）等に用いられる電荷転送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】民生用ムービーを始め、各種ビデオカメ
ラ用としてに普及している固体撮像素子の大半は、プレ
ーナ・チャネル形ＣＣＤと呼ばれる電荷転送素子（文献
：Ｃ．Ｈ．セクイン、 Ｍ．Ｆ．トンプセット（Ｃ．
Ｈ． Ｓｅｑｕｉｎ ＆ Ｍ． Ｆ． Ｔｏｍｐｓｅｔ
ｔ）， ”チャーシ゛・トランスファー・ディバイス（
Ｃｈａｒｇｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｄｅｖｉｃｅ）”，
アカデミック・プレス（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ
）１９７５）である。
ラ用としてに普及している固体撮像素子の大半は、プレ
ーナ・チャネル形ＣＣＤと呼ばれる電荷転送素子（文献
：Ｃ．Ｈ．セクイン、 Ｍ．Ｆ．トンプセット（Ｃ．
Ｈ． Ｓｅｑｕｉｎ ＆ Ｍ． Ｆ． Ｔｏｍｐｓｅｔ
ｔ）， ”チャーシ゛・トランスファー・ディバイス（
Ｃｈａｒｇｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｄｅｖｉｃｅ）”，
アカデミック・プレス（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ
）１９７５）である。
【０００３】このプレーナ・チャネル形ＣＣＤの中で最
も原理的な表面チャネルＣＣＤの構造は、図１２、図１
３に示すようにｐ型シリコン基板３０１の上部に形成さ
れた厚さＴｏｘのゲート酸化膜（通常は厚さ約５００〜
１０００ÅのＳｉＯ２）３０２の上に形成されたポリシ
リコンのゲート電極３０３、３０４、３０５などで構成
される。
も原理的な表面チャネルＣＣＤの構造は、図１２、図１
３に示すようにｐ型シリコン基板３０１の上部に形成さ
れた厚さＴｏｘのゲート酸化膜（通常は厚さ約５００〜
１０００ÅのＳｉＯ２）３０２の上に形成されたポリシ
リコンのゲート電極３０３、３０４、３０５などで構成
される。
【０００４】信号電荷の保持動作（または、蓄積動作と
もいう）は、図１２のようにゲート電極３０４に正電圧
を印加して発生した空乏領域 ３０６に電荷を蓄えるこ
とで実現する。
もいう）は、図１２のようにゲート電極３０４に正電圧
を印加して発生した空乏領域 ３０６に電荷を蓄えるこ
とで実現する。
【０００５】また、信号電荷の転送動作は、図１３のよ
うにゲート電極３０５にゲート電極３０４よりも大きな
電圧を印加することで、空乏領域３０６内の信号電荷は
より電位の深い空乏領域３０７へ移動（すなわち転送）
する。
うにゲート電極３０５にゲート電極３０４よりも大きな
電圧を印加することで、空乏領域３０６内の信号電荷は
より電位の深い空乏領域３０７へ移動（すなわち転送）
する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、シリコン基
板内に電荷の転送チャネルを形成する従来のプレーナ・
チャネル形ＣＣＤを使用した場合、素子の高密度化や小
型化の進めると、不要な光入射により生成された偽信号
電荷が転送チャネル中に混入することを避けるための遮
光領域の確保が不十分になり、偽信号の量を表わすスミ
アが増大する。また、ＣＣＤの転送チャネルを用いて転
送できる最大電荷量は転送チャネルの幅に依存するので
、ＤＲＡＭのような微細化技術をそのままＣＣＤには有
効に適用できず、ＣＣＤの微細化が進まない。
板内に電荷の転送チャネルを形成する従来のプレーナ・
チャネル形ＣＣＤを使用した場合、素子の高密度化や小
型化の進めると、不要な光入射により生成された偽信号
電荷が転送チャネル中に混入することを避けるための遮
光領域の確保が不十分になり、偽信号の量を表わすスミ
アが増大する。また、ＣＣＤの転送チャネルを用いて転
送できる最大電荷量は転送チャネルの幅に依存するので
、ＤＲＡＭのような微細化技術をそのままＣＣＤには有
効に適用できず、ＣＣＤの微細化が進まない。
【０００７】これらの結果、画素を二次元配列したＣＣ
Ｄ型撮像素子では、画素の主要部である受光領域と電荷
転送領域のトレード・オフとなり、結局撮像素子の基本
特性である感度とダイナミック・レンジのトレード・オ
フという課題が生じている。
Ｄ型撮像素子では、画素の主要部である受光領域と電荷
転送領域のトレード・オフとなり、結局撮像素子の基本
特性である感度とダイナミック・レンジのトレード・オ
フという課題が生じている。
【０００８】本発明はこの様な従来ＣＣＤ型撮像素子の
課題に注目し、スミアが少なく、しかもＤＲＡＭ並の微
細化がそのまま適用できる電荷転送装置の提供を目的と
する。
課題に注目し、スミアが少なく、しかもＤＲＡＭ並の微
細化がそのまま適用できる電荷転送装置の提供を目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板表
面の絶縁膜と、前記絶縁膜に電荷転送領域として埋め込
まれた複数の半導体領域と、前記半導体領域の電位を制
御する為に前記半導体領域に対応して設けられた制御電
極と、前記各半導体領域を相互に隔てるトンネル絶縁膜
とを備えた電荷転送装置である。
面の絶縁膜と、前記絶縁膜に電荷転送領域として埋め込
まれた複数の半導体領域と、前記半導体領域の電位を制
御する為に前記半導体領域に対応して設けられた制御電
極と、前記各半導体領域を相互に隔てるトンネル絶縁膜
とを備えた電荷転送装置である。
【００１０】また、本発明は、半導体基板表面に形成さ
れた高不純物領域と、前記半導体基板表面の第１の絶縁
膜に開孔された窓を通じて前記高不純物領域と接続され
た第１の制御電極と、前記第１の制御電極と全体的な重
なりを持ちしかも第１のトンネル絶縁膜で隔てられた第
１の半導体領域と、前記第１の半導体領域と部分的な重
なりを持ちしかも第２のトンネル絶縁膜で隔てられた第
２の半導体領域と、前記第１の半導体領域と部分的な重
なりを持ち、しかも第２の絶縁膜で隔てられた第２の制
御電極とを備えた電荷転送装置である。
れた高不純物領域と、前記半導体基板表面の第１の絶縁
膜に開孔された窓を通じて前記高不純物領域と接続され
た第１の制御電極と、前記第１の制御電極と全体的な重
なりを持ちしかも第１のトンネル絶縁膜で隔てられた第
１の半導体領域と、前記第１の半導体領域と部分的な重
なりを持ちしかも第２のトンネル絶縁膜で隔てられた第
２の半導体領域と、前記第１の半導体領域と部分的な重
なりを持ち、しかも第２の絶縁膜で隔てられた第２の制
御電極とを備えた電荷転送装置である。
【００１１】また、本発明は、半導体基板表面に形成さ
れた第１の高不純物領域と、前記第１の不純物領域と同
一導電形で複数個の第２の高不純物領域と、前記第１の
不純物領域と全体的な重なりを持ちしかも前記半導体基
板表面の第１のトンネル絶縁膜で隔てられた第１の半導
体領域と、前記第１の半導体領域と部分的な重なりを持
ちしかも第２のトンネル絶縁膜で隔てられた第２の半導
体領域と、前記第１の半導体領域と部分的な重なりを持
ちしかも第２の絶縁膜で隔てられた第２の制御電極とを
備えた電荷転送装置である。
れた第１の高不純物領域と、前記第１の不純物領域と同
一導電形で複数個の第２の高不純物領域と、前記第１の
不純物領域と全体的な重なりを持ちしかも前記半導体基
板表面の第１のトンネル絶縁膜で隔てられた第１の半導
体領域と、前記第１の半導体領域と部分的な重なりを持
ちしかも第２のトンネル絶縁膜で隔てられた第２の半導
体領域と、前記第１の半導体領域と部分的な重なりを持
ちしかも第２の絶縁膜で隔てられた第２の制御電極とを
備えた電荷転送装置である。
【００１２】
【作用】本発明は、絶縁膜中に閉じこめられた複数のシ
リコンなどの半導体領域の間をトンネル効果により電荷
を輸送する、（スタック・チャネル形）電荷転送素子を
用いているので、ＣＣＤの主要特性の最大転送電荷量に
悪影響を与えずにＤＲＡＭの微細化技術を適用してＣＣ
Ｄの微細化を実現し、チャネル幅という概念が不要にな
るためダイナミイクレンジも大きくすること可能であり
、半導体基板に由来する特性（特に２次元撮像素子で重
要なスミア特性）の劣化も招かないため、ＣＣＤを信号
線のような感覚で各種デバイスに用いることが可能にな
る。
リコンなどの半導体領域の間をトンネル効果により電荷
を輸送する、（スタック・チャネル形）電荷転送素子を
用いているので、ＣＣＤの主要特性の最大転送電荷量に
悪影響を与えずにＤＲＡＭの微細化技術を適用してＣＣ
Ｄの微細化を実現し、チャネル幅という概念が不要にな
るためダイナミイクレンジも大きくすること可能であり
、半導体基板に由来する特性（特に２次元撮像素子で重
要なスミア特性）の劣化も招かないため、ＣＣＤを信号
線のような感覚で各種デバイスに用いることが可能にな
る。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１４】図１、図２は、本発明にかかる電荷転送装
置の第１の実施例の構造を示すものである。ｐ形のシリ
コン基板（以下、ｐ基板と呼ぶ）１０１の表面に電荷注
入源となるｎ＋領域１０２と第１の制御電極となる複数
個のｎ＋領域１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃなどを形成
し、ｐ基板１０１の表面に順次形成した第１のトンネル
絶縁膜１０４（代表的なトンネル絶縁膜としては１００
〜２００Åの薄いゲート酸化膜、あるいは２０Åの薄い
窒化膜が利用できる）と絶縁膜１０５の上に複数個の第
１の半導体（ポリシリコン又は単結晶シリコン）領域１
０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃなどを形成する。このとき
同時に、ｎ＋領域１０５とは窓形状に露出した第１のト
ンネル絶縁膜１０４だけで隔てられた電荷入力部となる
第１の半導体領域１０６を形成する。さらに、第１の半
導体領域１０６、１０７とは部分的な重なりを持ち、し
かも第２のトンネル絶縁膜１１４で隔てられた複数個の
第２の半導体領域１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０
８ｄなどを形成し、続いて、絶縁膜１０９で隔てられた
複数個の第２の制御電極として１１０ａ、１１０ｂ、１
１０ｃ、１１０ｄを形成する。なお、第２の制御電極１
１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄを形成するとき
に、電荷入力部の制御電極１１１も同時に形成される。 １１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃなどは金属（アルミニウ
ムなど）配線部である。
置の第１の実施例の構造を示すものである。ｐ形のシリ
コン基板（以下、ｐ基板と呼ぶ）１０１の表面に電荷注
入源となるｎ＋領域１０２と第１の制御電極となる複数
個のｎ＋領域１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃなどを形成
し、ｐ基板１０１の表面に順次形成した第１のトンネル
絶縁膜１０４（代表的なトンネル絶縁膜としては１００
〜２００Åの薄いゲート酸化膜、あるいは２０Åの薄い
窒化膜が利用できる）と絶縁膜１０５の上に複数個の第
１の半導体（ポリシリコン又は単結晶シリコン）領域１
０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃなどを形成する。このとき
同時に、ｎ＋領域１０５とは窓形状に露出した第１のト
ンネル絶縁膜１０４だけで隔てられた電荷入力部となる
第１の半導体領域１０６を形成する。さらに、第１の半
導体領域１０６、１０７とは部分的な重なりを持ち、し
かも第２のトンネル絶縁膜１１４で隔てられた複数個の
第２の半導体領域１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０
８ｄなどを形成し、続いて、絶縁膜１０９で隔てられた
複数個の第２の制御電極として１１０ａ、１１０ｂ、１
１０ｃ、１１０ｄを形成する。なお、第２の制御電極１
１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄを形成するとき
に、電荷入力部の制御電極１１１も同時に形成される。 １１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃなどは金属（アルミニウ
ムなど）配線部である。
【００１５】尚、電荷入力部は、上述した様に、ｎ＋領
域１０２と第１のトンネル絶縁膜１０４と第１の半導体
領域１０６と入力部の制御電極１１１および第２のトン
ネル絶縁膜１１４で隔てられた第１の半導体領域１０８
ａからなるが、この電荷入力部の対称的構造を最終段に
接続すれば電荷出力部として利用することが可能になる
。
域１０２と第１のトンネル絶縁膜１０４と第１の半導体
領域１０６と入力部の制御電極１１１および第２のトン
ネル絶縁膜１１４で隔てられた第１の半導体領域１０８
ａからなるが、この電荷入力部の対称的構造を最終段に
接続すれば電荷出力部として利用することが可能になる
。
【００１６】次に、上記第１の実施例の基本的な動作原
理を図１（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）（ｈ
）（ｉ）に示したエネルギー・バンド図を用いて説明す
る。
理を図１（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）（ｈ
）（ｉ）に示したエネルギー・バンド図を用いて説明す
る。
【００１７】図２のＹ−Ｙ’断面図に対応した熱平衡状
態のエネルギー・バンド図が図３である。左側からｎ＋
領域１０２（バンド・ギャップ・エネルギー：Ｅｇ＝１
．１ｅＶ）、トンネル絶縁膜１０４（Ｅｇ＝８ｅＶ）、
第１の半導体領域１０６（Ｅｇ＝１．１ｅＶ）、第２の
トンネル絶縁膜１１４と絶縁膜１００（Ｅｇ＝８ｅＶ）
、制御電極１１１（Ｅｇ＝１．１ｅＶ）に対応している
。
態のエネルギー・バンド図が図３である。左側からｎ＋
領域１０２（バンド・ギャップ・エネルギー：Ｅｇ＝１
．１ｅＶ）、トンネル絶縁膜１０４（Ｅｇ＝８ｅＶ）、
第１の半導体領域１０６（Ｅｇ＝１．１ｅＶ）、第２の
トンネル絶縁膜１１４と絶縁膜１００（Ｅｇ＝８ｅＶ）
、制御電極１１１（Ｅｇ＝１．１ｅＶ）に対応している
。
【００１８】図４はｎ＋領域１０２から電荷を第１の半
導体領域１０６へ入力する『書き込み状態』のエネルギ
ー・バンド図である。制御電極１１１に正電圧を印加し
、ｎ＋領域１０２の印加電圧を０ｖとすると、フローテ
ィング状態にある第１の半導体領域１０６は容量結合に
より正電圧となるためフォラーノルドハイム（以下Ｆｏ
ｗｌｅｒ−Ｎｏｒｄｈｅｉｍという）トンネリングによ
りｎ＋領域１０２から第１の半導体領域１０６へ電子が
注入される。
導体領域１０６へ入力する『書き込み状態』のエネルギ
ー・バンド図である。制御電極１１１に正電圧を印加し
、ｎ＋領域１０２の印加電圧を０ｖとすると、フローテ
ィング状態にある第１の半導体領域１０６は容量結合に
より正電圧となるためフォラーノルドハイム（以下Ｆｏ
ｗｌｅｒ−Ｎｏｒｄｈｅｉｍという）トンネリングによ
りｎ＋領域１０２から第１の半導体領域１０６へ電子が
注入される。
【００１９】図５は『保持状態』のエネルギー・バンド
図である。ｎ＋領域１０２と制御電極１１１が０ｖなの
でフローティング状態の第１の半導体領域１０６に注入
された電子は蓄積状態に留まる。
図である。ｎ＋領域１０２と制御電極１１１が０ｖなの
でフローティング状態の第１の半導体領域１０６に注入
された電子は蓄積状態に留まる。
【００２０】図６は電荷入力部を電荷出力部として利用
できることの説明ともなる電荷の『排出状態』のエネル
ギー・バンド図である。ｎ＋領域１０２に正電圧を印加
し、制御電極１１１を０ｖとするとフローティング状態
の第１の半導体領域１０６は容量結合により正電圧とな
るためＦｏｗｌｅｒ−Ｎｏｒｄｈｅｉｍトンネリングに
より第１の半導体領域１０６からｎ＋領域１０２へ電子
が排出される。
できることの説明ともなる電荷の『排出状態』のエネル
ギー・バンド図である。ｎ＋領域１０２に正電圧を印加
し、制御電極１１１を０ｖとするとフローティング状態
の第１の半導体領域１０６は容量結合により正電圧とな
るためＦｏｗｌｅｒ−Ｎｏｒｄｈｅｉｍトンネリングに
より第１の半導体領域１０６からｎ＋領域１０２へ電子
が排出される。
【００２１】図２のＺ−Ｚ’およびＷ−Ｗ’断面に対応
する熱平衡状態のエネルギー・バンド図を図７に示す。 左側から第１の制御電極であるｎ＋領域１０３ａ、トン
ネル絶縁膜１０４と絶縁膜１０５の総和、第１の半導体
領域１０８ａ、絶縁膜１００、第２の制御電極１１０ａ
に対応している。
する熱平衡状態のエネルギー・バンド図を図７に示す。 左側から第１の制御電極であるｎ＋領域１０３ａ、トン
ネル絶縁膜１０４と絶縁膜１０５の総和、第１の半導体
領域１０８ａ、絶縁膜１００、第２の制御電極１１０ａ
に対応している。
【００２２】図８はＺ−Ｚ’断面に対応する転送状態の
エネルギー・バンド図である。第２の制御電極１１０ａ
を０ｖとし、第１の制御電極であるｎ＋領域１０３ａに
正電圧Ｖを印加すると、第２の半導体領域１０８ａの電
位Ｖ２ と第１の半導体領域１０７ａの電位Ｖ１ は容
量結合により０＜Ｖ２ ＜Ｖ１ ＜ＶとなるためＦｏｗ
ｌｅｒ−Ｎｏｒｄｈｅｉｍトンネリングにより、第２の
半導体領域１０８ａから第１の半導体領域１０７ａへ電
荷転送が実施される。
エネルギー・バンド図である。第２の制御電極１１０ａ
を０ｖとし、第１の制御電極であるｎ＋領域１０３ａに
正電圧Ｖを印加すると、第２の半導体領域１０８ａの電
位Ｖ２ と第１の半導体領域１０７ａの電位Ｖ１ は容
量結合により０＜Ｖ２ ＜Ｖ１ ＜ＶとなるためＦｏｗ
ｌｅｒ−Ｎｏｒｄｈｅｉｍトンネリングにより、第２の
半導体領域１０８ａから第１の半導体領域１０７ａへ電
荷転送が実施される。
【００２３】図９はＷ−Ｗ’断面に対応する転送状態の
エネルギー・バンド図である。第１の制御電極であるｎ
＋領域１０３ａを０ｖとし、第２の制御電極１１０ａに
正電圧Ｖを印加すると、第１の半導体領域１０７ａの電
位Ｖ１ と第２の半導体領域１０８ａの電位Ｖ２は容量
結合により０＜Ｖ１ ＜Ｖ２ ＜ＶとなるためＦｏｗｌ
ｅｒ−Ｎｏｒｄｈｅｉｍトンネリングにより、第１の半
導体領域１０７ａから第２の半導体領域１０８ａへ電荷
転送が実施される。このような図８、図９の転送動作を
繰り返ことにより、スタック・チャネル形のＣＣＤが実
現する。
エネルギー・バンド図である。第１の制御電極であるｎ
＋領域１０３ａを０ｖとし、第２の制御電極１１０ａに
正電圧Ｖを印加すると、第１の半導体領域１０７ａの電
位Ｖ１ と第２の半導体領域１０８ａの電位Ｖ２は容量
結合により０＜Ｖ１ ＜Ｖ２ ＜ＶとなるためＦｏｗｌ
ｅｒ−Ｎｏｒｄｈｅｉｍトンネリングにより、第１の半
導体領域１０７ａから第２の半導体領域１０８ａへ電荷
転送が実施される。このような図８、図９の転送動作を
繰り返ことにより、スタック・チャネル形のＣＣＤが実
現する。
【００２４】以上説明したように、本実施例によれば、
転送領域となる半導体領域が半導体基板の上の絶縁膜中
に埋め込まれているため、電荷の蓄積容量はＤＲＡＭの
ように微細化を駆使したさまざまな手法が適用できるた
め、ＣＣＤ自身の微細化と高性能化が一層推進できる。 しかも、半導体領域の容量は制御電極との間の絶縁膜の
誘電率や厚みで決定されることはＤＲＡＭのセル容量と
同じであるから、ダイナミックレンジもチャネル幅に依
存せず大きくすることが容易である。
転送領域となる半導体領域が半導体基板の上の絶縁膜中
に埋め込まれているため、電荷の蓄積容量はＤＲＡＭの
ように微細化を駆使したさまざまな手法が適用できるた
め、ＣＣＤ自身の微細化と高性能化が一層推進できる。 しかも、半導体領域の容量は制御電極との間の絶縁膜の
誘電率や厚みで決定されることはＤＲＡＭのセル容量と
同じであるから、ダイナミックレンジもチャネル幅に依
存せず大きくすることが容易である。
【００２５】図１０、１１は、本発明の第２の実施例の
構造を示すものである。第１の実施例との差異は、図１
の第２の制御電極１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１
０ｄはもちろん、図１の第１の制御電極１０３ａ、１０
３ｂ、１０３ｃも半導体基板１０１中には形成しないと
ころである。即ち、ｐ基板２０１の表面に電荷注入源と
なるｎ＋領域２０２を形成し、ｐ基板２０１の表面に形
成した絶縁膜２０３の上に複数個の第１の制御電極２０
４ａ、２０４ｂ、２０４ｃなどを形成し、同時に絶縁膜
に開孔した窓を通じてｎ＋領域と接続する電極２０５が
形成される。電極２０５および第１の制御電極２０４ａ
、２０４ｂ、２０４ｃなどの表面に順次形成した第１の
トンネル絶縁膜２０６と絶縁膜２０７の上に複数個の第
１の半導体領域２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃなどを形
成する。同時に、電極２０５とは窓形状に露出した第１
のトンネル絶縁膜２０６だけで隔てられた電荷入力部の
第１の半導体領域２０９を形成する。さらに、第１の半
導体領域とは部分的な重なりを持ちしかも第２のトンネ
ル絶縁膜２１６だけで隔てられた複数個の第２の半導体
領域２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃなどを形成し、続い
て、絶縁膜２１１で隔てられた複数個の第２の制御電極
として２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃを形成する。なお
、第２の制御電極２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃを形成
するときに、電荷入力部の制御電極２１３も同時に形成
される。２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃなどは金属（ア
ルミニウムなど）配線部である。
構造を示すものである。第１の実施例との差異は、図１
の第２の制御電極１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１
０ｄはもちろん、図１の第１の制御電極１０３ａ、１０
３ｂ、１０３ｃも半導体基板１０１中には形成しないと
ころである。即ち、ｐ基板２０１の表面に電荷注入源と
なるｎ＋領域２０２を形成し、ｐ基板２０１の表面に形
成した絶縁膜２０３の上に複数個の第１の制御電極２０
４ａ、２０４ｂ、２０４ｃなどを形成し、同時に絶縁膜
に開孔した窓を通じてｎ＋領域と接続する電極２０５が
形成される。電極２０５および第１の制御電極２０４ａ
、２０４ｂ、２０４ｃなどの表面に順次形成した第１の
トンネル絶縁膜２０６と絶縁膜２０７の上に複数個の第
１の半導体領域２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃなどを形
成する。同時に、電極２０５とは窓形状に露出した第１
のトンネル絶縁膜２０６だけで隔てられた電荷入力部の
第１の半導体領域２０９を形成する。さらに、第１の半
導体領域とは部分的な重なりを持ちしかも第２のトンネ
ル絶縁膜２１６だけで隔てられた複数個の第２の半導体
領域２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃなどを形成し、続い
て、絶縁膜２１１で隔てられた複数個の第２の制御電極
として２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃを形成する。なお
、第２の制御電極２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃを形成
するときに、電荷入力部の制御電極２１３も同時に形成
される。２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃなどは金属（ア
ルミニウムなど）配線部である。
【００２６】この第２の実施例の動作原理は第１の実施
例の１０３と本実施例の２０４が対応し、エネルギー・
バンド図もまったく同じである。
例の１０３と本実施例の２０４が対応し、エネルギー・
バンド図もまったく同じである。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、電荷転送
領域の動作性能である最大転送電荷量に悪影響を与えず
微細化ＣＣＤが実現でき、しかも電荷の転送領域が半導
体基板の外に形成されるためスミアなどもきわめて少な
いＣＣＤとなるため、本発明がもたらす実用的な効果は
大きい。
領域の動作性能である最大転送電荷量に悪影響を与えず
微細化ＣＣＤが実現でき、しかも電荷の転送領域が半導
体基板の外に形成されるためスミアなどもきわめて少な
いＣＣＤとなるため、本発明がもたらす実用的な効果は
大きい。
【図１】本発明の第１の実施例の電荷転送素子の構造を
示す平面図である。
示す平面図である。
【図２】第１の実施例の電荷転送素子の断面図である。
【図３】〜
【図９】それぞれ各種状態に対応するエネルギー・バン
ド図である。
ド図である。
【図１０】本発明の第２の実施例の電荷転送素子を示す
平面図である。
平面図である。
【図１１】本発明の第２の実施例の電荷転送素子を示す
断面図である。
断面図である。
【図１２】及び
【図１３】それぞれ従来のＣＣＤの構造を示す斜視図で
ある。
ある。
１００、１０９ 絶縁膜
１０３、２０４ 第１の制御電極
１０４、２０６ 第１のトンネル絶縁膜１０７、２０
８ 第１の半導体領域 １１４、２１６ 第２のトンネル絶縁膜１０８、２１
０ 第２の半導体領域 １１０、２１２ 第２の制御電極
８ 第１の半導体領域 １１４、２１６ 第２のトンネル絶縁膜１０８、２１
０ 第２の半導体領域 １１０、２１２ 第２の制御電極
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体基板表面の絶縁膜と、前記絶縁
膜に電荷転送領域として埋め込まれた複数の半導体領域
と、前記半導体領域の電位を制御する為に前記半導体領
域に対応して設けられた制御電極と、前記各半導体領域
を相互に隔てるトンネル絶縁膜とを備えたこと特徴とす
る電荷転送装置。 - 【請求項２】 電荷を転送する方向に１次元配列した
第１の半導体領域と、前記第１の半導体領域の間隙部分
に対応するように平行させて１次元配列した第２の半導
体領域と、前記第１の半導体領域と前記第２の半導体領
域の間に形成されたトンネル絶縁膜と、前記第１の半導
体領域の電位を制御する第１の制御電極と、前記第２の
半導体領域の電位を制御する第２の制御電極とを備えた
ことを特徴とする電荷転送装置。 - 【請求項３】 半導体基板表面に形成された高不純物
領域と、前記半導体基板表面の第１の絶縁膜に開孔され
た窓を通じて前記高不純物領域と接続された第１の制御
電極と、前記第１の制御電極と全体的な重なりを持ちし
かも第１のトンネル絶縁膜で隔てられた第１の半導体領
域と、前記第１の半導体領域と部分的な重なりを持ちし
かも第２のトンネル絶縁膜で隔てられた第２の半導体領
域と、前記第１の半導体領域と部分的な重なりを持ち、
しかも第２の絶縁膜で隔てられた第２の制御電極とを備
えたことを特徴とする電荷転送装置。 - 【請求項４】 半導体基板表面に形成された第１の高
不純物領域と、前記第１の不純物領域と同一導電形で複
数個の第２の高不純物領域と、前記第１の不純物領域と
全体的な重なりを持ちしかも前記半導体基板表面の第１
のトンネル絶縁膜で隔てられた第１の半導体領域と、前
記第１の半導体領域と部分的な重なりを持ちしかも第２
のトンネル絶縁膜で隔てられた第２の半導体領域と、前
記第１の半導体領域と部分的な重なりを持ちしかも第２
の絶縁膜で隔てられた第２の制御電極とを備えたことを
特徴とする電荷転送装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3018580A JPH04257233A (ja) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | 電荷転送装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3018580A JPH04257233A (ja) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | 電荷転送装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04257233A true JPH04257233A (ja) | 1992-09-11 |
Family
ID=11975569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3018580A Pending JPH04257233A (ja) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | 電荷転送装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04257233A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06120262A (ja) * | 1992-10-06 | 1994-04-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電荷転送装置 |
| KR20020057285A (ko) * | 2000-12-30 | 2002-07-11 | 박종섭 | 3차원 구조의 집광수단을 구비하는 이미지 센서 및 그제조 방법 |
| WO2014199642A1 (en) * | 2013-06-13 | 2014-12-18 | Tadao Nakamura | A direct-transfer marching memory and a computer system using the same |
-
1991
- 1991-02-12 JP JP3018580A patent/JPH04257233A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06120262A (ja) * | 1992-10-06 | 1994-04-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電荷転送装置 |
| KR20020057285A (ko) * | 2000-12-30 | 2002-07-11 | 박종섭 | 3차원 구조의 집광수단을 구비하는 이미지 센서 및 그제조 방법 |
| WO2014199642A1 (en) * | 2013-06-13 | 2014-12-18 | Tadao Nakamura | A direct-transfer marching memory and a computer system using the same |
| JP2016524264A (ja) * | 2013-06-13 | 2016-08-12 | 維男 中村 | 直接転送マーチングメモリ及びそれを用いた計算機システム |
| US9449696B2 (en) | 2013-06-13 | 2016-09-20 | Tadao Nakamura | Direct-transfer marching memory and a computer system using the same |
| TWI557749B (zh) * | 2013-06-13 | 2016-11-11 | 中村維男 | 直接轉移跨步記憶體及使用該記憶體之電腦系統 |
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