(57)【要約】電荷結合デバイスを形成するための方法であって、第１の伝導型のウエル(well)又は基板を形成するステップ；第２伝導型の埋め込みチャネルを形成するステップ；複数の第１ゲート電極を形成するステップ；各第１ゲート電極の一端に実質的に揃えたマスクで複数の第１ゲート電極を部分的に被うステップ；複数の第１ゲート電極のマスクに被われていない部分を貫き埋め込みチャネルに浸透するのに十分なエネルギーを持った第１伝導型のイオンを注入するステップ；及び複数の第１ゲート電極間の埋め込みチャネルの領域を被う複数の第２ゲート電極を形成するステップを含む電荷結合デバイスを形成する方法
2009535811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電荷結合デバイスを形成するための方法であって：
(a)第１の伝導型のウエル(well)又は基板を形成するステップ；
(b)第２の伝導型の埋め込みチャネル；
(c)複数の第１ゲート電極；
(d)前記第１ゲート電極の一端に実質的に揃えたマスクで前記第１ゲート電極を部分的に被うステップ；
(e)前記第１ゲートを貫き埋め込みチャネルに浸透するのに十分なエネルギーを持った第１伝導型のイオンを注入するステップ；及び
(f)複数の第２ゲート電極が、前記埋め込みチャネル上の各第１ゲート電極間の領域を被うステップ
を含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、イオン注入のステップが、複数の第１ゲート間の埋め込みチャネルに注入することを含む方法。
【請求項３】
電荷結合デバイスを形成するための方法であって：
(a)第１の伝導型のウエル又は基板を形成するステップ；
第２の伝導型の埋め込みチャネルを形成するステップ；
(b)複数の第１ゲート電極を形成するステップ；
(c)前記第１ゲート電極の一端に実質的に揃えたマスクで前記第１ゲート電極を部分的に被うステップ；
(d)前記第１ゲートを貫き埋め込みチャネルに浸透するのに十分なエネルギーを持った第１伝導型のイオンを注入するステップ；
(e)前記第１ゲートを貫かないが前記複数の第１ゲート電極間の埋め込みチャネルに浸透するエネルギーを持った第１伝導型のイオンを注入するステップ；及び
(f)前記埋め込みチャネル上の各第１ゲート電極間の領域を被う複数の第２ゲート電極を形成するステップ
を含む方法。
【請求項４】
カメラを形成する方法であって：
(a)カメラ本体を提供するステップ；
(b)カメラ本体に電荷結合デバイスを提供するステップ
を含み、前記電荷結合デバイスを提供する方法は：
(i)第１の伝導型のウエル又は基板を形成するステップ；
(ii)第２の伝導型の埋め込みチャネル；
(iii)複数の第１ゲート電極；
(iv)前記第１ゲート電極の一端に実質的に揃えたマスクで前記第１ゲート電極を部分的に被うステップ；
(v)前記第１ゲートを貫き埋め込みチャネルに浸透するのに十分なエネルギーを持った第１伝導型のイオンを注入するステップ；及び
(vi)複数の第２ゲート電極が、前記埋め込みチャネル上の各第１ゲート電極間の領域を被うステップ
を含む方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、イオン注入のステップが、複数の第１電極の間の埋め込みチャネルへの注入を含む方法。
【請求項６】
カメラを形成する方法であって：
(a)カメラ本体を提供するステップ；
(b)カメラ本体に電荷結合デバイスを提供するステップ
を含み、前記電荷結合デバイスを提供する方法は：
(i)第１の伝導型のウエル又は基板を形成するステップ；
第２の伝導型の埋め込みチャネルを形成するステップ；
(ii)複数の第１ゲート電極を形成するステップ；
(iii)前記第１ゲート電極の一端に実質的に揃えたマスクで前記第１ゲート電極を部分的に被うステップ；
(iv)前記第１ゲートを貫き埋め込みチャネルに浸透するのに十分なエネルギーを持った第１伝導型のイオンを注入するステップ；及び
(v)前記第１ゲートを貫かないが前記複数の第１ゲート電極間の埋め込みチャネルに浸透するエネルギーを持った第１伝導型のイオンを注入するステップ；及び
(vi)前記第１ゲート電極間の前記埋め込みチャネル上の領域を被う複数の第２ゲート電極を形成するステップ
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に電荷結合デバイス分野に関し、特に、大きいゲート下の電荷移動電界の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
図1は、先行技術である擬似２位相、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）シフトレジスターを示す。ＣＣＤは、典型的にはｐ型ウエル又は基板360の表面でｎ型埋め込みチャネル３３０として製造される。ＣＣＤ内の効果的な電荷移動に使われるチャネルポテンシャル（channel potential）制御ゲート電極３１０，３２０，３１２及び３２２が存在する。ゲート３１０及び３２０は、1つの電圧に電気的に接続され、ゲート３１２及び３２２は、2番目のより負の電圧に電気的に接続されている。ゲート３２０及び３２２の下のインプラント（implant）３５０は、電荷移動の方向を制御するためにチャネルポテンシャルを修正する。もしゲート３１２が物理的に非常に長ければ、ＣＣＤ中の電子は、次のゲート３２０及び３１０に向かって押す非常に小さい電界を受ける。その小さい電界は、効率の悪い電荷移動と遅い移動時間をもたらす。
【０００３】
図2は、図１の小さい電界への解答を与える先行技術を示す。それは又、ｐ型ウエル又は基板２６０内のｎ型埋め込みチャネル２３０を有する。ＣＣＤ内の電荷移動を効果的にするために用いられるチャネルポテンシャル制御ゲート電極２７０，２７５，２８０及び２８５がある。ゲート２７０及び２７５は、1つの電圧に電気的に接続され、ゲート２８０及び２８５は、2番目のより負の電圧に電気的に接続されている。追加のインプラント２１０及び２４０は、ゲート２７０及び２８０の下のチャネルポテンシャルにステップ(step)を作り出すために使われる。チャネルポテンシャルの余分なステップは、電荷移動効率の改良のために電界を増やす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図３及び４は、図２の先行技術の製造過程を示す。図３は、その製造過程におけるポイントを示す。その製造過程においては、第1レベルのポリシリコンゲート２７５及び２８５のみがｎ型埋め込みチャネル２３０の上方に形成されてきた。包括的(blanket)ｎ型注入（垂直矢印により示される）は、その下に第2レベルポリシリコンゲートが置かれるべきチャネルポテンシャルを増加するために使われる。第1レベルゲート２７５及び２８５は、注入を阻止するために自己整合マスクとして働く。その注入は、チャネルポテンシャル２４０の第1のステップを形成する。又、ＣＣＤの両端付近の回路からの注入を阻止するために図３のこのステップでのフォトレジスト(photoresist)マスクレベルが存在するが、そのマスクは、図3には示されない。
【０００５】
次に、図４において、フォトレジストマスク２９０は、注入が第２レベルポリシリコンゲートが置かれるべき領域を貫くのを部分的に阻止するために使われる。これは、図２における第２チャネルポテンシャルステップ２１０を形成する。図３及び４において示される類似のプロセスのＣＣＤを記述する先行特許は、米国特許番号４，９１０，５６９；５，３１５，１３７；５，３７９，０６４；及び６，８１８，４８３である。図３及び４の製造プロセスの欠点は、２つのマスクレベルが必要なことである。そのチャネルポテンシャルステップは又、ポリシリコンの第２レベルの下に置かれる必要がある。長いゲートがポリシリコンの第２レベルではなく、第１レベルに存在する事が望ましい場合がある。
【０００６】
その結果、本発明は、ただ１つの注入マスクを使用する長さの長い第１レベルのポリシリコンゲートの下に階段状のチャネルポテンシャルを作り出す製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の１以上の問題を克服するために方向づけされている。簡単に要約すると、本発明の１実施例によると、本発明は、各第１ゲート電極の一端に実質的に揃えたマスクで複数の第１ゲート電極を部分的に被うステップ；第２伝導型の埋め込みチャネルを形成するステップ；複数の第１ゲート電極を形成するステップ；各第１ゲート電極の一端に実質的に揃えたマスクで複数の第１ゲート電極を部分的に被うステップ；複数の第１ゲート電極のマスクに被われていない部分を貫き埋め込みチャネルに浸透するのに十分なエネルギーを持った第１伝導型のイオンを注入するステップ；及び
複数の第１ゲート電極間の埋め込みチャネルの領域を被う複数の第２ゲート電極を形成するステップを含む電荷結合デバイスを形成する方法に存在する。
【０００８】
本発明の上記及び他の目的は、以下に続く記述及び図面と一緒に考慮されるとより明らかになる。図中では、同一の参照番号が用いられ、又できる限り、複数の図に共通の同一の要素が明示されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、ただ１つの注入マスクを使用し長さの長い第１レベルのポリシリコンゲートの下に階段状のチャネルポテンシャルを作り出す製造方法を用いたカメラ又は電荷結合デバイスの製造についての以下の長所を持つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図５は、電荷結合デバイス画像センサー５を生産する本発明の製造プロセスの関係部分の１ステップを示す。ＣＣＤｎ型埋め込みチャネル３０は、ｐ型ウエル又は基板６０上に形成されている。又、第１レベルポリシリコンゲート１０及び１２は、既にパターン化されている。３つのゲートのみが示されているが、ゲート１０及び１２は、それぞれ複数存在するという点にも注意しなければならない。
【００１１】
次に、図６において、フォトレジストマスク１００は、第１レベルポリシリコンゲート１０及び２０の上にパターン化されている。第１レベルポリシリコンゲート１０及び２０の一端に揃えられ又は実質的に揃えられるようにフォトレジストマスク１００は、パターン化されている。「実質的に揃えられる」とは、ここでは０．２５マイクロメータ以下と定義される。現在的リソグラフィー技術は、今非常に正確なので自己整合注入技術はもはや必要がない。フォトレジストマスク１００は、第１レベルポリシリコンゲート１０及び２０の一部を被うのみである。
【００１２】
矢印１１０，１１１及び１１２によって表される第１高エネルギーｐ型イオン注入は、埋め込みチャネル３０のドーピングを変化させる。フォトレジストマスク１００は、完全に注入イオン１１０を遮断する。イオン１１１は、部分的にポリシリコンゲート１０及び２０を通過する。イオン１１１は、ポリシリコンゲート１０及び２０を通過しなければならないので、如何なる障害物をも通過しないイオン１１２よりもチャネル３０内の基本ｎ型ドーパントの方が少なく存在する。このようにイオン１１２は、イオン１１１よりもチャネルをよりドープする。この点までのプロセスは、それ自体、図８の望ましい階段状のチャネルポテンシャルを作り出す。しかし、もしゲート２４及び２２の下に大きいポテンシャルステップが望ましいなら、図７に示すように第２低エネルギーｐ型イオン注入が実行される。フォトレジストマスク１００が、未だ存在する間にこの注入は、行われる。このように先行技術中のように余分なマスキングステップは、必要ない。これらは、低エネルギー注入イオン１２０，１２１及び１２２である。イオン１２０及び１２１は、フォトレジストマスク１００又は第１レベルポリシリコンゲート１０及び２０を通り抜けるのに十分なエネルギーを持っていない。イオン１２２のみが、ｎ型埋め込みチャネル５０に注入される。これは、第２ポリシリコンゲート２４及び２２の下のチャネルポテンシャルステップの高さを増加させる。第２低エネルギー注入が実行された後、フォトレジストマスク１００は取り除かれ、第２レベルポリシリコンが堆積され、かつゲート２４及び２２を形成するようにパターン化される。
電荷移動プロセスの間ゲート１０及び２４は、電気的に接続され、ゲート２０及び２２はまた、電気的に接続される。ゲート１０及び２４は、２位相ＣＣＤ技術中で良く知られているようにＣＣＤチャネル３０に沿う電荷の移動を効果的にするために、ゲート２０及び２２と反対位相になる。
等価プロセスはドーパントの型を反転させることであることは、ＣＣＤ技術中で良く認識されている。即ち、全てのｎ型注入をｐ型注入へ、かつ全てのｐ型注入をｎ型注入へ交換することである。
【００１３】
図９を参照して、通常の顧客が慣れている典型的商業的実施例を示すために図９に本発明のカメラ本体３０２とイメージセンサー５を有するデジタルカメラ３００を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】先行技術である長いゲートの下の低電界を示す。
【図２】先行技術である第２レベルポリシリコン長ゲートの下の階段状のチャネルポテンシャルを示す。
【図３】先行技術である階段状チャネルポテンシャル製造プロセスを示す。
【図４】先行技術である階段状チャネルポテンシャル製造プロセスを示す。
【図５】本発明の製造プロセスの１ステップを示す。
【図６】本発明の製造プロセスの１高エネルギー注入ステップを示す。
【図７】本発明の製造プロセスの１低エネルギー注入ステップを示す。
【図８】第１レベルポリシリコンゲートの下の階段状のチャネルポテンシャルを示す。
【図９】本発明の画像センサーを含むデジタルカメラの側面図を示す。
【符号の説明】
【００１５】
５      電荷結合デバイス画像センサー
１０    第１レベルポリシリコンゲート
１２    第１レベルポリシリコンゲート
２０    第１レベルポリシリコンゲート
２２    第２レベルポリシリコンゲート
２４    第２レベルポリシリコンゲート
３０    ｎ―型埋め込みチャネル
４０    ネット(net)ｎ―型ドーパント
５０    ｎ―型埋め込みチャネル
６０    ｐ型ウエル又は基板
１００  フォートレジストマスク
１１０  第１高エネルギーｐ型イオン注入
１１１  第１高エネルギーｐ型イオン注入
１１２  第１高エネルギーｐ型イオン注入
１２０  低エネルギー注入イオン
１２１  低エネルギー注入イオン
１２２  低エネルギー注入イオン
２１０  第２チャネルポテンシャルステップ
２３０  ｎ―型埋め込みチャネル
２４０  チャネルポテンシャル第１ステップ
２６０  ｐ型ウエル又は基板
２７０  チャネルポテンシャル制御ゲート電極
２７５  チャネルポテンシャル制御ゲート電極
２８０  チャネルポテンシャル制御ゲート電極
２８５  チャネルポテンシャル制御ゲート電極
２９０  フォートレジストマスク
３００  デジタルカメラ
３０２  カメラ本体
３１０  チャネルポテンシャル制御ゲート電極
３１２  チャネルポテンシャル制御ゲート電極
３２０  チャネルポテンシャル制御ゲート電極
３２２  チャネルポテンシャル制御ゲート電極
３３０  ｎ―型埋め込みチャネル
３５０  インプラント(implant)
３６０  ｐ型ウエル又は基板
【図１】
2009535811.tif 000003
【図２】
2009535811.tif 000004
【図３】
2009535811.tif 000005
【図４】
2009535811.tif 000006
【図５】
2009535811.tif 000007
【図６】
2009535811.tif 000008
【図７】
2009535811.tif 000009
【図８】
2009535811.tif 000010
【図９】
2009535811.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成20年10月28日(2008.10.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電荷結合デバイスを形成するための方法であって：
(a)第１の伝導型のウエル(well)又は基板を形成するステップ；
(b)第２の伝導型の埋め込みチャネルを形成するステップ；
(c)複数の第１ゲート電極を形成するステップ；
(d)各第１ゲート電極の一端に実質的に揃えたマスクで前記複数の第１ゲート電極を部分的に被うステップ；
(e)前記複数の第１ゲート電極のマスクに被われていない部分を貫き埋め込みチャネルに浸透するのに十分なエネルギーを持った第１伝導型のイオンを注入するステップ；及び
(f)複数の第１ゲート電極間の前記埋め込みチャネルの領域を被う複数の第２ゲート電極を形成するステップ
を含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、イオン注入のステップが、複数の第１ゲート間の埋め込みチャネルに同時に第１の伝導型のイオンを注入することを含む方法。
【請求項３】
電荷結合デバイスを形成するための方法であって：
(a)第１の伝導型のウエル又は基板を形成するステップ；
(b)第２の伝導型の埋め込みチャネルを形成するステップ；
(c)複数の第１ゲート電極を形成するステップ；
(d)各第１ゲート電極の一端に実質的に揃えたマスクで前記複数の第１ゲート電極を部分的に被うステップ；
(e)前記複数の第１ゲート電極間の埋め込みチャネルに浸透するのに十分なエネルギーを持った第１伝導型のイオン及び前記複数の第１ゲート電極のマスクに被われていない部分を貫き前記埋め込みチャネルに浸透するのに十分なエネルギーを持った第１伝導型のイオンを注入するステップ；
(f)前記複数の第１ゲート電極のマスクに被われていない部分を貫かないが前記複数の第１ゲート電極間の埋め込みチャネルに浸透するのに十分なエネルギーを持った第１伝導型のイオンを注入するステップ；及び
(g)前記埋め込みチャネルの各第１ゲート電極間の領域を被う複数の第２ゲート電極を形成するステップ
を含む方法。
【請求項４】
カメラを形成する方法であって：
(a)カメラ本体を提供するステップ；
(b)カメラ本体に電荷結合デバイスを提供するステップ
を含み、前記電荷結合デバイスを提供する方法は：
(i)第１の伝導型のウエル又は基板を形成するステップ；
(ii)第２の伝導型の埋め込みチャネルを形成するステップ；
(iii)複数の第１ゲート電極を形成するステップ；
(iv)各第１ゲート電極の一端に実質的に揃えたマスクで前記複数の第１ゲート電極を部分的に被うステップ；
(v)前記複数の第１ゲート電極のマスクに被われていない部分を貫き埋め込みチャネルに浸透するのに十分なエネルギーを持った第１伝導型のイオンを注入するステップ；及び
(vi)複数の第１ゲート電極間の前記埋め込みチャネルの領域を被う複数の第２ゲート電極を形成するステップ
を含む方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、イオン注入のステップが、複数の第１ゲート間の埋め込みチャネルに同時に第１の伝導型のイオンを注入することを含む方法。
【請求項６】
カメラを形成する方法であって：
(a)カメラ本体を提供するステップ；
(b)カメラ本体に電荷結合デバイスを提供するステップ
を含み、前記電荷結合デバイスを提供する方法は：
(i)第１の伝導型のウエル又は基板を形成するステップ；
(ii)第２の伝導型の埋め込みチャネルを形成するステップ；
(iii)複数の第１ゲート電極を形成するステップ；
(iv)各第１ゲート電極の一端に実質的に揃えたマスクで前記複数の第１ゲート電極を部分的に被うステップ；
(v)前記複数の第１ゲート電極間の埋め込みチャネルに浸透するのに十分なエネルギーを持った第１伝導型のイオン及び前記複数の第１ゲート電極のマスクに被われていない部分を貫き前記埋め込みチャネルに浸透するのに十分なエネルギーを持った第１伝導型のイオンを注入するステップ；
(vi)前記複数の第１ゲート電極のマスクに被われていない部分を貫かないが前記複数の第１ゲート電極間の埋め込みチャネルに浸透するのに十分なエネルギーを持った第１伝導型のイオンを注入するステップ；及び
(vii)前記第１ゲート電極間の前記埋め込みチャネルの領域を被う複数の第２ゲート電極を形成するステップ
を含む方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の１以上の問題を克服するために方向づけされている。簡単に要約すると、本発明の１実施例によると、本発明は、第１の伝導型のウエル(well)又は基板を形成するステップ；第２伝導型の埋め込みチャネルを形成するステップ；複数の第１ゲート電極を形成するステップ；各第１ゲート電極の一端に実質的に揃えたマスクで複数の第１ゲート電極を部分的に被うステップ；複数の第１ゲート電極のマスクに被われていない部分を貫き埋め込みチャネルに浸透するのに十分なエネルギーを持った第１伝導型のイオンを注入するステップ；及び
複数の第１ゲート電極間の埋め込みチャネルの領域を被う複数の第２ゲート電極を形成するステップを含む電荷結合デバイスを形成する方法に存在する。
【国際調査報告】
2009535811.tif 000012
2009535811.tif 000013