(57)【要約】【課題】画素特性の劣化なく、転送電極間ギャップ内に絶縁膜を形成する。【解決手段】熱酸化処理時に、電荷転送電極間ギャップＧ内には、熱酸化抑制膜としてのシリコン窒化膜が充填されている。また、電荷転送電極間ギャップＧと光電変換部である受光部５上方の開口部８ｂとを同時に形成する。さらに、受光部５の表面を熱酸化して膜厚が薄く安定した第３の絶縁膜１１を成膜し、この膜厚が薄く安定した第３の絶縁膜１１を通してｎ型半導体基板１の受光部５の表面部にｐ型不純物イオンの注入が為されて高濃度表面ｐ＋層を形成する。さらに、第２の絶縁膜１０をギャップＧ内から除去して、第４の絶縁膜１２をギャップＧ内に埋め戻している。また、電荷転送電極間ギャップＧへの埋め込み絶縁膜（第４の絶縁膜１２）と、受光部５上の反射防止膜（第４の絶縁膜１２）とを同一工程で同一材料で作製する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上にゲート絶縁膜を介して成膜された導電性膜をパターニングして電荷転送部上にギャップ部を形成しかつ、入射光を撮像する複数の受光部の上方にそれぞれ開口部を形成した電荷転送電極を形成する電荷転送電極形成工程と、該電荷転送電極上および該ギャップ部内を含むゲート絶縁膜上に第１の絶縁膜を成膜する第１の絶縁膜成膜工程と、該第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜を成膜する第２の絶縁膜成膜工程と、該ギャップ部内の第２の絶縁膜を残存させた状態で、該受光部の上方の基板面および該電荷転送電極の上表面が露出するまで各絶縁膜を除去するエッチバック工程と、該受光部の上方の基板面および該電荷転送電極の上表面に熱酸化により第３の絶縁膜を成膜する第３の絶縁膜成膜工程と、該ギャップ部内の第２の絶縁膜を除去した後に、基板全面に第４の絶縁膜を成膜する第４の絶縁膜成膜工程とを有する固体撮像素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１の絶縁膜成膜工程は、ＬＰＣＶＤ法でＳｉＨ４ガスとＮ２Ｏを用いて、所定の温度で所定膜厚のシリコン酸化膜を前記第１の絶縁膜として成膜する請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項３】
前記第２の絶縁膜成膜工程は、ＬＰＣＶＤ法でＳｉＨ２ＣＬ２ガスとＮＨ３ガスを用いて、所定の温度で所定膜厚のシリコン窒化膜を前記第２の絶縁膜として成膜する請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項４】
前記エッチバック工程は、前記第２の絶縁膜を前記第１の絶縁膜が露出するまで全面エッチバックを行って、前記受光部の表面側および該電荷転送電極の表面側の該第２の絶縁膜を除去しつつ、該ギャップ部内の第２の絶縁膜を残存させる第２の絶縁膜除去工程と、該受光部の表面上方の基板面が露出するまで該第１の絶縁膜および該ゲート絶縁膜を除去すると共に、該電荷転送電極の上表面が露出するまで該第１の絶縁膜を除去する第１の絶縁膜除去工程とを有する請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項５】
前記第３の絶縁膜を通して前記受光部の表面側に、該受光部の不純物導電型とは逆導電型の不純物をイオン注入して表面逆導電型層を形成する表面逆導電型層形成工程を更に有する請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項６】
前記第４の絶縁膜の成膜前に、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）を用いて、前記ギャップ部内の第２の絶縁膜をエッチング除去する請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項７】
前記第４の絶縁膜形成工程は、前記第４の絶縁膜の前記ギャップ部内への充填と、前記受光部の表面上方への反射防止膜としての該第４の絶縁膜の形成を同時に行う請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項８】
前記電荷転送電極形成工程の前に、前記半導体基板に所定の不純物をイオン注入して、前記受光部と、該受光部からの信号電荷を電荷転送するための電荷転送部とをそれぞれ形成する不純物拡散領域形成工程を更に有する請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項９】
前記第４の絶縁膜成膜工程の後に、前記第４の絶縁膜上に遮光膜を形成し、前記受光部の上方の遮光膜を開口する遮光膜形成工程を更に有する請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１０】
前記第２の絶縁膜と前記第４の絶縁膜とは共にシリコン窒化膜である請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の絶縁膜はＣＶＤ酸化膜であり、前記第３の絶縁膜は熱酸化膜である請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１２】
前記ギャップ部は、電荷転送電極間ギャップである請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法により製造された固体撮像素子であって、
前記半導体基板上に前記ゲート絶縁膜を介して、前記電荷転送部上に所定間隔の前記ギャップ部と前記受光部上方に開口部を有する導電性膜からなる電荷転送電極が設けられ、該ギャップ部内は該導電性膜が熱酸化により侵食されておらず、該ギャップ部内は基板表面から該ゲート絶縁膜を介して前記第１の絶縁膜および前記第４の絶縁膜が埋め込まれ、該受光部上方の基板表面は該第３の絶縁膜を介して該第４の絶縁膜が形成されている固体撮像素子。
【請求項１４】
前記第３の絶縁膜である熱酸化膜により前記半導体基板の表面に段差ができている請求項１３に記載の固体撮像素子。
【請求項１５】
前記電荷転送電極間のギャップ部内への埋め込み絶縁膜が前記第４の絶縁膜で構成され、該第４の絶縁膜が前記受光部上の反射防止膜を兼ねている請求項１３に記載の固体撮像素子。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のいずれかに記載の固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成された固体撮像素子およびその製造方法であって、特に、固体撮像素子の電荷転送電極間絶縁膜の製造方法およびこの製造方法により作製された固体撮像素子に関し、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像素子においては、高画素化が進んでおり、画素数増加に伴い信号電荷の高速転送が必要となるため、とりわけ電荷転送電極の低抵抗化と、電荷転送電極間ギャップの微細化が重要となってきている。
【０００３】
この電荷転送電極間ギャップは、狭く加工して転送チャネル内のポテンシャルを均一にする必要がある。従来、電荷転送電極間ギャップを形成した後、電荷転送電極であるポリシリコンなどの導電性膜を酸化させて電荷転送電極間への絶縁膜形成を行っており、この熱酸化膜形成方法では、転送チャネル表面や、ポリシリコンなどの導電性膜が熱酸化により、侵食されてスマイリング形状となり、電荷転送電極間ギャップが広がることから、素子の微細化の妨げとなるだけではなく、電荷転送電極幅が小さくなって転送チャネル内のポテンシャルを均一な状態にできなくなり、これによって、転送チャネルへの転送パルスが局所的に印加されにくい領域が形成されることになることから、電荷転送劣化が生じてしまう問題があった。
【０００４】
このため、特許文献１では、電荷転送電極間ギャップに、熱酸化を行わずに、ＬＰＣＶＤ法で絶縁膜を充填させることにより、電荷転送電極間ギャップの拡がりがなく、絶縁膜を形成させる方法が開示されている。
【０００５】
この特許文献１での製造方法を簡単に説明すると、まず、シリコン基板上にゲート絶縁膜と、ゲート電極としてのポリシリコンを成膜し、電荷転送電極間ギャップに開口を有するレジストパターンの形成を行って、それをマスクにポリシリコンをエッチングし、電荷転送電極間ギャップを形成させる。この後、ＬＰＣＶＤ法により、シリコン酸化膜（ＨＴＯ）や、シリコン窒化膜を成膜することによりギャップ部を充填させるようにして、電荷転送電極間ギャップに絶縁膜を形成させている。
【０００６】
図１２（ａ）〜図１２（ｃ）、図１３（ａ）および図１３（ｂ）はそれぞれ、特許文献１に開示されている従来の固体撮像素子の製造方法の各製造工程を示す要部縦断面図である。
【０００７】
図１２（ａ）に示すように、従来の固体撮像素子の製造方法として、このシリコン基板１０１上のゲート酸化膜１０２上に、Ｈｅで希釈したＳｉＨ４を反応性ガスとして用いた減圧ＣＶＤ法により、膜厚０．４μｍの多結晶シリコン膜を形成する。このときの基板温度は摂氏６００〜７００度とする。この後、ＰＯＣｌ３とＮ２とＯ２との混合ガス雰囲気中で摂氏９００度の熱処理を行って多結晶シリコン膜１０３をドーピングする（リン酸処理）。
【０００８】
続いて、この上層にポジレジストを厚さ０．５〜１．４μｍとなるように塗布する。図１２（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィにより所望のマスクを用いて露光し、現像、水洗を行い、開口幅ｇ＝０．２μｍのレジストパターンＲ１を形成する。
【０００９】
この後、図１２（ｃ）に示すように、このレジストパターンＲ１をマスクとして、ＨＢｒとＯ２またはＨＢｒとＣｌ２との混合ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、ゲート酸化膜１０２の窒化シリコン膜１０２ｂをエッチングストッパとして多結晶シリコン膜１０３を選択的にエッチング除去し、電極パターンを形成する。ここでは、ＥＣＲまたはＩＣＰなどのエッチング装置を用いるのが望ましい。ここでは、アッシングによりレジストパターンＲ１を除去している。
【００１０】
さらに、図１３（ａ）に示すように、モノシランとＮ２Ｏとを用いた減圧ＣＶＤ法により、この電極のパターンの表面に膜厚８０ｎｍの酸化シリコン膜（ＨＴＯ）からなる電極間絶縁膜１０４を形成する。ここで、基板温度は摂氏７５０度に維持し、成膜室内の圧力は１．２Ｔｏｒｒとした。
【００１１】
この後、図１３（ｂ）に示すように、ＮＨ３とＤＣＳ（ＳｉＨ２Ｃｌ２）とを用いた減圧ＣＶＤ法によりこの電極間絶縁膜１０４全体を覆うように窒化シリコン膜からなる絶縁膜１０５を形成する。
【００１２】
次に、レジストを塗布し、フォトリソグラフィにより光電変換部であるフォトダイオード形成領域に開口部を有するレジストパターンを形成し、レジストパターンをマスクとして、ＨＢｒとＯ２またはＨＢｒとＣｌ２との混合ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、フォトダイオード形成領域上を開口する。
【００１３】
その後、このレジストパターンをそのまま残し、これをマスクとしてフォトダイオードのｐｎ接合を形成するためのイオン注入を行い、シリコン基板１０１との間にｐｎ接合を形成する拡散領域を形成する。このｐｎ接合によって受光部としての光電変換部が形成される。
【００１４】
このように、狭ギャップの電極間領域を持つように電極パターンを形成し、この電極パターン間に減圧ＣＶＤ法により、酸化シリコン膜からなる電極間絶縁膜を形成している。ここでは、電極間領域の幅ｇを０．２μｍとし、この狭い電極間領域に減圧ＣＶＤにより膜質の良好な酸化シリコン膜からなる電極間絶縁膜１０４を形成したものである。ここでは、この微細幅の開口を形成するために、フォトリソグラフィによりレジスト膜に開口を形成した後に、有機材料を塗布し、加熱処理により熱硬化を行うことにより、レジスト膜の表面に熱硬化層を形成し、開口部のサイズを縮小し、微細開口部を形成することにより、解像限界を超えた微細幅の微細開口を形成し、このレジスト膜をマスクとしてエッチングを行い、高精度の寸法精度で微細間隙を持つ電荷転送電極を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００４−３３５８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記従来の固体撮像素子の製造方法では、電荷転送電極間ギャップ（電極間領域の幅ｇ）のみを形成し、そこに絶縁膜を埋め込み、その後、受光部である光電変換部上方の開口部を加工している。電荷転送電極間ギャップと光電変換部上方の開口部とを同時に形成すると、光電変換部上方の開口部側壁にギャップ埋め込み用の絶縁膜が付いて開口幅が狭くなってしまう。このため、電荷転送電極間ギャップと光電変換部上方の開口部の形成は別工程で行っている。このように、別工程のため、光電変換部上方の開口部の形成に際して、位置合わせ精度がばらつくことにより、光電変換部形成用の開口部が電荷転送電極間ギャップ部側にまでオーバーラップすることもあり、この場合には、ポリシリコンエッチング中に電荷転送電極間ギャップ部の絶縁膜が除去されたり、シリコン基板自体がエッチングされたり、不要なイオン注入が行われて、リークが生じてしまい、結果的に受光感度などの画素特性が劣化するという問題があった。
【００１７】
また、上記従来の固体撮像素子の製造方法では、光電変換部の開口に用いるレジストパターンをそのまま残して、これをマスクにしてフォトダイオードの表面Ｐ＋注入を行っている。このイオン注入は、ゲート電極のエッチング後の下地残膜越しに行われることになるので、エッチング残膜がばらついた場合にシリコン基板内の不純物イオン注入の深さや濃度が変動してしまい、これによって安定した受光感度が得られなくなって画素特性が劣化するといった問題があった。
【００１８】
さらに、従来の一般的な固体撮像素子の製造方法では、受光部（光電変換部）における反射光の発生を抑制し、反射光の再入射による画質の乱れを防止するために、受光部上にシリコン窒化膜からなる反射防止膜（低反射膜）を設けている。これを上記従来の製造方法に適用した場合には、電荷転送電極間ギャップ部への埋め込み絶縁膜と、受光部上の反射防止膜とを別々の工程で作成する必要がある。このため、コスト増となったり、ゲート電極上に必要以上に層間膜が形成されてしまい、遮光膜表面が高くなることによりレンズと基板間距離が大きくなって、特に、斜め集光ができなくなり、受光感度が劣化するといった問題があった。
【００１９】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、電荷転送不良や受光領域の縮小、さらには受光感度の劣化など各種画素特性の劣化がなく、転送電極間ギャップ内に絶縁膜を形成することができる固体撮像素子の製造方法および、この固体撮像素子の製造方法により製造した固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器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】
【００２０】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、半導体基板上にゲート絶縁膜を介して成膜された導電性膜をパターニングして電荷転送部上にギャップ部を形成しかつ、入射光を撮像する複数の受光部の上方にそれぞれ開口部を形成した電荷転送電極を形成する電荷転送電極形成工程と、該電荷転送電極上および該ギャップ部内を含むゲート絶縁膜上に第１の絶縁膜を成膜する第１の絶縁膜成膜工程と、該第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜を成膜する第２の絶縁膜成膜工程と、該ギャップ部内の第２の絶縁膜を残存させた状態で、該受光部の上方の基板面および該電荷転送電極の上表面が露出するまで各絶縁膜を除去するエッチバック工程と、該受光部の上方の基板面および該電荷転送電極の上表面に熱酸化により第３の絶縁膜を成膜する第３の絶縁膜成膜工程と、該ギャップ部内の第２の絶縁膜を除去した後に、基板全面に第４の絶縁膜を成膜する第４の絶縁膜成膜工程とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２１】
また、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における第１の絶縁膜成膜工程は、ＬＰＣＶＤ法でＳｉＨ４ガスとＮ２Ｏを用いて、所定の温度で所定膜厚のシリコン酸化膜を前記第１の絶縁膜として成膜する。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における第２の絶縁膜成膜工程は、ＬＰＣＶＤ法でＳｉＨ２ＣＬ２ガスとＮＨ３ガスを用いて、所定の温度で所定膜厚のシリコン窒化膜を前記第２の絶縁膜として成膜する。
【００２３】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法におけるエッチバック工程は、前記第２の絶縁膜を前記第１の絶縁膜が露出するまで全面エッチバックを行って、前記受光部の表面側および該電荷転送電極の表面側の該第２の絶縁膜を除去しつつ、該ギャップ部内の第２の絶縁膜を残存させる第２の絶縁膜除去工程と、該受光部の表面上方の基板面が露出するまで該第１の絶縁膜および該ゲート絶縁膜を除去すると共に、該電荷転送電極の上表面が露出するまで該第１の絶縁膜を除去する第１の絶縁膜除去工程とを有する。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における第３の絶縁膜を通して前記受光部の表面側に、該受光部の不純物導電型とは逆導電型の不純物をイオン注入して表面逆導電型層を形成する表面逆導電型層形成工程を更に有する。
【００２５】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法における第４の絶縁膜の成膜前に、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）を用いて、前記ギャップ部内の第２の絶縁膜をエッチング除去する。
【００２６】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、前記第４の絶縁膜形成工程は、前記第４の絶縁膜の前記ギャップ部内への充填と、前記受光部の表面上方への反射防止膜としての該第４の絶縁膜の形成を同時に行う。
【００２７】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、前記電荷転送電極形成工程の前に、前記半導体基板に所定の不純物をイオン注入して、前記受光部と、該受光部からの信号電荷を電荷転送するための電荷転送部とをそれぞれ形成する不純物拡散領域形成工程を更に有する。
【００２８】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、前記第４の絶縁膜成膜工程の後に、前記第４の絶縁膜上に遮光膜を形成し、前記受光部の上方の遮光膜を開口する遮光膜形成工程を更に有する。
【００２９】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、前記第２の絶縁膜と前記第４の絶縁膜とは共にシリコン窒化膜である。
【００３０】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、前記第１の絶縁膜はＣＶＤ酸化膜であり、前記第３の絶縁膜は熱酸化膜である。
【００３１】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子の製造方法において、前記ギャップ部は、電荷転送電極間ギャップである。
【００３２】
本発明の固体撮像素子は、本発明の上記固体撮像素子の製造方法により製造された固体撮像素子であって、前記半導体基板上に前記ゲート絶縁膜を介して、前記電荷転送部上に所定間隔の前記ギャップ部と前記受光部上方に開口部を有する導電性膜からなる電荷転送電極が設けられ、該ギャップ部内は該導電性膜が熱酸化により侵食されておらず、該ギャップ部内は基板表面から該ゲート絶縁膜を介して前記第１の絶縁膜および前記第４の絶縁膜が埋め込まれ、該受光部上方の基板表面は該第３の絶縁膜を介して該第４の絶縁膜が形成されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３３】
また、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、前記第３の絶縁膜である熱酸化膜により前記半導体基板の表面に段差ができている。
【００３４】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、前記電荷転送電極間のギャップ部内への埋め込み絶縁膜が前記第４の絶縁膜で構成され、該第４の絶縁膜が前記受光部上の反射防止膜を兼ねている。
【００３５】
本発明の電子情報機器は、本発明の上記固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３６】
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
【００３７】
本発明においては、半導体基板上にゲート絶縁膜を介して成膜された導電性膜をパターニングして電荷転送部上にギャップ部を形成しかつ、入射光を撮像する複数の受光部の上方にそれぞれ開口部を形成した電荷転送電極を形成する電荷転送電極形成工程と、電荷転送電極上およびギャップ部内を含むゲート絶縁膜上に第１の絶縁膜を成膜する第１の絶縁膜成膜工程と、第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜を成膜する第２の絶縁膜成膜工程と、ギャップ部内の第２の絶縁膜を残存させた状態で、受光部の上方の基板面および該電荷転送電極の上表面が露出するまで各絶縁膜を除去するエッチバック工程と、受光部の上方の基板面および電荷転送電極の上表面に熱酸化により第３の絶縁膜を成膜する第３の絶縁膜成膜工程と、ギャップ部内の第２の絶縁膜を除去した後に、基板全面に第４の絶縁膜を成膜する第４の絶縁膜成膜工程とを有している。この第３の絶縁膜を通して受光部表面側に、受光部の不純物導電型とは逆導電型の不純物を注入して表面逆導電型層を形成する表面逆導電型層形成工程を更に有している。
【００３８】
これによって、第３の絶縁膜形成時に、電荷転送電極間ギャップ内には、熱酸化抑制膜としての第２の絶縁膜が充填されているので、ギャップ下の転送チャネル表面や電荷転送電極の側壁は酸化されず、電荷転送電極間ギャップの従来のような熱酸化による拡大が抑制されて、電荷転送不良や受光領域の縮小などの画素特性が劣化しない。
【００３９】
また、電荷転送電極間ギャップと光電変換部上方の開口部とを同時に一工程で形成するため、工程の簡略化が図られると共に、電荷転送電極間ギャップと光電変換部上方の開口部と位置合わせ精度もばらつかず、それによる受光感度などの画素特性の劣化も発生しない。
【００４０】
さらに、第３の絶縁膜は受光部の表面を熱酸化して膜厚が安定しているので、この膜厚が安定した第３の絶縁膜を通してシリコン基板内の表面側に受光部とは逆導電型の不純物イオンを注入するので、その不純物イオンの深さや濃度が変動することなく、それによる受光感度などの画素特性も劣化しない。
【００４１】
第２の絶縁膜をギャップ内から除去して、第４の絶縁膜をギャップ内に埋め戻しているので、ゲート電極上やその側壁の第２の絶縁膜も除去され、ゲート電極の高さやその側壁の絶縁膜の幅が必要最小限に抑えられる。また、電荷転送電極間ギャップ部への埋め込み絶縁膜と、受光部上の反射防止膜とを同一工程で作成するため、工程が簡略化されると共に、ゲート電極上に必要以上に層間膜が形成されず、遮光膜表面も高くならない。これによって、従来のように例えば斜め集光ができなくなって感度が劣化するといった問題も解消される。
【００４２】
したがって、電荷転送不良や受光領域の縮小、さらには受光感度の劣化など各種画素特性の劣化がなく、転送電極間に絶縁膜を形成することができる。
【発明の効果】
【００４３】
以上により、本発明によれば、熱酸化する第３の絶縁膜形成時に、電荷転送電極間ギャップ内には、熱酸化抑制膜としての第２の絶縁膜が充填されているため、ギャップ下の転送チャネル表面や電荷転送電極の側壁は酸化されず、電荷転送電極間ギャップの従来のような熱酸化による拡大を抑制することができて、電荷転送不良や受光領域の縮小などの画素特性の劣化がない。また、電荷転送電極間ギャップと光電変換部上方の開口部とを同時に形成するため、従来のように電荷転送電極間ギャップと光電変換部上方の開口部との位置合わせ精度がばらつくこともなく、それによる電荷転送不良などの画素特性の劣化も発生しない。さらに、受光部の表面を熱酸化して膜厚が薄く安定した第３の絶縁膜を成膜し、この膜厚が薄く安定した第３の絶縁膜を通して半導体基板内に、受光部とは逆導電型の不純物イオンの注入が為されるため、その不純物イオンの注入深さやその濃度が変動したりばらついたりすることなく、それによる受光感度など画素特性の劣化も発生しない。さらに、第２の絶縁膜をギャップ内から除去して、第４の絶縁膜をギャップ内に埋め戻しているため、電荷転送電極側壁の第２の絶縁膜も除去され、ゲート電極側壁の絶縁膜幅を必要最小限に抑えることができる。また、電荷転送電極間ギャップ部への埋め込み絶縁膜と、受光部上の反射防止膜とを同一工程で同一材料にて作成すれば、電荷転送電極上に必要以上に層間膜が形成されず、遮光膜表面の高さが従来のように高くならず、従来のように例えば斜め集光ができなくなって感度が劣化するといった問題も解消される。したがって、電荷転送不良や受光領域の縮小、さらには受光感度の劣化など各種画素特性の劣化がなく、転送電極間ギャップ内に絶縁膜を安定的に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態１における固体撮像素子の単位画素部の要部構成例を示す平面図である。
【図２】（ａ）は、図１の縦方向のＡＡ’線断面図、（ｂ）は、図１の横方向のＢＢ’線断面図である。
【図３】図１の固体撮像素子の製造方法における不純物拡散領域形成・ゲート絶縁膜およびゲート電極材料成膜工程を示す縦断面図であって、（ａ）は図１のＡＡ’線縦断面図、（ｂ）は図１のＢＢ’線縦断面図である。
【図４】図１の固体撮像素子の製造方法におけるゲート電極形成工程を示す縦断面図であって、（ａ）は図１のＡＡ’線縦断面図、（ｂ）は図１のＢＢ’線縦断面図である。
【図５】図１の固体撮像素子の製造方法におけるシリコン酸化膜（第１の絶縁膜）およびシリコン窒化膜（第２の絶縁膜）成膜工程を示す縦断面図であって、（ａ）は図１のＡＡ’線縦断面図、（ｂ）は図１のＢＢ’線縦断面図である。
【図６】図１の固体撮像素子の製造方法におけるシリコン窒化膜（第２の絶縁膜）エッチバック工程を示す縦断面図であって、（ａ）は図１のＡＡ’線縦断面図、（ｂ）は図１のＢＢ’線縦断面図である。
【図７】図１の固体撮像素子の製造方法におけるシリコン酸化膜（第１の絶縁膜）およびゲート絶縁膜エッチング除去工程を示す縦断面図であって、（ａ）は図１のＡＡ’線縦断面図、（ｂ）は図１のＢＢ’線縦断面図である。
【図８】図１の固体撮像素子の製造方法におけるシリコン熱酸化膜（第３の絶縁膜）形成工程を示す縦断面図であって、（ａ）は図１のＡＡ’線縦断面図、（ｂ）は図１のＢＢ’線縦断面図である。
【図９】図１の固体撮像素子の製造方法におけるフォトダイオード表面Ｐ＋注入およびギャップＧ内第２絶縁膜除去工程を示す縦断面図であって、（ａ）は図１のＡＡ’線縦断面図、（ｂ）は図１のＢＢ’線縦断面図である。
【図１０】図１の固体撮像素子の製造方法におけるシリコン窒化膜（第４の絶縁膜）形成工程を示す縦断面図であって、（ａ）は図１のＡＡ’線縦断面図、（ｂ）は図１のＢＢ’線縦断面図である。
【図１１】本発明の実施形態２として、本発明の実施形態１の固体撮像素子２０からの撮像信号を所定の信号処理をしてカラー画像信号を得る固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、特許文献１に開示されている従来の固体撮像素子の製造方法の各製造工程（その１）を示す要部縦断面図である。
【図１３】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、特許文献１に開示されている従来の固体撮像素子の製造方法の各製造工程（その２）を示す要部縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下に、本発明の固体撮像素子およびその製造方法の実施形態１および、この固体撮像素子の製造方法により製造された固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の実施形態２について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。
【００４６】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１における固体撮像素子の単位画素部の要部構成例を示す平面図である。
【００４７】
図１において、本実施形態１の固体撮像素子２０は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部５が縦方向および横方向にマトリクス状に配置されている。縦方向に配列された複数の受光部５と、この複数の受光部５に隣接する縦方向に配列された複数の受光部５との間には、縦方向に電荷転送電極であるゲート電極８およびその下の垂直ＣＣＤ電荷転送部３が配置されている。受光部５から左右いずれかの転送ゲート電極８下の垂直ＣＣＤ電荷転送部３に読み出された信号電荷を、転送ゲート電極８に所定の転送パルスを印加して垂直方向（ここでは図１の下方向）に垂直ＣＣＤ電荷転送部３に沿って電荷転送するようになっている。
【００４８】
図２（ａ）は、図１の縦方向のＡＡ’線断面図、図２（ｂ）は、図１の横方向のＢＢ’線断面図である。
【００４９】
図２（ａ）に示すように、シリコン基板であるｎ型半導体基板１に低濃度のｐ型ウェル２が形成され、このｐ型ウェル２上にｎ型不純物による垂直ＣＣＤ転送部３が形成されている。
【００５０】
ｎ型半導体基板１の表面上にゲート絶縁膜７を介して、ギャップ部Ｇを有する転送ゲート電極８が形成され、ギャップ部Ｇ間には、第１の絶縁膜９として、ＣＶＤによるシリコン酸化膜が形成されており、転送ゲート電極８上に第３の絶縁膜１１として、熱酸化によるシリコン酸化膜がそれぞれ形成されている。これら第１の絶縁膜９、第３の絶縁膜１１の上面に形成されるシリコン窒化膜からなる第４の絶縁膜１２を介して、例えばタングステン（Ｗ）膜などの遮光膜１３が設けられている。
【００５１】
このギャップ部Ｇ間には、ＣＶＤによるシリコン酸化膜とシリコン窒化膜により充填されており、ギャップ部Ｇ間のゲート電極材と、ギャップＧ下の基板表面にはゲート絶縁膜以外の熱酸化による従来のような侵食部がない。
【００５２】
一方、図２（ｂ）に示すように、ｎ型半導体基板１に低濃度のｐ型ウェル２が形成されている。さらに、ｐ型ウェル２内には、信号電荷を電化転送するための領域である垂直ＣＣＤ電荷転送部３と、画素毎の素子分離領域であるチャネルストップ領域４と、画素毎の受光部であるフォトダイオード部５と、このフォトダイオード部５で発生した信号電荷を垂直ＣＣＤ電荷転送部３に読出すための電荷読出し領域６とが形成されている。
【００５３】
ゲート電極８は基板上にゲート絶縁膜７を介して形成されている。この場合、転送ゲート電極８は電荷転送と信号電荷の読出しとを兼用している。このゲート電極８の上面および側壁には、シリコン酸化膜からなる第１の絶縁膜９または第３の絶縁膜１１が形成され、少なくともシリコン窒化膜からなる第４の絶縁膜１２を介して、例えばタングステン（Ｗ）膜などの遮光膜１３が設けられている。受光部５の表面には、熱酸化による均一な膜厚で形成される第３の絶縁膜１１が設けられているので、フォトダイオード表面Ｐ＋注入がばらつき少なく行われるので、読み出し特性の劣化が抑制できる。
【００５４】
したがって、本実施形態１の固体撮像素子２０において、基板表面上にゲート絶縁膜７と、垂直転送部にギャップＧと受光部５に開口部を有する導電性膜（ゲート電極材料８ａ）からなるゲート電極８とが形成されており、ギャップＧは少なくとも導電性膜が従来のように熱酸化により侵食されていない領域を有している。このギャップＧにおいて、基板表面側からゲート絶縁膜７と第１の絶縁膜９（シリコン酸化膜）を介して第４の絶縁膜１２（シリコン窒化膜）が埋め込まれている。一方、受光部５の表面側には、膜厚が安定した第３の絶縁膜１１（熱酸化膜）を介して、第４の絶縁膜１２が形成されていることを特徴とし、第１の絶縁膜９はＣＶＤ酸化膜であり、その上の第３の絶縁膜１１は熱酸化膜であることを特徴としている。上述した本発明に係る固体撮像素子２０によれば、電荷転送電極間ギャップＧは導電性膜の従来のような熱酸化による拡がりがなく、また、ギャップＧ下の転送チャネル表面も第１の絶縁膜９によって酸化されていないので、電荷転送に劣化がない。また、受光部５の表面側は、熱酸化膜である第３の絶縁膜１１により膜厚が均一な絶縁膜が形成されることにより、フォトダイオード表面Ｐ＋の不純物イオン注入がばらつき少なく行われるので、読み出し特性の劣化が抑制できる。さらに、ギャップＧの埋め込み絶縁膜と、受光部５上の反射防止膜をシリコン窒化膜の第４の絶縁膜１２で同時に形成されているので、ゲート電極８上に層間膜が必要以上に形成されることがなく、その結果、遮光膜１３の表面高さがより高くなることがないので、斜め光に対する受光感度劣化をも抑制することができる。
【００５５】
上記構成の本実施形態１の固体撮像素子２０の製造方法について図３〜図１０を用いて詳細に説明する。
【００５６】
図３〜図１０はそれぞれ、図１の固体撮像素子２０の製造方法における各製造工程を示す縦断面図であって、図３（ａ）〜図１０（ａ）は、図１のＡＡ’線縦断面図、図３（ｂ）〜図１０（ｂ）は、図１のＢＢ’線縦断面図である。
【００５７】
図３（ａ）および図３（ｂ）の不純物拡散領域形成工程に示したように、まず、例えばｎ型シリコンからなるｎ型半導体基板１にｐ型ウェル２を形成し、ｐ型ウェル２内に各不純物拡散領域として、ｎ型不純物を導入してフォトダイオード部５と、垂直ＣＣＤ電荷転送部３と、選択的にｐ型不純物を導入してチャネルストップ画素分離部４と、信号電荷を垂直電荷転送部３に読出すための電荷読出し領域６とをそれぞれ形成する。
【００５８】
さらに、ゲート絶縁膜およびゲート電極材料成膜工程では、各不純物拡散領域が形成された半導体基板１の表面上に、例えば膜厚３０ｎｍのシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜７と、この上に、例えば膜厚２００ｎｍのリンドープポリシリコンからなるゲート電極材料膜８ａとを形成する。
【００５９】
次に、図４（ａ）および図４（ｂ）のゲート電極形成工程に示すように、フォトレジスト（図示せず）をマスクとして、ゲート絶縁膜７の残膜が例えば１０ｎｍ程度になるように、ゲート電極材料膜８ａをドライエッチングして、スペース幅が例えば１００ｎｍのギャップＧと、受光部５の上方に開口部８ｂを有するゲート電極８を形成する。
【００６０】
その後、図５（ａ）および図５（ｂ）のシリコン酸化膜（第１の絶縁膜）およびシリコン窒化膜（第２の絶縁膜）成膜工程に示すように、ゲート絶縁膜７およびゲート電極８上の基板全面に、ＬＰＣＶＤ法などでＳｉＨ４ガスとＮ２Ｏを用いて、例えば摂氏８００度の温度で膜厚が２０ｎｍのシリコン酸化膜（ＨＴＯ）からなる第１の絶縁膜９を成膜する。引き続いて、第１の絶縁膜９上に、ＬＰＣＶＤ法などでＳｉＨ２ＣＬ２ガスとＮＨ３ガスを用いて、例えば摂氏８００度の温度で膜厚が７０ｎｍのシリコン窒化膜からなる第２の絶縁膜１０（犠牲膜）を成膜する。この場合、ギャップＧ内には、これらの第１の絶縁膜９とその上の第２の絶縁膜１０により完全充填されるように適宜膜厚が設定される。
【００６１】
このように、第１の絶縁膜９とその上の第２の絶縁膜１０とを分けて成膜するのは、リンドープポリシリコンからなるゲート電極材料膜８ａに、シリコン窒化膜からなる第２の絶縁膜１０を直に成膜すると付き難いため、ポリシリコンのギャップＧ内にポリシリコンに接着性のよい第１の絶縁膜９を介して第２の絶縁膜１０を成膜している。
【００６２】
続いて、図６（ａ）および図６（ｂ）のシリコン窒化膜（第２の絶縁膜）エッチバック工程に示すように、第２の絶縁膜１０のシリコン窒化膜を第１の絶縁膜９のシリコン酸化膜が露出するまで全面エッチバックを行って、受光部５の表面上方の第２の絶縁膜１０のシリコン窒化膜を除去しつつ、ギャップＧ内の第２の絶縁膜１０は残存させ、ゲート電極８の側壁にサイドウオールとして第２の絶縁膜１０を形成する。なお、この全面エッチバックはゲート電極８上の第１の絶縁膜９を完全に除去するまで行ってもよい。但し、例えばエッチング量が多すぎた場合にはギャップＧ内に充填されていた第１の絶縁膜９と第２の絶縁膜１０が後退し、後に行う熱酸化での酸化抑制膜としての機能が損なわれることになるので、全面エッチバック後に第２の絶縁膜１０でギャップＧが保護されるように適宜調整すればよい。
【００６３】
さらに、図７（ａ）および図７（ｂ）のシリコン酸化膜（第１の絶縁膜）およびゲート絶縁膜エッチング除去工程に示すように、受光部５の表面上方の第１の絶縁膜９と、ゲート絶縁膜７をシリコン基板が露出するように、例えばフッ酸（ＨＦ）により、エッチング除去する。
【００６４】
このときのウエットエッチングは、ゲート電極８の側壁の第２の絶縁膜１０がリフトオフしないように調整する。図６（ａ）および図６（ｂ）に示す全面エッチバックの工程において、ゲート絶縁膜７のエッチング後の残膜を１０ｎｍ以下に薄くすることにより、本ウエットエッチングを極力少なくすることができるので、ゲート電極８端部下部の第１の絶縁膜７のウエット横入りを小さくすることができる。
【００６５】
その後、図８（ａ）および図８（ｂ）のシリコン熱酸化膜（第３の絶縁膜）形成工程に示すように、例えば摂氏８５０度の熱酸化を行って、受光部５の表面およびゲート電極８の表面に第３の絶縁膜１１としてのシリコン酸化膜を１０ｎｍの厚みで形成する。この第３の絶縁膜１１である熱酸化膜により、受光部５上方のｎ型半導体基板１のシリコン表面に段差ができている。受光部５の表面の第３の絶縁膜１１は、熱酸化により均一な膜厚で形成されているので、この後に行う（図示せず）、フォトダイオード表面Ｐ＋注入がばらつき少なく行われるので、読み出し特性の劣化が抑制できる。
【００６６】
なお、この場合、熱酸化を行っても、ギャップＧ内には、酸化抑制膜として機能する第２の絶縁膜１０により保護されているので、酸化シフトは０であるから、ギャップＧ間のゲート電極８のスペース幅の広がりを抑制することができる。
【００６７】
続いて、図９（ａ）および図９（ｂ）のフォトダイオード表面Ｐ＋注入およびギャップＧ内第２絶縁膜除去工程に示すように、シリコン熱酸化膜である第３の絶縁膜１１を通してフォトダイオード表面Ｐ＋注入を安定的に行って表面Ｐ＋層（図示せず）を形成し、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）を用いて、ギャップＧ内の第２の絶縁膜１０を完全にエッチング除去する。ゲート電極８は、リン酸の第２の絶縁膜１０に対して選択比の高いシリコン酸化膜で構成される第１の絶縁膜９または第３の絶縁膜１１で覆われているので、ゲート電極８としてのポリシリコン表面が荒れて抵抗異常となることもない。
【００６８】
さらに、図１０（ａ）および図１０（ｂ）のシリコン窒化膜（第４の絶縁膜）形成工程に示すように、第４の絶縁膜１２として例えば厚さが５０ｎｍのシリコン窒化膜を形成して、ギャップＧ内への層間絶縁膜の充填と、受光部５の表面上方への反射防止膜の形成を同時に行う。
【００６９】
リン酸（Ｈ３ＰＯ４）により、シリコン窒化膜の第２の絶縁膜１０をギャップＧ内から除去して、同じシリコン窒化膜からなる第４の絶縁膜１２をギャップＧ内に埋め戻しているため、ゲート電極８側壁の第２の絶縁膜１０も除去され、ゲート電極８側壁の絶縁膜の幅が必要最小限に抑えられるので、遮光膜１３による開口部を平面視面積で狭くすることがなくなり、また、ゲート電極８上に層間膜が必要以上に形成されることがなく、遮光膜１３の表面高さが従来のように高くなることもないので、斜め光に対する受光感度の劣化を抑制することができる。
【００７０】
以上の各工程によって、受光部５の表面の均一な絶縁膜形成と、ギャップＧの拡がりがない層間絶縁膜の理想形状を両立して形成することが可能となる。
【００７１】
その後、遮光膜形成工程において、例えばＣＶＤ法などによって膜厚１００ｎｍのタングステン（Ｗ）膜などの遮光膜１３を基板全面に形成し、フォトダイオード５に対応する箇所の遮光膜１０を開口して、図２（ａ）および図２（ｂ）に示した固体撮像素子２０を得る。なお、図示しないが、遮光膜１３のゲート電極８や半導体基板１との耐圧確保を目的に、第４の絶縁膜１２上の遮光膜１３との間に例えば膜厚が５０ｎｍのシリコン酸化膜を形成したり、密着性向上を目的にチタンナイトライド膜を形成してもよい。
【００７２】
その後、図示しないがプラズマＣＶＤ法などでシリコンナイトライドなどのパッシベーション膜を形成してカラーフィルタさらにその上にオンチップレンズなどを形成して固体撮像素子２０を得ることができる。
【００７３】
したがって、本実施形態１の固体撮像素子２０の製造方法は、ｎ型シリコン基板である半導体基板１のｐ型ウェル内にｎ型不純物を注入して、受光部５と、受光部５からの信号電荷を電荷転送するための垂直ＣＣＤ電荷転送部３とをそれぞれ形成する不純物拡散領域形成工程と、不純物拡散領域として受光部５および垂直ＣＣＤ電荷転送部３が形成されたｎ型半導体基板１上にゲート絶縁膜７を介して成膜された導電性膜としてのゲート電極材料膜８ａをパターニングして垂直ＣＣＤ電荷転送部３に等間隔にギャップＧ（ギャップ部）を形成しかつ、入射光を撮像する複数の受光部５の上方にそれぞれ開口部８ｂを形成したゲート電極８を形成する電荷転送電極形成工程と、ゲート電極８およびゲート絶縁膜７上に第１の絶縁膜９を成膜して、ギャップＧ内にも第１の絶縁膜９を成膜する第１の絶縁膜成膜工程と、第１の絶縁膜９上に犠牲膜としての第２の絶縁膜１０を成膜して、ギャップＧ内に第２の絶縁膜１０を埋め込む第２の絶縁膜成膜工程と、ギャップＧ内の第２の絶縁膜１０を残存させた状態で、受光部５の上方の基板面が露出するまで、受光部５の上方の第２の絶縁膜１０、第１の絶縁膜９およびゲート絶縁膜を除去すると共に、ゲート電極８の上表面（上面）が露出するまで、ゲート電極８上の第２の絶縁膜１０および第１の絶縁膜９を除去するエッチバック工程と、受光部５の上方の基板面およびゲート電極８の上側表面に熱酸化により膜厚が薄く安定化した第３の絶縁膜１１を成膜する第３の絶縁膜成膜工程と、第３の絶縁膜１１を通して受光部５の表面側（基板面側）に、受光部５の不純物導電型（ｎ型）とは逆導電型のｐ型不純物を注入して表面逆導電型層である表面ｐ＋層を受光部５上に形成する表面ｐ＋層形成工程と、ギャップＧ内の第２の絶縁膜１０を除去した後に、基板全面に第４の絶縁膜１２を成膜して絶縁膜を埋め直す第４の絶縁膜成膜工程と、第４の絶縁膜１２上に遮光膜１３を形成し、この受光部５の上方の遮光膜１３を光入射用の開口部を開口する遮光膜形成工程とを有している。
【００７４】
この場合、熱酸化処理時に、電荷転送電極間ギャップＧ内には、熱酸化抑制膜としてのシリコン窒化膜が充填されている。また、電荷転送電極間ギャップＧと光電変換部である受光部５上方の開口部８ｂとを同時に形成する。さらに、受光部５の表面を熱酸化して膜厚が薄く安定した第３の絶縁膜１１を成膜し、この膜厚が薄く安定した第３の絶縁膜１１を通してｎ型半導体基板１の受光部５の表面部にｐ型不純物イオンの注入が為されて高濃度表面ｐ＋層を形成する。さらに、第２の絶縁膜１０をギャップＧ内から除去して、第４の絶縁膜１２をギャップＧ内に埋め戻している。また、電荷転送電極間ギャップＧへの埋め込み絶縁膜（第４の絶縁膜１２）と、受光部５上の反射防止膜（第４の絶縁膜１２）とを同一工程で同一材料で作製する。
【００７５】
以上により、本実施形態１の固体撮像素子２０の製造方法によれば、熱酸化処理時に、電荷転送電極間ギャップＧ内には、熱酸化抑制膜としてのシリコン窒化膜が充填されているので、ギャップＧ下の転送チャネル表面やゲート電極８の側壁は酸化されず、電荷転送電極間ギャップＧの従来のような熱酸化による拡大を抑制することができる。このように、信号電荷の読み出し特性や受光部５での受光感度の劣化がなく、熱酸化処理での電荷転送間ギャップＧの拡大を抑制することができるため、微細で高速電荷転送可能な固体撮像素子２０を製造することができる。
【００７６】
また、電荷転送電極間ギャップＧと光電変換部である受光部５上方の開口部８ｂとを同時に形成するため、従来のように電荷転送電極間ギャップＧと受光部５上方の開口部８ｂとの位置合わせ精度がばらつくこともなく、それによる画素特性の劣化も発生しない。
【００７７】
さらに、受光部５の表面を熱酸化して膜厚が薄く安定した第３の絶縁膜１１を成膜し、この膜厚が薄く安定した第３の絶縁膜１１を通してｎ型半導体基板１の受光部５の表面部にｐ型不純物イオンの注入が為されて高濃度表面ｐ＋層を形成するため、ｐ型不純物イオンの注入深さやその濃度が変動したりばらついたりすることなく、それによる画素特性の劣化も発生しない。
【００７８】
さらに、第２の絶縁膜１０をギャップＧ内から除去して、第４の絶縁膜１２をギャップＧ内に埋め戻しているため、ゲート電極８の側壁の第２の絶縁膜１０も除去され、ゲート電極８の側壁の絶縁膜幅を必要最小限に抑えることができる。また、電荷転送電極間ギャップＧへの埋め込み絶縁膜（第４の絶縁膜１２）と、受光部５上の反射防止膜（第４の絶縁膜１２）とを同一工程で同一材料で作製するため、ゲート電極８上に必要以上に層間膜（ここでは第３の絶縁膜１１および第４の絶縁膜１２だけ）が形成されず、遮光膜１３の表面高さが高くならない。
【００７９】
したがって、画素特性の劣化なく、ゲート電極８間ギャップＧ内に絶縁膜（ここでは第１の絶縁膜９および第４の絶縁膜１２だけ）を形成することができる。
【００８０】
（実施形態２）
図１１は、本発明の実施形態２として、本発明の実施形態１の固体撮像素子２０からの撮像信号を所定の信号処理をしてカラー画像信号を得る固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【００８１】
図６において、本実施形態３の電子情報機器９０は、上記実施形態１の固体撮像素子２０からの撮像信号を所定の信号処理をしてカラー画像信号を得る固体撮像装置９１と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を記録用に所定の信号処理した後にデータ記録可能とする記録メディアなどのメモリ部９２と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示可能とする液晶表示装置などの表示部９３と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を通信用に所定の信号処理をした後に通信処理可能とする送受信装置などの通信部９４と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を印刷用に所定の印刷信号処理をした後に印刷処理可能とするプリンタなどの画像出力部９５とを有している。なお、この電子情報機器９０として、これに限らず、固体撮像装置９１の他に、メモリ部９２と、表示部９３と、通信部９４と、プリンタなどの画像出力部９５とのうちの少なくともいずれかを有していてもよい。
【００８２】
この電子情報機器９０としては、前述したように例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載用後方監視カメラなどの車載用カメラおよびテレビジョン電話用カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、カメラ付き携帯電話装置および携帯端末装置（ＰＤＡ）などの画像入力デバイスを有した電子機器が考えられる。
【００８３】
したがって、本実施形態３によれば、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号に基づいて、これを表示画面上に良好に表示したり、これを紙面にて画像出力部９５により良好にプリントアウト（印刷）したり、これを通信データとして有線または無線にて良好に通信したり、これをメモリ部９２に所定のデータ圧縮処理を行って良好に記憶したり、各種データ処理を良好に行うことができる。
【００８４】
なお、上記実施形態１では、特に詳細には説明しなかったが、半導体基板上にゲート絶縁膜を介して成膜された導電性膜をパターニングして電荷転送部上にギャップ部を形成しかつ、入射光を撮像する複数の受光部の上方にそれぞれ開口部を形成した電荷転送電極を形成する電荷転送電極形成工程と、電荷転送電極上およびギャップ部内を含むゲート絶縁膜上に第１の絶縁膜を成膜する第１の絶縁膜成膜工程と、第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜を成膜する第２の絶縁膜成膜工程と、ギャップ部内の第２の絶縁膜を残存させた状態で、受光部の上方の基板面および電荷転送電極の上表面が露出するまで各絶縁膜を除去するエッチバック工程と、受光部の上方の基板面および電荷転送電極の上表面に熱酸化により第３の絶縁膜を成膜する第３の絶縁膜成膜工程と、ギャップ部内の第２の絶縁膜を除去した後に、基板全面に第４の絶縁膜を成膜する第４の絶縁膜成膜工程とを有すれば、電荷転送不良や受光領域の縮小、さらには受光感度の劣化など各種画素特性の劣化がなく、転送電極間ギャップ内に絶縁膜を形成することができる本発明の目的を達成することができる。
【００８５】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１、２を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１、２に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１、２の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成された固体撮像素子およびその製造方法であって、特に、固体撮像素子の電荷転送電極間絶縁膜の製造方法およびこの製造方法により作製された固体撮像素子に関し、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の分野において、熱酸化する第３の絶縁膜形成時に、電荷転送電極間ギャップ内には、熱酸化抑制膜としての第２の絶縁膜が充填されているので、ギャップ下の転送チャネル表面や電荷転送電極の側壁は酸化されず、電荷転送電極間ギャップの従来のような熱酸化による拡大を抑制することができて、電荷転送不良や受光領域の縮小などの画素特性の劣化がない。また、電荷転送電極間ギャップと光電変換部上方の開口部とを同時に形成するため、従来のように電荷転送電極間ギャップと光電変換部上方の開口部との位置合わせ精度がばらつくこともなく、それによる電荷転送不良などの画素特性の劣化も発生しない。さらに、受光部の表面を熱酸化して膜厚が薄く安定した第３の絶縁膜を成膜し、この膜厚が薄く安定した第３の絶縁膜を通して半導体基板内に、受光部とは逆導電型の不純物イオンの注入が為されるため、その不純物イオンの注入深さやその濃度が変動したりばらついたりすることなく、それによる受光感度など画素特性の劣化も発生しない。さらに、第２の絶縁膜をギャップ内から除去して、第４の絶縁膜をギャップ内に埋め戻しているため、電荷転送電極側壁の第２の絶縁膜も除去され、ゲート電極側壁の絶縁膜幅を必要最小限に抑えることができる。また、電荷転送電極間ギャップ部への埋め込み絶縁膜と、受光部上の反射防止膜とを同一工程で同一材料にて作成すれば、電荷転送電極上に必要以上に層間膜が形成されず、遮光膜表面の高さが従来のように高くならず、従来のように例えば斜め集光ができなくなって感度が劣化するといった問題も解消される。したがって、電荷転送不良や受光領域の縮小、さらには受光感度の劣化など各種画素特性の劣化がなく、転送電極間ギャップ内に絶縁膜を安定的に形成することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１  ｎ型半導体基板（半導体基板）
２  ｐ型ウェル
３  垂直ＣＣＤ電荷転送部（電荷転送部）
４  チャネルストップ領域（画素分離領域）
５  受光部（フォトダイオードまたは光電変換部）
６  電荷読出し領域
７  ゲート絶縁膜
８  ゲート電極（電荷転送電極）
８ａ  ゲート電極材料膜（導電性膜）
８ｂ  開口部
９  第１の絶縁膜（ＣＶＤシリコン酸化膜）
１０  第２の絶縁膜（シリコン窒化膜）
１１  第３の絶縁膜（シリコン熱酸化膜）
１２  第４の絶縁膜（シリコン窒化膜）
１３  遮光膜（タングステン膜）
Ｇ  ギャップ（ギャップ部）
２０  固体撮像素子
９０  電子情報機器
９１  固体撮像装置
９２  メモリ部
９３  表示部
９４  通信部
９５  画像出力部
【図１】
2011222572.tif 000003
【図２】
2011222572.tif 000004
【図３】
2011222572.tif 000005
【図４】
2011222572.tif 000006
【図５】
2011222572.tif 000007
【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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