JPH03181139A - 電荷転送装置およびその製造方法 - 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、電荷転送装置に関し、特に、電荷転送装置の
電荷転送領域を規定するチャネルストップ領域の構造に
関する。

［従来の技術］ 従来の埋め込みチャネル型の電荷転送装置の断面図を第
５図に示す。同図に示されるように、ｐ型半導体基板１
の表面領域内には、電荷転送領域を構成するｎウェル領
域２が設けられており、該ｎウェル領域２の両側にはｐ
＋型チャネルストップ領域３ａが配置されている。また
、半導体基板の表面上にはｎウェル領域２上を覆うよう
に、ゲート酸化膜４を介してゲート電極５が設けられて
いる。

このような構造の電荷転送装置においては、複数のゲー
ト電極５に順次適切な転送パルスを印加することにより
、ｎウェル領域２内に形式される電位の窪み（ポテンシ
ャル井戸）を順次移動させて、ｎウェル領域内に入力さ
れた信号電荷をポテンシャル井戸の移動とともに移動さ
せることができる。この場合に、ｐ＋型チャネルストッ
プ領域３ａにおいては、この領域が高濃度にｐ型不純物
がドープされた領域であるため、ゲート電極５に印加す
る程度の電圧では、この領域の表面には電位の窪みは発
生しない。従って、ｐ＋型チャネルストップ領域３ａに
より電荷転送領域を他の領域から電気的に分離すること
ができる。

［発明が解決しようとする課題］ 複数の電荷転送装置を並列に使用する固体撮像素子等に
おいては、解像度を向上させるために素子の高密度化が
求められているが、これを実現するためには、電荷転送
領域の幅を減少させるとともにチャネルストップ領域を
縮小させる必要がある。而して、チャネルストップ機能
を低下させることなくチャネルストップ領域を縮小する
には、該領域の不純物濃度を高めなければならない。と
ころが、チャネルストップ領域の不純物濃度を高くして
いくと、結晶欠陥が誘起されるので、リーク電流の増大
、雑音信号の増加等により素子の特性が劣化する。

また、チャネルストップ領域の高濃度化は、電荷転送領
域の実効チャネル幅の低下をもたらす。

その理由は、第６図の基板表面電位図に示されるように
、ｎウェル領域の両側の電位はｐ＋型チャネルストップ
領域により持ち上げられるのであるが、チャネルストッ
プ領域の不純物濃度が高くなるとｎウェル領域の電位が
より持ち上げられそこに形成される井戸が浅くなるから
である。

このｎウェル領域に対する実効チャネル幅の割合は、ｎ
ウェル領域の幅が縮小されるほど低下する。したがって
、上述したように素子の高密度化が進められてｎウェル
領域の幅が縮小されると、チャネルストップ領域の高濃
度化の影響をつよく受けることになり、実効チャネル幅
が減少し、電荷転送装置の転送可能電荷量が減少する。

［課題を解決するための手段］ 本発明の電荷転送装置は、半導体基板の表面にチャネル
ストップ領域を形成し、このチャネルストップ領域によ
ってチャネル領域（電荷転送領域）を分離したものであ
って、チャネルストップ領域は、電荷転送領域と接する
比較的不純物濃度の低い部分とそれ以外の不純物濃度の
高い部分とから構成されている。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について、図面を参照して説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例を示す断面図である。同図
において、第５図の従来例の部分と共通の部分には同一
の参照番号が付されているので重複した説明は省略する
。本実施例の従来例と相違する点は、半導体基板表面に
形成されたチャネルストップ領域が、電荷転送領域であ
るｎウェル領域２と接する部分のｐ型チャネルストップ
領域６と、この領域に対し自己整合的に形成されたこの
領域より不純物濃度の高いｐ＋型チャネルストップ領域
３との二重構造になされている点である。

次に、第２図（ａ）〜（ｆ）を参照して、本実施例の製
造方法について説明する。

まず、第２図（ａ）に示すように、ｐ型半導体基板１の
表面に薄い酸化硅素Ｍ７を約５０ｎｍの厚さに形成し、
その上に窒化硅素膜８を膜厚的１１００ｎに成長させる
。窒化硅素膜８をチャネルストップ形成個所が開口する
ようにパターニングし、ボロンをドーズ量５〜１０　Ｘ
　１０１２／−程度イオン注入し、ｐ型チャネルストッ
プ領域６を形成する。

次に第２図（ｂ）に示すように、高温低圧化学気相成長
法を用いて被覆性の良い酸化硅素膜９を膜厚１１００ｎ
程度に成長させる。続いて、異方性のあるＲＩＥ法によ
り酸化硅素膜９にエツチングを施せば、第２図（ｃ）に
示されるように窒化硅素膜８の側壁に側壁酸化硅素Ｍ　
９　ａが形成される。この状態で、さらにボロンをドー
ズ量５〜１０　Ｘ　１０　”／ａｄ程度イオン注入して
ｐ＋型チャネルストップ領域３を形成する。

次に、酸化硅素膜１０を膜厚２００ｎｍ程度成長させ、
これに対してＲＩＥ法によるエツチングを行えば、第２
図（ｅ）に示すように、窒化硅素膜８のパターン間に酸
化硅素膜９ａ、１０を埋め込むことができる。

次に、第２図（ｆ）に示すように、窒化硅素膜８を酸化
硅素膜に対して選択性の良いエツチング液で除去し、フ
ォトレジスト１１をバターニングした後、リンをイオン
注入して、ｎウェル領域２を作成する。

最後に、酸化硅素膜７．９ａ、１０をエツチング液で除
去し、熱酸化法でゲート酸化膜４を作成し、ゲート電極
５を形成すれば、第１図の装置を得ることができる。

以上のように、ｐ＋型チャネルストップ領域３は、ｎウ
ェル領域から離隔されていることから、チャネル領域へ
のリーク電流の増大問題に煩わされることなく十分に高
い不純物濃度の領域とすることができる。したがって、
ｐ＋型チャネルストップ領域の幅を縮小しても、必要な
チャネルストップ機能を維持することができる。その場
合に、ｐ＋型チャネルストップ領域３の幅は、上記製法
を用いれば、側壁酸化硅素膜９ａの厚さにより規制され
るので、リソグラフィー技術の限界以下の寸法に、極め
て微細に設定することができる。さらに、上記製法によ
れば、ｎウェル領域２をチャネルストップ領域３．６に
対して自己整合的に形成できるので、その寸法を精確に
コントロールすることできる。

また、上記構造の電荷転送装置は、ｎウェル領域がｐ＋
型チャネルストップ領域と接していないので実効チャネ
ル幅が縮小されることがない。

第３図は、本発明の他の実施例を示す断面図である。こ
の実施例では、ｐ型チャネルストップ領域６ａが深く形
成されｎウェル領域２をとり囲む槽底になっている。こ
の実施例でも、ｎウェル領域が直接ｐ＋型チャネルスト
ップ領域３と接することがなので、先の実施例と同様の
効果を奏することができる。

次に、本実施例の製造方法を、第４図（ａ）〜（ｄ）を
参照して説明する。

まず、第４図（ａ＞に示すように、ｐ型半導体基板１の
表面に薄い酸化硅素膜７を膜厚５０ｎｍ程度に形成し、
その上に窒化硅素膜８を膜厚１１００ｎに堆積させる。

窒化硅素膜８をチャネルストップ領域およびｎウェル領
域形成個所で開口するようにパターニングし、イオン注
入を行ったのち、熱処理を施すことによりｐ型チャネル
ストップ領域６ａを形成する。

次に、第４図（ｂ）に示すように、ポリシリコン膜１２
を膜厚１１００ｎに堆積し、ｎウェル領域形成予定部分
に残るようにこれをバターニングする。

次に、第４図（ｃ）に示すように、酸化硅素膜の堆積と
異方性エツチングにより、窒化硅素膜８とポリシリコン
膜１２との側壁に側壁酸化硅素膜９ａを形成する。続い
て、これらの膜をマスクとしてボロンをイオン注入して
ｐ＋型チャネルストップ領域３を形成する。

次に、第４図（ｄ）に示すように、酸化硅素膜１０の堆
積と異方性エツチングにより、側壁酸化硅素膜間の空隙
を酸化硅素膜１０で埋め込む、続いて、窒化硅素膜８お
よびポリシリコン膜１２を湿式エツチングにより除去し
、必要個所をフォトレジスト１１で被覆してからイオン
注入を行ってｎウェル領域２を形成する。

ｉｆ＆に、フォトレジスト１１および酸化硅素膜７．９
ａ、１０を除去し、ゲート酸化膜４、ゲート電極５を形
成すれば、第３図に示す電荷転送装置が得られる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は、電荷転送装置の電荷転
送領域を槽底するウェル領域とｐ＋型チャネルストップ
領域との間に比較的不純物濃度の低いｐ型チャネルスト
ップ領域を介在せしめたものであるので、ウェル領域が
ｐ＋型チャネルストップ領域で発生した結晶欠陥の影響
を受けることがなくなる。したがって、本発明によれば
、ｐ＋型チャネルストップ領域の不純物濃度を十分に高
くでき、その寸法を縮小しても必要とするチャネルスト
ップ機能を維持させることができる。さらに、本発明に
よれば、ウェル領域に対する実効チャネル幅が低下する
ことがないので、転送可能電荷量を大きく確保すること
ができる。よって、本発明の電荷転送装置を固体撮像素
子に用いる場合には、チップ面積を増大させることなく
、高密度化、高画質化を連敗することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す断面図、第２図（ａ
）〜（ｆ＞は、その製造工程を説明するための断面図、
第３図は、本発明の他の実施例を示す断面図、第４図（
ａ）〜（ｄ）は、その製造工程を説明するための断面図
、第５図は、従来例の断面図、第６図は、その動作説明
図である。 １・・・ｐ型半導体基板、　　２・・・ｎウェル領域、
３・・・ｐ７型チャネルストップ領域、　　４・・・ゲ
ート酸化膜、　　　５・・・ゲート電極、　　　６．６
ａ・・・ｐ型チャネルストップ領域、　　７．９．１０
・・酸化硅素膜、　　９ａ・・・側壁酸化硅素膜、　　
８・・・窒化硅素膜、　　　１１・・・フォトレジスト
、１２・・・ポリシリコン膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　第１導電型の半導体基板内に第１導電型のチャネルス
   トップ領域に囲まれて電荷転送領域が設けられ、該電荷
   転送領域上に絶縁膜を介して電荷転送電極が設けられて
   いる電荷転送装置において、前記チャネルストップ領域
   は前記電荷転送領域と接する部分において他のチャネル
   ストップ領域の部分より不純物濃度が低くなされている
   ことを特徴とする電荷転送装置。