176096. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kétfázisú töltésléptető elrendezés előállítására
3 176096 4 lyos szilícium alapján a kapuk közötti hézagokban nagyobb veszteségi teljesítmények jelentkeznek, és ennek következtében a kapu közötti hézagoknak viszonylag nagyoknak kell lenniük (kb. 10 jjtm). Célunk, hogy találmányunk szerinti eljárásunkkal olyan kétfázisú töltésléptető építőelemeket állítsunk elő fedett csatornával és implantált záróréteggel, amelyek biztosítják mind az SCCD elemek előnyeit villamosán hatásos egymást átfedő kapuelektródákkal, mind pedig a BCCD elemek előnyeit fedett csatornával és implantált zárórétegekkel és maximális struktúraelcm-sűrüséggel. Alábbiakban ismertetjük találmányunk lényegét. Feladatunk olyan eljárás kialakítása, amellyel kétfázisú töltésléptető szerkezeti elemet lehet előállítani implantált zárórétegekkel és fedett csatornával oly módon, hogy az építőelemeknél a kapuk között nincsenek hézagok és ugyanakkor megtartjuk a BCCD elemek előnyeit is. Ezen túlmenően arra törekszünk, hogy a találmány szerinti megoldásnál a struktúráknak megfelelő méretezésével a fotolitográfiai lépéseknél és a zárórétegek előállítására szolgáló technológia alkalmas megválasztásával (implantációval) maximális elemsűrűséget biztosítsunk a lehető legnagyobb tárolási kapacitás, azaz tároló kapuhossz mellett. A találmány szerint a feladatot azáltal oldjuk meg, hogy a töltésléptető építőelemeket fedett csatornával és implantált zárórétegekkel olyan eljárás szerint állítjuk elő, amely ismert kombinációkból tevődik össze. A fedett csatornájú és implantált záróréteges töltésléptető építőelemek gyártásánál nagy ellenállású p-típusú adalékolt szubsztrátum anyagból indulunk ki, amelynek fajlagos ellenállása kb. 10—40 ohm cm. Mindenesetre n-típusú adalékolású szubsztrátum anyag is használható, ekkor azonban a mindenkori adalékolást ennek megfelelően kell végezni. Az első műveleti lépésnél ugyanúgy, mint az ismert eljárásnál, amellyel BCCD elemeket állítunk elő, először n-adalékolású fedett csatorna tartományokat állítunk elő. Ez például foszfor implantálása útján lehetséges, míg az így előállított réteg fajlagos ellenállása mindössze kb. egy nagyságrenddel kisebb, mint a szubsztrátum anyagé, úgyhogy az építőelem működési elve — mély elszegényedett tartományok előállítása — megmarad és a kívánt átviteli csatorna biztosítva van a fedett csatornatartományban. A szükséges behatolási mélységet maximálisan 5 um mélységig kidiffundáltatással biztosítjuk. A fentiekhez csatlakozik ismert módon egy eljárási lépés, amellyel a p" -adalékolási „csatomahatár”-tartományokat állítjuk elő, amelyek arra szolgálnak, hogy CCD-struktúra aktív átviteli csatornáját határolják, és ezáltal az egyéb félvezető tartományokból a nemkívánatos töltéshordozók ellenőrizhetetlen behatolását megakadályozzuk. Ezért a „Csatornahatár”-tartományoknak 1018 cm 3 értéknél nagyobb koncentrációval kell rendelkezniük, amit például diffúzióval állíthatunk elő. A behatolási mélységnek akkorának kell lennie, hogy biztosítva legyen a kontaktus a meglevő n-adalékolt fedett csatorna tartományon keresztül egészen a pszubsztrátum anyagig. A következő lépésben legalább a szilíciumtárcsa villamosán aktív helyein, tehát a CCD átviteli csatornák tartományában, valamint a source és drain tartományokban, 500 Á-töl 1500 Â vastagságú vékonyabb oxidréteget állítunk elő. Ezen réteg előállításánál, valamint a szilíciumtárcsának további kezelésénél, ami getterezési és temperálási folyamat alakjában történik, ismert módon teljesíteni kell az. Si02—Si-fázishatárok villamos paramétereivel szemben támasztott szigorú követelményeket. A további megmunkálás célirányosan úgy történik, hogy Si-kaputechnológiát alkalmazunk egymást átfedő kapukkal, és magától illeszkedő implantációval a találmány szerint kétfázisú töltésléptető elrendezést állítunk elő, amely implantált• zárórétegeket és fedett csatornákat tartalmaz. Ezután következik az első polikristályos szilíciumrétegnek a leválasztása, amely réteg kielégítően van adalékolva hibahelyekkel, hogy a szilícium kaputartományok kívánt vezetőképességét biztosítani tudja. Egy célratörő fotolitográfiai lépéssel az első síkbeli kívánt kaputartományokat állítjuk elő, míg a közbenfekvő tartományokat lemaratjuk. Ezen fotolitográfiai folyamat előtt a polikristályos Si-réteget oxidálni kell, hogy elkerüljük az alámaratást. Az ehhez csatlakozó eljárási lépés, a source és drain tartományok előállítására a szükséges ablakoknak a kapuoxidban történő szabaddá maratása után következik, diffúzió útján, miközben kihasználjuk a hozzátartozó Si-kapusávok illesztő hatását. Ezen lépés után a kapuk közötti Si02 réteget egészen a szubsztrátumig le kell maratni. Ez azért szükséges, hogy az ezt követő oxidációs lépésnél a kapuk közötti terekben is azonos Si02 rétegvastagságokat tudjuk előállítani, mint amilyenek a kaputartományok alatt vannak. Ezekkel a Si02 rétegekkel, illetve a Si02—Si fázishatárokkal szemben ismét ugyanolyan magas követelményeket támasztunk, mint az első Si02 réteggel szemben. Az első síkban előállított Si-kapuk közötti terekbe oly módon implantálunk, hogy vagy a hibahelyek n-adalékolt takart csatornáinak koncentrációját növeljük meg, vagy pedig kompenzálás útján csökkentjük. Az első esetben az első sík Si-kapui közötti terek alatt levő belső tartományok töltéstárolásra szolgálnak, és az Si-kapuk alatti tartományok zárórétegekként hatnak, míg a második esetben ennek éppen a fordítottja történik. A szükséges implantációs adag abból a követelményből adódik, amelyet a potenciál záróréteg beállítandó magasságával kapcsolatban támasztunk. Az implantáció után következik egy polikristályos szilíciumréteg második leválasztása, amely a szilíciumkapuk második síkjának előállításához szükséges. Ezek az első sík kapui közötti terek tartományainak potenciálvezérlése céljára szolgálnak. A szilíciumkapuk struktúrakiképzése ismét fotolitográfiai úton történik. A hosszméret- és hozzárendelési hibák következtében, amelyek a sablonok előállításánál leképzési hibákból, helyzethibákból és illeszkedési hibákból származnak, továbbá amelyek a fotolitográfiai eljárásnál keletkeznek, topológiailag a második síkban levő Si-kapuknak le kell fedniük az első sík Si-kapuit, hogy ezáltal a kitűzött célnak megfelelően a kapuk között levő villamosán ható hézagok eltűnjenek — nullává váljanak. Ezután következik egy további oxidréteg előállítása, amely valamennyi struktúrát lefedi. Ehhez csatlakoznak a temperálási és a getterezési eljárási lépések, amelyek az építőelem belsőtéri és felületi tulajdonságait javítják. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
