JPS6313375A - 電荷転送装置 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、各電極に対応するポテンシャルにより電荷転
送領域の電荷を転送する電荷転送装置に関し、特に多層
電極構造を有する電荷転送装置に関する。

Ｂ１発明の概要 本発明は、多層電極構造の電荷転送装置において、電極
間の絶縁膜に対応する領域のポテンシャルを隣接するポ
テンシャルと同程度若しくは中間の値とするような不純
物領域を形成することにより、円滑な電荷転送動作によ
り転送効率の向上を実現するものである。

Ｃ０従来の技術 一般に、ＣＯＤ　（電荷結合素子）装置等の電荷転送装
置においては、複数の電極を形成する場合に、多層電極
構造にしたものが知られている。

第３図は、このような多層電極構造の電荷転送装置の従
来例であって、第１層目の多結晶シリコン層で形成され
る第１電極３１と、第２層目の多結晶シリコン層で形成
される第２電極３２が、それぞれシリコン酸化膜等の眉
間絶縁膜３３を介して多層に亘って形成され、これら電
極３１．３２にはクロック信号Φ１若しくはクロック信
号Φ２が供給される構造になっている。このような多層
電極が形成される電荷転送装面の電荷転送領域は、Ｐ−
型の半導体基板３４に形成される不純物領域であって、
基板３４の主面に形成されるシリコン酸化膜３５の下部
に、上記第１電極３１に対応してＮ本型の不純物領域３
６が配され、上記第２電極３２に対応してＮ−型の不純
物領域３７が配されている。

そして、このような二つの濃度の不純物領域３６．３７
の形成は、先ず、全面にＮ本型の不純物が導入され、そ
して第１電極３１の形成後に自己整合的に反対導電型（
Ｐ型）の不純物の導入がなされ、Ｎ−型の不純物領域３
７がＮ本型の不純物領域３６を分断するように形成され
る。

Ｄ１発明が解決しようとする問題点 上述のような構造の電荷転送装置は、２相若しくは３相
以上のクロック信号が上記電極に供給されて所定の電荷
転送動作を行う。

しかしながら、上述のように多層電極構造とし、所定の
クロックを与えたときには、第４図に示すように、ポテ
ンシャルの局所的な深みが生じて転送効率が劣化する問
題が生ずる。

部ち、ポテンシャルは、本来、その電荷転送領域の不純
物濃度と電極に印加される信号電圧によって決まるが、
第１電極３１と第２電極３２０間の眉間絶縁膜３３に対
応する上記電荷転送領域の領域でのポテンシャル値は、
第４図に示すように、眉間絶縁膜３３に起因して局所的
な深み４０となるようなポテンシャル値となっている。

そして、このようなポテンシャルの局所的な深み４０が
存在する場合であっても、ゲート電圧が低いときや電荷
転送周波数が低いとき等では大きな問題とならないが、
小さな電荷を転送する場合や電荷転送周波数を高（する
場合等では、電荷が上記ポテンシャルの局所的な深み４
０に残されて転送効率の劣化等の円滑な電荷の転送が妨
げられることになる。

そこで、本発明は上述の問題点に鑑み、電荷の転送効率
を向上させ円滑な電荷の転送を実現する電荷転送装置の
提供を目的とする。

Ｅ０問題点を解決するための手段 本発明は、多Ｉ′ｉ５電極構造とされ、各電極に対応す
るポテンシャルにより電荷転送領域の電荷を転送する電
荷転送装置において、上記各電極の間の絶縁膜に対応す
る上記電荷転送領域の領域は、隣接する電極に対応する
領域のそれぞれポテンシャル値の間のポテンシャル値を
当該領域に形成する不純物濃度であることを特徴とする
電荷転送装置により上述の問題点を解決する。

ここで、隣接する電極に対応する領域のそれぞれポテン
シャル値の間とは、隣接するポテンシャル値と同じ場合
を含み、且つ隣接するポテンシャルの中間の値となるよ
うなポテンシャル値をも含むものである。

Ｆ８作用 本発明の電荷転送装置では、円滑な電荷の転送を実現す
るように、各電極の間の絶縁膜に対応する領域のポテン
シャル値が隣接するポテンシャル値の間の値となるよう
な不純物濃度に、当該絶縁膜に対応する領域の不純物濃
度が設定される。このためポテンシャルの局所的な深み
は除去されることになり、したがって電荷の転送動作は
改善されたものとなる。

Ｇ、実施例 本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。

本実施例の電荷転送装置は、第１図に示すような多層電
極構造を有し、眉間絶縁膜に対応する電荷転送領域が不
純物により補償されているため、円滑な電荷転送動作を
行うことができる。

まず、本実施例の電荷転送装置の構造は、第１図に示す
ように、例えば第１層目の多結晶シリコン層等の材料で
形成される第１電極１１と、同様に第２Ｎ目の多結晶シ
リコン層等の材料で形成される第２電極１２が、それぞ
れシリコン酸化膜等の層間絶縁１１１１３を介して二層
に亘って形成されている。この第１１１極１１と第２電
極１２は隣接する一対の電極が組になり、その組ごとに
交互にそれぞれクロック信号Φ１若しくはクロック信号
Φ２が供給される構造になっている。

このような多層電極１１．１２が形成される本実施例の
電荷転送装置の電荷転送領域は、例えばＰ″″型の半導
体基板１４に形成される不純物領域であうで、上記基板
１４の主面に形成されるシリコン酸化膜１５の下部に、
上記第１電極１１に対応してＮ串型の不純物領域２が配
され、上記第２電極１２に対応してＮ″″型の不純物領
域３が配されると共に、更に上記層間絶縁膜１３に対応
するところは、より低濃度であるＮ−一型の不純物領域
１になっている。

このＮ−一型の不純物領域ｌは、後述するように、円滑
な電荷の転送を実現するためのものであって、隣接する
電極１１．１２に対応する不純物領域２．３のそれぞれ
ポテンシャル値の間のポテンシャル値を当該不純物領域
１に形成するような不純物濃度とされる。ｆｆＪち、こ
の不純物濃度は、眉間絶縁膜１３の下部において、第２
図に示すように、上記第１電極１１に対応する不純物領
域２のポテンシャル値Φａと上記第２１ｉ極１２に対応
する不純物領域３のポテンシャル値Φｂとの間のポテン
シャル値を当該不純物領域１がとるような不純物濃度で
ある。また、特にこの不純物濃度は、異なるクロック信
号が供給される電極間においても同様であり、上記不純
物領域１のポテンシャル値はポテンシャル値Φａやポテ
ンシャル値Φｂと等しくなるような値であっても良い。

ところで、このようなＮ−一型の不純物領域１は次のよ
うな各工程から容易に製造することができるものであり
、ここで本実施例の電荷転送装置の製造方法について簡
単に説明する。尚、ここで引用符号は第１図のものと対
応する。

（ａ）先ず、基板の全面にイオン注入が施され所謂ベリ
フドチャンネル即ちＰ型の基板１４を用いた場合のＮ型
の不純物領域が電荷転送領域の表面に形成される。この
とき不純物としては、例えばリンや砒素を用いることが
できる。

（ｂ）次に、酸化膜を介して第１Ｎ目の多結晶シリコン
層を被着し、パターニングして第１電極１１を得る。

（Ｃ）そして、第１電極１１の形成後、眉間絶縁膜を成
長させるのではなく、この第１電極１１と自己整合的に
Ｐ型の不純物を電荷転送領域に導入し、露出部分でＮ型
を上述のような不純物濃度であるＮ−一型に転換させる
。

（ｄ）第１電極１１とセルファラインでＮ″″−型不純
物領域を形成した後、上記第１電極１１を熱酸化して多
層構造を目的とした層間絶縁膜１３を形成する。このよ
うにＮ−一型不純物領域を形成した後、眉間絶縁膜１３
が形成されるため、この眉間絶縁膜１３の下部の領域は
、確実にＮ−一型不純物領域１となり、後述するように
ポテンシャルの局所的な深みは補償されることになる。

（ｅ）この層間絶縁１！！ｉ！１３の形成後、さらにＮ
型の不純物を用いて当該層間絶縁１！ｉ！１３と自己整
合的に不純物領域３を形成する。即ち、上記Ｎ−−型と
された領域で当該眉間絶縁膜１３を除く露出部分を、例
えばリン等の不純物を用いてＮ−型までその濃度を高く
する。

（ｆ）そして、多層電極構造として第２層目の多結晶シ
リコン層を被着し、パターン形成して第２電極を得る。

さらに配線等を施し電荷転送装置を完成する。

以上のように、本実施例の電荷転送装置は、円滑な電荷
の転送を実現するための眉間絶縁膜１３の下のＮ−一型
の不純物領域１をセルファラインで容易に形成し得るも
のである。

上述のような構造を有し、さらに以上のような製造方法
を以て製造することが可能な本実施例の電荷転送装置は
、眉間絶縁膜１３の下部に存在する不純物領域１が、第
２図に示すように、上記第１電極１１に対応する不純物
領域２のポテンシャル値Φａと上記第２電極１２に対応
する不純物領域３のポテンシャル値Φｂとの間のポテン
シャル値をとるような不純物濃度を以て構成されている
。

したがって、電荷を転送して行く場合において、従来は
第４図に示すようなポテンシャルの局所的な深み４０に
よって、その転送すべき電荷が残り問題を生じていたが
、本実施例の電荷転送装置では、眉間絶縁膜１３の特性
によるポテンシャルの歪みを補償して、第２図中記号Ａ
で示す領域のように電荷の転送方向での階段状のポテン
シャル分布若しくは全く隣接するポテンシャルと同じポ
テンシャル分布となり、ポテンシャルの局所的な深みは
生じない。このため電荷の転送効率を高めることができ
、円滑な電荷転送動作を実現することができる。

尚、上述の実施例においては、２相クロツクの例を説明
したが、３相若しくはそれ以上のものであっても良い。

また、不純物領域等の導電型は反対導電型であってもよ
い。

また、多層電極構造を２層のものとして説明したが更に
多くの電極を有する構造であっても良いことは勿論であ
る。

Ｈ０発明の効果 本発明の電荷転送装置は、上述のように眉間絶縁膜等に
起因するポテンシャルの局所的な深みを補償してなるた
め、その転送効率を向上させることができ、円滑な電荷
転送が実現される。また、製造上は、自己整合的に補償
するための不純物領域を形成することができ、容易に製
造できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電荷転送装置の構造を説明するための
模式断面図、第２図はそのポテンシャル図である。また
、第３図は従来の電荷転送装置を説明するための模式断
面図、第４図はその問題点を説明するためのポテンシャ
ル図である。 １・・・不純物領域（絶縁膜に対応する領域）２・・・
不純物領域 ３・・・不純物領域 １１・・・第１．電極 １２・・・第２電極 １３・・・層間絶縁膜 特　許　出　願　人　　ソニー株式会社代理人　　　弁
理士　　　　　小泡　見開　　　　　　　　　田村榮−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　多層電極構造とされ、各電極に対応するポテンシャル
   により電荷転送領域の電荷を転送する電荷転送装置にお
   いて、 上記各電極の間の絶縁膜に対応する上記電荷転送領域の
   領域は、隣接する電極に対応する領域のそれぞれポテン
   シャル値の間のポテンシャル値を当該領域に形成する不
   純物濃度であることを特徴とする電荷転送装置。