(57)【要約】【課題】第１および第２の電極の短絡を防止し、高歩留まりの固体撮像素子を提供する。【解決手段】本発明は、光電変換部と、前記光電変換部で生起さ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において、前記電荷転送電極が、第１層導電性膜からなる第１の電極と、第２層導電性膜からなる第２の電極とが交互に並置されてなり、第１の電極の上縁が庇状の上部絶縁膜で保護され前記第１の電極と前記第２の電極との間は、間隔が確保されるとともに、前記第１の電極の側壁を覆うようにＣＶＤ法によって形成されたサイドウォール絶縁膜からなる電極間絶縁膜で絶縁分離されている。【選択図】図１
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【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さ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において、
前記電荷転送電極が、第１層導電性膜からなる第１の電極と、第２層導電性膜からなる第２の電極と、
前記第１の電極の側壁を覆うように形成され、前記第１の電極と前記第２の電極との間を絶縁分離するサイドウォール絶縁膜からなる電極間絶縁膜と、
前記第１の電極上を覆う上部絶縁膜とを具備し、
前記上部絶縁膜の周縁が庇状をなすように、前記上部絶縁膜直下に位置する前記第１の電極の上端が退出せしめられたことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像素子であって、
前記第１の電極は、上部絶縁膜との界面における幅が、ゲート絶縁膜との界面における幅よりも小さくなるように形成された固体撮像素子。
【請求項３】
請求項１に記載の固体撮像素子であって、
前記第１の電極は断面台形状をなすように形成された固体撮像素子。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の固体撮像素子であって、
前記サイドウォール絶縁膜は、前記第１の電極の側壁を覆うように基板温度７００℃〜８５０℃で形成されたＣＶＤ膜である固体撮像素子。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の固体撮像素子であって、
前記サイドウォール絶縁膜は、前記第１の電極の周りを軽く酸化して形成された酸化シリコン膜を介して前記第１の電極の周りに形成された膜である固体撮像素子。
【請求項６】
請求項４または５に記載の固体撮像素子であって、
前記サイドウォール絶縁膜はＨＴＯ膜である固体撮像素子。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の固体撮像素子であって、
前記上部絶縁膜は、窒化シリコン膜である固体撮像素子。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の固体撮像素子であって、
前記第１層導電性膜および第２層導電性膜が、シリコン系導電性膜であることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項９】
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製造する方法であって、
前記電荷転送電極の製造工程が、
第１層導電性膜を成膜し、これを上部絶縁膜で被覆した後、フォトリソグラフィにより、前記第１層導電性膜の上縁部が前記上部絶縁膜よりも退出するように、前記第1層導電性膜をパターニングし、第１の電極を形成する工程と、
前記第１の電極の上層に、絶縁膜を成膜する工程と、
前記絶縁膜を異方性エッチングによりエッチングし、前記第１の電極の側壁にサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、
前記サイドウォール絶縁膜の上層に第２層導電性膜を形成し、前記第１の電極間に第２の電極が位置するように前記第２層導電性膜を分離すべく、前記第１の電極上の前記第２層導電性膜を除去して平坦化し、前記第２の電極を形成する工程とを含む固体撮像素子の形成方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第１の電極を形成する工程が、前記上部絶縁膜をハードマスクとし、準異方性エッチングによりパターニングする工程である固体撮像素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第１の電極を形成する工程が、前記上部絶縁膜をハードマスクとし、異方性エッチングによりパターニングする工程と、異方性エッチング後に等方性エッチングを行う工程とを含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記絶縁膜を成膜する工程に先立ち、前記第１の電極の側壁を３０ｎｍから１００ｎｍ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１３】
請求項９乃至１２のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記絶縁膜を成膜する工程は、前記第１の電極の上層に基板温度７００℃〜８５０℃でＣＶＤ法により、絶縁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１４】
請求項１３に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記絶縁膜を成膜する工程は、ＣＶＤ法によりＨＴＯ膜を形成する工程を含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項１５】
請求項９または１４のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第１の電極を形成する工程は、第１層導電性膜を形成する工程と、前記第１層導電性膜上に絶縁膜からなるハードマスクを形成する工程と、前記ハードマスクを用いて前記第１層導電性膜を選択的に除去する工程を含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記ハードマスクは酸化シリコン膜からなる単層膜であり、前記第２層導電性膜は、前記ハードマスク上に積層されることを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記ハードマスクは酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との２層膜であり、前記第２層導電性膜は、前記ハードマスク上に積層されることを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項１８】
請求項９乃至１７のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記平坦化工程は、レジストエッチバック工程である固体撮像素子の製造方法。
【請求項１９】
請求項９乃至１７のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記平坦化工程は、化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical  Mechanical  Polishing）により平坦化する工程である固体撮像素子の製造方法。
【請求項２０】
請求項９乃至１９のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記平坦化工程で平坦化された基板表面に第２のハードマスクを形成する工程と、
前記第２のハードマスクをマスクとして前記第２層導電性膜をパターニングする工程を含むことを特徴とする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、特に固体撮像素子の電荷転送電極の高精度化に関する。
【背景技術】
【０００２】
エリアセンサ等に用いられるＣＣＤを用いた固体撮像素子は、フォトダイオードなどからなる光電変換部と、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、ＣＣＤの高画素化に伴い、固体撮像素子においては、高解像度化、高感度化への要求は高まる一方であり、ギガピクセル以上まで撮像画素数の増加が進んでいる。
このような状況の中で高感度を確保するためには、受光エリアを縮小するのは困難であり、結果として、電荷転送電極の占有面積の縮小化を余儀なくされている。
【０００４】
ところで、電荷転送電極間に設けられる電極間絶縁膜は電極材料の酸化（９００〜９５０℃）によって薄く形成することができる。しかしながら薄くかつ膜質のよい酸化膜を形成しようとすると、酸化温度は上述したように９００℃以上という高温が必要となるため、酸化による熱履歴で基板側の不純物拡散が進み、転送効率の劣化、あるいは感度の低下など種々の問題を招く。
【０００５】
このように熱酸化を用いた電極間絶縁膜の形成は、固体撮像素子の高画素化、微細化（高品質化）を阻む大きな壁となっている。
【０００６】
そこで、固体撮像素子の製造において、すでに注入された不純物の拡散長の伸びを招くほどの高温プロセスを回避し、電荷転送効率の劣化を防ぐため、電極間絶縁膜の形成温度の低温化をはかるべく、本発明者は、ＣＶＤ法により電極間絶縁膜を形成した電荷転送電極を提案している（特許文献１）。
【０００７】
この方法では、図１１（ａ）に示すように、第１の電極３ａをパターニングした後、この上層に基板温度７００℃〜８５０℃でＣＶＤ法によって酸化シリコン膜を形成する。この後、異方性エッチングによりこの酸化シリコン膜をパターニングし、図１１（ｂ）に示すように、第１の電極３ａの側壁を覆うように形成されたサイドウォール絶縁膜６からなる電極間絶縁膜で絶縁分離する。したがって、第１層導電性膜からなる第１の電極と、第２層導電性膜からなる第２の電極とが交互に並置された単層電極構造の電荷転送電極の電極間絶縁膜が、ＣＶＤ法で形成されたサイドウォール絶縁膜で構成されているため、確実かつ微細な間隔を自己整合的に形成できるとともに、高温プロセスを回避し、低温下で膜質の良好な絶縁膜を形成することができ、信頼性の高い、微細構造の固体撮像素子の形成が容易である。
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１００３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、この構造では図１２に示すように、サイドウォール形成時の異方性エッチング工程において第１の電極３ａの肩の部分が削れてしまい、十分な絶縁膜の膜厚を確保することができなくなり、例えば電極間距離ａが小さくなり、第１および第２の電極間の耐圧が悪化し電極間ショートを生じることがある。
【００１０】
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、耐圧の向上をはかるとともに、低温形成が可能で、かつ微細化の容易な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】
【００１１】
そこで本発明は、光電変換部と、前記光電変換部で生起さ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において、前記電荷転送電極が、第１層導電性膜からなる第１の電極と、第２層導電性膜からなる第２の電極と、前記第１の電極の側壁を覆うように形成され、前記第１の電極と前記第２の電極との間を絶縁分離するサイドウォール絶縁膜からなる電極間絶縁膜と、前記第１の電極上を覆う上部絶縁膜とを具備し、前記上部絶縁膜の周縁が庇状をなすように、前記上部絶縁膜直下に位置する前記第１の電極の上端が退出せしめられたことを特徴とする。
この構成によれば、第１の電極の上端が退出せしめられているため、その分、第２の電極との距離は大きく確保されることになり、電極間ショートを回避し、信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００１２】
なお、前記第１の電極は、上部絶縁膜との界面における幅が、ゲート絶縁膜との界面における幅よりも小さくなるように形成されるのが望ましい。
この構成によれば、より確実に電極間距離を確保することができる。
【００１３】
また、前記第１の電極は断面台形状をなすように形成されるのが望ましい。
この構成によれば、より確実に電極間距離を確保することができる。
【００１４】
また、本発明は、上記固体撮像素子において、光電変換部と、前記光電変換部で生起さ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において、前記電荷転送電極が、第１層導電性膜からなる第１の電極と、第２層導電性膜からなる第２の電極とが交互に並置されてなり、前記第１の電極と前記第２の電極との間は、前記第１の電極の側壁を覆うように基板温度７００℃〜８５０℃でＣＶＤ法によって形成されたサイドウォール絶縁膜からなる電極間絶縁膜で絶縁分離されていることを特徴とする。
この構成によれば、第１層導電性膜からなる第１の電極と、第２層導電性膜からなる第２の電極とが交互に並置された単層電極構造の電荷転送電極の電極間絶縁膜が、ＣＶＤ法で形成されたサイドウォール絶縁膜で構成されているため、確実かつ微細な間隔を自己整合的に形成できるとともに、低温下で膜質の良好な絶縁膜を形成することができ、信頼性の高い、微細構造の固体撮像素子の形成が容易である。
【００１５】
また本発明の固体撮像素子は、前記サイドウォール絶縁膜がＨＴＯ膜であるものを含む。
この構成によれば、ＨＴＯ膜は、低温下で形成可能であってかつ膜質が緻密で良好であるため、高品質のサイドウォール絶縁膜を構成することができる。ここでＨＴＯ膜の成膜条件は、基板温度７００〜８５０℃で成膜するのが望ましく、原料ガスとしては、例えば、ＳｉＨ4：３０ｓｃｃｍ，Ｎ2Ｏ：１８００ｓｃｃｍ：計１．０Ｔｏｒｒとするのが望ましい。
【００１６】
また本発明の固体撮像素子は、前記第１層導電性膜および第２層導電性膜が、シリコン系導電性膜であることを特徴とする。
この構成によれば、ＣＭＰあるいはエッチバックにより容易に単層化が可能であるため、加工が容易である。
【００１７】
また前記第１層導電性膜および第２層導電性膜は、ポリメタルで構成されるようにしてもよい。
この構成によれば、平坦化が可能でかつ低抵抗であるため、シャント配線も不要であり、薄型化と高速化との両方が可能となる。従って微細化も可能で高感度で信頼性の高い固体撮像素子の形成が可能となる。
【００１８】
また、本発明は、前記第１および第２の電極間の電極間距離が、０．１μｍ以下である微細構造の固体撮像素子を形成する際に特に有効である。
電極間距離が０．１μｍ以下となると絶縁膜の添加が困難であるが、この方法によれば、ＣＶＤ酸化膜に異方性エッチングを行なうことによる側壁残しにより容易に形成することができるため微細パターンを容易に形成することが可能となる。
【００１９】
また本発明は、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を製造する方法であって、前記電荷転送電極の製造工程が、第１層導電性膜を成膜し、これを上部絶縁膜で被覆した後、フォトリソグラフィにより、前記第１層導電性膜の上縁部が前記上部絶縁膜よりも退出するように、前記第１層導電性膜をパターニングし、第１の電極を形成する工程と、前記第１の電極の上層に、絶縁膜を成膜する工程と、前記絶縁膜を異方性エッチングによりエッチングし、前記第１の電極の側壁にサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、前記サイドウォール絶縁膜の上層に第２層導電性膜を形成し、前記第１の電極間に第２の電極が位置するように前記第２層導電性膜を分離すべく、前記第１の電極上の前記第２層導電性膜を除去して平坦化し、前記第２の電極を形成する工程とを含む。
この構成によれば、上縁部が上部絶縁膜よりも退出するように、第１の電極を形成しているため、短絡を防止することが可能となる。
【００２０】
また本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記第１の電極を形成する工程が、前記上部絶縁膜をハードマスクとし、準異方性エッチングによりパターニングする工程であるものを含む。
この構成によれば、再現性よく、所望の電極形状を得ることができる。
【００２１】
また本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記第１の電極を形成する工程が、前記上部絶縁膜をハードマスクとし、異方性エッチングによりパターニングする工程と、異方性エッチング後に等方性エッチングを行う工程とを含む。
この構成によれば、再現性よく、所望の電極形状を得ることができる。
【００２２】
また本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記絶縁膜を成膜する工程に先立ち、前記第１の電極の側壁を軽くエッチングする工程を含む。ここでエッチング量は３０ｎｍから１００ｎｍとする。
これにより、容易に所望の電極形状を得ることができる。
【００２３】
また本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記絶縁膜を成膜する工程は、前記第１の電極の上層に基板温度７００℃〜８５０℃でＣＶＤ法により、絶縁膜を成膜する工程であるものを含む。
この方法によれば、サイドウォール絶縁膜がＣＶＤ法で形成されるため、低温下で膜質の良好な電極間絶縁膜を自己整合的に形成することができ、製造が容易で信頼性高く、微細化の可能な単層構造の電荷転送電極を容易に形成することができる。なおこのサイドウォール絶縁膜となる絶縁膜の成膜温度は７００℃から８５０℃程度が望ましい。
【００２４】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記絶縁膜を成膜する工程が、ＣＶＤ法によりＨＴＯ膜を形成する工程を含む。
この方法によれば、緻密で高品質のサイドウォール絶縁膜を低温下（７００℃〜８５０℃程度）で効率よく形成可能である。
【００２５】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記第１の電極を形成する工程が、第１層導電性膜を形成する工程と、前記第１層導電性膜上に絶縁膜からなるハードマスクを形成する工程と、前記ハードマスクを用いて前記第１層導電性膜を選択的に除去する工程を含む。
この方法によれば、高精度で信頼性の高い第１の電極のパターンを形成することができる。またこのハードマスクは第２層導電性膜を平坦化する際、第１の電極の除去を抑制する除去抑制層（ストッパ層）として作用するため膜減りもなく平坦な表面を効率よく形成することができる。
【００２６】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記ハードマスクが酸化シリコン膜からなる単層膜であり、前記第２層導電性膜が、前記ハードマスク上に積層されるものを含む。
【００２７】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記ハードマスクが酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との２層膜であり、前記第２層導電性膜が、前記ハードマスク上に積層されるものを含む。
この方法によれば、レジストアッシングにおいて第１の電極を構成する第１層導電性膜の汚染を防止することができる。また、第２層導電性膜のパターニング工程においてこのハードマスクが第１の電極の除去抑制層として良好に作用し、第２層導電性膜のパターニング後に、異方性エッチングによりサイドウォール絶縁膜を形成する際にも、第１の電極上で除去抑制層として良好に作用する。
【００２８】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記平坦化工程が、レジストエッチバック工程であるものを含む。
この方法によれば、ハードマスクが第１の電極の除去抑制層として良好に作用する。
【００２９】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記平坦化工程は、化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical  Mechanical  Polishing）により平坦化する工程であるものを含む。
この方法によれば、ハードマスクが第１の電極の除去抑制層として良好に作用する。
【００３０】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記平坦化工程で平坦化された基板表面に第２のハードマスクを形成する工程と、前記第２のハードマスクをマスクとして前記第２層導電性膜をパターニングする工程を含むものを含む。
この方法によれば、第２のハードマスクが第２層導電性膜のパターニング際して、除去抑制層として良好に作用する。
【００３１】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記第２のハードマスクは、酸化シリコン膜からなる単層膜であるものを含む。
【００３２】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記第２のハードマスクは、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の２層膜であるものを含む。
この方法によれば、レジストアッシングにおいて、第２の電極を構成する第２層導電性膜の汚染を防止することができる。
【００３３】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、パターニングされた前記第２層導電性膜の上層にＣＶＤ法により酸化シリコン膜を形成する工程と、前記２層導電性膜を窒化シリコン膜をストッパとして前記酸化シリコン膜を異方性エッチングし、パターニングされた前記第２層導電性膜の側壁に第２のサイドウォール絶縁膜を形成する工程とを含むものを含む。
この方法によれば、第２層導電性膜のパターニング工程においてこのハードマスクが第２の電極の除去抑制層として良好に作用する。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、第１層導電性膜からなる第１の電極と第２層導電性膜からなる第２の電極とが電極間絶縁膜を介して並置された単層構造の電荷転送電極において、第１の電極の上縁を、準異方性エッチングあるいは、異方性エッチング後等方性エッチングを行うことにより、除去し、上部絶縁膜が第１の電極を庇状に覆うように構成しているため、第１の電極と第２の電極との短絡を防止することができる。また、電極間絶縁膜をＣＶＤ法により形成した酸化膜からなり、前記第１の電極の側壁に形成されたサイドウォール絶縁膜で構成しているため、低温形成が可能で微細かつ高精度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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
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）
この固体撮像素子は、図１および図２に示すように、電荷転送電極が、第１層導電性膜３ａとしての多結晶シリコン層からなる第１の電極Ａと、第２層導電性膜３ｂとしての多結晶シリコン層からなる第２の電極Ｂとが交互に並置され、第１の電極Ａの上縁が準異方性エッチングにより、上部絶縁膜５によって庇状に覆われ、第１の電極と第２の電極との距離が確保され、短絡が防止されるとともに、電極間絶縁膜がＣＶＤ法で形成されたＨＴＯ膜からなるサイドウォール絶縁膜６で構成された単層電極構造からなることを特徴とする。図３（ａ）は第１の電極の要部拡大説明図である。
【００３６】
上記構成によれば、第１の電極Ａの上縁が準異方性エッチングにより除去され、上部絶縁膜によって庇状に覆われるように形成することができ、第１の電極と第２の電極との距離が確保され、短絡が防止される。また電極間絶縁膜がＣＶＤ法で形成されたＨＴＯ膜からなるサイドウォール絶縁膜で構成されているため、低温下で高品質のサイドウォール絶縁膜を形成可能であり、拡散長の伸びも抑制でき、また、第１の電極Ａと、第２の電極Ｂとが交互に並置され、平坦な表面をもつ単層電極構造を容易に形成できる。
【００３７】
他の構造は通例の固体撮像素子と同様であり、光電変換部３０と、前記光電変換部３０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４０とを具備し、光電変換部に開口を持つように形成された遮光膜（図示せず）および表面がほぼ平坦となるように前記光電変換部に充填されたＢＰＳＧ（borophospho  silicate  glass）膜からなる平坦化膜等を含む中間層７０とを具備し、さらにこの中間層上に、フィルタ５０およびレンズ６０を形成してなることを特徴とするものである。
これにより、良好に表面の平坦化をはかることができ、大幅に薄型化をはかることができる。
【００３８】
なおこのゲート酸化膜２は、酸化シリコン膜２ａと窒化シリコン膜２ｂと酸化シリコン膜２ｃとの３層構造膜で構成される。
【００３９】
なお、図１は断面概要図、図２は平面概要図である。図１は図２のＡ−Ａ断面図である。シリコン基板１には、複数のフォトダイオード領域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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
また図１に示すように、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（図示せず）、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、ゲート酸化膜２が形成される。ゲート酸化膜２表面には、電荷転送電極（第１層導電性膜３ａからなる第１の電極Ａ、第２層導電性膜３ｂからなる第２の電極Ｂ）と第１の電極Ａの側壁に形成されたＨＴＯ膜（酸化シリコン膜）からなるサイドウォール絶縁膜としての電極間絶縁膜６とが並置するように形成され、単層電極構造を構成している。
【００４３】
電荷転送部４０は、上述したとおりであるが、図１に示すように、電荷転送部４０の電荷転送電極上面には中間層７０が形成される。そしてフォトダイオード領域３０（光電変換部）部分を除いて図示しない遮光膜、窒化シリコン膜からなる反射防止層が設けられ、凹部にＢＰＳＧ膜からなる平坦化膜が形成される。そしてこの上層に透明樹脂膜からなるパッシベーション膜が設けられる。
【００４４】
そしてこの中間層７０の上方には、さらにカラーフィルタ５０、マイクロレンズ６０が設けられる。また、カラーフィルタ５０とマイクロレンズ６０との間には、必要に応じて絶縁性の透明樹脂等からなる平坦化層が充填されていてもよい。
また、この例では、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。
【００４５】
次にこの固体撮像素子の製造工程について図４乃至および図９を参照しつつ詳細に説明する。
まず、不純物濃度１．０×１０16ｃｍ-3程度のｎ型のシリコン基板１表面に、膜厚１５ｎｍの酸化シリコン膜２ａと、膜厚５０ｎｍの窒化シリコン膜２ｂと、膜厚１０ｎｍの酸化シリコン膜２ｃを形成し、３層構造のゲート酸化膜２を形成する。
【００４６】
続いて、このゲート酸化膜２上に、減圧ＣＶＤ法により、膜厚５０〜３００nmの第１層導電性膜３ａとしての第１層多結晶シリコン膜を形成する。このときの基板温度は５００〜６００℃とする。そしてこの上層に基板温度８５０℃（７００〜８５０℃）でＣＶＤ法により膜厚５０〜３００nmのＨＴＯ膜５を順次積層する（図４（ａ））。
【００４７】
この後、フォトリソグラフィにより第１のレジストパターンＲ１を形成する（図４（ｂ））。
【００４８】
そして、このＨＴＯ膜５をＣＨＦ3とＣ2Ｆ6とＯ2とＨｅとを用いた反応性イオンエッチングによりエッチングし（図４（ｃ））、アッシングによりレジストパターンＲ１を除去しハードマスクを形成する（図４（ｄ））。
【００４９】
このようにして得られたＨＴＯ膜５からなるハードマスクを用いて第１層導電性膜３ａをエッチングする（図５（ａ））。このエッチングに際してはＨＢｒとＯ2との混合ガスを用い、ＲＦパワー５０Ｗ以上の反応性イオンエッチングを行い、第１の電極および周辺回路の配線を形成する。エッチング条件は、ＨＢｒ+Ｏ2(３〜６％）/ＲＦ、５０Ｗ以上/０．６〜２．０Ｐａとした。
ここではＥＣＲ(電子サイクロトロン共鳴：Electron Cycrotoron Resonance)方式あるいはＩＣＰ（誘導結合Inductively Coupled Plasma）方式などのエッチング装置を用いるのが望ましい。なお、完成後の固体撮像素子においては、このＨＴＯ膜５は上部絶縁膜としての役割をもつ。
【００５０】
この後、この上層に減圧ＣＶＤ法により、膜厚５０〜３００ｎｍのＨＴＯ（酸化シリコン）膜６を形成する（図５（ｂ））。
【００５１】
そして反応性イオンエッチングにより水平部分に堆積された酸化シリコン膜６を除去し側壁に残留させサイドウォール（絶縁膜）を形成する（図５（ｃ））。このとき基板表面の反応性イオンエッチングによるダメージを低減するために、若干（２５〜５０ｎｍ程度）水平部分にも残留させるようにする。このときの出っ張り量ｄが１００ｎｍ以下とするのが望ましい。これは反応性イオンエッチングの回り込みでエッチングされる限界を考慮した値である。
【００５２】
続いて、ウエットエッチングにより水平部分に残留した酸化シリコン膜を除去する（図５（ｄ））。このとき第１の電極にテーパがついていても、この第１の電極の形状に起因するテーパがついているため、下部の酸化膜は削れにくく、膜厚が確保されることになる。
【００５３】
この後さらに、減圧ＣＶＤ法によりＨＴＯ膜６Ｓを形成し、ウエットエッチングで除去されたＨＴＯ膜を補充するとともにＯＮＯ膜のトップ酸化膜として膜厚３〜１０ｎｍのＨＴＯ（酸化シリコン）膜６Ｓを形成する（図６（ａ））。
【００５４】
続いて、この上層に、減圧ＣＶＤ法により、第１層導電性膜３ａの高さ以上となるように第２層導電性膜３ｂとして多結晶シリコン膜を形成する。このときの基板温度は５００〜６００℃とする（図６（ｂ））。
【００５５】
さらに、ＣＭＰ法により突出部の第２層導電性膜３ｂを除去し、表面の平坦化を行なう（図６（ｃ）））。
【００５６】
さらに、減圧ＣＶＤ法により膜厚〜５０ｎｍのＨＴＯ膜７を形成する（図６（ｄ））。
【００５７】
そして第２の電極（第２層導電性膜）のパターニングを行い、光電変換部の窓開けを行なう。
まず、第１の電極のパターニングの際と同様に、ハードマスク形成のために膜厚〜５０nmの窒化シリコン膜９を減圧ＣＶＤ法により形成する。
この後フォトリソグラフィにより第２のレジストパターンＲ２を形成する（図７（ａ））。
【００５８】
そして、この窒化シリコン膜９をＣＨＦ3とＣＦ4とＡｒとを用いた反応性イオンエッチングによりエッチングし（図７（ｂ））、アッシングによりレジストパターンＲ２を除去しハードマスクを形成する（図７（ｃ））。
【００５９】
そして窒化シリコン膜９をマスクとしてＣＨＦ3とＣＦ4とＡｒとを用いた反応性イオンエッチングによりＨＴＯ膜をパターニングし、このようにして得られたＨＴＯ膜７と窒化シリコン膜９とからなるハードマスク（第２のハードマスク）を用いて第２層導電性膜３ｂとしての多結晶シリコン膜をエッチングする（図８（ａ））。このエッチングに際してはＨＢｒとＯ2またはＣｌ2とＯ2との混合ガスを用いた反応性イオンエッチングを行い、光電変換部の窓を形成する。ここではＥＣＲあるいはＩＣＰなどのエッチング装置を用いるのが望ましい。また、ハードマスクを用いているためアッシングにおける電極材料(第２層導電性膜)の汚染を回避することができる。
【００６０】
そして膜厚５００ｎｍのＨＴＯ（酸化シリコン）膜１０を形成する（図８（ｂ））。
【００６１】
そして反応性イオンエッチングにより、水平部分に堆積されたＨＴＯ膜１０を除去し、側壁に残留させ、サイドウォールを形成する（図９（ａ））。このとき基板表面の反応性イオンエッチングによるダメージを低減するために、若干水平部分にも残留させるようにする。
続いて、ウエットエッチングにより水平部分に残留したＨＴＯ膜１０を除去する（図９（ｂ））。
【００６２】
このようにして、低抵抗の電荷転送電極が形成される。
【００６３】
そして反射防止膜および遮光層、平坦化膜等の中間層７０を形成し、カラーフィルタ５０、マイクロレンズ６０などを形成して、図１および図２に示したような固体撮像素子を得る。
【００６４】
この固体撮像素子によれば、電荷転送電極が多結晶シリコン層で構成された第１層導電性膜３ａからなる第１の電極と、多結晶シリコンで構成された第２層導電性膜３ａからなる第２の電極とが減圧ＣＶＤ法で形成されたＨＴＯ膜６で構成されたサイドウォールを介して交互に並置されており、この第１の電極の上縁が下縁よりも中に入り、上部絶縁膜が庇状になっているため、第２の電極との短絡を防止することができる。また低温下で低抵抗の単層構造電極を構成しているため、拡散長の伸びもなく高精度で微細な固体撮像素子が形成され、高速化および微細化が可能となる。
【００６５】
この方法によれば、０．１μｍ程度の電極間距離をもつ微細化構造の形成が可能となる。
【００６６】
なおパターニングのためのハードマスクとエッチングストッパ層とをかねてＨＴＯ膜を用いており、高精度で微細なパターンを形成することができる。またエッチングストッパを用いることにより、過研磨による膜減りを防止することができる。
【００６７】
（実施の形態２）
【００６８】
本実施の形態では、図１０（ｂ）に示すように、第１の電極の形状を、上部絶縁膜５よりも幅が狭くなるように構成した点が前記実施の形態１と異なる点である。前記実施の形態１では準異方性エッチングにより第１の電極をパターニングしたが、本実施の形態では、異方性エッチング後等方性エッチングを行うことにより、パターニングし、上記電極形状を得るようにしている。他は前記実施の形態１と同様に形成されている。
【００６９】
図１０に第１の電極の形成工程を説明する。この工程は前記実施の形態１の図５（ａ）乃至（ｄ）に対応するもので、前記実施の形態１の図５（ａ）が本実施の形態の図１０（ａ）および（ｂ）に相当する。
【００７０】
図４（ａ）乃至（ｄ）に示す工程で形成された、ＨＴＯ膜５からなるハードマスクを用いて第１層導電性膜３ａをエッチングする（図１０（ａ））。このエッチングに際してはＨＢｒとＯ2との混合ガスを用い、ＲＦパワー３０Ｗ以下の反応性イオンエッチングを行い、第１の電極および周辺回路の配線を形成する。ここでエッチングガスの酸素は５％以下とするのが望ましい。
続いて、化学的ドライエッチング（ＣＤＥ）により１００ｎｍ程度エッチングし、図１０（ｂ）に示すように、矩形で、上部絶縁膜５が庇状に覆うような形状となるように、第１層導電性膜をエッチングする。
【００７１】
この後、前記実施の形態１と同様にして、この上層に減圧ＣＶＤ法により、膜厚５０〜３００ｎｍのＨＴＯ（酸化シリコン）膜６を形成する（図１０（ｃ））。
【００７２】
そして反応性イオンエッチングにより水平部分に堆積された酸化シリコン膜６を除去し側壁に残留させサイドウォール（絶縁膜）を形成する（図１０（ｄ））。このとき基板表面の反応性イオンエッチングによるダメージを低減するために、若干（２５〜５０ｎｍ程度）水平部分にも残留させるようにする。このときの出っ張り量が１００ｎｍ以下とするのが望ましい。これは反応性イオンエッチングの回り込みでエッチングされる限界を考慮した値である。
【００７３】
続いて、ウエットエッチングにより水平部分に残留した酸化シリコン膜を除去する（図１０（ｅ））。
後は前記実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
このように第１の電極のパターニングに際してハードマスクを用い、異方性エッチングと等方性エッチングの２段階エッチングによって、パターニングしているため、第１の電極の上縁が除去されテーパ形状をなすことになり、上部絶縁膜６よりも退出し、上部絶縁膜が庇状をなして第１の電極を覆うように形成される。この構成により第２の電極との電極間距離を確保することができ、ショートを防止することが可能となる。
【００７４】
他は実施の形態１と同様に形成するが、第２の電極のパターニングに際しても２層膜を用いるようにしてもよい。このようにハードマスクを２層膜で構成することによりパターン精度の向上のみならず、絶縁膜としての信頼性も向上する。そしてさらには、ＣＭＰやレジストエッチバックによる電極の分離を兼ねた平坦化工程においても、除去防止層（エッチングストッパ）として作用するため、さらに歩留りの向上を図ることができる。
【００７５】
なお、前記実施の形態では、第１の電極と第２の電極とを多結晶シリコン層で構成したが、いずれもタングステンシリサイドなどの金属シリサイド層を表面に形成した構造であってもよい。
ここで、シリサイドを構成する金属としてはタングステンに限定されることなくチタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）など適宜変更可能である。さらにシリコン層としても多結晶シリコンに限定されることなくアモルファスシリコン層、マイクロクリスタルシリコン層など適宜変更可能である。
【００７６】
また、前記実施の形態１および２においてはハードマスクを用いてエッチングを行ったが、通常のレジストエッチングでもよいことはいうまでもない。
さらに、第１の電極のパターニング工程は、通常の工程に従って実行しておき、ＣＶＤ法による絶縁膜の形成に先立ち、軽くエッチングすることにより、第１の電極の周りを除去することにより上部絶縁膜が庇状に張りだすように構成してもよい。なおこのエッチングに際してはマスク（上部絶縁膜）で上面を覆った状態でエッチングを行うが、エッチング量としては３０から１００ｎｍ程度とするのが望ましい。
また、製造方法については前記実施の形態に限定されることなく適宜変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上説明してきたように、本発明によれば、第１の電極の上縁を除去し、上部絶縁膜が庇状をなすように構成されているため、第２の電極との電極間距離を確保し、短絡を防止することができるとともに、サイドウォール絶縁膜をＣＶＤ法で形成したＨＴＯ膜で構成しているため、微細で信頼性の高い単層電極構造の電荷転送電極を形成することができ、薄型化が可能で光入射角に対するマージンを減少することができるため、小型カメラなど、微細でかつ高感度の固体撮像装置の形成に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施の形態１の固体撮像素子を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１の固体撮像素子を示す上面図である。
【図３】本発明の実施の形態の固体撮像素子を示す拡大説明図である。
【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図である。
【図６】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図である。
【図７】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図である。
【図８】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図である。
【図９】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図である。
【図１０】本発明の実施の形態２の固体撮像素子の製造工程を示す図である。
【図１１】従来例の固体撮像素子の第１の電極の形成工程を示す説明図である。
【図１２】従来例の固体撮像素子を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  シリコン基板
２  ゲート酸化膜
３ａ  第１層導電性膜
３ｂ  第２層導電性膜
５  ＨＴＯ膜（上部絶縁膜、ハードマスク）
６  ＨＴＯ膜
７  ＨＴＯ膜（第２のハードマスク）
９  窒化シリコン膜（第２のハードマスク）
３０  フォトダイオード領域
４０  電荷転送部
５０  カラーフィルタ
６０  マイクロレンズ
７０  中間層
【図１】
2008130648.tif 000003
【図２】
2008130648.tif 000004
【図３】
2008130648.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008130648.tif 000007
【図６】
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【図７】
2008130648.tif 000009
【図８】
2008130648.tif 000010
【図９】
2008130648.tif 000011
【図１０】
2008130648.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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