JPS61184877A - 電荷転送装置の製造方法 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、優れた高速動作特性を得ることができる電荷
転送装置の製造方法に関するものである。

従来の技術 従来の電荷転送装置は、第２図ａに示すような構造が代
表的なものである。この構造では、２層重ね合せ構造の
多結晶シリコンゲート１，２下にみ 埋め込）ヤンネル７．１ｏが形成されている。また、埋
め込みチャンネルの不純物濃度は領域７の方が同１ｏよ
りも大きい。従って、ゲート１は信号電荷の蓄積ゲート
、ゲート２は転送のだめのバリヤゲートとなっている。

なお、図中、８はンリコン基板、１１はゲート酸化膜で
ある。

この従来構造での電荷転送の説明を、第２図す。

Ｃのポテンシャルモデル図により行う。第２図のす、ｃ
はゲート下のポテンシャルの状態を示すもので、寸法１
位置は第２図ａと対応している。第２図すでは、電極３
に印加されるクロックパルスφ、がハイレベル（以下゛
′■″）、電極４に印加されるクロックパルスφ２がロ
ウレベル（以下ＩＩ　Ｌ　Ｉ＋　）の場合を示すもので
、電極３の第１ゲート下に信号電荷９が蓄積されている
。第２図Ｃでは次のパルスのタイミングになり、電極３
のパルスφ、が“Ｌ″、電極４のパルスφ２が１Ｈ″と
なり、ポテンシャルの状態から信号電荷９が図面上、右
側に転送されているのがわかる。

このように、第２図は２層多結晶シリコンゲート、埋め
込みチャンネル部が蓄積部とバリヤ部とに別かれた構造
を持つ、従来の電荷転送部を示し、２相の逆位相のパル
スにより駆動される。（参考文献°電荷転送デバイス（
近代科学社）武石喜幸。

香山晋訳ＰＰ２２〜２７） 発明が解決しようとする問題点 近年、−次元固体撮像素子を複数個配列し、被写体ある
いは紙面原稿と同じサイズにした密着型のイメージセン
サの開発が行われている。この場合、従来のレンズを使
用したタイプの一次元固体撮像素子に比べ、一画素のサ
イズが大きくなりそれに伴い電荷転送部の一段当りのゲ
ート長も大きくなる。そのため、フリンジングフィール
ド効果が小さくなシ転送効率が下がることになシ、特に
高速動作時においてイメージセンサとしての機能が低下
する。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点に鑑み、埋め込みチャンネル部を互
いに濃度の異なる３つの領域に等分して形成し、最も不
純物濃度の大きい領域を第１ゲート下に形成し、他の２
つの領域が第２ゲート下に形成することによシ、ゲート
領域を細分化して、この問題の解決をはかるものである
。

作用 この発明によると、高゛転送効率の密着型イメージセン
サが実現可能である。

実施例 本発明により形成された電荷転送装置の電荷転送部の断
面図を第１図ａに、電荷転送のポテンシャルプロファイ
ルを第１図す、ｃに示す。第１図ａでは、従来例の構造
と同じく２層の多結晶シリコンゲート、埋め込みチャン
ネル部を持つが、第１と第２のゲート長が第２が第１の
倍となっている点と埋め込みチャンネル部が互いに濃度
の異なる３つの領域に分かれる点が従来構造と異なる。

第１図ａでは、１が第１多結晶シリコンゲート、２が第
２多結晶シリコンゲー）、５，８．７は埋め込み領域の
チャンネル部で不純物の濃度は７゜６．５の順に大きく
なっている。また、５，６の各領域は第２多結晶シリコ
ンゲート２下に形成され、７の領域は従来通り第１多結
晶シリコンゲート下１に形成されている。なお、６，６
．７の各領域は同一寸法であり、従って第２ゲート長は
第１ゲート長の倍になっている。８はシリコン基板、１
１はゲート酸化膜である。電極３と電極４とを合わせた
領域が電荷転送の一段に相当する。

本発明による電荷転送部での電荷転送を、第１図す、ｃ
により説明する。従来例と同様に２相のクロックパルス
φ７．φ２で駆動され、第１図すでは、電極３に印加さ
れるパルスφ、が°ｔ　ＨＩ？、電極４に印加されるパ
ルスφ２がＬ″である時のポテンシャルプロファイルを
示し、電極３下の埋め込みチャンネル領域６．了に信号
電荷９が蓄積されている。次のタイミングでのポテンシ
ャルプロファイルを第１図Ｃでは示しておシ、電極３に
はパルスφ、が“Ｌ、′、電極４にはパルスφ２がＢ　
Ｈ１１で印加されている。第１図Ｃでは信号電荷９が、
電極４下の埋め込みチャンネル領域６，７に蓄積されて
おり、図面上、右側に電荷が転送さイ れている。従来例のポテンシャルプロフッ茅に比べ、ゲ
ート領域が細分化された分、ポテンシャルも細分化され
、転送がスムーズに行われる。通常、転送速度はゲート
長の２乗に反比例するとされており、本発明の構造によ
シゲート領域を細分化することにより、高い転送効率が
得られ、高速動作時に有利なものとなる。

本発明の製造方法による実施例は第１図乙に示した通り
、埋め込みチャンネル部を互いに濃度の異なる３つの領
域に分け、２層の多結晶シリコンゲート構造を持つ電荷
転送部によシ構成されるが、さらに第３図、第４図を用
い、製造方法を詳しく説明する。

まず、第３図ａはシリコン基板８の表面の電荷転送部全
面に、基板と反対導電形のイオンを注入し、埋め込みチ
ャンネル７の領域を形成する。その後、ゲート酸化膜１
１を成長させ、第１多結晶シリコンゲート１を形成する
工程まで処理されている。次に第３図すでは、基板８と
同一導電形で、注入量は第３図ａで行われたイオン注入
の注入量のおよそ３分の１を、全面にイオン注入する。

第３図Ｃでは、第３図のイオン注入により、埋め込みチ
ャンネル領域７が第１ゲート１下以外打ち返され、不純
物濃度がおよそ領域７の３分の２の領域６が形成される
。次に、第３図ｄでは、フォトレジスト膜１３がマスク
合せ工程によりパターニングされ、その後、第３図すで
行ったイオン注入と同一種、同一注入量のイオン注入を
実施する。

その結果、第３図ｇに示すように、第３図ｄのイオン注
入によシ、さらに打ち返され不純物濃度が領域７の３分
の１の領域６が形成される。

このように、埋め込みチャンネル領域が３つの濃度の異
なる領域に細分化され、不純物濃度は高い順に領域７，
６．５となる。

次に、第３図ｆでは、領域６，６上にゲート酸化膜を新
たに成長させ、さらに第２多結晶シリコンゲート２を形
成する。最後に、第３図ｇのように表面のパシベーショ
ン膜１４を成長させ拡散工程を完成させる。

なお、電荷転送装置以外の半導体基板領域に対して、周
辺回路、光電変換部などを作り込むが、よく知られたシ
リコンゲート形ＭＯＳトランジスタの製造プロセスが採
用され、本実施例の電荷転送装置の製造方法と十分に整
合性がある。

発明の効果 本発明により、１ゲート長の寸法が犬きくなる密着型の
一次元の固体撮像素子において、ゲート領域の細分化に
より、高い転送効率を得、特に高速動作時に効果が犬と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によって得られる電荷転送装
置の構造断面図とポテンシャルモデル図、第２図は従来
の電荷転送装置の構造断面図とポテンシャルモデル図、
第３図は本発明の製造方法を説明するための製造工程図
である。 １・・・・・・第１多結晶シリコンゲート、２・・・・
・・第２多結晶シリコンゲート、３．４・・・・・・ク
ロックパルスが印加される電極、６，６，７．１０・・
・・・・埋め込みチャンネル、８・・・・・・シリコン
基板、９・・・・・・信号電荷、１１・・・・・・ゲー
ト酸化膜、１２・・・・・・注入イオン、１３・・・・
・・フォトレジスト膜、１４・・・・・・表面パシベー
ション膜。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図 ｗＩ３図　　　　　　　１ （ｄ） δ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一導電形の半導体基板表面に、基板と反対の導電形を有
   し、互いに濃度の異なる３つの埋め込みチャンネル領域
   をフォトレジストを用いたイオン注入法により濃度順に
   直列に配列し、基板上部には２層の多結晶シリコンゲー
   ト重ね合せ構造を用い、最も濃度の高い埋め込みチャン
   ネル領域は第１多結晶シリコンゲート下に形成し、他の
   ２つの埋め込みチャンネル領域は第２多結晶シリコンゲ
   ート下に形成することを特徴とする電荷転送装置の製造
   方法。