JPH0222830A - 半導体素子 - 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、ゲート電極を有する表面の近くの半導体本体
の体積中の少なくなくとも一個のチャンネルで電荷キャ
リアの蓄積部と転送部を備えた電荷結合半導体素子に関
する。

〔従来技術〕

電荷キャリアの転送方向に対して垂直なゲート電極を備
えている電荷結合半導体素子が、ヨーロッパ特許公開公
報第０２２０１２０号から周知である。この素子は全配
置の寸法を縮小するために異なった幅の断面を有する。

所謂「埋め込みチャンネル−ＣＣＤ（ｂｕｒｉｅｄ−ｃ
ｈａｎｎｅｌ−ＣＣＤ）　Ｊ及び、例えば「螺動−ＣＣ
Ｄ（Ｐｅｒｉｓｔａｌ−ｔｉｃ−ＣＣＤ）　Ｊのように
別な形状にする場合に、電荷の転送は表面から一約１μ
ｍの程度で一微少の距離で行われる。しかし空乏層を形
成可能なｐ　−ｎ−ＣＣＤ（Ｌ、　５ｒｉｉｄｅｒ：　
Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｉｎ５ｔｒ、ａｎｄ　Ｍｅｔｈ、　ｉ
ｎ　Ｐｈｙｓ、　Ｒｅｓ、Ａ２５３号　Ｐ、３８６１９
８７年　参照）の場合、電荷の転送は画像セル（画素）
或いはスライド電極の距離と同じ程度の距離で行われる
。この場合、欠点は製造技術が比較的複雑である点にあ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は、このようなＣＣＯの製造技術を簡単に
し、同時に上記のその効果を改善することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による解決策は、−個チヤンネル中で、電荷キャ
リアの案内が移動方向に対してほぼ横方向にゲート電極
の形状（幾何学的な形状）を変えて行うことにある。

そのチャンネル中の電位はゲート電極の形成化及びその
構造の変化に応じて、可変化できる。

電極の非対称の型は、チャンネル内に優先方向を発生さ
せ、構造を二相ＣＣＤとして作動できることになる。勿
論、電極の形状変化にチャンネル内でドーピングの変化
を組み合わせて改善される作用も達成される。

製造技術はドーピングの変更を形状変化で置き換えるか
、或いはリソグラフィーのステップのような技術スッテ
プを節約する限りは、著しく簡単である。その場合同様
な課題は、二つのステップの正確な調節／改行で減少し
、かつ製造する場合に、誤差の可能性が減少される。

本発明の解決は、特にビーム検出手段としてのセンサー
のために例えば入射するビームの強さ及び／或いは場所
の測定のために多方面に使用可能である。（ドイツ特許
公開公報第３４１８７７８号、第３４２７４７６号、第
３３３０８６１号参照）〔実施例〕 本発明は、例えば第１図と第２図に示であるように、半
導体の材料（バルク材料）の中で荷電転送部を有する周
知なＣＣＤから出発している。

第１図で、半導体材料は帯状の電極を有する面、つまり
Ｓｉｎ、で被覆した表面にかぶせであることが分かる。

これ等の電極は右側転送方向に有する転送レジスタ（第
１図中で）と右端に読み取り電極として使用されている
。

第２図から、イオン注入技術及びチャンネル制限部が、
明らかになる。この場合、完全な空乏層を形成可能なｐ
−ｎＣＣＤが問題になる。図示されている深部ｎ−イオ
ン注入技術は、一方でｐ゛転送レジスター（ゲート）の
少数のキャリア（ホール）をバルク内に注入することを
防止し、他方でチャンネル（ｎ−チャンネル）の中の信
号電荷（電子）を案内する結果になる。チャンネル制限
部は深部ｎイオン注入を中断し形成されている。

転送特性の改善は、深いｎ−イオン注入がｐ電極の下部
領域にとどめ、露出しているＳｔ−酸化物の下では防止
されていることによって期待される。

しかし、この処理は種々の段階で行うｐ°イオン注入及
び深部ｎイオン注入を調整する巻頭に述べた問題をもた
らす。本発明による上記問題の解決は、形状の簡単な変
形、特に転送電極の幅の変形（第３ａ図及び第３ｂ図）
によってチャンネル及びチャンネル制限部を形成するこ
とにある。

この場合、ホトリソグラフィーの同一過程は、ｐ゛イオ
ン注入ｎイオン注入に対して使用することができる。こ
のことはどんな調整も省略できることを意味する。この
ような電極構造の例は、三相ＣＣＤとして駆動できる、
第３ａ図及び第３ｂ図で知ることができる。この場合、
従来技術のように、例えばベースとして適当な材料の珪
素等から成る半導体本体は（裏側接触部としての）Ｐ３
イオン注入の上にある。ｐ゛電極その主面が、この実施
例では、深部ｎイオン注入の領域と同一である。

電極構造は、線分Ａ−Ａに沿って幅広い部分と狭い部分
が交番変化を示す（第３ａ図参照）。

その場合、幅の広い部分はチャンネルとして、幅の狭い
部分はチャンネル制限部として使用される。

ゲート構造の交番する広い幅と狭い幅は、上部主面から
僅かに隔てられ、全てのｐ゛転送電極に同一電位が印加
した場合、交番する電位の最大値に応じて、それぞれの
広い領域の中心部に転送電極が形成される。電極の狭い
部分は、第３ａ図中に記入されている線分Ａ−Ａに沿っ
て横に順次流れ込むことを防止していて、チャンネル制
限部として作用する。転送電極方向に対して垂直な（交
差した向きの）電荷の移動は、三相ＣＣＤの場合のよう
に、転送電極のところの電位を交番して（周期的に）変
えて行われる。

本発明の考えを変えたものは、第４図と第５図に示しで
ある。この場合ｐ゛と深部ｎイオン注入の幅広い部分及
び狭い部分が、非対称に形成してあり、主として周期的
に同じ様に交番している。従って、チャンネル中には、
優先転送方向が生じ、この配置によって二相ＣＣＤとし
て駆動させることができる。同様に非対称であるが別な
構成の第５図の実施例の場合には、比較的早い電荷移動
が生じる。

この構成、特に電極の形状の変形は、特に特許請求の範
囲の特徴に述べであるように、本発明の本質を変えるこ
となく行えることは明らかである。

巻頭に述べた公娼技術の特徴と組み合わせることも可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はＣＣＤ系体の一般的な基本図。 第２図は一般的ＣＣＤ形状の斜視図。 第３ａ図は第３ｂ図の平面図。 第３ｂ図は第３ａ図の線分Ａ−Ａに沿って、本発明のＣ
ＣＤ機構の断面図。 第４図は本発明の変更した図。 第５図は本発明のさらに変更した図。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）ゲート電極を有する表面の近くの半導体本体の体
   積中の少なくなくとも一個のチャンネルに電荷キャリア
   の蓄積部と転送部を備えた電荷結合半導体素子において
   、 一個又はそれ以上のチャンネル中で電荷キ ャリアの案内は移動方向に対してほぼ垂直方向にゲート
   電極の形状を変えて行われることを特徴とする電荷結合
   半導体素子。
2. （２）非対称な形状のゲート電極によって、転送方向へ
   の電荷キャリアの運動は、二相状態での半導体素子を駆
   動されるように優先方向を有することを特徴とする請求
   項（１）記載の電荷結合半導体素子。
3. （３）一個又はそれ以上のチャンネルの中で、電荷キャ
   リアの案内は、ドーピングの変化とゲート電極の形状変
   化との組み合わせによって行われることを特徴とする請
   求項（１）又は（２）記載の電荷結合半導体素子。
4. （４）半導体本体の一部は、エピタキシーに付着する被
   膜から成ることを特徴とする請求項（１）〜（３）の何
   れか一つに記載の電荷結合半導体素子。
5. （５）電荷結合半導体は、三相状態で駆動されることを
   特徴とする請求項（１）記載の操作方法。
6. （６）表面に入射するビームの強度及び／又は場所の測
   定のためにビーム検出手段として請求項（１）〜（４）
   の何れか一つに記載の電荷結合半導体素子の利用方法。