(57)【要約】【課題】電荷転送部の駆動用転送電極の積層数を減少し、光電変換部への入光特性を向上する。【解決手段】シリコン基板１００上に電極膜となるポリシリコン膜と絶縁膜１２０を形成し、転送電極パターンに加工する。次に、ポリシリコン膜１６０を形成し、全面エッチバックを施すことにより、サイドウォール１４２、１５２付の転送電極１４０、１５０を形成する。次に、各転送電極１４０、１５０の間の耐圧確保を目的に絶縁膜１７０を積層し、各転送電極１４０、１５０のギャップ部分に絶縁膜１７０を充填する。この後、遮光膜１８０を形成し、さらにその上層に絶縁膜、カラーフィルタ、オンチップレンズを形成していく。このようにして、単層構造の転送電極１４０、１５０を設けることにより、光電変換部の周辺領域における薄膜化を図り、入射効率の向上を実現する。【選択図】        図１
2004179608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換部及び前記光電変換部で生成した信号電荷を転送する電荷転送部を設けた半導体基板と、
前記半導体基板上にゲート絶縁膜を介して形成され、前記電荷転送部を駆動する少なくとも第１の転送電極及び第２の転送電極と、
前記半導体基板の転送電極の上層に絶縁膜を介して形成され、前記転送電極を遮光するとともに、前記光電変換部の受光領域に対応する開口部を有する遮光膜とを有し、
前記第１の転送電極と第２の転送電極は、共通の単層電極膜から形成されている、
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１の転送電極と第２の転送電極は、それぞれ前記光電変換部の受光領域を避ける領域に、前記電荷転送部のチャネル方向に交互に配置され、
前記第１の転送電極は前記受光領域のチャネル方向の一側部に沿ってチャネル方向と直交する方向に線状に形成された駆動パルス伝送用の信号線部と、前記信号線部から受光領域に向ってチャネル方向に延在した電極印加部とを有し、
前記第２の転送電極は前記受光領域のチャネル方向の他側部に沿ってチャネル方向と直交する方向に線状に形成された駆動パルス伝送用の信号線部と、前記信号線部から受光領域に向ってチャネル方向に延在した電極印加部とを有していることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１の転送電極と第２の転送電極は、外周部に転送電極材料よりなるサイドウォール部を有していることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項４】
複数の光電変換部及び前記光電変換部で生成した信号電荷を転送する電荷転送部を設けた半導体基板上に電荷転送部を駆動する複数の転送電極を配設し、その上に遮光膜を有する固体撮像装置の製造方法であって、
前記半導体基板上にゲート絶縁膜を介して電極材料よりなる転送電極用導電膜を形成する工程と、
前記転送電極用導電膜上にエッチングストッパ用絶縁膜を形成する工程と、
前記転送電極用導電膜及びエッチングストッパ用絶縁膜を、前記転送電極のサイドウォール部を除く基本部分に対応するパターンに加工し、複数の転送電極を分離する工程と、
前記転送電極用導電膜及びエッチングストッパ用絶縁膜の上に、サイドウォール用導電膜を積層する工程と、
前記サイドウォール用導電膜を全面エッチバックすることにより、前記複数の転送電極の側部にサイドウォール用導電膜を残し、サイドウォールを形成する工程と、
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５】
前記サイドウォール形成後、前記転送電極用導電膜及びエッチングストッパ用絶縁膜の上に埋め込み用絶縁膜を積層する工程と、前記埋め込み用絶縁膜の上に遮光膜を形成する工程とを有することを特徴とする請求項４記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
複数の光電変換部及び前記光電変換部で生成した信号電荷を転送する電荷転送部を設けた半導体基板上に電荷転送部を駆動する複数の転送電極を配設し、その上に遮光膜を有する固体撮像装置の製造方法であって、
前記半導体基板上にゲート絶縁膜を介して電極材料よりなる転送電極用導電膜を形成する工程と、
前記転送電極用導電膜上にサイドウォール形成用絶縁膜を形成する工程と、
前記サイドウォール形成用絶縁膜及び転送電極用導電膜の所定位置にサイドウォール形成用の溝部を形成する工程と、
前記サイドウォール形成用絶縁膜の上にサイドウォール用導電膜を積層する工程と、
前記サイドウォール用導電膜を全面エッチバックすることにより、前記溝部内にサイドウォールを形成する工程と、
前記転送電極用導電膜に光電変換部に対応する開口部を加工し、複数の転送電極を分離する工程と、
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７】
前記転送電極用導電膜に開口部を加工する前に、前記サイドウォール形成用絶縁膜を除去する工程を有することを特徴とする請求項６記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記転送電極用導電膜に開口部を加工する際に、前記転送電極用導電膜とサイドウォール形成用絶縁膜の両方に開口部を形成することを特徴とする請求項６記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記転送電極用導電膜に開口部を加工した後に、その開口部を用いて前記光電変換部を形成するための不純物添加を行うことを特徴とする請求項６記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記サイドウォール形成後、前記転送電極用導電膜及びエッチングストッパ用絶縁膜の上に埋め込み用絶縁膜を積層する工程と、前記埋め込み用絶縁膜の上に遮光膜を形成する工程とを有することを特徴とする請求項６記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
半導体基板上に絶縁膜を介して電極用導電膜パターンを形成する工程と、
前記電極用導電膜パターンの上面にエッチングストッパ用絶縁膜を形成する工程と、
前記電極用導電膜パターン及びエッチングストッパ用絶縁膜の上にサイドウォール用導電膜を積層する工程と、
前記サイドウォール用導電膜を全面エッチバックすることにより、前記電極用導電膜パターンの側部にサイドウォール用導電膜を残し、サイドウォールを形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体製造方法。
【請求項１２】
前記サイドウォールを用いて前記半導体基板にセルフアラインによる不純物添加を行う工程を有することを特徴とする請求項１１記載の半導体製造方法。
【請求項１３】
複数の光電変換部及び前記光電変換部で生成した信号電荷を転送する電荷転送部を設けた半導体基板上に電荷転送部を駆動する複数の転送電極を配設し、その上に遮光膜を有する固体撮像装置の製造方法であって、
前記半導体基板上にゲート絶縁膜を介して電極材料よりなる転送電極用導電膜を形成する工程と、
前記転送電極用導電膜上にオフセット用絶縁膜を形成する工程と、
前記オフセット用絶縁膜にオフセットサイドウォール形成用の溝部を形成する工程と、
前記オフセット用絶縁膜の上にオフセットサイドウォール用絶縁膜を積層し、前記溝部内にオフセットサイドウォール用絶縁膜を埋め込む工程と、
前記オフセットサイドウォール用絶縁膜のエッチバックによって前記溝部内にオフセットサイドウォールを形成する工程と、
前記オフセット用絶縁膜の少なくとも受光領域に対応する領域を除去する工程と、
前記オフセット用絶縁膜及び前記オフセットサイドウォールをマスクとしてエッチングを行い、前記転送電極用導電膜に転送電極を分離するためのギャップを形成するとともに、少なくとも受光領域に対応する領域の転送電極用導電膜を除去する工程と、
前記オフセット用絶縁膜及び前記オフセットサイドウォールの上層にギャップ充填用絶縁膜を積層する工程と、
前記ギャップ充填用絶縁膜の少なくとも転送電極及びギャップの上部領域にレジストマスクを設けてエッチングを行い、少なくとも受光領域上に位置する前記ギャップ充填用絶縁膜を除去するとともに、前記オフセット用絶縁膜及び転送電極の受光領域側の側部に前記ギャップ充填用絶縁膜による電極サイドウォールを形成する工程と、
前記電極サイドウォールをマスクとして前記受光領域上のゲート絶縁膜の一部の層を除去する工程と、
前記電極サイドウォールをマスクとして前記受光領域に不純物添加を行う工程と、
前記電極サイドウォールをマスクとして前記受光領域上のゲート絶縁膜の残りの層を除去する工程と、
前記レジストマスクを除去した後、上層絶縁膜を形成することにより前記受光領域上に受光用絶縁膜を再形成する工程と、
前記上層絶縁膜の上に受光領域に対する開口部を有する遮光膜を形成する工程と、
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１４】
前記ギャップ充填用絶縁膜は下層のシリコン酸化膜と上層のシリコン窒化膜とで形成し、前記電極サイドウォールは前記ギャップ充填用絶縁膜のシリコン窒化膜によって形成することを特徴とする請求項１３記載の固体撮像装置の体製造方法。
【請求項１５】
前記ギャップ充填用絶縁膜はシリコン窒化膜より形成することを特徴とする請求項１３記載の固体撮像装置の体製造方法。
【請求項１６】
前記オフセット用絶縁膜にオフセットサイドウォール形成用の溝部を形成する前に、前記オフセットサイドウォール用絶縁膜をエッチバックする際のエッチングストッパとなるシリコン酸化膜を形成することを特徴とする請求項１５記載の固体撮像装置の体製造方法。
【請求項１７】
前記ギャップ充填用絶縁膜を積層した後、その上面に平坦化膜を設けて平坦化することを特徴とする請求項１３記載の固体撮像装置の体製造方法。
【請求項１８】
前記ゲート絶縁膜は下層の酸化膜と中層の窒化膜と上層の酸化膜の３層構造で形成し、前記転送電極用導電膜にギャップを形成するエッチング時に前記ギャップの底部及び前記受光領域上に配置される上層の酸化膜を除去し、前記ギャップ充填用絶縁膜のエッチング時に前記受光領域上に配置される中層の窒化膜を除去し、前記不純物添加後に前記受光領域上に配置される下層の酸化膜を除去することを特徴とする請求項１３記載の固体撮像装置の体製造方法。
【請求項１９】
複数の光電変換部及び前記光電変換部で生成した信号電荷を転送する電荷転送部を設けた半導体基板上に電荷転送部を駆動する複数の転送電極を配設し、その上に遮光膜を有する固体撮像装置の製造方法であって、
前記半導体基板上にゲート絶縁膜を介して電極材料よりなる転送電極用導電膜を形成する工程と、
前記転送電極用導電膜上にオフセット用絶縁膜を形成する工程と、
前記オフセット用絶縁膜にオフセットサイドウォール形成用の溝部を形成する工程と、
前記オフセット用絶縁膜の上にオフセットサイドウォール用絶縁膜を積層し、前記溝部内にオフセットサイドウォール用絶縁膜を埋め込む工程と、
前記オフセットサイドウォール用絶縁膜のエッチバックによって前記溝部内にオフセットサイドウォールを形成する工程と、
前記オフセット用絶縁膜の少なくとも受光領域に対応する領域を除去する工程と、
前記オフセット用絶縁膜及び前記オフセットサイドウォールをマスクとしてエッチングを行い、前記転送電極用導電膜に転送電極を分離するためのギャップを形成するとともに、少なくとも受光領域に対応する領域の転送電極用導電膜を除去する工程と、
前記オフセット用絶縁膜及び前記オフセットサイドウォールをマスクとして前記受光領域上のゲート絶縁膜の一部の層を除去する工程と、
前記オフセット用絶縁膜及び前記オフセットサイドウォールの上層にギャップ充填用絶縁膜を積層する工程と、
前記ギャップ充填用絶縁膜を全面エッチバックすることにより、少なくとも受光領域上に位置する前記ギャップ充填用絶縁膜を除去するとともに、前記オフセット用絶縁膜及び転送電極の受光領域側の側部に前記ギャップ充填用絶縁膜による電極サイドウォールを形成する工程と、
前記ギャップ充填用絶縁膜の少なくとも転送電極及びギャップの上部領域にレジストマスクを設け、前記電極サイドウォールをマスクとして前記受光領域に不純物添加を行う工程と、
前記電極サイドウォールをマスクとして前記受光領域上のゲート絶縁膜の残りの層を除去する工程と、
前記レジストマスクを除去した後、上層絶縁膜を形成することにより前記受光領域上に受光用絶縁膜を再形成する工程と、
前記上層絶縁膜の上に受光領域に対する開口部を有する遮光膜を形成する工程と、
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２０】
前記ギャップ充填用絶縁膜は下層のシリコン酸化膜と上層のシリコン窒化膜とで形成し、前記電極サイドウォールは前記ギャップ充填用絶縁膜のシリコン窒化膜によって形成することを特徴とする請求項１９記載の固体撮像装置の体製造方法。
【請求項２１】
前記ギャップ充填用絶縁膜はシリコン窒化膜より形成することを特徴とする請求項１９記載の固体撮像装置の体製造方法。
【請求項２２】
前記オフセット用絶縁膜にオフセットサイドウォール形成用の溝部を形成する前に、前記オフセットサイドウォール用絶縁膜をエッチバックする際のエッチングストッパとなるシリコン酸化膜を形成することを特徴とする請求項２１記載の固体撮像装置の体製造方法。
【請求項２３】
前記ギャップ充填用絶縁膜を積層した後、その上面に平坦化膜を設けて平坦化することを特徴とする請求項１９記載の固体撮像装置の体製造方法。
【請求項２４】
前記ゲート絶縁膜は下層の酸化膜と中層の窒化膜と上層の酸化膜の３層構造で形成し、前記転送電極用導電膜にギャップを形成するエッチング時に前記ギャップの底部及び前記受光領域上に配置される上層の酸化膜を除去し、続いて前記ギャップの底部及び前記受光領域上に配置される中層の窒化膜を除去するエッチングを行い、前記不純物添加後に前記受光領域上に配置される下層の酸化膜を除去することを特徴とする請求項１９記載の固体撮像装置の体製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光電変換部と電荷転送部を形成した半導体基板上に電荷転送部を駆動する転送電極を配設し、その上に遮光膜を設けた固体撮像装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体基板にホトダイオード等の光電変換部とＣＣＤ構造による電荷転送部を形成し、この半導体基板上に絶縁膜を介して電荷転送部を駆動する複数層の転送電極を形成し、さらにその上に遮光膜を配置して電荷転送部への光の入射を遮断した構造を有する固体撮像装置が提供されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
図６は、このような従来の固体撮像装置における遮光膜と転送電極の具体例を示す概略平面図である。
図６（ａ）に示す網目模様の部分が遮光膜１０の平面視形状を示しており、ホトダイオードの受光領域に対応した開口部１０Ａ（図示の例では長方形）が形成されている。
そして、この遮光膜１０によって遮光された下層部分に２層の転送電極１２、１４が形成されている。
図６（ｂ）は、この２層の転送電極１２、１４の形状を示している。なお、図中のＹ方向が電荷転送方向（すなわち、チャネル方向）である。
各転送電極１２、１４は、それぞれポリシリコン膜より形成されており、Ｙ方向に沿って交互に配置され、下層のＣＣＤ電荷転送部に順次転送パルスを印加する。また、各転送電極１２、１４は、それぞれ転送パルスを伝送するために、Ｘ方向に沿って引き出された信号線部１２Ａ、１４Ａを有しており、各信号線部１２Ａ、１４Ａが互いに重なる状態で配置されている。
【０００３】
図７は、図６に示す固体撮像装置の積層構造を示す部分断面図であり、図７（ａ）は図６のＸ−Ｘ’線断面、図７（ｂ）は図６のＹ２−Ｙ’２線断面、図７（ｃ）は図６のＹ１−Ｙ’１線断面を示している。
図示のように、この固体撮像装置は、ＣＣＤ垂直転送部２０等を設けたシリコン基板２２の上面に絶縁膜２４を介して転送電極１２、１４が配置されている。各転送電極１２、１４は、図７（ｂ）（ｃ）に示すように、互いに重複する部分では中間に絶縁膜２６が配置されており、さらに各転送電極１２、１４の上層に、絶縁膜２８を介して遮光膜１０が配置されている。
また、遮光膜１０の上層には、さらに上層絶縁膜３０、３２を介して色フィルタ３４が配置され、その上層にオンチップレンズ３６が設けられている。
なお、図示のように、シリコン基板２２において、領域Ａがホトダイオード部、領域Ｂが信号読み出し部、領域Ｃが垂直転送部、領域Ｄが画素分離部を示している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１４８５６１号公報
【特許文献２】
特開２００２−７６３２０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の固体撮像装置においては、複数層の転送電極を積層してその上に遮光膜を配置する構成であるため、光電変換部の受光領域の周辺部に遮光膜の隆起が大きくなり、光電変換部への受光効率が低下するという問題があった。
特に、昨今のデバイスの微細化により、開口部の大きさに比べて周囲の層厚が大きくなり、転送電極の層厚が集光に及ぼす影響がますます大きくなる傾向にある。
具体的には、図７において、ホトダイオード部（領域Ａ）の周辺部分の層厚が厚いと、オンチップレンズ３６に入った後の光路が長いため、斜め光をホトダイオード部に集光することが難しくなり、結果として素子の中心と両端での集光の違いに起因するシェーディングを発生させてしまう。
【０００６】
そこで本発明の目的は、電荷転送部の駆動用転送電極の積層数を減少でき、光電変換部の周辺の上層膜の隆起量を抑制することにより、光電変換部への入光特性を向上できる固体撮像装置及びその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、複数の光電変換部及び前記光電変換部で生成した信号電荷を転送する電荷転送部を設けた半導体基板と、前記半導体基板上にゲート絶縁膜を介して形成され、前記電荷転送部を駆動する少なくとも第１の転送電極及び第２の転送電極と、前記半導体基板の転送電極の上層に絶縁膜を介して形成され、前記転送電極を遮光するとともに、前記光電変換部の受光領域に対応する開口部を有する遮光膜とを有し、前記第１の転送電極と第２の転送電極は、共通の単層電極膜から形成されていることを特徴とする。
【０００８】
また本発明は、複数の光電変換部及び前記光電変換部で生成した信号電荷を転送する電荷転送部を設けた半導体基板上に電荷転送部を駆動する複数の転送電極を配設し、その上に遮光膜を有する固体撮像装置の製造方法であって、前記半導体基板上にゲート絶縁膜を介して電極材料よりなる転送電極用導電膜を形成する工程と、前記転送電極用導電膜上にエッチングストッパ用絶縁膜を形成する工程と、前記転送電極用導電膜及びエッチングストッパ用絶縁膜を、前記転送電極のサイドウォール部を除く基本部分に対応するパターンに加工し、複数の転送電極を分離する工程と、前記転送電極用導電膜及びエッチングストッパ用絶縁膜の上に、サイドウォール用導電膜を積層する工程と、前記サイドウォール用導電膜を全面エッチバックすることにより、前記複数の転送電極の側部にサイドウォール用導電膜を残し、サイドウォールを形成する工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、複数の光電変換部及び前記光電変換部で生成した信号電荷を転送する電荷転送部を設けた半導体基板上に電荷転送部を駆動する複数の転送電極を配設し、その上に遮光膜を有する固体撮像装置の製造方法であって、前記半導体基板上にゲート絶縁膜を介して電極材料よりなる転送電極用導電膜を形成する工程と、前記転送電極用導電膜上にサイドウォール形成用絶縁膜を形成する工程と、前記サイドウォール形成用絶縁膜及び転送電極用導電膜の所定位置にサイドウォール形成用の溝部を形成する工程と、前記サイドウォール形成用絶縁膜の上にサイドウォール用導電膜を積層する工程と、前記サイドウォール用導電膜を全面エッチバックすることにより、前記溝部内にサイドウォールを形成する工程と、前記転送電極用導電膜に光電変換部に対応する開口部を加工し、複数の転送電極を分離する工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、複数の光電変換部及び前記光電変換部で生成した信号電荷を転送する電荷転送部を設けた半導体基板上に電荷転送部を駆動する複数の転送電極を配設し、その上に遮光膜を有する固体撮像装置の製造方法であって、前記半導体基板上にゲート絶縁膜を介して電極材料よりなる転送電極用導電膜を形成する工程と、前記転送電極用導電膜上にオフセット用絶縁膜を形成する工程と、前記オフセット用絶縁膜にオフセットサイドウォール形成用の溝部を形成する工程と、前記オフセット用絶縁膜の上にオフセットサイドウォール用絶縁膜を積層し、前記溝部内にオフセットサイドウォール用絶縁膜を埋め込む工程と、前記オフセットサイドウォール用絶縁膜のエッチバックによって前記溝部内にオフセットサイドウォールを形成する工程と、前記オフセット用絶縁膜の少なくとも受光領域に対応する領域を除去する工程と、前記オフセット用絶縁膜及び前記オフセットサイドウォールをマスクとしてエッチングを行い、前記転送電極用導電膜に転送電極を分離するためのギャップを形成するとともに、少なくとも受光領域に対応する領域の転送電極用導電膜を除去する工程と、前記オフセット用絶縁膜及び前記オフセットサイドウォールの上層にギャップ充填用絶縁膜を積層する工程と、前記ギャップ充填用絶縁膜の少なくとも転送電極及びギャップの上部領域にレジストマスクを設けてエッチングを行い、少なくとも受光領域上に位置する前記ギャップ充填用絶縁膜を除去するとともに、前記オフセット用絶縁膜及び転送電極の受光領域側の側部に前記ギャップ充填用絶縁膜による電極サイドウォールを形成する工程と、前記電極サイドウォールをマスクとして前記受光領域上のゲート絶縁膜の一部の層を除去する工程と、前記電極サイドウォールをマスクとして前記受光領域に不純物添加を行う工程と、前記電極サイドウォールをマスクとして前記受光領域上のゲート絶縁膜の残りの層を除去する工程と、前記レジストマスクを除去した後、上層絶縁膜を形成することにより前記受光領域上に受光用絶縁膜を再形成する工程と、前記上層絶縁膜の上に受光領域に対する開口部を有する遮光膜を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、複数の光電変換部及び前記光電変換部で生成した信号電荷を転送する電荷転送部を設けた半導体基板上に電荷転送部を駆動する複数の転送電極を配設し、その上に遮光膜を有する固体撮像装置の製造方法であって、前記半導体基板上にゲート絶縁膜を介して電極材料よりなる転送電極用導電膜を形成する工程と、前記転送電極用導電膜上にオフセット用絶縁膜を形成する工程と、前記オフセット用絶縁膜にオフセットサイドウォール形成用の溝部を形成する工程と、前記オフセット用絶縁膜の上にオフセットサイドウォール用絶縁膜を積層し、前記溝部内にオフセットサイドウォール用絶縁膜を埋め込む工程と、前記オフセットサイドウォール用絶縁膜のエッチバックによって前記溝部内にオフセットサイドウォールを形成する工程と、前記オフセット用絶縁膜の少なくとも受光領域に対応する領域を除去する工程と、前記オフセット用絶縁膜及び前記オフセットサイドウォールをマスクとしてエッチングを行い、前記転送電極用導電膜に転送電極を分離するためのギャップを形成するとともに、少なくとも受光領域に対応する領域の転送電極用導電膜を除去する工程と、前記オフセット用絶縁膜及び前記オフセットサイドウォールをマスクとして前記受光領域上のゲート絶縁膜の一部の層を除去する工程と、前記オフセット用絶縁膜及び前記オフセットサイドウォールの上層にギャップ充填用絶縁膜を積層する工程と、前記ギャップ充填用絶縁膜を全面エッチバックすることにより、少なくとも受光領域上に位置する前記ギャップ充填用絶縁膜を除去するとともに、前記オフセット用絶縁膜及び転送電極の受光領域側の側部に前記ギャップ充填用絶縁膜による電極サイドウォールを形成する工程と、前記ギャップ充填用絶縁膜の少なくとも転送電極及びギャップの上部領域にレジストマスクを設け、前記電極サイドウォールをマスクとして前記受光領域に不純物添加を行う工程と、前記電極サイドウォールをマスクとして前記受光領域上のゲート絶縁膜の残りの層を除去する工程と、前記レジストマスクを除去した後、上層絶縁膜を形成することにより前記受光領域上に受光用絶縁膜を再形成する工程と、前記上層絶縁膜の上に受光領域に対する開口部を有する遮光膜を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の固体撮像装置では、電荷転送部を駆動する第１の転送電極と第２の転送電極が共通の単層電極膜から形成されていることから、転送電極の積層数を減少でき、光電変換部の周辺の上層膜の隆起量を抑制することにより、光電変換部への入光特性を向上できる。
【００１３】
また本発明の製造方法では、半導体基板上に形成した転送電極用導電膜及びエッチングストッパ用絶縁膜を転送電極の基本部分に対応するパターンに加工し、複数の転送電極を分離した後、サイドウォール用導電膜を積層して全面エッチバックすることにより、複数の転送電極の側部にサイドウォールを形成するようにしたことから、電極材料よりなるサイドウォール付きの複数の転送電極を単層構造で形成することが可能となり、転送電極の積層数を減少でき、光電変換部の周辺の上層膜の隆起量を抑制することにより、光電変換部への入光特性を向上できるとともに、各転送電極間の微小ギャップを適正に加工でき、転送効率を低下させることなく、薄型化を図ることが可能となる。
【００１４】
また本発明の製造方法では、半導体基板上に設けた転送電極用導電膜にサイドウォール形成用の溝部を形成し、サイドウォール用導電膜を積層して全面エッチバックすることにより、サイドウォールを形成するとともに、転送電極用導電膜に光電変換部に対応する開口部を加工し、複数の転送電極を分離するようにしたことから、電極材料よりなるサイドウォール付きの複数の転送電極を単層構造で形成することが可能となり、転送電極の積層数を減少でき、光電変換部の周辺の上層膜の隆起量を抑制することにより、光電変換部への入光特性を向上できるとともに、各転送電極間の微小ギャップを適正に加工でき、転送効率を低下させることなく、薄型化を図ることが可能となる。
【００１５】
また本発明の製造方法では、転送電極用導電膜上に設けたオフセット用絶縁膜の形成して溝部を設け、オフセットサイドウォール用絶縁膜を積層して溝部内にオフセットサイドウォールを形成し、このオフセットサイドウォールをマスクとしてエッチングを行い、転送電極用導電膜に転送電極を分離するためのギャップを形成し、このギャップにギャップ充填用絶縁膜を充填して各転送電極を絶縁するとともに、このギャップ充填用絶縁膜を用いて転送電極の受光領域側の側部に電極サイドウォールを形成し、この電極サイドウォールのセルフアラインによってを受光領域への不純物添加及びゲート絶縁膜の除去を行うことから、単層構造の転送電極を分離するための微小ギャップの形成及び絶縁を適正に行えるとともに、受光領域に対する適正な不純物添加や絶縁膜除去を有効に行え、転送効率や受光感度を低下させることなく、薄型化を図ることが可能となる。
【００１６】
また本発明の製造方法では、転送電極用導電膜上に設けたオフセット用絶縁膜の形成して溝部を設け、オフセットサイドウォール用絶縁膜を積層して溝部内にオフセットサイドウォールを形成し、このオフセットサイドウォールをマスクとしてエッチングを行い、転送電極用導電膜に転送電極を分離するためのギャップを形成し、このギャップにギャップ充填用絶縁膜を充填して各転送電極を絶縁するとともに、このギャップ充填用絶縁膜を用いて転送電極の受光領域側の側部に電極サイドウォールを形成し、この電極サイドウォールのセルフアラインによってを受光領域への不純物添加を行うことから、単層構造の転送電極を分離するための微小ギャップの形成及び絶縁を適正に行えるとともに、受光領域に対する適正な不純物添加や絶縁膜除去を有効に行え、転送効率や受光感度を低下させることなく、薄型化を図ることが可能となる。
【００１７】
また本発明の製造方法では、ギャップ充填用絶縁膜による電極サイドウォールの形成前にゲート絶縁膜の一部の層の除去を行い、その後、電極サイドウォールの形成と受光領域への不純物添加を行うことにより、電極サイドウォールの膜減りを抑制し、高さを維持した状態で後工程を行うことが可能となり、転送電極と遮光膜との絶縁状態を損なうことなく、電流リークのない信頼性の高い固体撮像装置を製造することが可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による固体撮像装置及びその製造方法の実施の形態例について説明する。
本発明の実施の形態では、電荷転送部の駆動用転送電極を単層電極構造として薄膜化し、光電変換部の周辺の上層膜の隆起を低くして光電変換部への入光特性を向上できるようにしたものである。
また、この転送電極の作成時に電極材料のサイドウォールを利用して微細加工を行い、さらにこのサイドウォールも転送電極の一部として利用できるようにした。
【００１９】
図１及び図２は、本発明の第１の実施の形態例による固体撮像装置の製造工程を示す図であり、図１は概略平面図である。また、図２は部分断面図であり、図２（ａ）〜（ｅ）は図１のＹ−Ｙ’線断面、図２（ｆ）は図１のＸ−Ｘ’線断面を示している。
まず、図示しない工程において、シリコン基板１００上にゲート絶縁膜１１０（酸化膜や窒化膜、また酸化膜と窒化膜の積層膜等）を形成し、イオン注入によりホトダイオード部（領域Ａ）、信号読み出し部（領域Ｂ）、垂直転送部（領域Ｃ）、画素分離部（領域Ｄ）などの領域を作成する。
次に、その上に転送電極膜となるポリシリコン（Poly-Si ）膜を形成し、その上層にエッチングストッパ用の絶縁膜（酸化膜等）１２０を形成する。ここで転送電極膜となるポリシリコン膜は、後に形成するポリシリコン膜によるサイドウォール部を含めた上で、所望の抵抗値に対応した膜厚に設定する。
また、その上のエッチングストッパ用の絶縁膜１２０は、後工程のエッチバック加工の際に、最初に形成したポリシリコン膜を保護するためのストッパとして機能できる膜厚に設定する。
【００２０】
次に、図１（ａ）に示すように、ホトダイオード部の受光領域に対応する開口部や各転送電極を分離するためのパターンをホトレジスト１３０により形成し、ドライエッチングにより酸化膜１２０と転送電極用のポリシリコン膜を加工する。図２（ａ）は、このドライエッチング後の状態を示している。図示のように、シリコン基板１００上にゲート絶縁膜１１０を介して転送電極１４０、１５０の基本部分（サイドウォール部を除く部分）と、ストッパ用絶縁膜１２０のパターンが形成されている。
次に、図２（ｂ）に示すように、この上面全体にサイドウォールとなるポリシリコン膜１６０を形成する。そして、いわゆるエッチバック法によりポリシリコン膜１６０を全体的に除去し、その転送電極１４０、１５０の基本部分及びストッパ用絶縁膜１２０の周辺エッジ部分にポリシリコンを部分的に残存させることにより、サイドウォールを形成する。
【００２１】
図１（ｂ）及び図２（ｃ）は、このエッチバック後の状態を示している。図示のように、転送電極１４０、１５０の基本部分及びストッパ用絶縁膜１２０の周辺エッジ部分に、その全周にわたってポリシリコン（すなわち、基本部分と同じ転送電極材）によるサイドウォール部１４２、１５２が形成される。
このようなサイドウォール部１４２、１５２を有することにより、２つの転送電極１４０、１５０の間のギャップ長を微小に制御し、また、転送電極１４０、１５０の面積を最大限大きくして、十分な転送効率を確保するようにしている。例えば約０．１μｍのギャップを微細加工することができる。
【００２２】
次に、各転送電極１４０、１５０の間の耐圧確保を目的に、各転送電極１４０、１５０の上に埋め込み用絶縁膜（酸化膜等）１７０を積層する（図２（ｄ））。この際、各転送電極１４０、１５０のギャップ内に絶縁膜１７０を埋める方が耐圧確保の上で望ましいが、本例では、サイドウォール部１４２、１５２の傾斜面により、絶縁膜１７０がスムーズに各転送電極１４０、１５０のギャップ部分に充填でき、各転送電極１４０、１５０の間の確実な絶縁状態を形成し易くできるという利点もある。
この後は、従来の固体撮像装置の製造方法と同様にして、図２（ｆ）に示すように、遮光膜１８０を形成し、さらにその上層に図示しない絶縁膜、カラーフィルタ、オンチップレンズを形成していく。
【００２３】
以上のようにして、共通の単層電極膜（ポリシリコン膜）から電気的に分離された２つの転送電極１４０、１５０を形成できる。
各転送電極１４０、１５０は、図１（ｂ）に示すように、それぞれホトダイオード部の領域Ａを避ける領域に、電荷転送部（垂直転送部）のチャネル方向（Ｙ方向）に交互に配置されている。
そして、転送電極１４０は領域Ａのチャネル方向の一側部に沿ってチャネル方向と直交する方向に線状に形成された駆動パルス伝送用の信号線部１４０Ａと、この信号線部１４０Ａから領域Ａに向ってチャネル方向に延在した電極印加部１４０Ｂとを有するパターンに形成され、転送電極１５０は領域Ａのチャネル方向の他側部に沿ってチャネル方向と直交する方向に線状に形成された駆動パルス伝送用の信号線部１５０Ａと、この信号線部１５０Ａから領域Ａに向ってチャネル方向に延在した電極印加部１５０Ｂとを有するパターンに形成されている。
このような転送電極１４０、１５０に所定の駆動パルスを印加することにより、従来の固体撮像素子と同様に信号電荷の転送を行うことが可能である。
【００２４】
図３及び図４は、本発明の第２の実施の形態例による固体撮像装置の製造工程を示す図であり、図３は概略平面図である。また、図４は部分断面図であり、図３のＸ−Ｘ’線断面を示している。
まず、図示しない工程において、シリコン基板２００上にゲート絶縁膜２１０を形成し、イオン注入により垂直転送部（領域Ｃ）、画素分離部（領域Ｄ）などの領域を作成する。次に、第１の実施の形態例と同様に、転送電極材となるポリシリコン膜と、その上層のサイドウォール形成用の絶縁膜２２０を形成する。
この後、図３（ａ）に示すように、転送電極の分離部分のみをホトレジスト２３０でパターン形成し、ドライエッチングにより絶縁膜２２０とその下層のポリシリコン膜を加工し、転送電極の分離部分に対応する溝部を形成する。
次に、その上層に新たにポリシリコン膜を成膜してエッチバック法を施すことにより、図３（ｂ）に示すように、転送電極の分離部分に対応する溝部内にサイドウォール部２４０を形成する。これにより、各転送電極間のギャップを狭く加工することができる。
【００２５】
次に、ポリシリコン膜上の絶縁膜２２０をウエットエッチングによって除去する。なお、ここで、加工された狭いギャップを利用して、いわゆるセルフアラインで、ギャップ部に転送効率改善用のイオン注入を行っても良い。
次に、絶縁膜２２０の除去によって露出したポリシリコン膜２６０上に、ホトダイオード部に光を入射させるための開口部のみを有するマスクパターンをホトレジスト２５０で形成し、そのパターンでポリシリコン膜２６０をドライエッチング法で加工する（図３（ｃ））。
なお、絶縁膜２２０は、サイドウォール部２４０を形成した時点で基本的に不要となるものであるので、図３に示す例では、開口部の形成前に全体的に除去しているが、これを転送電極上に残すような方法も可能である。図４は、転送電極上に絶縁膜２２０を残した場合の例を示している。
【００２６】
次に、ホトレジスト２５０のパターンを残したままで、ホトダイオード部のイオン注入を行う（図４（ａ））。これで同時に読み出し部も形成される。
この後、ホトレジスト２５０を除去すると、図３（ｄ）に示すような転送電極間のギャップと開口部を有する転送電極となるポリシリコン膜２７０のパターンが形成される。
次に、図４（ｂ）に示すように、各転送電極間の耐圧確保を目的に埋め込み用絶縁膜（酸化膜）２８０を形成する。その際、ギャップ内を絶縁膜で埋める方が耐圧確保の上で望ましい。
この後は、従来の固体撮像装置の製造方法と同様にして、遮光膜、絶縁膜、カラーフィルタ、オンチップレンズを形成していく。
【００２７】
以上のような第２の実施の形態例では、ホトダイオード部の領域Ａをポリシリコン膜２７０の開口部にセルフアラインでイオン注入することができ、所望の場所へ、より正確にホトダイオード部及び読み出し部の領域形成をすることができる。
また、ポリシリコン膜２７０の開口部には、サイドウォール部を設けないので、大きな開口部を得ることができ、入射効率を向上することが可能である。
【００２８】
以上のような本発明の各実施の形態例では、以下のような効果を得ることが可能である。
（１）転送電極が単層になるため、全体の層厚が薄くなり、斜め光を開口部に集光することが容易になる。その結果、斜め光に対する感度を向上することができる。
（２）転送電極間のギャップを狭く加工できるため、下層の電荷転送部に形成されるポテンシャルディップを抑えることができる。そのため転送不良の発生を抑えることができる。
（３）転送電極の形状に角張った部分があると、その電極上に形成された遮光膜に対して、局所的に電界集中が発生し、耐圧不足やショートの原因となるが、本実施の形態例の場合、転送電極にサイドウォール部を形成することで丸みを帯びた形状になるため、局所的に電界集中を防止することができる。
（４）転送電極間のギャップが狭くても、サイドウォール部の傾斜形状により転送電極間の絶縁膜の埋め込み性が良くなるため、対向する転送電極間で発生する耐圧不足やリーク電流を防止することができる。
【００２９】
なお、上述した第１の実施の形態におけるサイドウォール部の形成方法は、固体撮像装置の受光部の製造方法のみでなく、他の半導体装置におけるサイドウォールの形成方法としても用いることができる。
例えば固体撮像装置における出力部のトランジスタは、いわゆるＬＤＤと同じ製法で形成されるため、トランジスタ特性を向上する方法として、上述したサイドウォール部の形成方法を利用できる。
すなわち、まず、各種の素子を形成する半導体基板上に絶縁膜を介して導電膜パターンを形成し、この導電膜パターンの上面にエッチングストッパ膜を形成する。次に、導電膜パターン及びエッチングストッパ膜の上に全体的に導電膜を積層し、この導電膜を全面エッチバックすることにより、導電膜パターンの側部に導電膜を残し、これをサイドウォールとして利用する。
そして、このサイドウォールを用いて半導体基板にセルフアラインによる不純物添加を行うことで、トランジスタにおけるソース、ドレインを形成できる。
【００３０】
また、上述した実施の形態例では、電極材料よりなるサイドウォール部を設けた転送電極を有する例について説明したが、サイドウォール部をもたない転送電極を単層構造で設けるようにしてもよい。
この場合、転送電極間の微小ギャップを形成する方法としては種々考えられるが、例えば図５に示すような方法を用いることが可能である。
これは、まずシリコン基板３６０上に絶縁膜３７０を介して転送電極材料となるポリシリコン膜３００を形成し、その上に絶縁膜（ＮＳＧ）３１０を積層し、この絶縁膜３１０にホトレジスト３２０のパターニングによって加工用の溝部３３０を形成する。そして、その上に新たな絶縁膜（酸化膜）３４０を積層してエッチバックを行うことにより、加工用の溝部３３０内に絶縁性のサイドウォール３５０を形成する。そして、このサイドウォール３５０によって形成される微小ギャップを通して下層のポリシリコン膜３００のエッチングを行うことにより、微小ギャップ３８０を形成し、各転送電極を分離する。
このような方法により、例えば０．１μｍ程度のギャップを隔てた転送電極パターンを形成できる。
【００３１】
次に、本発明の第４の実施の形態例として、図５に示した微小ギャップの形成方法を用いた具体的な固体撮像装置の製造方法について説明する。
図８〜図１０は本発明の第４の実施の形態例による固体撮像装置の製造工程を示す部分断面図である。
まず、図８（ａ）に示すように、ｐ型シリコンよりなる半導体基板４１１上に、熱酸化法による熱酸化膜４１２ａを例えば３０ｎｍ程度の膜厚で形成し、その上に減圧ＣＶＤによるシリコン窒化膜（ＬＰ−ＳｉＮ）４１２ｂを例えば３０ｎｍ程度の膜厚で形成し、さらにその上に減圧ＣＶＤによる高温酸化膜（ＨＴＯ；ＣＶＤ−ＳｉＯ2 ）４１２ｃを例えば１０ｎｍ程度の膜厚で形成し、３層ゲート絶縁膜（いわゆるゲートＯＮＯ膜）を形成する。
次に、その上に転送電極膜となるポリシリコン膜４１３を例えば３００ｎｍ程度の膜厚で形成し、続いて、その上にシリコン酸化膜（ＣＶＤ−ＳｉＯ2 ）４１４を例えば２５０ｎｍ程度の膜厚で積層する。ここで形成するシリコン酸化膜４１４は、電極パターンの微小ギャップを形成するためのものであり、ここではオフセット絶縁膜というものとする。
【００３２】
ここからはハードマスク形成工程に移行する。
まず、シリコン酸化膜４１４の上に、後に垂直レジスタ転送電極のギャップや配線間のギャップ（位置的には画素間の中央付近）になる個所に溝４１５ａを有するホトレジスト４１５のパターンを形成する。
次に、このホトレジスト４１５をマスクとしてドライエッチング及び後処理によりシリコン酸化膜４１４を垂直（この場合の垂直とは基板の深さ方向をいう）に加工し、図８（ｂ）に示すように、シリコン酸化膜４１４にサイドウォール形成用の溝部４１４ａを形成する。
そして、ホトレジスト４１５を除去した後、図８（ｃ）に示すように、全面にサイドウォール用の高温酸化膜４１６を減圧ＣＶＤによって例えば１５０ｎｍ程度の膜厚で積層し、その一部を溝部４１５ａの内部に埋め込む。
次に、図８（ｄ）に示すように、全面エッチバック及び後洗浄によってシリコン酸化膜４１４上の高温酸化膜４１６を除去し、高温酸化膜によるギャップ形成用のサイドウォール（ここではオフセットサイドウォールという）４１７を形成する。
【００３３】
次に、図９（ｅ）に示すように、ホトレジスト４１８により、画素間配線領域及び垂直レジスタ転送電極となる部分をマスクし、その他の領域のシリコン酸化膜４１４をドライエッチング及び後処理によって除去する。
次に、図９（ｆ）に示すように、ホトレジスト４１８を除去した後、その下側に残ったシリコン酸化膜４１４及びサイドウォール４１７をマスク（以下、無機マスクという）としてドライエッチング及び後処理を行い、ポリシリコン膜４１３を垂直に加工する。
このエッチングによって画素間配線領域及び垂直レジスタ転送電極となる領域を残し、その他の領域のポリシリコン膜４１３が除去される。また、このエッチング内のオーバーエッチングステップと後処理内の希ＨＦ処理によって下層の高温酸化膜４１２ｃも除去される。
また、このエッチングによって、サイドウォール４１７の間隙を通してポリシリコン膜が除去され、ポリシリコン膜４１３及び高温酸化膜４１２ｃに微小ギャップ４２０が形成される。これにより、２つの転送電極４１３Ａ、４１３Ｂが単層構造で形成されることになる。
【００３４】
次に、図９（ｇ）に示すように、上層に減圧ＣＶＤによる高温酸化膜（ＨＴＯ；ＣＶＤ−ＳｉＯ2 ）４２１を例えば３０ｎｍ程度の膜厚で積層し、さらに、その上層にシリコン窒化膜（ＣＶＤ−ＳｉＮ）４２２を例えば１５０ｎｍ程度の膜厚で積層する。これにより、微小ギャップ４２０に高温酸化膜４２１及びシリコン窒化膜４２２が埋め込まれる。すなわち、本例では、高温酸化膜４２１及びシリコン窒化膜４２２によってギャップ充填用絶縁膜が構成される。
そして、図９（ｈ）に示すように、シリコン窒化膜４２２の上層にセンサ部の開口部分だけを開口したホトレジスト４２３をパターニングし、これをマスクとしてドライエッチングを行い、センサ受光領域上のシリコン窒化膜４２２を除去する。
これにより、２つの転送電極４１３Ａ、４１３Ｂの間のギャップ内には、高温酸化膜４２１及びシリコン窒化膜４２２が充填され、また、転送電極４１３Ａ、４１３Ｂの側面部分にはシリコン窒化膜４２２がサイドウォール状に残る。以下、この部分を電極サイドウォール４２２Ａという。
次に、ホトレジスト４２３と電極サイドウォール４２２Ａをマスクとして、センサ部のバルク層に対するＡｓ等のイオン注入を行う（すなわち、センサ部のｎウエル領域を形成する）。このような手順によって、電極サイドウォール４２２Ａの膜厚を用いてセンサ部周辺の転送電極の近傍位置までイオン注入を行うことができ、高い受光感度を得ることが可能となる。
【００３５】
次に、図１０（ｉ）に示すように、ホトレジスト４２３及びシリコン窒化膜４２２をマスクとしてドライエッチング及び後処理を行い、センサ部上の高温酸化膜４２１及びシリコン窒化膜４１２ｂを除去する。
さらに、図では省略するが、例えば希フッ酸等によるウエットエッチングによってセンサ部上の残りの熱酸化膜４１２ａを除去した後、図１０（ｊ）に示すように、全面に熱酸化法によってシリコン酸化膜４２４を形成し、センサ部上に新たに酸化膜を設けた後、その上にセンサ部に対応した開口部を有する遮光膜４２５を形成する。
このようにして、微小ギャップで分離された単層ポリシリコン転送電極を形成できるとともに、受光感度の高いセンサ部を形成することが可能となる。
【００３６】
次に、本発明の第５の実施の形態例を説明する。この第５の実施の形態例も上述した第４の実施の形態例と同様に図５に示した微小ギャップの形成方法を用いたものであるが、第４の実施の形態例の方法をさらに改良したものである。
上述した第４の実施の形態では、図９（ｈ）で電極サイドウォール４２２Ａを形成した後、図１０（ｉ）におけるドライエッチング工程を経てゲート絶縁膜のウエットエッチングに至ることから、図１０（ｉ）に示すように、電極サイドウォール４２２Ａが削られて上端部ａの位置が低くなり、転送電極４１３Ａ、４１３Ｂの上部に配置される各酸化膜４１４、４２１の上側部ｂが露出した状態で配置される。
したがって、この状態でウエットエッチングを行うと、酸化膜４１４、４２１がランダムに削られ、最悪の場合には、下側の転送電極４１３Ａ、４１３Ｂに至る空隙が形成され、転送電極４１３Ａ、４１３Ｂと遮光膜４２５が導通し易くなり、リーク電流が生じる恐れがある。
そこで、以下に説明する第５の実施の形態例は、電極サイドウォールの高さを維持し、転送電極と遮光膜との絶縁性を高め、信頼性を向上した固体撮像装置を製造する方法を提供するものである。
【００３７】
図１１〜図１３は本発明の第５の実施の形態例による固体撮像装置の製造工程を示す部分断面図である。
なお、図１１（ａ）から図１２（ｆ）までの工程は、図８（ａ）から図９（ｆ）までの工程と基本的に共通であるので簡単に説明する。なお、各膜の膜厚や製法等は、特に明記しない限り図８（ａ）から図９（ｆ）までの工程に準ずるものとする。
まず、図１１（ａ）において、半導体基板５１１上に熱酸化膜５１２ａ、シリコン窒化膜５１２ｂ、高温酸化膜５１２ｃよりなるゲートＯＮＯ膜を形成する。次に、その上に転送電極膜となるポリシリコン膜５１３を形成し、続いて、その上にオフセット絶縁膜としてのシリコン酸化膜５１４を積層する。なお、本例においては、シリコン酸化膜５１４を上述した第４の実施の形態例よりも大きい膜厚、例えば３００ｎｍ〜４００ｎｍ程度の膜厚で形成するものとする。
【００３８】
ここからはハードマスク形成工程に移行し、まず、シリコン酸化膜５１４の上に、溝部５１５ａを有するホトレジスト５１５のパターンを形成し、このホトレジスト５１５をマスクとしてドライエッチング及び後処理によりシリコン酸化膜５１４を加工し、図１１（ｂ）に示すように、シリコン酸化膜５１４にサイドウォール形成用の溝部５１４ａを形成する。
そして、ホトレジスト５１５を除去した後、図１１（ｃ）に示すように、全面にサイドウォール用の高温酸化膜５１６を積層し、その一部を溝部５１５ａの内部に埋め込む。
次に、図１１（ｄ）に示すように、全面エッチバック及び後洗浄によってシリコン酸化膜５１４上の高温酸化膜５１６を除去し、高温酸化膜によるギャップ形成用のサイドウォール（ここではオフセットサイドウォールという）５１７を形成する。
【００３９】
次に、図１２（ｅ）に示すように、ホトレジスト５１８により、画素間配線領域及び垂直レジスタ転送電極となる部分をマスクし、その他の領域のシリコン酸化膜５１４をドライエッチング及び後処理によって除去する。
次に、図１２（ｆ）に示すように、ホトレジスト５１８を除去した後、その下側に残ったシリコン酸化膜５１４及びサイドウォール５１７をマスク（無機マスク）としてドライエッチング及び後処理を行い、ポリシリコン膜５１３を垂直に加工して、画素間配線領域及び垂直レジスタ転送電極となる領域を残し、その他の領域のポリシリコン膜５１３並びにその下層の高温酸化膜５１２ｃを除去する。これにより、サイドウォール５１７の間隙を通してポリシリコン膜が除去され、ポリシリコン膜５１３及び高温酸化膜５１２ｃに微小ギャップ５２０が形成され、２つの転送電極５１３Ａ、５１３Ｂが単層構造で形成される。
なお、このエッチング工程によって無機マスク（シリコン酸化膜５１４及びサイドウォール５１７）の膜厚はある程度薄くなる。
【００４０】
次に、これ以降の工程は第４の実施の形態例とは異なる工程である。
まず、図１２（ｇ）に示すように、無機マスクを加工マスクとして、センサ部の開口領域上に存在するシリコン窒化膜５１２ｂを除去する。この工程でも無機マスクの膜厚はある程度薄くなる。
次に、図１２（ｈ）に示すように、上層に減圧ＣＶＤによる高温酸化膜（ＨＴＯ；ＣＶＤ−ＳｉＯ2 ）５２１を例えば３０ｎｍ程度の膜厚で積層し、さらに、その上層にシリコン窒化膜（ＣＶＤ−ＳｉＮ）５２２を例えば１５０ｎｍ程度の膜厚で積層する。これにより、微小ギャップ５２０に高温酸化膜５２１及びシリコン窒化膜５２２が埋め込まれる。すなわち、本例では、高温酸化膜５２１及びシリコン窒化膜５２２によってギャップ充填用絶縁膜が構成される。
そして、図１２（ｉ）に示すように、ドライエッチングで異方性の全面エッチバックを行う。これにより、２つの転送電極５１３Ａ、５１３Ｂの外周が高温酸化膜５２１によって被覆され、各転送電極５１３Ａ、５１３Ｂのギャップ５２０内にシリコン窒化膜５２２が充填され、さらに、各転送電極５１３Ａ、５１３Ｂの側面部分にシリコン窒化膜５２２による電極サイドウォール５２２Ａが形成される。
また、このときのドライエッチングはシリコン窒化膜の終点検出を行う工程であり、ＯＥ（オーバーエッチング）時間を例えば２秒として行うことにより、上述した高温酸化膜５２１がなくなり、熱酸化膜５１２ａの途中でエッチングが止まるものである。
【００４１】
次に、図１３（ｊ）に示すように、センサ部の開口部以外を残してホトレジスト５２３のパターンを形成し、これをマスクとして例えばＡｓ等のイオン注入を行い、センサ部のｎウエル領域を形成する。そして、後処理をせずに、すなわち同じホトレジスト５２３をマスクとして希ＨＦウエットエッチングを行い、センサ部の開口上に存在する熱酸化膜５１２ａを加工除去する。
この後は、上述した第４の実施の形態例と同様にして、図１３（ｋ）に示すように、全面に熱酸化法によってシリコン酸化膜５２４を形成し、センサ部上に新たに酸化膜を設けた後、その上にセンサ部に対応した開口部を有する遮光膜５２５を形成する。
このようにして、微小ギャップで分離された単層ポリシリコン転送電極を形成できるとともに、受光感度の高いセンサ部を形成することが可能となる。
そして本例では、センサ部の受光領域上のシリコン窒化膜５１２ｂを既に除去した後に、図１２（ｉ）における全面エッチバックで電極サイドウォール５２２Ａを形成するので、この電極サイドウォール５２２Ａを減少させる工程を介することなく、センサ部の受光領域上の熱酸化膜５１２ａを除去する希ＦＨウエットエッチングを行うことから、電極サイドウォール５２２Ａの高さを維持した状態で遮光膜５２５の形成工程に移行できる。
したがって、十分な高さの電極サイドウォール５２２Ａによって転送電極５１３Ａ、５１３Ｂや高温酸化膜５２１の側部を保護することでき、図１３（ｋ）に矢印ｃで示す転送電極５１３Ａ、５１３Ｂと遮光膜５２５と間隔を図１０（ｊ）に示す構造に比べて十分大きくとることができ、両者の絶縁状態を確実に維持することができる。
【００４２】
次に、本発明の第６の実施の形態例を説明する。この第６の実施の形態例も図５に示した微小ギャップの形成方法を用いたものであるが、転送電極の上部に形成する無機マスクや微小ギャップ内に埋め込む絶縁膜をシリコン窒化系の材料だけとすることにより、後工程の熱処理による形状変化を抑制し、適正な特性を得るようにしたものである。
すなわち、上述のような固体撮像装置の製造方法においては、転送電極を形成した後、センサ部の開口部上の絶縁膜を除去して絶縁膜を熱酸化法によって再形成しており、この際の熱処理温度は９００〜１０００°Ｃとなる。また、さらに後工程においてリン・ボロン含有のＣＶＤ−ＳｉＯ2 （いわゆるＢＰＳＧ）のリフロー熱処理温度は９００°Ｃとなる。
このため転送電極の周囲にシリコン酸化膜がある場合、これが高熱によってさらに酸化し、変形が生じたり、電荷転送特性に悪影響を及ぼす恐れがある。
そこで本例では、転送電極の周囲に用いる絶縁膜にシリコン窒化系の膜を用いることで、高温処理による悪影響を防止するようにしたものである。
【００４３】
図１４及び図１５は本発明の第６の実施の形態例による固体撮像装置の製造工程を示す部分断面図である。本例では、転送電極の周辺部分の形成方法を中心に説明する。
まず、図１４（ａ）に示すように、ｐ型シリコンよりなる半導体基板６１１上に、熱酸化法による熱酸化膜６１２ａを例えば３０ｎｍ程度の膜厚で形成し、その上に減圧ＣＶＤによるシリコン窒化膜（ＬＰ−ＳｉＮ）６１２ｂを例えば４０ｎｍ程度の膜厚で形成し、さらにその上に減圧ＣＶＤによるシリコン酸化膜（ＣＶＤ−ＳｉＯ2 ）６１２ｃを例えば１０ｎｍ程度の膜厚で形成し、ゲートＯＮＯ膜を形成する。
次に、その上に転送電極膜となるポリシリコン膜（具体的にはリンドープトアモルファス−Ｓｉ）６１３を例えば３００ｎｍ程度の膜厚で形成する。
【００４４】
ここからはハードマスク形成工程に移行する。
まず、減圧ＣＶＤによるシリコン窒化膜６１４Ａを例えば２５０ｎｍの膜厚で形成し、その上に、減圧ＣＶＤによるシリコン酸化膜６１４Ｂを例えば３０ｎｍの膜厚で形成する。
そして、後に垂直レジスタ転送電極のギャップや配線間のギャップ（位置的には画素間の中央付近）になる個所に溝部６１５ａを有するホトレジスト６１５のパターンを形成する。
次に、このホトレジスト６１５をマスクとしてドライエッチング及び後処理によりシリコン窒化膜６１４Ａ及びシリコン酸化膜６１４Ｂを加工し、図１４（ｂ）に示すように、シリコン窒化膜６１４Ａ及びシリコン酸化膜６１４Ｂにサイドウォール形成用の溝部６１４ａを形成する。
そして、ホトレジスト６１５を除去した後、図１４（ｃ）に示すように、全面にサイドウォール用のシリコン窒化膜６１６を減圧ＣＶＤによって例えば１５０ｎｍ程度の膜厚で積層し、その一部を溝部６１４ａの内部に埋め込む。
次に、図１４（ｄ）に示すように、シリコン酸化膜６１４Ｂをエッチングストッパとしてシリコン窒化膜６１４Ａを異方性ドライエッチング及び後処理で垂直に加工し、シリコン窒化膜によるサイドウォール６１７を形成する。このときのドライエッチングはシリコン窒化膜の終点検出を行う工程であり、ＯＥ時間は本例では２秒とする。
【００４５】
次に、図１５（ｅ）に示すように、シリコン窒化膜６１４Ａとサイドウォール６１７をマスク（無機マスク）としてポリシリコン膜６１３をドライエッチング及び後処理により垂直に加工し、微小ギャップ６２０を形成する。このとき無機マスクはある程度膜減りする。
また、このエッチング内のオーバーエッチングステップと後処理内の希ＨＦ処理によって微小ギャップ６２０の底面のシリコン酸化膜６１２ｃがほとんどなくなる。
次に、図１５（ｆ）に示すように、減圧ＣＶＤによるシリコン窒化膜６１８を例えば１５０ｎｍ程度の膜厚で形成し、微小ギャップ６２０の空隙内に埋め込む。すなわち、本例では、シリコン窒化膜６１８によってギャップ充填用絶縁膜が構成される。続けてシリコン窒化膜６１８の上面に十分に平坦になる程度までホトレジスト６１９をコーティングする。
そして、エッチング選択比をレジスト／ＳｉＮ＝およそ１．０の条件で、ホトレジスト６１９がなくなる程度までドライエッチングで異方性の全面エッチバックを行う（図１５（ｇ））。
この後は、上述した各実施の形態例の工程を用いて、転送電極のパターニング、センサ部の開口形成、遮光膜の形成等の各工程へと移行する。
以上のようにして、転送電極の周囲にシリコン窒化膜を配置し、熱変形の小さい構造とすることができ、電荷転送特性を向上できる。さらに、転送電極の上部の平坦化を達成でき、転送電極と遮光膜との間隔を均一に形成でき、高い絶縁性を確保してリーク電流等の発生を確実に防止できる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の固体撮像装置によれば、電荷転送部を駆動する第１の転送電極と第２の転送電極が共通の単層電極膜から形成されていることから、転送電極の積層数を減少でき、光電変換部の周辺の上層膜の隆起量を抑制することにより、光電変換部への入光特性を向上できる効果がある。
【００４７】
また本発明の製造方法によれば、半導体基板上に形成した転送電極用導電膜及びエッチングストッパ用絶縁膜を転送電極の基本部分に対応するパターンに加工し、複数の転送電極を分離した後、サイドウォール用導電膜を積層して全面エッチバックすることにより、複数の転送電極の側部にサイドウォールを形成するようにしたことから、電極材料よりなるサイドウォール付きの複数の転送電極を単層構造で形成することが可能となり、転送電極の積層数を減少でき、光電変換部の周辺の上層膜の隆起量を抑制することにより、光電変換部への入光特性を向上できるとともに、各転送電極間の微小ギャップを適正に加工でき、転送効率を低下させることなく、薄型化を図ることが可能となる効果がある。
【００４８】
また本発明の製造方法によれば、半導体基板上に設けた転送電極用導電膜にサイドウォール形成用の溝部を形成し、サイドウォール用導電膜を積層して全面エッチバックすることにより、サイドウォールを形成するとともに、転送電極用導電膜に光電変換部に対応する開口部を加工し、複数の転送電極を分離するようにしたことから、電極材料よりなるサイドウォール付きの複数の転送電極を単層構造で形成することが可能となり、転送電極の積層数を減少でき、光電変換部の周辺の上層膜の隆起量を抑制することにより、光電変換部への入光特性を向上できるとともに、各転送電極間の微小ギャップを適正に加工でき、転送効率を低下させることなく、薄型化を図ることが可能となる効果がある。
【００４９】
また本発明の製造方法では、転送電極用導電膜上に設けたオフセット用絶縁膜の形成して溝部を設け、オフセットサイドウォール用絶縁膜を積層して溝部内にオフセットサイドウォールを形成し、このオフセットサイドウォールをマスクとしてエッチングを行い、転送電極用導電膜に転送電極を分離するためのギャップを形成し、このギャップにギャップ充填用絶縁膜を充填して各転送電極を絶縁するとともに、このギャップ充填用絶縁膜を用いて転送電極の受光領域側の側部に電極サイドウォールを形成し、この電極サイドウォールのセルフアラインによってを受光領域への不純物添加を行うことから、単層構造の転送電極を分離するための微小ギャップの形成及び絶縁を適正に行えるとともに、受光領域に対する適正な不純物添加や絶縁膜除去を有効に行え、転送効率や受光感度を低下させることなく、薄型化を図ることが可能となる。
【００５０】
また本発明の製造方法では、ギャップ充填用絶縁膜による電極サイドウォールの形成前にゲート絶縁膜の一部の層の除去を行い、その後、電極サイドウォールの形成と受光領域への不純物添加を行うことにより、電極サイドウォールの膜減りを抑制し、高さを維持した状態で後工程を行うことが可能となり、転送電極と遮光膜との絶縁状態を損なうことなく、電流リークのない信頼性の高い固体撮像装置を製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態例による固体撮像装置の製造工程を示す概略平面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態例による固体撮像装置の製造工程を示す部分断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態例による固体撮像装置の製造工程を示す概略平面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態例による固体撮像装置の製造工程を示す部分断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態例による固体撮像装置の製造工程を示す部分断面図である。
【図６】従来例による固体撮像装置の製造工程を示す概略平面図である。
【図７】従来例による固体撮像装置の製造工程を示す部分断面図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態例による固体撮像装置の製造工程を示す部分断面図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態例による固体撮像装置の製造工程を示す部分断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態例による固体撮像装置の製造工程を示す部分断面図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態例による固体撮像装置の製造工程を示す部分断面図である。
【図１２】本発明の第５の実施の形態例による固体撮像装置の製造工程を示す部分断面図である。
【図１３】本発明の第５の実施の形態例による固体撮像装置の製造工程を示す部分断面図である。
【図１４】本発明の第６の実施の形態例による固体撮像装置の製造工程を示す部分断面図である。
【図１５】本発明の第６の実施の形態例による固体撮像装置の製造工程を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１００……シリコン基板、１１０……ゲート絶縁膜、１２０……エッチングストッパ用絶縁膜、１３０……ホトレジスト、１４０、１５０……転送電極、１４２、１５２……サイドウォール部、１６０……ポリシリコン膜、１７０……絶縁膜、１８０……遮光膜。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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