(57)【要約】【課題】本発明は、水平転送部の転送電極の面積率を低減して、垂直転送部の転送電極の面積率に近づけ、エロージョンの発生を抑えることを可能にする。【解決手段】半導体基板１１に形成された複数の光電変換部１２と、列方向の光電変換部１２から電荷を読み出して転送する垂直転送部１３と、各垂直転送部１３からの電荷を転送する水平転送部１４を有し、水平転送部１４は、半導体基板１１に形成された第１電荷転送路２１と、これよりも不純物濃度が低い第２電荷転送路２２とが交互に配置された電荷転送路２０と、第１電荷転送路２１上にゲート絶縁膜３０を介して形成された第１転送電極３１と、第２電荷転送路２２上にゲート絶縁膜３０を介して形成された第２転送電極３１と、第１、第２電荷転送路２１、２２との間上の第１、第２転送電極３１、３２との間に形成された電極間絶縁膜４１を有し、第１、第２転送電極３１、３２は同電位である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に複数行複数列に形成された光電変換部と、
前記各列方向の光電変換部から信号電荷を読み出して垂直方向に転送する垂直転送部と、
前記各垂直転送部から出力された信号電荷を水平方向に転送する水平転送部を有し、
前記水平転送部は、
前記半導体基板に形成された第１電荷転送路と、この第１電荷転送路よりも不純物濃度が低い第２電荷転送路とが交互に配置された電荷転送路と、
前記第１電荷転送路上にゲート絶縁膜を介して形成された第１転送電極と、
前記第２電荷転送路上にゲート絶縁膜を介して形成された第２転送電極と、
前記第１電荷転送路と前記第２電荷転送路との間上の前記第１転送電極と前記第２転送電極との間に形成された電極間絶縁膜を有し、
前記第１転送電極と前記第２転送電極は同電位である
固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１転送電極と前記第２転送電極とは配線で接続されている
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記電極転送路は、
前記第１電荷転送路と、
前記第２電荷転送路と、
前記第２電荷転送路よりも不純物濃度が低い第３電荷転送路を有し、
前記第１電荷転送路と前記第２電荷転送路と前記第３電荷転送路の順に繰り返し配置されていて、
前記第３電荷転送路上にゲート絶縁膜を介して形成された第３転送電極が形成され、
前記第１転送電極と前記第２転送電極と前記第３転送電極は同電位である
請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第１転送電極と前記第２転送電極と前記第３転送電極は配線で接続されている
請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項５】
半導体基板に第１電荷転送路と該第１電荷転送路よりも不純物濃度が低い第２電荷転送路を交互に形成する工程と、
前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成し、前記第１電荷転送路上および前記第２電荷転送路上のそれぞれに前記ゲート絶縁膜を介して、かつ前記第１電荷転送路と前記第２電荷転送路との間上に隙間を設けてダミー電極パターンを形成する工程と、
隣接する前記ダミー電極パターン間の前記隙間に電極間絶縁膜で埋め込む工程と、
前記各ダミー電極パターンの表面を露出させた後、前記各ダミー電極パターンを除去して電極形成溝を形成する工程と、
前記各電極形成溝に導電性材料を埋め込んで化学的機械研磨によって前記電極間絶縁膜上の余剰な導電性材料を除去して前記電極形成溝内に転送電極を形成する工程を有する
固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
半導体基板に、第１電荷転送路と、該第１電荷転送路よりも不純物濃度が低い第２電荷転送路と、該第２電荷転送路よりも不純物濃度が低い第３電荷転送路をこの順で繰り返した状態に形成する工程と、
前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成し、前記第１電荷転送路上、前記第２電荷転送路上および前記第３電荷転送路上のそれぞれに前記ゲート絶縁膜を介して、かつ各電荷転送路間上に隙間を設けてダミー電極パターンを形成する工程と、
隣接する前記ダミー電極パターン間の前記隙間に電極間絶縁膜で埋め込む工程と、
前記各ダミー電極パターンの表面を露出させた後、前記各ダミー電極パターンを除去して電極形成溝を形成する工程と、
前記各電極形成溝に導電性材料を埋め込んで化学的機械研磨によって前記電極間絶縁膜上の余剰な導電性材料を除去して前記電極形成溝内に転送電極を形成する工程を有する
固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記電極形成溝に前記導電性材料を埋め込む前に前記電極形成溝の内面にバリアメタル層を形成する
請求項５または請求項６記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型固体撮像素子は、光電変換部からの信号電荷を転送するための電荷転送電極を有する。電荷転送電極は、半導体基板に形成された電荷転送路上に複数個隣接して配置され、順次駆動される。
ＣＣＤ型固体撮像素子の概要を図１０の平面ブロック図に示す。
図１０に示すように、半導体基板１１１に、入射光を光電変換して信号電荷を生成する複数の光電変換部１１２が、例えばフォトダイオードで形成されている。この光電変換部１１２の一方側には、光電変換部１１２から信号電荷を受け取って垂直方向に転送する垂直転送部１１３が設けられており、各垂直転送部１１３の出力端には、各垂直転送部１１３から信号電荷を受け取って水平方向に転送する水平転送部１１４が設けられている。さらに、上記水平転送部１１４の出力端には、上記水平転送部１１４から転送されてきた信号電荷を電圧に変換して出力する出力部１１５が備えられている。
【０００３】
上記ＣＣＤ固体撮像素子１０１では、大画角化や高速レート転送を可能にするために、上記垂直転送部１１３や水平転送部１１４の転送電極１３１、１３２の低抵抗化が求められている。また、転送電極１３１自体が遮光性を有する金属材料を用いることによって、低抵抗化が得られると共に、転送電極１３１を遮光膜で覆う必要が無くなるため、光電変換領域を広げることが可能になる。これにより、より多くの光を光電変換部１１２に取り込むことか可能になり、感度特性の向上が期待できる。
【０００４】
上記金属材料の転送電極の形成方法として、ポリシリコン電極を形成し、さらにポリシリコン電極間を絶縁膜で埋め込む。このとき、ポリシリコン電極上に形成された絶縁膜を除去してポリシリコン電極表面を露出させた後、ポリシリコン電極を選択的に除去する。次に、ポリシリコン電極を除去した部分に金属材料を埋め込み、絶縁膜上の余剰な金属材料を化学的機械研磨等の技術を用いて除去して、金属電極を形成するという方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
上記転送電極間の間隔（以下、ギャップ幅という。）は、信号電荷の転送効率を決定する重要な要因である。このギャップ幅を狭くすることが転送効率の向上に繋がることが知られている。そのため、特に水平転送部は、電極密度が非常に高くなり、撮像領域とのパターン面積率との差が大きくなっている。
【０００６】
ＣＣＤデバイスでは、上記説明したように、信号転送速度の向上や感度向上を目的として、転送電極の材料を従来のポリシリコンから金属材料（例えば、タングステン）に代える、金属電極化が提案されている。この金属電極化した場合、図１１（１）に示すように、画素領域に配置される垂直転送部１１３の転送電極１３１と、画素周辺に配置される水平転送部１１４の転送電極１３２では面積率が異なる。ここで面積率とは、垂直転送部１１３（水平転送部１１４）における転送電極１３１（１３２）の１ピッチ分に占める電極部分の面積比を％で表したものである。
そして、図１１（２）に示すように、化学的機械研磨によって絶縁膜１４１上の余剰な金属材料１５１を研磨したとき、パターンの面積率に依存して研磨特性が異なる。このため、図１１（３）に示すように、面積率が大きな箇所の転送電極１３２の表面にエロージョンが発生する。そのため、垂直転送部の転送電極１３１表面と比較して水平転送部の転送電極１３２表面に大きな段差を生じてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７-１２６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
解決しようとする問題点は、ＣＣＤ型固体撮像装置の水平転送部の転送電極を金属電極で形成する際に、この金属電極表面にエロージョンを発生し、大きな段差を生じる点である。
【０００９】
本発明は、水平転送部の転送電極の面積率を低減して、垂直転送部の転送電極の面積率に近づけ、エロージョンの発生を抑えることを可能にする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の固体撮像装置は、半導体基板に複数行複数列に形成された光電変換部と、前記各列方向の光電変換部から信号電荷を読み出して垂直方向に転送する垂直転送部と、前記各垂直転送部から出力された信号電荷を水平方向に転送する水平転送部を有し、前記水平転送部は、前記半導体基板に形成された第１電荷転送路と、この第１電荷転送路よりも不純物濃度が低い第２電荷転送路とが交互に配置された電荷転送路と、前記第１電荷転送路上にゲート絶縁膜を介して形成された第１転送電極と、前記第２電荷転送路上にゲート絶縁膜を介して形成された第２転送電極と、前記第１電荷転送路と前記第２電荷転送路との間上の前記第１転送電極と前記第２転送電極との間に形成された電極間絶縁膜を有し、前記第１転送電極と前記第２転送電極は同電位である。
【００１１】
本発明の固体撮像装置では、従来は一つの電極で形成されていた転送電極が、電極間絶縁膜で分離された同電位とする第１転送電極と第２転送電極とで形成されていることから、水平転送部の転送電極の面積率が低減される。よって、水平転送部の転送電極の面積率を垂直転送部の転送電極の面積率に近づけることが可能になり、例えば化学的機械研磨によって転送電極を形成するときに生じていたエロージョン差が低減される。
また、電極間絶縁膜を介して第１転送電極と第２転送電極とが分割されているが、第１転送電極と第２転送電極を同電位としているため、分割された第１転送電極と第２転送電極は一つの転送電極として動作する。
【００１２】
本発明の固体撮像装置の製造方法（第１製造方法）は、半導体基板に第１電荷転送路と該第１電荷転送路よりも不純物濃度が低い第２電荷転送路を交互に形成する工程と、前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成し、前記第１電荷転送路上および前記第２電荷転送路上のそれぞれに前記ゲート絶縁膜を介して、かつ前記第１電荷転送路と前記第２電荷転送路との間上に隙間を設けてダミー電極パターンを形成する工程と、隣接する前記ダミー電極パターン間の前記隙間に電極間絶縁膜で埋め込む工程と、前記各ダミー電極パターンの表面を露出させた後、前記各ダミー電極パターンを除去して電極形成溝を形成する工程と、前記各電極形成溝に導電性材料を埋め込んで化学的機械研磨によって前記電極間絶縁膜上の余剰な導電性材料を除去して、前記第１電荷転送路上の電極形成溝に第１転送電極を形成し、前記第２電荷転送路上の電極形成溝に第１転送電極を形成する工程を有する。
【００１３】
上記第１製造方法では、従来は一つの電極で形成していた転送電極を、電極間絶縁膜で分離された第１転送電極と第２転送電極とで形成することから、水平転送部の転送電極の面積率が低減される。よって、水平転送部の転送電極の面積率を垂直転送部の転送電極の面積率に近づけることが可能になり、化学的機械研磨によって転送電極を形成するときに生じていたエロージョン差が低減される。
【００１４】
本発明の固体撮像装置の製造方法（第２製造方法）は、半導体基板に、第１電荷転送路と、該第１電荷転送路よりも不純物濃度が低い第２電荷転送路と、該第２電荷転送路よりも不純物濃度が低い第３電荷転送路をこの順で繰り返した状態に形成する工程と、前記半導体基板上にゲート絶縁膜を形成し、前記第１電荷転送路上、前記第２電荷転送路上および前記第３電荷転送路上のそれぞれに前記ゲート絶縁膜を介して、かつ各電荷転送路間上に隙間を設けてダミー電極パターンを形成する工程と、隣接する前記ダミー電極パターン間の前記隙間に電極間絶縁膜で埋め込む工程と、前記各ダミー電極パターンの表面を露出させた後、前記各ダミー電極パターンを除去して電極形成溝を形成する工程と、前記各電極形成溝に導電性材料を埋め込んで化学的機械研磨によって前記電極間絶縁膜上の余剰な導電性材料を除去して、前記第１電荷転送路上の電極形成溝に第１転送電極を形成し、前記第２電荷転送路上の電極形成溝に第２転送電極を形成し、前記第３電荷転送路上の電極形成溝に第３転送電極を形成する工程を有する。
【００１５】
上記第２製造方法では、従来は一つの電極で形成していた転送電極を、電極間絶縁膜でそれぞれが分離された第１転送電極と第２転送電極と第３転送電極とで形成することから、水平転送部の転送電極の面積率が低減される。よって、水平転送部の転送電極の面積率を垂直転送部の転送電極の面積率に近づけることが可能になり、化学的機械研磨によって転送電極を形成するときに生じていたエロージョン差が低減される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の固体撮像装置は、水平転送部の転送電極の面積率と垂直転送部の転送電極の面積率とを近づけるもしくは同等にすることで、例えば化学的機械研磨によって転送電極を形成するときに生じていたエロージョン差が低減できるため、平坦性が向上できる。このため、光電変換部上方にカラーフィルター層やオンチップレンズを形成した場合、加工の難易度が緩和されることで、高精度に形成することが可能になり、感度向上につながるという利点がある。
【００１７】
本発明の固体撮像装置の第１、第２製造方法は、水平転送部の転送電極の面積率を垂直転送部の転送電極の面積率に近づけることが可能になり、化学的機械研磨によって転送電極を形成するときに生じていたエロージョン差を低減することができる。よって、チップ内の平坦性を向上させることができるため、その後のプロセスの許容マージンが増大させることができ、プロセスの難易度が低減され、高精度な加工が可能になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る固体撮像装置の構成の第１例を示した概略平面レイアウト図および水平転送部の概略構成断面図である。
【図２】電荷転送を説明するポテンシャル図である。
【図３】本発明の第１実施の形態に係る固体撮像装置の構成の第２例を示した概略構成断面図である。
【図４】電荷転送を説明するポテンシャル図である。
【図５】本発明の固体撮像装置の変形例を示した概略構成断面図である。
【図６】本発明の第２実施の形態に係る固体撮像装置の構成の第１例を示した製造工程断面図である。
【図７】本発明の第２実施の形態に係る固体撮像装置の構成の第１例を示した製造工程断面図である。
【図８】本発明の第２実施の形態に係る固体撮像装置の構成の第２例を示した製造工程断面図である。
【図９】本発明の固体撮像装置が適用される撮像装置の構成の一例を示したブロック図である。
【図１０】従来例の固体撮像装置を説明する平面レイアウト図である。
【図１１】従来例の問題点を示した概略構成断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、発明を実施するための形態（以下、実施の形態とする）について説明する。
【００２０】
＜１．第１の実施の形態＞
［固体撮像装置の構成の第１例］
本発明の第１実施の形態に係る固体撮像装置の構成の第１例を、図１の概略平面レイアウト図および水平転送部の概略構成断面図によって説明する。
【００２１】
図１（１）に示すように、半導体基板１１には、複数行複数列に光電変換部１２形成されている。上記半導体基板１１は、例えばシリコン基板が用いられており、またはＳＯＩ基板のシリコン層であってもよい。
また上記半導体基板１１には、各列方向の上記光電変換部１２から信号電荷を読み出して垂直方向に転送する垂直転送部１３が設けられている。
また上記半導体基板１１には、上記各垂直転送部１３から出力された信号電荷を水平方向に転送する水平転送部１４が設けられている。さらに、上記水平転送部１４の出力端には、上記水平転送部１４から転送されてきた信号電荷を電圧に変換して出力する出力部１５が備えられている。
上記水平転送部１４は以下のような構成となっている。
【００２２】
図１（２）に示すように、上記水平転送部１４は、上記半導体基板１１に形成された電荷転送路２０を有する。この電荷転送路２０は、第１電荷転送路２１と、この第１電荷転送路２１よりも不純物濃度が低い第２電荷転送路２２とが交互に配置されてなる。例えば、上記第１電荷転送路２１は、Ｎ型の拡散層からなり、上記第２電荷転送路２２は、上記Ｎ型の拡散層よりも不純物濃度が低いＮ型の拡散層からなる。
例えば、上記第１電荷転送路２１は、例えば、ドーパントにＮ型不純物のヒ素（Ａｓ）を用い、注入エネルギーを１７０ｋｅＶ、ドーズ量を２．９４×１０12ｉｏｎｓ／ｃｍ2としたイオン注入により形成されたものである。この注入条件は一例であって、適宜選択することができる。
また、上記第２電荷転送路２２は、上記第１電荷転送路２１が形成された領域にＰ型の不純物をイオン注入して形成したものである。例えば、Ｐ型の不純物にホウ素（Ｂ）を用い、注入エネルギーを４３ｋｅＶ、ドーズ量を７．５×１０11ｉｏｎｓ／ｃｍ2としたイオン注入により形成されたものである。この注入条件は一例であって、先に形成されたＮ型領域はＰ型にならないようにして、適宜選択することができる。
【００２３】
上記第１電荷転送路２１上にはゲート絶縁膜３０を介して第１転送電極３１が形成されている。また、上記第２電荷転送路２２上にはゲート絶縁膜３０を介して第２転送電極３２が形成されている。
上記ゲート絶縁膜３０は、通常の転送電極下に形成されるゲート絶縁膜材料を用いることができる。ここでは、一例として、酸化シリコン膜で形成されている。
上記第１転送電極３１および上記第２転送電極３２は、ともに例えば金属電極で形成されている。ここでは、金属電極とは、金属単体、合金の他に、金属化合物も金属電極とする。
上記金属電極材料としては、低抵抗かつ遮光性を有するものが望ましい。ここでは、タングステン（Ｗ）を用いた。また、タングステン以外の材料の一例として、アルミニウム（Ａｌ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、マンガン（Ｍｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、バナジウム（Ｖ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）等の金属を用いることができる。もしくは上記金属の窒化物、上記金属のシリサイド物、上記金属のうちから選択される合金、またこれらの材料を２層以上に積層する構造であっても良い。
【００２４】
上記第１電荷転送路２１と上記第２電荷転送路２２との間上、すなわち、上記第１転送電極３１と上記第２転送電極３２との間には電極間絶縁膜４１が形成されている。この電極間絶縁膜４１は、通常の層間絶縁膜に用いる材料で形成されている。例えば、酸化シリコン膜で形成されている。そして、上記第１転送電極３１と上記第２転送電極３２は同電位となっている。例えば、上記第１転送電極３１と上記第２転送電極３２は、配線３５によって接続されている。
上記説明したように固体撮像装置１（１Ａ）は形成されている。
【００２５】
上記固体撮像装置１Ａでは、従来一つの転送電極で形成されていた第１電荷転送路２１上と第２電荷転送路２２上の転送電極を、第１電荷転送路２１上の第１転送電極３１と、第２電荷転送路２２上の第２転送電極３２とに分割した状態に形成されている。さらに第１電荷転送路２１と第２電荷転送路２２との間上で第１転送電極３１と第２転送電極３２との間に電極間絶縁膜４１が設けられている。これらのことから、水平転送部１４の転送電極の面積率が低減される。ここで面積率とは、水平転送部１４（垂直転送部１３）における転送電極の１ピッチ分に占める電極部分の面積比を％で表したものである。これによって、水平転送部１４の転送電極の面積率を４４％にすることができるので、垂直転送部１３における転送電極の面積率（例えば４９％）に近づける、もしくは同等にすることができる。
【００２６】
通常、垂直転送部１３の転送電極は、設計上、容易にサイズ等を変更することができない。そこで、垂直転送部１３よりも高い面積率を有していた水平転送部１４の転送電極の面積率を低減することで、垂直転送部１３の転送電極の面積率に近づけ、化学的機械研磨によって転送電極を形成するときに生じていたエロージョン差を低減することが可能となる。よって、チップ内での平坦性が向上される。
【００２７】
また、図２（１）に示すように、従来の水平転送部１１４の電荷転送路２０は、第１電荷転送路２１と、この第１電荷転送路２１よりも不純物濃度が低い第２電荷転送路２２とが交互に配置されていた。そして第１電荷転送路２１上と、それに隣接している第２電荷転送路２２上とに一つの転送電極１３１が形成されていた。
このような構成では、転送電極１３１にＬｏｗレベルとＨｉｇｈレベルの電圧を順次印加することで、電荷転送路２０に階段状のポテンシャルを発生させ、電荷転送路２０にそって信号電荷（例えばエレクトロン）を矢印方向に転送することができる。
【００２８】
一方、図２（２）に示すように、上記固体撮像装置１Ａでは、第１転送電極３１と第２転送電極３２とに分割して形成している。そして、第１転送電極３１と第２転送電極３２とを配線３５で接続して同電位としている。このため、電極間絶縁膜４１によって分割された第１転送電極３１と第２転送電極３２は一つの転送電極として機能して動作する。
【００２９】
すなわち、配線３５を介して第１転送電極３１と第２転送電極３２とに同電圧を印加することで、第１転送電極３１と第２転送電極３２は一つの転送電極として動作する。これによって、第１転送電極３１と第２転送電極３２とからなる転送電極にＬｏｗレベルとＨｉｇｈレベルの電圧を順次印加することで、電荷転送路２０に階段状のポテンシャルを発生させ、電荷転送路２０にそって信号電荷（例えばエレクトロンｅ-）を矢印方向に転送することができる。
【００３０】
また、第１転送電極３１と第２転送電極３２との間に形成された電極間絶縁膜４１は、第１電荷転送路２１と第２電荷転送路２２との境界の上方に位置していることから、第１転送電極３１と第２転送電極３２との間に生じるポテンシャルひずみが抑制される。したがって、問題なく電荷転送が行える。
【００３１】
また、第１転送電極３１と第２転送電極３２を金属材料で形成することで、従来のポリシリコン電極よりも低抵抗となるので、転送速度の向上やそれに付随した感度の向上が期待される。
【００３２】
さらに転送電極を、電極間絶縁膜４１によって第１転送電極３１と第２転送電極３２に分割されているので、半導体基板１１との対向面積が減少し、電極-基板間の容量が低下する。そのため、より少ない駆動電力で電荷転送が可能になる。
【００３３】
なお、図示はしていないが、上記光電変換部１２上にはカラーフィルター層、オンチップレンズが形成されている。
【００３４】
［固体撮像装置の構成の第２例］
次に、本発明の第２実施の形態に係る固体撮像装置の構成の第２例を、前記図１（１）および図３の概略構成断面図によって説明する。
【００３５】
前記図１（１）に示すように、半導体基板１１には、複数行複数列に光電変換部１２形成されている。上記半導体基板１１は、例えばシリコン基板が用いられており、またはＳＯＩ基板のシリコン層であってもよい。
また上記半導体基板１１には、各列方向の上記光電変換部１２から信号電荷を読み出して垂直方向に転送する垂直転送部１３が設けられている。
また上記半導体基板１１には、上記各垂直転送部１３から出力された信号電荷を水平方向に転送する水平転送部１４が設けられている。上記水平転送部１４は以下のような構成となっている。
【００３６】
図３に示すように、上記水平転送部１４は、上記半導体基板１１に形成された電荷転送路２０を有する。この電荷転送路２０は、第１電荷転送路２１と第２電荷転送路２２と第３電荷転送路２３とを有し、上記第１電荷転送路２１と上記第２電荷転送路２２と上記第３電荷転送路２３の順に繰り返し配置されているものである。上記第１電荷転送路２１は、Ｎ型の拡散層からなり、上記第２電荷転送路２２は上記第１電荷転送路２１よりも不純物濃度が低いＮ型の拡散層からなり、上記第３電荷転送路２３は上記第２電荷転送路２２よりも不純物濃度が低いＮ型の拡散層からなる。
例えば、上記第１電荷転送路２１は、例えば、ドーパントにＮ型不純物のヒ素（Ａｓ）を用い、注入エネルギーを１７０ｋｅＶ、ドーズ量を２．９４×１０12ｉｏｎｓ／ｃｍ2としたイオン注入後に、Ｐ型不純物のホウ素（Ｂ）を用い、注入エネルギーを４５ｋｅＶ、ドーズ量を２．１×１０11ｉｏｎｓ／ｃｍ2としたイオン注入により形成されたものである。この注入条件は一例であって、適宜選択することができる。
また、上記第２電荷転送路２２は、上記第１電荷転送路２１が形成された領域にＰ型の不純物をイオン注入して形成したものである。例えば、Ｐ型の不純物にホウ素（Ｂ）を用い、注入エネルギーを４５ｋｅＶ、ドーズ量を４．２×１０11ｉｏｎｓ／ｃｍ2としたイオン注入により形成されたものである。この注入条件は一例であって、先に形成されたＮ型領域はＰ型にならないようにして、適宜選択することができる。
また、上記第３電荷転送路２３は、上記第１電荷転送路２１が形成された領域にＰ型の不純物をイオン注入して形成したものである。例えば、Ｐ型の不純物にホウ素（Ｂ）を用い、注入エネルギーを４３ｋｅＶ、ドーズ量を６．３×１０11ｉｏｎｓ／ｃｍ2としたイオン注入により形成されたものである。この注入条件は一例であって、先に形成されたＮ型領域はＰ型にならないようにして、適宜選択することができる。
【００３７】
上記第１電荷転送路２１上にはゲート絶縁膜３０を介して第１転送電極３１が形成されている。また、上記第２電荷転送路２２上にはゲート絶縁膜３０を介して第２転送電極３２が形成され、上記第３電荷転送路２３上にはゲート絶縁膜３０を介して第３転送電極３３が形成されている。
上記ゲート絶縁膜３０は、通常の転送電極下に形成されるゲート絶縁膜材料を用いることができる。ここでは、一例として、酸化シリコン膜で形成されている。
上記第１転送電極３１、第２転送電極３２および第３転送電極３３は、ともに例えば金属電極で形成されている。ここでは、金属電極とは、金属単体、合金の他に、金属化合物も金属電極とする。
上記金属電極材料としては、低抵抗かつ遮光性を有するものが望ましい。ここでは、タングステン（Ｗ）を用いた。また、タングステン以外の材料の一例として、アルミニウム（Ａｌ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、マンガン（Ｍｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、バナジウム（Ｖ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）等の金属を用いることができる。もしくは上記金属の窒化物、上記金属のシリサイド物、上記金属のうちから選択される合金、またこれらの材料を２層以上に積層する構造であっても良い。
【００３８】
上記第１電荷転送路２１、上記第２電荷転送路２２、第３電荷転送路２３のそれぞれの間上、すなわち、上記第１転送電極３１と上記第２転送電極３２と第３転送電極３３とのそれぞれの間には電極間絶縁膜４１が形成されている。この電極間絶縁膜４１は、通常の層間絶縁膜に用いる材料で形成されている。例えば、酸化シリコン膜で形成されている。そして、上記第１転送電極３１と上記第２転送電極３２と上記第３転送電極３３は同電位となっている。例えば、上記第１転送電極３１と上記第２転送電極３２と上記第３転送電極３３は、配線３５によって接続されている。
上記説明したように固体撮像装置１（１Ｂ）は形成されている。
【００３９】
上記固体撮像装置１Ｂでは、従来一つの転送電極で形成されていた第１電荷転送路２１上と第２電荷転送路２２上と第３電荷転送路２３上の転送電極を、第１転送電極３１と第２転送電極３２と第３転送電極３３とに分割した状態で形成されている。さらに第１電荷転送路２１と第２電荷転送路２２と第３電荷転送路２３のそれぞれの間上で、第１転送電極３１と第２転送電極３２と第３転送電極３３のそれぞれ間に電極間絶縁膜４１が設けられている。これらのことから、水平転送部１４の転送電極の面積率が低減される。これによって、水平転送部１４の転送電極の面積率を低減することができるので、垂直転送部１３における転送電極の面積率（例えば４９％）に近づける、もしくは同等にすることができる。
【００４０】
通常、垂直転送部１３の転送電極は、設計上、容易にサイズ等を変更することができない。そこで、垂直転送部１３よりも高い面積率を有していた水平転送部１４の転送電極の面積率を低減することで、垂直転送部１３の転送電極の面積率に近づけ、化学的機械研磨によって転送電極を形成するときに生じていたエロージョン差を低減することが可能となる。よって、チップ内での平坦性が向上される。
【００４１】
上記固体撮像装置１Ｂでは、転送電極を、第１転送電極３１と第２転送電極３２と第３転送電極３３に分割して形成している。そして、第１転送電極３１と第２転送電極３２と第３転送電極３３を同電位としている。このため、電極間絶縁膜４１によって分割された第１転送電極３１と第２転送電極３２と第３転送電極３３は一つの転送電極として機能して動作する。
【００４２】
すなわち図４に示すように、配線３５を介して第１転送電極３１と第２転送電極３２と第３転送電極３３とに同電圧を印加することで、第１転送電極３１と第２転送電極３２と第３転送電極３３は一つの転送電極として動作する。これによって、第１転送電極３１と第２転送電極３２と第３転送電極３３からなる転送電極にＬｏｗレベルとＨｉｇｈレベルの電圧を順次印加することで、電荷転送路２０に階段状のポテンシャルを発生させ、電荷転送路２０にそって信号電荷（例えばエレクトロン）を矢印方向に転送することができる。
【００４３】
また、第１転送電極３１と第２転送電極３２と第３転送電極３３のそれぞれの間に形成された電極間絶縁膜４１は、第１電荷転送路２１と第２電荷転送路２２と第３電荷転送路２３のそれぞれの境界の上方に位置していることから、第１転送電極３１と第２転送電極３２と第３転送電極３３のそれぞれの間に生じるポテンシャルひずみが抑制される。したがって、問題なく電荷転送が行える。
【００４４】
また、第１転送電極３１と第２転送電極３２と第３転送電極３３を金属材料で形成することで、従来のポリシリコン電極よりも低抵抗となるので、転送速度の向上やそれに付随した感度の向上が期待される。
【００４５】
さらに転送電極を、電極間絶縁膜４１によって第１転送電極３１と第２転送電極３２と第３転送電極３３に分割されているので、半導体基板１１との対向面積が減少し、電極-基板間の容量が低下する。そのため、より少ない駆動電力で電荷転送が可能になる。
【００４６】
なお、図示はしていないが、上記光電変換部１２上にはカラーフィルター層、オンチップレンズが形成されている。
【００４７】
また、図５に示すように、上記固体撮像装置１の各第１、第２転送電極３１、３２、第３転送電極（図示せず）の周囲にバリアメタル層５１を形成してもよい。このようにバリアメタル層５１を形成することで、転送電極が例えば銅（Ｃｕ）のような酸化されやすい金属もしくは絶縁膜中に拡散しやすい金属で形成されていても、その周囲への金属の拡散が防止され、また金属の酸化が防止されて抵抗値の上昇を抑える。
【００４８】
＜２．第２の実施の形態＞
［固体撮像装置の製造方法の第１例］
次に、本発明の第２実施の形態に係る固体撮像装置の構成の第１例を、図６〜図７の製造工程断面図によって説明する。図６〜図７では、固体撮像装置の水平転送部の製造方法を示す。なお、水平転送部以外の例えば光電変換部、水平転送部、周辺回路部等は、従来の製造方法と同様である。また、水平転送部は垂直転送部と同時形成することも可能である。
【００４９】
次に、図６（１）に示すように、半導体基板１１に、水平転送部１４を構成する第１電荷転送路２１とこの第１電荷転送路２１よりも不純物濃度が低い第２電荷転送路２２とが交互に配置されるように形成する。
例えば、上記半導体基板１１上に水平転送部が形成される領域に開口部を設けたレジストマスク（図示せず）を形成し、第１電荷転送路２１を形成するイオン注入を行なう。このイオン注入は、例えば、ドーパントにＮ型不純物のヒ素（Ａｓ）を用い、注入エネルギーを１７０ｋｅＶ、ドーズ量を２．９４×１０12ｉｏｎｓ／ｃｍ2とする。この注入条件は一例であって、適宜選択することができる。
その後、上記レジストマスクを除去する。そして新たに、第２電荷転送路を形成する領域上に開口部を設けたレジストマスク（図示せず）を形成する。このレジストマスクを用いたイオン注入法によって、上記第１電荷転送路２１にＰ型の不純物をイオン注入して第２電荷転送路２２を形成する。
上記第２電荷転送路２２を形成するイオン注入条件は、一例として、Ｐ型の不純物にホウ素（Ｂ）を用い、注入エネルギーを４３ｋｅＶ、ドーズ量を７．５×１０11ｉｏｎｓ／ｃｍ2とする。この注入条件は一例であって、先に形成されたＮ型領域はＰ型にならないようにして、適宜選択することができる。
このようにして、上記電荷転送路２０に、電荷転送方向にそったポテンシャル準位を形成する。
【００５０】
次に、図６（２）に示すように、上記半導体基板１１上にゲート絶縁膜３０を形成する。このゲート絶縁膜３０は、通常の転送電極下に形成されるゲート絶縁膜材料を用いることができる。ここでは、一例として、酸化シリコン膜で形成する。
次に、上記第１電荷転送路２１上および上記第２電荷転送路２２上のそれぞれに上記ゲート絶縁膜３０を介して、かつ上記第１電荷転送路２１と上記第２電荷転送路２２との間上に隙間を設けてダミー電極パターン６１を形成する。このダミー電極パターン６１は、通常のパターン形成方法と同様に、例えばポリシリコン膜を成膜した後、リソグラフィー技術とエッチング（例えばドライエッチング）技術によってパターニングして形成される。
さらに、隣接する上記ダミー電極パターン６１間の上記隙間に電極間絶縁膜４１で埋め込む。このとき、上記電極間絶縁膜４１によって、上記ダミー電極パターン６１も埋め込まれる。そこで、例えば化学的機械研磨によって、上記ダミー電極パターン６１の表面を露出させる。
【００５１】
その後、図示はしていないが、上記ダミー電極パターン６１を除去する。例えば、下地へのダメージの低減を考慮すると、ウエットエッチングが好ましい。例えばアンモニア系のウエットエッチング液を用いる。なお、ドライエッチングを用いてもよい。上記ダミー電極パターン６１を除去する工程において、下地のゲート絶縁膜３０へのダメージが問題になる場合には、ゲート絶縁膜３０を形成しなおしてもよい。このダミー電極パターン６１が除去された部分に電極形成溝６２（次の図６（３）参照）が形成される。
【００５２】
次に、図６（３）に示すように、上記各電極形成溝６２に導電性材料６３を埋め込む。この導電性材料６３には、低抵抗かつ遮光性を有するものが望ましい。ここでは、タングステン（Ｗ）を用いた。また、タングステン以外の材料の一例として、アルミニウム（Ａｌ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、マンガン（Ｍｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、バナジウム（Ｖ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）等の金属を用いることができる。もしくは上記金属の窒化物、上記金属のシリサイド物、上記金属のうちから選択される合金、またこれらの材料を２層以上に積層する構造であっても良い。
【００５３】
なお、上記導電性材料６３を電極形成溝６２内に埋め込む前に、電極形成溝６２の内面にバリアメタル層（図示せず）を形成してもよい。このようにバリアメタル層を形成することで、導電性材料６３が例えば銅（Ｃｕ）のような酸化されやすい金属もしくは絶縁膜中に拡散しやすい金属で形成されていても、その周囲への金属の拡散が防止され、また金属の酸化が防止されて抵抗値の上昇を抑える。
【００５４】
次に、図７（４）に示すように、化学的機械研磨によって上記電極間絶縁膜４１上の余剰な上記導電性材料６３を除去して上記電極形成溝６２内に転送電極を形成する。すなわち、上記第１電荷転送路２１上の電極形成溝６２内にゲート絶縁膜３０を介して第１転送電極３１が形成される。それと同時に、上記第２電荷転送路２２上の電極形成溝６２内にゲート絶縁膜３０を介して第２転送電極３２が形成される。
【００５５】
次に、図７（５）に示すように、通常の配線形成技術を用いて、上記第１転送電極３１と上記第２転送電極３２とを接続する配線３５を形成する。
【００５６】
上記第１製造方法では、従来は一つの電極で形成していた転送電極を、電極間絶縁膜４１で分離された第１転送電極３１と第２転送電極３２とで形成することから、水平転送部１４の転送電極の面積率が低減される。よって、水平転送部１４の転送電極の面積率を垂直転送部（図示せず）の転送電極の面積率に近づけることが可能になり、化学的機械研磨によって転送電極を形成するときに生じていたエロージョン差が低減される。
また、電極間絶縁膜４１を介して第１転送電極３１と第２転送電極３２とが分割されているが、第１転送電極３１と第２転送電極３２を配線３５によって接続することで同電位としている。このため、分割された第１転送電極３１と第２転送電極３２は一つの転送電極として動作することが可能になる。
【００５７】
［固体撮像装置の製造方法の第２例］
次に、本発明の第２実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の第２例を、図８の製造工程断面図によって説明する。
【００５８】
図８（１）に示すように、半導体基板１１に、水平転送部１４を構成する第１電荷転送路２１とこの第１電荷転送路２１よりも不純物濃度が低い第２電荷転送路２２と、この第２電荷転送路２２よりも不純物濃度が低い第３電荷転送路２３をこの順で繰り返した状態に形成する。
【００５９】
例えば、上記半導体基板１１上に水平転送部が形成される領域に開口部を設けたレジストマスク（図示せず）を形成し、第１電荷転送路２１を形成するイオン注入を行なう。このイオン注入は、例えば、ドーパントにＮ型不純物のヒ素（Ａｓ）を用い、注入エネルギーを１７０ｋｅＶ、ドーズ量を２．９４×１０12ｉｏｎｓ／ｃｍ2とする。この注入条件は一例であって、適宜選択することができる。
【００６０】
その後、上記レジストマスクを除去する。そして新たに、第２電荷転送路を形成する領域上に開口部を設けたレジストマスク（図示せず）を形成する。このレジストマスクを用いたイオン注入法によって、上記第１電荷転送路２１にＰ型の不純物をイオン注入して第２電荷転送路２２を形成する。この第２電荷転送路２２にはＮ型不純物とＰ型不純物が注入されることになる。
上記第２電荷転送路２２を形成するイオン注入条件は、一例として、Ｐ型の不純物にホウ素（Ｂ）を用い、注入エネルギーを４５ｋｅＶ、ドーズ量を４．２×１０11ｉｏｎｓ／ｃｍ2とする。この注入条件は一例であって、先に形成されたＮ型領域はＰ型にならないようにして、適宜選択することができる。
【００６１】
さらにその後、上記レジストマスクを除去する。そして新たに、第３電荷転送路を形成する領域上に開口部を設けたレジストマスク（図示せず）を形成する。このレジストマスクを用いたイオン注入法によって、上記第１電荷転送路２１にＰ型の不純物をイオン注入して第３電荷転送路２３を形成する。この第３電荷転送路２３にはＮ型不純物とＰ型不純物が注入されることになる。
上記第２電荷転送路２３を形成するイオン注入条件は、一例として、Ｐ型の不純物にホウ素（Ｂ）を用い、注入エネルギーを４５ｋｅＶ、ドーズ量を６．３×１０11ｉｏｎｓ／ｃｍ2とする。この注入条件は一例であって、先に形成されたＮ型領域はＰ型にならないようにして、適宜選択することができる。その後、上記レジストマスクを除去する。
【００６２】
このようにして、上記電荷転送路２０に、電荷転送方向にそったポテンシャル準位を形成する。
【００６３】
次に、前記図６（２）〜図７（５）によって説明した製造方法と同様の製造方法を行う。すなわち、図８（２）に示すように、上記半導体基板１１上にゲート絶縁膜３０を形成する。このゲート絶縁膜３０は、通常の転送電極下に形成されるゲート絶縁膜材料を用いることができる。ここでは、一例として、酸化シリコン膜で形成する。
次に、上記第１、第２、第３電荷転送路２１、２２、２３上のそれぞれに上記ゲート絶縁膜３０を介して、かつ上記第１、第２、第３電荷転送路２２とのそれぞれの間上に隙間を設けてダミー電極パターン６１（前記図６（２）参照）を形成する。このダミー電極パターン６１は、通常のパターン形成方法と同様に、例えばポリシリコン膜を成膜した後、リソグラフィー技術とエッチング（例えばドライエッチング）技術によってパターニングして形成される。
さらに、隣接する上記ダミー電極パターン６１間の上記隙間に電極間絶縁膜４１で埋め込む。このとき、上記電極間絶縁膜４１によって、上記ダミー電極パターン６１も埋め込まれる。そこで、例えば化学的機械研磨によって、上記ダミー電極パターン６１の表面を露出させる。
【００６４】
その後、上記ダミー電極パターン６１を除去する。例えば、下地へのダメージの低減を考慮すると、ウエットエッチングが好ましい。例えばアンモニア系のウエットエッチング液を用いる。なお、ドライエッチングを用いてもよい。上記ダミー電極パターン６１を除去する工程において、下地のゲート絶縁膜３０へのダメージが問題になる場合には、ゲート絶縁膜３０を形成しなおしてもよい。このダミー電極パターン６１が除去された部分に電極形成溝６２が形成される。
【００６５】
次に、上記各電極形成溝６２に導電性材料６３（前記図６（３）参照）を埋め込む。この導電性材料６３には、低抵抗かつ遮光性を有するものが望ましい。ここでは、タングステン（Ｗ）を用いた。また、タングステン以外の材料の一例として、アルミニウム（Ａｌ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、マンガン（Ｍｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、バナジウム（Ｖ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）等の金属を用いることができる。もしくは上記金属の窒化物、上記金属のシリサイド物、上記金属のうちから選択される合金、またこれらの材料を２層以上に積層する構造であっても良い。
【００６６】
なお、上記導電性材料６３を電極形成溝６２内に埋め込む前に、電極形成溝６２の内面にバリアメタル層（図示せず）を形成してもよい。このようにバリアメタル層を形成することで、導電性材料６３が例えば銅（Ｃｕ）のような酸化されやすい金属もしくは絶縁膜中に拡散しやすい金属で形成されていても、その周囲への金属の拡散が防止され、また金属の酸化が防止されて抵抗値の上昇を抑える。
【００６７】
次に化学的機械研磨によって上記電極間絶縁膜４１上の余剰な上記導電性材料（図示せず）を除去して上記電極形成溝６２内に転送電極を形成する。すなわち、上記第１電荷転送路２１上の電極形成溝６２内にゲート絶縁膜３０を介して第１転送電極３１が形成される。それと同時に、上記第２電荷転送路２２上の電極形成溝６２内にゲート絶縁膜３０を介して第２転送電極３２が形成される。さらに同時に、上記第３電荷転送路２３上の電極形成溝６２内にゲート絶縁膜３０を介して第３転送電極３３が形成される。
【００６８】
次に、通常の配線形成技術を用いて、上記第１転送電極３１と上記第２転送電極３２と上記第３転送電極３３とを接続する配線３５を形成する。
【００６９】
上記第２製造方法では、従来は一つの電極で形成していた転送電極を、電極間絶縁膜４１で分離された第１転送電極３１と第２転送電極３２と第３転送電極３３とで形成することから、水平転送部１４の転送電極の面積率が低減される。よって、水平転送部１４の転送電極の面積率を垂直転送部（図示せず）の転送電極の面積率に近づけることが可能になり、化学的機械研磨によって転送電極を形成するときに生じていたエロージョン差が低減される。
また、電極間絶縁膜４１を介して第１転送電極３１と第２転送電極３２と第３転送電極３３とが分割されているが、第１転送電極３１と第２転送電極３２と第３転送電極３３とを配線３５によって接続することで同電位としている。このため、分割された第１転送電極３１と第２転送電極３２と第３転送電極３３とは一つの転送電極として動作することが可能になる。
【００７０】
［撮像装置への適用例］
次に、本発明の固体撮像装置が適用される撮像装置の構成の一例を、図９のブロック図によって説明する。この撮像装置は、本発明の固体撮像装置を用いたものである。
【００７１】
図９に示すように、撮像装置２００は、撮像部２０１に固体撮像装置２１０を備えている。この撮像部２０１の集光側には像を結像させる集光光学部２０２が備えられ、また、撮像部２０１には、それを駆動する駆動回路、固体撮像装置２１０で光電変換された信号を画像に処理する信号処理回路等を有する信号処理部２０３が接続されている。また上記信号処理部２０３によって処理された画像信号は画像記憶部（図示せず）によって記憶させることができる。このような撮像装置２００において、上記固体撮像装置２１０には、前記実施の形態で説明した固体撮像装置１を用いることができる。
【００７２】
本発明の撮像装置２００では、本願発明の固体撮像装置１を用いることから、固体撮像装置１の低消費電力化が可能になるという利点がある。これは、本発明の固体撮像装置１が従来よりも少ない駆動電力で電荷転送が可能となっているためである。
【００７３】
また、上記撮像装置２００は、ワンチップとして形成された形態であってもよいし、撮像部と、信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。ここでいう撮像装置２００は、例えば、カメラや撮像機能を有する携帯機器のことをいう。また「撮像」は、通常のカメラ撮影時における像の撮りこみだけではなく、広義の意味として、指紋検出なども含むものである。
【符号の説明】
【００７４】
１…固体撮像装置、１１…半導体基板、１２…光電変換部、１３…垂直転送部、１４…水平転送部、２２…電荷転送路、２１…第１電荷転送路、２２…第２電荷転送路、２３…第３電荷転送路、３０…ゲート絶縁膜、３１…第１転送電極、３２…第２転送電極、４１電極間絶縁膜、６１…ダミー電極パターン、６２…電極形成溝、６３…導電性材料
【図１】
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【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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