167487. lajstromszámú szabadalom • Töltés-csatolású félvezető eszköz és eljárás annak előállítására
3 167487 4 igen tág határok között -pl. -10 V-tól+15V-igtetszőlegesen változtatható, és a maximálisan tárolható töltésmennyiség tipikusan kb.6'1012, q* • cm"2 , ahol q az elektron töltése (ld. [5-10]). Ezen jelenség felhasználása alapján C. A. T. 5 Salama és P. P. Gelberger két- [11], sőt egyfázisú [12] CCD-rendszer elkészítésére tettek javaslatot. Az általuk ismertetett rendszerek lényeges hátránya azonban, hogy a fotolitográfiai maszkok rendkívül pontos illesztése szükséges ahhoz, hogy a káros 10 potenciálgátak ill. -gödrök fellépését megakadályozzák, illetve a [11] közleményben szemléltetett esetben, amikor az egymást követő maszkok között átfedés van, ugyancsak hátrányos többlet-potenciálgödör jelenik meg az elkerülhetetlen pontat- 15 lanságok következtében. A találmánnyal azt a célt tűztük ki, hogy olyan töltés-csatolású félvezető eszközt készítsünk, amelyben nem lépnek fel az ismert megoldásoknál jelentkező káros potenciálgödrök, illetve -gátak, 20 ezáltal a töltéstovábbítási hatásfok jobb, ugyanakkor előállítása egyszerű és kézbentartható technológiai lépésekkel történik. A találmány szerint ezt azáltal érjük el, hogy az eszköz elektródarendszerét két lépésben oly módon 25 alakítjuk ki, hogy minden esetben biztosítva legyen az elektródarendszer és a félvezető hordozó szükséges relatív helyzete (self-aligning). A találmány tehát egyrészt töltés-csatolású félvezető eszköz, amelynek félvezető hordozón kiala- 30 kított töltött szigetelőrétege, a szigetelőrétegen lévő elektródarendszere és az elektródarendszerhez, valamint a félvezető hordozóhoz csatlakoztatott kivezetései vannak, és az jellemzi, hogy az elektródarendszer egymáshoz képest egyenlő hézagokkal 35 elhelyezett elektródáit két vezetőréteg alkotja, ahol a második vezetőréteg az első vezetőréteget részben fedi, részben túlnyúlik azon. A találmány szerinti félvezető eszköz egy előnyös kiviteli alakjában a félvezető hordozóban a kiürülési tartomány vastag- 40 sága az elektródák első vezetőrétege alatt nagyobb, mint a félvezető hordozó egyéb részein. Az elektródákat alkotó két vezetőréteg egymástól különböző anyagú is lehet, és előnyösen oly módon van megválasztva, hogy az elektródák első vezető- 45 rétegét részben fedő második vezetőréteg anyaga az első vezetőréteget meg nem támadó marószerrel eltávolítható fém. A találmány másrészt eljárás töltés-csatolású félvezető eszköz előállítására, ahol a félvezető 50 eszköznek félvezető hordozón kialakított töltött szigetelőrétege és a szigetelőrétegen lévő elektródarendszere van, és az jellemzi, hogy a félvezető hordozón villamosan tölthető szigetelőréteget alakítunk ki, a szigetelőrétegre első vezetőréteget 55 viszünk fel, ebből egymástól hézagokkal elválasztott elektródákból álló elektródarendszert alakítunk ki, ezután az elektródarendszerre feszültségimpulzust adunk, majd az elektródák legalább egyik szélét változatlanul hagyva, második vezetőréteg 60 szelektív felvitelével valamennyi elektródát legalább az egyik irányban megszélesítjük. A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módjánál a feszültségimpulzus ráadása után az elrendezésre második vezetőréteget viszünk fel, amelyből masz- 65 kolási technikával, az első vezetőréteg anyagát meg nem támadó marószer alkalmazásával az elektródákat részben fedő második rétegelrendezést alakítunk ki. Ezt célszerűen úgy végezhetjük, hogy az elektrödarendszert maszkolási technikával alakítjuk ki, és a második rétegelrendezés kialakításánál az elektródarendszernél alkalmazott maszknak a szomszédos elektródák közötti hézagnál kisebb eltolásával készített maszkot alkalmazunk. Elkészíthetjük azonban ugyancsak a találmány szerint a töltés-csatolású félvezető eszközt ún. „stripping" módszer alkalmazásával úgy is, hogy a feszültségimpulzus ráadása után az elrendezést fotorezisztlakkal fedjük be, a lakkrétegen az alatt lévő elektródákkal részben fedésben ablakokat nyitunk, ezután felvisszük a második vezetőréteget, majd a felesleges vezetőrétegrészeket a fotorezisztlakkal együtt eltávolítjuk. A találmány szerinti eljárás során a félvezető hordozóban már a szigetelőréteg kialakításának hatására is létrejöhet kiürülési tartomány, előnyösen azonban az eljárás során a kiürülési tartomány kialakulását még járulékos feszültségimpulzus alkalmazásával elősegíthetjük. Célszerűen ez úgy történhet, hogy vagy az első vezetőréteg felvitele után a vezetőrétegre feszültségimpulzust adunk, majd az eljárást az elektródarendszer kialakításával folytatjuk, vagy az elektródarendszer kialakítása után az elrendezésre további vezetőréteget viszünk fel, a további vezetőrétegre feszültségimpulzust adunk, a további vezetőréteget az első vezetőréteg anyagát meg nem támadó marószerrel eltávolítjuk, majd az eljárást az elektródarendszerre való feszültségimpulzus ráadásával folytatjuk. A találmány szerinti töltés-csatolású félvezető eszköznek kedvezőek a töltéstovábbítási tulajdonságai, mivel a véges gyártási pontosság nem eredményez a félvezető hordozóban káros potenciálgödröket illetve -gátakat. Emellett a javasolt előállítási eljárás nem támaszt szigorú fotolitográfiai követelményeket az elektródarendszer kialakításánál. A találmányt a továbbiakban a rajzokon szemléltetett kiviteli alakok alapján ismertetjük részletesebben. Az ábrákon a méretarányok a szemléletes ábrázolás érdekében erősen torzítottak. Az 1. ábra a találmány szerinti félvezető eszköz előállítási folyamatát mutatja az eszköz vázlatos metszeti rajzaival. A 2. ábra a találmány szerinti félvezető eszköz egy kiviteli alakjának működését szemlélteti. Az ábrákon egy kétfázisú MNOS CCD elrendezést ismertetünk, melynek lényege, hogy az elektródarendszert két egymást követő vezetőréteg felvitellel alakítjuk ki, ahol a második vezetőréteg az elsőt részben fedi, részben túlnyúlik azon, biztosítva ezáltal a „self-aligning"-ot. Az egymást követő technológiai lépéseket az 1. ábrán ábrázoljuk. Egy, pl. n-típusú lOohmcm fajlagos ellenállású szilícium 1 hordozón először 20—100 Ä vastagságú Si02 első 2 szigetelőréteget, majd ezt követően 200-1000 Á vastagságú Si3 N 4 második 3 szigetelőréteget alakítunk ki. Ezt első 4 vezetőréteggel, ami lehet pl. felpárologtatott polikristályos szilícium, vagy molibdén, teljesen befedjük. 2
