JPS62290175A

JPS62290175A - 電荷転送デバイス

Info

Publication number: JPS62290175A
Application number: JP61131778A
Authority: JP
Inventors: Hideki Muto; 秀樹武藤
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1986-06-09
Filing date: 1986-06-09
Publication date: 1987-12-17
Anticipated expiration: 2010-02-15
Also published as: JPH0714050B2

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】３、発明の詳細な説明技術分デ？未発１１は電荷転送デバイスに関し、特に転送電荷量を
多くできる埋め込みチャネル型電荷転送デバイス（１：
［：Ｄ）に関する。

背景技術埋め込みチャネル型ＣＯＤは、半導体基板の表面に逆伝
導型の誘導チャネルが形成され、このチャネルの中で可
動電荷の蓄積および転送が行われる。チャネルに対応し
て基板の表面に複数の電極が配列され、これらの電極に
駆動クロックを印加することによりチャネルの中で可動
電荷の転送が行われる。

従来、これらの電極の面は半導体基板の一方の主表面に
平行に配置されており、このため電極に対応して形成さ
れる電荷転送用のチャネルも基板の主表面に平行に形成
されていた。

したがって、撮像素子として用いる場合の解像度を向上
させるため微細化構造にすると、電極面が狭くなり、こ
れに応じてチャネルも狭くなるため、転送電荷量が減少
する欠点があった。

また、電極が基板の主表面に平行に形成されているため
、撮像素子として用いる場合に入射光がＩＩ！：極によ
り遮られるので、感度が低下する欠点があった。

目的本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、微細化構
造とした場合にも大きな転送電荷量を得ることができ、
かつ感度の高い埋め込みチャネル型電荷転送デバイスを
提供することを［１的とする。

発明の開示本発明によれば、半導体基板と、半導体基板に形成され
た逆伝導型の埋め込みチャネルと、埋め込みチャネルに
対応して配こされた複数の電極を有し、電極に駆動パル
スを印加することにより電荷を転送する電荷転送デバイ
スは、複数の電極が基板の主面に設けられた溝部に埋め
込まれて配置され、チャネルが電極に平行に形成される
ものである。

実施例の説明次に添付図面を参照して本発明による電荷転送デバイス
の実施例を詳細に説明する。

第１図には本発明による電荷転送デバイスの一実施例が
示されている。

ｐ型基板２の表面に複数の溝４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ・
・・が形成され、ｐ型基板２の表面および溝４ｂ、　４
ｃ、４ｄ、４ｅ・・・の内表面にはＳ　ｒ　０２の絶縁
層６が形成されている。［４ｂ、４Ｃ１４ｄ、４ｅ・・
・には電極８ｂ、８ｃ、８ｄ、８　ｅ−＝が装着されて
いる。電極８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ・・・はそれぞれ基
板２の表面に垂直に、かつ電荷の転送方向に長く形成さ
れ、〃いに平行に配置されている。

第１図のデバイスの平面図が第２図に示されている。第
２図では第１図に示された部分にさらに電極８ａを加え
た状態が示されている。

第２図に示すように、電極８ａ、８ｃ、８ａ・・・はク
ロックパルス源φｌ、電極８ｂ、８ｄ・・・はクロック
パルス源φ２に、それぞれ接続され、クロックパルス源
φｌおよびφ１は交Ｗにハイレベルとなるクロックパル
スが印加される。

電極８ａ、８ｂ、８Ｃ１８ｄ、８ｅ・・・のそれぞれの
間には８Ｃ５８ｄ、８ｅ・・・の長手方向に伸び、各セ
ルは領域Ｉ■■■を有している０例えば電極８ａと電極
８ｂの間においては、領域ＩＩＩは電極８ａの電極８ｂ
側に絶縁層６を介して隣接されたｎ型チャネルであり、
領域Ｉはｎ−領域、領域■はｎ領域である。領域■■は
電極８ｂの電極８ａ側に絶縁層６を介して隣接されたｎ
型チャネルであり、領域■はｎ−領域、領域■はｎ領域
である。領域■と領域■とは第２図に示すようにその一
部が接触して設けられている。

第２図のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線断面
におけるポテンシャルが第３図（ａ）〜（ｄ）に示され
ている。

第３図（ａ）においてａ、ｂは、電極８ａにクロックパ
ルス源φｌからローレベルの電圧ＶＬ　（＝０）、電極
８ｂにクロックパルス源φ２からハイレベルの電圧ＶＨ
が印加されているときの＾−Ａ線、　Ｂ−Ｂ線における
ポテンシャルをそれぞれ示す、また、第３図（ｂ）ｃ７
）ｃ、ｄは、同じ時（７）Ｃ−Ｃ線、１１−Ｄ線におけ
るポテンシャルをそれぞれ示す。

ｉｎ　３Ｍ　（Ｍ　”ｌ　（ｈ　）ｆｒｚ　ｌｌ−＋　
４、スヒ；　Ｌ−／Ｆ　ｒ＊−ｐｔ　＋ｓ　＋＋。

スφ１　＝ＶＬ　、　φ２＝ＶＨ（７）ときには、領域
ＩＩＩにはローレベルの電圧ＶＬが印加されているから
、ポテンシャルが小さい、領域Ｈのポテンシャルは不純
物濃度の差により領域工よりも大きい。

一方このとき領域■■にはハイレベルの電圧ＶＨが印加
されているから、ポテンシャルが大きい。

領域■のポテンシャルは不純物濃度の差により領域■よ
りも大きい、したがってポテンシャルはＩ＜ｎ＜Ｉ［［
＜ＩＶの順となる。

第３図（Ｃ）のａ、ｂは、電極８ａにクロックパルス源
φｌからハイレベルの電圧ＶＨ，電極８ｂにクロックパ
ルス源φ２からローレベルの電圧ＶＬ（−〇）が印加さ
れているときのＡ−Ａ　ｉ、Ｂ−Ｂ線におけるポテンシ
ャルをそれぞれ示す、また、第３図（ｄ）のＣ１，ｄは
、同じ時（１）Ｃ−Ｃ線、Ｄ−ｒＪ線ニオけるポテンシ
ャルを示す。

第３図（ｃ）（ｄ）かられかるように、クロックパルス
φ１＝ＶＨ、φ２　＝ＶＬ　ノ、！：きには、領域ＩＩ
Ｉにはハイレベルの電圧ＶＨが印加されているから、ポ
テンシャルが大きい、このとき領域ｍｌＶにはローレベ
ルの電圧ＶＬが印加されているから、ポテンシャルが小
さい。

したがってポテンシャルはｍ＜ｒｖ＜ｔ＜ｎの順となる。

以上のような各領域のポテンシャルの変化によって、電
荷が第２図の矢印方向に転送される。

本実施例によれば、電極８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８　
ｅ−・が基板２の表面に垂直に形成され、チャネルもこ
れに応じて基板２の表面に垂直に形成されている。した
がって、デバイスを微細化して基板２の表面積が小さく
なった場合にも、電極８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ・
・・の面を大きくでき、これに対応するチャネルの幅も
大きくできるから、転送電荷量を大きくすることができ
、ダイナミックレンジを大きくできる。

また、従来の、転送電極が基板の表面に平行に配置され
ているもののように、チャネルへの入射光が電極により
遮られることがないから、高い感度が得られる。

上記の実施例は、電極８ａ、　８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ
・・−が基板２の表面に垂直に装着されているが、基板
２の表面に設けた溝４ａ、４ｂ、　４ｃ、４ｄ、４ｅ・
・・に電極８ａ、８ｂ、８Ｃ１８ｄ、８　ｅ　・−・を
埋め込み、電極８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ・・・に
隣接してチャネルを設けるものであれば、電極８ａ、８
ｂ、　８ｃ、８ｄ、８　ｅ　・−の方向および形状は任
意に選択できる。

また、上記実施例は２相駆動の例について説明したが、
本発明は３相駆動、４相駆動あるいはｌ相バーチャルフ
エイズ、２相パーチヤルフエイズの場合にも適用できる
。また、これらの場合に、例えばｎ型基板にｐ型ウェル
を形成しｐ型中エル上にｎ型チャネルを形成したデバイ
スにおいて、ｐ型ウェルの一部の厚さを異なるものとし
、ｎ型基板を電極としてｎ型基板からｐ　Ａ￥ウェルを
介して駆動パルスを印加することが考えられるが、この
ようなデバイスにも適用できる。さらに、駆動パルスを
回加する雪掻と１７１０１１２合ダイオードを用いるデ
バイスにも適用できる。

第１図、第２図の電荷転送デバイスの製造工程の一実施
例が第４図（ａ）〜（ｅ）に示されている。

まず、第４図（ａ）に示されるような、ドーピング密度
２　！　１０１５／　ｃｍ”　（１）　ｐ型の単結晶基
＆２が使用される。このｐ型基板２の表面に、リン（Ｐ
）またはヒ素（Ａｓ）をエネルギ２００ｋｅＶ、線：１
）２　Ｘ　１０１２／Ｃ履２で打ち込む、これによりｎ
型チャネル１０が形成される。

次に、フォトレジスト（図示せず）を載せ、第４図（ｂ
）に示すように、溝４ａ、４ｂ、４ｃ・・・をプラズマ
エツチングまたはＩ’ｌｌＥ　　（リアクティブ、イオ
ン、エツチング）などにより形成する。

さらに、第４図（Ｃ）に示すように、１つおきの溝４ａ
、４ｃの内面をＳ　＋　０２等のマスク材（図示せず）
で覆い、ＢＳＣまたはポロンナイトライドを固相拡散さ
せて第４図（Ｃ）に示すようにマスクで覆われていない
溝４ｂの内面に隣接する部分をｐ型領域１２とし、さら
に、ノ、（板表面からホウ素（Ｂ）を打ち込み、基板表
面をｐ型領域１４にする。

次に、第４図（ｄ）に示すように、得られた基板表面お
よび溝４ａ、４ｂ、　４ｃ・・・の内面に、酸化法によ
ってＳ　＋　０２の絶縁層６を所望の厚さに形成する。

さらに、基板表面に多結晶シリコン層を形成し、フォト
レジストを用いてプラズマエツチングし、第４図（ｅ）
に示すように溝４ａ、４ｂ、４ｃ・・・の内部に電極８
ｄ、８ｂ、８ｃを形成する。

このようにして、第１図および第２図に示すような電荷
転送デバイスが製造される。なお、各不純物の打ち込み
後には熱処理が行われ、打ち込み不純物がシリコン内に
適切な深さまで拡散して正しいポテンシャル分布状態が
形成される。

なお、上記の実施例において、ｎ型シリコン基板を材料
としてｐ型チャネルのＣＣＤを製作する場合には各極性
を逆にすればよい、また、アンチモン化インジウムやテ
ルル化水銀カドミウムなどの［−Ｖ、ＩＩ−ＩＴ化合物
を含む半導体を使用してもよい。

効　　果本発明によれば、）、（板表面の溝内に電極を配こし、
この電極に平行にチャネルを形成しているから、）＾板
表面に平行に電極を配置するものと異なり、微細化構造
とした場合にもチャネル幅を大きくすることができる。

したがって、転送電荷量を多くでさ、ダイナミックレン
ジを大きくすることができる。

また基板表面に電極が配置されていないから、イメージ
センサとして用いる場合に、高い感度を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電荷転送デバイスの一実施例の斜
視図、第２図は第１図のデバイスのモ面図、第３図（ａ）〜（ｄ）は第１図、第２図のデバイスのポ
テンシャルを示す図、第４図は第１図、第２図のデバイスの製造工程の一例を
示す図である。主要部分の符号の説１！１２・・・・・・・基板４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ　、　＆Ｗ６　、、、、
、、絶縁層８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ　、電極１０、、、、、
、、ｎチャネル１２、＋４　、　、　、　、　、　Ｐ型領域特許出願人
　富士写真フィルム株式会社代　理　人　書取　孝雄丸山　隆夫第１図第３図（ａ）　　　　　　（ｃ）（ｂ）　　　　　　（ｄ）第４図

Claims

【特許請求の範囲】１、半導体基板と、該半導体基板に形成された逆伝導型の埋め込みチャネル
と、該埋め込みチャネルに対応して配置された複数の電極を
有し、該電極に駆動パルスを印加することにより電荷を転送す
る電荷転送デバイスにおいて、該デバイスは、前記複数の電極が前記基板の主面に設けられた溝部に埋
め込まれて配置され、前記チャネルが該電極に平行に形
成されることを特徴とする電荷転送デバイス。２、特許請求の範囲第１項記載のデバイスにおいて、前
記複数の電極は、前記基板の主面に垂直に形成され、前
記チャネルも前記基板の主面に垂直に形成されることを
特徴とする電荷転送デバイス。３、特許請求の範囲第１項記載のデバイスにおいて、前
記複数の電極は前記基板の主面に垂直に平行に配置され
、前記チャネルは、該複数の電極のうち隣接する一対の
電極に対応して形成され、該一対の電極のうち一方の電
極に対応して他の電極側に形成された部分と、該一対の
電極のうち他方の電極に対応して前記一方の電極側に形
成された部分とからなり、該２つの部分が連続して形成
され、前記一対の電極に２層の駆動パルスを印加するこ
とにより電荷を転送することを特徴とする電荷転送デバ
イス。４、特許請求の範囲第１項記載のデバイスにおいて、該
デバイスは、前記電極に前記チャネルが対応して形成さ
れている部分の該電極の反対側に他のチャネルが対応し
て形成されていることを特徴とする電荷転送デバイス。