專利名稱：可減小漂移擴(kuò)散電容的電荷轉(zhuǎn)移器件和電荷轉(zhuǎn)移方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電荷轉(zhuǎn)移器件和電荷轉(zhuǎn)移方法。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種帶浮置擴(kuò)散層可減小漂移擴(kuò)散電容的電荷轉(zhuǎn)移器件和電荷轉(zhuǎn)移方法。
一般說(shuō)來(lái)，電荷轉(zhuǎn)移器件被公認(rèn)為具有浮置擴(kuò)散放大器和檢測(cè)MOSFET，所述浮動(dòng)擴(kuò)散放大器由帶浮置擴(kuò)散層的重置MOSFET組成，而所述檢測(cè)MOSFET具有與所述浮置擴(kuò)散層相連之柵極并構(gòu)成檢測(cè)電路。例如，參見(jiàn)“帶疊置多晶硅及鋁柵極的兩相電荷耦合器件”(Kosonocky,W.F.和Carnes,J.E.,RCAReview Vol.34,pp.164-201,1973)等。
以下將參照

圖1A,1B,2和3描述具有這種浮置擴(kuò)散放大器的電荷轉(zhuǎn)移器件。圖1A是包含電荷轉(zhuǎn)移器件及重置MOSFET之轉(zhuǎn)移截面的浮置擴(kuò)散層平面視圖。圖1B是表示沿圖1A之Ⅰ-Ⅰ′線所取斷面的示意圖。圖2是表示沿圖1A之Ⅱ-Ⅱ′線所取斷面的示意圖。圖3是表示沿圖1B之Ⅲ-Ⅲ′線所取斷面的示意圖。
圖1A,1B,2和3中的參考標(biāo)號(hào)1代表P型半導(dǎo)體基片。類似地，參考標(biāo)號(hào)2代表高濃度P+型半導(dǎo)體元件分立區(qū)，具有與P型半導(dǎo)體1同樣的導(dǎo)電類型。參考標(biāo)號(hào)300代表浮置擴(kuò)散層。參考標(biāo)號(hào)4代表與重置電源電壓Vrd相連的N+型半導(dǎo)體區(qū)。參考標(biāo)號(hào)5代表與浮置擴(kuò)散層300相連的檢測(cè)電路K之檢測(cè)MOSFET的柵極。參考標(biāo)號(hào)6代表檢測(cè)電路K之耗盡型加載MOSFET的柵極。參考標(biāo)號(hào)7代表公知的兩相驅(qū)動(dòng)型電荷轉(zhuǎn)移器件的N型半導(dǎo)體區(qū)。參考標(biāo)號(hào)8代表具有與N型半導(dǎo)體區(qū)7同樣導(dǎo)電類型的N-型半導(dǎo)體區(qū)，用以保護(hù)來(lái)自轉(zhuǎn)移至兩相驅(qū)動(dòng)型電荷轉(zhuǎn)移器件之相反方向的信號(hào)電荷。參考標(biāo)號(hào)9代表將重置脈沖電壓ΦR加于其上的重置柵極。參考標(biāo)號(hào)10代表作為電荷轉(zhuǎn)移器件輸出端而被加給低電壓的柵極。參考標(biāo)號(hào)11是由兩層多晶硅膜形成的電荷轉(zhuǎn)移電極，它被加給電荷轉(zhuǎn)移脈沖電壓Φ1。參考標(biāo)號(hào)12是由兩層多晶硅膜形成的電荷轉(zhuǎn)移電極，它被加給電荷轉(zhuǎn)移脈沖電壓Φ2。參考標(biāo)號(hào)13代表檢測(cè)電路K的漏極電壓Vd。參考標(biāo)號(hào)14代表信號(hào)輸出端Vout。
下面描述帶浮置擴(kuò)散放大器之電荷轉(zhuǎn)移器件的工作過(guò)程。在使信號(hào)電荷從電荷轉(zhuǎn)移器件被轉(zhuǎn)移至浮置擴(kuò)散層300之前，總是將一高電平重置脈沖電壓ΦR加給重置柵極9。因而，使浮置擴(kuò)散層300被重置于重置電源電壓Vrd。在重置脈沖電壓ΦR返回低電平后，電荷轉(zhuǎn)移電極12的電壓從高電平變到低電平。于是，使信號(hào)電荷被轉(zhuǎn)移至浮置擴(kuò)散層300。
如果包含與浮置擴(kuò)散層300相連的檢測(cè)MOSFET之柵極5的總電容是Cfd，而被轉(zhuǎn)移至浮置擴(kuò)散層300的信號(hào)電荷是Qsig，則在浮置擴(kuò)散層300中產(chǎn)生電勢(shì)改變量ΔVfd=Qsig/Cfd。于是，電勢(shì)改變量ΔVfd改變檢測(cè)電路K中檢測(cè)MOSFET之柵極5的電壓。與被轉(zhuǎn)移的信號(hào)電荷成正比的電勢(shì)改變量ΔVfd在檢測(cè)電路K的信號(hào)輸出端14處受到檢測(cè)。
為了提高檢測(cè)靈敏度，必須減小漂移擴(kuò)散電容Cfd。日本未決專利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)平4-23334公開(kāi)了浮置擴(kuò)散層300的雜質(zhì)濃度隨浮置擴(kuò)散層300與P型半導(dǎo)體基片1、圍繞浮置擴(kuò)散層300的P+型半導(dǎo)體區(qū)(元件分立區(qū))2、重置柵極9以及柵極10之間結(jié)電容的減小而降低。
不過(guò)，在這種情況下，如果浮置擴(kuò)散層300的雜質(zhì)濃度過(guò)低，就會(huì)使浮置擴(kuò)散層300在低于重置電源電壓Vrd條件下受到消耗。于是，使浮置擴(kuò)散層300被重置于低于重置電源電壓Vrd的電壓。也即發(fā)生重置故障。因此，必須調(diào)整浮置擴(kuò)散層300的雜質(zhì)濃度。
為此，日本已審專利公告特公平8-21709揭示了有如下面描述的給浮置擴(kuò)散層300設(shè)置第一N型半導(dǎo)體區(qū)300a和濃度高于第一N型半導(dǎo)體區(qū)300a的第二N型半導(dǎo)體區(qū)300b。也即，設(shè)定第一N型半導(dǎo)體區(qū)300a的雜質(zhì)濃度為低雜質(zhì)濃度，在此，當(dāng)把電壓ΦR加給重置柵極9時(shí)，第一N型半導(dǎo)體區(qū)300a實(shí)際上不受到消耗(例如雜質(zhì)濃度約為1×1017原子/厘米3)。將第二N型半導(dǎo)體區(qū)300b設(shè)置成利用金屬線與檢測(cè)電路K的柵極5相連。將第二N型半導(dǎo)體區(qū)300b的雜質(zhì)濃度設(shè)定為高于第一N型半導(dǎo)體區(qū)300a(例如雜質(zhì)濃度約為1×1019原子/厘米3)。
在圖1A,1B,2和3中，使第一N型半導(dǎo)體區(qū)300a的雜質(zhì)濃度被抑制于在電壓低于重置電源電壓Vrd情況下浮置擴(kuò)散層300不受到消耗的區(qū)域。于是，就能抑制浮置擴(kuò)散層300與P型半導(dǎo)體基片1之間的結(jié)電容、浮置擴(kuò)散層300與元件分立區(qū)(P+型半導(dǎo)體區(qū))2、重置柵極9以及柵極10之一間的結(jié)電容。因此，使浮置擴(kuò)散層300的總漂移擴(kuò)散電容Cfd減小。
在圖1A,1B,2和3中形成第二N型半導(dǎo)體區(qū)300b，其雜質(zhì)濃度高于第一N型半導(dǎo)體區(qū)300a。為此，即使在截面5a與金屬導(dǎo)線相連情況下充分實(shí)行作為金屬導(dǎo)線鋁的合金熱處理，在所述連接的截面5a下面的區(qū)域內(nèi)從不會(huì)發(fā)生P-N結(jié)泄漏。此外，高濃度層僅限于第二N型半導(dǎo)體區(qū)300b的很窄區(qū)域。所以，不存在大大增大浮置擴(kuò)散層300的結(jié)電容(漂移擴(kuò)散電容)Cfd的可能性。
然而，普通具有浮置擴(kuò)散放大器的電荷轉(zhuǎn)移器件存在下述問(wèn)題。如上所述，在普通具有浮置擴(kuò)散放大器的電荷轉(zhuǎn)移器件中，存在浮置擴(kuò)散層300雜質(zhì)濃度過(guò)低的情況。特別是構(gòu)成浮置擴(kuò)散層300的第一N型半導(dǎo)體區(qū)300a的雜質(zhì)濃度過(guò)低的情況。在這種情況下，使浮置擴(kuò)散層300在電壓低于重置電源電壓Vrd條件下受到消耗。這種消耗導(dǎo)致重置故障的發(fā)生。因此，必須設(shè)定適當(dāng)?shù)碾s質(zhì)濃度。
例如，如果假設(shè)P型半導(dǎo)體基片1的雜質(zhì)濃度為約1×1016原子/厘米3，并假設(shè)重置電源電壓Vrd為15V，則須設(shè)定構(gòu)成浮置擴(kuò)散層300的第一N型半導(dǎo)體區(qū)300a的雜質(zhì)濃度等于或高于約1×1016原子/厘米3。
為此，存在有關(guān)限制降低浮置擴(kuò)散層300雜質(zhì)濃度以提高檢測(cè)靈敏度的嘗試。
本發(fā)明即為解決上述問(wèn)題而作出。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可減小漂移擴(kuò)散電容的電荷轉(zhuǎn)移器件。
另一目的在于提供一種能提高檢測(cè)靈敏度的電荷轉(zhuǎn)移器件。
又一目的在于提供一種能防止發(fā)生重置故障的電荷轉(zhuǎn)移器件。
再一目的在于提供一種能得到與連到檢測(cè)MOSFET之金屬線歐姆接觸的電荷轉(zhuǎn)移器件。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一種情況，電荷轉(zhuǎn)移器件包括檢測(cè)信號(hào)電荷用的檢測(cè)MOSFET、用于在信號(hào)電荷被檢測(cè)后除去該信號(hào)電荷的重置MOSFET，其中所述重置MOSFET包括將所述信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移至其上的浮置擴(kuò)散層，將重置電壓加于其上的雜質(zhì)層，以及將重置信號(hào)加于其上的重置柵極；所述檢測(cè)MOSFET包括與所述浮置擴(kuò)散層相連的檢測(cè)柵極；所述浮置擴(kuò)散層包括第一半導(dǎo)體區(qū)和其雜質(zhì)濃度低于第一半導(dǎo)體區(qū)的第二半導(dǎo)體區(qū)；并且將第一半導(dǎo)體區(qū)的雜質(zhì)濃度設(shè)定為當(dāng)把重置信號(hào)加給重置柵極時(shí)，使該第一半導(dǎo)體區(qū)在電壓低于重置電壓情況下不被消耗的濃度。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的另一種情況，在所述電荷轉(zhuǎn)移器件中，使第一半導(dǎo)體區(qū)被設(shè)置成不與元件分立區(qū)接觸，而使第二半導(dǎo)體區(qū)被設(shè)置成與元件分立區(qū)接觸。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的又一種情況，在所述電荷轉(zhuǎn)移器件中，將第二半導(dǎo)體區(qū)的雜質(zhì)濃度設(shè)定為當(dāng)把重置信號(hào)加給重置柵極時(shí)，使該第二半導(dǎo)體區(qū)受到消耗的濃度。
在這種情況下，使第一半導(dǎo)體區(qū)被設(shè)置成在所述浮置擴(kuò)散層中沿信號(hào)電荷的轉(zhuǎn)移方向伸展。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的再一種情況，所述電荷轉(zhuǎn)移器件還包括第三半導(dǎo)體區(qū)，此區(qū)的雜質(zhì)濃度高于第一半導(dǎo)體區(qū)，并且其中的檢測(cè)柵極與該第三半導(dǎo)體區(qū)相連。
在這種情況下，在所述電荷轉(zhuǎn)移器件中，將重置電壓設(shè)定為這樣的值，使得當(dāng)把重置信號(hào)加給重置柵極時(shí)，部分第一半導(dǎo)體區(qū)和整個(gè)第二半導(dǎo)體區(qū)被消耗。
還是在這種情況下，在所述電荷轉(zhuǎn)移器件中，第一半導(dǎo)體區(qū)和第二半導(dǎo)體區(qū)的導(dǎo)電類型彼此相同。
另外，在所述電荷轉(zhuǎn)移器件中，第一半導(dǎo)體區(qū)和第二半導(dǎo)體區(qū)的導(dǎo)電類型可能彼此相反。
在這種情況下，在所述電荷轉(zhuǎn)移器件中，第一半導(dǎo)體區(qū)、第二半導(dǎo)體區(qū)和第三半導(dǎo)體區(qū)的導(dǎo)電類型可能彼此相同。
還是在這種情況下，在所述電荷轉(zhuǎn)移器件中，第一半導(dǎo)體區(qū)和第三半導(dǎo)體區(qū)的導(dǎo)電類型可能彼此相同，第二半導(dǎo)體區(qū)的導(dǎo)電類型與第一半導(dǎo)體區(qū)和第三半導(dǎo)體區(qū)的導(dǎo)電類型相反。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的另一種情況，電荷轉(zhuǎn)移器件包括檢測(cè)信號(hào)電荷用的檢測(cè)MOSFET，用于在信號(hào)被檢測(cè)后除去該信號(hào)電荷的重置MOSFET，其中所述重置MOSFET包括將所述信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移至其上的浮置擴(kuò)散層，將重置電壓加于其上的雜質(zhì)層，以及將重置信號(hào)加于其上的重置柵極；所述檢測(cè)MOSFET包括與所述浮置擴(kuò)散層相連的檢測(cè)柵極；所述浮置擴(kuò)散層包括第一半導(dǎo)體區(qū)、雜質(zhì)濃度低于第一半導(dǎo)體區(qū)的第二半導(dǎo)體區(qū)和雜質(zhì)濃度高于第一半導(dǎo)體區(qū)的第三半導(dǎo)體區(qū)；使第一半導(dǎo)體區(qū)被設(shè)置成不與元件分立區(qū)接觸，并將其設(shè)置成在所述浮置擴(kuò)散層中沿信號(hào)電荷的轉(zhuǎn)移方向伸展；并且將第一半導(dǎo)體區(qū)的雜質(zhì)濃度設(shè)定為當(dāng)把重置信號(hào)加給重置柵極時(shí)，使該第一半導(dǎo)體區(qū)在電壓低于重置電壓情況下不被消耗的濃度；而將第二半導(dǎo)體區(qū)設(shè)置成與元件分立區(qū)接觸；將第三半導(dǎo)體區(qū)設(shè)在浮置擴(kuò)散層的中心附近，至少使部分第三半導(dǎo)體區(qū)與第一半導(dǎo)體區(qū)疊置，并與檢測(cè)柵極相連。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的又一種情況，一種電荷轉(zhuǎn)移方法包括以下步驟響應(yīng)重置信號(hào)形成勢(shì)阱，使該勢(shì)阱具有預(yù)定的電勢(shì)，其面積小于所述浮置擴(kuò)散層；將信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移至該勢(shì)阱，并檢測(cè)被轉(zhuǎn)移至該勢(shì)阱的信號(hào)電荷。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的再一種情況，一種電荷轉(zhuǎn)移方法包括以下步驟形成具有第一和第二半導(dǎo)體區(qū)的浮置擴(kuò)散層；響應(yīng)重置信號(hào)，在該浮置擴(kuò)散層中形成具有預(yù)定電勢(shì)的勢(shì)阱；以及在電勢(shì)低于所述預(yù)定電勢(shì)情況下，響應(yīng)所述重置信號(hào)消耗第一半導(dǎo)體區(qū)。
在這種情況下，所述電荷轉(zhuǎn)移方法還包括在電勢(shì)低于所述預(yù)定電勢(shì)情況下，響應(yīng)所述重置信號(hào)消耗部分第二半導(dǎo)體區(qū)的步驟。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的又一種情況，一種電荷轉(zhuǎn)移方法包括以下步驟設(shè)置浮置擴(kuò)散層；響應(yīng)重置信號(hào)，形成一勢(shì)阱，它具有小于所述浮置擴(kuò)散層之電容并有預(yù)定的電勢(shì)；將信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移給該勢(shì)阱并檢測(cè)轉(zhuǎn)移給該勢(shì)阱的信號(hào)電荷。
在這種情況下，所述電荷轉(zhuǎn)移方法中設(shè)置浮置擴(kuò)散層的步驟包括，設(shè)置浮置擴(kuò)散層，它具有雜質(zhì)濃度互不相同的第一和第二半導(dǎo)體區(qū)，而且，其中形成所述勢(shì)阱的步驟包括在電勢(shì)低于所述預(yù)定電勢(shì)情況下，消耗第一半導(dǎo)體區(qū)。
再有，在這種情況下，所述電荷轉(zhuǎn)移方法中設(shè)置浮置擴(kuò)散層的步驟包括設(shè)置浮置擴(kuò)散層，它具有雜質(zhì)濃度互不相同的第一和第二半導(dǎo)體區(qū)；而且，其中形成所述勢(shì)阱的步驟包括在電勢(shì)低于所述預(yù)定電勢(shì)情況下，消耗第一半導(dǎo)體區(qū)的整個(gè)區(qū)域和部分第二半導(dǎo)體區(qū)。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的再一種情況，電荷轉(zhuǎn)移器件包括用于響應(yīng)重置信號(hào)將浮置擴(kuò)散層設(shè)定為重置電位的元件；用于在浮置擴(kuò)散層中形成與重置電位相應(yīng)之勢(shì)阱的元件；用以將信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移至所述勢(shì)阱的元件；用以檢測(cè)轉(zhuǎn)移給該勢(shì)阱之信號(hào)電荷的元件；用以減小浮置擴(kuò)散層中漂移擴(kuò)散電容的元件和用于防止在電位低于重置電位情況下所述浮置擴(kuò)散層被消耗的元件。
在這種情況下，所述電荷轉(zhuǎn)移器件中減小漂移擴(kuò)散電容的元件包括第一半導(dǎo)體區(qū)，它被設(shè)置成不與元件分立區(qū)接觸；第二半導(dǎo)體區(qū)，它被設(shè)置成與元件分立區(qū)接觸，并將其雜質(zhì)濃度設(shè)定為低于第一半導(dǎo)體區(qū)；其中第一和第二半導(dǎo)體區(qū)被包括于所述浮置擴(kuò)散層中。
另外，在這種電荷轉(zhuǎn)移器件中，將第一半導(dǎo)體區(qū)的雜質(zhì)濃度設(shè)定成這樣的濃度，當(dāng)把浮置擴(kuò)散層設(shè)定成重置電位時(shí)，在電位低于所述重置電位情況下，該第一半導(dǎo)體區(qū)不被消耗。
另外，在這種情況下，在這種電荷轉(zhuǎn)移器件中，將第二半導(dǎo)體區(qū)的雜質(zhì)濃度設(shè)定成這樣的濃度，當(dāng)把浮置擴(kuò)散層設(shè)定成重置電位時(shí)，使該第二半導(dǎo)體區(qū)受到消耗。
在所述電荷轉(zhuǎn)移器件中，可將第一半導(dǎo)體區(qū)的雜質(zhì)濃度設(shè)定成這樣的濃度，當(dāng)把浮置擴(kuò)散層設(shè)定成重置電位時(shí)，在電位低于所述重置電位情況下，部分第一半導(dǎo)體區(qū)不被消耗，而其余部分第一半導(dǎo)體區(qū)受到消耗。
為更好地理解本發(fā)明，以下參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明，其中圖1A是現(xiàn)有技術(shù)電荷轉(zhuǎn)移器件實(shí)例的平面示意圖；圖1B是沿圖1A的Ⅰ-Ⅰ′線所取斷面的示意圖；圖2是沿圖1A的Ⅱ-Ⅱ′線所取斷面的示意圖；圖3是沿圖1B的Ⅲ-Ⅲ′線所取斷面的示意圖；圖4A是本發(fā)明電荷轉(zhuǎn)移器件第一實(shí)施例的平面示意圖；圖4B是沿圖4A的Ⅰ-Ⅰ′線所取斷面的示意圖；圖5是沿圖4A的Ⅱ-Ⅱ′線所取斷面的示意圖；圖6是沿圖4B的Ⅲ-Ⅲ′線所取斷面的示意圖；圖7A和7B是表示當(dāng)把重置電位加于圖6中時(shí)，相應(yīng)區(qū)域電勢(shì)的示意圖；圖8A是本發(fā)明電荷轉(zhuǎn)移器件第二實(shí)施例的平面示意圖；圖8B是沿圖8A的Ⅰ-Ⅰ′線所取斷面的示意圖；圖9是沿圖8A的Ⅱ-Ⅱ′線所取斷面的示意圖；圖10是沿圖8B的Ⅲ-Ⅲ′線所取斷面的示意圖。
以下將參照各附圖描述本發(fā)明實(shí)施例的電荷轉(zhuǎn)移器件。
圖4A,4B,5和6是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的示意圖。圖4A是包含電荷轉(zhuǎn)移器件及重置MOSFET之轉(zhuǎn)移截面的浮置擴(kuò)散層平面示意圖。圖4B是表示關(guān)于圖4A的Ⅰ-Ⅰ′線所取斷面的示意圖。圖5是表示關(guān)于圖4A的Ⅱ-Ⅱ′線所取斷面的示意圖。圖6是表示關(guān)于圖4B的Ⅲ-Ⅲ′線所取斷面的示意圖。
圖4A,4B,5和6分別對(duì)應(yīng)于說(shuō)明普通電荷轉(zhuǎn)移器件時(shí)的圖1A,1B,2和3。圖4A,4B,5和6中所用的每個(gè)參考標(biāo)號(hào)分別與圖1A,1B,2和3中對(duì)應(yīng)。
圖4A,4B,5和6中的參考標(biāo)號(hào)1代表P型半導(dǎo)體基片。類似地，參考標(biāo)號(hào)2代表高濃度P+型半導(dǎo)體元件分立區(qū)，具有與P型半導(dǎo)體1同樣的導(dǎo)電類型。參考標(biāo)號(hào)3代表浮置擴(kuò)散層。參考標(biāo)號(hào)4代表與重置電源電壓Vrd相連的N+型半導(dǎo)體區(qū)。參考標(biāo)號(hào)5代表與浮置擴(kuò)散層3相連的檢測(cè)電路K之檢測(cè)MOSFET的柵極。參考標(biāo)號(hào)6代表檢測(cè)電路K之耗盡型加載MOSFET的柵極。參考標(biāo)號(hào)7代表兩相驅(qū)動(dòng)型電荷轉(zhuǎn)移器件的N型半導(dǎo)體區(qū)。參考標(biāo)號(hào)8代表具有與N型半導(dǎo)體區(qū)7同樣導(dǎo)電類型的N-型半導(dǎo)體區(qū)，用以保護(hù)來(lái)自轉(zhuǎn)移至兩相驅(qū)動(dòng)型電荷轉(zhuǎn)移器件之相反方向的信號(hào)電荷。參考標(biāo)號(hào)9代表將重置脈沖電壓ΦR加于其上的重置柵極。參考標(biāo)號(hào)10代表作為電荷轉(zhuǎn)移器件主體的輸出端而被加給低電壓的柵極。參考標(biāo)號(hào)11是由兩層多晶硅膜形成的電荷轉(zhuǎn)移電極，它被加給電荷轉(zhuǎn)移脈沖電壓Φ1。參考標(biāo)號(hào)12是由兩層多晶硅膜形成的電荷轉(zhuǎn)移電極，它被加給電荷轉(zhuǎn)移脈沖電壓Φ2。參考標(biāo)號(hào)13代表檢測(cè)電路K的漏極電壓Vd。參考標(biāo)號(hào)14代表信號(hào)輸出端Vout。
本實(shí)施例中的電荷轉(zhuǎn)移器件設(shè)有檢測(cè)信號(hào)電荷用的檢測(cè)MOSFET50和重置MOSFET70，用以在信號(hào)電荷被檢測(cè)之后除去所述信號(hào)電荷。重置MOSFET70包括將信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移至其上的浮置擴(kuò)散層3、將重置電源的重置電壓Vrd加于其上的N+型半導(dǎo)體區(qū)(雜質(zhì)聚集層)4，以及將重置信號(hào)(重置脈沖電壓ΦR)加于其上的重置柵極9。檢測(cè)MOSFET50具有連至所述浮置擴(kuò)散層3的柵極5。檢測(cè)MOSFET50被連到漏極電壓Vd13和信號(hào)輸出端Vout14。
如圖4A,4B,5和6所示，浮置擴(kuò)散層3包括第一N型半導(dǎo)體區(qū)(第一半導(dǎo)體區(qū))3a、第二N型半導(dǎo)體區(qū)(第二半導(dǎo)體區(qū))3b和第三N型半導(dǎo)體區(qū)3c。
使第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a形成從作為電荷轉(zhuǎn)移器件主體輸出端的柵極10延伸到重置MOSFET70的柵極9。使第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a形成不與P+型半導(dǎo)體元件分立區(qū)2接觸。第二N型半導(dǎo)體區(qū)3b設(shè)于第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a的兩側(cè)。使第二N型半導(dǎo)體區(qū)3b形成與P+型半導(dǎo)體元件分立區(qū)2接觸。使第三N型半導(dǎo)體區(qū)3c獨(dú)立地形成于浮置擴(kuò)散層3的中心附近，致使至少部分第三N型半導(dǎo)體區(qū)3c與第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a疊置。第三N型半導(dǎo)體區(qū)3c是與構(gòu)成檢測(cè)電路K之檢測(cè)MOSFET50的柵極5相連的區(qū)域。在這種情況下，可使第三N型半導(dǎo)體區(qū)3c形成與第二N型半導(dǎo)體區(qū)3b相連。
在本實(shí)施例中，可使耗盡層延伸至浮置擴(kuò)散層3的側(cè)面。因此，就能進(jìn)一步減小浮置擴(kuò)散層3與P型半導(dǎo)體基片1、圍繞浮置擴(kuò)散層3的P+型半導(dǎo)體區(qū)2、重置柵極9及柵極10之一間的電容。隨著這種減小，就能進(jìn)一步減小漂移擴(kuò)散電容Cfd，改善檢測(cè)的靈敏度。
下面描述本實(shí)施例的工作過(guò)程。
當(dāng)重置脈沖電壓ΦR的電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，設(shè)在柵極10與重置柵極9之間的浮置擴(kuò)散層3的電壓被設(shè)定為重置電源電壓Vrd。
如果重置脈沖電壓ΦR的電平變?yōu)榈碗娖剑瑒t作為浮置電容器一個(gè)電極的浮置擴(kuò)散層3與其它部分電分離。這時(shí)，電荷轉(zhuǎn)移脈沖電壓Φ1為低電平，而電荷轉(zhuǎn)移脈沖電壓Φ2為高電平。于是，使信號(hào)電荷被積累在電荷轉(zhuǎn)移電極12下，電壓Φ2被加給該電極12。
繼而，當(dāng)電荷轉(zhuǎn)移脈沖電壓Φ2變?yōu)榈碗娖蕉姾赊D(zhuǎn)移脈沖電壓Φ1為高電平時(shí)，電荷轉(zhuǎn)移電極11下積累的信號(hào)電荷被轉(zhuǎn)移到電荷轉(zhuǎn)移電極12下，電壓Φ2被加給該電極12。這時(shí)，積累在屬于電荷轉(zhuǎn)移器件主體的電荷轉(zhuǎn)移電極12的終端電極12下的信號(hào)電荷通過(guò)柵極10下的通道流入浮置電容器。
使第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a形成從作為電荷轉(zhuǎn)移器件主體輸出端的柵極10延伸到重置MOSFET70的柵極9。使第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a形成不與P+型半導(dǎo)體區(qū)2接觸。第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a的雜質(zhì)濃度約為1×1017原子/厘米3。第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a的雜質(zhì)濃度被設(shè)定為這樣的值，在該值下，在電壓低于重置電源電壓Vrd時(shí)，第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a不受到消耗。
將第二N型半導(dǎo)體區(qū)3b設(shè)在第一和第三N型半導(dǎo)體區(qū)3b、3c兩側(cè)，并使其形成與P+型半導(dǎo)體區(qū)2接觸。第二N型半導(dǎo)體區(qū)3b的雜質(zhì)濃度約為5×1015原子/厘米3。
使第三N型半導(dǎo)體區(qū)3c獨(dú)立地形成于浮置擴(kuò)散層3的中心附近，致使至少部分第三N型半導(dǎo)體區(qū)3c與第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a疊置。第三N型半導(dǎo)體區(qū)3c是與構(gòu)成檢測(cè)電路K之檢測(cè)MOSFET50的柵極5相連的區(qū)域。第三N型半導(dǎo)體區(qū)3c的雜質(zhì)濃度約為1×1019原子/厘米3。
在具有上述結(jié)構(gòu)的浮置擴(kuò)散層3中，使在重置電源電壓Vrd下不受到消耗的第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a形成從作為電荷轉(zhuǎn)移器件主體輸出端的柵極10延伸到重置MOSFET70的柵極9。還使第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a形成不與P+型半導(dǎo)體區(qū)2接觸。因此，在電壓低于重置電源電壓Vrd時(shí)，它從不會(huì)受到消耗。
將第二N型半導(dǎo)體區(qū)3b設(shè)在第一和第三N型半導(dǎo)體區(qū)3b、3c兩側(cè)，與P+型半導(dǎo)體區(qū)2接觸。在電壓低于重置電源電壓Vrd時(shí)，第二N型半導(dǎo)體區(qū)3b受到消耗。因此，可使耗盡層延伸至浮置擴(kuò)散層3的側(cè)面。
當(dāng)N區(qū)和P區(qū)之間的雜質(zhì)濃度(載流子濃度)Na、Nd間存在較大的差異時(shí)，由較低的雜質(zhì)濃度-也即本實(shí)施例中第二N型半導(dǎo)體區(qū)3b的載流子濃度-控制耗盡層的寬度d。在N區(qū)和P區(qū)二者上產(chǎn)生之耗盡層寬度d的載流子濃度相關(guān)性由下式表示。Wd(n)表示N區(qū)耗盡層的寬度，Wd(p)表示P區(qū)耗盡層的寬度。Na×Wd(n)=Nd×Wd(p)未使用旁路的靜態(tài)情況被描述如上。然而，在使用重置電源電壓Vrd的旁路情況下，可使耗盡層的寬度d被進(jìn)一步延伸至浮置擴(kuò)散層3的中心一側(cè)。在圖7所示的實(shí)例中，將重置電源電壓Vrd設(shè)定為15V。在這種情況下，當(dāng)重置脈沖電壓ΦR的電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，部分第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a受到消耗。
將第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a的雜質(zhì)濃度設(shè)定成這樣的值，當(dāng)重置脈沖電壓ΦR的電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a整個(gè)區(qū)域不受到消耗。如果第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a整個(gè)區(qū)域受到消耗，則通道不被設(shè)置成導(dǎo)電的。將第二N型半導(dǎo)體區(qū)3b的雜質(zhì)濃度設(shè)定成這樣的值，當(dāng)重置脈沖電壓ΦR的電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，第二N型半導(dǎo)體區(qū)3b整個(gè)區(qū)域受到消耗。
也即，當(dāng)重置脈沖電壓ΦR的電平變?yōu)楦唠娖剑⒂纱硕贡患右?5V的N+型半導(dǎo)體區(qū)4與浮置擴(kuò)散層3變成電勢(shì)彼此相等時(shí)，第三N型半導(dǎo)體區(qū)3c整個(gè)區(qū)域和部分第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a被設(shè)定為15V的電勢(shì)。但這時(shí)第二N型半導(dǎo)體區(qū)3b整個(gè)區(qū)域及另一部分第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a受到消耗。這樣，通過(guò)調(diào)整第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a的雜質(zhì)濃度，可使N型區(qū)(浮置擴(kuò)散層3)內(nèi)形成的耗盡層的寬度Wd(n)得以擴(kuò)展。
如上所述，如果P+型半導(dǎo)體區(qū)2與第二N型半導(dǎo)體區(qū)3b之間耗盡層的寬度d變得更寬，則按照公式C=ε×S/d，使P+型半導(dǎo)體區(qū)2與第二N型半導(dǎo)體區(qū)3b之間的結(jié)電容C進(jìn)一步受到抑制。
為了上述原因，能夠進(jìn)一步減小浮置擴(kuò)散層3與P型半導(dǎo)體基片1、圍繞浮置擴(kuò)散層3的P+型半導(dǎo)體區(qū)2、重置柵極9及柵極10之一間的電容。由于這種減小，就能進(jìn)一步減小漂移擴(kuò)散電容Cfd，改善檢測(cè)的靈敏度。
下面將描述形成本實(shí)施例中浮置擴(kuò)散層3的方法。
首先，通過(guò)離子注入磷形成第二N型半導(dǎo)體區(qū)3b。隨著這時(shí)使用光刻膠，則通過(guò)使用光刻技術(shù)，成為具有其周緣與P+型半導(dǎo)體區(qū)2、重置柵極9及柵極10搭接的開(kāi)口，而形成第一光刻膠。也即如圖4A所示者，第一光刻膠的開(kāi)口大于由P+型半導(dǎo)體區(qū)2、重置柵極9及柵極10圍繞的矩形區(qū)域。當(dāng)實(shí)行離子注入磷時(shí)，第一光刻膠、P+型半導(dǎo)體區(qū)2、重置柵極9及柵極10被用為掩膜。如上所述，第二N型半導(dǎo)體區(qū)3b的雜質(zhì)濃度約為5×1015原子/厘米3。
繼而，通過(guò)實(shí)行離子注入磷形成第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a，其中使用第二光刻膠。形成第二光刻膠，以覆蓋鄰近P+型半導(dǎo)體區(qū)2的第二N型半導(dǎo)體區(qū)3b兩側(cè)的某些部分(如圖4B中由符號(hào)3b所示的區(qū)域)。在第二光刻膠上形成一個(gè)開(kāi)口，開(kāi)口的部分周緣與重置柵極9及柵極10搭接。當(dāng)以第二光刻膠實(shí)行離子注入磷時(shí)，重置柵極9和柵極10被用為掩膜。然后，形成第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a。也即通過(guò)實(shí)行離子注入磷，在部分第二N型半導(dǎo)體區(qū)3b(除上述某些區(qū)域之外的區(qū)域)內(nèi)形成第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a，其中使用第二光刻膠。相應(yīng)地，第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a的雜質(zhì)濃度比較高。如上所述，第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a的雜質(zhì)濃度約為1×1017原子/厘米3。
接下去，通過(guò)實(shí)行離子注入磷形成第三N型半導(dǎo)體區(qū)3c，其中使用第三光刻膠。在第三光刻膠中形成一輔助開(kāi)口。在通過(guò)使用第一光刻膠實(shí)行離子注入磷之后(在通過(guò)使用第二光刻膠實(shí)行離子注入磷之前)，使此開(kāi)口被形成于第二N型半導(dǎo)體區(qū)3b中心附近。該開(kāi)口不與重置柵極9及柵極10中的任何一個(gè)搭接，也不與第二光刻膠所覆蓋的某些區(qū)域搭接。與此同時(shí)，第三光刻膠中形成的開(kāi)口是與重置柵極9、柵極10和所述某些區(qū)域獨(dú)立的。通過(guò)以第三光刻膠為掩膜實(shí)行離子注入磷，而在浮置擴(kuò)散層3整個(gè)區(qū)域的中心附近形成第三N型半導(dǎo)體區(qū)3c。
通過(guò)上述過(guò)程形成具有圖4A,4B,5和6所示結(jié)構(gòu)的浮置擴(kuò)散層3?？赏ㄟ^(guò)如下過(guò)程代替上述過(guò)程而形成第二N型半導(dǎo)體區(qū)3b。首先，還可與形成兩相驅(qū)動(dòng)型電荷轉(zhuǎn)移器件的N型半導(dǎo)體區(qū)7的同時(shí)，或者與形成兩相驅(qū)動(dòng)型電荷轉(zhuǎn)移器件的N-型半導(dǎo)體區(qū)8的同時(shí)，使浮置擴(kuò)散層3被分別形成為N型(7)或N-型(8)的。
在形成重置柵極9和柵極10之后，在形成是N型(7)或N-型(8)的浮置擴(kuò)散層3中實(shí)行離子注入硼。這時(shí)，利用光刻膠為掩膜，遮掩要成為第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a(和第三N型半導(dǎo)體區(qū)3c)的區(qū)域，P+型半導(dǎo)體區(qū)2、重置柵極9及柵極10，實(shí)行離子注入硼。因此，形成第二N型半導(dǎo)體區(qū)3b，其中N型雜質(zhì)濃度低于第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a的雜質(zhì)濃度。
被掩蓋的區(qū)域一直處于上述狀態(tài)(N型(7)或N-型(8))。于是，此區(qū)被確定為實(shí)際上的第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a。這之后形成第三N型半導(dǎo)體區(qū)3c的過(guò)程類似于上述過(guò)程。此外，可由形成N+型半導(dǎo)體區(qū)4的過(guò)程同時(shí)形成第三N型半導(dǎo)體區(qū)3c，作為MOSFET的源區(qū)和漏區(qū)。
在本實(shí)施例中，第三N型半導(dǎo)體區(qū)3c被設(shè)在浮置擴(kuò)散層3中。不過(guò)，即使不將第三N型半導(dǎo)體區(qū)3c設(shè)于其中，與相關(guān)的技術(shù)相比，本發(fā)明可提供充分的效果。例如，在第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a的雜質(zhì)濃度高到可以達(dá)到與連到檢測(cè)MOSFET50之柵極5的金屬線歐姆接觸程度的情況下，第三N型半導(dǎo)體區(qū)3c不是必須的。
為在這種情況下得到歐姆接觸，與本實(shí)施例相比，第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a的雜質(zhì)濃度是比較高的。那將導(dǎo)致漂移擴(kuò)散電容Cfd變得較大并使檢測(cè)靈敏度降低的缺點(diǎn)。但有如上述，從第二N型半導(dǎo)體區(qū)3b伸展的耗盡層延伸入第一N型半導(dǎo)體區(qū)3a中。因此，可由與這種延伸相應(yīng)的值使漂移擴(kuò)散電容Cfd得以被降低。所以，這優(yōu)于相關(guān)的技術(shù)。
以下將參照?qǐng)D8A,8B,9和10描述第二實(shí)施例。
圖8A,8B,9和10是表示本發(fā)明第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)的示意圖。圖8A是包含電荷轉(zhuǎn)移器件及重置MOSFET之轉(zhuǎn)移截面的浮置擴(kuò)散層平面示意圖。圖8B是表示沿圖8A的Ⅰ-Ⅰ′線所取斷面的示意圖。圖9是表示沿圖8A的Ⅱ-Ⅱ′線所取斷面的示意圖。圖10是表示沿圖8B的Ⅲ-Ⅲ′線所取斷面的示意圖。圖8A,8B,9和10中所用的每個(gè)參考標(biāo)號(hào)都與圖4A,4B,5和6中的相應(yīng)。
在第二實(shí)施例中，浮置擴(kuò)散層30的結(jié)構(gòu)不同于第一實(shí)施例的浮置擴(kuò)散層3。第二實(shí)施例中的浮置擴(kuò)散層30設(shè)有第一N型半導(dǎo)體區(qū)30a、第三N型半導(dǎo)體區(qū)30c和P型半導(dǎo)體區(qū)30d。
使第一N型半導(dǎo)體區(qū)30a形成從作為電荷轉(zhuǎn)移器件主體輸出端的柵極10延伸到重置MOSFET70的柵極9，不與P+型半導(dǎo)體元件分立區(qū)2接觸。使第三N型半導(dǎo)體區(qū)30c獨(dú)立地形成于浮置擴(kuò)散層30的中心附近，致使至少部分第三N型半導(dǎo)體區(qū)30c與第一N型半導(dǎo)體區(qū)30a疊置。第三N型半導(dǎo)體區(qū)30c是與構(gòu)成檢測(cè)電路K之檢測(cè)MOSFET50的柵極5相連的區(qū)域。P型半導(dǎo)體區(qū)30d被設(shè)在第一N型半導(dǎo)體區(qū)30a的兩側(cè)。使P型半導(dǎo)體區(qū)30d形成與P+型半導(dǎo)體區(qū)2接觸。在這種情況下，可使第三N型半導(dǎo)體區(qū)30c形成與P型半導(dǎo)體區(qū)3d相連。
使第一N型半導(dǎo)體區(qū)30a形成從作為電荷轉(zhuǎn)移器件主體輸出端的柵極10延伸到重置MOSFET70的柵極9。第一N型半導(dǎo)體區(qū)30a被形成不與P+型半導(dǎo)體元件分立區(qū)2接觸。第一N型半導(dǎo)體區(qū)30a的雜質(zhì)濃度約為1×1017原子/厘米3。第三N型半導(dǎo)體區(qū)30c獨(dú)立地形成于浮置擴(kuò)散層30的中心附近，致使至少部分第三N型半導(dǎo)體區(qū)30c與第一N型半導(dǎo)體區(qū)30a疊置。第三N型半導(dǎo)體區(qū)30c是與構(gòu)成檢測(cè)電路K之檢測(cè)MOSFET50的柵極5相連的區(qū)域。第三N型半導(dǎo)體區(qū)30c的雜質(zhì)濃度約為1×1019原子/厘米3。P型半導(dǎo)體區(qū)30d被設(shè)在第一和第三N型半導(dǎo)體區(qū)30a、30c的兩側(cè)。使P型半導(dǎo)體區(qū)30d形成與P+型半導(dǎo)體元件分立區(qū)2接觸。P型半導(dǎo)體區(qū)30d的雜質(zhì)濃度約為5×1015原子/厘米3。
在具有上述結(jié)構(gòu)的浮置擴(kuò)散層30中，使在重置電源電壓Vrd下不受到消耗的第一N型半導(dǎo)體區(qū)30a形成從作為電荷轉(zhuǎn)移器件主體輸出端的柵極10延伸到重置MOSFET70的柵極9。還使第一N型半導(dǎo)體區(qū)30a形成不與P+型半導(dǎo)體區(qū)2接觸。因此，在電壓低于重置電源電壓Vrd時(shí)，第一N型半導(dǎo)體區(qū)30a從不會(huì)受到消耗。
使P型半導(dǎo)體區(qū)3d形成于第一和第三N型半導(dǎo)體區(qū)30b、30c兩側(cè)，與P+型半導(dǎo)體區(qū)2接觸，在電壓低于重置電源電壓Vrd時(shí)，該P(yáng)型半導(dǎo)體區(qū)3d受到消耗。因此，可使耗盡層延伸至浮置擴(kuò)散層30的側(cè)面。由于這種延伸，就能進(jìn)一步減小浮置擴(kuò)散層30與P型半導(dǎo)體基片1、圍繞浮置擴(kuò)散層30的P+型半導(dǎo)體區(qū)2、重置柵極9及柵極10之一間的電容。與這種減小相關(guān)聯(lián)，就能進(jìn)一步減小漂移擴(kuò)散電容Cfd，改善檢測(cè)的靈敏度。
下面將描述形成第二實(shí)施例中浮置擴(kuò)散層30的方法。
首先，通過(guò)離子注入硼形成P型半導(dǎo)體區(qū)3d。當(dāng)實(shí)行離子注入硼時(shí)，使用第一光刻膠，以具有其周緣與P+型半導(dǎo)體區(qū)2、重置柵極9及柵極10搭接的開(kāi)口。這時(shí)，P+型半導(dǎo)體區(qū)2、重置柵極9及柵極10被用為掩膜。也即，第一光刻膠的開(kāi)口大于由P+型半導(dǎo)體區(qū)2、重置柵極9及柵極10圍繞的矩形區(qū)域。如上所述，P型半導(dǎo)體區(qū)3d的雜質(zhì)濃度約為5×1015原子/厘米3。
繼而，通過(guò)實(shí)行離子注入磷形成第一N型半導(dǎo)體區(qū)30a，其中使用第二光刻膠。使第二光刻膠形成覆蓋鄰近P+型半導(dǎo)體區(qū)2的P型半導(dǎo)體區(qū)30d兩側(cè)的某些部分(如圖8B中由符號(hào)30d所示的區(qū)域)。在第二光刻膠上形成一個(gè)開(kāi)口，此開(kāi)口的部分周緣與重置柵極9及柵極10搭接。通過(guò)實(shí)行離子注入磷，以該第二光刻膠、重置柵極9及柵極10為掩膜，形成第一N型半導(dǎo)體區(qū)30a。也即通過(guò)使用第二光刻膠，再實(shí)行離子注入磷作為N型雜質(zhì)，在部分P型半導(dǎo)體區(qū)30d(除上述某些區(qū)域之外的區(qū)域)上形成第一N型半導(dǎo)體區(qū)30a。如上所述，第一N型半導(dǎo)體區(qū)30a的雜質(zhì)濃度約為1×1017原子/厘米3。
接下去，通過(guò)實(shí)行離子注入磷形成第三N型半導(dǎo)體區(qū)30c，其中使用第三光刻膠。在第三光刻膠中形成一輔助開(kāi)口。在通過(guò)使用第一光刻膠實(shí)行離子注入硼之后(在通過(guò)使用第二光刻膠實(shí)行離子注入磷之前)，使此開(kāi)口形成于P型半導(dǎo)體區(qū)30d的中心附近。該開(kāi)口不與重置柵極9及柵極10中的任何一個(gè)搭接，也不與第二光刻膠覆蓋的所述某些區(qū)域搭接。與此同時(shí)，第三光刻膠中形成的開(kāi)口是與重置柵極9、柵極10和所述某些區(qū)域獨(dú)立的。通過(guò)以第三光刻膠為掩膜實(shí)行離子注入磷，而在浮置擴(kuò)散層30整個(gè)區(qū)域的中心附近形成第三N型半導(dǎo)體區(qū)30c。
通過(guò)上述過(guò)程形成具有圖8A,8B,9和10所示結(jié)構(gòu)的浮置擴(kuò)散層30。可通過(guò)如下過(guò)程代替上述過(guò)程而形成P型半導(dǎo)體區(qū)30d。首先，還可與形成兩相驅(qū)動(dòng)型電荷轉(zhuǎn)移器件的N型半導(dǎo)體區(qū)7的同時(shí)，或者與形成兩相驅(qū)動(dòng)型電荷轉(zhuǎn)移器件的N-型半導(dǎo)體區(qū)8的同時(shí)，使浮置擴(kuò)散層30被分別形成為N型(7)或N-型(8)的。在形成重置柵極9和柵極10之后，在形成是N型(7)或N-型(8)的浮置擴(kuò)散層30中實(shí)行離子注入硼。這時(shí)，利用光刻膠為掩膜，遮掩要成為第一N型半導(dǎo)體區(qū)30a(和第三N型半導(dǎo)體區(qū)30c)的區(qū)域、P+型半導(dǎo)體區(qū)2、重置柵極9及柵極10，實(shí)行離子注入硼。因此，形成P型半導(dǎo)體區(qū)30d。被掩蓋的區(qū)域一直處于上述狀態(tài)(N型(7)或N-型(8))。于是，此區(qū)被確定為實(shí)際上的第一N型半導(dǎo)體區(qū)30a。這之后形成第三N型半導(dǎo)體區(qū)30c的過(guò)程類似于上述過(guò)程。此外，可由形成N+型半導(dǎo)體區(qū)4的過(guò)程同時(shí)形成第三N型半導(dǎo)體區(qū)30c，作為MOSFET的源區(qū)和漏區(qū)。
在本實(shí)施例中，第三N型半導(dǎo)體區(qū)30c被設(shè)在浮置擴(kuò)散層30中。不過(guò)，即使不將第三N型半導(dǎo)體區(qū)30c設(shè)于其中，與相關(guān)的技術(shù)相比，本發(fā)明可提供充分的效果。例如，在第一N型半導(dǎo)體區(qū)30a的雜質(zhì)濃度高到可以達(dá)到與連到檢測(cè)MOSFET50之柵極5的金屬線歐姆接觸程度的情況下，第三N型半導(dǎo)體區(qū)30c不是必須的。
為在這種情況下得到歐姆接觸，與本實(shí)施例相比，第一N型半導(dǎo)體區(qū)30a的雜質(zhì)濃度是比較更高的。那將導(dǎo)致漂移擴(kuò)散電容Cfd變大并使檢測(cè)靈敏度降低的缺點(diǎn)。但有如上述，從P型半導(dǎo)體區(qū)30d伸展的耗盡層延伸入第一N型半導(dǎo)體區(qū)30a中。因此，可由與這種延伸相應(yīng)的值使漂移擴(kuò)散電容Cfd得以被降低。所以，這優(yōu)于相關(guān)的技術(shù)。
有如上面說(shuō)明的那樣，按照本發(fā)明，可使耗盡層延伸至浮置擴(kuò)散層的側(cè)面。于是，就能進(jìn)一步減小該浮置擴(kuò)散層與P型半導(dǎo)體基片、圍繞所述浮置擴(kuò)散層的P+型半導(dǎo)體區(qū)、重置柵極及柵極之一間的電容。與這種減小相關(guān)聯(lián)，就能進(jìn)一步減小漂移擴(kuò)散電容Cfd，給出改善檢測(cè)靈敏度的效果。
權(quán)利要求
1．一種電荷轉(zhuǎn)移器件，其特征在于包括檢測(cè)信號(hào)電荷用的檢測(cè)MOSFET；用于在信號(hào)電荷被檢測(cè)后除去該信號(hào)電荷的重置MOSFET；其中所述重置MOSFET包括將所述信號(hào)電荷轉(zhuǎn)移至其上的浮置擴(kuò)散層(3)；將重置電壓加于其上的雜質(zhì)層(4)；以及將重置信號(hào)加于其上的重置柵極(9)；而且所述檢測(cè)MOSFET包括與所述浮置擴(kuò)散層(3)相連的檢測(cè)柵極(5)；并且所述浮置擴(kuò)散層(3)包括第一半導(dǎo)體區(qū)(3a)和其雜質(zhì)濃度低于所述第一半導(dǎo)體區(qū)(3a)的第二半導(dǎo)體區(qū)(3b)；并且其中將所述第一半導(dǎo)體區(qū)(3a)的雜質(zhì)濃度設(shè)定為當(dāng)把所述重置信號(hào)加給所述重置柵極(9)時(shí)，使該第一半導(dǎo)體區(qū)(3a)在電壓低于重置電壓(Vrd)情況下不被消耗的濃度。
2．一種如權(quán)利要求1所述的電荷轉(zhuǎn)移器件，其特征在于其中使所述第一半導(dǎo)體區(qū)(3a)被設(shè)置成不與元件分立區(qū)(2)接觸，并且使所述第二半導(dǎo)體區(qū)(3b)被設(shè)置成與元件分立區(qū)(2)接觸。
3．一種如權(quán)利要求1所述的電荷轉(zhuǎn)移器件，其特征在于其中將所述第二半導(dǎo)體區(qū)(3b)的雜質(zhì)濃度設(shè)定為當(dāng)把所述重置信號(hào)加給重置柵極(9)時(shí)，使該第二半導(dǎo)體區(qū)(3b)受到消耗的濃度。
4．一種如權(quán)利要求1所述的電荷轉(zhuǎn)移器件，其特征在于其中使所述第一半導(dǎo)體區(qū)(3a)被設(shè)置成在所述浮置擴(kuò)散層(3)中沿所述信號(hào)電荷的轉(zhuǎn)移方向伸展。
5．一種如權(quán)利要求1所述的電荷轉(zhuǎn)移器件，其特征在于還包括第三半導(dǎo)體區(qū)(3c)，此區(qū)的雜質(zhì)濃度高于所述第一半導(dǎo)體區(qū)(3a)，并且其中所述檢測(cè)柵極(5)與該第三半導(dǎo)體區(qū)(3c)相連。
6．一種如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的電荷轉(zhuǎn)移器件，其特征在于其中將所述重置電壓(Vrd)設(shè)定為這樣的值，使得當(dāng)把所述重置信號(hào)加給所述重置柵極(9)時(shí)，部分所述第一半導(dǎo)體區(qū)(3a)和全部所述第二半導(dǎo)體區(qū)(3b)被消耗。
7．一種如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的電荷轉(zhuǎn)移器件，其特征在于其中所述第一半導(dǎo)體區(qū)(3a)和第二半導(dǎo)體區(qū)(3b)的導(dǎo)電類型彼此相同。
8．一種如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的電荷轉(zhuǎn)移器件，其特征在于其中所述第一半導(dǎo)體區(qū)(3a)和第二半導(dǎo)體區(qū)(3b)的導(dǎo)電類型可能彼此相反。
9．一種如權(quán)利要求5所述的電荷轉(zhuǎn)移器件，其特征在于其中所述第一半導(dǎo)體區(qū)(3a)、第二半導(dǎo)體區(qū)(3b)和第三半導(dǎo)體區(qū)(3c)的導(dǎo)電類型彼此相同。
10．一種如權(quán)利要求5所述的電荷轉(zhuǎn)移器件，其特征在于其中所述第一半導(dǎo)體區(qū)(30a)和第三半導(dǎo)體區(qū)(30c)的導(dǎo)電類型彼此相同，所述第二半導(dǎo)體區(qū)(30b)的導(dǎo)電類型與第一半導(dǎo)體區(qū)(30a)和第三半導(dǎo)體區(qū)(30c)的導(dǎo)電類型相反。
11．一種電荷轉(zhuǎn)移方法，其特征在于包括以下步驟形成具有第一和第二半導(dǎo)體區(qū)(3a,3b)的浮置擴(kuò)散層(3)；響應(yīng)重置信號(hào)，在所述浮置擴(kuò)散層(3)中形成具有預(yù)定的電勢(shì)的勢(shì)阱；并且響應(yīng)所述重置信號(hào)，在電勢(shì)低于所述預(yù)定電勢(shì)情況下，消耗所述第一半導(dǎo)體區(qū)(3a)。
12．一種如權(quán)利要求11所述的電荷轉(zhuǎn)移方法，其特征在于其中形成所述勢(shì)阱的步驟包括形成該勢(shì)阱，使所述勢(shì)阱的面積小于所述浮置擴(kuò)散層(3)。
13．一種如權(quán)利要求11所述的電荷轉(zhuǎn)移方法，其特征在于還包括以下步驟響應(yīng)所述重置信號(hào)，在勢(shì)能低于所述預(yù)定電勢(shì)情況下，消耗部分所述第二半導(dǎo)體區(qū)(3b)。
14．一種如權(quán)利要求11至13任一項(xiàng)所述的電荷轉(zhuǎn)移方法，其特征在于其中形成所述勢(shì)阱的步驟包括形成該勢(shì)阱，使所述勢(shì)阱的電容小于所述浮置擴(kuò)散層(3)。
15．一種如權(quán)利要求11至13任一項(xiàng)所述的電荷轉(zhuǎn)移方法，其特征在于其中形成所述勢(shì)阱的步驟包括在勢(shì)能低于所述預(yù)定電勢(shì)情況下，消耗所述第一半導(dǎo)體區(qū)(3a)的整個(gè)區(qū)域和部分所述第二半導(dǎo)體區(qū)(3b)。
全文摘要
一種電荷轉(zhuǎn)移器件,包括:檢測(cè)信號(hào)電荷用的檢測(cè)MOSFET;在信號(hào)電荷被檢測(cè)后除去該信號(hào)電荷的重置MOSFET。所述重置MOSFET包括浮置擴(kuò)散層(3);導(dǎo)質(zhì)層(4);重置柵極(9)。所述檢測(cè)MOSFET包括與浮置擴(kuò)散層(3)相連的檢測(cè)柵極(5)。所述浮置擴(kuò)散層(3)包括第一半導(dǎo)體區(qū)(3a)和第二半導(dǎo)體區(qū)(3b)。將第一半導(dǎo)體區(qū)(3a)的雜質(zhì)濃度設(shè)定為當(dāng)把重置信號(hào)加給重置柵極(9)時(shí),使該第一半導(dǎo)體區(qū)(3a)在電壓低于重置電壓(Vrd)情況下不被消耗的濃度。
文檔編號(hào)H01L29/762GK1216865SQ9812353
公開(kāi)日1999年5月19日 申請(qǐng)日期1998年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月31日
發(fā)明者中柴康隆 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社