(57)【要約】【課題】  電荷転送電極間の耐圧を劣化させることなく精度よく狭ギャップの単層構造の電荷転送電極を有する固体撮像素子を提供する。  また、光学特性を劣化することなく、表面が平坦で高感度の固体撮像素子を提供する。【解決手段】  光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備した固体撮像素子であって、前記電荷転送部の、隣接する前記電荷転送電極間が、前記電荷転送電極間から電荷転送部の表面全体を覆うように形成された電極間絶縁膜で分離されている。【選択図】図１
2006253478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備した固体撮像素子であって、
前記電荷転送部の、隣接する前記電荷転送電極間が、前記電荷転送電極間から電荷転送部の表面全体を覆うように形成された電極間絶縁膜で分離されている固体撮像素子。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像素子であって、
前記電極間絶縁膜は、低温プラズマによるラジカル酸化で形成された酸化膜である固体撮像素子。
【請求項３】
請求項２に記載の固体撮像素子であって、
前記電極間絶縁膜は、低温プラズマによるラジカル酸化で形成された酸窒化膜である固体撮像素子。
【請求項４】
請求項３に記載の固体撮像素子であって、
前記電極間絶縁膜は、前記隣接する電荷転送電極間で断面Ｖ字状となるようなテーパ面を構成する固体撮像素子。
【請求項５】
請求項１に記載の固体撮像素子であって、
前記電極間絶縁膜は、周辺回路の配線層上を覆うように形成された固体撮像素子。
【請求項６】
請求項１に記載の固体撮像素子であって、
前記電極間絶縁膜は、反射防止膜の上層に形成された固体撮像素子。
【請求項７】
請求項１に記載の固体撮像素子であって、
前記電極間絶縁膜は、ゲート酸化膜に当接する領域における幅が０．１μｍ以下である固体撮像素子。
【請求項８】
半導体基板表面に、
光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備した固体撮像素子を形成する方法であって、
前記電荷転送電極の形成工程が、
ゲート酸化膜上に導電性膜を形成する工程と、
隣接する少なくとも２つの電荷転送電極が一体的となるように、前記導電性膜をパターニングする工程と、
前記パターニングする工程で得られたパターンの回りを絶縁化処理して絶縁膜で被覆する工程と、
前記絶縁膜の上から前記電荷転送電極に分離溝を形成し、少なくとも２つの電荷転送電極に分離する工程と、
前記分離溝から前記電荷転送電極上に至る電極間絶縁膜を成膜する工程とを含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記電極間絶縁膜を成膜する工程は、
低温プラズマによるラジカル酸化を行うことにより、酸化シリコン膜または窒化シリコン膜を成膜する工程である固体撮像素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記分離する工程は、
光電変換部のイオン注入を行い、フォトダイオード領域を形成した後に実行される固体撮像素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項８乃至１０のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記分離する工程は、前記絶縁膜の上から、エッチングにより前記ゲート酸化膜に到達するように前記導電性膜をエッチングする工程を含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記エッチングする工程は、前記ゲート酸化膜上から上方に広がる分離溝を形成するテーパエッチング工程を含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項１３】
請求項８乃至１０のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記分離する工程は、前記絶縁膜の上から、レーザ照射により前記ゲート酸化膜に到達するように前記導電性膜を除去する工程を含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項１４】
請求項８に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記分離する工程に先立ち、基板表面全体に反射防止膜を塗布し平坦化する工程を含み、平坦化された基板表面に分離溝を形成するようにした固体撮像素子の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記平坦化する工程に先立ち、基板表面に無機系の反射防止膜を成膜する工程を含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項１６】
請求項８に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記分離する工程は、前記ゲート酸化膜上で０．１μｍ以下の幅を持つ分離溝を形成する工程である固体撮像素子の製造方法。
【請求項１７】
請求項８に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記分離する工程は、前記導電性膜のパターニングにより、前記周辺回路部に配線層のパターンを形成した後に分離する工程である固体撮像素子の製造方法。
【請求項１８】
請求項８に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記導電性膜を形成する工程は、シリコン系導電性膜を成膜する工程を含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項１９】
請求項８に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記導電性膜を形成する工程は、金属シリサイド膜を成膜する工程を含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項２０】
請求項８に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記導電性膜を形成する工程は、タングステン膜を成膜する工程を含む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、固体撮像素子およびその製造方法にかかり、特に電荷転送電極の構造およびそのパターニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エリアセンサ等に用いられるＣＣＤ固体撮像素子は、フォトダイオードなどの光電変換部と、この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備えた電荷転送部とを有する。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。
【０００３】
近年、固体撮像素子においては、ギガピクセル以上まで撮像画素数の増加が進んでおり、光電変換部領域が狭くなる傾向にあるが、狭い領域で多くの光を集めるためには、光電変換部表面に対して電荷転送電極形成部など、光電変換部周辺の高さをより低くすることが重要である。そのため、電荷転送電極を互いに重なることなく配置したいわゆる単層構造の電荷転送電極が提案されている。電荷転送電極を単層構造とすると、段差が低減され、転送電極部上の遮光膜の被覆性が向上し、より効果的である。
【０００４】
しかし、単層構造の電荷転送電極を高速パルスで駆動する場合、隣接する電荷転送電極の電極間距離（ギャップ）を狭く形成する（０．１μｍ以下）必要がある。この程度のパターンサイズを得るためには、高価なステッパを使用する必要がある。また、微細な電極間距離をもつ電極パターンを得ることができたとしても、微細な電極間領域に絶縁膜を充填するのは極めて困難であり、耐圧劣化の原因ともなり、実用上は充分でなかった。
【０００５】
このような状況の中で、電極材料膜を装置全面に被着し、単位セルあたり１箇所以上の領域を溝状に分離することで電荷転送電極を形成した後、電荷転送電極のうち読み出し電極をかねる部分に開口部を形成しこの開口部を形成するためのマスク材料および電極材料膜をマスクとしてイオン注入を行うことによって、光電変換部と電荷読み出し電極との位置ずれをなくし、光電変換部から電荷転送部への信号電荷の読み出し特性を安定化させる方法が提案されている（特許文献１）
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１８３３２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところでこのような固体撮像素子においては、高速駆動をはかるために、隣接する電荷転送電極間の電極間距離は、０．１μｍ以下とする必要があり、かつ高い電気的耐圧が要求される。しかしながら、上記方法では、電極間配線の耐圧確保が十分でないという問題があった。また、電荷転送電極を形成した後、イオン注入をおこなっているため、電荷転送電極の膜厚を大きくすると、イオン注入が設計どおりに行われないことがあった。
【０００８】
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、電荷転送電極間の耐圧を劣化させることなく精度よく狭ギャップの単層構造の電荷転送電極を有する固体撮像素子を提供することを目的とする。
また、光学特性を劣化することなく、表面が平坦で高感度の固体撮像素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで本発明は、光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備した固体撮像素子であって、前記電荷転送部の、隣接する前記電荷転送電極間が、前記電荷転送電極間から電荷転送部の表面全体を覆うように形成された電極間絶縁膜で分離されている。
【００１０】
かかる構成によれば、隣接する前記電荷転送電極間が、前記電荷転送電極間から電荷転送部の表面全体を覆うように形成された電極間絶縁膜で分離されているため、確実な電極間分離が実現され、また高耐圧を確保することができる。また、隣接する電荷転送電極の間に重なりはなく、表面を平坦化することができる。特に、光電変換部が八角形で構成され、その周りに電荷転送部の形成されたいわゆるハニカム構造の固体撮像素子の場合には、電荷転送電極が斜めに走行する領域があり、この領域での微細パターンの形成は極めて困難であったが、電極間領域にレーザビームなどでギャップを描画して得られるため、高精度に微細なギャップを確実に形成することができる。
【００１１】
また本発明の固体撮像素子は、前記電極間絶縁膜は、低温プラズマを用いて成膜したラジカル酸化膜であるものを含む。
かかる構成によれば、４００℃程度の低温下で緻密で段差被覆性の良好な絶縁膜を得ることができるため、微細ギャップに対しても高耐圧を得ることができる。
【００１２】
また本発明の固体撮像素子は、前記電極間絶縁膜は、低温プラズマを用いて成膜したラジカル酸窒化膜であるものを含む。
かかる構成によれば、４００℃程度の低温下で緻密で段差被覆性の良好な絶縁膜を得ることができるため、微細ギャップに対しても高耐圧を得ることができる。
【００１３】
また本発明の固体撮像素子は、前記電極間絶縁膜は、前記隣接する電荷転送電極間で断面Ｖ字状となるようなテーパ面を構成するものを含む。
かかる構成によれば、ギャップはゲート酸化膜上の距離で決定されるため、ゲート酸化膜上での距離は極めて小さくすることができ、狭ギャップ化をはかることができる。そして上部では電極間距離は大きくなるため、絶縁膜の充填は容易となる上、電極面積を最大限に大きくとることができる。また、低温プラズマを用いたラジカル酸化により段差被覆性が良好で、絶縁性の高い緻密な絶縁膜を形成することができ、高耐圧を得ることができる。
【００１４】
また本発明の固体撮像素子は、前記電極間絶縁膜は、周辺回路の配線層上を覆うように形成されたものを含む。
【００１５】
また本発明の固体撮像素子は、前記電極間絶縁膜は、反射防止膜の上層に形成されたものを含む。
【００１６】
また本発明の固体撮像素子は、前記電極間絶縁膜は、ゲート酸化膜に当接する領域における幅が０．１μｍ以下であるものを含む。
【００１７】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、半導体基板表面に、光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備した固体撮像素子を形成する方法であって、前記電荷転送電極の形成工程が、ゲート酸化膜上に導電性膜を形成する工程と、隣接する少なくとも２つの電荷転送電極が一体的となるように、前記導電性膜をパターニングする工程と、前記パターニングする工程で得られたパターンの回りを絶縁化処理して絶縁膜で被覆する工程と、前記絶縁膜の上から前記電荷転送電極に分離溝を形成し、少なくとも２つの電荷転送電極に分離する工程と、前記分離溝から前記電荷転送電極上に至る電極間絶縁膜を成膜する工程とを含む。
この構成によれば、導電性膜をパターニングして回りを絶縁膜で被覆し電荷転送電極を形成した後、この絶縁膜の上から分離溝を形成して少なくとも２つの電荷転送電極に分離し、この分離溝から電荷転送電極上に至るように、望ましくは基板表面全体を覆うように電極間絶縁膜を形成しているため、絶縁性を確保することができ、微細な分離溝でありながらも高耐圧化をはかることができる。また、最終段階に近い時点で分離溝が形成されるため、表面の平坦性が良好で分離溝のパターン精度が良好である。また、分離溝と電荷転送電極との間には分離溝を最小限に抑えることができ、電荷転送電極の断面積を最大限にとることができる。
【００１８】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記電極間絶縁膜を成膜する工程は、低温プラズマによるラジカル酸化を行うことにより、酸化シリコン膜または窒化シリコン膜を成膜する工程であるものを含む。
この構成によれば、低温プラズマによるラジカル酸化を行うことによって、段差被覆性が良好かつ、緻密で高耐圧の絶縁膜を得ることができる。
【００１９】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記分離する工程は、光電変換部のイオン注入を行い、フォトダイオード領域を形成した後に実行されるものを含む。
この構成によれば、分離する工程の後ではなく、分離する工程に先立ち、光電変換部のイオン注入、あるいは電荷転送部のイオン注入を行うようにしているため、イオン注入が行いにくいというような不都合はない。また分離する工程の後は、低温プラズマによるラジカル酸化であるため、イオン注入で注入された不純物の拡散長の伸びについても、問題となる程度ではない。
【００２０】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記分離する工程は、前記絶縁膜の上から、エッチングにより前記ゲート酸化膜に到達するように前記導電性膜をエッチングする工程を含むものを含む。
この構成により、電荷転送電極となる導電性膜が直接的にダメージを受けることなく分離が達成される。またゲート酸化膜のエッチングストッパとして分離溝を形成することができるため制御性が良好である。特にゲート酸化膜がＯＮＯ膜である場合には、窒化シリコン膜をエッチングストッパとして良好にエッチングを停止させることができ、さらにこの窒化シリコンを除去するようにすれば、初期特性を向上させるために、最後に行われる水素アニール工程における水素の通り道もこの分離溝で良好に確保されることになる。従って、光電変換部を窒化シリコン膜を含む反射防止膜で被覆した場合にも、光電変換部の近傍に水素の通り道を形成するための開口を特別に形成することなく、この分離溝の部分で代用することができる。
【００２１】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記エッチングする工程は、前記ゲート酸化膜上から上方に広がる分離溝を形成するテーパエッチング工程を含むものを含む。
この構成により、この分離溝から電荷転送電極上にかけて形成される電極間絶縁膜の段差被覆性が良好となり、高耐圧化を図ることができる。
【００２２】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記分離する工程は、前記絶縁膜の上から、レーザ照射により前記ゲート酸化膜に到達するように前記導電性膜を除去する工程を含むものを含む。
この構成によれば、微細で高精度の分離溝を形成することができる。
【００２３】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記分離する工程に先立ち、基板表面全体に有機系の反射防止膜を塗布し平坦化する工程を含み、平坦化された基板表面に分離溝を形成するようにしたものを含む。
この構成によれば、基板表面を有機系の反射防止膜により平坦化した状態で分離溝を形成するため、フォトリソグラフィの精度が極めて良好となり、微細な分離溝を形成することができる。
【００２４】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記平坦化する工程に先立ち、基板表面に無機系の反射防止膜を成膜する工程を含むものを含む。
この構成によれば、より確実な反射防止性能を得ることができる。またこの無機系の反射防止膜、例えば窒化シリコン膜を反射防止膜として光電変換部上を覆うように形成した場合にも、本発明によれば、分離溝で開口が形成され水素アニールにおける水素の通り道が形成されるため、作業性よく、素子特性の良好な固体撮像素子を形成することができる。
【００２５】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記分離する工程は、前記ゲート酸化膜上で０．１μｍ以下の幅を持つ分離溝を形成する工程であるものを含む。
この構成によれば、前記ゲート酸化膜上で０．１μｍ以下の幅を持つ分離溝を形成しているため、低電圧駆動が可能となり、高耐圧が維持されていることから、信頼性の高い固体撮像素子を得ることができる。
【００２６】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記分離する工程は、前記導電性膜のパターニングにより、前記周辺回路部に配線層のパターンを形成した後に分離する工程であるものを含む。
この構成によれば、最終工程に近い時点で分離溝が形成されるため、平坦性が良好でかつ高さも低く抑えることができる。
【００２７】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記導電性膜を形成する工程は、シリコン系導電性膜を成膜する工程を含むものを含む。
この構成によれば、通例の方法で作業性よく成膜することができる。またこの場合は酸素を供給しながらレーザ加工することにより、同時に酸化膜が形成され確実な絶縁分離が作業性よく行われる。ここでシリコン系導電性膜としては、ドープトアモルファスシリコン、ドープトポリシリコンなど導電性の高いシリコン膜が用いられる。
【００２８】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記導電性膜を形成する工程は、金属シリサイド膜を成膜する工程を含むものを含む。
この構成によれば、金属シリサイドはシリコン系導電性膜よりも低抵抗であるため、電極断面積が小さくても低抵抗の電極を得ることができる。また、この方法によれば、作業性よく、金属シリサイドとすることができる。
【００２９】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記導電性膜を形成する工程は、タングステン膜を成膜する工程を含むものを含む。
この構成によれば、さらに低抵抗化をはかることができ、また遮光膜としても有効である。また、不要部はこの分離溝形成のためのフォトリソグラフィ工程で除去することができるため、遮光膜の形成と同時に実現することができる。ここで配線と電気的に分離しなければならない遮光膜は、配線部にも一旦分離溝を形成し、この分離溝に、電極間絶縁膜絶縁膜を充填すればよいため、パターン設計上の制約も少ない。
なお、直接タングステン膜を形成すると、密着性に問題がある場合には窒化チタン（ＴｉＮ）層との２層膜で構成するようにすれば、密着性および保護性にすぐれた膜を形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明してきたように、本発明によれば、電気的耐圧の高い微細な単層電極構造をもつ固体撮像素子を提供することが可能となる。
また微細化が可能であることから多画素のＣＣＤセンサを提供することができる。
表面の平坦化をはかるとともに、電荷転送電極の高さを低くできるため、色むらなどの段差に起因する光学特性不良を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下本発明の実施の形態について図面を参照しつ説明する。
（実施の形態１）
図１、２に、本発明の実施の形態１の固体撮像素子の概略構成図を示す。図１は素子部および周辺回路部の断面図である。また図３は平面概要図である。図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図３乃至図５は、工程断面図である。図中、簡略化のために、シリコン基板に形成される不純物領域および電極は省略し、概要のみを示す。
【００３２】
シリコン基板１には、複数のフォトダイオード領域（光電変換部）３０が形成され、フォトダイオード領域３０で検出した信号電荷を転送するための電荷転送部４０が、フォトダイオード領域３０の間に形成される。なお、シリコン基板１内に形成される素子領域については省略した。
【００３３】
電荷転送電極によって転送される信号電荷が移動する電荷転送チャネルは、図２では図示していないが、電荷転送部４０が延在する方向と交差する方向に、形成される。
【００３４】
なお、図２においては、電極間絶縁膜の内、フォトダイオード領域３０と電荷転送部４０との境界近傍に形成されるものの記載を省略してある。
【００３５】
図１に示すように、シリコン基板１には、複数のフォトダイオード３０が形成されて光電変換部を構成しており、フォトダイオードで検出した信号電荷を転送するための電荷転送電極３を配列してなる電荷転送部４０が、フォトダイオード３０の間に蛇行形状を呈するように形成される。本実施の形態では、電荷転送部を、隣接する２つの電荷転送電極が一体形状となるようにするとともに周辺回路部をパターニングして単層構造の電荷転送部を形成するとともに、反射防止膜を形成した後、光電変換部のイオン注入を行い、この後有機系の反射防止膜Ｏを全面に塗布し、平坦化した後、フォトリソグラフィにより電荷転送電極３をエッチング除去し、電極間ギャップＧを形成し、この上層全体に低温プラズマによる酸窒化シリコン膜およびＣＶＤ酸化膜からなる電極間絶縁膜６Ｓを形成することにより、狭ギャップの電荷転送電極を単層構造で形成するものである。この電極間ギャップＧは、ゲート酸化膜２上で０．１μｍ、上部で０．２μｍであって、断面Ｖ字状となるように形成されており、電荷転送電極は下部で幅が広く、上部では幅が狭くなるようにテーパ面を形成している。
つまり、表面を平坦化し、ほぼすべてのプロセスを終了後、電荷転送電極にスリットを形成して電極間ギャップを形成し、平坦性を維持しつつ狭い電極間ギャップをもつ新しい構造の電荷転送電極を備えた固体撮像素子を提供するものである。ここでは有機系の反射防止膜Ｏは電極間ギャップＧの形成後除去している。
【００３６】
またここではシリコン基板１の周縁部の周辺回路部に到達するようにアルミニウム層からなる配線が形成され、外部接続端子を構成している。
【００３７】
また、シリコン基板１内には、フォトダイオード３０、電荷転送チャネル（図示せず）、チャネルストップ領域、電荷読み出し領域（図示せず）が形成され、シリコン基板１表面には、絶縁膜（以下、ゲート酸化膜と記述する。）２が形成される。ゲート酸化膜２表面には、酸化シリコン膜からなる電極間絶縁膜６Ｓで分割されたドープトアモルファスシリコン膜からなる電荷転送電極３（３ａ、３ｂ）が形成されている。
【００３８】
固体撮像素子の上方には、フォトダイオード３０部分を除いて遮光膜が設けられ、さらにカラーフィルタ５０、平坦化膜８０、マイクロレンズ６０が設けられる。また、本実施の形態では、いわゆるハニカム構造の固体撮像素子を示しているが、正方格子型の固体撮像素子にも適用可能であることはいうまでもない。
【００３９】
次に、図３乃至５を用いてこの固体撮像素子の製造工程について説明する。まず、図３（ａ）に示すように、通常の方法により、ｎ型のシリコン基板１表面に、ゲート酸化膜２および、電荷転送部４０および周辺回路部で電極および配線パターン３を形成するドープトアモルファスシリコン膜を形成する。そしてこの上層に酸化シリコン膜４および窒化シリコン膜５を形成する。
【００４０】
ここで、ゲート酸化膜２は、シリコン基板１表面に形成された、膜厚１５ｎｍ〜３５ｎｍの酸化シリコン膜（ＳＯ）２ａと、膜厚５０ｎｍの窒化シリコン膜（ＳＮ）２ｂと、膜厚１０ｎｍの酸化シリコン膜（ＳＯ）２ｃとからなる３層（ＯＮＯ）構造をなすものである。
そしてこのゲート酸化膜２上に電荷転送電極３となるドープトアモルファスシリコン膜が形成されている。
これらは通常の方法により形成されるため本実施の形態では説明を省略する。
【００４１】
そしてこのようにして電荷転送電極および周辺回路部の配線部を構成するアモルファスシリコン層３の上層に、ＬＰＣＶＤ法により厚さ２０ｎｍの酸化シリコン膜４を形成する。このときの成膜条件は、７５０℃、圧力：１．２Ｔｏｒｒ、ＳｉＨ４を５０ｓｃｃｍ、Ｎ２Ｏ２５００ｓｃｃｍとする。窒化シリコン膜の場合は７８０℃、圧力：０．５Ｔｏｒｒ、ＮＨ３９００ｓｃｃｍ、ＳｉＨ２Ｃｌ２を９０ｓｃｃｍとする。その後窒素を流量１０ＳＬＭ、ＳｉＨ４を０．０９ＳＬＭ、ＮＨ３を０．５０ＳＬＭで流しながら、窒化シリコン膜５を形成する。なお、下地材料、電荷転送電極および周辺回路部の配線部を構成する導電性材料が金属材料である場合には、プラズマＣＶＤが用いられる。プラズマＣＶＤの場合の成膜条件は、４００℃、で圧力：２．０Ｔｏｒｒ、ＲＦパワー（１３．５６ＭＨｚ：０．３ｋＷ）、ＲＦパワー（２７０ｋＨｚ：０．７ｋＷ）：ＴＥＯＳ：１．５ｍｌ／ｍｉｎ，Ｏ２：１０ＳＬＭとする。
【００４２】
そして、この上層に図３（ａ）に示すように、レジストＲ１を塗布しフォトリソグラフィにより、パターニングし、隣接する２つの電荷転送電極が一体となるようにするとともに周辺回路部のパターンを形成するように構成したレジストパターンＲ１を形成する。
さらに、図３（ｂ）に示すように、このレジストパターンＲ１をマスクとして異方性エッチングにより、パターニングし、電荷転送電極および周辺回路部の配線部を形成する。
【００４３】
この後図３（ｃ）に示すように、レジストパターンＲ１をアッシングにより除去する。
【００４４】
そして、この上層に低温プラズマによるラジカル酸化を行い酸化シリコン膜６Ｓを形成する（図４（ａ））。このときの成膜温度は、４００℃とする。
【００４５】
この後、光電変換部に反射防止膜６として窒化シリコン膜を形成した後、不純物イオンを注入し、フォトダイオード（図示せず）を形成する（図４（ｂ））。
【００４６】
この後、全面に有機系反射防止膜６ｐであるＢＡＲＣを塗布し、基板表面を平坦化した後、この上層にレジストパターンＲ２を形成する（図４（ｃ））。このギャップ幅は０．２μｍとする。この有機系反射防止膜の形成により平坦な表面を得ることができるため、微細な電極間領域を高精度に形成することができる。
【００４７】
そして、このレジストパターンＲ２をマスクとして異方性エッチングにより、電極間領域Ｏを形成する。反射防止膜６ｐ、酸化シリコン６Ｓ、窒化シリコン膜５、酸化シリコン膜４までは異方性エッチングにより急峻な断面形状を得るようにエッチング条件を設定する。そしてこの後、ドープトアモルファスシリコン膜３はエッジが７８度程度になるテーパ状断面構造を持つようにエッチングし、ゲート酸化膜２上では０．１μｍ程度となるようにする（図５（ａ））。このときのエッチング条件は、室温で圧力０．６Ｐａ、ＲＦパワー３５Ｗで、エッチングガスとしてＨＢｒ：６０ｓｃｃｍ、Ｏ２：５ｓｃｃｍとする。この後レジストパターンＲ２および平坦化に用いた有機反射防止膜６ｐを除去する。このとき、ゲート酸化膜の窒化シリコン膜２ｂをエッチングストッパとしてパターニングするが、最後にこのギャップＧの窒化シリコン２ｂをエッチング除去する。
【００４８】
そして、この上層に低温プラズマによるラジカル酸化により、膜厚１０ｎｍの酸化シリコン膜を形成したのち、ＣＶＤ法により酸化シリコン膜（ＨＴＯ膜）８を形成し、膜厚４０〜５０ｎｍ程度となるようにする（図５（ｂ））。このときの成膜条件は、７００℃、原料ガスとしてＴＥＯＳ／Ｏ２／Ｎ２-＝１００／５／５０ｓｃｃｍとする。ここで金属系材料を用いる場合にはプラズマＣＶＤ法を用いる。このとき基板温度は４００℃程度である。
【００４９】
そして、密着性改善のためにスパッタリング法により膜厚５０ｎｍのＴｉＮ膜を形成したのち、ＣＶＤ法によりタングステン膜１１を成膜しパターニングして光電変換部に開口をもつ遮光膜を形成する。  
【００５０】
そして、平坦化膜としてのＢＰＳＧ膜１０、平坦化膜７０、カラーフィルタ５０、平坦化膜８０、レンズ６０を形成し、図１乃至２に示すような固体撮像素子が形成される。
【００５１】
この方法によれば、微細でかつ電気的耐圧の高い電荷転送電極を有する固体撮像素子を提供することができる。また微細化が可能であることから多画素のＣＣＤセンサを提供することができる。さらに、表面の平坦化をはかるとともに、電荷転送電極の高さを低くできるため、色むらなどの段差に起因する光学特性不良を改善することができる。
【００５２】
さらにまた、工数の大幅な増大もなく、歩留まりの向上をはかることが可能となる。
【００５３】
また、有機反射防止膜で平坦化した後、電荷転送電極をパターニングしているため、狭ギャップを高精度に形成することができる。加えて電荷転送電極が単層構造である上、極めて平坦な表面形状を持つことから、上部のフォトリソ工程やエッチング工程の加工マージンが広がり、微細で信頼性の高い固体撮像素子を形成することが可能となる。
また電極間絶縁膜の形成に低温プラズマによるラジカル酸化を用いて形成しているため低温形成が可能となり、不純物の異常拡散を防止することができる。
さらに電極間絶縁膜の形成に低温プラズマによるラジカル酸化を用いているため、電極としてドープトアモルファスシリコンを用いた場合にも、酸化に面方位依存性がでにくく、微細化が可能となる。
【００５４】
またこのギャップに形成したラジカル酸化を用いた酸化シリコン膜は、シンタリング時の水素を光電変換部のシリコンとゲート酸化膜の酸化シリコンとの界面に良好に供給する経路となり、暗時出力の低減に有効である。従って光電変換部上の反射防止膜に水素の通路を形成するための開口を形成する工程が不要となる。
【００５５】
電極間絶縁膜はプラズマによるラジカル酸化を用いて形成した酸化シリコンとＨＴＯ膜との２層膜で構成することにより、絶縁性が高く、電荷転送電極上はすでに酸化シリコンおよび窒化シリコン膜で被覆されているため、薄くて十分な耐圧を確保することができるため、ＨＴＯ膜は極力薄く形成することができる。従って斜め入射光による多重反射に起因するスミアの低減に有効である。
【００５６】
また光導波路構造をとることにより更なる高感度化をはかることができる。
【００５７】
前記実施の形態ではゲート酸化膜としてＯＮＯ膜を用い、ギャップの形成に際し、窒化シリコン膜まで除去したが、さらにボトム酸化膜２ａをウェットエッチングにより除去し、低温プラズマによるラジカル酸窒化膜および、減圧ＣＶＤ法によるＨＴＯ膜を用いて光電変換部を積層構造の酸化シリコン膜で覆った構造としてもよい。
【００５８】
また単層のゲート酸化膜を用いてもよいことはいうまでもない。
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態１では、電荷転送電極をドープトアモルファスシリコンで構成したが、本実施の形態では、図６に示すように導電性膜１３としてドープトアモルファスシリコン膜と窒化チタン膜とタングステン膜との３層膜を用いている。この場合、遮光膜が不要となるため、高さをより低くすることができる。ここでドープトアモルファスシリコン膜を用いるのは仕事関数をあわせるためである。
また、不要部はこの分離溝形成のためのフォトリソグラフィ工程で除去することができるため、遮光膜の形成と同時に実現することができる。ここで配線と電気的に分離しなければならない遮光膜は、配線部にも一旦分離溝を形成し、この分離溝に、電極間絶縁膜絶縁膜を充填すればよいため、パターン設計上の制約も少ない。また構成によれば、さらに低抵抗化をはかることができ、また遮光膜としても有効である。
なお、直接タングステン膜を形成すると、密着性に問題がある場合には窒化チタン（ＴｉＮ）層との２層膜で構成するようにすれば、密着性および保護性にすぐれた膜を形成することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上説明してきたように、本発明によれば、微細でかつ高感度の固体撮像素子を形成することができることから小型のデジタルカメラをはじめ、種々のデバイスに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態１の固体撮像素子の断面概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１の固体撮像素子の平面概略図である。
【図３】本発明の実施の形態１の固体撮像素子の製造工程を示す概略図である。
【図４】本発明の実施の形態１の固体撮像素子の製造工程を示す概略図である。
【図５】本発明の実施の形態１の固体撮像素子の製造工程を示す概略図である。
【図６】本発明の実施の形態２の固体撮像素子を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  シリコン基板
２  ゲート酸化膜
３  電荷転送電極（アモルファスシリコン膜）
４  酸化シリコン膜
５  窒化シリコン膜
６  酸化シリコン膜（電極間絶縁膜）
１３  電荷転送電極（窒化チタン膜＋タングステン膜）
３０  フォトダイオード
４０  電荷転送電極
５０  カラーフィルタ
６０  マイクロレンズ
７０  平坦化膜
８０  平坦化膜
【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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