JPH0316232A - Manufacture of charge coupled device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、多結晶シリコンによる2層ゲート構造を有す
る電荷結合素子の製造方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a charge coupled device having a two-layer gate structure made of polycrystalline silicon.
従来の技術
2層ゲート構造の電荷結合素子を動作させるには、第1
層多結晶シリコンゲート下と第2層多結晶シリコンゲー
ト下の基板表面不純物濃度に差をつけておかなければな
らない。そのための従来方法の一例を第2図を用いて説
明する。第2図は電荷結合素子の製造工程の一部を説明
する概略図である。まずP型半導体シリコン基板1上に
熱酸化膜2を形成した後、全面的にリンをイオン注入す
る。打ちこまれたリンは高温熱処理によって、N型拡散
層3を形成する。続いて第1層多結晶シリコンゲート4
が形成され、この第1層多結晶シリコンゲート4をマス
クとしてボロンをイオン注入する。次の高熱処理によっ
てボロンはN型拡散層a中へ拡散し、弱いN型拡散層7
を形成する。その後、第2層多結晶シリコンゲート5が
形成される。結果として、第2層多結晶シリコンゲート
6の下には、第1層多結晶シリコンゲート4の下よシも
低濃度のN型拡散層が形戒されることになる。Conventional technology In order to operate a charge-coupled device with a two-layer gate structure, the first
A difference must be made between the substrate surface impurity concentrations under the layered polycrystalline silicon gate and under the second layered polycrystalline silicon gate. An example of a conventional method for this purpose will be explained using FIG. 2. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a part of the manufacturing process of a charge coupled device. First, a thermal oxide film 2 is formed on a P-type semiconductor silicon substrate 1, and then phosphorous is ion-implanted over the entire surface. The implanted phosphorus forms an N-type diffusion layer 3 by high-temperature heat treatment. Next, the first layer polycrystalline silicon gate 4
is formed, and boron ions are implanted using this first layer polycrystalline silicon gate 4 as a mask. By the next high heat treatment, boron diffuses into the N-type diffusion layer a, and the weak N-type diffusion layer 7
form. Thereafter, a second layer polycrystalline silicon gate 5 is formed. As a result, a low concentration N-type diffusion layer is formed under the second layer polycrystalline silicon gate 6 as well as under the first layer polycrystalline silicon gate 4.
発明が解決しようとする課題
従来法では、ボロンイオン注入後にN型拡散層T上の熱
酸化膜8をいったん除去した後、再び熱酸化して第2ゲ
ート酸化膜8を形成する。このため、ボロンの再分布が
生じ、目的とするボロン濃度分布を得ることが難しい。Problems to be Solved by the Invention In the conventional method, after boron ion implantation, the thermal oxide film 8 on the N-type diffusion layer T is once removed and then thermally oxidized again to form the second gate oxide film 8. Therefore, boron redistribution occurs, making it difficult to obtain the desired boron concentration distribution.
課題を解決するための手段
本発明は熱酸化によるボロンの再分布という問題に対す
る最も根本的な解決策は、ボロンのように酸化膜中ヘの
再分布を生じやすい不純物を使用しないことである。す
なわち、N型領域にP型不純物(ボロン)を打ちかえす
ことによって不純物濃度に差をつけるという方法を捨て
去る必要がある。本発明では、筐ず最初に、低濃度N型
領域を形成しておき、多結晶ポリシリコンゲート電極形
成後に第1層多結晶シリコンゲートの上から第1層多結
晶シリコンゲートを突きぬけて、二価のリンイオンをイ
オン注入によって導入することによ9、第1層多結晶シ
リコンゲート下のN型不純物濃度を第2層多結晶シリコ
ンゲート下のN型不純物濃度よシも高くしている。多結
晶シリコン層を突きぬけてイオン注入するには、非常に
高加速が可能なイオン注入機が必要であるが、本発明で
は二価イオンを利用することにより、一般的なイオン注
入機でも容易に量産レベルで実用化することができる。Means for Solving the Problems According to the present invention, the most fundamental solution to the problem of boron redistribution due to thermal oxidation is not to use impurities that are likely to cause redistribution into the oxide film, such as boron. That is, it is necessary to abandon the method of creating a difference in impurity concentration by replacing the P-type impurity (boron) with the N-type region. In the present invention, first, a low concentration N-type region is formed, and after forming a polycrystalline polysilicon gate electrode, the second layer is penetrated through the first layer polysilicon gate from above the first layer polysilicon gate. By introducing valent phosphorus ions by ion implantation, the N-type impurity concentration under the first-layer polycrystalline silicon gate is made higher than the N-type impurity concentration under the second-layer polycrystalline silicon gate. In order to implant ions through a polycrystalline silicon layer, an ion implanter capable of extremely high acceleration is required, but by using divalent ions in the present invention, it can be easily performed with a general ion implanter. It can be put into practical use at the mass production level.
作用
以上の構成によ9、一導電型半導体基板上に形成する2
層多結晶シリコンゲート構造・(埋め込みチャンネ/&
−型)電荷結合素子において、第2層多結晶シリコンゲ
ートの選択エッチング後、エッチング用フォトレジスト
マスクパターンを除去することなく、二価のリンイオン
をイオン注入法によって第1層多結晶シリコンゲート下
に導入することによシ、第1層多結晶シリコンゲートと
第2層多結晶シリコンゲートとの間に余分な工程を用い
ることなく目的とする不純物濃度差をイオン注入工程を
利用してコントロールよく形成することによう理想的な
ポテンシャル障壁を形成することができる。このように
して作ったポテンシャル障壁は酸化膜の再形成等の熱処
理を省略できる上に、ポロンの打ちかえし工程を使用し
ないので製造上の不純物濃度バラツキを最小限度にかさ
えることができる。According to the structure described above, 9, 2 formed on a semiconductor substrate of one conductivity type.
Layered polycrystalline silicon gate structure (buried channel/&
- type) charge coupled device, after selectively etching the second layer polycrystalline silicon gate, divalent phosphorus ions are implanted under the first layer polycrystalline silicon gate without removing the etching photoresist mask pattern. By introducing this, it is possible to form a desired impurity concentration difference between the first layer polycrystalline silicon gate and the second layer polycrystalline silicon gate using an ion implantation process without using any extra steps. As such, an ideal potential barrier can be formed. The potential barrier created in this way can omit heat treatment such as re-formation of the oxide film, and also eliminates the need for a poron redoing process, making it possible to minimize variations in impurity concentration during manufacturing.
実施例
電荷結合素子の製造工程の一部を説明する概略図である
第1図を用いて、本発明の実施例を説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, which is a schematic diagram illustrating a part of the manufacturing process of a charge-coupled device.
第1図で1は比抵抗20g−備のP型半導体シリコン基
板である。この基板1を熱酸化して厚さ6onuの熱酸
化膜2を形成した後、加速エネルギー100k●Vでリ
ンをイオン注入する。打ちこ1れたリンは11oO゜C
,窒素雰囲気での熱処理によってN型拡散層3を形成す
る。このN型拡散層3の濃度は、従来方法でのボロン打
ち返し領域(リン注入領域にうすいボロン注入が入る領
域)に対応させる為に、従来方法よシもリンイオン注入
量を少なくしている。続いて第1層多結晶シリコンゲー
ト4を形成する。多結晶シリコン厚は350nuである
。その後、第1層多結晶シリコンゲート4の表面を酸化
したのち、第2層多結晶シリコンゲート6を、フォトレ
ジストパターン6に従って形成する。第2層多結晶シリ
コンゲート厚はsoonmである。この状態で、二価の
リンイオンヲ加速エネルギー180keVにてイオン注
入する。これは、一価のリンに換算すると3 6 0k
eVのエネルギーに相当し、リンイオンは第1層多結晶
シリコンゲート4を突きぬけて、チャンネル部まで達す
る。その後の工程の熱処理(最高温度は1100℃)に
よってリンイオンは深く拡散し、N型拡散領域9となる
。N型拡散領域9は、2回のリンイオン注入の合計量に
よってその不純物濃度が決まる。以上のような拡散手法
によう、従来方法と同様な構造すなわち、第1層多結晶
シリコンゲート下と第2層多結晶シリコンゲート下がと
もにN型で、しかも前者の濃度のほうが後者の濃度よシ
も大きいという構造を実現することができた。In FIG. 1, 1 is a P-type semiconductor silicon substrate with a specific resistance of 20 g. After thermally oxidizing this substrate 1 to form a thermal oxide film 2 with a thickness of 6 onu, phosphorus ions are implanted at an acceleration energy of 100 kV. The defeated Rin is 11oO゜C
, an N-type diffusion layer 3 is formed by heat treatment in a nitrogen atmosphere. The concentration of the N-type diffusion layer 3 is such that the amount of phosphorus ions implanted is smaller than in the conventional method in order to correspond to the boron return region (region where a thin boron implantation is applied to the phosphorus implanted region) in the conventional method. Subsequently, a first layer polycrystalline silicon gate 4 is formed. The polycrystalline silicon thickness is 350 nu. After that, the surface of the first layer polycrystalline silicon gate 4 is oxidized, and then a second layer polycrystalline silicon gate 6 is formed according to the photoresist pattern 6. The thickness of the second layer polycrystalline silicon gate is soon m. In this state, divalent phosphorus ions are implanted at an acceleration energy of 180 keV. This is 360k when converted to monovalent phosphorus.
The energy corresponds to eV, and the phosphorus ions penetrate through the first layer polycrystalline silicon gate 4 and reach the channel portion. The phosphorus ions are deeply diffused by heat treatment in the subsequent step (maximum temperature is 1100° C.), forming an N-type diffusion region 9. The impurity concentration of the N-type diffusion region 9 is determined by the total amount of the two phosphorus ion implantations. In the above diffusion method, the structure is similar to that of the conventional method, that is, the bottom of the first layer polycrystalline silicon gate and the bottom of the second layer polycrystalline silicon gate are both N type, and the concentration of the former is higher than that of the latter. We were able to realize a structure with a large capacity.
発明の効果
本発明を使用することによb1第1層と第2層の多結晶
シリコンゲート下のH型不純物濃度差をつくる際にボロ
ンを用いることがない為、酸化膜中ヘの不純物再分布に
よる不純物濃度のばらつきを生じることのない精密な不
純物濃度制御が可能となった。Effects of the Invention By using the present invention, boron is not used to create a difference in H-type impurity concentration under the polycrystalline silicon gates of the b1 first layer and the second layer, so impurity regeneration into the oxide film is prevented. It has become possible to precisely control impurity concentration without causing variations in impurity concentration due to distribution.
第1図は電荷結合素子の製造工程における本発明にもと
すく製造工程略図、第2図は従来の電荷結合素子製造工
程概略図である。
1・・・・・・P型半導体シリコン基板、2・・・・・
・熱酸化膜、3・・・・・・N型拡散層、4・・・・・
・第1層多結晶シリコンゲート、6・・・・・・第2層
多結晶シリコンゲート、6・・・・・・フォトレジスト
パターン、7・・・・・・ボロンイオン注入・打ちかえ
し拡散によるN型拡散層、8・・・・・・再形威された
熱酸化膜層、9・・・・・・追加イオン注入されたN型
拡散層。FIG. 1 is a schematic diagram of the manufacturing process of a charge-coupled device according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of a conventional charge-coupled device manufacturing process. 1... P-type semiconductor silicon substrate, 2...
・Thermal oxide film, 3...N-type diffusion layer, 4...
・First layer polycrystalline silicon gate, 6... Second layer polycrystalline silicon gate, 6... Photoresist pattern, 7... Boron ion implantation/reverse diffusion N-type diffusion layer, 8...Reformed thermal oxide film layer, 9...N-type diffusion layer into which additional ions have been implanted.
Claims (1)
ゲート構造の電荷結合素子において、第2層多結晶シリ
コンゲートの選択エッチング後、エッチング用フォトレ
ジストマスクパターンを除去することなく、二価のリン
イオンを前記フォトレジストパターンをマスクとしてイ
オン注入法によって第1層多結晶シリコンゲート下に導
入することにより、前記第1層多結晶シリコンゲートと
前記第2層多結晶シリコンゲートとの間に電荷ポテンシ
ャル障壁を形成することを特徴とする電荷結合素子の製
造方法。In a charge-coupled device with a two-layer polycrystalline silicon gate structure formed on a semiconductor substrate of one conductivity type, after selective etching of the second-layer polycrystalline silicon gate, divalent phosphorus ions are generated without removing the etching photoresist mask pattern. is introduced under the first layer polycrystalline silicon gate by ion implantation using the photoresist pattern as a mask, thereby creating a charge potential barrier between the first layer polycrystalline silicon gate and the second layer polycrystalline silicon gate. 1. A method for manufacturing a charge-coupled device, comprising: forming a charge-coupled device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15187589A JPH0316232A (en) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | Manufacture of charge coupled device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15187589A JPH0316232A (en) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | Manufacture of charge coupled device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0316232A true JPH0316232A (en) | 1991-01-24 |
Family
ID=15528119
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15187589A Pending JPH0316232A (en) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | Manufacture of charge coupled device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0316232A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5246875A (en) * | 1991-10-15 | 1993-09-21 | Goldstar Electron Co., Ltd. | Method of making charge coupled device image sensor |
WO2002001602A3 (en) * | 2000-06-27 | 2002-05-10 | Koninkl Philips Electronics Nv | Method of manufacturing a charge-coupled image sensor |
-
1989
- 1989-06-14 JP JP15187589A patent/JPH0316232A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5246875A (en) * | 1991-10-15 | 1993-09-21 | Goldstar Electron Co., Ltd. | Method of making charge coupled device image sensor |
WO2002001602A3 (en) * | 2000-06-27 | 2002-05-10 | Koninkl Philips Electronics Nv | Method of manufacturing a charge-coupled image sensor |
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