JPH088421A - Semiconductor device and solid-state imaging device - Google Patents

Semiconductor device and solid-state imaging device

Info

Publication number
JPH088421A
JPH088421A JP6140577A JP14057794A JPH088421A JP H088421 A JPH088421 A JP H088421A JP 6140577 A JP6140577 A JP 6140577A JP 14057794 A JP14057794 A JP 14057794A JP H088421 A JPH088421 A JP H088421A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polycrystalline silicon
silicon film
film
gate
potential
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6140577A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuji Wada
和司 和田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP6140577A priority Critical patent/JPH088421A/en
Publication of JPH088421A publication Critical patent/JPH088421A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 CCD固体撮像素子における水平転送レジス
タの終段の水平出力ゲート部において、不純物のイオン
注入等の製造工程を増すことなく、また外部からバイア
スを印加することなく、そのゲート下のポテンシャル調
整を可能にする。 【構成】 CCD固体撮像素子における水平転送レジス
タの後段の水平出力ゲート部HOGにおいて、ゲート電
極32を構成する多結晶シリコン膜33上にAl膜34
との接合部35を形成し、多結晶シリコン膜33の膜厚
を制御して多結晶シリコン膜33と接合部35により水
平出力ゲート部HOG下のポテンシャルを調整して最適
なポテンシャルを設定するように構成する。
(57) [Abstract] [Objective] In the horizontal output gate section at the final stage of the horizontal transfer register in the CCD solid-state imaging device, without increasing manufacturing steps such as ion implantation of impurities, and without applying a bias from the outside, Enables potential adjustment under the gate. [Structure] In a horizontal output gate section HOG at a subsequent stage of a horizontal transfer register in a CCD solid-state imaging device, an Al film 34 is formed on a polycrystalline silicon film 33 forming a gate electrode 32.
A junction 35 is formed, and the thickness of the polycrystalline silicon film 33 is controlled to adjust the potential under the horizontal output gate portion HOG by the polycrystalline silicon film 33 and the junction 35 so as to set an optimum potential. To configure.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電極−絶縁体−半導体
構造を有する半導体素子、並びに固体撮像素子に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having an electrode-insulator-semiconductor structure and a solid-state image pickup device.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5及び図6は、従来のCCD固体撮像
素子の水平転送レジスタ及びその出力部を示す。このC
CD固体撮像素子におけるCCD構造の水平転送レジス
タ1は、半導体基板2の主面に形成した第1導電型例え
ばn型の転送チャンネル領域3上に、SiO2 膜等によ
るゲート絶縁膜4を介して1層目の多結晶シリコン膜か
らなる第1の転送電極5A及び2層目の多結晶シリコン
膜からなる第2の転送電極5Bが転送方向に沿って交互
に複数配列して構成される。
2. Description of the Related Art FIGS. 5 and 6 show a horizontal transfer register of a conventional CCD solid-state image sensor and its output section. This C
A horizontal transfer register 1 having a CCD structure in a CD solid-state image sensor is provided on a transfer channel region 3 of a first conductivity type, for example, n type, formed on a main surface of a semiconductor substrate 2 with a gate insulating film 4 made of a SiO 2 film or the like interposed therebetween. A plurality of first transfer electrodes 5A made of a first-layer polycrystalline silicon film and second transfer electrodes 5B made of a second-layer polycrystalline silicon film are arranged alternately along the transfer direction.

【0003】この水平転送レジスタ1では、互いに接続
された隣り合う2つの転送電極5A及び5Bを1組とし
て1つ置きの組の転送電極5〔5A,5B〕と、他の1
つ置きの組の転送電極5〔5A,5B〕とに、夫々2相
の水平駆動パルスφH1 及びφH2 が印加される。各第
2の転送電極5B下の転送チャンネル領域3には、第2
導電型即ちp型の半導体領域6が例えば不純物のイオン
注入で形成され、これによって、第1の転送電極5Aを
ストレージ電極とするストレージ部と第2の転送電極5
Bをトランスファ電極とするトランスファ部を有する転
送部が形成される。16A及び16Bは夫々対応する1
つ置きの転送電極5の端部に接続されたAl配線であ
り、之を通じて水平駆動パルスφH1 ,φH2 が印加さ
れる。16a,16bはコンタクト部を示す。
In this horizontal transfer register 1, every two adjacent transfer electrodes 5A and 5B connected to each other are taken as one set, and every other set of transfer electrodes 5 [5A, 5B] and the other one.
Two-phase horizontal drive pulses φH 1 and φH 2 are applied to every other pair of transfer electrodes 5 [5A, 5B]. In the transfer channel region 3 below each second transfer electrode 5B, the second
A conductive type or p-type semiconductor region 6 is formed by, for example, ion implantation of impurities, whereby a storage portion using the first transfer electrode 5A as a storage electrode and the second transfer electrode 5 are formed.
A transfer portion having a transfer portion having B as a transfer electrode is formed. 16A and 16B respectively correspond to 1
It is an Al wiring connected to the end portion of every other transfer electrode 5, and horizontal drive pulses φH 1 and φH 2 are applied through it. Reference numerals 16a and 16b denote contact portions.

【0004】水平転送レジスタ1の最終段の転送部の後
にはゲート絶縁膜4を介して例えば2層目の多結晶シリ
コン膜からなるゲート電極8を形成してなる水平出力ゲ
ート部HOGが形成され、その後段に電荷電圧変換手段
となるn型半導体領域からなるフローティングディフー
ジョン領域FDが形成される。水平出力ゲート部HOG
には、その水平転送レジスタ1より離れたゲート電極端
にコンタクト部15aを介して接続されたAl配線15
を通じて固定の出力ゲート電圧VHOG 又はグランド電位
(GND)が印加される。フローティングディフージョ
ン領域FDは出力増幅器17に接続される。t1 は出力
端子である。
After the final transfer section of the horizontal transfer register 1, a horizontal output gate section HOG formed by forming a gate electrode 8 made of, for example, a second-layer polycrystalline silicon film via a gate insulating film 4 is formed. A floating diffusion region FD formed of an n-type semiconductor region serving as a charge-voltage conversion unit is formed in the subsequent stage. Horizontal output gate unit HOG
Is connected to the end of the gate electrode away from the horizontal transfer register 1 via the contact portion 15a.
A fixed output gate voltage V HOG or a ground potential (GND) is applied through. The floating diffusion region FD is connected to the output amplifier 17. t 1 is an output terminal.

【0005】さらに、n型半導体領域からなるリセット
ドレイン領域9が設けられ、このリセットドレイン領域
9とフローティングディフージョン領域FD間にリセッ
トゲート部10が設けられる。リセットドレイン領域9
にはコンタクト部13aを介して接続されたAl配線1
3を通じてリセット電圧VRD(例えば電源電圧VDD)が
印加される。
Further, a reset drain region 9 composed of an n-type semiconductor region is provided, and a reset gate portion 10 is provided between the reset drain region 9 and the floating diffusion region FD. Reset drain region 9
Is connected to the Al wiring 1 via a contact portion 13a.
The reset voltage V RD (for example, the power supply voltage V DD ) is applied through 3.

【0006】リセットゲート部10には、例えば2層目
の多結晶シリコン膜によるゲート電極11の1端にコン
タクト部14aを介して接続したAl配線14を通じて
リセットパルスφRGが印加される。
A reset pulse φ RG is applied to the reset gate portion 10 through an Al wiring 14 connected to one end of a gate electrode 11 made of, for example, a second-layer polycrystalline silicon film via a contact portion 14a.

【0007】このCCD固体撮像素子では、図5のポテ
ンシャル19で示すように、水平転送レジスタ1内を2
相の駆動パルスφH1 ,φH2 によって信号電荷が転送
され、1画素毎の信号電荷が水平出力ゲート部HOGを
通してフローティングディフージョン領域FDに転送さ
れる。そして、フローティングディフージョン領域FD
に転送された信号電荷に応じた電圧が出力増幅器17に
供給され、端子t1 より、信号電荷に応じたCCD出力
が読み出される。
In this CCD solid-state image pickup device, as shown by the potential 19 in FIG.
The signal charges are transferred by the phase drive pulses φH 1 and φH 2 , and the signal charges for each pixel are transferred to the floating diffusion region FD through the horizontal output gate unit HOG. And the floating diffusion area FD
The voltage according to the signal charge transferred to the output amplifier 17 is supplied to the output amplifier 17, and the CCD output according to the signal charge is read from the terminal t 1 .

【0008】1画素分の信号電荷が読み出された後は、
リセットゲートパルスφRGが印加され、リセットゲート
部10がオンしてフローティングディフージョン領域F
Dの信号電荷がリセットドレイン領域9に掃き出され、
フローティングディフージョン領域FDのポテンシャル
がリセットドレイン領域9の電位にリセットされる。
After the signal charge for one pixel is read out,
The reset gate pulse φ RG is applied, the reset gate unit 10 is turned on, and the floating diffusion region F
The signal charge of D is swept out to the reset drain region 9,
The potential of the floating diffusion region FD is reset to the potential of the reset drain region 9.

【0009】ところで、従来の水平出力ゲート部HOG
においては、ゲート部下のポテンシャルφa、即ちポテ
ンシャルバリアΔφの調整を、不純物イオン注入による
不純物領域7により、あるいは外部バイアスを印加する
ことにより行っている。不純物領域7を形成したときに
は、ゲート電極にグラント電位(GND)が与えられ、
不純物領域7を形成しない場合は、例えば固定のプラス
の外部バイアスVHOGが与えられる。
By the way, the conventional horizontal output gate HOG
In the above, the potential φa under the gate portion, that is, the potential barrier Δφ is adjusted by the impurity region 7 by the impurity ion implantation or by applying an external bias. When the impurity region 7 is formed, a gate potential (GND) is applied to the gate electrode,
When the impurity region 7 is not formed, for example, a fixed positive external bias V HOG is applied.

【0010】この水平出力ゲート部HOGのポテンシャ
ルバリアΔφは、フローティングディフージョン領域F
Dのダイナミックレンジと、水平転送レジスタ1の最終
段の転送部からフローティングディフージョン領域FD
への電荷転送との兼ね合いにより、最適値が決定され
る。
The potential barrier Δφ of the horizontal output gate portion HOG is the floating diffusion region F.
The dynamic range of D and the floating diffusion region FD from the transfer unit at the final stage of the horizontal transfer register 1
The optimum value is determined in consideration of the charge transfer to the battery.

【0011】即ち、水平出力ゲート部HOG下のポテン
シャルφaが深すぎると信号電荷が水平出力ゲート部H
OGへ逆流してしまうし、またポテンシャルφaが浅す
ぎると最終段の転送部に印加する電圧振幅が大きくなり
すぎてしまう。
That is, if the potential φa under the horizontal output gate section HOG is too deep, the signal charge will be transferred to the horizontal output gate section H.
If it flows back to the OG, and if the potential φa is too shallow, the amplitude of the voltage applied to the transfer section at the final stage becomes too large.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】ところで、水平出力ゲ
ート部HOGにおいて、その出力ゲート下のポテンシャ
ルの調整を不純物のイオン注入で行う場合、不純物の量
が他の部分を形成する工程、例えば水平転送レジスタ1
の第2の転送電極(トランスファ電極)5B下にポテン
シャルバリアを形成するためのp型半導体領域6の形成
工程と兼用出来れば問題ないが、兼用できない場合は専
用のマスク及びイオン注入工程が必要となる。
By the way, in the horizontal output gate portion HOG, when the potential under the output gate is adjusted by ion implantation of impurities, a step of forming another portion where the amount of impurities is, for example, horizontal transfer. Register 1
There is no problem if it can be used also in the step of forming the p-type semiconductor region 6 for forming the potential barrier under the second transfer electrode (transfer electrode) 5B, but if it cannot be used, a dedicated mask and ion implantation step are required. Become.

【0013】また、水平出力ゲート部HOG下のポテン
シャルの調整を外部から固定バイアス即ちゲート電圧V
HOG を印加する方法では、外部電源が必要になることは
勿論のこと、水平出力ゲート部HOGは静電容量が小さ
いため静電破壊を起こし易く、信頼性の面からも好まし
くない。
Further, the potential under the horizontal output gate portion HOG is adjusted from the outside by a fixed bias, that is, the gate voltage V.
In the method of applying HOG , needless to say, an external power source is required, and since the horizontal output gate portion HOG has a small electrostatic capacitance, electrostatic breakdown is likely to occur, which is not preferable in terms of reliability.

【0014】一方、例えば多結晶シリコンゲート電極に
よる絶縁ゲート型電界効果トランジスタ(MISトラン
ジスタ)では、ゲート下のしきい値電圧Vthを調整する
場合に、チャンネル領域に所定の不純物をイオン注入す
ることが行われており、この場合にも、別途、調整用の
マスクとイオン注入工程が必要となる。
On the other hand, in an insulated gate field effect transistor (MIS transistor) having a polycrystalline silicon gate electrode, for example, a predetermined impurity is ion-implanted into a channel region when the threshold voltage V th under the gate is adjusted. However, also in this case, a mask for adjustment and an ion implantation step are separately required.

【0015】本発明は、上述の点に鑑み、電極−絶縁体
−半導体構造を有する半導体素子において、製造工程を
増すことなく、ゲート下のポテンシャル(例えばMIS
型トランジスタであればしきい値電圧Vth)を所望の値
に設定できる半導体素子を提供するものである。
In view of the above points, the present invention provides a semiconductor element having an electrode-insulator-semiconductor structure, a potential under the gate (eg, MIS) without increasing the number of manufacturing steps.
The present invention provides a semiconductor element in which the threshold voltage V th ) of the type transistor can be set to a desired value.

【0016】本発明は、固体撮像素子において、水平転
送レジスタ終段の水平出力ゲート部下のポテンシャル
を、製造工程を増すことなく、あるいは外部バイアスを
与えることなく、所望の値に設定できる固体撮像素子を
提供するものである。
According to the present invention, in the solid-state image sensor, the potential under the horizontal output gate section at the final stage of the horizontal transfer register can be set to a desired value without increasing the manufacturing process or applying an external bias. Is provided.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】第1の本発明に係る半導
体素子は、半導体基体51上にゲート絶縁膜54を介し
てゲート電極55を有し、ゲート電極55を構成する多
結晶シリコン膜56上にAl膜57との接合部58を形
成し、多結晶シリコン膜56と接合部58によりゲート
電極55下のポテンシャルを設定した構成とする。
A semiconductor element according to the first aspect of the present invention has a gate electrode 55 on a semiconductor substrate 51 via a gate insulating film 54, and a polycrystalline silicon film 56 constituting the gate electrode 55. A junction 58 with the Al film 57 is formed thereon, and the potential under the gate electrode 55 is set by the polycrystalline silicon film 56 and the junction 58.

【0018】第2の本発明は、第1の発明の半導体素子
において、多結晶シリコン膜56の膜厚d2 でゲート電
極55下のポテンシャルを調整した構成とする。
The second aspect of the present invention is the semiconductor element of the first aspect of the invention, in which the potential under the gate electrode 55 is adjusted by the film thickness d 2 of the polycrystalline silicon film 56.

【0019】第3の本発明に係る固体撮像素子は、水平
転送レジスタ22の後段の水平出力ゲート部HOGにお
いて、ゲート電極32を構成する多結晶シリコン膜33
上にAl膜34との接合部35を形成し、多結晶シリコ
ン膜33と接合部35により水平出力ゲート部HOG下
のポテンシャルφaを設定した構成とする。
In the solid-state image sensor according to the third aspect of the present invention, the polycrystalline silicon film 33 forming the gate electrode 32 in the horizontal output gate section HOG at the subsequent stage of the horizontal transfer register 22.
A junction 35 with the Al film 34 is formed on the upper portion, and a potential φa under the horizontal output gate portion HOG is set by the polycrystalline silicon film 33 and the junction 35.

【0020】第4の本発明は、第3の発明の固体撮像素
子において、多結晶シリコン膜33の膜厚d1 で水平出
力ゲート部HOG下のポテンシャルφaを調整した構成
とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the solid-state image pickup device according to the third aspect, the potential φa under the horizontal output gate portion HOG is adjusted by the film thickness d 1 of the polycrystalline silicon film 33.

【0021】[0021]

【作用】第1の本発明によれば、ゲート電極55を構成
する多結晶シリコン膜56上にAl膜57との接合部5
8を形成することにより、多結晶シリコン膜56と接合
部58との仕事関数差でゲート電極55下のポテンシャ
ルが、多結晶シリコン膜1層の場合と比較して、シフト
し、所望の値のポテンシャルに設定される。半導体素子
として、例えばMIS型トランジスタに適用した場合、
所望のしきい値電圧Vthを設定できる。
According to the first aspect of the present invention, the junction 5 with the Al film 57 is formed on the polycrystalline silicon film 56 forming the gate electrode 55.
8 is formed, the potential under the gate electrode 55 shifts due to the work function difference between the polycrystalline silicon film 56 and the junction portion 58 as compared with the case of one layer of the polycrystalline silicon film, and a desired value of Set to potential. When applied to a MIS transistor as a semiconductor element,
A desired threshold voltage V th can be set.

【0022】第2の本発明によれば、第1の発明の半導
体素子において、そのゲート電極55を構成する多結晶
シリコン膜56の膜厚d2 を変えることにより、接合部
58とゲート電極55下の半導体表面との距離が変わる
ことから、ポテンシャルシフト量が変化し、ゲート電極
55下のポテンシャルを所望の値に調整することができ
る。この場合、従来の不純物イオン注入等の製造工程を
不要として、従って製造工程を増すことなく、ポテンシ
ャル調整ができ、最適値に設定できる。
According to the second aspect of the present invention, in the semiconductor element of the first aspect of the invention, the junction 58 and the gate electrode 55 are formed by changing the film thickness d 2 of the polycrystalline silicon film 56 constituting the gate electrode 55. Since the distance from the lower semiconductor surface changes, the potential shift amount changes, and the potential under the gate electrode 55 can be adjusted to a desired value. In this case, the conventional manufacturing process such as impurity ion implantation is unnecessary, and therefore, the potential can be adjusted and the optimum value can be set without increasing the manufacturing process.

【0023】第3の本発明によれば、固体撮像素子にお
ける水平転送レジスタ22の後段の水平出力ゲート部H
OGにおいて、ゲート電極32を構成する多結晶シリコ
ン膜33上にAl膜34との接合部35を形成すること
により、多結晶シリコン膜33と接合部35との仕事関
数差で水平出力ゲート部HOG下のポテンシャルφa
が、多結晶シリコン膜1層の場合と比較して、シフト
し、所望の値のポテンシャルφaに設定される。
According to the third aspect of the present invention, the horizontal output gate section H subsequent to the horizontal transfer register 22 in the solid-state image pickup device is used.
In the OG, the horizontal output gate portion HOG is formed by the work function difference between the polycrystalline silicon film 33 and the junction portion 35 by forming the junction portion 35 with the Al film 34 on the polycrystalline silicon film 33 forming the gate electrode 32. Lower potential φa
However, compared with the case of one layer of polycrystalline silicon film, it shifts and is set to a potential φa of a desired value.

【0024】第4の本発明によれば、第3の発明の固体
撮像素子において、その水平出力ゲート部HOGのゲー
ト電極32を構成する多結晶シリコン膜33の膜厚d1
を変えることにより、接合部35とゲート電極32下の
半導体表面との距離が変わることから、ポテンシャルシ
フト量が変化し、水平出力ゲート部HOG下のポテンシ
ャルφaを所望の値に調整することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, in the solid-state image pickup device of the third aspect, the film thickness d 1 of the polycrystalline silicon film 33 forming the gate electrode 32 of the horizontal output gate portion HOG.
By changing the distance between the junction 35 and the semiconductor surface under the gate electrode 32, the potential shift amount changes, and the potential φa under the horizontal output gate portion HOG can be adjusted to a desired value. .

【0025】この場合、従来の不純物イオン注入等の製
造工程を不要として、従って製造工程を増すことなく、
また外部電源を用意することなく、ポテンシャル調整が
でき、ポテンシャルを最適値に設定することができる。
In this case, the conventional manufacturing process such as impurity ion implantation is not necessary, and therefore the manufacturing process is not increased.
In addition, the potential can be adjusted without preparing an external power source, and the potential can be set to an optimum value.

【0026】[0026]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0027】図1〜図3は、本実施例に係るCCD固体
撮像素子、特に、その水平転送レジスタ及び出力部を示
す。このCCD固体撮像素子21における水平転送レジ
スタ2は、半導体基板23の主面に形成した第1導電型
例えばn型の転送チャンネル領域24上に、SiO2
によるゲート絶縁膜25を介して、例えば1層目の多結
晶シリコン膜からなる第1の転送電極26A及び2層目
の多結晶シリコン膜からなる第2の転送電極26Bが転
送方向に沿って交互に複数配列して構成される。
1 to 3 show a CCD solid-state image pickup device according to this embodiment, particularly a horizontal transfer register and an output section thereof. The horizontal transfer register 2 in the CCD solid-state image pickup device 21 is formed on the transfer channel region 24 of the first conductivity type, for example, n type, which is formed on the main surface of the semiconductor substrate 23, via the gate insulating film 25 made of SiO 2 or the like, for example. A plurality of first transfer electrodes 26A made of a first-layer polycrystalline silicon film and second transfer electrodes 26B made of a second-layer polycrystalline silicon film are alternately arranged along the transfer direction.

【0028】水平転送レジスタ22では、互いに接続さ
れた隣り合う2つの転送電極26A及び26Bを1組と
して1つ置きの組の転送電極26〔26A,26B〕
と、他の1つ置きの組の転送電極26〔26A,26
B〕とに、夫々2相の水平駆動パルスφH1 及びφH2
が印加される。各第2の転送電極26B下の転送チャン
ネル領域25に、第2導電型即ちp型の半導体領域27
が例えば不純物のイオン注入で形成され、これによっ
て、第1の転送電極26Aをストレージ電極とするスト
レージ部と、第2の転送電極26Bをトランスファ電極
とするトランスファ部とを有する転送部が形成される。
In the horizontal transfer register 22, every two adjacent transfer electrodes 26A and 26B connected to each other are set as a set, and the transfer electrodes 26 are set every other pair [26A, 26B].
And every other pair of transfer electrodes 26 [26A, 26
B] and two-phase horizontal drive pulses φH 1 and φH 2 respectively.
Is applied. In the transfer channel region 25 below each second transfer electrode 26B, the second conductivity type, that is, p-type semiconductor region 27 is formed.
Are formed by, for example, ion implantation of impurities, thereby forming a transfer part having a storage part having the first transfer electrode 26A as a storage electrode and a transfer part having the second transfer electrode 26B as a transfer electrode. .

【0029】1つ置きの転送電極26及び他の1つ置き
の転送電極26には、夫々水平転送レジスタから離れた
位置でコンタクト部29a及び30aを介して接続され
た夫々Al配線29及び30を通じて駆動パルスφH1
及びφH2 が印加される。
The alternate transfer electrodes 26 and the alternate transfer electrodes 26 are connected through Al wirings 29 and 30, respectively, which are connected via contact portions 29a and 30a at positions apart from the horizontal transfer register, respectively. Drive pulse φH 1
And φH 2 are applied.

【0030】水平転送レジスタ22の終段には、ゲート
絶縁膜25を介してゲート電極32を形成してなる水平
出力ゲート部HOGが形成され、その後段に電荷電圧変
換手段である例えばn型半導体領域からなるフローティ
ングディフージョン領域FDが形成される。フローティ
ングディフージョン領域FDは、出力増幅器36に接続
される。t2 は出力端子である。
At the final stage of the horizontal transfer register 22, a horizontal output gate portion HOG formed by forming a gate electrode 32 through a gate insulating film 25 is formed, and at the subsequent stage, a charge-voltage conversion means such as an n-type semiconductor. A floating diffusion region FD composed of regions is formed. The floating diffusion region FD is connected to the output amplifier 36. t 2 is an output terminal.

【0031】さらに、n型半導体領域からなるリセット
ドレイン領域37が形成され、このリセットドレイン領
域37とフローティングディフージョン領域FD間に、
リセットゲート部38が形成される。リセットゲート部
38は、ゲート絶縁膜25を介して例えば2層目の多結
晶シリコン膜によるゲート電極39を形成して構成さ
れ、ゲート電極39の一端にコンタクト部40aを介し
て接続したAl配線40を通じてリセットパルスφRG
印加される。リセットドレイン領域37には、コンタク
ト部41aを介して接続されたAl配線41を通じてリ
セット電圧VRD(例えば電源電圧VDD)が印加される。
Further, a reset drain region 37 made of an n-type semiconductor region is formed, and between the reset drain region 37 and the floating diffusion region FD,
The reset gate portion 38 is formed. The reset gate portion 38 is configured by forming a gate electrode 39 of, for example, a second-layer polycrystalline silicon film via the gate insulating film 25, and an Al wiring 40 connected to one end of the gate electrode 39 via a contact portion 40a. A reset pulse φ RG is applied through. A reset voltage V RD (for example, power supply voltage V DD ) is applied to the reset drain region 37 through the Al wiring 41 connected through the contact portion 41a.

【0032】しかして本例では、特に、水平出力ゲート
部HOGにおいて、そのゲート電極32を次のように構
成する。即ち、第1導電型すなわちn型半導体領域上の
ゲート絶縁膜25上に、例えば2層目多結晶シリコン膜
33を形成し、その上にAl膜34を積層形成し、出力
ゲート直上で多結晶シリコン膜33とAl膜34との接
合部(いわゆる多結晶シリコン膜33とAl膜34が相
互反応して合金化されたコンタクト部)35を形成して
ゲート電極32を構成する。
In this example, the gate electrode 32 of the horizontal output gate section HOG is constructed as follows. That is, for example, a second-layer polycrystalline silicon film 33 is formed on the gate insulating film 25 on the first conductivity type, that is, the n-type semiconductor region, an Al film 34 is laminated on the second-layer polycrystalline silicon film 33, and the polycrystalline film is formed immediately above the output gate. A gate electrode 32 is formed by forming a junction portion 35 between the silicon film 33 and the Al film 34 (a contact portion in which the so-called polycrystalline silicon film 33 and the Al film 34 are mutually reacted and alloyed).

【0033】従って、この水平出力ゲート部HOGのゲ
ート電極32は、図3に示すように、多結晶シリコン膜
33と、Al膜34との界面に相互反応で合金化された
接合部35が形成された構造を呈する。Al膜34は、
多結晶シリコン膜23上に形成した絶縁膜例えばSiO
2 膜43のコンタクトホール44を通じて多結晶シリコ
ン膜33と接合される。
Therefore, in the gate electrode 32 of the horizontal output gate portion HOG, as shown in FIG. 3, the junction portion 35 alloyed by mutual reaction is formed at the interface between the polycrystalline silicon film 33 and the Al film 34. Presents a structured structure. The Al film 34 is
An insulating film formed on the polycrystalline silicon film 23, for example, SiO
It is joined to the polycrystalline silicon film 33 through the contact hole 44 of the two films 43.

【0034】このAl膜34の転送チャンネル領域24
より外れた端部から延長するAl配線45を通じてゲー
ト電極32に例えば素子内部のグランド電位(GND)
が与えられる。
The transfer channel region 24 of the Al film 34
For example, the ground potential (GND) inside the element is applied to the gate electrode 32 through the Al wiring 45 extending from the far end.
Is given.

【0035】この水平出力ゲート部HOGでは、その出
力ゲート直上に多結晶シリコン膜33とAl膜34とが
接合されたゲート電極32が形成されることにより、ゲ
ート電極32下のポテンシャルφa、従ってポテンシャ
ルバリアΔφが多結晶シリコン膜33と、多結晶シリコ
ン膜33及びAl膜34の接合部35との仕事関数差で
シフトする。
In this horizontal output gate portion HOG, the gate electrode 32 in which the polycrystalline silicon film 33 and the Al film 34 are joined is formed immediately above the output gate, so that the potential φa under the gate electrode 32, and hence the potential. The barrier Δφ shifts due to the work function difference between the polycrystalline silicon film 33 and the junction 35 of the polycrystalline silicon film 33 and the Al film 34.

【0036】このポテンシャルのシフト量は、テストの
結果、マイナス数Vであり、よい再現性を示している。
この例ではポテンシャルシフトはポテンシャルが浅くな
る方向である。また、ポテンシャルのシフト量は、多結
晶シリコン膜33の膜厚d1によって変化する。即ち、
膜厚d1 を変えることによって、Al膜34との接合部
35とゲート電極32下のp型半導体領域表面との距離
が変わることから、接合部35の影響が増減し、ポテン
シャルシフト量が変わる。
As a result of the test, the potential shift amount is a negative number V, which shows good reproducibility.
In this example, the potential shift is a direction in which the potential becomes shallow. Further, the potential shift amount changes depending on the film thickness d 1 of the polycrystalline silicon film 33. That is,
By changing the film thickness d 1 , the distance between the junction 35 with the Al film 34 and the surface of the p-type semiconductor region under the gate electrode 32 changes, so the influence of the junction 35 increases or decreases, and the potential shift amount changes. .

【0037】即ち、距離が大きければシフト量が小さ
く、距離が小さければシフト量が大きくなる。従って、
適当な膜厚d1 の多結晶シリコン膜33を用いることに
より、イオン注入をすることなく、水平出力ゲート部H
OG下のポテンシャルを調整することができる。
That is, if the distance is large, the shift amount is small, and if the distance is small, the shift amount is large. Therefore,
By using the polycrystalline silicon film 33 having an appropriate film thickness d 1 , the horizontal output gate portion H can be obtained without ion implantation.
The potential under the OG can be adjusted.

【0038】このCCD固体撮像素子21では、図1の
ポテンシャル46で示すように、前述と同様に、水平転
送レジスタ22内を2相駆動パルスφH1 ,φH2 によ
って信号電荷が転送され、1画素毎の信号電荷が水平出
力ゲート部HOGを通してフローティングディフージョ
ン領域FDに転送される。そして、フローティングディ
フージョン領域FDの電荷に応じた電圧が出力増幅器3
6に印加され、之より信号電荷に応じたCCD出力が読
み出される。
In the CCD solid-state image pickup device 21, as shown by the potential 46 in FIG. 1, the signal charges are transferred in the horizontal transfer register 22 by the two-phase drive pulses φH 1 and φH 2 as described above, and one pixel The signal charge for each is transferred to the floating diffusion region FD through the horizontal output gate unit HOG. Then, the voltage corresponding to the charge of the floating diffusion region FD is output to the output amplifier 3
Then, the CCD output corresponding to the signal charge is read out.

【0039】1画素分の信号電荷が読み出された後は、
リセットパルスφRGが印加され、リセットゲート部38
がオンしてフローティングディフージョン領域FDの信
号電荷がリセットドレイン領域37に掃き出され、フロ
ーティングディフージョン領域FDのポテンシャルがリ
セットドレイン領域37の電位にリセットされる。
After the signal charge for one pixel is read out,
A reset pulse φ RG is applied, and the reset gate unit 38
Is turned on, the signal charges in the floating diffusion region FD are swept out to the reset drain region 37, and the potential of the floating diffusion region FD is reset to the potential of the reset drain region 37.

【0040】上述のCCD固体撮像素子21によれば、
水平出力ゲート部HOGおいて、多結晶シリコン膜33
上にAl膜34との接合部35を有するゲート電極32
を形成することにより、多結晶シリコン膜1層による場
合に比べて、ゲート電極32下のポテンシャルをシフト
することができる。即ち、多結晶シリコン膜33の膜厚
1 を制御することにより、ゲート電極32下のポテン
シャルのバリアを不純物のイオン注入等の工程を増やす
ことなく、あるいは外部に電源を用意することなく容易
に調整することができ、ポテンシャルバリアを最適値に
設定することができる。
According to the CCD solid-state image pickup device 21 described above,
In the horizontal output gate portion HOG, the polycrystalline silicon film 33
Gate electrode 32 having a junction 35 with Al film 34 on top
By forming, the potential under the gate electrode 32 can be shifted as compared with the case where the polycrystalline silicon film 1 layer is used. That is, by controlling the film thickness d 1 of the polycrystalline silicon film 33, the potential barrier under the gate electrode 32 can be easily increased without increasing the number of steps such as ion implantation of impurities or preparing an external power source. It can be adjusted and the potential barrier can be set to an optimum value.

【0041】本実施例では、多結晶シリコン膜33上の
絶縁膜40にコンタクトホール41をあけるだけでよい
ため、工程は一切増加しない。またゲート電極32は撮
像素子内部のグランド電位に接続することによって、静
電破壊の恐れは全くない。
In this embodiment, since it is sufficient to form the contact hole 41 in the insulating film 40 on the polycrystalline silicon film 33, the number of steps is not increased at all. Further, since the gate electrode 32 is connected to the ground potential inside the image pickup device, there is no fear of electrostatic breakdown.

【0042】尚、上例では、不純物のイオン注入を不要
としたが、その他、不純物のイオン注入と本発明のゲー
ト電極構造を組み合わせて水平出力ゲート部HOG下の
ポテンシャルを設定することも勿論可能である。
Although the impurity ion implantation is not necessary in the above example, it is of course possible to set the potential under the horizontal output gate portion HOG by combining the impurity ion implantation and the gate electrode structure of the present invention. Is.

【0043】水平転送レジスタ22の最終段転送部と水
平出力ゲート部HOGとの間にポテンシャルのディップ
が発生する可能性があるが、このディップは最終段の転
送部に印加するバイアスにより消すことが可能である。
A potential dip may occur between the final stage transfer section of the horizontal transfer register 22 and the horizontal output gate section HOG, but this dip can be erased by the bias applied to the final stage transfer section. It is possible.

【0044】本発明は、半導体基板上にゲート絶縁膜を
介してゲート電極を有するいわゆる電極−絶縁体−半導
体構造を有する半導体素子においても、そのゲート電極
として前述の実施例で説明したと同様の、多結晶シリコ
ン膜33上に接合部35を形成するようにAl膜34を
形成したゲート電極を適用できる。このゲート電極構造
の多結晶シリコン膜33の膜厚を制御することによっ
て、ゲート電極下のポテンシャルを所望の値に容易に調
整することができる。
The present invention also applies to a semiconductor element having a so-called electrode-insulator-semiconductor structure having a gate electrode on a semiconductor substrate via a gate insulating film, as the gate electrode, as in the above-described embodiment. A gate electrode formed with the Al film 34 so as to form the junction 35 on the polycrystalline silicon film 33 can be applied. By controlling the film thickness of the polycrystalline silicon film 33 having the gate electrode structure, the potential under the gate electrode can be easily adjusted to a desired value.

【0045】図4は、MIS型トランジスタに適用した
実施例を示す。本例においては、第2導電型例えばp型
の半導体基板51に第1導電型即ちn型のソース領域5
2及びドレイン領域53を形成し、基板51上のソース
領域52及びドレイン領域53間に例えばSiO2 等に
よるゲート絶縁膜54を介してゲート電極55を形成し
て構成される。ゲート電極55は、多結晶シリコン膜5
6とAl膜57とを積層し、その多結晶シリコン膜56
とAl膜57との接合部(いわゆる多結晶シリコン膜5
6とAl膜57が相互反応して合金化されたコンタクト
部)58が形成された構造を有する。59は絶縁膜であ
る。
FIG. 4 shows an embodiment applied to a MIS type transistor. In this example, the first conductivity type, that is, n type source region 5 is formed on the second conductivity type, for example, p type semiconductor substrate 51.
2 and the drain region 53 are formed, and the gate electrode 55 is formed between the source region 52 and the drain region 53 on the substrate 51 via the gate insulating film 54 made of, for example, SiO 2 . The gate electrode 55 is the polycrystalline silicon film 5
6 and an Al film 57 are laminated to form a polycrystalline silicon film 56.
Of Al and the Al film 57 (so-called polycrystalline silicon film 5
6 and the Al film 57 interact with each other to form an alloyed contact portion) 58. Reference numeral 59 is an insulating film.

【0046】本例の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
50によれば、ゲート電極55を構成する多結晶シリコ
ン膜56と接合部58との仕事関数差により、しきい値
電圧Vthが設定され、その多結晶シリコン膜56の膜厚
2 によってしきい値電圧V thを調整することができ
る。
Insulated gate type field effect transistor of this example
According to 50, the polycrystalline silicon forming the gate electrode 55
Threshold value due to the work function difference between the film 56 and the junction 58.
Voltage VthIs set, and the thickness of the polycrystalline silicon film 56 is set.
d2Depending on the threshold voltage V thCan be adjusted
It

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明に係る半導体素子によれば、その
ゲート電圧を構成する多結晶シリコン膜上にAl膜との
接合部を有することにより、不純物イオン注入等の製造
工程を増すことなく、ゲート電極下のポテンシャル、例
えばしきい値電圧Vthを所望の値に設定することができ
る。また、多結晶シリコン膜の膜厚を制御することによ
り、ポテンシャルシフト量を調整してポテンシャルを所
望の値とすることができる。
According to the semiconductor element of the present invention, since the junction with the Al film is formed on the polycrystalline silicon film forming the gate voltage, the number of manufacturing steps such as impurity ion implantation is not increased. The potential under the gate electrode, for example, the threshold voltage V th can be set to a desired value. Further, the potential can be adjusted to a desired value by adjusting the potential shift amount by controlling the film thickness of the polycrystalline silicon film.

【0048】本発明に係る固体撮像素子によれば、水平
転送レジスタの終段の水平出力ゲート部において、その
ゲート電極を構成する多結晶シリコン膜上にAl膜との
接合部を有することにより、不純物イオン注入等の製造
工程を増すことなく、また外部からバイアスを印加する
ことなく、水平出力ゲート部のポテンシャルを最適値に
設定することができる。また、そのゲート電極を構成す
る多結晶シリコン膜の膜厚を制御することにより、その
ポテンシャルのシフト量を調整し、所望の値とすること
が容易にできる。
According to the solid-state image pickup device of the present invention, in the horizontal output gate section at the final stage of the horizontal transfer register, the polycrystalline silicon film forming the gate electrode has a junction with the Al film. The potential of the horizontal output gate section can be set to an optimum value without increasing the number of manufacturing steps such as impurity ion implantation and without applying a bias from the outside. Further, by controlling the film thickness of the polycrystalline silicon film forming the gate electrode, the shift amount of the potential can be easily adjusted to a desired value.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る固体撮像素子の要部、即ち水平転
送レジスタと出力部の例を示す断面図(ポテンシャル図
を含む)である。
FIG. 1 is a cross-sectional view (including a potential diagram) showing an example of a main part of a solid-state imaging device according to the present invention, that is, a horizontal transfer register and an output part.

【図2】図1の平面図である。FIG. 2 is a plan view of FIG.

【図3】本発明に係る水平出力ゲート部のゲート電極の
拡大断面図である。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a gate electrode of a horizontal output gate section according to the present invention.

【図4】本発明に係る絶縁ゲート型電界効果トランジス
タの例を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of an insulated gate field effect transistor according to the present invention.

【図5】従来の固体撮像素子の要部、即ち水平転送レジ
スタと出力部の断面図(ポテンシャル図を含む)であ
る。
FIG. 5 is a cross-sectional view (including a potential diagram) of a main part of a conventional solid-state imaging device, that is, a horizontal transfer register and an output part.

【図6】図5の平面図である。FIG. 6 is a plan view of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 CCD固体撮像素子 22 水平転送レジスタ 23 基板 24 転送チャンネル領域 25 ゲート絶縁膜 26〔26A,26B〕 転送電極 HOG 水平出力ゲート部 32 ゲート電極 33 多結晶シリコン膜 34 Al膜 35 多結晶シリコン膜とAl膜との接合部 37 リセットドレイン領域 38 リセットゲート部 39 ゲート電極 FD フローティングディフージョン領域 21 CCD solid-state image sensor 22 horizontal transfer register 23 substrate 24 transfer channel region 25 gate insulating film 26 [26A, 26B] transfer electrode HOG horizontal output gate part 32 gate electrode 33 polycrystalline silicon film 34 Al film 35 polycrystalline silicon film and Al Bonding part with film 37 Reset drain region 38 Reset gate part 39 Gate electrode FD Floating diffusion region

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/78 H01L 29/78 301 C ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location H01L 29/78 H01L 29/78 301 C

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基体上にゲート絶縁膜を介してゲ
ート電極を有し、該ゲート電極を構成する多結晶シリコ
ン膜上にAl膜との接合部が形成され、前記多結晶シリ
コン膜と前記接合部により、前記ゲート電極下のポテン
シャルが設定されて成ることを特徴とする半導体素子。
1. A semiconductor substrate has a gate electrode with a gate insulating film interposed therebetween, and a junction with an Al film is formed on the polycrystalline silicon film forming the gate electrode. A semiconductor element, wherein a potential under the gate electrode is set by a junction.
【請求項2】 前記多結晶シリコン膜の膜厚で前記ゲー
ト電極下のポテンシャルが調整されて成ることを特徴と
する請求項1に記載の半導体素子。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the potential under the gate electrode is adjusted by the film thickness of the polycrystalline silicon film.
【請求項3】 水平転送レジスタの後段の水平出力ゲー
ト部において、ゲート電極を構成する多結晶シリコン膜
上にAl膜との接合部が形成され、前記多結晶シリコン
膜と前記接合部により、前記水平出力ゲート部下のポテ
ンシャルが設定されて成ることを特徴とする固体撮像素
子。
3. A horizontal output gate portion in a subsequent stage of a horizontal transfer register, wherein a junction with an Al film is formed on a polycrystalline silicon film forming a gate electrode, and the polycrystalline silicon film and the junction form the junction. A solid-state image pickup device characterized in that a potential under a horizontal output gate section is set.
【請求項4】 前記多結晶シリコン膜の膜厚で前記水平
出力ゲート部下のポテンシャルが調整されて成ることを
特徴とする請求項3に記載の固体撮像素子。
4. The solid-state imaging device according to claim 3, wherein the potential under the horizontal output gate portion is adjusted by the film thickness of the polycrystalline silicon film.
JP6140577A 1994-06-22 1994-06-22 Semiconductor device and solid-state imaging device Pending JPH088421A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6140577A JPH088421A (en) 1994-06-22 1994-06-22 Semiconductor device and solid-state imaging device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6140577A JPH088421A (en) 1994-06-22 1994-06-22 Semiconductor device and solid-state imaging device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH088421A true JPH088421A (en) 1996-01-12

Family

ID=15271933

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6140577A Pending JPH088421A (en) 1994-06-22 1994-06-22 Semiconductor device and solid-state imaging device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH088421A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4984045A (en) Output sensor of charge transfer device
JPH0666446B2 (en) Solid-state image sensor
JPH077147A (en) Charge coupled device type image sensor
US20020105038A1 (en) Mos-transistor for a photo cell
JPH07284026A (en) Solid-state imaging device
JPH07106553A (en) Solid state image pickup element
JPH088421A (en) Semiconductor device and solid-state imaging device
JP2919697B2 (en) Method for manufacturing solid-state imaging device
JP3060649B2 (en) Semiconductor device and driving method thereof
JPH06244397A (en) Solid-state image sensor
EP1453099A2 (en) Vertical charge transfer active pixel sensor
JPH05243281A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2993112B2 (en) Charge transfer device
JP2002076318A (en) Solid-state imaging device
JPH06268924A (en) Solid-state imaging device and driving method thereof
JPH0697408A (en) Photoelectric conversion device and manufacture thereof
JP3152920B2 (en) Charge transfer device and method of manufacturing the same
KR100269636B1 (en) Solid state image pick-up device
JP2870048B2 (en) Solid-state imaging device
JP2000022125A (en) Solid-state imaging device
JP2542902B2 (en) Solid-state imaging device
JPS6032359B2 (en) charge transfer device
JPH04360578A (en) Solid-state image sensing element and manufacture thereof
JPH07202171A (en) Charge transfer device
JP2000114505A (en) CCD solid-state imaging device