(57)【要約】【課題】狭ギャップ化が可能で、高速かつ高精度の電荷転送特性を有する単層構造の電荷転送電極を用いた固体撮像素子を生産性よく形成する。【解決手段】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単層構造の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の製方法において、前記電荷転送電極の形成工程が、ゲート酸化膜の形成された、半導体基板表面に、導電性膜を形成する工程と、前記導電性膜上にマスクパターンを形成する工程と、前記マスクパターンをマスクとして前記導電性膜に電極間領域となる開口を形成する工程と、減圧ＣＶＤ法により、前記電極間領域に充填するように、絶縁膜４を形成する工程とを含むことを特徴とする。【選択図】図１
2004335804.tif 000002
【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せしめられた電荷を転送する単層構造の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の製造方法において、
前記電荷転送電極の形成工程が、
ゲート酸化膜の形成された、半導体基板表面に、導電性膜を形成する工程と、
前記導電性膜上にマスクパターンを形成する工程と、
前記マスクパターンをマスクとして前記導電性膜に電極間領域となる開口を形成する工程と、
減圧ＣＶＤ法により、前記電極間領域に充填するように、絶縁膜を形成する工程と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２】
前記導電性膜はシリコン系導電性膜であることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項３】
前記マスクパターンを形成する工程は、前記導電性膜上にレジスト膜を形成する工程と、
フォトリソグラフィにより前記レジスト膜に開口を形成する工程と、
前記レジスト膜の酸成分によって前記有機材料を熱硬化させ、前記開口の側壁にレジスト膜を形成し、前記開口を縮減し微細開口を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項４】
前記開口を形成する工程は、開口幅０．２〜０．５μｍの開口を形成する工程であることを特徴とする請求項３に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項５】
前記微細開口を形成する工程は、前記開口を開口幅０．０５〜０．２０μｍとなるように縮減する工程であることを特徴とする請求項２に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項６】
前記レジスト膜を形成する工程は、膜厚１．０〜１．５μｍ程度となるようにレジストを形成する工程であることを特徴とする請求項４に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項７】
前記開口を形成する工程の後、前記絶縁膜を形成する工程に先立ち、前記電極表面を軽く酸化する前酸化工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項８】
前記絶縁膜を形成する工程は、
窒化シリコン膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項７に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項９】
前記絶縁膜を形成する工程は、
前記光電変換部の表面にも同時に形成されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１０】
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単層構造の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、
ゲート酸化膜の形成された半導体基板表面に、減圧ＣＶＤ法により形成された電極間絶縁膜を隔てて配列形成された複数の導電性膜のパターンで構成されたことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項１１】
前記導電性膜はシリコン系導電性膜であることを特徴とする請求項１０に記載の固体撮像素子。
【請求項１２】
電極間絶縁膜は、前記ゲート酸化膜上での幅が０．０５〜０．２０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の固体撮像素子。
【請求項１３】
前記電極間絶縁膜と前記導電性膜のパターンとの間に熱酸化膜が介在せしめられていることを特徴とする請求項１１に記載の固体撮像素子。
【請求項１４】
前記電極間絶縁膜は、窒化シリコン膜を含むことを特徴とする請求項１３に記載の固体撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子およびその製造方法にかかり、特に単層電極ＣＣＤ（電荷結合素子）構造をもつ固体撮像素子の電極間絶縁膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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の光電変換部と、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、順次電圧を印加することにより、駆動される。
【０００３】
近年、固体撮像素子においては、ギガピクセル以上まで撮像画素数の増加が進んでいるが、画素数の増加に伴い信号電荷の高速転送、すなわち電荷転送電極の高速パルスによる駆動が必要となるため、電荷転送電極の低抵抗化が求められるとともに、電荷転送電極間に形成される電極間絶縁膜についても微細化への要求は高い。
【０００４】
従来、単層構造の電荷転送電極を用いた固体撮像素子では、電荷転送部と光電変換部を同時に形成する方法が用いられている。
この方法では、ゲート酸化膜を介して電極材料を形成し、この電極材料をパターニングして電荷転送電極間のギャップを形成するとともに、同時に光電変換部を開口した後、電荷転送電極間のギャップおよび光電変換部の表面に熱酸化により酸化シリコン膜を形成するという方法が用いられている（特許文献１参照）。
【０００５】
例えば、図９（ａ）に示すように、ｎ型シリコン基板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を形成するとともに、このゲート酸化膜２上に、多結晶シリコン膜３を形成する。
【０００６】
続いて、そしてこの上層にレジストを塗布する。
そして、図９（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、パターン幅０．３から数μｍの開口をもつレジストパターンＲ１を形成する。
【０００７】
この後、図９（ｃ）に示すように、このレジストパターンＲ１をマスクとし、ゲート酸化膜２の窒化シリコン膜２ｂをエッチングストッパとして多結晶シリコン膜３を選択的にエッチング除去し、電極を形成する。
【０００８】
続いて、熱酸化により電極表面および電極間に露呈する基板表面および光電変換部の基板表面に酸化シリコン膜４Ｓを形成する（図１０（ａ））。このとき電極を構成する多結晶シリコン膜３の間隔ｇｐは酸化シリコン膜の分だけ拡大される。
【０００９】
そして、図１０（ｂ）に示すように、この上層に窒化シリコン膜５を形成する。そして最後に、光電変換部にイオン注入を行いｐｎ接合を形成しフォトダイオードを形成する。
このようにして、多結晶シリコン膜３からなる単層構造の電荷転送電極を有する固体撮像素子が形成される。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−３５２０４９号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで前述したように、上記方法の場合、電極間絶縁膜６は熱酸化で形成される。
多結晶シリコン膜を熱酸化して形成した酸化シリコン膜は、ＣＶＤ法で形成した酸化シリコン膜に比べて膜質が良くない。従って、電極間絶縁膜にこのような熱酸化膜を用いた場合、素子の微細化が進むにつれて短絡不良を生じ易くなる。
また、熱酸化により多結晶シリコン膜を酸化して酸化シリコン膜４Ｓを形成することになるため、この酸化シリコン膜４Ｓの膜厚の分だけ電極間距離が拡大されるという問題があった。
さらにまた電極間絶縁膜が熱酸化によって形成される場合、膜厚の制御が困難であり、電極間距離にばらつきが生じるという問題があった。
さらにまた、例えば、電極としては不純物ドープされた多結晶シリコン膜などのシリコン系導電性膜を用いるが、これらの膜を熱酸化した場合、図５（ａ）または（ｂ）に示すように多結晶シリコン膜の粒界に相当する領域に突起Ｔが形成されたりすることがある。図５（ａ）は外側に突起Ｔが形成された場合であり、図５（ｂ）は内側に突起Ｔが形成された場合である。図５（ａ）に示すように外側に形成された場合には、上層に形成される絶縁膜が電極間のギャップに入りにくくボイドが形成されることがある。また内側に突起Ｔが形成された場合には図５（ｂ）に示すように電極間距離が変化してしまうことがある。
【００１２】
このように、従来の固体撮像素子では、電極間絶縁膜の膜質が十分によいものとはいえず、また電荷転送電極の表面酸化によって形成されるため、前述したように粒界から突起Ｔが形成されたり、電極間絶縁膜の膜質は電荷転送電極の構成材料の物性に左右されることがある。特に電荷転送電極が多結晶シリコン膜やアモルファスシリコン膜で形成されているような場合には粒界に起因する突起の形成などにより、電極間距離が局所的に変化したりすることがあった。
【００１３】
また、電荷転送電極の表面酸化によって電極間絶縁膜を形成する場合には、酸化シリコン膜の分だけ電極間距離が増大することになり、解像限界ぎりぎりの微細ギャップを形成し、電極間距離を小さくしたとしても、熱酸化工程で酸化シリコン膜の膜厚分だけ電極間距離が広がることになる。
【００１４】
固体撮像素子の場合、電荷１個の挙動が素子の動作特性を大きく左右することになる。このため電荷転送電極の電極間隔のばらつきは転送速度のばらつきとなり、ひいては転送効率低下の大きな原因となる。
【００１５】
従って単層電極構造の電荷転送電極の電極間距離のさらなる微細化は困難であり、電極間絶縁膜が微細化、高集積化を阻む大きな問題となっていた。
【００１６】
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、単層構造の電荷転送電極を用いた固体撮像素子において、微細化、多画素化をはかるとともに微細化に際しても、耐圧の劣化を防ぎ、電荷転送特性の向上をはかることを目的とする。
また、歩留まり低下を生じることなく、微細かつ高感度で信頼性の高い固体撮像素子を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明では、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単層構造の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の製造方法において、前記電荷転送電極の形成工程が、ゲート酸化膜の形成された、半導体基板表面に、導電性膜を形成する工程と、前記導電性膜上にマスクパターンを形成する工程と、前記マスクパターンをマスクとして前記導電性膜に電極間領域となる開口を形成する工程と、減圧ＣＶＤ法により、前記電極間領域に充填するように、絶縁膜を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００１８】
かかる構成によれば、電極間絶縁膜が減圧ＣＶＤ法で形成されるため、熱酸化膜で構成する場合に比べて膜質が良好で絶縁耐圧が高いものとなる。また、減圧ＣＶＤ法で形成されるため狭い開口領域であっても被覆性よく形成される。さらに電極間絶縁膜は減圧ＣＶＤ法により形成されるため、熱酸化膜の場合のように電極のパターンが低減されるようなこともない。また電極を構成する導電性膜の材質が自由に選択でき、低抵抗の金属膜で形成することも可能である。さらにまた光電変換素子部の絶縁膜も電極間絶縁膜の形成と同時に形成することができる。
【００１９】
また、前記導電性膜はシリコン系導電性膜であることを特徴とする。
シリコン系導電性膜、特に粒界をもつドープト多結晶シリコン膜の場合、熱酸化によって電極間絶縁膜を形成すると突起が形成され、電極間距離にばらつきが生じたりすることがあるが、本発明の方法によれば、減圧ＣＶＤ法により、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜で形成されるため緻密で膜質の良好な電極間絶縁膜を形成することが可能となる。
【００２０】
また、マスクパターンを形成する工程は、前記導電性膜上にレジスト膜を形成する工程と、フォトリソグラフィにより前記レジスト膜に開口を形成する工程と、前記レジスト膜の酸成分によって前記有機材料を熱硬化させ、前記開口の側壁にレジスト膜を形成し、前記開口を縮減し微細開口を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００２１】
かかる構成によれば、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、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、前記レジスト膜の表面に熱硬化層を形成し、前記開口のサイズを縮小することにより、解像限界を超えた微細幅の微細開口を形成することができる。また、このレジスト膜をマスクとしてエッチングを行うことにより、高い寸法精度で微細間隙をもつ電荷転送電極を形成することが可能となる。またこの熱硬化層は、レジスト中の酸成分で塗布された有機材料が熱硬化する点に着目してなされたもので、この幅を高精度に制御することが可能となる。
【００２２】
そしてさらに、転送効率向上のために電極間領域の基板表面にイオン注入を行うような場合、この方法では、電極のパターニングに用いたレジスト膜をマスクとして微細開口に露呈する半導体基板表面にイオン注入を行うこともできるため、電極材料の膜厚や材料を、イオン注入のマスクとして使用可能かどうかの判断で形成する必要がない。従って電極の選択に自由度が得られ、製造が容易となる上、特性の向上のみを考慮して電極材料を選択することができる。
【００２３】
また、前記開口を形成する工程は、開口幅０．２〜０．５μｍの開口を形成する工程である。この範囲に開口幅を形成することにより、より効率よく減圧ＣＶＤ膜を充填することができる。
【００２４】
本発明は、電極間領域が微細である場合に、作業性よく高精度の固体撮像素子を形成することができ、特に有効である。開口幅を上記範囲に選び、この開口幅を縮減することによって従来得ることのできなかった０．１μｍ以下の開口幅を効率よくかつ再現性よく得ることができる。
【００２５】
また、前記微細開口は、レジスト膜の開口を０．０５〜０．２０μｍに縮減することによって形成されることにより、解像限界を超えた微細ギャップ（微細開口）幅が形成でき、高精度で信頼性の高い固体撮像素子を提供することができる。このように微細幅のギャップを形成する場合には、従来の方法では形成不可能であるが、この方法によれば容易に微細化に対応可能である。そしてこの微細開口に絶縁膜を充填するに際しては減圧ＣＶＤ法を用いることにより、被覆性よく絶縁膜を形成することができる。
【００２６】
望ましくは、前記微細開口を形成する工程は、前記レジスト膜の酸成分によって前記有機材料を熱硬化させ、前記開口の側壁にレジスト膜を形成する工程であることにより、高精度に幅の制御が可能となる。
また、前記レジスト膜を形成する工程は、膜厚を開口幅に応じて決定し、高精度のマスクパターンを得ることができるうように形成することにより、高精度で信頼性の高い固体撮像素子を形成することができる。
ここでレジスト膜の膜厚は、１．０〜１．５μｍであるのが望ましい。
【００２７】
さらに、前記開口を形成する工程では、電極間のギャップのみを開口することにより、光電変換部と電荷転送部とを別工程で形成するため、電極間ギャップへのイオン注入に際し、光電変換部に不純物が注入されて不純物濃度を制御するのが困難となるのを防止することができる。
【００２８】
さらに、前記開口を形成する工程の後、前記絶縁膜を形成する工程に先立ち、前記電極表面を軽く酸化するようにしているため、電極間絶縁膜が薄い酸化シリコン膜とＣＶＤ膜との２層構造の絶縁膜で形成されるため、より絶縁耐圧の高い膜を形成することができる。
【００２９】
また、このような２層構造の絶縁膜で構成する場合、熱酸化による薄い酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との２層構造膜である場合に特に高耐圧化をはかることが可能となる。
【００３０】
また、電極は金属膜であってもよく、電極の低抵抗化をはかることができ、高速駆動が可能となる。
【００３１】
また、熱処理により前記電極と前記金属膜との界面に金属シリサイドを形成するシリサイド化工程と、シリサイド化されずに残った金属膜を選択的に除去する工程とを含み、シリコン系導電性膜と金属シリサイド層とからなる電荷転送電極を形成することにより、電極の更なる低抵抗化をはかることができる上、短絡不良もなく、信頼性の高い固体撮像素子電極を形成することが可能となる。
【００３２】
また、シリコン系導電性膜は電極間絶縁膜の上縁よりも十分に低い位置までエッチングしておくことにより、シリサイド化に際してせり上がりが生じても短絡を生じることなく自己整合的にシリサイド膜の形成を行なうことが可能となる。またせりあがりとは、ここでは、シリコンが  金属膜中に拡散してシリサイドが形成される場合、シリコンが露出した領域が全てシリサイド化したあと、その周辺の金属中までシリコンが拡散しシリサイド化が進行し、いわゆる横方向成長がおこり、これが側壁絶縁膜に沿って伸長するものをいう。
【００３３】
また、シリサイド化後、シリサイド化されなかった金属膜をエッチング除去することにより、金属層などの低抵抗層の形成に必要なフォトリソ工程やエッチング工程が不要となり、工程数削減による歩留まりの向上が可能となる。
【００３４】
また、シリコン系導電性膜を形成する工程が、多結晶シリコン膜を成膜する工程と、成膜のなされた多結晶シリコン膜に不純物を添加する工程とを含むことにより、制御性よく所望の不純物濃度を持つ導電性膜を形成することができる。
【００３５】
また、シリコン系導電性膜を形成する工程が、不純物を添加しながらアモルファスシリコン膜を成膜する工程を含むことにより、不純物の注入工程が不要となり、製造が容易で信頼性の高い膜を形成することが可能となる。
【００３６】
また、このシリコン系導電性膜に代えて金属あるいは金属シリサイドあるいはシリコン系導電性膜と金属あるいは金属シリサイド膜との積層膜を用いても良い。上記金属シリサイド膜としては、チタンシリサイドを用いるようにすれば、より低抵抗化をはかることが可能となる。
【００３７】
さらに望ましくは、金属シリサイド膜として、コバルトシリサイドを用いるようにすれば、後続工程における熱による凝集もなく、より低抵抗のシリサイド膜を形成することが可能となる。
【００３８】
また、金属シリサイド膜としては、ニッケル、パラジウム、プラチナ、タンタルのシリサイドとしてもよい。
【００３９】
加えて、金属シリサイド層の上部にチタン、コバルト、ニッケル、パラジウム、プラチナ、タンタルあるいはこれらの窒化物、合金、化合物、複合物を付加するようにし、下層の凝集による高抵抗化を防止することも可能である。
【００４０】
さらにまた、周辺回路領域など、シリサイドを形成しない領域は金属膜の形成に先立ちレジストで被覆保護しておくようにすればよい。
【００４１】
またこの金属膜を選択的に除去した後、熱処理により前記金属シリサイド膜を低抵抗化するアニール工程を含むようにしてもよい。
【００４２】
なおこのシリサイド化のための熱処理は、窒素雰囲気中で６９０から８００℃に加熱するのがよい。
【００４３】
また、シリサイド化されずに残った金属膜を除去した後、８００℃以上に加熱すれば、シリサイド膜の低抵抗をはかることが可能となる。
このように、６９０から８００℃程度の低温下でシリサイド化し、８００℃以上で加熱することにより、低抵抗で短絡不良のおそれのない電荷転送電極を形成することができる。ここで熱処理温度が６９０℃に満たないとシリサイド化反応が十分に進まず、低抵抗化を達成することができない。一方８００℃を越えると反応が進みすぎてシリコン形導電性膜が膜減りし，必要な抵抗値を得ることができなくなることがあるという不都合がある。
【００４４】
また本発明の固体撮像素子では、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単層構造の電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備し、前記電荷転送電極が、ゲート酸化膜の形成された半導体基板表面に、減圧ＣＶＤ法により形成された電極間絶縁膜を隔てて配列形成された複数の導電性膜のパターンで構成されたことを特徴とする。
また、前記導電性膜はシリコン系導電性膜であることを特徴とする。
また、電極間絶縁膜は、前記ゲート酸化膜上での幅が０．０５〜０．２０μｍの範囲内であることを特徴とする。
また、前記電極間絶縁膜と前記導電性膜のパターンとの間に熱酸化膜が介在せしめられていることを特徴とする。
また、前記電極間絶縁膜は、窒化シリコン膜を含むことを特徴とする。
【００４５】
【発明の実施の形態】
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。
（第１の実施の形態）
図１乃至図３に、本発明の第１の実施の形態の固体撮像素子の製造方法を示す。
【００４６】
この固体撮像素子の製造方法は、図１および図２にその電極形成工程を示すように、狭ギャップの電極間領域をも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たことを特徴とするものである。図３および図４はこの方法によって形成された固体撮像素子の平面概要図および断面図である。
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４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、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、前記レジスト膜の表面に熱硬化層を形成し、前記開口のサイズを縮小し、微細開口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もつ電荷転送電極を形成する。
またこの熱硬化層は、レジスト中の酸成分で塗布された有機材料が熱硬化することによって、自己整合的に形成される。
また必要に応じて、このレジスト膜をマスクとして電荷転送領域の基板表面にイオン注入を行うようにしてもよい。
【００４７】
なおここで、半導体基板１としては不純物濃度１．０×１０１６ｃｍ−１程度のｎ型シリコン基板を用い、ゲート酸化膜は、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。
【００４８】
なお、図３および図４に全体の概要説明図を示すように、シリコン基板１には、複数のフォトダイオード３０が形成され、フォトダイオード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３０の間に蛇行形状を呈するように形成される。
【００４９】
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３１は、図３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、やはり蛇行形状を呈するように形成される。
【００５０】
なお、図３においては、電極間絶縁膜３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。
【００５１】
図４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３１、チャネルストップ領域３２、電荷読み出し領域３３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、減圧ＣＶＤ法で形成された微細幅の電極間絶縁膜４で絶縁分離された電荷転送電極３が形成される。
【００５２】
電荷転送部４０は、上述したとおりであるが、図４に示すように、電荷転送部４０の電荷転送電極上面には層間絶縁膜７０が形成される。７１は遮光膜、７２はＰ−ＴＥＯＳからなる絶縁膜、７４はＢＰＳＧ膜からなる平坦化層である。
【００５３】
固体撮像素子の上方には、フォトダイオード３０部分を除いて遮光膜７１が設けられ、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との間は、絶縁性の透明樹脂等からなる平坦化層６１が充填される。電荷転送部４０および電極間絶縁膜４を除いて通例のものと同様であるので説明を省略する。また、図３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。
【００５４】
次にこの固体撮像素子の製造工程について詳細に説明する。
まず、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。
【００５５】
続いて、図１（ａ）に示すように、このゲート酸化膜２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６００〜７００℃とする。この後ＰＯＣｌ３とＮ２とＯ２との混合ガス雰囲気中で９００℃の熱処理を行い多結晶シリコン膜３をドーピングする（リン酸処理）。
【００５６】
続いて、そし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。
【００５７】
そして、図１（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。
【００５８】
この後、図１（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２の窒化シリコン膜２ｂをエッチングストッパとして多結晶シリコン膜３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。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。
【００５９】
そして、図２（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４を形成する（図２（ｂ））。
ここで基板温度は７５０℃に維持し、成膜室内の圧力は１．２Ｔｏｒｒとした。
【００６０】
この後、ＮＨ３とＤＣＳ（ＳｉＨ２Ｃｌ２）とを用いた減圧ＣＶＤ法によりこの電極間絶縁膜４全体を覆うように窒化シリコン膜からなる絶縁膜５を形成する。
【００６１】
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を開口する。
【００６２】
次に、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、基板１との間にｐｎ接合を形成する拡散領域を形成する。このｐｎ接合によって光電変換部が形成される。
そして、単層電極構造の固体撮像素子が形成される。
なおこの電極間絶縁膜４の幅ｇは、レジストパターンＲ１の開口幅ｇとほぼ同じであり、電極間領域の幅を高精度に維持することができ、電極の表面酸化によって電極間絶縁膜を形成する場合に比べ制御性が良好である。また、電極間絶縁膜の幅を広げることなく最小限に維持することができる。
またこの電極間絶縁膜は減圧ＣＶＤ法で形成された酸化シリコン膜（ＨＴＯ）であるため、膜質が良好で耐圧の高いものとなっている。
【００６３】
そしてこの上層に膜厚１００ｎｍのＰ−ＴＥＯＳ膜７２を形成した後、膜厚７００ｎｍのＢＰＳＧ膜７３を形成し、８５０℃でリフローし平坦化する。このようにして絶縁膜７０を得る。この後、カラーフィルタ５０、平坦化層６１、マイクロレンズ６０などを形成して、図３および４に示すような固体撮像素子を得る。
【００６４】
なお前記実施の形態では、ドープト多結晶シリコン膜で電極を形成したが、この電極の上層にチタン膜などの金属膜を形成しても良い。この場合、チタン膜などの金属膜のスパッタリングに先立ち、スパッタリング装置内でアルゴンプラズマによるスパッタエッチを行い、多結晶シリコン膜表面の自然酸化膜を除去した後、大気に曝すことなく連続してチタン膜のスパッタリングを行うことにより、安定して低抵抗化をはかることができる。
また金属膜で構成すれば、膜厚を小さくすることができ、転送効率を向上することができると共に、表面の平坦化をはかることが可能となる。
【００６５】
また、電極間絶縁膜の形成される開口の幅ｇは膜厚を考慮して、図６（ｂ）に示すように電極間領域全体が埋められるように開口の幅ｇｂが充填されるように設定するのが望ましい。開口の幅ｇａが広すぎると図６（ａ）に示すように電極間領域に形成された電極間絶縁膜４に空隙（ボイド）が形成される。
【００６６】
（第２の実施の形態）
なお、前記第１の実施の形態では、電極間絶縁膜４の形成は、ＣＶＤ法によって形成したが、熱酸化によって表面に薄い酸化シリコン膜４Ｓを形成した後減圧ＣＶＤ法によって窒化シリコン膜４Ｎを形成しても良い。以下にこの方法を図７および図８を参照しつつ説明する。
【００６７】
すなわち、図７（ａ）および（ｂ）に示したレジストパターンＲ１を形成する工程は、前記第１の実施の形態と同様に形成する。
そしてこの後、図７（ｃ）に示すように有機材料であるＲＥＬＡＣＳ上層膜（商標名ＡＺ−Ｒ２００と）を形成し、７５〜１２０℃の熱処理を行い、ホールパターン縮合プロセス（ＲＥＬＡＣＳ）により、狭ギャップ形成膜ＲＥを形成し、開口幅ｇ２＝０．０８μｍとなるようにする。
【００６８】
この後、図７（ｄ）に示すように、このレジストパターンＲ１およびこの開口に形成された熱硬化層ＲＥからなる狭ギャップ形成膜をマスクとして、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２の窒化シリコン膜２ｂをエッチングストッパとして多結晶シリコン膜３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。ここではアッシングによりレジストパターンＲ１および熱硬化層ＲＥを除去している。
【００６９】
そして、図３（ａ）に示すように、９００℃のＨＣｌ、Ｏ２雰囲気中で３０〜６０分の熱酸化を行い、酸化シリコン膜４Ｓを形成する。これにより、電極間領域の幅は狭くなるが、あらかじめ、狭ギャップ幅となるように電極を形成しているため、最終的には図８（ｂ）に示すように、ｇ＝０．２μｍとなっている。
【００７０】
この後、ＮＨ３とＤＣＳ（ＳｉＨ２Ｃｌ２）とを用いた減圧ＣＶＤ法によりこの電極間絶縁膜４全体を覆うように窒化シリコン膜からなる絶縁膜４Ｎを形成する。
【００７１】
後は前記第１の実施の形態と同様に形成する。
【００７２】
なおこの電極間絶縁膜４の幅は、レジストパターンＲ１の開口にＲＴＥＬＡＣＳ技術を用いて付加した微細幅の開口により、解像限界を超えて電極間領域を小さくした単層構造の電極を形成することができでき、またこのレジストパターンＲ１をマスクとしてイオン注入を行うようにしているため、位置ずれもなく、高精度のイオン注入を形成することができる。
【００７３】
なお前記第１および第２実施の形態では、電極としてドープト多結晶シリコン膜を用いたが、ドープト多結晶シリコン膜と金属シリサイドとの２層構造膜、金属膜などでもよい。
【００７４】
ここで用いる金属シリサイド膜としては、チタンシリサイドのほか、タンタル、タングステン、モリブデン、ニッケル、コバルト、白金のシリサイドなどが適用可能である。またこれらの金属シリサイドの上層にさらにこれらチタン、タンタル、タングステン、モリブデン、ニッケル、コバルト、白金の窒化物、合金、化合物、複合物を形成しても良い。
金属膜としてはチタン、タンタル、タングステン、モリブデン、ニッケル、コバルト、白金などが適用可能である。
【００７５】
また前記実施の形態では、シリコン系導電性膜として、多結晶シリコン膜を用いたが、多結晶シリコン膜に限定されることなく、アモルファスシリコン、マイクロクリスタルシリコンなど他のシリコン系導電性膜を用いてもよい。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、電極間絶縁膜として減圧ＣＶＤで形成した絶縁膜を用いているため、電極間距離を拡がりなく、高精度に微細幅を維持することができ、高耐圧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。
【００７７】
また、電極表面を軽く酸化し、酸化シリコン膜を形成するとともに、減圧ＣＶＤ法により形成した絶縁膜を積層して２層構造膜とすることにより、絶縁耐圧を維持することができる。
【００７８】
なお、フォトリソグラフィにより形成されたレジスト膜の開口に、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、前記レジスト膜の表面に熱硬化層を形成して、前記開口のサイズを縮小し、解像限界を超えた微細開口を形成して、このレジスト膜をマスクとしてエッチングを行うことにより、高精度の寸法精度で微細間隙をもつ電荷転送電極を形成しておくようにすれば、軽く電極表面を酸化して電極間距離が増大しても、十分に微細化をはかることが可能となる、より高耐圧化をはかることが可能となる。
【００７９】
このようにして高精度で信頼性の高い電荷転送電極を微細ピッチで作業性良く形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の固体撮像素子の製造工程を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の固体撮像素子の製造工程を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態の固体撮像素子を示す平面図である。
【図４】本発明の実施の形態の固体撮像素子を示す断面概要図である。
【図５】従来例の固体撮像素子の電荷転送電極を示す説明図である。
【図６】本発明の固体撮像素子の電荷転送電極を示す説明図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の固体撮像素子の製造工程の一部を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態の固体撮像素子の製造工程の一部を示す図である。
【図９】従来例の固体撮像素子の製造工程を示す図である。
【図１０】従来例の固体撮像素子の製造工程を示す図である。
【符号の説明】
１  シリコン基板
２  ゲート酸化膜
３  電極（多結晶シリコン膜）
４  電極間絶縁膜
４Ｓ  電極間絶縁膜
５  絶縁膜
３０  フォトダイオード部
４０  電荷転送部
５０  カラーフィルタ
６０  マイクロレンズ
７０  絶縁膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【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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