(57)【要約】【課題】シェーディングの発生が抑制され、且つ飽和信号電荷量も大きな埋め込みチャネルを形成することのできる不純物濃度分布を有するＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法を提供する。【解決手段】半導体基板１１上に酸化膜１２を形成する酸化膜形成工程と、前記酸化膜１２上から前記半導体基板１１にイオン注入を行い電荷転送部のウェルを形成するイオン注入工程と、少なくとも前記ウェルの形成領域において、前記イオン注入工程の後に前記酸化膜１２上にさらに絶縁膜１３を形成する絶縁膜形成工程とを有するＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法を用いる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、
前記酸化膜上から前記半導体基板にイオン注入を行い電荷転送部相当域にウェルを形成するイオン注入工程と、
少なくとも前記ウェルの形成領域において、前記イオン注入工程の後に前記酸化膜上にさらに絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程とを有することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項２】
前記絶縁膜形成工程において、前記酸化膜および前記半導体基板の表面部の少なくとも一方に酸化処理を施して前記絶縁膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項３】
前記絶縁膜の形成前に、前記酸化膜形成工程で形成された前記酸化膜の少なくとも一部をエッチングして膜厚を調整する調整工程を有することを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項４】
前記エッチングを前記イオン注入の後に行うことを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項５】
前記エッチングを複数回行うことを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記エッチングを前記イオン注入の前に行うことを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記エッチングを前記イオン注入の前後のそれぞれにおいて行うことを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記エッチングによって、少なくとも前記ウェルの形成領域上における前記酸化膜厚の調整を行うことを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記電荷転送部からの信号電荷を電圧変換して外部出力する出力アンプ部を形成するアンプ部形成工程を含み、
前記エッチングによって、前記出力アンプ部相当域上の前記酸化膜を除去することを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記エッチングは少なくとも前記転送電荷部相当域上の前記酸化膜厚の調整を行う第1のサブステップと、前記出力アンプ部相当域上の前記酸化膜を除去する第２のサブステップとを含むことを特徴とする請求項９に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記酸化膜形成工程の前に、前記半導体基板に予備酸化膜を形成する工程と、前記予備酸化膜の一部を除去する工程とを有することを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
前記電荷転送部相当域は垂直電荷転送部相当域と水平電荷転送部相当域とを含み、
前記電荷転送部からの信号電荷を電圧変換して外部出力する出力アンプ部のアンプ部形成工程を含み、
前記垂直電荷転送部相当域上の前記予備酸化膜と、前記出力アンプ部相当域上の前記予備酸化膜とを除去することを特徴とする請求項１１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
前記イオン注入後に９５０℃以上の温度でアニールを施し、かつ前記イオン注入後の酸化を９５０℃以下の温度で行うことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１４】
前記絶縁膜形成工程において、
前記酸化膜上にシリコン窒化膜を堆積することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１５】
前記酸化膜の少なくとも一部をエッチングして、エッチングされた領域における前記酸化膜厚を調整する調整工程を有することを特徴とする請求項１４に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１６】
前記エッチングを前記イオン注入の後に行うことを特徴とする請求項１５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１７】
前記エッチングを複数回行うことを特徴とする請求項１６に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１８】
前記エッチングを前記イオン注入の前に行うことを特徴とする請求項１５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１９】
前記エッチングを前記イオン注入の前後のそれぞれにおいて行うことを特徴とする請求項１５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２０】
前記エッチングによって、少なくとも前記ウェルの形成領域上の前記酸化膜において膜厚の調整を行うことを特徴とする請求項１５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２１】
前記電荷転送部からの信号電荷を電圧変換して外部出力する出力アンプ部のアンプ部形成工程を含み、
前記エッチングによって、少なくとも前記出力アンプ部相当域上の前記酸化膜を除去する
ことを特徴とする請求項１５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２２】
前記複数のエッチングは、少なくとも前記ウェルの形成領域上の前記酸化膜において膜厚の調整が行われる第1のサブステップと、
少なくとも前記出力アンプ部相当域上の前記酸化膜において除去される第２のサブステップとを含むことを特徴とする請求項２１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２３】
前記電荷転送部からの信号電荷を電圧変換して外部出力する出力アンプ部の形成工程を含み、
前記出力アンプ部相当域上の一部の前記シリコン窒化膜を除去する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２４】
前記酸化膜形成工程の前に、前記半導体基板に予備酸化膜を形成する工程と、
前記予備酸化膜の少なくとも一部を除去する工程とを有することを特徴とする請求項１４に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２５】
前記電荷転送部相当域は垂直電荷転送部相当域と水平電荷転送部相当域とを含み、
前記電荷転送部からの信号電荷を電圧変換して外部出力する出力アンプ部のアンプ部形成工程を含み、
前記垂直電荷転送部相当域上の前記予備酸化膜と、前記出力アンプ部相当域上の前記予備酸化膜とを除去することを特徴とする請求項２４に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２６】
前記電荷転送部相当域は垂直電荷転送部相当域と水平電荷転送部相当域とを含み、
前記イオン工程では、当該イオン注入での前記半導体基板中における注入飛程が、前記垂直電荷転送部相当域上の前記絶縁膜の膜厚の１倍〜２倍の範囲内となるように、前記イオン注入の加速エネルギーが設定されていることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２７】
前記絶縁膜上に導電膜を形成する導電膜形成工程と、前記導電膜をパターニングして転送電極を形成するゲート電極形成工程とをさらに備えることを特徴とする請求項１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、固体撮像装置の製造方法に関し、特に信号電荷を転送する電荷転送部の改良を図った固体撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラ及びデジタルスチルカメラ等に用いられる固体撮像装置には、所謂、電荷転送型（ＣＣＤ；Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）固体撮像装置が利用されている。ＣＣＤ型固体撮像装置は、フォトダイオードと垂直電荷転送部（以下、垂直ＣＣＤという）と、水平電荷転送部（以下、水平ＣＣＤという）と電荷検出部（以下、ＦＤ部という）と出力アンプを備えており、フォトダイオードにおける光電変換によって生成した信号電荷は、垂直ＣＣＤ及び水平ＣＣＤによってＦＤ部まで転送されて当ＦＤ部によって検出される。
【０００３】
近年では、上記構成のＣＣＤ型固体撮像装置に対して小型化と高解像度化を目的とする画素の微細化が要求されている。当該要求を満たすとともに、転送残りなどによる信号電荷の劣化を抑制するために電荷転送部の改良もなされている（例えば、特許文献１）。
電荷転送部は、図１７の模式断面に示すように、半導体基板９１上に酸化膜９２を形成する酸化膜形成工程と、ホウ素（Ｂ）などのｐ型不純物を酸化膜９２上からイオン注入してｐウェルを形成し、その後ヒ素（Ａｓ）やリン（Ｐ）などのｎ型不純物を酸化膜９２上からイオン注入して電荷転送部のｎウェルを形成するイオン注入工程と、上記酸化膜９２を除去し、且つその後に熱酸化によりゲート絶縁膜９３を形成する絶縁膜形成工程と、上記ゲート絶縁膜９３にゲート電極９４を形成するゲート電極形成工程を経て形成される。
【０００４】
上記形成方法の場合には垂直ＣＣＤ、水平ＣＣＤ、及び出力アンプ部のそれぞれのゲート絶縁膜９３は同一となるが、それぞれの上記ゲート絶縁膜９３における最適な膜厚は異なるため、ＯＮＯ絶縁膜の性質を利用するなどして、上記最適な膜厚を有するゲート絶縁膜の形成方法も開示されている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開平８−２８８４９２号公報
【特許文献２】特許第３１６２４４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記電荷転送部には、信号電荷を蓄積させるために局所的に高電位の領域が設けられ、特に表面に信号電荷が蓄積しないように、所謂、埋め込みチャネルが形成されている。そこで、上記イオン注入工程において、シリコン基板中に上記高電位領域が設けられるように、注入イオン（不純物）の不純物濃度分布におけるピーク濃度がシリコン基板中に存在するように設定する。
【０００６】
しかしながら、上記設定によりイオン注入直後においては基板中の不純物濃度分布は所定の電荷蓄積相当領域を形成できる状態を有しているにも関わらず、上記絶縁膜形成工程後にはその状態が維持されておらず、例えば上記基板中に蓄積される飽和信号量の低下、または転送電荷量の損失によるシェーディングの発生を招く。特に、画素の微細化の実現に伴って画素ごとに上記問題が発生すれば、表示機能の低下が顕著に現れる。
【０００７】
そこで本発明は、かかる問題点に鑑みてなされており、シェーディングの発生が抑制され、且つ飽和信号電荷量も大きな埋め込みチャネルを形成することのできる不純物濃度分布を有するＣＣＤ型固体撮像装置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】
【０００８】
上記問題を解決するため、本発明では以下の固体撮像装置の製造方法を採る。
半導体基板上に酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、前記酸化膜上から前記半導体基板にイオン注入を行い電荷転送部相当域にウェルを形成するイオン注入工程と、少なくとも前記ウェルの形成領域において、前記イオン注入工程の後に前記酸化膜上にさらに絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程とを有する製造方法を用いる。
【０００９】
前記絶縁膜形成工程において、前記酸化膜および前記半導体基板の表面部の少なくとも一方に酸化処理を施して前記絶縁膜を形成することが望ましい。
前記絶縁膜の形成前に、前記酸化膜形成工程で形成された前記酸化膜の少なくとも一部をエッチングして膜厚を調整する調整工程を有することが望ましい。このとき、前記電荷転送部からの信号電荷を電圧変換して外部出力する出力アンプ部を形成するアンプ部形成工程を含み、前記エッチングによって、前記出力アンプ部相当域上の前記酸化膜を除去することが望ましい。さらに、前記エッチングは少なくとも前記転送電荷部相当域上の前記酸化膜厚の調整を行う第1のサブステップと、前記出力アンプ部相当域上の前記酸化膜を除去する第２のサブステップとを含むようにすることが望ましい。
【００１０】
また、前記酸化膜形成工程の前に、前記半導体基板に予備酸化膜を形成する工程と、前記予備酸化膜の一部を除去する工程とを有することが望ましい。このとき、前記電荷転送部相当域は垂直電荷転送部相当域と水平電荷転送部相当域とを含み、前記電荷転送部からの信号電荷を電圧変換して外部出力する出力アンプ部のアンプ部形成工程を含み、前記垂直電荷転送部相当域上の前記予備酸化膜と、前記出力アンプ部相当域上の前記予備酸化膜とを除去することが好ましい。
【００１１】
また、前記イオン注入後には、９５０℃以上の温度でアニールを施し、かつ前記イオン注入後の酸化を９５０℃以下の温度で行うことが望ましい。
一方で、前記絶縁膜形成工程において、前記酸化膜上にシリコン窒化膜を堆積する方法を採ることもできる。
この場合においても、前記酸化膜の少なくとも一部をエッチングして、エッチングされた領域における前記酸化膜厚を調整する調整工程を有することが望ましい。このとき、前記電荷転送部からの信号電荷を電圧変換して外部出力する出力アンプ部のアンプ部形成工程を含み、前記エッチングによって、少なくとも前記出力アンプ部相当域上の前記酸化膜を除去することが望ましい。さらに、前記複数のエッチングは、少なくとも前記ウェルの形成領域上の前記酸化膜において膜厚の調整が行われる第1のサブステップと、少なくとも前記出力アンプ部相当域上の前記酸化膜において除去される第２のサブステップとを含むようにすることが好ましい。
【００１２】
また、前記電荷転送部からの信号電荷を電圧変換して外部出力する出力アンプ部の形成工程を含み、前記出力アンプ部相当域上の一部の前記シリコン窒化膜を除去する工程をさらに備えることも望ましい。
また、前記酸化膜形成工程の前に、前記半導体基板に予備酸化膜を形成する工程と、前記予備酸化膜の少なくとも一部を除去する工程とを有することが好ましい。さらに、前記電荷転送部相当域は垂直電荷転送部相当域と水平電荷転送部相当域とを含み、前記電荷転送部からの信号電荷を電圧変換して外部出力する出力アンプ部のアンプ部形成工程を含み、前記垂直電荷転送部相当域上の前記予備酸化膜と、前記出力アンプ部相当域上の前記予備酸化膜とを除去するとさらに好ましい。
【００１３】
以上のような前記電荷転送部相当域は垂直電荷転送部相当域と水平電荷転送部相当域とを含み、前記イオン工程では、当該イオン注入での前記半導体基板中における注入飛程が、前記垂直電荷転送部相当域上の前記絶縁膜の膜厚の１倍〜２倍の範囲内となるように、前記イオン注入の加速エネルギーが設定されている。
また、前記絶縁膜上に導電膜を形成する導電膜形成工程と、前記導電膜をパターニングして転送電極を形成するゲート電極形成工程とをさらに備える。
【００１４】
なお、上記している「前記酸化膜上にさらに絶縁膜を形成」とは、上記酸化膜形成工程において形成された酸化膜を、イオン注入工程後のそのままの状態で絶縁膜形成工程を実行すること、または当該酸化膜を膜の途中までは除去したとしても完全には除去しないで、当該酸化膜によって少なくとも基板表面が覆われた状態で絶縁膜形成工程を実行することを意味する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明者らは、上記不純物濃度分布の変動の発生要因として、イオン注入工程で用いた酸化膜を上記絶縁膜工程において基板から除去する点にあると考える。具体的には、第一に、上記酸化膜を除去して基板表面を露出させ、当該表面に新たな熱酸化膜を形成することで、基板中の不純物が当該熱酸化膜へ吸い出されるように熱平衡によって移動するためである。第二に、上記露出した基板表面から、当該基板中に注入された不純物が外部拡散するためである。
【００１６】
そこで、本発明に係るＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法では、従来のように絶縁膜を形成する前に、電荷転送部相当領域において酸化膜を除去するのではなく、その上から絶縁膜を形成するので、少なくとも電荷転送部相当域において不純物が注入された基板表面が製造工程過程に露出することがない。これにより、上記従来技術のような問題が生じることがなく、不純物濃度分布の変動が抑制され、イオン注入工程において設定した不純物濃度分布を維持することができる。従って、信号飽和量の低下や電荷転送量の損失などが抑制されるため、本発明に係る上記製造方法は有益であり、特に画素の微細化が進むにつれて、従来よりも表示性能の点で顕著な効果を生じる。
【００１７】
絶縁膜形成工程において残存する酸化膜の上からさらに酸化を行う方法を採る場合には、イオン注入によって結晶構造に損失の生じた上記残存する酸化膜を修復する効果も備える。
また、絶縁膜形成工程においてシリコン窒化膜を上記残存する酸化膜に積層させる構成を採ることで、基板中の不純物が外方への拡散を確実に防止することができる。
【００１８】
その他にも、電荷転送部相当域にはイオン注入工程で用いられた酸化膜を残存させつつも、出力アンプ部においては当該酸化膜を除去する工程を含めることで、出力アンプ部におけるゲート絶縁膜の最適化をなすことができ、上記効果に加えて出力アンプ部の性能を向上させることもできる。
また、上記酸化膜形成工程の前に、予備酸化膜を形成し、水平ＣＣＤ領域のみに当該予備酸化膜を残存させる工程を含めることで、垂直ＣＣＤとは異なるゲート絶縁膜の最適化をなすことができ、さらに水平ＣＣＤの性能を向上させることもできる。
【００１９】
上記のような製造方法を採ることで、それぞれに電荷転送効率の優れた垂直ＣＣＤ、水平ＣＣＤ、出旅アンプ部を容易に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態におけるＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。なお、以下では、所謂、インターライン型のＣＣＤ型固体撮像装置について説明するが、他の構成のＣＣＤ型固体撮像装置であっても構わない。
（第１の実施形態）
１−１．第1の実施形態におけるＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法
ＣＣＤ型固体撮像装置は、図１の平面模式図に示すように、フォトダイオード１と、垂直ＣＣＤ２と、水平ＣＣＤ３と、ＦＤ部４と、出力アンプ５を備えている。これらは、シリコン基板にゲート絶縁膜及びゲート電極などの形成工程を適宜経ることで所定領域に形成される。また、電荷転送機能を有する垂直ＣＣＤ２、水平ＣＣＤ３の形成領域にはｐ型及びｎ型の不純物が注入される。
【００２１】
そこで、上記ＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法について、図２を用いて説明する。なお、当図は垂直ＣＣＤ２における模式断面図である。本実施形態のＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法は、図２に示すように、酸化膜形成工程と、イオン注入工程と、絶縁膜形成工程と、電極形成工程とを含んでいる。
酸化膜形成工程では、シリコン基板（以下、単に基板と記す。）１１を熱酸化して酸化膜１２を形成する。当該酸化膜１２の膜厚は５ｎｍ〜５０ｎｍである。
【００２２】
イオン注入工程は、上記酸化膜形成工程の後に行い、酸化膜１２上からＢなどのｐ型不純物（アクセプタイオン）をイオン注入（図中、「ｐウェル注入工程」と記載）し、さらに酸化膜１２上からＡｓやＰなどのｎ型不純物（ドナーイオン）をイオン注入（図中、「ｎウェル注入工程」と記載）して埋め込みチャネルを形成する。このとき、出力アンプ部をフォトレジストなどでマスクする。上記酸化膜１２の介在により注入イオンが当該酸化膜１２中で散乱され、基板１１の結晶性に起因するチャネリングを防止、さらに上記注入イオンに起因した金属汚染やアルカリ金属などから基板１１を保護できる。なお、上記イオン注入の際、ｎ型不純物の飛程（Ｒｐ）が酸化膜１２の膜厚より大きく、ｎ型不純物の濃度分布のピークが基板１１中になるように設定する。
【００２３】
次に、絶縁膜形成工程では、上記ｎ型不純物をイオン注入した後、上記酸化膜１２を除去せずに、基板１１表面が酸化膜１２に覆われるように残存させた状態のまま一定の酸素雰囲気に基板をさらして再度の熱酸化を行う。これにより、上記酸化膜１２と合わせて所望の膜厚の酸化膜１３を形成する。なお、便宜上、以下では上記酸化膜形成工程において形成した酸化膜１２を第１酸化膜１２とし、上記絶縁膜形成工程を経て形成した酸化膜１３を第２酸化膜１３とする。
【００２４】
例えば、膜厚２０ｎｍの第１酸化膜１２が表面に形成されている基板１１に対して、約３０ｎｍの膜厚の第２酸化膜１３を形成する。当該第２酸化膜１３の形成に関しては、表面が露出した基板１１の表面に膜厚２０ｎｍの酸化膜を形成する環境下で実施している。当該３０ｎｍの膜厚は、基板１１表面から第２酸化膜１３の表面までの厚みである。ただし、これらの関係は酸化温度や酸化雰囲気、圧力等によって異なるため、あらかじめ実験によって確認しておく必要がある。
【００２５】
その後、電極形成工程では、ポリシリコン等の導電膜を第２酸化膜１３上に堆積した後、パターニングしてゲート電極１４を形成する。
以上のような製造方法を含めてＣＣＤ型固体撮像装置を形成する場合に、第２酸化膜１３上に直接ゲート電極１４を形成して垂直ＣＣＤ２および水平ＣＣＤ３および出力アンプ部５のソースフォロア回路のＭＯＳトランジスタを形成しても良いが、ＣＶＤ法により第２酸化膜１３上にシリコン窒化膜を形成した後、ゲート電極１４を形成する場合もある。
【００２６】
なお、第１酸化膜１２、第２酸化膜１３に関して、（第２酸化膜厚）＞（第１酸化膜厚）としたが、（第２酸化膜厚）<（第１酸化膜厚）であっても、第１酸化膜１２をエッチングで第２酸化膜１３よりも薄膜に膜べりさせる工程を追加すればよい。また、絶縁膜形成工程以降は、不純物濃度分布が大きく変化する酸化工程を極力抑制することが望ましい。
１−２．本実施形態における優位性
上記製造方法に係るＣＣＤ型固体撮像装置の優位性について、従来の製造方法に係るＣＣＤ型固体撮像装置と比較しながら説明する。
（１）基板１１中のｎ型不純物の濃度分布の変動抑制
本実施形態及び従来の形態における基板１１中のｎ型不純物濃度分布を図３に示す。図３（ａ）は、イオン注入工程のイオン注入後における上記濃度分布であり、図示のとおり、上記濃度分布は基板１１と第１酸化膜１２とで連続した形状となる。一方、図３（ｂ）は、絶縁膜形成工程後における上記濃度分布であり、本実施形態（図中、「本発明」と記載）を実線で、従来の形態（図中、「従来」と記載）を破線で示している。
【００２７】
図３（ｂ）から明らかなように、絶縁膜形成工程後には、第２酸化膜及び基板１１間において、上記濃度分布が不連続状態となる。さらに、基板１１中における上記濃度分布は、本実施形態及び従来の形態ともにイオン注入直後（図３（ａ））と比較して変動するが、本実施形態における上記濃度分布の方が当該変動が小さく、上記イオン注入直後の濃度分布形状を維持している。つまり、本実施形態は、イオン注入によって設定された埋め込みチャネルの電荷転送性能の劣化が従来の形態よりも抑制される特性を有する。
【００２８】
本実施形態と従来の形態とでは、イオン注入工程の後に、第１酸化膜１２を除去する工程の有無が異なる。そこで、当該除去工程を有する従来の形態に、大きな上記濃度分布の変化を招く要因は以下のとおりである。
（ｉ）ＡｓやＰなどのｎ型（ドナー型）不純物の拡散の特徴として、基板１１界面での偏析による濃度上昇が起こる。
【００２９】
（ii）第１酸化膜１２を除去した際に、基板１１の表面が露出され（図１７の「絶縁膜形成工程」の「酸化膜除去」参照）、基板１１内に注入されたｎ型不純物が外方へ拡散する。
（iii）次に、第１酸化膜１２を除去した後、露出した基板１１に対して新たに実施される酸化による基板界面の後退が要因となる。当該酸化により、シリコン結晶が約２倍の体積の熱酸化膜となり、形成される酸化膜の膜厚の約１／２が基板１１界面を後退させて形成される。これにより、相対的にイオン注入後の不純物濃度分布が表面側に移動したようになる。
【００３０】
（iv）さらに、上記不純物の酸化膜中への移動も要因となる。第２酸化膜は、もともとｎ型不純物を含んでおらず、さらに熱酸化により高温状態で形成されるため、基板１１の界面濃度との濃度釣り合いを保つようにｎ型不純物が第２酸化膜中へ多く吸い出されるように移動する。
上記（ｉ）〜（iv）などの要因によりシリコン基板内の不純物濃度分布は濃度ピークが浅くなり、基板１１界面で濃度が高く、深さ方向に急峻に低下する。あらかじめイオン注入のエネルギーを高くしても、同様の分布変動は避けられず、且つｎウェルが深くまで形成されてしまい、垂直ＣＣＤの飽和特性は低下するため好ましくない。
【００３１】
しかし、本実施形態のように上記第１酸化膜１２の除去を行わずに、第１酸化膜１２が残存した状態のままイオン注入工程に連続して再酸化（第２酸化）を行って、第２酸化膜１３を形成する場合には、基板１１の表面が露出しないため、基板１１中の上記不純物の外方への拡散が抑制される。
また、基板１１表面と第２酸化膜１３との界面に関しては、第１酸化膜１２の形成時よりも若干の後退は生じるが、上記再酸化は、基板１１に直接的に行われずに第１酸化膜１２に対して行われるので、従来の形態よりも上記基板界面の後退は抑制される。
【００３２】
さらに、従来の形態では基板表面に対して再度形成される酸化膜には全く不純物が含まれておらず、基板１１との不純物濃度の差が大きいが、本実施形態では再酸化の開始時に既に所定の上記不純物が含まれた第１酸化膜１２が残存したままなので、従来の形態よりも上記不純物濃度の差は小さい。従って、基板１１表面のｎ型不純物濃度は上記偏析により多少上昇するが、従来の形態よりも上記不純物の第２酸化膜１３への移動は活発には行われない。その結果、上記不純物濃度分布の変化を小さくできる。
【００３３】
また、従来の分布では、多くの不純物が酸化膜中へ移動して不純物濃度が低下すると共に濃度分布も急峻に変化するが、本実施の形態では、この点も改善されている。
本実施形態及び従来の形態について、上記第１酸化膜厚、第２酸化膜厚とイオン注入エネルギーとの組合わせの一例を表１に示す。なお、表１中の括弧内に従来の形態における数値を記している。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
上記濃度分布の変動抑制について図４（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図４（ａ）は基板１１中における不純物の濃度分布を示し、図４（ｂ）は図４（ａ）を基にした基板１１と第２酸化膜１３における電場密度分布を示し、図４（ｃ）は図４（ｂ）を基にした基板１１と第２酸化膜１３における電位分布を示す。図４（ａ）のｎ型不純物（Ａｓ）の濃度分布は、実際のＳＩＭＳ分析（２次イオン質量分析）結果を基に模式図であり、便宜上、ｐウェルでのＢ濃度分布も示す。また、基板１１表面から一定の深さまでが完全空乏化した状態、すなわち電荷転送により信号電荷を全て転送した空状態で、かつゲート電極およびｐウェルに０Ｖを印加した状態を想定する。なお、各図において比較のために破線で従来の分布を併せて示している。
【００３６】
図４（ａ）のとおり、上述のようにｎ型不純物の変動が抑制されており、本実施形態ではｐｎ接合位置が従来の形態よりも深い位置となる。
図４（ｂ）は上記不純物濃度分布から簡単な積分計算と連続の条件によって得られ、図示のとおり、上記ｐｎ接合位置で電場密度は極小値をとる。なお、本実施形態では、上述したように基板１１内の不純物濃度の低下が抑制されるため、従来の形態と比較して不純物濃度分布が異なる。そのため、本実施形態のピーク電位が、従来の形態のピーク電位と異なってしまう。しかし、従来の形態と同じ駆動電圧で動作させるためには、ピーク電位を同程度にする必要があるので、不純物の注入量を低下させることで、図示するように、表面における電場密度を従来の形態よりも小さく設定する必要が生じる。
【００３７】
図４（ｃ）は上記電場密度分布から求めた電位分布であり、上記電場密度分布における電場が０である点で電位が極大となる。本実施形態における電位分布は、従来の形態よりも基板１１中の深い位置で極大値をとるが、ピーク電位はほぼ同じ値を有している。その結果、第２酸化膜１３中の電位勾配は従来の実施の形態よりも本実施形態の方が小さくなり、その結果、基板１１表面の電位は従来の形態よりも本実施形態の方が小さくなる。すなわち、本実施形態の方が飽和電荷量が大きく、且つ基板１１表面に電荷が蓄積されにくい埋め込みチャネルの電荷転送部を得る。
【００３８】
従って、本実施形態では、ほぼ飽和状態になるまで信号電荷を蓄積しても、基板１１表面まで信号電荷が拡がることがなく、理想的な埋め込みチャネルが実現される。例えば、本実施形態の垂直ＣＣＤ２に信号電荷が蓄積された状態を図５に模式的に表現する。なお、当図においても従来の形態の電位分布を破線で示す。
本実施形態では、ほぼ飽和状態になるまで信号電荷（斜線部Ｅ）を蓄積（図中矢印方向に蓄積）しても、基板１１表面まで信号電荷が拡がることがない。その結果、垂直ＣＣＤ２で電界転送を繰り返しても、基板１１表面で信号電荷が消滅せず、図６のように電荷転送段数が増加しても転送すべき信号量の低下が抑制される。
【００３９】
一方、従来の形態では、点Ａ１（図５）を越えて信号電荷が蓄積されると基板１１表面に信号電荷が拡がり、電荷転送段数の増加とともに信号電荷量が低下（図６破線部）する。
信号量の転送段階で信号量の損失に違いが生じた場合、図７の画像模式図で示すように、従来の形態では、均一な照度で撮像したにも関わらず、垂直電荷転送方向に色度や照度が徐々に小さくなる不均一状態（図７（ｂ））、所謂、シェーディングが発生したり、色ずれなども発生して良好な画像を得ることができないが、本実施形態では上記転送電荷の損失が抑制されるため、均一な色度や照度の画像（図７（ａ））を得ることができる。
【００４０】
以上のことから、本実施形態に係る製造方法により、上記不純物濃度分布の変動を抑制でき、良好な電荷転送性能を有するＣＣＤ型固体撮像装置を実現できる。
なお、本実施形態と従来の形態において同一量のイオン注入を行った場合、本実施形態では再酸化時に第２酸化膜１３にｎ型不純物が残存するので、絶縁膜形成工程後には従来の形態よりもｎ型不純物量が多くなる。その結果、図４（ｃ）の電位の極大値が同等にならないが、同等になるようにイオン注入量を調整しても、同様の結論が得られる。
【００４１】
また、表１のように、イオン注入の加速エネルギーは、基板１１中での注入飛程Ｒｐが第２酸化膜１３の膜厚の１倍〜２倍の範囲内に設定されていることが望ましい。Ｒｐが第２酸化膜１３の膜厚より小さいと、上記不純物の移動や偏析の影響が大きくなり、全体の不純物濃度が低下して所望の特性が得られないからである。また、第２酸化膜１３の膜厚の２倍よりもＲｐが大きいと、上記不純物濃度のピークが深くなりすぎ、イオン注入時の横方向への不純物の拡がり量も大きくなるため、画素の微細化に適さないためである。
【００４２】
また、上記ｐウェル形成工程は上記酸化膜形成工程（第１酸化膜形成）後に実施する必要はなく、ゲート電極１４を形成する工程（図２の「電極形成工程」）以前であれば良い。なぜならば、近年では通常、加速エネルギーで１００ＫｅＶ〜３００ＫｅＶ、ドープ量で１×１０１２ｃｍ−２〜３×１０１２ｃｍ−２程度のＢをイオン注入するが、その注入飛程が第１酸化膜１２や第２酸化膜１３の膜厚に比べて十分大きいため、そのＢにより形成されるｐウェルの濃度分布はおおむね変わらないからである。
（２）その他の効果
上記（１）の他にも、本実施形態の製造方法により以下の効果を得ることができる。
【００４３】
本実施形態の製造方法では、第１酸化膜１２を除去せずにイオン注入工程に引き続いて再酸化を行うことに特徴があり、基板１１中の不純物濃度分布が維持されるが、上記イオン注入が上記第１酸化膜１２を介して行われるため、当該注入により第１酸化膜１２内でのＳｉ−Ｏ結合構造に欠損が生じる。そもそも、当該欠損などにより第１酸化膜１２は膜質が低下するため、第１酸化膜１２をそのままゲート絶縁膜としたのでは上記膜質低下により、ゲートリークや耐圧低下等の不良が多発する。そこで、従来では第１酸化膜１２を全て除去して新たな酸化膜を設ける手法が採られていたが、本実施形態における上記再酸化の実行により、上記欠損が酸素雰囲気中で修復され、形成される第２酸化膜１３は、全域において良好な結晶構造を有する。また、同様に基板１１と第１酸化膜１２との界面も酸化されるため、上記イオン注入による膜質低下および界面ダメージを回復するので、従来と同等品質のゲート絶縁膜（第２酸化膜１３）を得ることができる。
【００４４】
また、従来の形態であれば、シリコン基板１１における不純物濃度分布の変動によって所望の信号飽和量を得ることができない。そこで、当該変動を考慮してた量の不純物を予め注入しておくことも考えられるが、この場合、不純物注入量に比例してシリコン基板１１における結晶の欠損が生じ、ＣＣＤにおいて白キズや暗電流などの暗時特性が劣化してしまう。しかし、本実施形態に係る製造方法により、上記不純物濃度分布の変動が抑制されるため、上記暗時特性の劣化も抑制され、シリコン基板１１に対する不純物の注入量に最適な飽和信号量を得ることができる。
【００４５】
なお、本実施形態では垂直ＣＣＤ２のｎウェルをイオン注入により形成した後に第２酸化する場合を示したが、その第２酸化工程が９５０℃以上の高温でアニールと連続して酸化する処理であれば、上記ｎウェル形成におけるイオン注入による基板１１の上記結晶欠損を回復させることもできる。
また、ｎウェルのイオン注入による形成後に９５０℃以上の高温アニールを独立して実施しても同様の効果が得られるが、この場合には不純物分布が大きく変動しないよう以降の再酸化（第２酸化）は９５０℃以下で行われるのが望ましい。
（第２の実施形態）
上記第１の実施形態と異なる実施形態について説明する。本実施形態が上記第１の実施形態と異なるのは出力アンプ部を含めた製造方法のみであり、他の部分の説明は省略する。
【００４６】
本実施形態について、図８の「酸化膜形成工程」〜「電極形成工程」にＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法を示す模式断面図を示している。本実施形態では、イオン注入工程と再酸化（第２酸化の間に）、出力アンプ部５のみ第１酸化膜２２を除去する工程を含む点に特徴がある。
まず、酸化膜形成工程（図８の「酸化膜形成工程」）からイオン注入工程（図８の「イオン注入工程」）を行う。
【００４７】
絶縁膜形成工程では、垂直ＣＣＤや水平ＣＣＤをフォトレジストなどでマスクして出力アンプ部５の第１酸化膜２２を除去する。このとき、垂直ＣＣＤにおける第１酸化膜２２は、上記第１の実施形態と同様に除去しない。
次に、第１の実施形態と同様に、一定の酸素雰囲気中で再酸化を行い第２酸化膜２４ａ、２４ｂを形成する。このとき、垂直ＣＣＤと水平ＣＣＤ上では第１酸化膜２２と合わせた所望の酸化膜厚を得る。
【００４８】
上記工程後、ポリシリコン等の導電膜を第２酸化膜上に堆積した後、パターニングしてゲート電極２５を形成する。
本実施形態における上記各部の酸化膜厚の一例を表２に示した。
【００４９】
【表２】
2008535204.tif 000004
【００５０】
以上に示したような本実施形態によれば、垂直ＣＣＤや水平ＣＣＤについては上記第１の実施形態と同様の電荷転送効果を得ることができる。
さらに本実施形態では、出力アンプ部のソースフォロア回路のＭＯＳトランジスタにおいて、ゲート絶縁膜（第２酸化膜）２４ｂの膜厚を垂直ＣＣＤや水平ＣＣＤのゲート絶縁膜（第２酸化膜）２４ａの膜厚と異なるように形成でき、出力アンプ部にとって最適な膜厚のゲート絶縁膜（第２酸化膜）を形成でき、高性能の出力アンプ部の形成が容易となる。特に、ソースフォロア回路の初段トランジスタのゲート絶縁膜厚を薄膜化すれば、周波数特性が改善して電荷転送型固体撮像装置の高速動作やそれを活用した高画素化が可能になり、さらに良好な撮像特性が得られる。
【００５１】
なお、本実施形態では第１酸化膜２２の除去をイオン注入工程（図８の「イオン注入工程」）後に実施するが、酸化膜形成工程（第１酸化）後で、絶縁膜形成工程における第２酸化より前であれば工程順を変更しても構わない。
また、出力アンプ部において所望の膜厚を有するゲート絶縁膜（第２酸化膜）２４ｂを形成するために、必ずしも第１酸化膜２２を全て除去する必要はなく、エッチング等により第１酸化膜２２の膜厚を薄膜化しても構わない。また、出力アンプ部の一部のみ酸化膜除去を行って、ソースフォロア回路を形成する複数のトランジスタ間でゲート絶縁膜厚が異なる構成としても構わない。
（第３の実施形態）
次に、上記第１及び第２の実施形態と異なる実施形態について説明する。本実施形態に関して、上記第１及び第２との相異点を中心に説明する。
３−１．第３の実施形態におけるＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法
図９の「予備酸化膜形成工程」〜「電極形成工程」に本実施形態に係る製造方法を模式断面図で示している。
【００５２】
本実施形態では、上記酸化膜形成工程の前に予備酸化膜形成工程を行う（図９の「予備酸化膜形成工程」）。当工程では、基板３１上に所定の膜厚の予備酸化膜３２ａ、３２ｂ、３２ｃを形成し（図９の「予備酸化」）、垂直ＣＣＤと出力アンプ部に形成された予備酸化膜３２ａ、３２ｃを除去する（図９の「予備酸化膜除去」）。なお、上記予備酸化工程の代わりにＣＶＤ法などで上記予備酸化膜３２ａ、３２ｂ、３２ｃを形成しても構わない。
【００５３】
次に、水平ＣＣＤに予備酸化膜３２ｂが残存したまま、上記第１の実施形態と同様に、酸化膜形成工程（図９の「第１酸化膜形成工程」）、イオン注入工程（図９の「イオン注入工程」）を実施する。このとき、形成された第１酸化膜３３ａ、３３ｂ、３３ｃのうち、水平ＣＣＤにおける第１酸化膜３３ｂに関しては、残存する予備酸化膜３２ｂを含めて第１酸化が行われて他の第１酸化膜３３ａ、３３ｃよりも厚膜となる。また、図９のイオン注入工程では、ｎ型不純物の注入飛程（Ｒｐ）が第１酸化膜厚３３ａ、３３ｂ、３３ｃよりも大きく、ｎ型不純物の濃度分布のピークが基板３１中に存在するように設定する。
【００５４】
イオン注入工程後、絶縁膜形成工程において、垂直ＣＣＤや水平ＣＣＤをフォトレジストなどでマスクして出力アンプ部の第１酸化膜３３ｃを除去する（図９の「出力アンプ部の酸化除去」）。
さらに、垂直ＣＣＤおよび水平ＣＣＤには第１酸化膜３３ａ、３３ｂが残存したまま、一定の酸素雰囲気で再酸化（第２酸化）を行う（図９の「第２酸化」）。その結果、垂直ＣＣＤ上では第１酸化膜３３ａと合わせて所望の酸化膜厚を得る。
【００５５】
同時に水平ＣＣＤには予備酸化膜３２ｂ、第１酸化膜３３ｂと合わせて所望の膜厚の第２酸化膜３５ｂを得る。例えば、膜厚２０ｎｍの予備酸化膜３２ｂが形成された基板３１に対して２０ｎｍの酸化処理を行うと、膜厚が約３０ｎｍの第１酸化膜３３ｂを得る。さらに当該第１酸化膜３３ｂが形成された基板３１に対して２０ｎｍの酸化処理を行うと、膜厚が約４０ｎｍの第２酸化膜３５ｂを得る。出力アンプ部に関しては第１酸化膜が除去されており、第２酸化だけで酸化膜が形成されるので、酸化膜厚が垂直ＣＣＤと水平ＣＣＤに比べて薄いことはいうまでもない。
【００５６】
上記工程後、ポリシリコン等の導電膜を第２酸化膜上に堆積した後、パターニングしてゲート電極３６を形成する。
本実施形態における上記各部の酸化膜厚推移の一例を表３に示した。本実施の形態では水平ＣＣＤには垂直ＣＣＤよりも厚い酸化膜が形成される。
【００５７】
【表３】
2008535204.tif 000005
【００５８】
３−２．本実施形態における優位性
本実施形態では、垂直ＣＣＤにおいて第１の実施形態と同様の不純物濃度分布とゲート絶縁膜厚を得ることができる。また、出力アンプ部においても、第２の実施形態と同様の不純物濃度分布とゲート絶縁膜厚を得ることができる。従って、第１、第２の実施形態を同様の効果を得ることができる。
【００５９】
さらに本実施形態では、水平ＣＣＤに後述する効果も備える。当効果を図１０、１１を用いて説明する、図１０は水平ＣＣＤにおけるｎ型不純物濃度分布図、図１１は垂直ＣＣＤにおけるｎ型不純物濃度分布図であり、両図ともに（ａ）がイオン注入工程による上記濃度分布図であり、（ｂ）が絶縁膜形成工程後の上記濃度分布図である。なお、便宜上、図１０（ｂ）には垂直ＣＣＤにおける上記濃度分布を、図１１（ｂ）には従来の形態における垂直ＣＣＤの上記濃度分布をそれぞれ破線で示している。
３−２−１．水平ＣＣＤにおけるポテンシャル深さの優位性
本実施形態に係る製造方法では、水平ＣＣＤが垂直ＣＣＤよりも厚い酸化膜３３ｂを介してイオン注入される（図９の「イオン注入工程」）ため、基板３１中の注入飛程Ｒｐが小さくなり、特にｎ型不純物濃度が垂直ＣＣＤに比べて小さくなる（図１０（ａ）、図１１（ａ））。これは、絶縁膜形成工程後の水平ＣＣＤ及び垂直ＣＣＤのｎ型不純物濃度分布に関しても同様である（図１０（ｂ））。
【００６０】
埋め込みチャネルは、図１２に示すように、ｎ型不純物の増加に伴って最大ポテンシャル深さが増加する特性を有するが、上記のように垂直ＣＣＤ用に最適化した注入条件で水平ＣＣＤを同時に形成しつつも、水平ＣＣＤにおける不純物濃度を従来よりも小さくでき、ポテンシャル深さが必要以上に大きくなることを抑制できる。
特に、ＣＣＤ型固体撮像装置における画素の微細化が進むと、垂直ＣＣＤのチャネル幅が１μｍに満たない一方で、水平ＣＣＤのチャネル幅は数十μｍ〜百μｍ程度となる。図１３のように、埋め込みチャネルはチャネル幅が大きくなるとポテンシャル深さも大きくなる性質を有するため、上記のようにチャネル幅が大きく異なると、水平ＣＣＤのポテンシャル深さは垂直ＣＣＤのそれよりも極端に大きくなる。そのため、出力アンプ部において電荷検出後の信号電荷の排出ドレインをさらに高電位にするために高い電源電圧が必要になる。しかし、本実施形態では、水平ＣＣＤのポテンシャル深さが抑制されて電源電圧が抑制されるので、リセットドレイン（不図示）への印加電圧を上げたり、ｎウェル実効濃度を下げるためにｎウェルへのＢなどの追加注入を行うこともない。また、水平ＣＣＤの実効キャリア濃度を低減するようＡｓイオン注入で形成したｎウェルにＢイオン注入するなどの工程数の増加も回避できる。
【００６１】
また、微小幅で飽和電荷量を維持する必要のある垂直ＣＣＤと、高速で高い転送効率が必要な水平ＣＣＤとでは最適なゲート絶縁膜厚も異なるため、それぞれに最適なゲート絶縁膜の膜厚を得ることは難しいが、本実施形態に係る製造方法によれば、微細な画素の垂直ＣＣＤに最適化した上記イオン注入を行っても、水平ＣＣＤや出力アンプ部のトランジスタにおいても適切な膜厚のゲート絶縁膜が形成され良好な特性を得ることができる。
３−２−２．水平ＣＣＤにおける電荷転送効率の優位性  
ところで、水平ＣＣＤは垂直ＣＣＤの１００倍以上の周波数のクロックで動作させるため、転送効率の改善は非常に重要である。本実施形態では、水平ＣＣＤの絶縁膜を垂直ＣＣＤよりも厚膜に形成するため、水平ＣＣＤの転送効率に関しても以下の効果を備える。
【００６２】
当該ゲート絶縁膜（第２酸化膜）の膜厚について図１４を用いて検討する。図１４は、埋め込みチャネルの空乏化時の最大ポテンシャル深さのゲート絶縁膜厚に対する依存性を示す。ゲート絶縁膜の水平ＣＣＤは、垂直ＣＣＤよりも深いポテンシャル深さを有する。同様に、水平ＣＣＤにおけるゲート電極に電圧印加すると、ポテンシャル変化が転送方向へ広がるが、当該ゲート絶縁膜を厚膜化した本実施形態では、その広がりが大きくなる。
【００６３】
そこで、図１５を用いて上記厚膜化が水平ＣＣＤに及ぼす影響について検討する。図１５は、ポテンシャル分布の模式概念図である。なお、説明の便宜上、基板についてはハッチングを付していない。当図に示すように、ゲート絶縁膜厚ｄ１が２０ｎｍの場合には埋め込みチャネルが浅く形成（図１５（ａ））され、ゲート電極への印加電圧による電荷転送方向（Ｘ方向）への電場の広がりが小さく、転送電極間の空隙の影響で転送電極間に電荷転送を妨げる電位分布（図中、一点鎖線で表示）ができやすい。そのため、ゲート電極下の範囲内におけるポテンシャル分布も転送方向（Ｘ方向）に平坦となる。しかし、ゲート絶縁膜厚ｄ２が４０ｎｍの場合には、埋め込みチャネルが深く形成（図１５（ｂ））され、ゲート電極への印加電圧による電荷転送方向への電場が隣接するゲート電極下にも広がってなだらかに傾斜する分布形状を形成し（フリンジング効果）、転送電極間の空隙も電荷転送の妨げになりにくい。つまり、上記厚膜ｄ２の絶縁膜が形成されているケースが、上記ｄ１の薄膜の絶縁膜が形成されているケースと比較して、電荷転送の点で優位性を有する。
【００６４】
以上より、本実施の形態では、良好な転送効率と電源電圧に対して最適なポテンシャル深さを両立した水平ＣＣＤが、わずかな工程を追加するだけで形成することができる。
なお、本実施の形態では出力アンプ部の第１酸化膜を除去した後に第２酸化を行っているが、この場合には出力アンプ部の予備酸化膜は、第１酸化前に除去する必要はなく、第２酸化前に一度に除去しても構わず、第１酸化後で第２酸化より前であれば工程順を変更しても差し支えない。また、出力アンプ部のゲート絶縁膜厚の最適化がさほど重要でなければ、出力アンプ部の第１酸化膜の除去後、第２酸化を行う工程順でなくてもよい。第１酸化膜の除去工程を省略しても水平ＣＣＤの転送効率などの特性改善と垂直ＣＣＤのシェーディング改善の両立は可能である。また、マスク工程とイオン注入工程を追加して、垂直ＣＣＤとは異なる濃度分布を持つｐウェルを水平ＣＣＤに形成しても構わない。
（第４の実施形態）
上記第1〜第３の実施形態と異なる実施形態について図１６を用いて説明する。本実施形態と、上記第1〜第３の実施形態との主な相異点は絶縁膜形成工程であり、当該部分を中心に説明する。
【００６５】
第１の実施形態と同様にして酸化膜形成工程及びイオン注入工程を経た後に絶縁膜形成工程となる。当工程において、基板４１上に形成された酸化膜４２を除去することなく、当該酸化膜４２にＣＶＤ法によりシリコン窒化膜４３を積層させる。これにより、上記酸化膜４２と合わせて所望の膜厚の絶縁膜４４を形成する。これらの膜厚に関しては、例えば、２０ｎｍの膜厚の酸化膜４２に対して、１０ｎｍの膜厚のシリコン窒化膜を堆積させることで、３０ｎｍの膜厚の絶縁膜（ゲート絶縁膜）を形成することができる。
【００６６】
次に、電極形成工程において、上記実施形態１と同様にしてゲート電極４５を形成する。
本実施形態における上記各部の酸化膜厚推移の一例を表４に示した。
【００６７】
【表４】
2008535204.tif 000006
【００６８】
このような工程を経ることで、基板４１と上記酸化膜４２との界面の後退は、従来の形態と比較して抑制される。これは、酸化膜４２上に上記シリコン窒化膜４３を積層させていること、つまり、上記実施形態１と同様に、既存の酸化膜４２を除去することなく絶縁膜４４を形成していることによると考えられる。
【００６９】
なお、出力アンプ部のみシリコン窒化膜を選択的に除去することも可能であり、そのようにすれば、出力アンプ部におけるゲート絶縁膜を薄膜化することになり好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、シェーディング現象を抑制し、かつ飽和電荷量を低下させずに済むため、特に小型かつ高解像度が求められるカメラに搭載されるＣＣＤ型固体撮像装置を製造する際に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明のＣＣＤ型固体撮像装置の構成を示す平面模式図である。
【図２】第1の実施形態に係る垂直ＣＣＤの製造方法を示す模式断面図である。
【図３】第1の実施形態に係る垂直ＣＣＤのｎウェルの不純物濃度を示す図である。
【図４】第1の実施形態に係る垂直ＣＣＤの不純物濃度分布、電場密度分布、電位分布を示す図である。
【図５】第1の実施形態に係る垂直ＣＣＤにおける信号電荷が蓄積した状態での電位分布を示す模式図である。
【図６】第1の実施形態に係る垂直ＣＣＤでの電荷転送段数と信号量低下との関係を示す図である。
【図７】第1の実施形態及び従来の固体撮像装置を用いて得られる撮像画像の一例を示す模式図である。
【図８】第２の実施形態に係る垂直ＣＣＤ及び出力アンプ部の製造方法を示す模式断面図である。
【図９】第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す模式断面図である。
【図１０】第３の実施形態に係る水平ＣＣＤのｎウェルの不純物濃度分布図である。
【図１１】第３の実施形態に係る垂直ＣＣＤのｎウェルの不純物濃度分布図である。
【図１２】第３の実施形態に係る埋め込みチャネルの空乏化時のポテンシャル深さのｎ型不純物濃度依存性を示す図である。
【図１３】ＣＣＤ型固体撮像装置における埋め込みチャネル空乏化時のポテンシャル深さのチャネル幅依存性を示す図である。
【図１４】第３の実施形態の固体撮像装置における埋め込みチャネルの空乏化時のポテンシャル深さのゲート絶縁膜厚依存性を示す図である。
【図１５】第３の実施形態に係る電荷転送部でのポテンシャル分布図である。
【図１６】第４の実施形態に係る垂直ＣＣＤの製造方法を示す模式断面図である。
【図１７】従来のＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法を示す模式断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  フォトダイオード
２  垂直電荷転送部（垂直ＣＣＤ）
３  水平電荷転送部（水平ＣＣＤ）
４  電荷検出部（ＦＤ部）
５  出力アンプ部 
【図１】
2008535204.tif 000007
【図２】
2008535204.tif 000008
【図３】
2008535204.tif 000009
【図４】
2008535204.tif 000010
【図５】
2008535204.tif 000011
【図６】
2008535204.tif 000012
【図７】
2008535204.tif 000013
【図８】
2008535204.tif 000014
【図９】
2008535204.tif 000015
【図１０】
2008535204.tif 000016
【図１１】
2008535204.tif 000017
【図１２】
2008535204.tif 000018
【図１３】
2008535204.tif 000019
【図１４】
2008535204.tif 000020
【図１５】
2008535204.tif 000021
【図１６】
2008535204.tif 000022
【図１７】
2008535204.tif 000023
【国際調査報告】
2008535204.tif 000024
2008535204.tif 000025
2008535204.tif 000026