Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP2539936B2 - Charge transfer device - Google Patents

Charge transfer device

Info

Publication number
JP2539936B2
JP2539936B2 JP2020125A JP2012590A JP2539936B2 JP 2539936 B2 JP2539936 B2 JP 2539936B2 JP 2020125 A JP2020125 A JP 2020125A JP 2012590 A JP2012590 A JP 2012590A JP 2539936 B2 JP2539936 B2 JP 2539936B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transfer
electrode
charge transfer
film
layer
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2020125A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH03222437A (en
Inventor
繁登 前川
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric 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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2020125A priority Critical patent/JP2539936B2/en
Priority to US07/646,414 priority patent/US5126811A/en
Priority to DE4102583A priority patent/DE4102583A1/en
Publication of JPH03222437A publication Critical patent/JPH03222437A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2539936B2 publication Critical patent/JP2539936B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は電荷転送装置に関し、特に基板表面の段差
を低減できるとともに、転送効率のよい電極構造を有す
る電荷結合素子に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charge transfer device, and more particularly to a charge coupled device that can reduce a step on a substrate surface and has an electrode structure with good transfer efficiency.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第3図(g)は従来の電荷転送装置である電荷結合素
子(Charge Coupled Device;以下、CCDと称す)のポリ
シリコンゲート電極の断面図であり、図において、1は
p型シリコン基板、2はn-型拡散層、3はゲート絶縁
膜、4は第1層ポリシリコンゲート電極、7は第2層ポ
リシリコンゲート電極である。
FIG. 3 (g) is a cross-sectional view of a polysilicon gate electrode of a charge coupled device (CCD), which is a conventional charge transfer device, in which 1 is a p-type silicon substrate and 2 is a Is an n type diffusion layer, 3 is a gate insulating film, 4 is a first layer polysilicon gate electrode, and 7 is a second layer polysilicon gate electrode.

また、第3図(a)ないし(f)はそれぞれ第3図
(g)の素子の主要製造工程における各工程ごとの断面
図を示しており、以下、これらを用いてその製造方法に
ついて説明する。
3 (a) to 3 (f) are cross-sectional views of each step of the main manufacturing process of the device of FIG. 3 (g), and the manufacturing method thereof will be described below. .

まず、第3図(a)に示すように、p型シリコン基板
1上にイオン注入により、n-型不純物拡散層2を形成す
る。次に第3図(b)に示すように基板1表面を酸化し
表面に二酸化シリコン膜3を形成し、その上にCVD法に
より第1層ポリシリコン膜4を堆積する。次に、第3図
(c)に示すように、レジストを塗布し写真製版工程を
経て、レジスト5を所定のパターンに加工する。そして
第3図(d)に示すように、レジスト5をマスクとして
第1層ポリシリコン膜4及び酸化膜3のエッチングを行
ない第1層ポリシリコンを所定のパターンに加工する。
次に第3図(e)に示すように、基板表面を酸化するこ
とによって全面に二酸化シリコン膜3を形成した後、CV
D法により第2層ポリシリコン膜7を堆積する。その後
第3図(f)に示すようにレジストを塗布し写真製版工
程を経て、レジストを所定のパターンに加工する。そし
て、加工後のレジスト8をマスクとして第2層ポリシリ
コン7をエッチングして所定のパターンに加工し、第3
図(g)に示す2層ポリシリコンゲート電極を完成す
る。
First, as shown in FIG. 3A, an n type impurity diffusion layer 2 is formed on a p type silicon substrate 1 by ion implantation. Next, as shown in FIG. 3 (b), the surface of the substrate 1 is oxidized to form a silicon dioxide film 3 on the surface, and a first-layer polysilicon film 4 is deposited thereon by a CVD method. Next, as shown in FIG. 3C, a resist is applied and a resist 5 is processed into a predetermined pattern through a photolithography process. Then, as shown in FIG. 3D, the first layer polysilicon film 4 and the oxide film 3 are etched using the resist 5 as a mask to process the first layer polysilicon into a predetermined pattern.
Next, as shown in FIG. 3 (e), after the silicon dioxide film 3 is formed on the entire surface by oxidizing the substrate surface, CV
The second-layer polysilicon film 7 is deposited by the D method. Thereafter, as shown in FIG. 3 (f), a resist is applied and a resist is processed into a predetermined pattern through a photolithography process. Then, the second layer polysilicon 7 is etched by using the processed resist 8 as a mask and processed into a predetermined pattern.
The two-layer polysilicon gate electrode shown in FIG. 3G is completed.

以上のような工程を経て形成されたポリシリコン電極
は、第3図(g)に示すように、第1層ポリシリコン膜
4と第2層ポリシリコン膜7との間隔Δg3を、ゲート絶
縁膜3の膜厚toxに比べ、大きくてもΔg3〜3Δtox程度
になるように形成することができる。
As shown in FIG. 3 (g), the polysilicon electrode formed through the steps described above has a gate insulating layer Δg 3 between the first-layer polysilicon film 4 and the second-layer polysilicon film 7. compared to the film thickness t ox of the film 3 can be formed so as to approximately Δg 3 ~3Δt ox be larger.

次に、以上のような2層ポリシリコン電極構造を有す
るCCDの電荷転送動作を第4図を用いて説明する。
Next, the charge transfer operation of the CCD having the above two-layer polysilicon electrode structure will be described with reference to FIG.

第4図(a)は4相クロックΦ1〜Φ4をそれぞれの
電極に印加する様子を示しており、この4相クロックは
第5図に示す様なものを用いるとする。第5図に示す時
刻t=t1では、第4図(b)に示すようにΦ1,Φ2のク
ロックが印加される電極下に転送電荷が存在しているも
のとする。(図中、は転送電荷を示す)。次に時刻t
=t2では、第4図(c)に示すようにΦ3のクロックが
L→HになったことによりΦ3のクロックが印加された
電極下にもポテンシャル井戸が形成され、転送電荷がΦ
1,Φ2,Φ3のクロックが印加された電極下に拡がる。次
に時刻t=t3において、Φ1のクロックがH→Lに変化
する途中では転送電荷の移動の様子は第4図(d)に示
すようになり、Φ1のクロックがH→Lへと変化するこ
とにより、Φ1のクロックが印加される電極下のポテン
シャルが浅くなり転送電荷がΦ2,Φ3のクロックが印加
されている電極下に移動するようになる。このとき第3
図(g)で示したように、第1層ポリシリコン4と第2
層ポリシリコンのゲート7との間隔Δtoxは間隔△g3〜3
tox程度に形成されている為、第4図(d)で点線丸印
(A部)で示したゲート間にはポテンシャルの“ぐほ
み”ができず、電荷を損失することなく転送することが
できる。この結果、第5図に示す時刻t=t4では、第4
図(e)に示したようにΦ1,Φ2のクロックが印加され
る電極下領域からΦ2,Φ3のクロックが印加される電極
下領域への電荷の転送が完了する。
FIG. 4 (a) shows how four-phase clocks Φ1 to Φ4 are applied to the respective electrodes, and it is assumed that the four-phase clocks shown in FIG. 5 are used. At time t = t 1 shown in FIG. 5, it is assumed that transfer charges exist below the electrodes to which the clocks of Φ1 and Φ2 are applied as shown in FIG. 4 (b). (In the figure, indicates transfer charge). Then at time t
= T 2 , as shown in FIG. 4 (c), the clock of Φ3 changes from L → H, so that a potential well is formed under the electrode to which the clock of Φ3 is applied, and the transfer charge is Φ.
It spreads under the electrodes to which the clock of 1, Φ2, Φ3 is applied. Next, at time t = t 3 , the state of transfer charge transfer becomes as shown in FIG. 4 (d) while the clock of Φ1 changes from H to L, and the clock of Φ1 changes from H to L. By doing so, the potential under the electrode to which the clock of Φ1 is applied becomes shallow, and the transfer charge moves to below the electrode to which the clock of Φ2 and Φ3 is applied. At this time the third
As shown in FIG. 3G, the first-layer polysilicon 4 and the second-layer polysilicon 4
The interval Delta] t ox of the gate 7 of the layer polysilicon interval △ g 3 to 3
because it has been formed about t ox, between the gate shown in Figure 4 (d) by the dotted line circle (A unit) can not "GuHomi" potential, be transferred without any loss of charge You can As a result, at time t = t 4 shown in FIG.
As shown in FIG. 6E, the transfer of charges from the under-electrode region to which the clocks of Φ1 and Φ2 are applied to the under-electrode region to which the clocks of Φ2 and Φ3 are applied is completed.

以上のように第3図に示したような工程で形成された
電極構造では、転送電極間隔Δg3を電荷転送時に転送損
失が生じない程度に狭く形成することが可能であるが、
この工程により製造された構造においては、第3図
(g)に示すように加工後、基板面にポリシリコンゲー
ト電極の段差が生じ、後工程での上層膜形成時に被覆性
が悪化し、上層膜の絶縁性や導電性が劣化するという欠
点があり、また、この上層膜を遮光膜として使用する際
などには、その被覆性の悪さの為に、十分な遮光効果が
得られないなどの欠点が生じていた。
As described above, in the electrode structure formed by the process as shown in FIG. 3, the transfer electrode interval Δg 3 can be formed so narrow as to prevent transfer loss during charge transfer.
In the structure manufactured by this step, after processing, as shown in FIG. 3 (g), a step of the polysilicon gate electrode is generated on the substrate surface, and the covering property is deteriorated when the upper layer film is formed in the subsequent step, and the upper layer is formed. There is a drawback that the insulating property and conductivity of the film are deteriorated, and when this upper layer film is used as a light-shielding film, a sufficient light-shielding effect cannot be obtained due to its poor coverage. There was a flaw.

そこで、1層ポリシリコンのみで転送電極を形成する
ことによりゲート電極の段差をなくし、上層膜の被覆性
の悪化を低減しようという試みがなされている。
Therefore, an attempt has been made to eliminate the step difference of the gate electrode and reduce the deterioration of the covering property of the upper layer film by forming the transfer electrode with only one layer of polysilicon.

即ち、第6図(a)〜(d)は他の従来例として1層
ポリシリコンの転送電極の各製造工程における断面図を
示したものであり、以下、製造方法を図に基づいて説明
する。但し、図中、第3図と同一符号は同一部分を示し
その説明は省略する。
That is, FIGS. 6 (a) to 6 (d) are cross-sectional views in each manufacturing process of a transfer electrode of single-layer polysilicon as another conventional example, and the manufacturing method will be described below with reference to the drawings. . However, in the figure, the same reference numerals as those in FIG. 3 indicate the same parts, and the description thereof will be omitted.

第6図(a)〜(c)に示すように、基板1上にn-
散層2を形成し、その上に絶縁膜3を介して堆積したポ
リシリコン膜4上にレジストを塗布し、写真製版工程を
用いて所定のパターンに加工するのは上記従来例の第3
図(a)〜(c)に示した場合と同様である。ただし、
ここでは第3図の従来例とは異なり、フォトレジスト5
を第6図(c)に示すように加工可能な最小寸法Δg4
なるようにそのパターンを加工し、これをマスクとして
ポリシリコン膜4をエッチングし、第6図(d)に示す
ように、隣接するゲート電極の間隔がこの間隔程度(Δ
g4′)となる様に形成する。
As shown in FIGS. 6 (a) to 6 (c), an n diffusion layer 2 is formed on a substrate 1, and a resist is applied on the polysilicon film 4 deposited via an insulating film 3 thereon. It is the third example of the above-mentioned conventional example that a photolithography process is used to form a predetermined pattern.
This is similar to the case shown in FIGS. However,
Here, unlike the conventional example shown in FIG.
As shown in FIG. 6 (c), the pattern is processed so as to have the minimum size Δg 4 that can be processed, and the polysilicon film 4 is etched using this as a mask. As shown in FIG. 6 (d). , The distance between adjacent gate electrodes is about this distance (Δ
g 4 ′).

このような工程を経て形成された転送電極は、2層ポ
リシリコンを用いて転送電極を形成した場合に比べて段
差が低減され、後工程で上層膜を形成した際にその被覆
性が悪化することなく形成することができるといった長
所があり、また転送電極となる材質をポリシリコンだけ
でなく、たとえばタングステンシリサイドと重ねたポリ
サイド構造を採用することにより、電極を低抵抗に形成
することができ、また遮光膜を兼ねることも可能であ
る。
The transfer electrode formed through such a step has a step difference smaller than that in the case where the transfer electrode is formed by using two-layer polysilicon, and its coverage is deteriorated when an upper layer film is formed in a later step. It is possible to form the electrode with a low resistance by adopting not only polysilicon as a material for the transfer electrode but also a polycide structure in which tungsten silicide, for example, is stacked, It can also serve as a light-shielding film.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

以上のように、一層ポリシリコンのみで転送電極を形
成した従来のCCDでは、2層ポリシリコンを用いて転送
電極を形成した場合に比べて段差が低減されるという利
点を有しているが、一方、作成することができる転送電
極の間隔が第6図(c)に示す様にフォトレジストの最
小加工寸法と、そのフォトレジストを用いたポリシリコ
ンの加工精度によって決まり、加工後の転送電極となる
ポリシリコンの分離間隔Δg4′が2層ポリシリコンを用
いて加工した場合の転送電極間隔Δg3〜3tox(第3図
(g))よりも広くなる。
As described above, the conventional CCD in which the transfer electrode is formed of only one-layer polysilicon has an advantage that the step is reduced as compared with the case where the transfer electrode is formed using two-layer polysilicon. On the other hand, the distance between transfer electrodes that can be formed is determined by the minimum processing size of the photoresist and the processing accuracy of the polysilicon using the photoresist, as shown in FIG. 6 (c). comprising separation distance of polysilicon Delta] g 4 'is wider than the transfer electrode spacing Δg 3 ~3t ox when processed (FIG. 3 (g)) using a double-layer polycrystalline silicon.

例えば、上記の2層ポリシリコンゲート電極構造で
は、ゲート絶縁膜3の膜厚toxを例えば0.05〜0.1μmに
形成すると隣接するゲート電極の間隔Δg3は0.15〜0.3
μm以下に形成することができるが、これに対し、上記
の1層ポリシリコンゲート電極構造においては、写真製
版の技術によりフォトレジスト5の加工可能な最小寸法
Δg4が0.4μm程度と制限されるために、このパターン
をマスクとして形成したゲート電極の間隔Δg4′は0.6
μm程度となっていた。
For example, in the above-mentioned two-layer polysilicon gate electrode structure, when the thickness tox of the gate insulating film 3 is formed to be, for example, 0.05 to 0.1 μm, the interval Δg 3 between adjacent gate electrodes is 0.15 to 0.3.
However, in the above-mentioned one-layer polysilicon gate electrode structure, the minimum processable dimension Δg 4 of the photoresist 5 is limited to about 0.4 μm by the photoengraving technique. Therefore, the gap Δg 4 ′ between the gate electrodes formed using this pattern as a mask is 0.6
It was about μm.

一般に、駆動クロック印加時において、ゲート絶縁膜
3の膜厚toxが大きくなるにつれてその下に形成されたn
-拡散層2のポテンシャルレベルは高くなる傾向があ
る。従って、ゲート電極間が広くなった場合には、第8
図に示すように、ゲート電極4の端部とゲート電極間に
相当するn-拡散層2領域との間の実効的なゲート絶縁膜
厚tox′はゲート電極4とn-拡散層2間のゲート絶縁膜
厚toxに比べて大きくなり、ゲート電極4下部のn-拡散
層のポテンシャルレベルに比し、ゲート電極間の下部の
n-拡散層のポテンシャルレベルは高くなってしまい、両
者間にポテンシャルレベル差ΔΦが生じてしまう。
Generally, when the drive clock is applied, the n formed under the gate insulating film 3 increases as the film thickness tox of the gate insulating film 3 increases.
- Potential levels of diffusion layer 2 tends to increase. Therefore, if the space between the gate electrodes becomes wide,
As shown in the figure, the effective gate insulating film thickness t ox ′ between the end of the gate electrode 4 and the n diffusion layer 2 region corresponding to the gate electrode is between the gate electrode 4 and the n diffusion layer 2. Is larger than the gate insulating film thickness tox of the gate electrode 4 and is higher than the potential level of the n diffusion layer below the gate electrode 4,
The potential level of the n - diffusion layer becomes high, resulting in a potential level difference ΔΦ between them.

次に、このようにポテンシャルレベル差が生じた場合
の電荷転送動作を第7図を用いて説明する。同図(a)
で4相クロックΦ1〜Φ4を加え、このクロックとして
は第5図に示すものを用い第7図(b)に示すように時
刻t=t1でΦ1,Φ2のクロックが印加される電極下に転
送電荷が存在しているものとすることは2層ポリシリコ
ンを用いて転送電極を形成した第4図(a),(b)と
同様である。この場合に、さらに第4図(c)と同様に
時刻t=t2でΦ3がL→Hになった場合を第7図(c)
に示す。この後、時刻t=t3でΦ1のクロックをH→L
に変化している途中では、転送電荷はクロックΦ1が印
加される電極下の電荷転送チャネル領域からクロックΦ
2が印加される電極下の電荷転送チャネル領域へ移動す
るが、上述したように、転送電極4の分離間隔Δg4
が、2層ポリシリコンを用いて加工した場合の転送電極
間隔Δg3〜3toxよりも広くなる為に、n-拡散層2におい
て、転送電極下と転送電極間の下のポテンシャルレベル
に差が生じ、第7図(d)の点線丸印(B部)で示す部
分にポテンシャルの“くぼみ”が生じる。従って、転送
中に、このくぼみに電荷の一部が残り、第7図(e)に
示すように転送損失を生じるといった問題点があった。
Next, the charge transfer operation when such a potential level difference occurs will be described with reference to FIG. FIG.
Then, four-phase clocks Φ1 to Φ4 are added, and the clock shown in FIG. 5 is used as this clock, as shown in FIG. 7 (b), under the electrodes to which the clocks of Φ1 and Φ2 are applied at time t = t 1. It is the same as in FIGS. 4 (a) and 4 (b) in which the transfer electrode is formed by using the two-layer polysilicon, that the transfer charge exists. In this case, as in FIG. 4 (c), FIG. 7 (c) shows the case where Φ3 changes from L → H at time t = t 2 .
Shown in After this, at time t = t 3 , the clock of Φ1 is changed from H → L.
In the middle of the change to, the transfer charge is transferred from the charge transfer channel area under the electrode to which the clock Φ1 is applied to the clock Φ1.
2 moves to the charge transfer channel region under the electrode to which 2 is applied, but as described above, the separation interval Δg 4 ′ of the transfer electrode 4 is applied.
But in order to be wider than the transfer electrode interval Δg 3 ~3t ox when processed using a two-layer polysilicon, n - in the diffusion layer 2, the difference in potential level below between under the transfer electrodes and the transfer electrodes This causes a potential "dip" in the portion indicated by the dotted circle (B portion) in FIG. 7 (d). Therefore, during transfer, a part of the charge remains in this recess, causing a transfer loss as shown in FIG. 7 (e).

この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、転送電極の平坦化を図ることができるとと
もに、転送電極の分離間隔が広くても前記の様なポテン
シャルのくぼみが発生するのを低減でき、転送損失が少
ないCCDを有する電極転送装置を得ることを目的とす
る。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and can flatten the transfer electrodes, and even if the separation intervals of the transfer electrodes are wide, the above-mentioned potential dent occurs. It is an object of the present invention to obtain an electrode transfer device having a CCD capable of reducing the transfer loss and having a low transfer loss.

〔問題を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係る電荷転送装置は、半導体基板上あるい
は半導体層上に形成されたCCDの電極構造において、上
部に転送電極が存在しない電荷転送チャネル部領域上の
絶縁膜が、その上部に転送電極が存在する電荷転送チャ
ネル領域上の絶縁層よりも高い誘電率を有するようにし
たものである。
In the charge transfer device according to the present invention, in the CCD electrode structure formed on the semiconductor substrate or on the semiconductor layer, the insulating film on the charge transfer channel region in which the transfer electrode does not exist in the upper portion and the transfer electrode in the upper portion are formed. It has a higher dielectric constant than the existing insulating layer on the charge transfer channel region.

〔作用〕[Action]

この発明においては、電荷転送チャネル領域で、かつ
絶縁層を介して転送電極が分離されている領域上の絶縁
層が、電荷転送チャネル領域で、かつ絶縁層を介して転
送電極が存在する領域上の絶縁層よりも高い誘電率を有
するため、転送電極の分離間隔が、電荷転送チャネル領
域上の絶縁層の誘電率が転送電極下と転送電極間の下で
等しいときに、電荷転送チャネル領域で転送電極間に相
当する部分に形成されるポテンシャルの“くぼみ”が転
送電荷の損失をまねく程度に広く形成されていても、電
荷転送チャネル領域で転送電極の分離部に形成されるポ
テンシャルの“くぼみ”を低減でき、電荷の転送損失を
減らすことができる。
In the present invention, the insulating layer on the charge transfer channel region and on the region where the transfer electrodes are separated by the insulating layer is on the charge transfer channel region and on the region where the transfer electrodes are on the insulating layer. Has a higher dielectric constant than that of the insulating layer of the charge transfer channel region, the separation distance of the transfer electrodes is equal to that of the insulating layer on the charge transfer channel region when the permittivity of the insulating layer is equal under the transfer electrode and under the transfer electrode. Even if the potential “dent” formed in the part corresponding to the transfer electrodes is wide enough to cause the loss of the transfer charge, the potential “dent” formed in the separation part of the transfer electrode in the charge transfer channel region. ”Can be reduced, and charge transfer loss can be reduced.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図はこの発明の一実施例による電荷転送装置であ
るCCDの製造工程を示す図で、第3図ないし第6図と同
一符号は同一または相当部分を示し、5a,5cはフォトレ
ジスト、5cは酸化膜、6はシリコン窒化膜である。
FIG. 1 is a diagram showing a manufacturing process of a CCD which is a charge transfer device according to an embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIGS. 3 to 6 indicate the same or corresponding portions, and 5a and 5c are photoresists. 5c is an oxide film and 6 is a silicon nitride film.

次に本発明の製造方法の一例について説明する。 Next, an example of the manufacturing method of the present invention will be described.

まず、第1図(a)に示すようにボロン等のp型不純
物イオンが〜1×1015cm-3の濃度で注入されたp型(あ
るいはn型)シリコン基板1内に上記の濃度で形成され
たp型のウエル内に、リン等のn型の不純物イオンを10
0keV,3×1012〜4×1012cm-2で注入し、その後1050〜11
00℃で15分〜1時間の熱処理を施し、層厚0.3〜1μm
のn-拡散層2を形成する。
First, as shown in FIG. 1 (a), a p-type (or n-type) silicon substrate 1 in which p-type impurity ions such as boron are implanted at a concentration of ˜1 × 10 15 cm −3 is used at the above concentration. Into the formed p-type well, n-type impurity ions such as phosphorus are added.
Injection at 0keV, 3 × 10 12 -4 × 10 12 cm -2 , then 1050-11
Heat treatment at 00 ℃ for 15 minutes to 1 hour, layer thickness 0.3 to 1 μm
N diffusion layer 2 is formed.

次に、第1図(b)に示すように、基板表面を酸化し
て二酸化シリコン膜を0.05〜0.2μm程度形成し、その
後CVD法によりポリシリコン膜4を2000〜4000Å堆積す
る。
Next, as shown in FIG. 1 (b), the surface of the substrate is oxidized to form a silicon dioxide film of about 0.05 to 0.2 μm, and then a polysilicon film 4 is deposited to 2000 to 4000 Å by a CVD method.

次に第1図(c)に示すように、基板全面に第1のフ
ォトレジスト5aを1.7μm,その上に酸化膜5bを0.1〜0.2
μm,さらにその上に第2のフォトレジスト5cを0.5μm
程度堆積して3層レジストを形成し、まず、第2のレジ
スト5cを写真製版工程を経て所定のパターン幅でかつ、
各パターンの間隔Δg1が加工可能な最小寸法(〜0.4μ
m)となるように加工する。そして加工後の第2のフォ
トレジスト5c膜をマスクとしてその下の酸化膜5bを例え
ば、RIE等の異方性のエッチングを用いてエッチング
し、さらに、第2のレジスト5c,及び酸化膜5bをマスク
として第1のフォトレジスト5aをエッチングする。最後
に、このように所定のパターンに加工された第1のレジ
スト5c,酸化膜5b,第1のレジスト5aをマスクとして同様
に異方性エッチングによりポリシリコン4をエッチング
し、さらに、酸化膜3をエッチングしてゲート間隔Δ
g1′(〜0.6μm)の1層ゲート電極を形成する。この
ような厚い下層レジスト5aと酸化膜5bと薄い上層レジス
トの3層レジスト構造を用いる加工では、下地の段差の
影響を防止できるとともに解像度を高くでき、また、下
地膜の反射の影響を緩和できるので、微細パターンを得
ることができる。
Next, as shown in FIG. 1 (c), a first photoresist 5a is formed on the entire surface of the substrate by 1.7 μm, and an oxide film 5b is formed thereon by 0.1 to 0.2.
μm, and a second photoresist 5c on it 0.5 μm
To form a three-layer resist. First, the second resist 5c is subjected to a photoengraving process to have a predetermined pattern width, and
The minimum size (~ 0.4 μm) that can be machined for each pattern interval Δg 1
m) to be processed. Then, using the processed second photoresist 5c film as a mask, the underlying oxide film 5b is etched by using anisotropic etching such as RIE, and the second resist 5c and the oxide film 5b are removed. The first photoresist 5a is etched as a mask. Finally, the polysilicon 4 is similarly etched by anisotropic etching using the first resist 5c, the oxide film 5b, and the first resist 5a thus processed into a predetermined pattern as masks. Etching the gate spacing Δ
A single-layer gate electrode of g 1 ′ (˜0.6 μm) is formed. In the processing using such a three-layer resist structure of the thick lower layer resist 5a, the oxide film 5b, and the thin upper layer resist, it is possible to prevent the influence of the step of the underlayer, increase the resolution, and reduce the influence of the reflection of the underlayer film. Therefore, a fine pattern can be obtained.

次に同図(e)に示すようにシリコン窒化膜6をCVD
法で全面に堆積する。その厚膜は、酸化膜3よりも厚く
なるようにする。以上のようにすれば、第9図のように
ゲート電極のポリシリコン4の下には酸化膜3が、ポリ
シリコン4との間には窒化膜6が絶縁層として存在する
ことになる。
Next, the silicon nitride film 6 is deposited by CVD as shown in FIG.
It is deposited on the entire surface by the method. The thick film is made thicker than the oxide film 3. By doing so, as shown in FIG. 9, the oxide film 3 exists below the polysilicon 4 of the gate electrode, and the nitride film 6 exists between the polysilicon 4 and the polysilicon 4 as an insulating layer.

このような埋込みチャネル型のMOS構造では、チャネ
ルのポテンシャルは、電極との容量が小さいほど高くな
る。前述のようにゲート電極間のポテンシャルが高いの
は、このことに起因する。しかし第9図のようにゲート
電極間のチャネル上に窒化膜6があると、窒化膜は酸化
膜よりも誘電率が高い(酸化膜の約2倍)ため、ゲート
電極と電極間の下のチャネルとの容量Cgは、実効的な絶
縁膜厚(斜め方向になる)がゲート電極直下よりも厚い
にもかかわらず、ゲート電極直下の容量CLと同程度にな
る。従って、ゲート電極間下のチャネルポテンシャル
は、他領域のそれと同程度になり、“くぼみ”を解消す
ることができる。
In such a buried channel type MOS structure, the channel potential increases as the capacitance with the electrode decreases. This is because the potential between the gate electrodes is high as described above. However, as shown in FIG. 9, when the nitride film 6 is present on the channel between the gate electrodes, the nitride film has a higher dielectric constant than the oxide film (about twice that of the oxide film), so that the film below The capacitance Cg with the channel is about the same as the capacitance C L immediately below the gate electrode, although the effective insulating film thickness (in the diagonal direction) is thicker than immediately below the gate electrode. Therefore, the channel potential under the gate electrode becomes almost the same as that of the other region, and the "dent" can be eliminated.

次にこのような本発明の実施例の電荷転送動作につい
て説明する。
Next, the charge transfer operation of such an embodiment of the present invention will be described.

第2図(a)で4相クロックΦ1〜Φ4を加え、この
クロックとしては第5図に示すものを用い、第2図
(b)に示すように時刻t=t1でクロックΦ1,Φ2が印
加される電極下の電荷転送チャネル領域に転送電荷が存
在するよになることは従来例で示した電荷転送動作例の
場合と同じである。この場合に、さらに第7図(c)と
同様に時刻t=t2でΦ3がL→Hになった場合を第2図
(c)に示す。このとき電荷はΦ1,Φ2,Φ3のクロック
が印加される電極下の電荷転送チャネル領域に分布す
る。この後、時刻t=t3でΦ1のクロックがH→Lに変
化している途中では、転送電荷はクロックΦ1が印加さ
れる電極下の電荷転送チャネル領域からクロックΦ2,Φ
3が印加されている電極下の電荷転送チャネル領域へ移
動する。この際に、転送電極の分離下の電荷転送チャネ
ル領域には本発明により第7図(d)の点線丸印部(B
部)のようなポテンシャルのくぼみが生じないため、転
送電荷が転送損失を受けることなくクロックΦ2,Φ3が
印加されている電極下の電荷転送チャネル領域へ移動す
ることができる。
The four-phase clocks Φ1 to Φ4 are added in FIG. 2 (a), the clock shown in FIG. 5 is used as this clock, and as shown in FIG. 2 (b), the clocks Φ1 and Φ2 are generated at time t = t 1. The fact that the transfer charges are present in the charge transfer channel region under the applied electrode is the same as in the case of the charge transfer operation example shown in the conventional example. In this case, FIG. 2 (c) shows the case where Φ3 changes from L → H at time t = t 2 similarly to FIG. 7 (c). At this time, the charges are distributed in the charge transfer channel region below the electrodes to which the clocks of Φ1, Φ2, and Φ3 are applied. Thereafter, at the time t = t 3 , the transfer charge is transferred from the charge transfer channel region under the electrode to which the clock Φ 1 is applied to the clocks Φ 2, Φ while the clock of Φ 1 is changing from H to L.
3 moves to the charge transfer channel region under the electrode to which 3 is applied. At this time, in the charge transfer channel region under the separation of the transfer electrodes, according to the present invention, a dotted circle mark (B) in FIG.
Part), the transfer charge can move to the charge transfer channel region under the electrodes to which the clocks Φ2 and Φ3 are applied without receiving transfer loss.

なお、上記実施例では誘電率の高い膜としてシリコン
窒化膜を用いたが、用いられる材質はこれに限られるも
のではなく、例えばTa2O5のように、ゲート直下の絶縁
膜よりも高い誘電率を有する絶縁膜ならなんでもよい。
また、絶縁膜は単一材質の膜でなくてもよく、例えばシ
リコン酸化膜とシリコン窒化膜等の多層膜でもよい。
Although the silicon nitride film is used as the film having a high dielectric constant in the above-mentioned embodiment, the material used is not limited to this, and a dielectric material having a higher dielectric constant than the insulating film directly below the gate, such as Ta 2 O 5 , is used. Any insulating film having a certain ratio may be used.
The insulating film does not have to be a film made of a single material, and may be a multi-layer film such as a silicon oxide film and a silicon nitride film.

また、上記実施例では転送電極がポリシリコンである
場合について説明したが、電極の材質はポリシリコンに
限らず、例えばポリシリコン上にタングステンシリサイ
ドを堆積して形成したポリサイド構造やAl等の金属な
ど、電極となりうる全ての導電性材料を適用することが
できる。
Further, in the above embodiment, the case where the transfer electrode is polysilicon has been described, but the material of the electrode is not limited to polysilicon, and for example, a polycide structure formed by depositing tungsten silicide on polysilicon, a metal such as Al, etc. Any conductive material that can serve as an electrode can be applied.

さらに、上記実施例では電荷転送チャネル領域がn型
である場合について示したが、この導電型には限らない
ことはもちろんである。
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the charge transfer channel region is n-type has been described, but it is needless to say that it is not limited to this conductivity type.

また、上記実施例では転送クロックとして4相クロッ
クを用いた場合について示したが、この転送クロックの
相数はいくらでもよい。
Further, in the above embodiment, the case where the four-phase clock is used as the transfer clock is shown, but the number of phases of this transfer clock may be any number.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように、この発明に係る電荷転送装置によれ
ば、電荷転送チャネル部領域のうち、転送電極間の下部
に相当する領域上に、他の電荷転送チャネル部領域上の
絶縁層より誘電率の高い絶縁層を形成したので、電荷転
送時にその転送損失が問題となる程度にCCD電極の電極
分離間隔が広い場合においても、電荷転送時の転送損失
を問題にならない程度に低減することができ、電極の加
工後に生じる基板表面の段差を低減でき、さらには加工
工程を簡略化できるという効果がある。
As described above, according to the charge transfer device of the present invention, a dielectric constant of an insulating layer on another charge transfer channel region is higher on a region corresponding to a lower portion between transfer electrodes in the charge transfer channel region. Since an insulating layer having a high charge transfer rate is formed, the transfer loss at the time of charge transfer can be reduced to such an extent that the transfer loss at the time of charge transfer is not a problem even if the electrode separation distance of the CCD electrodes is wide enough to cause the transfer loss at the time of charge transfer. Further, it is possible to reduce the step difference on the surface of the substrate that occurs after the electrode is processed, and further it is possible to simplify the processing process.

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

第1図(a)〜(e)はこの発明の一実施例による電荷
転送装置のCCDの製造工程を示す断面図、第2図(a)
〜(e)は本発明の動作を説明するための電荷転送チャ
ネル領域でのポテンシャルを示した図、第3図(a)〜
(g)は従来のCCDの製造工程を示す断面図、第4図
(a)〜(e)は第3図(g)に示すCCDの電荷転送チ
ャネル領域でのポテンシャルを示した図、第5図は4層
クロックの波形とタイミングを示す図、第6図(a)〜
(d)は他の従来例によるCCDの製造工程を示す断面
図、第7図は(a)〜(e)は第6図(d)に示すCCD
の電荷転送チャネル領域でのポテンシャルを示した図、
第8図は他の従来例の問題点を説明するための図、第9
図はこの発明の原理を説明するための図である。 図において、1はp型シリコン基板、2はn-拡散層、3
はゲート絶縁膜、4はポリシリコン、5a,5cはフォトレ
ジスト、5bは酸化膜、6はシリコン窒化膜である。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
1 (a) to 1 (e) are cross-sectional views showing a process of manufacturing a CCD of a charge transfer device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 (a).
~ (E) is a diagram showing the potential in the charge transfer channel region for explaining the operation of the present invention, Fig. 3 (a) ~.
5G is a cross-sectional view showing a conventional CCD manufacturing process, FIGS. 4A to 4E are views showing the potential in the charge transfer channel region of the CCD shown in FIG. 3G, and FIG. The figure shows the waveforms and timings of the four-layer clock, and FIG. 6 (a)-
(D) is a sectional view showing a manufacturing process of a CCD according to another conventional example, FIGS. 7 (a) to 7 (e) are CCDs shown in FIG. 6 (d).
Showing potential in the charge transfer channel region of
FIG. 8 is a diagram for explaining the problems of other conventional examples, and FIG.
The drawings are diagrams for explaining the principle of the present invention. In the figure, 1 is a p-type silicon substrate, 2 is an n - diffusion layer, 3
Is a gate insulating film, 4 is polysilicon, 5a and 5c are photoresists, 5b is an oxide film, and 6 is a silicon nitride film. The same reference numerals in the drawings indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板あるいは半導体層上に形成され
た電荷転送チャンネル部領域上に絶縁層を介して複数の
電荷転送電極を有する電荷転送装置において、 上記電荷転送チャンネル部領域のうち、上記複数の転送
電極間の下部に相当する部分の絶縁層は、上記転送電極
直下の絶縁層よりも誘電率が高いことを特徴とする電荷
転送装置。
1. A charge transfer device having a plurality of charge transfer electrodes on a charge transfer channel part region formed on a semiconductor substrate or a semiconductor layer with an insulating layer interposed between the charge transfer channel part region and the charge transfer channel part region. 2. The charge transfer device according to claim 1, wherein a portion of the insulating layer corresponding to a lower portion between the transfer electrodes has a higher dielectric constant than an insulating layer directly below the transfer electrodes.
JP2020125A 1990-01-29 1990-01-29 Charge transfer device Expired - Lifetime JP2539936B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020125A JP2539936B2 (en) 1990-01-29 1990-01-29 Charge transfer device
US07/646,414 US5126811A (en) 1990-01-29 1991-01-28 Charge transfer device with electrode structure of high transfer efficiency
DE4102583A DE4102583A1 (en) 1990-01-29 1991-01-29 CHARGE TRANSFER DEVICE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020125A JP2539936B2 (en) 1990-01-29 1990-01-29 Charge transfer device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03222437A JPH03222437A (en) 1991-10-01
JP2539936B2 true JP2539936B2 (en) 1996-10-02

Family

ID=12018402

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020125A Expired - Lifetime JP2539936B2 (en) 1990-01-29 1990-01-29 Charge transfer device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2539936B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH03222437A (en) 1991-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4063992A (en) Edge etch method for producing narrow openings to the surface of materials
US5536678A (en) Method of manufacturing a wiring arrangement for a semiconductor device using insulating and etch stop layers
US6452243B1 (en) Solid state image sensor and method for fabricating the same
EP0757380A2 (en) Method of making a planar charged coupled device with edge aligned implants and electrodes connected with overlaying metal
US4686759A (en) Method of manufacturing a semiconductor device
US5607872A (en) Method of fabricating charge coupled device
US5240873A (en) Method of making charge transfer device
JP4249433B2 (en) Charge transfer device and manufacturing method thereof
JP2539936B2 (en) Charge transfer device
JP2508221B2 (en) Method for manufacturing charge transfer device
US4677737A (en) Self aligned zero overlap charge coupled device
US5627096A (en) Manufacturing method of electric charge transferring devices
JPH11163131A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JP2958061B2 (en) Charge transfer device
US5126811A (en) Charge transfer device with electrode structure of high transfer efficiency
JP2767104B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2724889B2 (en) Charge transfer element
JPH02283039A (en) Charge transfer device and its manufacture
JPH03259570A (en) Solid-state image sensing device and manufacture thereof
WO1998054755A2 (en) A method of manufacturing an electronic device whereby a conductive layer is provided on an electrically insulating substrate, from which layer a conductor pattern is formed
JPH02260542A (en) Manufacture of charge transfer element
JP2867469B2 (en) Charge transfer device and method of manufacturing the same
JP2709200B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH0344941A (en) Charge transfer device
JPH05114617A (en) Charge coupled element

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070708

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080708

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090708

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100708

Year of fee payment: 14

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100708

Year of fee payment: 14