(57)【要約】【課題】微細化に際しても高性能な固体撮像素子を製造可能な固体撮像素子の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の固体撮像素子の製造方法は、半導体基板１上にシリコン酸化膜７を形成した後、シリコン酸化膜７上にシリコン系膜８を形成する工程と、シリコン系膜８をパターニングして第１マスク層を形成する工程と、シリコン酸化膜７及び第１マスク層上の全面にシリコン酸化膜９を形成する工程と、シリコン酸化膜９をエッチバックして、第１マスク層の開口の側面上に第２マスク層を形成する工程と、第１マスク層及び第２マスク層をマスクとして、半導体基板１にイオン注入を行って、垂直転送部４を形成する工程と、垂直転送部４を形成した後、第１マスク層をパターニングする工程と、パターニングされた第１マスク層及び第２マスク層をマスクとして、半導体基板１にイオン注入を行ってフォトダイオード２を形成する工程とを含む。【選択図】図１
2011238880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を光電変換して信号電荷を生成するための光電変換領域と、前記光電変換領域から読み出された信号電荷を転送するための電荷転送領域とを備える固体撮像素子の製造方法であって、
半導体基板上に絶縁膜を形成した後、前記絶縁膜上に第１マスク材料層を形成する工程と、
前記第１マスク材料層をパターニングして第１マスク層を形成する工程と、
前記絶縁膜及び前記第１マスク層上の全面に第２マスク材料層を形成する工程と、
前記第２マスク材料層をエッチバックして、前記第１マスク層の開口の側面上に第２マスク層を形成する工程と、
前記第１マスク層及び前記第２マスク層をマスクとして、前記半導体基板にイオン注入を行って、前記電荷転送領域を形成する工程と、
前記電荷転送領域を形成した後、前記第１マスク層をパターニングする工程と、
前記パターニングされた第１マスク層及び前記第２マスク層をマスクとして、前記半導体基板にイオン注入を行って前記光電変換領域を形成する工程とを含む
固体撮像素子の製造方法。
【請求項２】
前記固体撮像素子の製造方法は、さらに、
前記電荷転送領域を形成した後に、前記絶縁膜、前記第１マスク層及び前記第２マスク層上の全面に第３マスク材料層を形成する工程と、前記第３マスク材料層を平坦化して第３マスク層を形成する工程とを含み、
前記第１マスク層をパターニングする工程では、前記第２マスク層及び前記第３マスク層をマスクとして第１マスク層をパターニングする
請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項３】
前記固体撮像素子は、さらに、
前記光電変換領域と前記電荷転送領域との間に設けられ、前記光電変換領域から前記電荷転送領域への信号電荷の読み出しを行うための電荷読み出し領域と、
前記光電変換領域及び前記電荷転送領域を前記半導体基板に形成された他の素子から電気的に分離するための素子分離領域とを備え、
前記電荷読み出し領域及び前記素子分離領域のそれぞれの幅は、前記第２マスク層の幅で規定され、
前記固体撮像素子の製造方法は、さらに、
前記半導体基板における前記第２マスク層の下方の部分にイオン注入を行って前記電荷読み出し領域及び前記素子分離領域を形成する工程を含む
請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項４】
前記第１マスク層を形成する工程では、フォトリソグラフィを行ってパターニングされたフォトレジストをマスクとして用いて前記第１マスク材料層をパターニングし、
前記第１マスク層をパターニングする工程では、フォトリソグラフィを行ってパターニングされたフォトレジストをマスクとして用いて前記第１マスク層をパターニングし、
前記固体撮像素子の製造方法は、さらに、
前記第１マスク層を形成する工程及び前記第１マスク層をパターニングする工程のいずれかのフォトリソグラフィで形成したアライメントマークを前記半導体基板の表面に転写する工程と、
前記転写されたアライメントマークを用いてフォトリソグラフィを行う工程とを含む
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１マスク材料層がシリコン系材料で構成される
請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項６】
前記電荷転送領域及び前記光電変換領域の形成におけるイオン注入の条件は、前記絶縁膜の膜厚、前記エッチバックの時間及び前記第１マスク層のパターニング時間に基づいて決定される
請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項７】
入射光を光電変換して信号電荷を生成するための光電変換領域と、前記光電変換領域から読み出された信号電荷を転送するための電荷転送領域とを備える固体撮像素子の製造方法であって、
半導体基板上に絶縁膜を形成した後、前記絶縁膜上に第１マスク材料層を形成する工程と、
前記第１マスク材料層をパターニングして第１マスク層を形成する工程と、
前記第１マスク層をマスクとして、前記半導体基板にイオン注入を行って前記電荷転送領域を形成する工程と、
前記絶縁膜及び前記第１マスク層上の全面に第２マスク材料層を形成する工程と、
前記第２マスク材料層を平坦化して第２マスク層を形成する工程と、
前記第２マスク層をマスクとして前記第１マスク層をパターニングする工程と、
前記パターニングされた第１マスク層、前記絶縁膜及び前記第２マスク層上の全面に第３マスク材料層を形成する工程と、
前記第３マスク材料層をエッチバックして、前記パターニングされた第１マスク層及び前記第２マスク層の開口の側面上に第３マスク層を形成する工程と、
前記パターニングされた第１マスク層、前記第２マスク層及び前記第３マスク層をマスクとして、前記半導体基板にイオン注入を行って前記光電変換領域に形成する工程とを含む
固体撮像素子の製造方法。
【請求項８】
前記第１マスク層を形成する工程では、フォトリソグラフィを行ってパターニングされたフォトレジストをマスクとして用いて前記第１マスク材料層をパターニングし、
前記第１マスク層をパターニングする工程では、フォトリソグラフィを行ってパターニングされたフォトレジストをマスクとして用いて前記第１マスク層をパターニングし、
前記固体撮像素子の製造方法は、さらに、
前記第１マスク層を形成する工程及び前記第１マスク層をパターニングする工程のいずれかのフォトリソグラフィで形成したアライメントマークを前記半導体基板の表面に転写する工程と、
前記転写されたアライメントマークを用いてフォトリソグラフィを行う工程とを含む
請求項７に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項９】
前記第１マスク材料層がシリコン系材料で構成される
請求項７に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１０】
前記電荷転送領域及び前記光電変換領域の形成におけるイオン注入の条件は、前記絶縁膜の膜厚、前記エッチバックの時間及び前記第１マスク層のパターニング時間に基づいて決定される
請求項７に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１１】
入射光を光電変換して信号電荷を生成するための光電変換領域と、前記光電変換領域から読み出された信号電荷を転送するための電荷転送領域とを備える固体撮像素子の製造方法であって、
半導体基板上に絶縁膜を形成した後、前記絶縁膜上に第１マスク材料層を形成する工程と、
前記第１マスク材料層をパターニングして第１マスク層を形成する工程と、
前記第１マスク層をマスクとして、前記半導体基板にイオン注入を行って前記光電変換領域を形成する工程と、
前記絶縁膜及び前記第１マスク層上の全面に第２マスク材料層を形成する工程と、
前記第２マスク材料層を平坦化して第２マスク層を形成する工程と、
前記第２マスク層をマスクとして前記第１マスク層を除去する工程と、
前記絶縁膜及び前記第２マスク層上の全面に第３マスク材料層を形成する工程と、
前記第３マスク材料層をエッチバックして、前記第２マスク層の開口の側面上に第３マスク層を形成する工程と、
前記第２マスク層及び前記第３マスク層をマスクとして、前記半導体基板にイオン注入を行って前記電荷転送領域を形成する工程とを含む
固体撮像素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第１マスク層を形成する工程では、フォトリソグラフィを行ってパターニングされたフォトレジストをマスクとして用いて前記第１マスク材料層をパターニングし、
前記固体撮像素子の製造方法は、さらに、
前記第１マスク層を形成する工程のフォトリソグラフィで形成したアライメントマークを前記半導体基板の表面に転写する工程と、
前記転写されたアライメントマークを用いてフォトリソグラフィを行う工程とを含む
請求項１１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１３】
前記第１マスク層がシリコン系材料で構成される
請求項１１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１４】
前記電荷転送領域及び前記光電変換領域の形成におけるイオン注入の条件は、前記絶縁膜の膜厚、前記エッチバックの時間及び前記第１マスク層の除去時間に基づいて決定される
請求項１１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１５】
前記第３マスク層は、隣り合う前記光電変換領域の間に埋められる
請求項１１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、特に光電変換領域と電荷転送領域がセルフアラインで形成される固体撮像素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像素子は、多画素化が進められ、画素寸法の微細化も進む一方である。固体撮像素子には、従来からＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）型の固体撮像素子が多く用いられており、撮像領域は光電変換領域、電荷転送電極、電荷転送領域、電荷読み出し電極、電荷読み出し領域、及び素子分離領域等で構成されている。
【０００３】
撮像領域の各領域を構成するイオン注入層（不純物領域）は、フォトリソグラフィによって作製されたレジストパターンをマスクとしたイオン注入によって形成される。各フォトリソグラフィ工程では、フォトレジストマスクを用いて露光パターンが形成されるが、この際、位置合わせはイオン注入層のための間接合わせとなり、イオン注入層について、露光装置の精度に依存して少なくとも数十ｎｍ程度の位置合わせずれが発生する。微細化が進んできた最近では、電荷読み出し領域、及び素子分離領域の寸法は、０．２μｍ以下となっているため、この位置合わせずれの問題は影響度が大きくなり、ＣＣＤ型固体撮像素子を高性能化あるいは小型化する妨げになる。
【０００４】
そこで、ハードマスクを形成し、ハードマスクとレジストパターンとを併用することにより、セルフアラインでイオン注入層を形成することが考えられている（例えば特許文献１参照）。この手法を用いることにより、例えば、光電変換領域と電荷転送領域との間の距離はハードマスクの幅で決定されることになる。
【０００５】
また、ハードマスクを形成し、ハードマスクの側壁に第２マスク層を設け、第２マスク層幅で光電変換領域と電荷転送領域との間の距離を制御することも考えられている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２００３２４号公報
【特許文献２】特開２００６−２２８７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、光電変換領域と電荷転送領域との間の距離が０．２μｍ以下と微細化が進んだ近年では、高アスペクト比の壁状パターンであるハードマスクの形成でパターン倒壊が発生するなどハードマスクの加工が困難となってきている。また、ハードマスク形成後のフォトリソグラフィも、ハードマスクに段差があるため困難となってきている。従って、特許文献１の構成では、光電変換領域と電荷転送領域との間の距離の微細化に対応することは困難である。
【０００８】
また、特許文献１の構成では、光電変換領域の幅と電荷転送領域の幅とをハードマスク加工時に同時に規定するため、ハードマスク加工の寸法ばらつきにより光電変換領域と電荷転送領域との距離がばらつき、結果としてハードマスク加工の寸法ばらつきの影響が特性に顕著に出るという問題が生じる。つまり、例えば、加工後のハードマスク間の寸法が大きくなった場合は、光電変換領域の幅と電荷転送領域の幅の両方が大きくなってしまうため、光電変換領域と電荷転送領域との間の距離は、その分だけ狭くなる。
【０００９】
また、特許文献２の構成では、光電変換領域と電荷転送領域の両方を精度良く形成するのは困難である。つまり、一般的に光電変換領域は四角いパターンの上面形状であり、電荷転送領域はストライプのパターンの上面形状であるため、特許文献２の手法ではレイアウト的に光電変換領域と電荷転送領域の形成は困難となる。
【００１０】
また、特許文献１及び特許文献２の構成では、電荷読み出し領域及び素子分離領域等のＰ型層を、光電変換領域及び電荷転送領域等のＮ型層とほぼ同時期に形成する必要があり、熱処理設計の自由度が制限されている。つまり、例えば熱拡散の小さいＡｓ（砒素）をＮ型層として、早めに注入しておき、熱拡散の大きいＢ（ボロン）をＰ型層としてゲート電極成膜の直前に注入することができないという問題がある。これにより、先行文献では、熱処理設計の制限により、熱処理を減らした場合はＡｓ（砒素）のダメージ回復不足となる。熱処理を増やした場合は、Ｂ（ボロン）の拡散により微細化に対応できないとの課題がある。
【００１１】
前記に鑑み、本発明は、微細化に際しても高性能な固体撮像素子を製造可能な固体撮像素子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】
前記の目的を達成するため、本発明の一態様に係る固体撮像素子の製造方法は、入射光を光電変換して信号電荷を生成するための光電変換領域と、前記光電変換領域から読み出された信号電荷を転送するための電荷転送領域とを備える固体撮像素子の製造方法であって、半導体基板上に絶縁膜を形成した後、前記絶縁膜上に第１マスク材料層を形成する工程と、前記第１マスク材料層をパターニングして第１マスク層を形成する工程と、前記絶縁膜及び前記第１マスク層上の全面に第２マスク材料層を形成する工程と、前記第２マスク材料層をエッチバックして、前記第１マスク層の開口の側面上に第２マスク層を形成する工程と、前記第１マスク層及び前記第２マスク層をマスクとして、前記半導体基板にイオン注入を行って、前記電荷転送領域を形成する工程と、前記電荷転送領域を形成した後、前記第１マスク層をパターニングする工程と、前記パターニングされた第１マスク層及び前記第２マスク層をマスクとして、前記半導体基板にイオン注入を行って前記光電変換領域を形成する工程とを含むことを特徴とするものである。ここで、前記固体撮像素子の製造方法は、さらに、前記電荷転送領域を形成した後に、前記絶縁膜、前記第１マスク層及び前記第２マスク層上の全面に第３マスク材料層を形成する工程と、前記第３マスク材料層を平坦化して第３マスク層を形成する工程とを含み、前記第１マスク層をパターニングする工程では、前記第２マスク層及び前記第３マスク層をマスクとして第１マスク層をパターニングしてもよい。
【００１３】
この構成により、電荷読み出し領域及び素子分離領域の幅を規定し、光電変換領域及び電荷転送領域を形成するための第２マスク層は、第１マスク層を形成した後でその側壁上にエッチバックにより形成される。従って、光電変換領域と電荷転送領域の各端面の間に存在する電荷読み出し領域及び素子分離領域のそれぞれの幅が０．２μｍ以下の微細寸法となった場合においても、電荷読み出し領域及び素子分離領域を形成することができる。また、光電変換領域周辺は第１マスク層及び第２マスク層で平坦化されているため、光電変換領域形成のためのフォトリソグラフィ工程は平坦な状態で行うことができ、光電変換領域の寸法精度を保つことができる。さらに、電荷読み出し領域及び素子分離領域を光電変換領域及び電荷転送領域とほぼ同時期に形成する必要がないため、ゲート電極の成膜形成の直前に熱拡散の大きいＢを注入して電荷読み出し領域及び素子分離領域を形成することができるため、微細化に有効な固体撮像素子の製造方法を実現できる。また、光電変換領域及び電荷転送領域の幅は第３マスク層の幅により規定され、マスク加工の寸法ばらつきの影響が特性に顕著に出るという問題を抑えることができる。
【００１４】
また、前記固体撮像素子は、さらに、前記光電変換領域と前記電荷転送領域との間に設けられ、前記光電変換領域から前記電荷転送領域への信号電荷の読み出しを行うための電荷読み出し領域と、前記光電変換領域及び前記電荷転送領域を前記半導体基板に形成された他の素子から電気的に分離するための素子分離領域とを備え、前記電荷読み出し領域及び前記素子分離領域のそれぞれの幅は、前記第２マスク層の幅で規定され、前記固体撮像素子の製造方法は、さらに、前記半導体基板における前記第２マスク層の下方の部分にイオン注入を行って前記電荷読み出し領域及び前記素子分離領域を形成する工程を含んでもよい。
【００１５】
この構成により、光電変換領域と電荷転送領域の各端面の間に存在する電荷読み出し領域及び素子分離領域のそれぞれの幅を高精度に制御可能である。
【００１６】
また、前記第１マスク層を形成する工程では、フォトリソグラフィを行ってパターニングされたフォトレジストをマスクとして用いて前記第１マスク材料層をパターニングし、前記第１マスク層をパターニングする工程では、フォトリソグラフィを行ってパターニングされたフォトレジストをマスクとして用いて前記第１マスク層をパターニングし、前記固体撮像素子の製造方法は、さらに、前記第１マスク層を形成する工程及び前記第１マスク層をパターニングする工程のいずれかのフォトリソグラフィで形成したアライメントマークを前記半導体基板の表面に転写する工程と、前記転写されたアライメントマークを用いてフォトリソグラフィを行う工程とを含んでもよい。
【００１７】
この構成により、半導体基板に形成したアライメントマークを利用して以降のフォトリソグラフィを行うことにより、光電変換領域又は電荷転送領域に対する直接的な位置合わせをしてイオン注入層を形成することができ、位置合わせの精度を向上させることができる。
【００１８】
また、前記第１マスク材料層がシリコン系材料で構成されてもよい。
【００１９】
この構成により、第１マスク層は下地の絶縁膜との間で選択比が大きくとれ、また第１マスク層は加工性も良いため、微細化には最適であり、精度良くマスクのパターニングができる固体撮像素子の製造方法を実現できる。
【００２０】
また、前記電荷転送領域及び前記光電変換領域の形成におけるイオン注入の条件は、前記絶縁膜の膜厚、前記エッチバックの時間及び前記第１マスク層のパターニング時間に基づいて決定されてもよい。
【００２１】
この構成により、電荷転送領域及び光電変換領域の不純物プロファイルを自由に設定することができる。
【００２２】
また、本発明の一態様に係る固体撮像素子の製造方法は、入射光を光電変換して信号電荷を生成するための光電変換領域と、前記光電変換領域から読み出された信号電荷を転送するための電荷転送領域とを備える固体撮像素子の製造方法であって、半導体基板上に絶縁膜を形成した後、前記絶縁膜上に第１マスク材料層を形成する工程と、前記第１マスク材料層をパターニングして第１マスク層を形成する工程と、前記第１マスク層をマスクとして、前記半導体基板にイオン注入を行って前記電荷転送領域を形成する工程と、前記絶縁膜及び前記第１マスク層上の全面に第２マスク材料層を形成する工程と、前記第２マスク材料層を平坦化して第２マスク層を形成する工程と、前記第２マスク層をマスクとして前記第１マスク層をパターニングする工程と、前記パターニングされた第１マスク層、前記絶縁膜及び前記第２マスク層上の全面に第３マスク材料層を形成する工程と、前記第３マスク材料層をエッチバックして、前記パターニングされた第１マスク層及び前記第２マスク層の開口の側面上に第３マスク層を形成する工程と、前記パターニングされた第１マスク層、前記第２マスク層及び前記第３マスク層をマスクとして、前記半導体基板にイオン注入を行って前記光電変換領域に形成する工程とを含むことを特徴とするものである。
【００２３】
この構成により、電荷読み出し領域及び素子分離領域の幅を規定し、光電変換領域及び電荷転送領域を形成するための第３マスク層は、第２マスク層を形成した後でその側壁上にエッチバックにより形成される。従って、光電変換領域と電荷転送領域の各端面の間に存在する電荷読み出し領域及び素子分離領域のそれぞれの幅が０．２μｍ以下の微細寸法となった場合においても、電荷読み出し領域及び素子分離領域を形成することができる。また、光電変換領域周辺は第１マスク層及び第２マスク層で平坦化されているため、光電変換領域形成のためのフォトリソグラフィ工程は平坦な状態で行うことができ、光電変換領域の寸法精度を保つことができる。さらに、光電変換領域と電荷転送領域とを同時形成していないため、マスク加工の寸法ばらつきの影響が特性に顕著に出るという問題が解消される。さらにまた、電荷読み出し領域及び素子分離領域を光電変換領域及び電荷転送領域とほぼ同時期に形成する必要がなく、ゲート電極の成膜形成の直前に熱拡散の大きいＢを注入して電荷読み出し領域及び素子分離領域を形成することができるため、微細化に有効な固体撮像素子の製造方法を実現できる。
【００２４】
ここで、前記第１マスク層を形成する工程では、フォトリソグラフィを行ってパターニングされたフォトレジストをマスクとして用いて前記第１マスク材料層をパターニングし、前記第１マスク層をパターニングする工程では、フォトリソグラフィを行ってパターニングされたフォトレジストをマスクとして用いて前記第１マスク層をパターニングし、前記固体撮像素子の製造方法は、さらに、前記第１マスク層を形成する工程及び前記第１マスク層をパターニングする工程のいずれかのフォトリソグラフィで形成したアライメントマークを前記半導体基板の表面に転写する工程と、前記転写されたアライメントマークを用いてフォトリソグラフィを行う工程とを含んでもよい。
【００２５】
この構成により、半導体基板に形成したアライメントマークを利用して以降のフォトリソグラフィを行うことにより、光電変換領域又は電荷転送領域に対する直接的な位置合わせをしてイオン注入層を形成することができ、位置合わせの精度を向上させることができる。
【００２６】
また、前記第１マスク材料層がシリコン系材料で構成されてもよい。
【００２７】
この構成により、第１マスク層は下地の絶縁膜との間で選択比が大きくとれ、また第１マスク層は加工性も良いため、微細化には最適であり、精度良くマスクのパターニングができる固体撮像素子の製造方法を実現できる。
【００２８】
また、前記電荷転送領域及び前記光電変換領域の形成におけるイオン注入の条件は、前記絶縁膜の膜厚、前記エッチバックの時間及び前記第１マスク層のパターニング時間に基づいて決定されてもよい。
【００２９】
この構成により、電荷転送領域及び光電変換領域の不純物プロファイルを自由に設定することができる。
【００３０】
また、本発明の一態様に係る固体撮像素子の製造方法は、入射光を光電変換して信号電荷を生成するための光電変換領域と、前記光電変換領域から読み出された信号電荷を転送するための電荷転送領域とを備える固体撮像素子の製造方法であって、半導体基板上に絶縁膜を形成した後、前記絶縁膜上に第１マスク材料層を形成する工程と、前記第１マスク材料層をパターニングして第１マスク層を形成する工程と、前記第１マスク層をマスクとして、前記半導体基板にイオン注入を行って前記光電変換領域を形成する工程と、前記絶縁膜及び前記第１マスク層上の全面に第２マスク材料層を形成する工程と、前記第２マスク材料層を平坦化して第２マスク層を形成する工程と、前記第２マスク層をマスクとして前記第１マスク層を除去する工程と、前記絶縁膜及び前記第２マスク層上の全面に第３マスク材料層を形成する工程と、前記第３マスク材料層をエッチバックして、前記第２マスク層の開口の側面上に第３マスク層を形成する工程と、前記第２マスク層及び前記第３マスク層をマスクとして、前記半導体基板にイオン注入を行って前記電荷転送領域を形成する工程とを含むことを特徴とするものである。
【００３１】
この構成により、電荷読み出し領域及び素子分離領域の幅を規定し、光電変換領域及び電荷転送領域を形成するための第３マスク層は、第２マスク層を形成した後でその側壁上にエッチバックにより形成される。従って、光電変換領域と電荷転送領域の各端面の間に存在する電荷読み出し領域及び素子分離領域のそれぞれの幅が０．２μｍ以下の微細寸法となった場合においても、電荷読み出し領域及び素子分離領域を形成することができる。また、光電変換領域周辺は第１マスク層及び第２マスク層で平坦化されているため、光電変換領域形成のためのフォトリソグラフィ工程は平坦な状態で行うことができ、光電変換領域の寸法精度を保つことができる。さらに、光電変換領域と電荷転送領域とを同時形成していないため、マスク加工の寸法ばらつきの影響が特性に顕著に出るという問題が解消される。さらにまた、電荷読み出し領域及び素子分離領域を光電変換領域及び電荷転送領域とほぼ同時期に形成する必要がなく、ゲート電極の成膜形成の直前に熱拡散の大きいＢを注入して電荷読み出し領域及び素子分離領域を形成することができるため、微細化に有効な固体撮像素子の製造方法を実現できる。
【００３２】
ここで、前記第１マスク層を形成する工程では、フォトリソグラフィを行ってパターニングされたフォトレジストをマスクとして用いて前記第１マスク材料層をパターニングし、前記固体撮像素子の製造方法は、さらに、前記第１マスク層を形成する工程のフォトリソグラフィで形成したアライメントマークを前記半導体基板の表面に転写する工程と、前記転写されたアライメントマークを用いてフォトリソグラフィを行う工程とを含んでもよい。
【００３３】
この構成により、半導体基板に形成したアライメントマークを利用して、以降のフォトリソグラフィを行うことにより、光電変換領域に対する直接的な位置合わせをしてイオン注入層を形成することができ、位置合わせの精度を向上させることができる。
【００３４】
また、前記第１マスク層がシリコン系材料で構成されてもよい。
【００３５】
この構成により、第１マスク層は下地の絶縁膜との間で選択比が大きくとれ、また第１マスク層は加工性も良いため、微細化には最適であり、精度良くマスクのパターニングができる固体撮像素子の製造方法を実現できる。
【００３６】
また、前記電荷転送領域及び前記光電変換領域の形成におけるイオン注入の条件は、前記絶縁膜の膜厚、前記エッチバックの時間及び前記第１マスク層の除去時間に基づいて決定されてもよい。
【００３７】
この構成により、電荷転送領域及び光電変換領域の不純物プロファイルを自由に設定することができる。
【００３８】
また、前記第３マスク層は、隣り合う前記光電変換領域の間に埋められてもよい。
【００３９】
この構成により、四角い上面パターンである光電変換領域から、ストライプの上面パターンの電荷転送領域をセルフアラインで形成ができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の一態様に係る固体撮像素子の製造方法によれば、今後の更なる微細化に際しても、読み出し電圧及び飽和等の読み出し特性のばらつきの小さい電荷転送素子を構成することができる。
【００４１】
また、位置ずれに対するマージンを取って、光電変換領域及び電荷転送領域の配置を設計する必要がなく、半導体基板面を最大限に有効に利用することができ、固体撮像素子の小型化及び高密度集積化が可能である。
【００４２】
よって、エリアセンサなどのＣＣＤ型の固体撮像素子等に応用され、読み出し電圧及び飽和等の読み出し特性のばらつきの小さい電荷転送素子を実現することができるため、固体撮像素子の小型化、高画素数化、高感度化及び低コスト化等をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施形態における固体撮像素子全体の平面図である。
【図２】同固体撮像素子の撮像領域の平面図である。
【図３】同固体撮像素子の概略構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における固体撮像素子の製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態における固体撮像素子の製造方法を示す平面図である。
【図６Ａ】本発明の第１の実施形態における固体撮像素子の製造方法の変形例の一工程を示す断面図である。
【図６Ｂ】本発明の第１の実施形態における固体撮像素子の製造方法の変形例の一工程を示す平面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態における固体撮像素子の製造方法を示す断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態における固体撮像素子の製造方法を示す平面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態における固体撮像素子の製造方法を示す断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態における固体撮像素子の製造方法を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明の実施の形態における固体撮像素子の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００４５】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４６】
図１は、固体撮像素子全体の平面図である。図２は、固体撮像素子の撮像領域の平面図（上方からみた図）である。図３は、固体撮像素子の概略構成を示す断面図（図２のＸ−Ｘ’線の断面図）である。なお、図２では、層間絶縁膜、遮光膜、反射防止膜、平坦化膜、層内レンズ、カラーフィルタ及びオンチップレンズ等は省略している。
【００４７】
この固体撮像素子３０は、ＣＣＤ型の固体撮像素子であって、２次元状に配列され、入射光を光電変換して信号電荷を生成する複数のフォトダイオード（光電変換領域）３２と、フォトダイオード３２から読み出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部（電荷転送領域）３３とから構成される撮像領域３１と、垂直転送部３３により転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送部３４と、水平転送部３４と接続された出力アンプ３５とから構成される。
【００４８】
具体的に、撮像領域３１は、半導体基板（シリコン基板）１、ゲート絶縁膜６、反射防止膜１３、転送電極１２、遮光膜１４、シリコン酸化膜（層間絶縁膜）１５、層内レンズ１６、平坦化膜１７、カラーフィルタ１８及びオンチップレンズ１９から構成される。
【００４９】
半導体基板１表面には、フォトダイオード３２と、電荷読み出し領域３と、垂直転送部３３と、素子分離領域（非電荷読み出し領域）５と、水平転送部３４とが形成されている。
【００５０】
電荷読み出し領域３は、フォトダイオード３２と垂直転送部３３との間に設けられ、フォトダイオード３２から垂直転送部３３への信号電荷の読み出しを行うための領域であり、フォトダイオード３２及び垂直転送部３３と異なる導電型のイオン注入層である。
【００５１】
素子分離領域５は、フォトダイオード３２及び垂直転送部３３を、半導体基板１に形成された他の素子（隣り合う他のフォトダイオード３２及び垂直転送部３３）から電気的に分離するための領域であり、電荷読み出し領域３と同じ導電型のイオン注入層である。
【００５２】
電荷読み出し領域３及び素子分離領域５は、垂直転送部３３及びフォトダイオード３２の各端面の間に存在する。電荷読み出し領域３及び素子分離領域５のそれぞれの幅は、フォトダイオード３２もしくは垂直転送部３３の各端面の位置を基準にして規定されている。
【００５３】
垂直転送部３３の上方には転送電極１２が配置され、転送電極１２に印加される電圧に応じて垂直転送部３３のポテンシャルが変動し、信号電荷が転送される。
【００５４】
図４及び図５は本発明の第１の実施形態における固体撮像素子の製造方法を示す断面図（図３のＸ−Ｘ’線の断面図）である。図５は図４の各図と対応付けられた平面図（上方からみた図）である。なお、図４（ａ）及び図５（ａ）、図４（ｂ）及び図５（ｂ）、図４（ｃ）及びと図５（ｃ）、図４（ｄ）及び図５（ｄ）はそれぞれ対応付けられており、対応付けられた２つの図は固体撮像素子の同時期における状態を平面図及び断面図の２つの観点から表している。
【００５５】
まず、Ｎ型の半導体基板１表面にＰ型不純物をイオン注入してイオン注入層としてのＰ型ウエル領域（図示せず）を形成する。
【００５６】
この後、半導体基板１表面上に膜厚１０ｎｍのシリコン酸化膜（絶縁膜）７を形成した後、第１マスク材料層として膜厚８００ｎｍのシリコン系膜（シリコン系材料の膜）８をシリコン酸化膜７上に成膜形成し、フォトリソグラフィを行ってパターニングされたフォトレジストをマスクとして用いて、図４（ａ）及び図５（ａ）に示すように、シリコン系膜８をＬ（ライン）／Ｓ（スペース）＝０．６５／０．５５μｍでパターニングすることにより第１マスク層８を形成する。第１マスク材料層のパターニングは、半導体基板１の垂直転送部３３が形成される部分の上方に開口が形成されるように行われる。ここでは、第１マスク層８を構成する第１マスク材料層にシリコン系膜８を用いたが、シリコン窒化膜が用いられても構わない。
【００５７】
この後、半導体基板１表面上の全面、つまりシリコン酸化膜７及び第１マスク層８上の全面に第２マスク材料層としてシリコン酸化膜９を成膜形成し、シリコン酸化膜９をエッチバックして、第１マスク層８の非マスク領域側（開口）の側面上に第２マスク層９を形成する。第２マスク層９を構成する第２マスク材料層としてのシリコン酸化膜９の厚さは、エッチバック後に０．１５μｍの幅（図４（ｂ）のＡ）になるよう設定する。次いで図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すように、第１マスク層８と第２マスク層９とをマスクとして、半導体基板１にＮ型不純物のイオン注入を行うことにより、垂直転送部３３を形成する。このとき、第１マスク層８及び第２マスク層９は異なる材料から構成される。
【００５８】
この後、図４（ｃ）及び図５（ｃ）に示すように、半導体基板１表面上の全面、つまりシリコン酸化膜７、第１マスク層８及び第２マスク層９上の全面に第３マスク材料層となるシリコン酸化膜１０を成膜形成し、シリコン酸化膜１０を平坦化して第３マスク層１０を形成する。平坦化は、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）及びレジストエッチバック等で実現可能である。第３マスク材料層は、第３マスク層１０を構成する。このとき、第２マスク材料層及び第３マスク材料層は共にシリコン酸化膜であり、第２マスク層９及び第３マスク層１０は同一材料から構成される。
【００５９】
この後、フォトダイオード３２形成のレジストパターンを形成するためのフォトリソグラフィを行う。次いで、図４（ｄ）及び図５（ｄ）に示すように、フォトリソグラフィによりパターニングされたフォトレジスト１１、第２マスク層９及び第３マスク層１０をマスクとして用いて、半導体基板１のフォトダイオード３２が形成される部分の上方に開口が形成されるように第１マスク層８をパターニングし、パターニングされた第１マスク層８（パターニングされたフォトレジスト１１）、第２マスク層９及び第３マスク層１０をマスクとして半導体基板１表面にＮ型不純物のイオン注入を行うことにより、フォトダイオード３２を形成する。
【００６０】
なお、図４（ｃ）〜図４（ｄ）のフォトダイオード３２の形成において、第３マスク層１０を形成してフォトリソグラフィを実施した。しかし、フォトダイオード３２周辺は第１マスク層８及び第２マスク層９で平坦化されているため、図６Ａの断面図及び図６Ｂの平面図（上方からみた図）に示すように第３マスク層１０を省略し、フォトリソグラフィを行って垂直転送部３３上方の第２マスク層９の開口を充填する格子状のフォトレジスト１１を選択的に形成することも可能である。
【００６１】
また、上述しなかったが、図４（ａ）で示す工程（第１マスク層を形成する工程）及び図４（ｄ）で示す工程（第１マスク層８をパターニングする工程）のフォトリソグラフィ工程で形成したアライメントマークの少なくとも一方を、半導体基板１表面に転写させて、転写されたアライメントマークを用いてそれ以降のフォトリソグラフィ工程を行うことも可能である。つまり、図４（ａ）もしくは図４（ｄ）の工程後に、フォトリソグラフィを行い、絶縁膜（シリコン酸化膜又はシリコン系膜）のアライメントマークが形成された領域以外の領域をカバーし、アライメントマーク領域の半導体基板１表面上の絶縁膜及び半導体基板１表面をエッチングすることにより、半導体基板１表面にアライメントマークを形成することが可能である。
【００６２】
また、垂直転送部３３及びフォトダイオード３２の形成におけるイオン注入の条件は、シリコン酸化膜７の膜厚、エッチバックの時間及び第１マスク層８のパターニングにおけるエッチング時間（パターニング時間）に基づいて決定される。
【００６３】
例えば、垂直転送部３３の微細化に伴い、不純物の拡がりを抑えるためイオン注入の加速エネルギーを低くしたい。しかし、シリコン酸化膜の膜厚が厚い場合は、加速エネルギーを上げる必要がでてくる。また、フォトダイオード３２の形成におけるイオン注入の加速エネルギーは数百ｋｅＶのため、シリコン酸化膜の膜厚が薄い場合はチャネリングの影響が大きくなり、不純物プロファイルが安定せず、飽和及び読出し電圧などの諸特性がばらつくという問題が生じる。本願では、各部のシリコン酸化膜の膜厚を自由に設定することが可能であり、微細化に対応可能であり、諸特性を安定に製造することができる。
【００６４】
これ以降は、図示しないが、ＣＤＥ（ケミカル・ドライ・エッチング）でシリコン系膜８を、ＨＦ（フッ化水素）系のエッチング液でシリコン酸化膜７、９及び１０を、アッシング、硫酸過酸化水素水及びＨＦ系の液等でフォトレジスト１１を除去後、ゲート絶縁膜６を形成する。その後、半導体基板１表面に形成したアライメントマークを利用し、半導体基板１における第２マスク層９の下方の部分にイオン注入を行って電荷読み出し領域３及び素子分離領域５等のＰ型イオン注入層を形成する。次いで、転送電極材を半導体基板１表面上に成膜形成後、半導体基板１表面に形成したアライメントマークを利用し、転送電極材をパターニングして転送電極１２を形成する。この後、反射防止膜１３、遮光膜１４、シリコン酸化膜１５、層内レンズ１６、平坦化膜１７、配線及びパッシベーション膜等を形成後、カラーフィルタ１８を形成し、カラーフィルタ１８上のフォトダイオード３２と対応する位置にオンチップレンズ１９を形成する。必要に応じ、光学層として導波路が形成される。
【００６５】
以上のように、本実施形態の固体撮像素子の製造方法によれば、電荷読み出し領域３及び素子分離領域５の幅を規定し、フォトダイオード３２及び垂直転送部３３を形成するための第２マスク層９は、第１マスク層８を形成した後でその側壁上にエッチバックにより形成される。従って、今後の更なる固体撮像素子の微細化に際しても、マスク形成の困難性を伴うことのない位置ずれを抑えたイオン注入層の形成が可能になるので、読み出し電圧及び飽和等の読み出し特性のばらつきの小さい固体撮像素子を構成することができる。つまり、微細化に際しても高性能な固体撮像素子を製造可能な固体撮像素子の製造方法を実現できる。
【００６６】
また、本実施の形態の固体撮像素子の製造方法によれば、位置ずれに対するマージンを取ってフォトダイオード３２及び垂直転送部３３の配置を設計する必要がなく、半導体基板面を最大限に有効に利用することができ、固体撮像素子の小型化及び高密度集積化が可能である。
【００６７】
また、フォトダイオード３２及び垂直転送部３３の幅は第２マスク層９の幅により規定され、マスク加工の寸法ばらつきの影響が特性に顕著に出るという問題を抑えることができる。
【００６８】
（第２の実施形態）
本実施形態が第１の実施形態と異なる主要な点は、電荷読み出し領域及び素子分離領域のそれぞれの幅を制御（規定）するマスク層を、垂直転送部３３形成後に形成する点である。フォトダイオード３２の分離幅の寸法によって、どちらが加工しやすいか等を考慮し、第１及び第２の実施形態のいずれを用いるかを決めることができる。その他には本質的な違いはないので、以下では重複記載を避け相違点に重点をおいて説明する。
【００６９】
図７及び図８は本発明の第２の実施形態における固体撮像素子の製造方法を示す断面図（図３のＸ−Ｘ’線の断面図）である。図８は図７の各図と対応付けられた平面図（上方からみた図）である。なお、図７（ａ）及び図８（ａ）、図７（ｂ）及び図８（ｂ）、図７（ｃ）及び図８（ｃ）、図７（ｄ）及び図８（ｄ）はそれぞれ対応付けられており、対応付けられた２つの図は固体撮像素子の同時期における状態を平面図及び断面図の２つの観点から表している。
【００７０】
まず、Ｎ型の半導体基板１表面にＰ型不純物をイオン注入してイオン注入層としてのＰ型ウエル領域（図示せず）を形成する。
【００７１】
この後、半導体基板１表面上に膜厚１０ｎｍのシリコン酸化膜７を形成した後、第１マスク材料層として膜厚８００ｎｍのシリコン系膜８をシリコン酸化膜７上に成膜形成し、フォトリソグラフィを行ってパターニングされたフォトレジストをマスクとして用いて、図７（ａ）及び図８（ａ）に示すように、シリコン系膜８をＬ／Ｓ＝０．９５／０．２５μｍでパターニングすることにより第１マスク層８を形成する。第１マスク材料層のパターニングは、半導体基板１の垂直転送部３３が形成される部分の上方に開口が形成されるように行われる。次いで、第１マスク層８をマスクとして、半導体基板１にＮ型不純物のイオン注入を行うことにより、垂直転送部３３を形成する。ここでは、第１マスク材料層にシリコン系膜８を用いたが、シリコン窒化膜が用いられても構わない。
【００７２】
この後、図７（ｂ）及び図８（ｂ）に示すように、半導体基板１表面上の全面、つまりシリコン酸化膜７及び第１マスク層８上の全面に第２マスク材料層となるシリコン酸化膜９を成膜形成し、シリコン酸化膜９を平坦化して第２マスク層９を形成する。平坦化は、ＣＭＰ及びレジストエッチバック等で実現可能である。このとき、第１マスク層８及び第２マスク層９は異なる材料から構成される。
【００７３】
この後、フォトダイオード３２形成のレジストパターンを形成するためのフォトリソグラフィを行う。次いで、図７（ｃ）及び図８（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィによりパターニングされたフォトレジスト１１及び第２マスク層９をマスクとして用いて、半導体基板１のフォトダイオード３２が形成される部分の上方に開口が形成されるように、第１マスク層８をパターニングする。
【００７４】
この後、アッシング及び硫酸過酸化水素水等でフォトレジスト１１のみを全て除去し、半導体基板１表面上の全面、つまりパターニングされた第１マスク層８、シリコン酸化膜７及び第２マスク層９上の全面に第３マスク材料層としてシリコン酸化膜１０を成膜形成し、シリコン酸化膜１０をエッチバックして、パターニングされた第１マスク層８及び第２マスク層９の非マスク領域側（開口）の側面上に第３マスク層１０を形成する。第３マスク層１０を構成する第３マスク材料層としてのシリコン酸化膜１０の厚さは、エッチバック後に０．１５μｍの幅（図７（ｄ）のＡ）になるよう設定する。次いで図７（ｄ）及び図８（ｄ）に示すように、パターニングされた第１マスク層８、第２マスク層９及び第３マスク層１０をマスクとして、半導体基板１にＮ型不純物のイオン注入を行うことにより、フォトダイオード３２を形成する。このとき、第２マスク材料層及び第３マスク材料層は共にシリコン酸化膜であり、第２マスク層９及び第３マスク層１０は同一材料から構成される。
【００７５】
なお、上述しなかったが、図７（ａ）で示す工程（第１マスク層８を形成する工程）及び図７（ｃ）で示す工程（第１マスク層をパターニングする工程）のフォトリソグラフィ工程で形成したアライメントマークの少なく一方を、半導体基板１表面に転写させて、転写されたアライメントマークを用いてそれ以降のフォトリソグラフィ工程を行うことも可能である。つまり、図７（ａ）もしくは図７（ｃ）の工程後に、フォトリソグラフィを行い、絶縁膜（シリコン酸化膜又はシリコン系膜）のアライメントマークが形成された領域以外の領域をカバーし、アライメントマーク領域の半導体基板１上の絶縁膜及び半導体基板１表面をエッチングすることにより、半導体基板１表面にアライメントマークを形成することが可能である。
【００７６】
また、垂直転送部３３及びフォトダイオード３２の形成におけるイオン注入の条件は、シリコン酸化膜７の膜厚、エッチバックの時間及び第１マスク層のパターニングにおけるエッチング時間（パターニング時間）に基づいて決定される。
【００７７】
この後、ＣＤＥ（ケミカル・ドライ・エッチング）でシリコン系膜８を、ＨＦ（フッ化水素）系のエッチング液でシリコン酸化膜７、９及び１０を除去後、ゲート絶縁膜６を形成する。次いで、半導体基板１表面に形成したアライメントマークを利用し、半導体基板１に改めてレジストをパターニングしてイオン注入を行って電荷読み出し領域３及び素子分離領域５等のＰ型イオン注入層を形成する。
【００７８】
これ以降は、第１の実施形態と同様のため、説明は省略する。
【００７９】
以上のように、本実施形態の固体撮像素子の製造方法によれば、電荷読み出し領域３及び素子分離領域５の幅を規定し、フォトダイオード３２を形成するための第３マスク層１０は、第２マスク層９を形成した後でその側壁上にエッチバックにより形成される。従って、今後の更なる固体撮像素子の微細化に際しても、マスク形成の困難性を伴うことのない位置ずれを抑えたイオン注入層の形成が可能になるので、読み出し電圧及び飽和等の読み出し特性のばらつきの小さい固体撮像素子を構成することができる。つまり、微細化に際しても高性能な固体撮像素子を製造可能な固体撮像素子の製造方法を実現できる。
【００８０】
本実施形態の固体撮像素子の製造方法では、フォトダイオード３２及び垂直転送部３３は別々のマスクを用いて形成される。つまり、垂直転送部３３は第１マスク層８を用いて形成され、フォトダイオード３２はパターニングされた第１マスク層８、第２マスク層９及び第３マスク層１０を用いて形成される。従って、フォトダイオード３２と垂直転送部３３との間の幅は第３マスク層１０の幅により規定され、マスク加工の寸法ばらつきの影響が特性に顕著に出るという問題を抑えることができる。
【００８１】
（第３の実施形態）
本実施形態が第１及び第２の実施形態と異なる主要な点は、四角いパターンであるフォトダイオード３２を形成してからストライプパターンである垂直転送部３３をセルフアラインで形成するという違いである。これにより、水平方向の垂直転送部３３間もセルフアラインで形成できる。その他には本質的な違いはないので、以下では重複記載を避け相違点に重点をおいて説明する。
【００８２】
図９及び図１０は本発明の第２の実施形態における固体撮像素子の製造方法を示す断面図（図３のＸ−Ｘ’線の断面図）である。図１０は図９の各図と対応付けられた平面図（上方からみた図）である。なお、図９（ａ）及び図１０（ａ）、図９（ｂ）及び図１０（ｂ）、図９（ｃ）及び図１０（ｃ）、図９（ｄ）及び図１０（ｄ）はそれぞれ対応付けられており、対応付けられた２つの図は固体撮像素子の同時期における状態を平面図及び断面図の２つの観点から表している。
【００８３】
まず、Ｎ型の半導体基板１表面にＰ型不純物をイオン注入してイオン注入層としてのＰ型ウエル領域（図示せず）を形成する。
【００８４】
この後、半導体基板１表面上に膜厚１０ｎｍのシリコン酸化膜７を形成した後、第１マスク材料層として膜厚８００ｎｍのシリコン系膜８をシリコン酸化膜７上に成膜形成し、フォトリソグラフィを行ってパターニングされたフォトレジストをマスクとして用いて、図９（ａ）及び図１０（ａ）に示すように、シリコン系膜８をＬ／Ｓ＝０．５５／０．６５μｍでパターニングすることにより第１マスク層８を形成する。第１マスク材料層のパターニングは、半導体基板１のフォトダイオード３２が形成される部分の上方に開口が形成されるように行われる。次いで、第１マスク層８をマスクとして、半導体基板１にＮ型不純物のイオン注入を行うことにより、フォトダイオード３２を形成する。ここでは、第１マスク材料層にシリコン系膜８を用いたが、シリコン窒化膜が用いられても構わない。
【００８５】
この後、図９（ｂ）及び図１０（ｂ）に示すように、半導体基板１表面上の全面、つまりシリコン酸化膜７及び第１マスク層８上の全面に第２マスク材料層となるシリコン酸化膜９を成膜形成し、シリコン酸化膜９を平坦化して第２マスク層９を形成する。平坦化は、ＣＭＰ及びレジストエッチバック等で実現可能である。このとき、第１マスク層８及び第２マスク層は異なる材料から構成される。
【００８６】
この後、図９（ｃ）及び図１０（ｃ）に示すように、第２マスク層をマスクとして第１マスク層９を除去する。
【００８７】
この後、半導体基板１表面上の全面、つまりシリコン酸化膜７及び第２マスク層９上の全面に第３マスク材料層としてシリコン酸化膜１０を成膜形成し、シリコン酸化膜１０をエッチバックして、第２マスク層９の非マスク領域側（開口）の側面上に第３マスク層を形成する。第３マスク層１０を構成する第３マスク材料層としてのシリコン酸化膜１０の厚さは、エッチバック後に０．１５μｍの幅（図９（ｄ）のＡ）になるよう設定する。この時、垂直方向に隣り合うフォトダイオード３２の間も第３マスク層１０により埋められた状態となる。次いで図９（ｄ）及び図１０（ｄ）に示すように、第２マスク層９と第３マスク層１０とをマスクとして、半導体基板１にＮ型不純物のイオン注入を行うことにより、垂直転送部３３を形成する。このとき、第２マスク材料層及び第３マスク材料層は共にシリコン酸化膜であり、第２マスク層９及び第３マスク層１０は同一材料から構成される。
【００８８】
なお、上述しなかったが、図９（ａ）で示す工程（第１マスク層８を形成する工程）のフォトリソグラフィ工程で形成したアライメントマークを、半導体基板１に転写させて、転写されたアライメントマークを用いてそれ以降のフォトリソグラフィ工程を行うことも可能である。つまり、図９（ａ）の工程後に、フォトリソグラフィを行い、絶縁膜（シリコン酸化膜又はシリコン系膜）のアライメントマークが形成された領域以外の領域をカバーし、アライメントマーク領域の半導体基板１上の絶縁膜及び半導体基板１をエッチングすることにより、半導体基板１表面にアライメントマークを形成することが可能である。
【００８９】
また、垂直転送部３３及びフォトダイオード３２の形成におけるイオン注入の条件は、シリコン酸化膜７の膜厚、エッチバックの時間及び第１マスク層の除去時間に基づいて決定される。
【００９０】
この後、ＨＦ（フッ化水素）系のエッチング液でシリコン酸化膜７、９及び１０を除去後、ゲート絶縁膜６を形成する。次いで、半導体基板１表面に形成したアライメントマークを利用し、半導体基板１に改めてレジストをパターニングしてイオン注入を行って電荷読み出し領域３及び素子分離領域５等のＰ型イオン注入層を形成する。
【００９１】
これ以降は、第１の実施形態と同様のため、説明は省略する。
【００９２】
以上のように、本実施形態の固体撮像素子の製造方法によれば、第２の実施形態と同様の理由により、微細化に際しても高性能な固体撮像素子を製造可能な固体撮像素子の製造方法を実現できる。また、マスク加工の寸法ばらつきの影響が特性に顕著に出るという問題を抑えることができる。
【００９３】
以上、本発明の固体撮像素子の製造方法について、実施形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、複数の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、固体撮像素子の製造方法に有効であり、特に微細画素のＣＣＤ型の固体撮像素子に有効である。
【符号の説明】
【００９５】
１    半導体基板
３    電荷読み出し領域
５    素子分離領域（非電荷読み出し領域）
６    ゲート絶縁膜
７    シリコン酸化膜
８    シリコン系膜（第１マスク）
９    シリコン酸化膜（第２マスク）
１０    シリコン酸化膜（第３マスク）
１１    フォトレジスト
１２    転送電極
１３    反射防止膜
１４    遮光膜
１５    シリコン酸化膜
１６    層内レンズ
１７    平坦化膜
１８    カラーフィルタ
１９    オンチップレンズ
３０    固体撮像素子
３１    撮像領域
３２    フォトダイオード（光電変換領域）
３３    垂直転送部（電荷転送領域）
３４    水平転送部（電荷転送領域）
３５    出力アンプ
３６    転送電極
【図１】
2011238880.tif 000003
【図２】
2011238880.tif 000004
【図３】
2011238880.tif 000005
【図４】
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【図５】
2011238880.tif 000007
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2011238880.tif 000009
【図７】
2011238880.tif 000010
【図８】
2011238880.tif 000011
【図９】
2011238880.tif 000012
【図１０】
2011238880.tif 000013