(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋め込みチャネルと、該埋め込みチャネルの少なくとも一方の側部に設けられ、かつ前記埋め込みチャネルと逆の導電型の不純物が導入されて形成されたチャネルストップと、前記埋め込みチャネルの上に、該埋め込みチャネルのチャネル方向と直交する方向に延び、かつ互いに所定間隔をあけて形成された複数の第１転送電極と、前記第１転送電極のそれぞれの間に配置され、かつその第１転送電極側の縁部が、第１転送電極上の絶縁膜を介して該第１転送電極の上に延びて形成された複数の第２転送電極と、を備えた電荷転送装置であって、
前記埋め込みチャネルは狭チャネル効果が得られる幅に形成されてなり、
前記チャネルストップの、前記第１転送電極と第２転送電極とのギャップ部近傍に、該チャネルストップの他の部位より不純物濃度が高い不純物高濃度部が形成されてなる
ことを特徴とする電荷転送装置。
【請求項２】
半導体基板に第１導電型の不純物を導入して狭チャネル効果が得られる幅の埋め込みチャネルを形成する工経と、
前記埋め込みチャネルの少なくとも一方の側部に第２導電型の不純物を導入してチャネルストップを形成する工程と、
前記埋め込みチャネルの上に複数の第１転送電極を、前記埋め込みチャネルのチャネル方向と直交する方向に延ばし、かつ互いに所定間隔をあけて形成する工程と、
前記第１転送電極上に絶縁膜を形成する工程と、
前記埋め込みチャネルの上に複数の第２転送電極を、前記第１転送電極のそれぞれの間に位置させ、かつその第１転送電極側の縁部が、前記絶縁膜を介して該第１転送電極の上に延びるように形成する工程と、を備えてなり、
前記第１転送電極を形成する工程および第２転送電極を形成する工程は、前記チャネルストップの直上に位置する第１転送電極および第２転送電極の縁部が該チャネルストップを露出させる切欠部を有した形状となるように、前記第１転送電極および第２転送電極を形成する工程であり、
第２転送電極を形成した後、前記切欠部を通して前記チャネルストップに第２導電型の不純物を再度導入し、前記切欠部の直下に不純物高濃度部を形成する工程を有した
ことを特徴とする電荷転送装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、埋め込みチャネルを備えた電荷転送装置とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
埋め込みチャネルを備えた電荷転送装置として、従来、例えば図１０（ａ）、（ｂ）に示す構造のものが知られている。図１０（ａ）、（ｂ）に示した電荷転送装置は、ＢＣＣＤ（Buried Channel Charge Coupled Device）と称される２相構造のもので、これらの図において符号１は埋め込みチャネルである。埋め込みチャネル１は、シリコン基板（図示略）中に不純物が導入されて形成されたもので、図１０（ａ）中においては省略しているものの、並行して複数列に形成されたものである。これら埋め込みチャネル１の間には、すなわち埋め込みチャネル１の両側には、埋め込みチャネル１と逆の導電型の不純物が導入されてチャネルストップ２が形成されている。
【０００３】
埋め込みチャネル１、チャネルストップ２の上には、図１０（ｂ）に示すように絶縁膜（図示略）を介して複数の第１転送電極３が形成されている。これら第１転送電極３…は、埋め込みチャネル１のチャネル方向と直交する方向に延び、かつ互いに所定間隔をあけて形成されたものである。また、これら第１転送電極３…のそれぞれの間には、第２転送電極４が配設されている。
【０００４】
第２転送電極４は、第１転送電極１の表層部に形成された層間絶縁膜５を介して、すなわち該層間絶縁膜５の厚さに相当するギャップ部６を介して第１転送電極３、３間に配設され、かつその両側の一部を第１転送電極３上に延ばして形成されたものである。ここで、第１転送電極３上に延ばされた一部は、第１転送電極３上に形成された層間絶縁膜５を介して第１転送電極３上にオーバラップされたオーバーラップ部４ａとなるもので、該第１転送電極３を介して隣り合う第２転送電極４のオーバーラップ部４ａと、僅かな間隙をおいて配置されたものとなっている。また、この第２転送電極４上にも、絶縁膜７が形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような構成の電荷転送装置にあっては、第１転送電極３と第２転送電極４との間のギャップ部６に層間絶縁膜５が配設されることにより、埋め込みチャネル１中においては、図１０（ｃ）のポテンシャル図に示すように層間絶縁膜５の直下にポテンシャルディップが形成されてしまう。そして、このような層間絶縁膜５の直下の、すなわち転送電極３、４間のギャップに起因するポテンシャルディップにより、図１０（ａ）、（ｂ）に示した電荷転送装置では転送効率が低下してしまうのである。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ポテンシャルディップが形成されるのを防止し、これにより転送効率の低下を防止した電荷転送装置とその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電荷転送装置では、埋め込みチャネルを狭チャネル効果が得られる幅に形成し、チャネルストップの、第１転送電極と第２転送電極とのギャップ部近傍に、該チャネルストップの他の部位より不純物濃度が高い不純物高濃度部を形成したことを前記課題の解決手段とした。
【０００８】
この電荷転送装置によれば、埋め込みチャネルにおける、第１転送電極と第２転送電極とのギャップ部の直下において、ポテンシャルディップが形成されるものの、チャネルストップにおける前記ギャップ部の近傍に不純物高濃度部を形成したことから、狭チャネル効果（ｎａｒｒｏｗ  ｃｈａｎｎｅｌ  ｅｆｆｅｃｔ  ）により、該不純物高濃度部の側部、すなわち前記埋め込みチャネルにおけるギャップ部の直下において、チャネルの実効深さが浅くなる。したがって、前記ポテンシャルディップが相殺され、埋め込みチャネルのポテンシャルがそのチャネル方向に亘ってほぼ一定になる。
【０００９】
本発明の電荷転送装置の製造方法では、半導体基板に第１導電型の不純物を導入して狭チャネル効果が得られる幅の埋め込みチャネルを形成する工程と、前記埋め込みチャネルの少なくとも一方の側部に第２導電型の不純物を導入してチャネルストップを形成する工程と、前記埋め込みチャネルの上に複数の第１転送電極を、前記埋め込みチャネルのチャネル方向と直交する方向に延ばし、かつ互いに所定間隔をあけて形成する工程と、前記第１転送電極上に絶縁膜を形成する工程と、前記埋め込みチャネルの上に複数の第２転送電極を、前記第１転送電極のそれぞれの間に位置させ、かつその第１転送電極側の縁部が、前記絶縁膜を介して該第１転送電極の上に延びるように形成する工程と、を備えてなり、
前記第１転送電極を形成する工程および第２転送電極を形成する工程は、前記チャネルストップの直上に位置する第１転送電極および第２転送電極の縁部が該チャネルストップを露出させる切欠部を有した形状となるように、前記第１転送電極および第２転送電極を形成する工程であり、第２転送電極を形成した後、前記切欠部を通して前記チャネルストップに第２導電型の不純物を再度導入し、前記切欠部の直下に不純物高濃度部を形成する工程を有したことを前記課題の解決手段とした。
【００１０】
この電荷転送装置の製造方法によれば、第１転送電極あるいは第２転送電極を形成するにあたり、そのチャネルストップの直上に位置する縁部に、該チャネルストップを露出させる切欠部を形成し、その後、該切欠部を通して前記チャネルストップに不純物を導入し、前記切欠部の直下に不純物高濃度部を形成するので、前記電荷転送装置が容易に得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施形態例によって詳しく説明する。
図１（ａ）、（ｂ）は本発明の電荷転送装置の位置実施形態例を示す図であり、これらの図において符号１０は電荷転送装置である。この電荷転送装置１０は、２相駆動方式のＢＣＣＤであり、図１０（ａ）に示した電荷転送装置と主に異なるところは、図１（ａ）に示すように、チャネルストップ２に不純物高濃度部１１を形成した点である。
【００１２】
この不純物高濃度部１１は、第１転送電極３と第２転送電極４とのギャップ部６近傍に配設されたもので、図１（ｂ）に示すように第１転送電極３のギャップ部６近傍に形成された切欠開口部１２ａ、および第２転送電極３のギャップ部６近傍に形成された切欠開口部１２ｂによって形成された開口部１２内に露出した状態で形成され、その後絶縁膜（図示略）等によって覆われたものである。
【００１３】
また、この不純物高濃度領域１１は、後述する埋め込みチャネルに狭チャネル効果を起こさせる程度の不純物濃度、具体的には、チャネルストップ２の他の部位に比べ２〜４倍程度の不純物濃度に形成されたものである。埋め込みチャネル１３は、狭チャネル効果が得られる幅に形成されたもので、具体的には３μｍ以下程度の幅のものである。
【００１４】
次に、このような構成の電荷転送装置１０の製造方法に基づき、本発明における請求項２記載の製造方法の一実施形態例を説明する。
まず、図２に示すように、レジストマスク（図示略）を用いてシリコン基板（図示略）中にｎ型の不純物、例えばＰ（リン）をイオン注入法等によって導入し、幅２〜３μｍ程度の埋め込みチャネル１３を所定間隔をおいて複数列形成する。（図２中においては一つのみ埋め込みチャネル１３を示し、他のものについては図示を省略している）
【００１５】
次に、埋め込みチャネル１３、１３の間、すなわち埋め込みチャネル１３の両側に、埋め込みチャネル１３、１３間の間隔に対応した幅のチャネルストップ２を、レジストマスク（図示略）を用いてシリコン基板（図示略）中にｐ型の不純物、例えばＢ（ホウ素）をイオン注入法によって導入し、形成する。このとき、Ｂ（ホウ素）ドーズ量については、例えば１０１２／ｃｍ２  程度とされる。
【００１６】
次いで、シリコン基板上にポリシリコンをＣＶＤ法等によって堆積し、さらにこの上に公知のリソグラフィー技術、エッチング技術を用いて前記埋め込みチャネル１３、チャネルストップ２と直交する方向に延びる第１転送電極形成用のレジストパターン（図示略）を形成する。このとき、形成するレジストパターンとしては、先に形成したチャネルストップ２と交差する位置にて、そのレジストパターンの側部がチャネルストップ２の方向に沿って僅かに延出するように形成しておく。
【００１７】
続いて、形成したレジストパターンを用いてエッチングを行い、図３（ａ）、（ｂ）、（c）に示すように埋め込みチャネル１３およびチャネルストップ２と直交する方向に延びる第１転送電極３を、互いに所定間隔をあけて複数列形成する。このとき、前述したようにレジストパターンに延出部を設けたことから、この延出部に対応して第１転送電極３には、そのチャネルストップ２の直上に位置する側縁部に、該チャネルストップ２を露出させる切欠部、すなわち前記切欠開口部１２ａが形成される。なお、この第１転送電極３を形成するための前記ポリシリコンには、堆積時あるいは堆積後にｎ型の不純物、例えばＰ（リン）を１０20〜１０21個／ｃｍ3程度の濃度となるように導入しておく。
次いで、得られた第１転送電極３の表層部に、熱酸化法等によって層問絶縁膜５を形成する。
【００１８】
続いて、先の第１転送電極３の形成と同様にして、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように第２転送電極４を形成する。すなわち、この第２転送電極４の形成にあたっても、レジストパターンとして、チャネルストップ２と交差する位置にてチャネルストップ２の方向に延出する延出部を形成したものを用いる。なお、この第２転送電極４用のレジストパターンについて、第２転送電極４が埋め込みチャネル１３上にて第１転送電極３上にオーバーラップするオーバーラップ部４ａ用の切欠部（図示略）を形成した点については、従来と同様である。
【００１９】
このようにして得られた第２転送電極４にあっても、第１転送電極３の場合と同様にレジストパターンに延出部を設けたことから、そのチャネルストップ２の直上に位置する側縁部に、該チャネルストップ２を露出させる切欠部、すなわち前記切欠開口部１２ｂが形成される。この切欠開口部１２ｂは、チャネルストップ２の直上に形成されていることから、先に形成した第１転送電極３の切欠開口部１２ａと連続するものとなり、これによって切欠開口部１２ａと切欠開口部１２ｂとにより、見掛け上一つの開口部１２が形成される。また、このようにして形成された開口部１２は、第１転送電極３と第２転送電極４との間に跨がって形成されたものであるから、当然、第１転送電極３と第２転送電極４との間のギャップ部６の近傍に形成されたものとなる。
【００２０】
なお、この第２転送電極３を形成するための前記ポリシリコンにも、第１転送電極１の場合と同様に、堆積時あるいは堆積後にｎ型の不純物、例えばＰ（リン）を１０２０〜１０２１個／ｃｍ３  程度の濃度となるように導入しておく。
次いで、得られた第２転送電極３の表層部に、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように熱酸化法等によって絶縁膜７を形成する。
【００２１】
その後、図６（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に示すように、前記開口部１２を通して前記チャネルストップ２にｐ型の不純物、例えばＢ（ホウ素）を、１０１２／ｃｍ２  程度のドーズ量で再度イオン注入し、開口部１２の直下、すなわち第１転送電極３に形成した切欠開口部１２ａ、第２転送電極４に形成した切欠開口部１２ｂの直下に不純物高濃度部１１を形成して図１（ａ）に示した構成の電荷転送装置１０を得る。このとき、第１転送電極３、第２転送電極４については、その不純物濃度が前述したように１０２０〜１０２１個／ｃｍ３  程度と高いことから、この不純物濃度部１１作製のためのイオン注入によって影響されることがなく、したがって不純物濃度部１１作製のため、特にマスクを形成する必要はない。
【００２２】
このようにして得られた電荷転送装置１０によれば、埋め込みチャネル１３における、第１転送電極３と第２転送電極４とのギャップ部６の直下において、該ギャップ部６に層間絶縁膜５が配設されることにより、埋め込みチャネル１３中にポテンシャルディップが形成されるものの、チャネルストップ２の前記ギャップ部６の近傍に不純物高濃度部１１を形成したことから、狭チャネル効果により、該不純物高濃度部１１の側部、すなわち前記埋め込みチャネル１３におけるギャップ部６の直下において、チャネルの実効深さが浅くなる。したがって、前記ポテンシャルディップが相殺され、図１（ｃ）に示すように埋め込みチャネル１３のポテンシャルがそのチャネル方向に亘ってほぼ一定になる。
【００２３】
ここで、チャネルの実効深さが浅くなり、ポテンシャルディップが相殺される機構について図７（ａ）、（ｂ）、図８、図９を用いて説明する。
図７（ａ）は第１転送電極３と第２転送電極４とのオーバーラップした部分の側断面図、図７（ｂ）は（ａ）に示した電荷転送装置における埋め込みチャネル１のポテンシャル概念図である。また、図８は埋め込みチャネルポテンシャルの絶縁膜膜厚依存性を示すグラフであり、図９は埋め込みチャネルポテンシャルのチャネル幅依存性を示すグラフである。
【００２４】
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、電極下地絶縁膜厚（Ｔｏｘ１  ）と電極間ギャップ部絶縁膜厚（Ｔｏｘ２  ）との間には差が生じる。この膜厚差が、図８に示すようにポテンシャル差、すなわちポテンシャルディップ（Δφ）となる。
一方、本発明の電荷転送装置１０にあっては、不純物高濃度部１１が形成されていることにより、狭チャネル効果によってその近傍である第１転送電極３と第２転送電極４との間におけるギャップ部６の、埋め込みチャネル１３の実効深さが浅くなり、これにより見掛け上埋め込みチャネル１３の実効幅が狭くなる。
【００２５】
この狭くなった幅をΔｗとすると、図９に示すようにこのΔｗがポテンシャル差（Δφ１  ）となる。よって、Δφ＝Δφ１  となるようにすれば、すなわち、このような条件を満たすように狭チャネル効果が起こるようにすれば、ポテンシャルディップが相殺されて無くなり、埋め込みチャネル１３のポテンシャルがそのチャネル方向に亘ってほぼ一定になるのである。したがって、予め実験等によって不純物高濃度部１１の濃度やその形成位置、大きさ等と狭チャネル効果によって狭くなる埋め込みチャネル１３の実効幅との関係を調べておき、前記条件（Δφ＝Δφ１  ）を満たすように不純物濃度１１の濃度等を決定してその条件でこれを形成することにより、ポテンシャルディップを相殺し、図１（ｃ）に示したように埋め込みチャネル１３のポテンシャルをそのチャネル方向に亘ってほぼ一定にすることができるのである。
【００２６】
そして、このように埋め込みチャネル１３のポテンシャルをそのチャネル方向に亘ってほぼ一定にしたので、本実施形態例の電荷転送装置１０にあっては、転送の際ポテンシャルディップに電荷がトラップされることをなくすことができ、これによりその転送効率を向上せしめることができる。
【００２７】
また、この電荷転送装置１０の製造方法にあっては、第１転送電極３および第２転送電極４を形成するにあたり、そのチャネルストップ２の直上に位置する側縁部に、該チャネルストップ２を露出させる切欠開口部１２ａ（１２ｂ）を形成し、その後、該切欠開口部１２ａ、１２ｂからなる開口部１２を通してチャネルストップ２に不純物を導入し、不純物高濃度部１１を形成するので、前記電荷転送装置１０が容易にかつ確実に製造することができる。
【００２８】
なお、前記実施形態例では、電荷転送装置１０の製造に際して、第１転送電極３、第２転送電極４のそれぞれに切欠開口部１２ａ（１２ｂ）を形成したが、いずれか一方にのみ切欠開口部１２ａ（１２ｂ）を形成するようにしてもよく、その場合には、形成される不純物高濃度部１１の中心がギャップ部６よりややずれることから、これを考慮して、形成する切欠開口部１２ａ（あるいは１２ｂ）のチャネル２方向の長さや不純物高濃度部１１の不純物濃度を調整するのが好ましい。
【００２９】
また、前記実施形態例では、本発明を２相駆動方式のＢＣＣＤに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、３相以上の駆動方式のＢＣＣＤにも適用可能であるのはもちろんである。
さらに、埋め込みチャネルやチャネルストップ、不純物高濃度部、第１転送電極、第２転送電極の導電型については、前記実施形態例に限定されることなく、その逆の導電型にしてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の電荷転送装置は、チャネルストップにおけるギャップ部の近傍に不純物高濃度部を形成したことにより、狭チャネル効果によって埋め込みチャネルにおけるギャップ部の直下においてそのチャネルの実効深さを浅くし、これにより見掛け上埋め込みチャネルの実効幅が狭くしたものであるから、ポテンシャルディップが相殺されて埋め込みチャネルのポテンシャルがそのチャネル方向に亘ってほぼ一定になり、したがってその転送効率を改善することができる。
【００３１】
また、本発明の電荷転送装置の製造方法は、第１転送電極あるいは第２転送電極を形成するにあたり、そのチャネルストップの直上に位置する縁部に、該チャネルストップを露出させる切欠部を形成し、その後、該切欠部を通して前記チャネルストップに不純物を導入し、前記切欠部の直下に不純物高濃度部を形成するものであるから、前記の転送効率を改善した電荷転送装置を容易かつ確実に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電荷転送装置の一実施形態例を説明するための図であり、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図、（ｃ）はポテンシャル概念図である。
【図２】本発明の電荷転送装置の製造方法の一実施形態例を工程順に説明するための要部平面図である。
【図３】本発明の電荷転送装置の製造方法の一実施形態例を工程順に説明するためのもので、図２に示した工程に続く工程を説明するための図であり、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【図４】本発明の電荷転送装置の製造方法の一実施形態例を工程順に説明するためのもので、図３に示した工程に続く工程を説明するための図であり、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【図５】本発明の電荷転送装置の製造方法の一実施形態例を工程順に説明するためのもので、図４に示した工程に続く工程を説明するための図であり、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【図６】本発明の電荷転送装置の製造方法の一実施形態例を工程順に説明するためのもので、図５に示した工程に続く工程を説明するための図であり、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【図７】本発明の作用を説明するための図であり、（ａ）は第１転送電極と第２転送電極とのオーバーラップした部分の側断面図、（ｂ）は（ａ）に示した電荷転送装置のポテンシャル概念図である。
【図８】埋め込みチャネルポテンシャルの絶縁膜膜厚依存性を示すグラフ図である。
【図９】埋め込みチャネルポテンシャルのチャネル幅依存性を示すグラフ図である。
要部平面図である。
【図１０】従来の電荷転送装置の一例を説明するための図であり、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図、（ｃ）はポテンシャル概念図である。
【符号の説明】
２  チャネルストップ    ３  第１転送電極    ４  第２転送電極
５  層間絶縁膜    ６  ギャップ部    １０  電荷転送装置
１１  不純物高濃度部    １２  開口部    １２ａ、１２ｂ  切欠開口部
１３  埋め込みチャネル
【図１】
0003575170.tif 000002
【図２】
0003575170.tif 000003
【図３】
0003575170.tif 000004
【図４】
0003575170.tif 000005
【図５】
0003575170.tif 000006
【図６】
0003575170.tif 000007
【図７】
0003575170.tif 000008
【図８】
0003575170.tif 000009
【図９】
0003575170.tif 000010
【図１０】
0003575170.tif 000011