(57)【要約】【課題】ポリシリコン電極の真下におけるシリコン基板の表面側寄りの領域に延びるフォトダイオードを、小さいばらつきで形成することができる固体撮像素子の製造方法を提供する。【解決手段】半導体基板ＳＢの主面上に絶縁膜が形成される。絶縁膜上に、側壁を有するポリシリコン電極ＰＳが形成される。側壁の表面を熱酸化することによって熱酸化膜ＴＳが形成される。熱酸化膜ＴＳを透過し、かつ半導体基板ＳＢにおけるポリシリコン電極ＰＳの真下の領域に達するように、主面の法線に対して斜めの入射角で、半導体基板ＳＢにイオンが注入される。【選択図】図８
2010021253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の主面上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に、側壁を有するポリシリコン電極を形成する工程と、
前記側壁の表面を熱酸化することによって、前記側壁上に熱酸化膜を形成する工程と、
前記熱酸化膜を透過し、かつ前記半導体基板における前記ポリシリコン電極の真下の領域に達するように、前記主面の法線に対して斜めの入射角で、前記半導体基板にイオンを注入する工程とを備えた、固体撮像素子の製造方法。
【請求項２】
前記入射角は、１０°よりも大きく４５°よりも小さい、請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項３】
前記熱酸化膜の厚さは、５ｎｍよりも大きく３０ｎｍよりも小さい、請求項１または２に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項４】
前記注入する工程の前に、前記ポリシリコン電極から露出した前記絶縁膜の少なくとも一部をエッチングする工程をさらに備えた、請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子の製造方法に関し、特に、絶縁膜を介して半導体基板上に形成されたポリシリコン電極を有する固体撮像素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
イメージセンサとしてＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)イメージセンサまたはＣＣＤ(Charge-Coupled Device)イメージセンサなどの固体撮像素子が用いられている。
【０００３】
例えば特開２００６−２９４９６３号公報（特許文献１）によれば、固体撮像素子はシリコン基板上にフォトダイオードと転送用トランジスタとフローティングディフュージョン領域との組を複数有している。シリコン基板の表面付近にはｐウエルが形成されている。フォトダイオードは、このｐウエル上にｎ−層を有し、光電荷を蓄積する。転送用トランジスタは、この光電荷をフローティングディフュージョン領域に転送するためのものであり、シリコン基板上に酸化膜を介して形成されたゲート電極を有している。上記のｎ−層は、その一方端部が酸化膜を介してゲート電極の真下の領域に位置するように形成されている。
【０００４】
また例えば特開２００６−９３５２０号公報（特許文献２）によれば、固体撮像素子の製造方法は以下の工程を有している。
【０００５】
まず半導体基板としてｐ型のシリコン基板が準備される。このシリコン基板上に絶縁膜としてのゲート酸化膜が形成される。このゲート酸化膜上にポリシリコン層が形成される。このポリシリコン層がパターニングされることでゲート電極が形成される。このゲート電極の側壁上にＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法によりシリコン窒化膜が形成される。
【０００６】
次にゲート電極をマスクの少なくとも一部としてイオン注入工程が行なわれる。この工程では、ｎ型のイオンがシリコン基板に対して低濃度で注入されて、低濃度のドレイン領域が形成される。ここでは、ドレイン領域側のゲート電極の下部にイオンが入り込むように、シリコン基板の表面に垂直な方向に対して角度θだけ傾いた方向からイオンが注入される。イオン注入は、ゲート電極の側壁上のシリコン窒化膜の存在によってゲート電極の側壁にイオンが到達しないように行なわれる。よってイオンがゲート電極を突き抜けてシリコン基板内に注入されることはない。これにより、ゲート電極下に注入されるイオンの量や注入位置が、ゲート電極を構成しているポリシリコン層のグレインばらつきに起因してばらつくことが抑制される。すなわち、小さいばらつきでドレイン領域を形成することができる。
【０００７】
また特開平６−１１２４６４号公報（特許文献３）によれば、固体撮像素子の一の製造方法は以下の工程を有している。
【０００８】
まず基板に正孔蓄積層が形成される。正孔蓄積層の端部は、基板上部に形成された電極端部とほぼ一致させられる。電極は基板上に絶縁膜を介して形成される。電極の端部にサイドウォールが形成される。フォトダイオード部を形成するための燐イオンビームが注入される。このビームは、電極の方向に入り込む角度で注入される。
【特許文献１】特開２００６−２９４９６３号公報
【特許文献２】特開２００６−９３５２０号公報（第１図）
【特許文献３】特開平６−１１２４６４号公報（第８図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特開２００６−９３５２０号公報（特許文献２）の製造方法における、ドレイン領域形成のためのイオン注入工程においては、ゲート電極の側壁上のシリコン窒化膜の厚さは、イオンが透過するのを防ぐのに十分な大きさとされる。この厚さの大きいシリコン窒化物がイオンの進行の遮へい物となるので、この遮へい物の陰の領域、すなわちゲート電極の真下におけるシリコン基板（半導体基板）の表面側寄りの領域にイオンを注入することが難しくなる。よってこの陰の領域にドレイン領域を形成することが難しくなる。このためドレイン領域がフォトダイオード部を兼ねる場合、上記の陰の領域に延びるフォトダイオード部を形成することが難しくなるという問題があった。
【００１０】
また特開平６−１１２４６４号公報（特許文献３）の製造方法の正孔蓄積層の端部は、電極端部とほぼ一致している。そしてこの正孔蓄積層の端部よりも電極から離れた位置にフォトダイオード部の端部が位置する。これらの位置関係のため、この公報の方法では、そもそも、フォトダイオード部を電極の直下の領域に形成することができない。
【００１１】
それゆえ本発明の目的は、ポリシリコン電極の真下におけるシリコン基板の表面側寄りの領域に延びるフォトダイオードを、小さいばらつきで形成することができる固体撮像素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本実施の形態における固体撮像素子の製造方法は、以下の工程を備える。
半導体基板の主面上に絶縁膜が形成される。絶縁膜上に、側壁を有するポリシリコン電極が形成される。側壁の表面を熱酸化することによって、熱酸化膜が形成される。熱酸化膜を透過し、かつ半導体基板におけるポリシリコン電極の真下の領域に達するように、主面の法線に対して斜めの入射角で、半導体基板にイオンが注入される。
【発明の効果】
【００１３】
本実施の形態における固体撮像素子の製造方法によれば、ポリシリコン電極の側壁上に熱酸化膜が設けられている。よってフォトダイオード部の形成のためのイオン注入工程においてポリシリコン電極の側壁近傍に入射されたイオンは、ポリシリコン電極の代わりに熱酸化膜を透過して半導体基板に注入される。よってポリシリコン電極のグレインばらつきがイオンの進行におよぼす影響が抑制されるので、イオンの注入プロファイルを安定化することができる。このため、小さいばらつきでフォトダイオード部を形成することができる。この結果、固体撮像素子の電荷蓄積特性を安定化することができる。
【００１４】
また熱酸化膜が形成される際に、ポリシリコン電極と絶縁膜との界面部分に沿った酸化の進行が生じやすいため、熱酸化膜の一部として、ポリシリコン電極と絶縁膜との間に突出する部分が形成される。よって、この部分を経由して半導体基板にイオンを注入することにより、ポリシリコン電極のグレインばらつきの影響を受けることなしに、ポリシリコン電極の真下における半導体基板の表面側寄りの領域に、より十分にイオンを注入することができる。これにより、この領域に十分に延びるフォトダイオード部を、小さいばらつきで形成することができる。この結果、固体撮像素子の転送特性を安定的に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
はじめに、図１〜図６を用いて、本実施の形態の固体撮像素子の構成について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態１における固体撮像素子の構成を概略的に示す平面図である。図１を参照して、本実施の形態の固体撮像素子１０は、ＣＭＯＳイメージセンサであり、イメージエリア１２を有している。イメージエリア１２の周辺には、データを転送するためのシフトレジスタ１４、ノイズをキャンセルしながら出力を読み出すためのノイズ低減読み出し回路１６、所望の信号処理を行うためのアナログ回路１８、および外部機器との電気的接続を得るためのパッド２０が形成されている。
【００１７】
図２は、本発明の実施の形態１における固体撮像素子のイメージエリアの構成を概略的に示すブロック図である。図２を参照して、イメージエリア１２は、２次元的に配置された複数の画素ＰＸを有している。画素ＰＸは、フォトダイオード部ＰＤと、増幅素子ＡＥと、信号線ＳＧＬとを有している。フォトダイオード部ＰＤからの出力は、増幅素子ＡＥにより増幅された後、信号線ＳＧＬを経由して出力ＯＴＰとしてイメージエリア１２の外部に出力される。
【００１８】
図３は、本発明の実施の形態１における固体撮像素子の画素の構成を概略的に示す回路図である。
【００１９】
図３を参照して、画素ＰＸは、フォトダイオード部ＰＤと、転送用トランジスタ８０と、リセットトランジスタ８２と、ソースフォロワトランジスタ８４と、選択トランジスタ８６と、フローティングディフュージョンＦＤと、転送線ＴＲＬと、リセット線ＲＳＬと、選択線ＳＬＬと、信号線ＳＧＬとを有している。またリセットトランジスタ８２および選択トランジスタ８６の各々のソース／ドレインの一端には、電圧Ｖｄｄが供されている。
【００２０】
フォトダイオード部ＰＤのアノード側は接地されている。転送用トランジスタ８０のソース／ドレインの一方端および他方端のそれぞれは、フォトダイオード部ＰＤのカソード側およびフローティングディフュージョンＦＤに接続されている。また転送用トランジスタ８０のゲートは転送線ＴＲＬに接続されている。
【００２１】
またフローティングディフュージョンＦＤには、さらに、リセットトランジスタ８２のソース／ドレインの一方端と、ソースフォロワトランジスタ８４のゲートとが接続されている。ソースフォロワトランジスタ８４には、選択トランジスタ８６が直列に接続されている。
【００２２】
図４は、本発明の実施の形態１における固体撮像素子のフォトダイオードおよび転送用トランジスタの近傍の構成を概略的に示す断面図である。
【００２３】
主に図４を参照して、固体撮像素子１０（図１）の各画素ＰＸ（図２、図３）は、半導体基板ＳＢと、ゲート絶縁膜ＧＩと、ポリシリコン電極ＰＳと、熱酸化膜ＴＳと、フローティングディフュージョンＦＤと、フォトダイオード部ＰＤと、ｐ＋層３４と、素子分離絶縁膜３５と、側壁絶縁膜４２と、層間絶縁膜４３とを有している。
【００２４】
半導体基板ＳＢは、たとえば単結晶シリコン基板であり、表面領域にｐウエルを有している。半導体基板ＳＢ上にフォトダイオード部ＰＤおよびフローティングディフュージョンＦＤが形成されている。フォトダイオード部ＰＤは、ｎ−層であり、たとえば１×１０15〜１×１０19個／ｃｍ3の濃度でＡｓ原子が注入されている領域である。フローティングディフュージョンＦＤは、ｎ＋層３６と、ｎ−層３８とを有している。
【００２５】
またフォトダイオード部ＰＤとフローティングディフュージョンＦＤとの間において、半導体基板ＳＢ上に、ゲート絶縁膜ＧＩおよびポリシリコン電極ＰＳが、転送用トランジスタ８０として設けられている。ポリシリコン電極ＰＳは転送用トランジスタ８０のゲート電極としての機能を有している。またポリシリコン電極ＰＳの側壁（図中における左右の側面）に熱酸化膜ＴＳが形成されている。熱酸化膜ＴＳはポリシリコン電極ＰＳの側壁が熱酸化されることにより形成されている。ゲート絶縁膜ＧＩの半導体基板ＳＢに面する面は、ポリシリコン電極ＰＳおよび熱酸化膜ＴＳの真下において凹部を有している。
【００２６】
絶縁膜４１は、ポリシリコン電極ＰＳおよび熱酸化膜ＴＳの上に形成されている。側壁絶縁膜４２は、熱酸化膜ＴＳと絶縁膜４１とからなる部分の側壁に設けられている。
【００２７】
次に固体撮像素子１０の動作について説明する。
図３を参照して、まず、リセットトランジスタ８２と転送用トランジスタ８０とのそれぞれが、リセット線ＲＳＬと転送線ＴＲＬとによりオンとされる。その結果、フローティングディフュージョンＦＤのノード、およびフォトダイオード部ＰＤがリセットされる。その後、リセットトランジスタ８２と転送用トランジスタ８０とがオフとされることにより、フォトダイオード部ＰＤによる電荷の蓄積が開始される。
【００２８】
フォトダイオード部ＰＤは、受光領域に入射した光量に応じた光電荷を蓄積する。任意の蓄積時間が経過した時点で、転送用トランジスタ８０がオンとされる。これにより、フォトダイオード部ＰＤに蓄積されていた全ての光電荷がフローティングディフュージョンＦＤに転送される。その結果、ソースフォロワトランジスタ８４のゲートには、フォトダイオード部ＰＤに蓄積されていた光電荷に応じた電位が与えられる。
【００２９】
選択トランジスタ８６がオフとされている場合は、ソースフォロワトランジスタ８４のゲートに電位が与えられても、何ら出力は発生しない。一方、選択トランジスタ８６がオンとされていると、ソースフォロワトランジスタ８４は、ゲートに与えられた電位を増幅して出力を発生する。したがって、選択トランジスタ８６が選択線ＳＬＬによりオンとされている場合にのみ、フォトダイオード部ＰＤが受けた光量を表す出力ＯＴＰを発生させることができる。
【００３０】
次に固体撮像素子１０の製造方法について説明する。図５〜図１１は、本発明の実施の形態１における固体撮像素子の製造方法を工程順に示す概略的な部分断面図である。
【００３１】
図５を参照して、半導体基板ＳＢに素子分離絶縁膜３５が形成される。素子分離絶縁膜３５による分離高さは、たとえば３００〜５００ｎｍである。次に、ｐウエルおよびチャネルを形成するためのドーピングが行なわれる。このドーピングはイオン注入により行なわれる。注入種は、たとえばＢ、ＢＦ2、Ｐ、およびＡｓのいずれかである。ｐウエルのイオン注入エネルギーは、たとえば２００〜４００ｋｅＶである。
【００３２】
図６を参照して、半導体基板ＳＢの主面上に表面酸化により絶縁膜５１が形成される。絶縁膜５１上に、ポリシリコン膜と絶縁膜とが順に堆積されることで積層膜が形成され、この積層膜がパターニングされる。このパターニングは、写真製版法およびエッチング法により行なわれる。これにより絶縁膜５１上に、側壁を有するポリシリコン電極ＰＳと、絶縁膜４１とが形成される。このパターニングの際に絶縁膜５１が、たとえば３ｎｍ程度までオーバーエッチングされてもよい。絶縁膜５１、ポリシリコン電極ＰＳ、および絶縁膜４１のそれぞれの厚さは、たとえば１０ｎｍ、１００〜３００ｎｍ、および１００〜４００ｎｍである。なお絶縁膜４１は形成されなくてもよく、この場合、ポリシリコン電極ＰＳの厚さは、たとえば３００〜７００ｎｍとされる。
【００３３】
主に図７を参照して、熱酸化法によりポリシリコン電極ＰＳの側壁を酸化することで、ポリシリコン電極ＰＳの側壁上に熱酸化膜ＴＳが形成される。熱酸化膜ＴＳの厚さＤＴは、５ｎｍよりも大きく３０ｎｍよりも小さいことが好ましく、たとえば１０ｎｍである。熱酸化法の温度条件は、たとえば７００〜１１００℃、より好ましくは８００〜１０００℃である。
【００３４】
この熱酸化の際、ポリシリコン電極ＰＳから露出した絶縁膜５１（図６）と、半導体基板ＳＢとの界面でも酸化が生じることで、絶縁膜５１（図６）がゲート絶縁膜ＧＩに変化する。ここでいうゲート絶縁膜ＧＩの示す箇所は、ポリシリコン電極ＰＳと熱酸化膜ＴＳとから露出した部分において絶縁膜５１の厚さが厚さＤＧへと増大した部分を含む酸化膜とする。ゲート絶縁膜ＧＩと半導体基板ＳＢとの界面は、ポリシリコン電極ＰＳと熱酸化膜ＴＳとが形成された領域に比して、この領域を取り囲む領域において半導体基板ＳＢ側にずれている。このずれにより、ゲート絶縁膜ＧＩと半導体基板ＳＢとの界面には段差ＳＴ（図１３）が形成されている。
【００３５】
主に図８を参照して、写真製版法により、半導体基板ＳＢ上に、フォトダイオード部ＰＤの平面パターンに対応した開口部を有するレジストパターンＲａが形成される。このレジストパターンＲａが形成された半導体基板ＳＢに、フォトダイオード部ＰＤを形成するためのイオン注入が行なわれる。イオン種としては、たとえばＡｓまたはＰが用いられる。
【００３６】
イオン注入のための半導体基板ＳＢへのイオン入射ＩＪの入射方向は、半導体基板ＳＢの主面の法線に対して斜めの入射角とされる。またイオン入射ＩＪの速度ベクトルは、上記法線に沿って半導体基板ＳＢに向かう成分（図中において上から下へと向かう成分）と、この法線に垂直であって、かつフォトダイオード部ＰＤ（図４）のポリシリコン電極ＰＳから露出された部分からフォトダイオード部ＰＤのポリシリコン電極ＰＳにより覆われた部分へと向かう成分（図８において左から右へと向かう成分）とを有する。またイオン入射ＩＪの入射角は、好ましくは、１０°よりも大きく４５°よりも小さい。
【００３７】
イオン入射ＩＪは、イオン入射束ＩＪ１〜ＩＪ１１を有している。イオン入射束ＩＪ１、ＩＪ２、ＩＪ１０、およびＩＪ１１は、レジストパターンＲａにより遮へいされる結果、半導体基板ＳＢに達しない。イオン入射束ＩＪ９は、絶縁膜４１またはポリシリコン電極ＰＳにより遮へいされる結果、半導体基板ＳＢに達しない。イオン入射束ＩＪ３は、レジストパターンＲａ表面に入射し、レジストパターンＲａ側面を抜け、半導体基板ＳＢに達し、ポリシリコン電極ＰＳを形成する不純物の一部となる。イオン入射束ＩＪ４〜ＩＪ７は、レジストパターンＲａの開口部を通って半導体基板ＳＢに達し、ポリシリコン電極ＰＳを形成する不純物の一部となる。イオン入射束ＩＪ８は、熱酸化膜ＴＳとゲート絶縁膜ＧＩとを透過して、半導体基板ＳＢに達し、ポリシリコン電極ＰＳを形成する不純物の一部となる。
【００３８】
図１２は、図８の一部拡大図である。また図１３は、図１２の一部拡大図である。
主に図１２を参照して、上記のイオン入射束ＩＪ８は、半導体基板ＳＢにおけるポリシリコン電極ＰＳの真下の領域ＵＲに達する。これにより、フォトダイオード部ＰＤ（図４）が領域ＵＲ内に延びるように形成される。
【００３９】
主に図１２および図１３を参照して、熱酸化膜が形成される工程（図７）において、ポリシリコン電極ＰＳとゲート絶縁膜ＧＩとの界面部分に沿った酸化の進行が生じやすいため、熱酸化膜ＴＳの一部として、ポリシリコン電極ＰＳとゲート絶縁膜ＧＩとの間に突出する部分ＲＣ（図１３）が形成される。この部分ＲＣを経由してイオン入射束ＩＪ８は半導体基板ＳＢに達する。これにより、ポリシリコン電極ＰＳのグレインばらつきの影響を受けることなしに、領域ＵＲにおける半導体基板ＳＢの表面側寄りの領域ＩＲに、十分にイオンが注入される。
【００４０】
主に図９を参照して、上記のイオン入射ＩＪにより、領域ＵＲ（図１２）内にまで延びるように、フォトダイオード部ＰＤが形成される。
【００４１】
図１０を参照して、レジストパターンＲｂによりフォトダイオード部ＰＤが覆われる。次にイオン注入が行なわれることでｎ−層３８が形成される。
【００４２】
主に図１１を参照して、側壁絶縁膜４２が形成される。次にイオン注入が行なわれることでｎ＋層３６（図４）が形成される。次に層間絶縁膜４３が形成される。次に固体撮像素子１０の電気回路（図３）を形成するためのメタル配線（図示せず）が形成される。次に半導体基板ＳＢの欠陥を回復するために、半導体基板ＳＢのシンター処理が水素および窒素雰囲気中で行なわれる。
【００４３】
以上により、固体撮像素子１０が得られる。
本実施の形態によれば、イオン入射ＩＪ（図８）に先立って、ポリシリコン電極ＰＳの側壁上に熱酸化膜ＴＳが設けられる。よってフォトダイオード部ＰＤの形成のためのイオン注入工程においてポリシリコン電極ＰＳの側壁近傍に入射されたイオン入射束ＩＪ８（図１２）は、ポリシリコン電極ＰＳの代わりに熱酸化膜ＴＳを透過して半導体基板ＳＢに注入される。よってポリシリコン電極ＰＳのグレインばらつきがイオン入射束ＩＪ８の進行におよぼす影響が抑制されるので、イオン入射束ＩＪ８の注入プロファイルを安定化することができる。このため、小さいばらつきでフォトダイオード部ＰＤ（図９）を形成することができる。この結果、フォトダイオード部ＰＤの電荷蓄積特性を安定化することができる。
【００４４】
また熱酸化膜ＴＳが形成される際（図７）に、ポリシリコン電極ＰＳとゲート絶縁膜ＧＩとの界面部分に沿った酸化の進行が生じやすいため、熱酸化膜ＴＳの一部として、ポリシリコン電極ＰＳとゲート絶縁膜ＧＩとの間に突出する部分ＲＣ（図１３）が形成される。よってこの部分ＲＣを経由するイオン入射束ＩＪ８により半導体基板ＳＢにイオンを注入することにより、ポリシリコン電極ＰＳのグレインばらつきの影響を受けることなしに、領域ＵＲ（図１２）における半導体基板ＳＢの表面側寄りの領域ＩＲ（図１３）に、より十分にイオンを注入することができる。よってこの領域に十分に延びるフォトダイオード部ＰＤ（図９）を、小さいばらつきで形成することができる。この結果、フォトダイオード部ＰＤをソース／ドレイン領域の一方として有する転送用トランジスタ８０（図４）による転送特性を安定的に向上させることができる。
【００４５】
また熱酸化膜ＴＳの突出する部分ＲＣ（図１３）が形成される際に、フォトダイオード部ＰＤの形成領域に面するポリシリコン電極ＰＳの角部（図１３における左下の角部）は熱酸化膜ＴＳに侵食されることで丸みを帯びる。これにより、転送用トランジスタ８０におけるＧＩＤＬ(Gate Induced Drain Leakage)の発生が抑制される。
【００４６】
また熱酸化膜ＴＳの形成には熱酸化法が用いられる。よってプラズマＣＶＤ法などのプラズマを用いた方法が用いられる場合と異なり、フォトダイオード部ＰＤが形成される領域にプラズマによるダメージが与えられることを避けることができる。
【００４７】
なおフォトダイオード部ＰＤが形成される領域にプラズマによるダメージが与えられると、微小欠陥が生じることで暗電流が生じることがある。
【００４８】
好ましくは、イオン入射ＩＪ（図８）の入射角は、１０°よりも大きく４５°よりも小さくされる。これによりフォトダイオード部ＰＤの注入プロファイルの形状を最適にすることができる。
【００４９】
また好ましくは熱酸化膜ＴＳの厚さ（図７における横方向の厚さ）は５ｎｍよりも大きくされる。これにより上述した熱酸化膜ＴＳによる作用を十分に得ることができる。
【００５０】
また好ましくは熱酸化膜ＴＳの厚さは３０ｎｍよりも小さくされる。これによりイオン入射束ＩＪ８（図１２および図１３）によりイオンを注入することで、領域ＵＲ（図１２）における半導体基板ＳＢの表面側寄りの領域ＩＲ（図１３）に、より十分にイオンを注入することができる。仮に熱酸化膜ＴＳの厚さが３０ｎｍ以上であると、熱酸化膜ＴＳによるイオンの遮へい作用が大きくなり過ぎるので、領域ＩＲに十分にイオンを注入することが困難になる。
【００５１】
次に第１の比較例について説明する。図１４は、第１の比較例における固体撮像素子の製造方法の一工程を示す断面図である。
【００５２】
主に図１４を参照して、本比較例においては、フォトダイオード部形成のためのイオン注入時にポリシリコン電極ＰＳの側壁に熱酸化膜ＴＳ（図１２）が形成されていないので、イオン入射束ＩＪ８（図１２）に相当するイオン入射束ＩＪｘはポリシリコン電極ＰＳ内を透過する。これによりイオンの進行に対してポリシリコン電極ＰＳのグレインばらつきが影響を与える。このため、たとえば誤差ｄｘで示すように、イオンの半導体基板ＳＢへの侵入長が過剰になることや、逆にこの侵入長が不足することがある。このため、小さなばらつきでフォトダイオード部を形成することができない。
【００５３】
なお本比較例においては熱処理が行なわれていないため、本実施の形態のゲート絶縁膜ＧＩの代わりに、段差ＳＴ（図１３）をもたないゲート絶縁膜ＧＩｃが形成されている。
【００５４】
次に第２の比較例について説明する。図１５は、第２の比較例における固体撮像素子の製造方法の一工程を示す断面図である。
【００５５】
主に図１５を参照して、本比較例においては、フォトダイオード部形成のためのイオン注入に先立って、ポリシリコン電極ＰＳの側壁およびゲート絶縁膜ＧＩｃ上に、ＣＶＤ法により形成されたシリコン窒化膜ＮＬが形成されている。
【００５６】
イオン入射束ＩＪ８（図１２）に相当するイオン入射束ＩＪｙは、まずシリコン窒化膜ＮＬを透過する。このシリコン窒化膜ＮＬはＣＶＤ法により形成されているため、熱酸化膜ＴＳに比して、結晶状態のばらつきが大きい。この結晶状態のばらつきがイオンの進行に対して影響を与える。またシリコン窒化膜ＮＬを透過したイオンはポリシリコン電極ＰＳの角部ＳＣを透過する。これによりイオンの進行に対してポリシリコン電極ＰＳのグレインばらつきが影響を与える。上記のシリコン窒化膜ＮＬとポリシリコン電極ＰＳの角部ＳＣとの各々の影響により、たとえば誤差ｄｙで示すように、イオンの半導体基板ＳＢへの侵入長が過剰になることや、逆にこの侵入長が不足することがある。このため、小さなばらつきでフォトダイオード部を形成することができない。
【００５７】
またシリコン窒化膜ＮＬは、シリコン酸化膜などに比して水素を透過しにくいので、水素雰囲気中で半導体基板ＳＢのシンター処理が妨げられる。
【００５８】
また酸化膜であるゲート絶縁膜ＧＩｃとシリコン窒化膜ＮＬとでは屈折率が異なるので、固体撮像素子が撮像のために用いられる際に、シリコン窒化膜ＮＬとゲート絶縁膜ＧＩｃとの界面ＩＦでの光の反射が大きくなる。このため光の検出効率が低下してしまう。仮にシリコン窒化膜ＮＬを除去する工程を追加することでこの効率の低下が避けられる場合、エッチングレートがシリコン酸化膜などと比して小さいシリコン窒化膜ＮＬのエッチングを行なう必要があるので、製造工程に大きな負担が生じる。
【００５９】
（実施の形態２）
図１６および図１７は、本発明の実施の形態２における固体撮像素子の製造方法を工程順に示す概略的な部分断面図である。
【００６０】
主に図１６を参照して、本実施の形態の固体撮像素子の製造方法においては実施の形態１の図６に示す工程の後に、ポリシリコン電極ＰＳから露出した絶縁膜５１（図６）がエッチングにより除去される。エッチング方法としては、酸化膜を除去することができる薬液を用いたウェットエッチング法を用いることができる。薬液としては、たとえばフッ酸を用いることができる。
【００６１】
なお露出した絶縁膜５１のエッチングは、必ずしも半導体基板ＳＢが露出するまで行なわれる必要はなく、ポリシリコン電極ＰＳから露出した絶縁膜５１を厚さ方向に少なくとも一部除去するものであればよい。どの程度の深さだけエッチングが行なわれるかは、フォトダイオード部ＰＤ形成のためのイオン注入プロファイルの形状に合わせて定められる。
【００６２】
主に図１７を参照して、実施の形態１の図７に示す工程と同様の方法で熱酸化が行なわれる。これにより実施の形態１のゲート絶縁膜ＧＩの代わりにゲート絶縁膜ＧＩｖが形成される。ポリシリコン電極ＰＳから露出したゲート絶縁膜ＧＩｖの厚さＤＧｖは、厚さＤＧ（図７）よりも小さい。
【００６３】
この後、実施の形態１の図８〜図１１と同様の工程が行なわれることで、本実施の形態の固体撮像素子が得られる。
【００６４】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００６５】
本実施の形態によれば、エッチングにより厚さＤＧｖを調整することができる。これによりイオン入射束ＩＪ８（図８）が通過するゲート絶縁膜ＧＩｖ（図１７）の厚さを一定としつつ、イオン入射束ＩＪ３〜ＩＪ７（図８）が通過するゲート絶縁膜ＧＩｖ（図１７）の厚さを調整することができる。すなわちイオン入射束ＩＪ８によるイオン注入位置を変えることなく、イオン入射束ＩＪ３〜ＩＪ７によるイオン注入位置を調整することができる。よってフォトダイオード部ＰＤの注入プロファイルの形状を調整することができる。これにより固体撮像素子の電荷蓄積特性や転送特性を最適化することができる。
【００６６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示にすぎず、これに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示されるもので、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施の形態１における固体撮像素子の構成を概略的に示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態１における固体撮像素子のイメージエリアの構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１における固体撮像素子の画素の構成を概略的に示す回路図である。
【図４】本発明の実施の形態１における固体撮像素子のフォトダイオードおよび転送用トランジスタの近傍の構成を概略的に示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１における固体撮像素子の製造方法の第１工程を示す概略的な部分断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１における固体撮像素子の製造方法の第２工程を示す概略的な部分断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１における固体撮像素子の製造方法の第３工程を示す概略的な部分断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１における固体撮像素子の製造方法の第４工程を示す概略的な部分断面図である。
【図９】本発明の実施の形態１における固体撮像素子の製造方法の第５工程を示す概略的な部分断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１における固体撮像素子の製造方法の第６工程を示す概略的な部分断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態１における固体撮像素子の製造方法の第７工程を示す概略的な部分断面図である。
【図１２】図８の一部拡大図である。
【図１３】図１２の一部拡大図である。
【図１４】第１の比較例における固体撮像素子の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図１５】第２の比較例における固体撮像素子の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態２における固体撮像素子の製造方法の第１工程を示す概略的な部分断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態２における固体撮像素子の製造方法の第２工程を示す概略的な部分断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
ＦＤ  フローティングディフュージョン、ＧＩ，ＧＩｖ  ゲート絶縁膜、ＩＪ  イオン入射、ＩＪ１〜ＩＪ１１  イオン入射束、ＰＤ  フォトダイオード部、ＰＳ  ポリシリコン電極、Ｒａ  レジストパターン、ＳＢ  半導体基板、ＴＳ  熱酸化膜、３５  素子分離絶縁膜、３４  ｐ＋層、３６  ｎ＋層、３８  ｎ−層、４１  絶縁膜、４２  側壁絶縁膜、４３  層間絶縁膜、８０  転送用トランジスタ。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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