(57)【要約】【課題】画質を劣化させることなく、電荷の完全転送および電荷の完全読み出しを容易にする半導体装置を提供する。【解決手段】光電変換により蓄積された電荷を転送する転送チャネル部１２と、転送チャネル部１２の上に形成された絶縁膜１３と、転送チャネル部１２に絶縁膜１３を介して転送電圧を印加するための転送電極１５とを有する半導体装置であって、絶縁膜１３は第１の膜厚とそれよりも薄い第２の膜厚とを有し、転送チャネル部１２の転送方向と直交する方向における転送電極１５の端部の下では絶縁膜１３の膜厚は第１の膜厚であり、転送方向と直交する方向における転送チャネル部１３の中央部の上では絶縁膜１３の膜厚は第２の膜厚である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に光電変換領域と、前記半導体基板の上に絶縁膜と、前記半導体基板の上に前記絶縁膜を介して前記光電変換領域から信号電荷を読み出す電極と、前記電極の上に設けた金属遮光膜とを備え、前記金属遮光膜の一部が前記光電変換領域の一部を覆うように配置された固体撮像装置であり、
前記電極の下にある前記絶縁膜は第２の膜厚であり、
前記光電変換領域の上にある前記絶縁膜は第１の膜厚であり、
前記第１の膜厚を形成する前記絶縁膜は少なくともシリコン酸化膜と前記シリコン酸化膜の上に設けた第２の絶縁膜からなり、
前記第２の絶縁膜の膜厚は前記シリコン酸化膜の膜厚よりも厚く形成したことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
半導体基板に光電変換領域と、前記半導体基板の上に絶縁膜と、前記半導体基板の上に前記絶縁膜を介して前記光電変換領域から信号電荷を読み出す電極と、前記電極の上に設けた金属遮光膜とを備え、前記金属遮光膜の一部が前記光電変換領域の一部を覆うように配置され、さらに前記電極の一部が前記光電変換領域の一部を覆うように配置された固体撮像装置であり、
前記電極の下にある前記絶縁膜は第２の膜厚であり、
前記光電変換領域の上にある前記絶縁膜は第１の膜厚であり、
前記第１の膜厚を形成する前記絶縁膜は少なくともシリコン酸化膜と前記シリコン酸化膜の上に設けた第２の絶縁膜からなり、
前記第２の絶縁膜の膜厚は前記シリコン酸化膜の膜厚よりも厚く形成したことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
前記シリコン窒化膜はバーズビーズ形状を備えていない膜であることを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第２の膜厚となる前記絶縁膜はシリコン酸化物とシリコン窒化物であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第２の絶縁膜はシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の固体撮像装置。
【請求項６】
半導体基板に光電変換領域と、前記半導体基板の上に絶縁膜と、前記半導体基板の上に前記絶縁膜を介して前記光電変換領域から信号電荷を読み出す電極と、前記電極の上に設けた金属遮光膜とを備え、前記金属遮光膜の一部が前記光電変換領域の一部を覆うように配置され、前記電極の下にある前記絶縁膜は第２の膜厚であり、前記光電変換領域の上にある前記絶縁膜は第１の膜厚であり、前記第１の膜厚を形成する前記絶縁膜は少なくともシリコン酸化膜と前記シリコン酸化膜の上に設けた第２の絶縁膜からなり、前記第２の絶縁膜の膜厚は前記シリコン酸化膜の膜厚よりも厚く形成した固体撮像装置の製造方法であって、
前記シリコン酸化膜の再酸化を行うことなく前記第２の膜厚を有する前記絶縁膜を形成したことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
半導体基板に光電変換領域と、前記半導体基板の上に絶縁膜と、前記半導体基板の上に前記絶縁膜を介して前記光電変換領域から信号電荷を読み出す電極と、前記電極の上に設けた金属遮光膜とを備え、前記金属遮光膜の一部が前記光電変換領域の一部を覆うように配置され、さらに前記電極の一部が前記光電変換領域の一部を覆うように配置され、前記電極の下にある前記絶縁膜は第２の膜厚であり、前記光電変換領域の上にある前記絶縁膜は第１の膜厚であり、前記第１の膜厚を形成する前記絶縁膜は少なくともシリコン酸化膜と前記シリコン酸化膜の上に設けた第２の絶縁膜からなり、前記第２の絶縁膜の膜厚は前記シリコン酸化膜の膜厚よりも厚く形成した固体撮像装置の製造方法であって、
前記シリコン酸化膜の再酸化を行うことなく前記第２の膜厚を有する前記絶縁膜を形成したことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記シリコン窒化膜はバーズビーズを生じることなく形成したことを特徴とする請求項６または７に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記第２の膜厚となる前記絶縁膜はシリコン酸化物とシリコン窒化物であることを特徴とする請求項６〜８の何れかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第２の絶縁膜はシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項６〜９の何れかに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、光電変換により蓄積された電荷を転送する転送チャネル部と、転送チャネル部の上に形成された絶縁膜と、前記転送チャネル部に前記絶縁膜を介して転送電圧を印加するための転送電極とを有する固体撮像装置およびその製造方法に関し、特に絶縁膜の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の一種にＣＣＤ(Charge Coupled Device)固体撮像装置がある。ＣＣＤ固体
撮像装置は、行列状に配列された光電変換素子と、各列の光電変換素子から電荷を読み出して垂直方向に転送するシフトレジスタである複数の垂直ＣＣＤと、複数の垂直ＣＣＤからの電荷を水平に転送するシフトレジスタである水平ＣＣＤとを備える。各垂直ＣＣＤおよび水平ＣＣＤは、電荷を転送する通り道となる転送チャネル部と、転送チャネル部に転送電圧を印加するための二層の転送電極とが絶縁膜を介して設けられている。垂直ＣＣＤの転送電極には４相の転送電圧が、水平ＣＣＤの転送電極には２相の転送電圧が印加されるのが一般的である。
【０００３】
図１４は、従来のＣＣＤ固体撮像装置の断面図である。また、図１５は、ＣＣＤ固体撮像装置の平面図を示す。図１４は、図１５に示すＣＣＤ固体撮像装置の転送電極を示す平面図におけるＸ−Ｘ断面を示している。
【０００４】
図１５において転送チャネル部２とその上に交互に形成された転送電極５および６とは垂直ＣＣＤを形成している。転送電極５は光電変換素子９から転送チャネル部２へ電荷を読み出すための読み出し電極を兼用していて、読み出しパルスが印加されたとき、光電変換素子９に蓄積された電荷が転送チャネル部２に読み出される。転送チャネル部２に読み出された電荷は、転送電極に印加される４相の転送パルスにより順次シフト転送される。
【０００５】
図１４において、転送チャネル部２は、例えば、ｐ型ウェル１にｎ型不純物の注入によって形成される。転送チャネル部２の上には絶縁膜３を介して転送電極５が形成される。絶縁膜３はシリコン酸化膜とシリコン窒化膜により２層に形成される。転送電極５の上には保護膜６を介して遮光膜９が形成されている。
【０００６】
また、特許文献１には、従来の固体撮像装置における転送電極の形状の改良に関する発明が開示されている。
【特許文献１】特開平５−３４３４４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術によれば、画質を劣化をさせずに絶縁膜を薄くすることが困難であるという問題がある。
【０００８】
具体的には、上記の転送チャネル部において電荷量を多く蓄積することができて、あるいは、光電変換素子から転送チャネル部へ電荷を取りこぼすことなく完全に読み出すためには、転送チャネル部と転送電極との間の絶縁膜が薄いほうが望ましい。
【０００９】
ところが、絶縁膜を薄くすれば、次のような悪影響が生じてしまう。すなわち、転送電極と半導体基板との間が強電界になることからホットエレクトロンを生じさせ、その結果、画像中にノイズとなって現れ画質が劣化する。さらに、このホットエレクトロンが絶縁膜にトラップされることにより、転送電圧および読み出し電圧に対するしきい値シフトが発生する。つまり、しきい値シフトが発生すると、通常の転送電圧を印加しても転送チャネル部において電荷を取りこぼし、通常の読み出し電圧を印加しても読み出し電荷を取りこぼしてしまい、転送および読み出しが不完全になる。その結果、画像全体が感度劣化したように画質が劣化してしまう。
【００１０】
さらに、近年の微細化の進展により絶縁膜への強電界による上記の悪影響が生じやすくなってきている。
【００１１】
本発明は、画質を劣化させることなく、電荷の完全転送および電荷の完全読み出しを容易に行う固体撮像装置およびその製造方法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】
【００１２】
上記課題を解決するため本発明の固体撮像装置は、半導体基板に光電変換領域と、前記半導体基板の上に絶縁膜と、前記半導体基板の上に前記絶縁膜を介して前記光電変換領域から信号電荷を読み出す電極と、前記電極の上に設けた金属遮光膜とを備え、前記金属遮光膜の一部が前記光電変換領域の一部を覆うように配置された固体撮像装置であり、前記電極の下にある前記絶縁膜は第２の膜厚であり、前記光電変換領域の上にある前記絶縁膜は第１の膜厚であり、前記第１の膜厚を形成する前記絶縁膜は少なくともシリコン酸化膜と前記シリコン酸化膜の上に設けた第２の絶縁膜からなり、前記第２の絶縁膜の膜厚は前記シリコン酸化膜の膜厚よりも厚く形成したことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の固体撮像装置は、半導体基板に光電変換領域と、前記半導体基板の上に絶縁膜と、前記半導体基板の上に前記絶縁膜を介して前記光電変換領域から信号電荷を読み出す電極と、前記電極の上に設けた金属遮光膜とを備え、前記金属遮光膜の一部が前記光電変換領域の一部を覆うように配置され、さらに前記電極の一部が前記光電変換領域の一部を覆うように配置された固体撮像装置であり、前記電極の下にある前記絶縁膜は第２の膜厚であり、前記光電変換領域の上にある前記絶縁膜は第１の膜厚であり、前記第１の膜厚を形成する前記絶縁膜は少なくともシリコン酸化膜と前記シリコン酸化膜の上に設けた第２の絶縁膜からなり、前記第２の絶縁膜の膜厚は前記シリコン酸化膜の膜厚よりも厚く形成したことを特徴とする。
【００１４】
ここで、前記シリコン窒化膜はバーズビーズ形状を備えていない膜とすることができる。
【００１５】
ここで、前記第２の膜厚となる前記絶縁膜はシリコン酸化物とシリコン窒化物であってもよい。
【００１６】
ここで、前記第２の絶縁膜はシリコン窒化膜であってもよい。
【００１７】
また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板に光電変換領域と、前記半導体基板の上に絶縁膜と、前記半導体基板の上に前記絶縁膜を介して前記光電変換領域から信号電荷を読み出す電極と、前記電極の上に設けた金属遮光膜とを備え、前記金属遮光膜の一部が前記光電変換領域の一部を覆うように配置され、前記電極の下にある前記絶縁膜は第２の膜厚であり、前記光電変換領域の上にある前記絶縁膜は第１の膜厚であり、前記第１の膜厚を形成する前記絶縁膜は少なくともシリコン酸化膜と前記シリコン酸化膜の上に設けた第２の絶縁膜からなり、前記第２の絶縁膜の膜厚は前記シリコン酸化膜の膜厚よりも厚く形成した固体撮像装置の製造方法であって、前記シリコン酸化膜の再酸化を行うことなく前記第２の膜厚を有する前記絶縁膜を形成したことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板に光電変換領域と、前記半導体基板の上に絶縁膜と、前記半導体基板の上に前記絶縁膜を介して前記光電変換領域から信号電荷を読み出す電極と、前記電極の上に設けた金属遮光膜とを備え、前記金属遮光膜の一部が前記光電変換領域の一部を覆うように配置され、さらに前記電極の一部が前記光電変換領域の一部を覆うように配置され、前記電極の下にある前記絶縁膜は第２の膜厚であり、前記光電変換領域の上にある前記絶縁膜は第１の膜厚であり、前記第１の膜厚を形成する前記絶縁膜は少なくともシリコン酸化膜と前記シリコン酸化膜の上に設けた第２の絶縁膜からなり、前記第２の絶縁膜の膜厚は前記シリコン酸化膜の膜厚よりも厚く形成した固体撮像装置の製造方法であって、前記シリコン酸化膜の再酸化を行うことなく前記第２の膜厚を有する前記絶縁膜を形成したことを特徴とする。
【００１９】
ここで、前記シリコン窒化膜はバーズビーズを生じることなく形成することができる。
【００２０】
ここで、前記第２の膜厚となる前記絶縁膜はシリコン酸化物とシリコン窒化物であってもよい。
【００２１】
ここで、前記第２の絶縁膜はシリコン窒化膜であってもよい。
【００２２】
上記課題を解決するため、本発明の他の固体撮像装置は、光電変換により蓄積された電荷を転送する転送チャネル部と、転送チャネル部の上に形成された絶縁膜と、前記転送チャネル部に前記絶縁膜を介して転送電圧を印加するための転送電極とを有する半導体装置であって、前記絶縁膜は、第１の膜厚とそれよりも薄い第２の膜厚とを有し、転送チャネル部による電荷の転送方向と直交する方向における転送電極の端部の下では前記絶縁膜の膜厚は第１の膜厚であり、転送方向と直交する方向における転送チャネル部の中央部の上では前記絶縁膜の膜厚は第２の膜厚であり、前記転送電極の下面は前記絶縁膜に沿って下に凸状であるように構成される。
【００２３】
この構成によれば、転送チャネル部と転送電極との間で少なくとも中央部における絶縁膜の膜厚は薄膜化された第２の膜厚なので、転送チャネル部に蓄積できる電荷量を多くでき、光電変換により生じた電荷を転送チャネル部における読み出すことを完全に行うことを容易にするという効果がある。しかも、転送電極端の下では第２の膜厚よりも厚い第１の膜厚なので、転送電極と半導体基板との間に強電界を生じさせない。その結果、ホットエレクトロンを生じさせないので、画質の劣化を引き起こさないという効果がある。
【００２４】
ここで、前記絶縁膜における第２の膜厚を有する部分は、前記転送方向と直交する方向における転送チャネル部の幅と同じ幅を有する構成としてもよい。
【００２５】
この構成によれば、転送チャネル部を形成するためのマスクと第２の膜厚部分を形成するためのマスクとを兼用することができ、位置合わせや重ね合わせの精度を向上させることができ、微細化を容易に図ることができる。
【００２６】
ここで、前記絶縁膜はシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との二層構成であってもよい。
【００２７】
この構成によれば、第２の膜厚部分をシリコン窒化膜を薄膜化することにより形成可能であり、再酸化する必要がないので絶縁膜にバーズビークを生じさせないという効果がある。
【００２８】
また、前記絶縁膜における第２の膜厚を有する部分は、前記転送方向と直交する方向における転送チャネル部の幅よりも広い幅を有し、かつ前記転送方向と直交する方向における転送電極の幅よりも狭い幅を有する構成としてもよい。
【００２９】
ここで、前記絶縁膜はシリコン酸化膜を含む構成であってもよい。
【００３０】
この構成によれば、第２の膜厚部分をシリコン酸化膜を薄膜化することにより形成可能であり、当該部分のシリコン酸化膜除去後に再酸化により薄膜化してバーズビークが生じたとしても、その影響を受けにくいという効果がある。
【００３１】
ここで、前記転送電極は、光電変換により生じた電荷を転送チャネル部に読み出すための読み出し電圧が印加される電極である構成としてもよい。
【００３２】
また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、光電変換により蓄積された電荷を転送する転送チャネル部と、転送チャネル部の上に形成された絶縁膜と、前記転送チャネル部に前記絶縁膜を介して転送電圧を印加するための転送電極とを有する半導体装置の製造方法であって、半導体基板上に平坦な絶縁膜を形成する絶縁膜形成ステップと、転送チャネル部の幅方向における中央部上の前記絶縁膜の膜厚を薄膜化する薄膜化ステップと、薄膜化された絶縁膜上に転送電極を形成する電極形成ステップとを有する。
【００３３】
この構成によれば、転送チャネル部と転送電極との間で少なくとも中央部における絶縁膜を薄膜化するので、転送チャネル部における電荷蓄積量を多くでき、光電変換により生じた電荷を転送チャネル部における読み出すことを完全に行うことを容易にするという効果がある。しかも、転送電極端の下では薄膜化されないので、転送電極と半導体基板との間に強電界を生じさせない。その結果、ホットエレクトロンを生じさせないので、画質の劣化を引き起こさないという効果がある。
【００３４】
ここで、前記薄膜化ステップにおいて、転送チャネル部の上の絶縁膜であって転送チャネル部と同じ幅を有する部分を薄膜化するようにしてもよい。
【００３５】
この構成によれば、転送チャネル部を形成する用のマスクと薄膜化ステップにおいて薄膜化するためのマスクとを兼用することができ、位置合わせや重ね合わせの精度を向上させることができ、微細化を容易に図ることができる。
【００３６】
ここで、前記薄膜化ステップにおいて、転送チャネル部の上の絶縁膜であって転送チャネル部の幅よりも広く転送電極の幅よりも狭い部分を薄膜化する構成としてもよい。
【００３７】
ここで、前記絶縁膜はシリコン酸化膜であり、前記薄膜化ステップにおいて、絶縁膜の薄膜化すべき部分の絶縁膜を一旦除去した後、当該部分が他の部分より薄くなるように絶縁膜を形成する構成としてもよい。
【００３８】
この構成によれば、除去した後にシリコンを再酸化させて酸化膜を形成する際に、シリコン酸化膜にバーズビークが生じたとしても、チャネル幅よりも薄膜化部分が広いのでバーズビークの影響を受けにくいという効果がある。
【００３９】
ここで、前記絶縁膜はシリコン酸化膜であり、前記薄膜化ステップにおいて、絶縁膜の薄膜化すべき部分の絶縁膜をハーフエッチングにより薄膜化する構成としてもよい。
【００４０】
ここで、前記薄膜化ステップにおいて、さらに、ハーフエッチングにより薄膜化されたシリコン酸化膜の上にシリコン窒化膜を形成する構成としてもよい。
【００４１】
ここで、前記絶縁膜形成ステップにおいて、半導体基板上にシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とを二層の前記絶縁膜として形成し、前記薄膜化ステップは、絶縁膜の薄膜化すべき部分のシリコン窒化膜を一旦除去する除去サブステップと、除去された部分が絶縁膜の他の部分より薄くなるようにシリコン窒化膜を形成する形成サブステップとを有する構成としてもよい。
【００４２】
また、前記除去サブステップは、シリコン窒化膜上にシリコン酸化膜を形成する第１サブステップと、絶縁膜の薄膜化すべき部分に該当する絶縁膜表面のシリコン酸化膜を除去する第２サブステップと、除去により残されたシリコン酸化膜をマスクとして用いて、絶縁膜の薄膜化すべき部分のシリコン窒化膜を除去する第３サブステップとを有する構成としてもよい。
【００４３】
この構成によれば、再酸化することなく薄膜化するので、シリコン酸化膜にバーズビークを生じさせないという効果がある。
【００４４】
また、本発明におけるカメラについても、上記と同様の手段を備える。
【発明の効果】
【００４５】
以上説明してきたように本発明によれば、転送チャネル部と転送電極との間で少なくとも中央部における絶縁膜の膜厚は薄膜化された第２の膜厚なので、転送チャネル部における電荷転送を完全に行うことを容易にし、光電変換により生じた電荷を転送チャネル部に読み出すことを完全に行うことを容易にするという効果がある。
【００４６】
しかも、転送電極端の下では第２の膜厚よりも第１の膜厚が厚いので、転送電極と半導体基板との間に強電界を生じさせない。その結果、ホットエレクトロンを生じさせないので、画質の劣化を引き起こさないという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
（実施形態１）
＜半導体装置の構成＞
図１は、本発明の実施形態１における半導体装置の断面を示す図である。同図は、図１５に示したＣＣＤ固体撮像装置の転送電極を示す平面図におけるＸ−Ｘ断面を示している。
【００４８】
図１に示すように、半導体装置は、シリコン半導体基板１１中に形成された光電変換素子１９と電荷を転送する転送チャネル部１２を有し、シリコン半導体基板１１上に転送チャネル部の上に形成された絶縁膜１３と前記転送チャネル部に前記絶縁膜１３を介して転送電圧を印加するための転送電極１５と、保護膜１６、遮光膜１８を有している。
【００４９】
光電変換素子１９は、例えばｐ型シリコン半導体基板１１中にｎ型不純物注入層として形成される。転送チャネル部１２は、例えば、シリコン半導体基板１１にｎ型不純物の注入により形成される。転送電極１５は、例えば高濃度のリンが注入された他結晶シリコンにより形成される。
【００５０】
絶縁膜１３は、例えばシリコン酸化膜で形成され、第１の膜厚ｔ１３（３０〜５０ｎｍ）とそれよりも薄い第２の膜厚ｔ１２（１５〜２５ｎｍ）とを有している。絶縁膜１３における第２の膜厚を有する部分は、転送方向（紙面に垂直な方向）と直交する方向（紙面の左右方向）における転送チャネル部１２の上の部分であり、同図では転送チャネル部１２と同じ幅Ｗ１となっている。この幅Ｗ１は転送方向と直交する方向における転送チャネル部１２の幅である。絶縁膜１３における第１の膜厚を有する部分は、第２の膜厚部分以外の分である。
【００５１】
前記転送電極１５の下面の形状は、絶縁膜１３に沿って形成されるので下に凸状である。
【００５２】
このように、転送チャネル部１２と転送電極１５との間で絶縁膜の膜厚が薄膜化された第２の膜厚になっているので、転送チャネル部１２における電荷蓄積量を増大させることを容易にし、また、光電変換により生じた電荷を転送チャネル部１２における読み出すことを完全に行うことを容易にすることができる。しかも、転送電極端の下では第２の膜厚よりも厚い第１の膜厚なので、転送電極１５とシリコン半導体基板１１との間が強電界にならないので、ホットエレクトロンの生じさせない。
【００５３】
＜半導体装置の製造方法＞
図１に示した半導体装置の製造方法は、製造工程の違いにより種々の製造方法があり得る。第１〜第３の製造方法について説明する。
【００５４】
＜第１の製造方法＞
図２（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１における半導体装置について、第１の製造方法を
製造工程の順にその断面を示す図である。その製造工程を以下の（１１）〜（１５）に説明する。
【００５５】
（１１）図２（ａ）に示すように、まず、シリコン半導体基板１１の表面を例えば熱酸化法により酸化することによって、シリコン酸化膜（約１０〜３０ｎｍ）を絶縁膜１３として形成する。このときシリコン酸化膜は第１の膜厚（約３０〜５０ｎｍ）より薄く形成する。次に、絶縁膜１３上にレジストパターンｒ１を形成する。このレジストパターンｒ１の形成は、レジストを塗布し、転送チャネル部１２形成用のマスクパターンを用いて露光し、現像することにより形成される。さらに、例えばヒ素のようなｎ型不純物をシリコン酸化膜３を介してシリコン半導体基板１１にイオン注入することにより転送チャネル部１２を形成する。
【００５６】
（１２）図２（ｂ）に示すように、レジストパターンｒ１を残した状態で、転送チャネル部１２の上のシリコン酸化膜をエッチングにより除去する。このエッチングは、例えばフッ酸によるウェットエッチングにより、レジストパターンｒ１で覆われていない部分のシリコン酸化膜が除去される。このエッチングでは、転送チャネル部１２形成用のマスクパターンによるレジストパターンｒ１を用いているので、シリコン酸化膜を転送チャネル部１２の位置に合わせて高い精度で除去することができる。
【００５７】
（１３）図２（ｃ）に示すように、レジストパターンｒ１を除去した後、例えば熱酸化法により全面を酸化することによって、シリコン酸化膜を重ねて形成する。これによりシリコン酸化膜は、上記（１２）において除去されていなかった部分が第１の膜厚（約３０〜５０ｎｍ）に、除去された部分が第２の膜厚（約１０〜３０ｎｍ）になるように形成する。これにより、転送チャネル部１２の上に転送チャネル部１２と同じ幅で、絶縁膜１３における第２の膜厚を有する部分が形成される。
【００５８】
（１４）図２（ｃ）に示すように、レジストパターンｒ１を除去したのち、転送電極１５を形成する。この転送電極１５は、いわゆるパターニングにより形成される。つまり、転送電極の材料として上記の導電性のある多結晶シリコンを形成したのち、レジストを塗布し、転送電極１５形成用のマスクパターンを用いて露光し、現像することにより形成される。
【００５９】
（１５）この後、図１に示すように、保護膜１６および遮光膜１８を形成する。このようにして図１に示した半導体装置が製造される。
【００６０】
＜第２の製造方法＞
図３（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１における半導体装置について、第２の製造方法を製造工程の順にその断面を示す図である。その製造工程を以下の（２１）〜（２５）に説明する。
【００６１】
（２１）図３（ａ）に示すように、絶縁膜１３とレジストパターンｒ１と転送チャネル部１２とを形成する。このとき絶縁膜１３は、第１の膜厚（約３０〜５０ｎｍ）となるよう形成する。これ以外は上記（１１）と同様であるので説明を省略する。
【００６２】
（２２）図３（ｂ）に示すように、レジストパターンｒ１を残した状態で、転送チャネル部１２の上のシリコン酸化膜をハーフエッチングにより除去する。このハーフエッチングは、例えばドライエッチングより、レジストパターンｒ１で覆われていない部分のシリコン酸化膜を途中まで、つまり第２の膜厚（約１０〜３０ｎｍ）分のシリコン酸化膜が残るまで除去する。このエッチングでは、転送チャネル部１２形成用のマスクパターンによるレジストパターンｒ１を用いているので、シリコン酸化膜を転送チャネル部１２の位置に合わせて高い精度で除去することができる。
【００６３】
（２３）図３（ｃ）に示すように、転送電極１５を形成する。この工程の詳細は上記（１４）と同様であるので省略する。
【００６４】
（２４）この後、図１に示すように、保護膜１６および遮光膜１８を形成する。このようにして図１に示した半導体装置が製造される。
【００６５】
このような、第２の製造方法は、第１の製造方法と比べて、絶縁膜１３（シリコン酸化
膜）にバーズビークが形成されない点で優れており、第２の膜厚の精度の点で劣っている。つまり、上記（１３）において第２の膜厚の絶縁膜を形成するための熱酸化では、第２の膜厚部分の端部においてバーズビークが生じるが、第２の製造方法では生じない。また、上記（２２）におけるハーフエッチングでは、ドライエッチングの時間により第２の膜厚を決定するので、上記（１３）よりもばらつきが大きくなる可能性がある。
【００６６】
＜第３の製造方法＞
図４（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１における半導体装置について、第３の製造方法を製造工程の順にその断面を示す図である。その製造工程を以下の（３１）〜（３５）に説明する。この第３の製造方法では、第１の製造方法と比べて、転送チャネル部１２の形成を上記（１１）で行う代わりに下記（３３）で行う点が異なっている。
【００６７】
（３１）図４（ａ）に示すように、絶縁膜１３とレジストパターンｒ１１を形成する。この工程は、転送チャネル部１２を形成しない点とレジストパターンｒ１１がシリコン窒化である点と、絶縁膜１３の膜厚が第１の膜厚（約３０〜５０ｎｍ）である点以外は上記（１１）と同様であるので省略する。
【００６８】
（３２）図４（ｂ）に示すように、レジストパターンｒ１１を残した状態で、転送チャネル部１２の上のシリコン酸化膜をエッチングにより除去する。この工程は上記（１２）と同様であるので省略する。
【００６９】
（３３）図４（ｃ）に示すように、さらに、レジストパターンｒ１１を残した状態で、例えば熱酸化法により酸化することによって、転送チャネル部１２の上にシリコン酸化膜を形成する。このときシリコン酸化膜は第２の膜厚（１０〜３０ｎｍ）だけ形成する。これにより、転送チャネル部１２の上に転送チャネル部１２と同じ幅で、絶縁膜１３における第２の膜厚を有する部分が形成される。続いて、例えばヒ素のようなｎ型不純物をシリコン酸化膜３を介してシリコン半導体基板１１にイオン注入することにより転送チャネル部１２を形成する。上記の熱酸化法によってレジストパターンｒ１１としてのシリコン窒化表面も酸化されることになるが、シリコン窒化表面のシリコン酸化は例えばリン酸により除去しておけば、レジストパターンｒ１１を容易に除去可能になる。
【００７０】
（３４）図２（ｃ）に示すように、レジストパターンｒ１１を除去したのち、転送電極１５を形成する。この工程は上記（１４）と同様であるので省略する。
【００７１】
（３５）この後、図１に示すように、保護膜１６および遮光膜１８を形成する。このようにして図１に示した半導体装置が製造される。
【００７２】
このようにしてシリコン窒化をレジストパターンとして利用して半導体装置を製造することができる。
【００７３】
なお、第２の製造方法においても、転送チャネル部１２の形成を薄膜化（第２の膜厚の絶縁膜の形成）の前ではなく後に行うようにしてもよい。
【００７４】
また、図１では絶縁膜１３がシリコン酸化膜により形成されている例を示したが、絶縁膜１３をシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の二層で形成してもよい。図５に、絶縁膜を二層で形成した場合の半導体装置の断面を示す。図５は、図１と比較して、絶縁膜がシリコン酸化膜１３とシリコン窒化膜１４の二層で形成されている点が異なっている。この構成は、第１〜第３の製造方法におけるシリコン酸化膜の薄膜化(上記（１３）（２２）（３
３）)において、薄膜化後にレジストパターンを除去し、シリコン酸化膜の上にシリコン
窒化膜を形成する工程を追加すればよい。このシリコン窒化膜は例えば減圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により形成する。また、絶縁膜が二層構造の場合は、二層の膜厚合計が第１の膜厚、第２の膜厚となるようにそれぞれの膜厚を形成すればよい。これにより図５に示す半導体装置を製造することができる。
【００７５】
（実施の形態２）
＜半導体装置の構成＞
図６は、本発明の実施の形態２における半導体装置の断面を示す図である。同図は、図１５に示したＣＣＤ固体撮像装置の転送電極を示す平面図におけるＸ−Ｘ断面を示している。図６の半導体装置は、図１と比較して、第２の膜厚部分が幅Ｗ１である絶縁膜１３の代わりに第２の膜厚部分が幅Ｗ２である絶縁膜１３を有する点が異なっている。以下、図１と同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
【００７６】
絶縁膜１３の第２の膜厚部分の幅Ｗ２は、転送チャネル部１２の幅Ｗ１よりも広く転送電極の幅Ｗ３よりも狭くなっている。この幅Ｗ１、Ｗ３は、転送方向と直交する方向における転送チャネル部１２、転送電極１５のそれぞれの幅である。
【００７７】
この構成によれば、絶縁膜１３における第２の膜厚部分においてバーズビークが生じても、転送電極１５の下面における幅Ｗ２の電極エッジ部分からの影響を受けにくくすることができる。つまり、ホットエレクトロンによる暗電流を生じにくくすることができる。
【００７８】
＜半導体装置の製造方法＞
図６に示した半導体装置の製造方法は、製造工程の違いにより種々の製造方法があり得る。まず第１〜第３の製造方法について説明する。
【００７９】
＜第１の製造方法＞
図７は、実施の形態２における半導体装置について、第１の製造方法を製造工程の順にその断面を示す図である。その製造工程を以下の（４１）〜（４５）に説明する。
【００８０】
（４１）図７（ａ）に示すように、絶縁膜１３とレジストパターンｒ２を形成する。このレジストパターンｒ２が絶縁膜１３における第２の膜厚部分形成用のマスクスパターンを用いて形成される点と、転送チャネル部１２がまだ形成されな点とで上記（１１）と異なっている。つまり、レジストパターンｒ２は、転送チャネル部１２形成用のマスクパターンとではなく、第２の膜厚部分形成のための専用のマスクパターンを用いて形成される。この点以外は上記（１１）と同様である。
【００８１】
（４２）図７（ｂ）に示すように、レジストパターンｒ２が形成された状態で、転送チャネル部１２の上のシリコン酸化膜をエッチングにより除去する。さらに、レジストパターンｒ２を除去してから、例えば熱酸化法により酸化することによってシリコン酸化膜を上積みし、第１の膜厚部分と第２の膜厚部分とを形成する。
【００８２】
（４３）図７（ｃ）に示すように、レジストパターンｒ２を除去してから、レジストパターンｒ１を形成する。このレジストパターンｒ１は、転送チャネル形成用のマスクパターンにより形成する。この状態で、例えばヒ素のようなｎ型不純物をシリコン酸化膜３を介してシリコン半導体基板１１にイオン注入することにより転送チャネル部１２を形成する。
【００８３】
（４４）図７（ｄ）に示すように、レジストパターンｒ１を除去したのち、転送電極１５を形成する。この工程は上記（１４）と同様であるので省略する。
【００８４】
（４５）この後、図６に示すように、保護膜１６および遮光膜１８を形成する。このようにして図６に示した半導体装置が製造される。
【００８５】
＜第２の製造方法＞
図８は、実施の形態２における半導体装置について、第２の製造方法を製造工程の順にその断面を示す図である。図７に示した第１の製造方法では薄膜化（第２の膜厚の絶縁膜１３の形成）の後に転送チャネル部１２を形成するのに対して、図８に示す第２の製造方法では転送チャネル部１２の形成の後に薄膜化するよう工程の順番が異なっている。その製造工程を以下の（５１）〜（５５）に説明する。
【００８６】
（５１）図８（ａ）に示すように、絶縁膜１３とレジストパターンｒ１と転送チャネル部１２とを形成する。この工程は上記（１１）と同様であるので説明を省略する。
【００８７】
（５２）図８（ｂ）に示すように、転送チャネル部１２形成用のレジストパターンｒ１を除去した後、絶縁膜１３における第２膜圧部分形成用のレジストパターンｒ２を形成する。
【００８８】
この状態で、転送チャネル部１２の上のシリコン酸化膜をエッチングにより除去する。
【００８９】
（５３）さらに、レジストパターンｒ２を除去した後、例えば熱酸化法により酸化することによって、シリコン酸化膜の第１の膜厚部分と第２の膜厚部分とを形成する。これにより、レジストパターンｒ２の幅Ｗ２と同幅の第２の膜厚部分が形成される。
【００９０】
（５４）図８（ｃ）に示すように、レジストパターンｒ２を除去したのち、転送電極１５を形成する。この工程は上記（１４）と同様であるので省略する。
【００９１】
（５５）この後、図６に示すように、保護膜１６および遮光膜１８を形成する。このようにして図６に示した半導体装置が製造される。
【００９２】
なお、図６では絶縁膜１３がシリコン酸化膜により形成されている例を示したが、絶縁膜３をシリコン酸化膜とシリコン窒化膜の二層で形成してもよい。図９に、絶縁膜を二層で形成した場合の半導体装置の断面を示す。図９は、図６と比較して、絶縁膜がシリコン酸化膜１３とシリコン窒化膜１４の二層で形成されている点が異なっている。この構成は、第１〜第３の製造方法におけるシリコン酸化膜の薄膜化(上記（４３）（５３）)において、薄膜化後にレジストパターンを除去し、シリコン酸化膜の上にシリコン窒化膜を形成する工程を追加すればよい。このシリコン窒化膜は例えば減圧ＣＶＤ法により形成する。また、絶縁膜が二層構造の場合は、二層の膜厚合計が第１の膜厚、第２の膜厚となるようにそれぞれの膜厚を形成すればよい。これにより図９に示す半導体装置を製造することができる。
【００９３】
また、上記第１、第２の製造方法（図７、図８）では、転送チャネル部１２上のシリコン酸化膜を一旦除去してから再酸化により第２の膜厚のシリコン酸化膜を形成しているが、このかわりに、ハーフエッチングにより第２の膜厚のシリコン酸化膜を形成してもよい。
【００９４】
（実施の形態３）
上記実施の形態１、２では、絶縁膜が一層（シリコン酸化膜）の場合および二層（シリコン酸化膜とシリコン窒化膜）の場合にシリコン酸化膜の薄膜化により絶縁膜が第２の膜厚部分を有する構成であるのに対して、本実施の形態では、絶縁膜が二層の場合にシリコン窒化膜の薄膜化により絶縁膜が第２の膜厚部分を有する構成例を示す。
【００９５】
図１０は、本発明の実施の形態３における半導体装置の断面を示す図である。同図は、図１５に示したＣＣＤ固体撮像装置の転送電極を示す平面図におけるＸ−Ｘ断面を示している。図１０の半導体装置は、図９に示した半導体装置と比較して、二層の絶縁膜のうちシリコン酸化膜１３が一様である点と、シリコン窒化膜１４が一様でなく薄膜部分を有しいている点とが異なっている。すなわち、絶縁膜の第１の膜厚部分と第２の膜圧部分とでは、シリコン酸化膜１３ではなくシリコン窒化膜１４の膜厚が異なっている。
【００９６】
この構成によれば、シリコン酸化膜１３を再酸化（例えば図２（ｃ）、図４（ｃ）、図７（ｃ）、図８（ｃ））することなく薄膜化できるので、シリコン酸化膜のバーズビークが発生しない点で優れており、絶縁膜を二層構造にするための工程が多くなる。
【００９７】
＜半導体装置の製造方法＞
図１０に示した半導体装置の製造方法は、製造工程の違いにより種々の製造方法があり得る。第１〜第３の製造方法について説明する。
【００９８】
＜第１の製造方法＞
図１１（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態３における半導体装置について、第１の製造方法
を製造工程の順にその断面を示す図である。その製造工程を以下の（６１）〜（６５）に説明する。
【００９９】
（６１）図１１（ａ）に示すように、まず、シリコン半導体基板１１の表面を例えば熱酸化法により酸化することによってシリコン酸化膜１３（約１０ｎｍ程度）を形成し、減圧ＣＶＤ法によりシリコン窒化膜１４（約２０〜４０ｎｍ程度）を形成する。この二層により第１の膜厚の絶縁膜を一様に形成する。次に、シリコン窒化膜上にレジストパターンｒ１を形成する。さらに、例えばヒ素のようなｎ型不純物をシリコン酸化膜１３およびシリコン窒化膜１４を介してシリコン半導体基板１１にイオン注入することにより転送チャネル部１２を形成する。
【０１００】
（６２）図１１（ｂ）に示すように、レジストパターンｒ１を残した状態で、転送チャネル部１２の上のシリコン窒化膜をエッチングにより除去する。これによりレジストパターンｒ１で覆われていない部分のシリコン窒化膜が除去される。このエッチングでは、転送チャネル部１２形成用のマスクパターンによるレジストパターンｒ１を用いているので、シリコン酸化膜を転送チャネル部１２の位置に合わせて高い精度で除去することができる。
【０１０１】
（６３）さらに、レジストパターンｒ１を除去し、再度、窒化することによって、全面にさらにシリコン窒化膜（約１０ｎｍ程度）を形成する。これにより二層の絶縁膜に第１の膜厚部分と第２の膜厚部分とが形成される。このようにして、転送チャネル部１２の上に転送チャネル部１２と同じ幅で、絶縁膜１３における第２の膜厚を有する部分が形成される。
【０１０２】
（６４）図１１（ｃ）に示すように転送電極１５を形成する。
【０１０３】
（６５）この後、図１に示すように、保護膜１６および遮光膜１８を形成する。このようにして図１０に示した半導体装置が製造される。
【０１０４】
＜第２の製造方法＞
図１２（ａ）〜（ｅ）は、実施の形態３における半導体装置について、第２の製造方法を製造工程の順にその断面を示す図である。その製造工程を以下の（７１）〜（７５）に説明する。
【０１０５】
（７１）図１２（ａ）に示すように、まず、シリコン半導体基板１１の表面にシリコン酸化膜１３ａ（２０〜４０ｎｍ）、シリコン窒化膜１４（３０〜５０ｎｍ）、シリコン酸化膜１３ｂ（１０ｎｍ以下）を形成する。次に、シリコン窒化膜上にレジストパターンｒ１を形成する。さらに、イオン注入することにより転送チャネル部１２を形成する。
【０１０６】
（７２）図１２（ｂ）に示すように、レジストパターンｒ１を残した状態で、転送チャネル部１２の上のシリコン酸化膜１３ｂをフッ酸等を用いてエッチングにより除去する。これによりレジストパターンｒ１で覆われていない部分のシリコン酸化膜が除去される。
【０１０７】
（７３）図１２（ｄ）に示すように、図１２（ｃ）に示すように、レジストパターンｒ１を除去する。シリコン酸化膜１３ｂをマスクとしてシリコン窒化膜１４をリン酸等を用いてハーフエッチングする。これにより、二層の絶縁膜に第１の膜厚部分と第２の膜厚部分とを形成する。
【０１０８】
（７４）図１２（ｅ）に示すように転送電極１５を形成する。
【０１０９】
（７５）この後、図１０に示すように、保護膜１６および遮光膜１８を形成する。このようにして、シリコン酸化膜１３ｂがごく薄く残っている状態で図１０に示した半導体装置が製造される。
【０１１０】
＜第３の製造方法＞
図１３（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態３における半導体装置について、第３の製造方法を製造工程の順にその断面を示す図である。その製造工程を以下の（８１）〜（８４）に説明する。
【０１１１】
（８１）図１３（ａ）に示すように、まず、シリコン酸化膜１３、シリコン窒化膜１４、転送チャネル部１２を形成する。この工程は上記（６１）と同様である。
【０１１２】
（８２）図１３（ｂ）に示すように、レジストパターンｒ１を残した状態で、転送チャネル部１２の上のシリコン窒化膜をハーフエッチングにより薄膜化する。これにより、二層の絶縁膜に第１の膜厚部分と第２の膜厚部分とを形成する。このエッチングでは、転送チャネル部１２形成用のマスクパターンによるレジストパターンｒ１を用いているので、シリコン酸化膜を転送チャネル部１２の位置に合わせて高い精度で除去することができる。
【０１１３】
（８３）図１３（ｃ）に示すように、レジストパターンｒ１を除去したのち、転送電極１５を形成する。
【０１１４】
（８４）この後、図１に示すように、保護膜１６および遮光膜１８を形成する。このようにして図１０に示した半導体装置が製造される。
【０１１５】
以上説明してきたように本実施の形態における半導体装置によれば、二層の絶縁膜を構成するシリコン酸化膜とシリコン窒化膜のうちシリコン窒化膜を薄膜化することにより、絶縁膜の第２の膜厚部分を形成する。これにより、再酸化する工程がないのでシリコン酸化膜のバーズビークを生じさせることなく、第１の膜厚と第２の膜厚とを有する絶縁膜を形成することができる。
【０１１６】
なお、図１０に示した半導体装置では、第２の膜厚部分の幅が転送チャネル部１２と同じ幅Ｗ１であるが、実施の形態２のように、転送チャネル部１２の幅Ｗ１よりも広く転送電極１５の幅Ｗ３よりも狭い幅Ｗ２としてもよい。
【０１１７】
また、上記各実施形態における転送チャネル部１２および転送電極１５は垂直ＣＣＤを構成するが、水平ＣＣＤにおける転送チャネルおよび転送電極についても本発明を適用できる。
【０１１８】
また、上記各実施形態における半導体装置は、ＣＣＤ固体撮像装置としてカメラ等に搭載される。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明は、半導体基板上に形成された複数の光電変換素子と転送チャネル部を有する半導体装置、その製造方法、その半導体装置を有するカメラに適しており、例えば、ＣＣＤイメージセンサ、デジタルスチルカメラ、携帯電話機内蔵のカメラ、ノートパソコン内蔵カメラ、情報処理機器に接続されるカメラユニット等に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の実施形態１における半導体装置の断面を示す図である。
【図２】実施の形態１における半導体装置の第１の製造方法を示す図である。
【図３】実施の形態１における半導体装置の第２の製造方法を示す図である。
【図４】実施の形態１における半導体装置の第３の製造方法を示す図である。
【図５】絶縁膜を二層で形成した場合の半導体装置の断面を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２における半導体装置の断面を示す図である。
【図７】実施の形態２における半導体装置の第１の製造方法を示す図である。
【図８】実施の形態２における半導体装置の第２の製造方法を示す図である。
【図９】絶縁膜を二層で形成した場合の半導体装置の断面を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態３における半導体装置の断面を示す図である。
【図１１】実施の形態３における半導体装置の第１の製造方法を示す図である。
【図１２】実施の形態３における半導体装置の第２の製造方法を示す図である。
【図１３】実施の形態３における半導体装置の第３の製造方法を示す図である。
【図１４】従来のＣＣＤ固体撮像装置の断面図である。
【図１５】ＣＣＤ固体撮像装置の転送電極を示す平面図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１１    シリコン半導体基板
１２    転送チャネル部
１３    絶縁膜
１３ａ  シリコン酸化膜
１３ｂ  シリコン酸化膜
１４    シリコン窒化膜
１５    転送電極
１６    保護膜
１８    遮光膜
１９    光電変換素子
【図１】
2006196924.tif 000003
【図２】
2006196924.tif 000004
【図３】
2006196924.tif 000005
【図４】
2006196924.tif 000006
【図５】
2006196924.tif 000007
【図６】
2006196924.tif 000008
【図７】
2006196924.tif 000009
【図８】
2006196924.tif 000010
【図９】
2006196924.tif 000011
【図１０】
2006196924.tif 000012
【図１１】
2006196924.tif 000013
【図１２】
2006196924.tif 000014
【図１３】
2006196924.tif 000015
【図１４】
2006196924.tif 000016
【図１５】
2006196924.tif 000017