(57)【要約】【課題】  不純物を電極の下に安定的に注入でき、電極の下の電位勾配を安定させることができる電荷転送装置を提供する。【解決手段】  基本構成に係る電荷転送装置の製造方法は、半導体基板と、半導体基板上に絶縁膜を介して単層で連続的に配置された複数の電極とを有する電荷転送装置の製造方法であって、半導体基板に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に電極膜を堆積させる工程と、前記電極膜上に、少なくとも電極を形成する際のマスクとなると共に、第１の所定幅の間隙を有する第１のマスク材を形成する工程と、前記第１のマスク材と一体となって前記第１のマスク材の第１の所定幅の間隙よりも狭い第２の所定幅の間隙を有する第２のマスク材を形成する工程と、前記第２のマスク材をマスクとして用いて電極をエッチングする工程と、を備える。【選択図】  図１
2005136160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、半導体基板上に絶縁膜を介して単層で連続的に配置された複数の電極とを有する電荷転送装置の製造方法において、
半導体基板に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に電極膜を堆積させる工程と、
前記電極膜上に、少なくとも電極を形成する際のマスクとなると共に、第１の所定幅の間隙を有する第１のマスク材を形成する工程と、
前記第１のマスク材と一体となって前記第１のマスク材の前記間隙の幅である前記第１の所定幅よりも狭い第２の所定幅の間隙を有する第２のマスク材を形成する工程と、
前記第２のマスク材をマスクとして用いて電極をエッチングする工程と、
を備えることを特徴とする電荷転送装置の製造方法。
【請求項２】
前記電極をエッチングする工程の前に前記第１のマスク材をマスクとして不純物を注入する工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の電荷転送装置の製造方法。
【請求項３】
前記不純物を注入する工程において、前記不純物注入の際に、前記基板の垂線に対して斜め方向から注入することを特徴とする請求項２に記載の電荷転送装置の製造方法。
【請求項４】
前記半導体基板上に前記絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上にマスクを形成する工程と、
前記マスクをマスク材としてバリアインプランティングして不純物領域を前記基板のチャネル領域に形成する工程と、
前記マスクを剥離して前記絶縁膜上に前記電極膜を堆積させる工程と、
前記電極膜上に第１膜を堆積させる工程と、
前記第１膜上に電極用のレジストをパターニングする工程と、
前記レジストをエッチングマスクとして用いて前記第１膜をエッチングして第１の所定幅の間隙を有する前記第１のマスク材を形成する工程と、
前記レジストを前記第１のマスク材の上から剥離してその上から第２膜を堆積させる工程と、
エッチングにより前記第２膜を除去して前記第１の所定幅よりも狭い第２の所定幅の間隙を有する前記第２のマスク材を形成する工程と、
前記第２のマスク材をエッチングマスクとして用いて前記電極膜をエッチングして前記第２の所定幅の間隙で離隔する複数の電極と形成する工程と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の電荷転送装置の製造方法。
【請求項５】
前記半導体基板上に前記絶縁膜を堆積させる工程と、
前記絶縁膜上に前記電極膜を堆積させる工程と、
前記電極膜上に第１膜を堆積させる工程と、
前記第１膜上にレジスト膜を形成した後パターニングにより前記第１の所定幅の間隙を有するレジストを形成する工程と、
前記レジストを用いて前記第１膜をエッチングすることにより前記第１の所定幅を有する前記第１のマスク材を形成する工程と、
前記レジストおよび前記第１のマスク材をバリアマスクとして用いて前記基板の垂線に対して０°または第１の所定角度傾斜する方向から２つの所定導電型の一方の不純物を注入することにより前記基板の前記チャネル領域に不純物領域を形成する工程と、
前記第１のマスク材の上から前記レジストを剥離する工程と、
前記第１のマスク材の上に第２膜を堆積させる工程と、
前記第２膜をエッチングすることにより前記第１の所定幅よりも狭い前記第２の所定幅の間隙を有する前記第２のマスク材を形成する工程と、
前記第２のマスク材をエッチング用のマスクとして用いて前記電極膜に対してエッチングを行ない前記第２の所定幅の複数の間隙でそれぞれ離隔する前記複数の電極を形成する工程と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の電荷転送装置の製造方法。
【請求項６】
前記半導体基板上に前記絶縁膜を堆積させる工程と、
前記絶縁膜上に前記電極膜を堆積させる工程と、
前記電極膜上に第１膜を堆積させる工程と、
前記第１膜上にレジスト膜を形成した後パターニングにより前記第１の所定幅の間隙を有するレジストを形成する工程と、
前記レジストを用いて前記第１膜をエッチングすることにより前記第１のマスク材を形成する工程と、
前記レジストおよび前記第１のマスク材をマスクとして用いて前記基板の垂線に対して０°または第２の所定角度傾斜する方向から２つの所定導電型の他方の不純物を注入することにより前記基板の前記チャネル領域に不純物領域を形成する工程と、
前記第１のマスク材の上から前記レジストを剥離する工程と、
前記第１のマスク材の上に第２膜を堆積させる工程と、
前記第２膜をエッチングすることにより前記第１の所定幅よりも狭い前記第２の所定幅の間隙を有する前記第２のマスク材を形成する工程と、
前記第２のマスク材をエッチング用のマスクとして用いて前記電極膜に対してエッチングを行ない前記第２の所定幅の複数の間隙でそれぞれ離隔する前記複数の電極を形成する工程と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の電荷転送装置の製造方法。
【請求項７】
前記半導体基板上に前記絶縁膜を堆積させる工程と、
前記絶縁膜上に前記電極膜を堆積させる工程と、
前記電極膜上に第１膜を堆積させる工程と、
前記第１膜上にレジスト膜を形成した後パターニングにより前記第１の所定幅を有するレジストを形成する工程と、
前記レジストを用いて前記第１膜をエッチングすることにより前記第１の所定幅の間隙を有する前記第１のマスク材を形成する工程と、
前記第１のマスク材の上から前記レジストを剥離する工程と、
前記第１のマスク材をマスクとして用いて前記基板の垂線に対して０°または第１の所定角度傾斜する方向から２つの所定導電型の一方の不純物を注入することにより前記基板の前記チャネル領域に不純物領域を形成する工程と、
前記第１のマスク材の上に第２膜を堆積させる工程と、
前記第２膜をエッチングすることにより前記第１の所定間隙よりも狭い前記第２の所定幅の間隙を有する前記第２のマスク材を形成する工程と、
前記第２のマスク材をエッチング用のマスクとして用いて前記電極膜に対してエッチングを行ない前記第２の所定幅だけそれぞれ離隔する前記複数の電極を形成する工程と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の電荷転送装置の製造方法。
【請求項８】
前記半導体基板上に前記絶縁膜を堆積させる工程と、
前記絶縁膜上に前記電極膜を堆積させる工程と、
前記電極膜上に第１膜を堆積させる工程と、
前記第１膜上にレジスト膜を形成した後パターニングにより前記第１の所定幅の間隙を有するレジストを形成する工程と、
前記レジストを用いて前記第１膜をエッチングすることにより前記第１のマスク材を形成する工程と、
前記第１のマスク材の上から前記レジストを剥離する工程と、
前記第１のマスク材をマスクとして用いて前記基板の垂線に対して０°または第２の所定角度傾斜する方向から２つの所定導電型の他方の不純物を注入することにより前記基板の前記チャネル領域に不純物領域を形成する工程と、
前記第１のマスク材の上に第２膜を堆積させる工程と、
前記第２膜をエッチングすることにより前記第２の所定幅の間隙を有する前記第２のマスク材を形成する工程と、
前記第２のマスク材をエッチング用のマスクとして用いて前記電極膜に対してエッチングを行ない前記第２の所定幅だけそれぞれ離隔する前記複数の電極を形成する工程と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の電荷転送装置の製造方法。
【請求項９】
前記半導体基板上に前記絶縁膜を堆積させる工程と、
前記絶縁膜上に前記電極膜を堆積させる工程と、
前記電極膜の上にレジスト膜を形成してパターニングすることにより前記第１の所定幅の間隙を有する間隙を有する第１のマスク材を形成する工程と、
第１のマスク材をバリアマスクとして前記基板の垂線方向に対して０°または所定の角度から２つの導電型の何れかの不純物イオンをインプランティングすることにより前記基板のチャネル領域層に不純物領域を形成する工程と、
前記第１のマスク材の何れか一方の辺に前記第１の所定幅よりも狭い前記第２の所定幅の間隙で離隔する重ねマスクを一体的に形成して第２のマスク材を形成する工程と、
前記第１のマスク材とこれに添付された第２のマスク材をエッチングマスクとして用いて前記電極膜をエッチングして、前記第２の所定幅で離隔する複数の電極を形成する工程と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の電荷転送装置の製造方法。
【請求項１０】
前記半導体基板上に前記絶縁膜を堆積させる工程と、
前記絶縁膜上に前記電極膜を堆積させる工程と、
前記電極膜の上にレジスト膜を形成してパターニングすることにより前記第１の所定幅の間隙を有する間隙を有する第１のマスク材を形成する工程と、
第１のマスク材をバリアマスクとして前記基板の垂線方向に対して０°または第１の所定角度で傾斜する第１の方向から２つの導電型の何れか一方の不純物イオンをインプランティングすることにより前記基板のチャネル領域層に不純物領域を形成する工程と、
前記第１のマスク材の何れか一方の辺に前記第１の所定幅よりも狭い前記第２の所定幅の間隙で離隔する重ねマスクを形成して第２のマスク材を形成する工程と、
前記第１のマスク材とこれに添付された第２のマスク材をエッチングマスクとして用いて前記電極膜をエッチングして、前記第２の所定幅の間隙で離隔する複数の電極を形成する工程と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の電荷転送装置の製造方法。
【請求項１１】
前記半導体基板上に前記絶縁膜を堆積させる工程と、
前記絶縁膜上に前記電極膜を堆積させる工程と、
前記電極膜の上にレジスト膜を形成してパターニングすることにより前記第１の所定幅の間隙を有する間隙を有する第１のマスク材を形成する工程と、
第１のマスク材をバリアマスクとして前記基板の垂線方向に対して０°または第２の所定角度で傾斜する第２の方向から２つの導電型の何れか他方の不純物イオンをインプランティングすることにより前記基板のチャネル領域層に不純物領域を形成する工程と、
前記第１のマスク材の何れか一方の辺に前記第１の所定幅よりも狭い前記第２の所定幅の間隙で離隔する重ねマスクを形成して第２のマスク材を形成する工程と、
前記第１のマスク材とこれに添付された第２のマスク材をエッチングマスクとして用いて前記電極膜をエッチングして、前記第２の所定幅の間隙で離隔する複数の電極を形成する工程と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の電荷転送装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電荷結合素子（Charge Coupled Device―ＣＣＤ―）等の電荷転送装置の製造方法に係り、特に、単層の電極によりＣＣＤを形成する場合に転送チャネル内に電位段差が形成されると共に、２相パルスで駆動されるＣＣＤ等の電荷転送装置を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在ＣＣＤの構造としては、２層の多結晶シリコン（以下、必要に応じてポリＳｉと表記する。）により電極を形成すると共に、２相パルスにより駆動される構造が広く用いられている。
【０００３】
図１０（ａ）〜（ｅ）を用いて、従来のｎチャネル埋込み形ＣＣＤを形成する例について説明する。まず、図１０（ａ）に示すように、ｐ型シリコン（Ｓｉ）基板１の表面に埋込みチャネル用のｎ型領域２をイオン・インプランティング（イオン注入）等の方法を用いて形成し、その上に酸化膜３を形成する。次に、図１０（ｂ）に示すように、第１層目の電極となるポリＳｉをデポジション／パターンニング（deposition/patterning）して蓄積部用の第１および第２の電極４１，４２を形成する。その後、図１０（ｃ）に示すように、第１および第２の電極４１，４２をマスクとして用いて、例えば、ボロン等のｐ型のイオンを注入して不純物濃度の異なる領域５を形成する。次に、図１０（ｄ）に示すように、第１および第２の電極４１，４２を絶縁膜６で覆った後、図１０（ｅ）に示すように、第２層目のポリＳｉをデポジション／パターニングすることにより、バリア部用の第１および第２のバリア電極７１，７２を形成する。
【０００４】
図１０（ａ）ないし（ｅ）の工程によって製造された従来のＣＣＤの動作について説明する。図１０（ｅ）の構成を有するＣＣＤは、図１１（ａ）に示す波形のパルスが、第１の電極４１，７１に印加されており、図１１（ｂ）に示す波形のパルスが、第２の電極４２，７２に印加されている。図１１（ａ）（ｂ）にそれぞれ示す２つのパルスは、互いに逆相の２相パルスとなっている。図１１（ｃ）は、図１０（ｅ）と同一構成を示しているが、図１１（ｃ）のｎ型チャネル領域２における電位分布は、図１１（ｄ）（ｅ）に示すようになっている。すなわち、図１１（ａ）（ｂ）の時刻Ｔ１では、チャネルの電位分布は、図１１（ｄ）のようになり、信号電荷は第２の電極４２の下にある。時刻Ｔ２における電位は図１１（ｅ）に示すようになり、このときの信号電荷は第２の電極４２の下から第１の電極４１の下へと移動する。２相パルスによって駆動されるＣＣＤ構造は、駆動パルスの波形が単純で高速性に優れている。
【０００５】
ところで、最近、半導体の加工精度が向上して、０．１〜０．２μｍの寸法精度によりパターンを形成することが可能になってきている。図１０（ｅ）においては、２層のポリシリコン間の絶縁膜６の厚さは、通常の場合は０．１〜０．２μｍであるため、ポリギャップを０．１〜０．２μｍの精度で加工できれば１層のみで電極を形成することが可能である。この場合、図１２（ａ）で図１０（ａ）と同様の半導体基板１，ｎ型領域２，酸化膜３の層構造を形成する。次に、図１２（ｂ）に示すように、バリアマスク９を形成してからバリアインプランティングを行なうことにより、電極を形成する前に不純物領域５に形成し、バリアマスク９を除去した後、図１２（ｃ）に示すように、狭いギャップを有する第１の電極８１と第２の電極８２とを形成する。電極８１，８２に図１２（ｅ）に示すような波形の２相パルスを印加し、図１０（ｄ）（ｅ）により示したものと同様にして、図１２（ｄ）に示すようなチャネル電位を形成する。この単層電極のＣＣＤ（以下、単層ＣＣＤと呼ぶ）は、１層の電極で形成することができるため、製造工程を短縮することができると共に、電極を形成するポリシリコン表面の凹凸を減少させるなどの利点があり、半導体製造における微細化技術の進展に伴って今後は単層ＣＣＤ構造が広く採用される可能性がある。
【特許文献１】特開平１０−２２３８７６号公報
【特許文献２】特開平５−１１４６１７号公報
【特許文献３】特開平８−８８３５２号公報
【特許文献４】特開平７−７４３３７号公報
【特許文献５】特開平５−３４３４３９号公報
【特許文献６】特開平９−２３７８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、単層のポリシリコン電極を有する従来のＣＣＤにおいても以下のような問題があった。まず、第１の問題としては、隣接する電極間に狭いギャップを形成するためには、高精度すなわち高価な製造設備が必要となり、製造コストが高くなってしまうという問題があった。
【０００７】
また、第２の問題として、図１２に示した方法により製造された単層ＣＣＤ構造では、マスクの合わせずれによって、不純物領域５と第１および第２の電極８１，８２との相対位置がずれてしまう可能性がある。例えば、不純物領域５が図１３（ａ）に示すように左にずれた場合には、チャネル電位にポケット１０が生じてしまい、図１３（ｂ）に示すように、転送効率が劣化する問題がある。
【０００８】
また、不純物領域５が図１３（ｃ）に示すように右にずれた場合には、障壁１１が形成されてしまい、これまた、転送効率が劣化することになる。不純物領域５の位置がギャップに対して０．１μｍ程度ずれただけでも、これらのポケットや障壁が発生してしまい、現在の技術水準における合わせ精度のレベルではこのようなずれは避けることが困難である。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、単層電極構造のＣＣＤにおいて、電極ギャップをエッチングするためのマスク材のギャップをそれよりも広いレジストパターンのギャップにより形成することにより、比較的広いレジスタパターンから狭い電極ギャップを形成することができる電荷転送装置の製造方法を提供することを目的とする。また、広い方のレジストパターンギャップから電極の下に電位勾配を設けるために不純物注入を斜めに行なうことにより、不純物を電極の下に安定的に注入することが可能となり、電極の下の電位勾配を安定させた状態で電荷転送装置を製造することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の基本構成に係る電荷転送装置の製造方法は、半導体基板と、半導体基板上に絶縁膜を介して単層で連続的に配置された複数の電極とを有する電荷転送装置の製造方法において、半導体基板に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に電極膜を堆積させる工程と、前記電極膜上に、少なくとも電極を形成する際のマスクとなると共に、第１の所定幅の間隙を有する第１のマスク材を形成する工程と、前記第１のマスク材と一体となって前記第１のマスク材の前記第１の所定幅よりも狭い第２の所定幅の間隙を有する第２のマスク材を形成する工程と、前記第２のマスク材をマスクとして用いて電極をエッチングする工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、単層電極構造のＣＣＤにおいて、電極の間隙をエッチングするためのマスク材の間隙をそれよりも広い第１の所定幅のレジストパターンの間隙により形成したので、比較的広い第１の所定幅のレジスタパターンから狭い第２の所定幅の電極ギャップを形成することができる。また、広い方のレジストパターンギャップから電極の下に電位勾配を設けるために不純物注入を斜めの上方向から行なうことにより、不純物を電極の下に安定的に注入することが可能となり、電極の下の電位勾配を安定させた状態で電荷転送装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら本発明に係る電荷転送装置の製造方法の実施形態について詳細に説明する。なお、各実施形態を示す図において、同一符号を付された構成要素は同一または相当する構成要素を示すものとする。
【第１実施形態】
【００１３】
図１（ａ）〜（ｆ）は、第１実施形態に係る電荷転送装置の製造方法の各製造工程を示す断面図である。第１実施形態により製造される電荷転送装置は、電極ピッチが１μｍ、電極長が０．８μｍ、電極と電極のギャップが０．２μｍである場合を例にとって説明する。まず、図１（ａ）において、図示しない基板上に形成されたチャネル領域２に酸化膜３を積層した後、酸化膜３の上にバリアマスク９を形成する。次に、バリアマスク９の上からバリアインプランティングを行なうことにより、チャネル領域２に濃度の異なる不純物領域５を形成した後、バリアマスク９を除去する。
【００１４】
次に、電極材としての電極膜８を厚さ５０−４００ｎｍ程度のポリＳｉを酸化膜３上に堆積させて、その上に電極形成用の第１膜１４として、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）またはシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）をギャップの寸法に応じて厚さ１００〜２００ｎｍ程度で形成する。
【００１５】
次に、図１（ｂ）において、第１膜１４の上にギャップを形成するためのレジスト１３をパターニングする。レジストギャップは、電極ギャップの仕上り目標０．２μｍより広い０．４μｍ程度とする。
【００１６】
図１（ｃ）でレジスト１３をマスクとして第１膜１４をエッチングする。その後に、エッチングにより残された第１膜１４の上から電極形成用の第２膜１５を図１（ｄ）のように堆積させる。第２膜１５の膜厚は、ギャップ寸法や第１膜１４の膜厚によって、およそ１００〜２００μｍ程度とする。
【００１７】
図１（ｅ）で第１膜１４および第２膜１５を異方性エッチングすると、第１膜１４の側壁に第２膜１５が残されるため、残された膜のギャップはレジスト１３のギャップよりも狭くなる。図１（ｆ）に示すように、この残された膜をマスクとして用いて電極８をエッチングして、０．２μｍのギャップを形成する。
【００１８】
以上の第１実施形態によれば、側壁に膜が残る現象を利用して第２のマスク材を形成する例を示したが、レジストや第２膜を熱や酸化などの化学反応により膨張させて、ギャップの狭い第２のマスク材を形成しても良い。この変形例については、図９（ａ）〜（ｄ）を用いて第９実施形態として詳細に後述する。
【第２実施形態】
【００１９】
第１実施形態においては、従来の単層ＣＣＤと同様に、図１（ａ）のバリアインプランティングを図１（ｂ）の電極の形成より前に行なっているために、レジストパターニングの際の合わせずれ等によって電極の下における電位勾配を安定して形成することができない傾向があった。
【００２０】
図２（ａ）〜（ｆ）に示す第２実施形態においては、第１実施形態における図１（ｂ）と図１（ｃ）との工程の間に、図２（ｃ）に示すように、レジスト１３と第１膜１４とをバリアマスクとして用いて、電極１４を通してバリアインプランティングを行なうようにしている。
【００２１】
イオンの注入を電極膜８と酸化膜３とを通して注入するため、注入の加速エネルギは比較的高く、例えば、ボロンを１００〜２００ｋｅＶで注入することによりｎ型の不純物領域５を形成するようにしている。また、電極膜８の厚さも比較的薄い方が良く、ポリＳｉの場合、２００ｎｍ以下程度が適当である。
【００２２】
図２（ａ）では、チャネル領域層２の上に酸化膜３を形成して、その上に第１膜を堆積させてからレジストパターニングを行なって、図１（ａ）のバリアマスク９よりも広い間隙でレジストマスク１３を形成し、図２（ｂ）に示すように、レジスト１３をマスクとして用いて第１膜１４をエッチングして、レジスト１３および第１膜１４よりなるバリアマスクを形成している。
【００２３】
次に、レジスト１３および第１膜１４をバリアマスクとして、図２（ｃ）に示すように図中右側斜め上方よりボロンをイオン注入して、バリアインプランテーションを行ない、不純物領域５を形成する。不純物領域５は、図２（ｃ）に示すように、最終工程で電極が形成された後に電極間の間隙の下側よりも電極の下側に位置するように偏位すると共に、図１（ａ）の不純物領域５と比較すると、形成された不純物領域５の形状が傾斜した楕円形状となっている。不純物領域５が形成された後に、レジスト１３はエッチングにより除去される。
【００２４】
次に、図２（ｄ）に示すように、第１膜１４の上から第２膜１５が堆積されて、第１膜１４と第２膜１５とは同化されて一体化され、その後、第２膜１５に対するエッチングを行なうことにより、図２（ｅ）に示すように、残された第２膜１５をマスクとして用いて電極膜８に対してエッチングを行ない、図２（ｆ）に示すように、個別の電極８，８を形成する。
【００２５】
以上の工程により電極を形成する第２実施形態の電荷転送装置の製造方法によれば、電極ギャップ形成マスクより広いマスクでインプランティングするため、電極下に不純物を注入し易い。また、左方向に傾斜角度をつけてインプランティングすると、隣接する２つの電極のうちの左側の電極の下側には不純物がさらに良く入り、右側の電極の下側には不純物が入り込まなくなるので、電位障壁の少ない良好な電位勾配を形成し易くなる。インプランティングの角度は、通常の半導体の製造工程で用いられる９°から３０°程度で良い。この第２実施形態によれば、インプランティングと電極形成のマスクギャップは同一のレジストパターニングより形成するため、合わせずれの影響を受けることなく、不純物領域の位置を電極ギャップに対して安定させて形成することができる。
【第３実施形態】
【００２６】
図２（ａ）〜（ｆ）により説明した第２実施形態の製造方法は、インプランティングするイオンとしてボロン等を用いて、ｐ型不純物を注入していたが、本発明はこれに限定されず、ｎ型の不純物イオンを図２（ｃ）の逆方向から注入するようにしても良い。ｎ型を形成するイオンとしては、ヒ素（Ａｓ）またはリン（Ｐ）等の例がある。このようなｎ型不純物を注入する例として第３実施形態につき図３（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。
【００２７】
図２（ａ）（ｂ）と同じ工程を経て、チャネル領域層２の上に酸化膜３を形成し、その上から電極膜８を堆積させて、電極膜８の上から第１膜１４を堆積させてから、レジスト１３をパターニングして第１膜をエッチングして、図３（ａ）に示すように、電極膜８上にインプランティング用のマスクとしての第１膜１４およびレジスト１３を形成する。この図３（ａ）の状態で、図中左斜め上方向からヒ素やリン等のｎ型の不純物イオンをインプランティングする。このように、第３実施形態においては、図２（ｃ）のボロンの注入方向とは逆方向から注入している。その後、レジスト１３は第１膜１４の上から剥離される。
【００２８】
その後、レジスト１３が剥離され、第１膜１４がエッチングされた上から、図３（ｂ）に示すように第２膜１５が堆積される。その後、図３（ｃ）に示すように、第２膜１５をマスクとして電極膜８がエッチングされて、図３（ｄ）に示すように、電極８，８が形成される。以上のようにして、チャネル領域２に形成される高濃度の不純物領域５の導電型を第２実施形態のものと逆の導電型に形成することも可能である。また、不純物領域５が形成される箇所も、第２実施形態とは逆側の位置関係となる。この場合には、不純物領域５が電荷のたまる蓄積部となり、不純物を打たれていない部分がバリア部となる。
【第４実施形態】
【００２９】
なお、上述した第１ないし第３実施形態の製造方法においては、レジスト１３およびエッチング後の第１膜１４をバリアインプランティングの際のマスクとして用いて、バリアインプランティングを行なっていたが、本発明はこのような工程に限定されず、バリアインプランティングを行なう前にレジスト１３を剥離するようにしても良い。図４（ａ）〜（ｆ）を用いて、レジスト１３を剥離してから第１膜１４をマスクとして用いて、ｐ型のボロンイオンを図中の右側斜め上方向からバリアインプランティングする第４実施形態の製造方法について説明する。
【００３０】
図４（ａ）（ｂ）のチャネル領域層２の上に酸化膜３を介して第１膜１４を堆積させてから電極レジストパターニングしてから、このレジスト１３をエッチングストッパとして用いて第１膜１４の一部をエッチングにより除去してバリア用のマスクを形成する工程までは第１ないし第３実施形態と同様である。その後、図４（ｂ）の状態でレジスト１３のみを剥離・除去して第１膜１４のみをバリア注入の際のマスクとして残している。このとき、レジスト１３の除去の際に第１膜１４の上面と両側の角部も多少は除去されて肉薄な状態となる。
【００３１】
次に、残された第１膜１４をバリア注入時のマスクとして用いて、例えばｐ型のボロン（Ｂ）イオンであれば、図中で右斜め上方向からイオン注入して、図４（ｃ）に示すようにｎ型のチャンネル領域２内に濃度の異なる不純物領域５を第１膜１４のマスクの間隙よりも隣接する一方の第１膜１４の下側に位置ずれさせて形成する。
【００３２】
その後、図４（ｄ）に示すように、レジスト１３剥離後に残されてバリア注入時のマスクとして用いられた第１膜１４の上から第２膜１５を堆積させる。第２膜１５は、第１膜１４の上から全体を包み込むようにして一体となり、この第２膜１５をエッチングすることにより、図４（ｅ）に示すように、第２膜１５が微細な間隙を残して除去される。その後、図４（ｆ）に示すように、第２膜１５をマスクとして電極膜８がエッチングされて、残された第２膜１５に対応する電極８が形成される。
【第５実施形態】
【００３３】
上述した第４実施形態のように、レジスト１３を剥離してからバリアインプランティングを行なうようにする製造方法においても、第３実施形態のように、ｎ型のリン、ヒ素を左斜め上方からインプランティングすることも可能である。この一例として、図５（ａ）〜（ｄ）を用いて、この発明の第５実施形態に係る電荷転送装置の製造方法について説明する。
【００３４】
チャネル領域層２の上に酸化膜３を介して電極膜８を堆積させ、その上に電極レジストパターニングを施してレジスト１３を形成し、このレジスト１３を用いて第１膜１４に対してエッチングを行ない、その後、レジスト１３の剥離を行なう工程までは、図４（ａ）（ｂ）と同様である。レジスト１３を剥離した後、図５（ａ）に示すように、レジスト剥離後に多少は肉薄となって残された第１膜１４をバリア注入時のマスクとして用いて、例えばｎ型のリンやヒ素等のイオンによりバリアインプランティングを行なう。イオンの打ち込み方向は、図３（ａ）に示した第３実施形態と同様に、図中の左斜め上の方向からである。
【００３５】
次に、図５（ｂ）に示すように、幾分肉薄となって残された第１膜１４の上から第２膜１５を堆積させて、一体となったマスク加工用の膜を形成する。次に、図５（ｃ）に示すように、第２膜１５をエッチングにより一部分だけ除去して、電極エッチング用のマスクを形成する。次に、図５（ｄ）に示すように、残された第２膜１５をマスクにして電極膜８に対するエッチングを行なう。これにより、残された第２膜１５に対応する電極８が形成される。
【第６実施形態】
【００３６】
上述した第１ないし第５実施形態に係る電荷転送装置の製造方法においては、電極レジストパターニングを行なうためのパターン形成の際に、まず、第１膜１４のパターンを形成した後に第２膜１５を堆積させ、その後、第２膜をエッチングして電極レジスト用のパターンを形成するようにしていたが、本発明はこれに限定されず、間隙が広めのレジストを用いてバリアインプランティングを行ない、その後に重ねマスクとしての第２のレジストをパターニングして電極エッチング用の狭い間隙を形成してからエッチングを行なって電極膜から電極を形成するようにしても良い。その基本的な製造工程例として図６（ａ）〜（ｄ）を用いて、第６実施形態に係る電荷転送装置の製造方法について説明する。
【００３７】
図６（ａ）〜（ｄ）に示す第６実施形態では、電極８上の第１のレジスト１３により、第１のマスクを形成し、この第１のレジスト１３をマスクとして、図６（ｂ）に示すように、バリアインプランティングを行ない、更に第２のレジスト１６を重ねてパターニングし、図６（ｃ）に示すように、第１のレジスト１３と第２のレジスト１６とにより第２のマスク材を形成する。
【００３８】
次に、図６（ｄ）に示すように、第１および第２のレジスト１３，１６より構成された第２重ねマスクを用いてエッチングを行ない、電極８を形成する。この第６実施形態の例でもレジスト１３，１６のパターニングは電極ギャップよりも広い間隔で行なうことができるので、斜めにインプランティングしなくても、電極の下に不純物を充分に注入することができる。
【００３９】
ただし、この第６実施形態では、第２のマスク材のギャップは第１のレジスト１３と第２のレジスト１６との合わせずれにより変わる欠点があるが、隣接する２つの電極のうち左側の電極の左辺と不純物領域の位置は固定されるので、図１２に示した従来例や図１に示す第１実施形態よりは電位障壁ができ難いという長所がある。
【第７実施形態】
【００４０】
第６実施形態に係る電荷転送装置の製造方法によれば、レジスト１３をバリアマスクとして用いて、図６（ｂ）に示すように垂直方向からバリアインプランティングを行なうようにしていたが、第２，第３，第４，第５実施形態のように、何れか斜め上方向からｐ型またはｎ型の不純物イオンを注入してバリアインプランティングを行なうようにしても良い。この一例として図７（ａ）〜（ｄ）を用いて第７実施形態に係る電荷転送装置の製造方法について説明する。
【００４１】
図７（ａ）に示すように、図示しない基板上のチャネル領域層２上に酸化膜３を介して電極膜８を堆積し、第６実施形態と同様に、その上に第１のマスクパターンとなる第１のレジスト１３を形成する。次に、図７（ｂ）に示すように、例えばボロン等のｐ型の不純物を図中で右斜め上方よりイオン・インプランティングしてチャネル領域層２に不純物領域５を形成する。その後、図７（ｃ）に示すように、第２のレジスト１６をパターニングして第２の重ねマスクを形成する。
【００４２】
次に、図７（ｄ）に示すように、第１および第２のレジスト１３，１６より構成された第２の重ねマスクを用いて電極膜に対してエッチングを行ない、間隙の狭くなった電極８を複数形成することができる。以上の第７実施形態に係る製造方法では、チャネル領域層２の中に濃度の異なる不純物領域５が形成されることになる。
【第８実施形態】
【００４３】
図３および図５にそれぞれ示した第３および第５実施形態の製造方法と同様に、例えばリンやヒ素等のｎ型不純物を用いて、図中の左斜め上方向からインプランティングするようにしても良い。この例として、図８（ａ）〜（ｄ）を用いて第８実施形態に係る電荷転送装置の製造方法について説明する。
【００４４】
図８（ａ）でチャネル領域層２の上に酸化膜３を介して電極膜８を堆積させて、第１のマスクパターニングを行ない、第１のレジスト１３を形成する工程は、図６（ａ）および図７（ａ）の第６および第７実施形態と同様である。次に、第１のレジスト１３をマスクとして用いて、図８（ｂ）に示すように、例えばリン、ヒ素等のｎ型不純物イオンを図中左斜め上方向からインプランティングして、チャネル領域層２の中にｎ型で高濃度の不純物領域５を形成する。
【００４５】
次に、図８（ｃ）に示すように、第１のレジスト１３の何れか一方の辺に、第２の重ねマスクパターニングを行なって第２のレジスト１６を形成し、第１および第２のレジスト１３，１６を電極膜８に対するマスクとして用いて、図８（ｄ）に示すように、電極８，８をエッチングにより形成する。
【第９実施形態】
【００４６】
図９（ａ）〜（ｄ）は、第９実施形態に係る電荷転送装置の製造方法の各製造工程を示す断面図であり、第１実施形態を説明するために用いた図１（ａ）〜（ｆ）のうちの図１（ｂ）〜（ｅ）を図９（ｂ）（ｃ）のうように変更したものである。まず、図９（ａ）において、図示しない基板上に形成されたチャネル領域２に酸化膜３を積層した後、酸化膜３の上にバリアマスク９を形成する。次に、バリアマスク９の上からインプランティングを行なうことにより、チャネル領域２に濃度の異なる不純物領域５を形成した後、バリアマスク９を除去する。
【００４７】
次に、図９（ｂ）において、酸化膜３上に電極膜８を堆積させ、その上にギャップを形成するためのレジスト１３をパターニングする。レジストギャップは、電極ギャップの仕上り目標０．２μｍより広い０．４μｍ程度とする。次に、図９（ｃ）でレジストを加熱や酸化などの化学反応により膨張させて、ギャップの狭いマスク材１５を形成する。このマスク材１５の膜厚は、ギャップ寸法やレジスト１３の膜厚によって、およそ１００〜２００μｍ程度とする。最後に、図９（ｄ）に示すように、このマスク材をマスクとして用いて電極膜８をエッチングして、０．２μｍのギャップを形成する。
【００４８】
すなわち、この第９実施形態に係る電荷転送装置の製造方法の各工程をまとめて説明すると、本発明の基本的構成による製造方法において、半導体基板上に絶縁膜としての酸化膜３を形成する工程と、この酸化膜３上にマスク９を形成する工程と、マスク９をマスク材としてバリアインプランティングして不純物領域５を基板のチャネル領域２に形成する工程（以上、図９（ａ）に図示）と、マスク９を剥離して酸化膜３上に絶縁膜上に電極膜８を堆積させる工程と、電極膜８上に電極用のレジスト１３をパターニングする工程（以上、図９（ｂ）に図示）と、レジスト１３を加熱または酸化により膨張させてギャップの狭い所定幅の間隙を有する前記第２のマスク材に相当するマスク１５を形成する工程（図９（ｃ）に図示）と、マスク１５をエッチングマスクとして用いて電極膜８をエッチングしてギャップの狭い所定幅の間隙で離隔する複数の電極と形成する工程（図９（ｄ）に図示）と、を備えることを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１実施形態による電荷転送装置の製造方法の製造工程を（ａ）〜（ｆ）で示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態による電荷転送装置の製造方法の製造工程を（ａ）〜（ｆ）で示す断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態による電荷転送装置の製造方法の製造工程を（ａ）〜（ｄ）で示す断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態による電荷転送装置の製造方法の製造工程を（ａ）〜（ｆ）で示す断面図である。
【図５】本発明の第５実施形態による電荷転送装置の製造方法の製造工程を（ａ）〜（ｄ）で示す断面図である。
【図６】本発明の第６実施形態による電荷転送装置の製造方法の製造工程を（ａ）〜（ｄ）で示す断面図である。
【図７】本発明の第７実施形態による電荷転送装置の製造方法の製造工程を（ａ）〜（ｄ）で示す断面図である。
【図８】本発明の第８実施形態による電荷転送装置の製造方法の製造工程を（ａ）〜（ｄ）で示す断面図である。
【図９】本発明の第９実施形態による電荷転送装置の製造方法の製造工程を（ａ）〜（ｄ）で示す断面図である。
【図１０】従来の２層電極構造ＣＣＤの製造方法を製造工程（ａ）〜（ｅ）で示す断面図である。
【図１１】図１０に示された従来の２層電極構造を示す（ｃ）断面図における２相パルス駆動時の電位分布（ａ）（ｂ）と信号電荷（ｄ）（ｅ）をそれぞれ示す特性図である。
【図１２】従来の２相パルス駆動の単層電極構造ＣＣＤの製造方法の製造工程（ａ）〜（ｃ）を示す断面図と、その信号電荷（ｄ）と２相パルス（ｅ）の波形を示す特性図である。
【図１３】図１２により製造された単層ＣＣＤの不純物層の左ずれ（ａ）で生じるポケット（ｂ）と右ずれ（ｃ）で生ずる電位障壁（ｄ）とを示すそれぞれ断面図および特性図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  半導体基板
２  チャネル領域層
３  絶縁膜
５  不純物領域
８  電極膜（電極）
１３  レジスト
１４  第１膜（第１のマスク材）
１５  第２膜（第２のマスク材・ギャップの狭いマスク）
【図１】
2005136160.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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