(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜上に選択的にポリシリコン膜を形成し、該ポリシリコン膜の表面にシリコン熱酸化膜を形成した半導体装置の製造方法において、
半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜上にポリシリコン膜を全面に形成する工程と、前記半導体基板を酸素雰囲気中で熱処理を行い、続いて、窒素雰囲気中において熱処理を行い第１シリコン熱酸化膜を前記ポリシリコン膜上に形成する工程と、全面にレジストを被覆する工程と、該レジストを選択的に除去する工程と、該レジストをマスクに前記第１シリコン熱酸化膜をエッチングし、前記レジスト外周端部近傍の前記第１シリコン熱酸化膜の端部の形状をテーパー状に加工する工程と、前記の第１シリコン熱酸化膜をマスクに、前記ポリシリコン膜を異方性エッチングし、該ポリシリコン膜の表面の外周端部をテーパー状に加工する工程と、該テーパー状に加工する工程に続いて、熱酸化処理を行い、前記ポリシリコン膜のテーパー部を丸め、該ポリシリコン膜上に第２シリコン熱酸化膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
絶縁膜上に選択的にポリシリコン膜を形成し、該ポリシリコン膜の表面にシリコン熱酸化膜を形成した半導体装置の製造方法において、
半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜上にポリシリコン膜を全面に形成する工程と、前記半導体基板を酸素雰囲気中で熱処理を行い、続いて、窒素雰囲気中において熱処理を行い第１シリコン熱酸化膜を前記ポリシリコン膜上に形成する工程と、全面にレジストを被覆する工程と、該レジストを選択的に除去する工程と、該レジストをマスクに前記第１シリコン熱酸化膜をエッチングし、前記レジスト外周端部近傍の前記第１シリコン熱酸化膜の端部の形状をテーパー状に加工する工程と、前記の第１シリコン熱酸化膜をマスクに、前記ポリシリコン膜を異方性エッチングし、該ポリシリコン膜の表面の外周端部をテーパー状に加工する工程と、該テーパー状に加工する工程に続いて、前記第１シリコン熱酸化膜を除去する工程と、熱酸化処理を行い、前記ポリシリコン膜のテーパー部を丸め、該ポリシリコン膜上に第２シリコン熱酸化膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）などの半導体装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤの電荷転送部の電極構造は、ゲート電極を形成するポリシリコン膜と層間絶縁膜である熱酸化膜と転送電極を形成するポリシリコン膜の積層構造をしている。
図３は、ＣＣＤの電荷転送部の要部断面図である。ｐ基板５１上にゲート酸化膜５２を形成し、このゲート酸化膜５２上に第１ポリシリコン膜５３でゲート電極を形成する。この第１ポリシリコン膜５３上に、層間絶縁膜となるＳｉ（シリコン）熱酸化膜５４を形成し、ゲート酸化膜５２上とＳｉ熱酸化膜５４上に第２ポリシリコン膜５５で転送電極を形成する。ＣＣＤの電極は円Ｃで示すように第１ポリシリコン膜５３／Ｓｉ熱酸化膜５４／第２ポリシリコン膜５５の積層構造となっている。尚、図中のＶ１、Ｖ３、Ｖ５はゲート電極に接続する端子、Ｖ２、Ｖ４、Ｖ６は転送電極に接続する端子である。
【０００３】
つぎに、動作について簡単に説明する。図示しない左側で、光などの信号が電子量に変換され、Ｖ１の下にその電子が送られてきたとする。Ｖ１、Ｖ３、Ｖ５に正電圧を印加すると、この電子はＶ１の下に保持される。つぎに、Ｖ１、Ｖ３、Ｖ５を０Ｖとして、Ｖ２、Ｖ４、Ｖ６に正電圧を印加すると、Ｖ１の下の電子はＶ２の下に移動する。Ｖ２、Ｖ４、Ｖ６を０Ｖとして、再びＶ１、Ｖ３、Ｖ５に正電圧を印加すると、Ｖ２の下の電子はＶ３の下に移動する。このことを繰り返すことで、電子をＶ１からＶ２へ、Ｖ２からＶ３へと移動させることができる。この電子の移動によって、信号を転送することができる。
【０００４】
図４は、従来のＣＣＤの電荷転送部の電極構造の製造方法で、同図（ａ）から同図（ｅ）は工程順に示した要部工程断面図である。
ｐ基板５１（Ｓｉ基板）上にゲート酸化膜５２を形成し、続いて減圧ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、第１ポリシリコン膜５３を形成する（同図（ａ））。
【０００５】
つぎに、図示しないレジストを被覆し、このレジストをパターニングし、パターニングされたレジストをマスクに第１ポリシリコン膜５３をエッチングして、第１ポリシリコン膜５３からなるゲート電極を形成する（同図（ｂ））。
つぎに、レジスト５３を除去し、９００℃程度で熱酸化を行い、ｐ基板５１表面および第１ポリシリコン膜５３表面にＳｉ熱酸化膜５４（ＳｉＯ2 ）を形成する。このＳｉ熱酸化膜５４の厚みは、酸化速度（酸化レート）の違いから、第１ポリシリコン膜５３表面に形成されるＳｉ熱酸化膜５４の方が、ゲート酸化膜５２表面に形成されるＳｉ熱酸化膜より２倍から４倍程度厚くなる（同図（ｃ））。同図（ｃ）ではゲート酸化膜５２上に形成されたＳｉ熱酸化膜はゲート酸化膜５２の中に含めた。
【０００６】
つぎに、全面に、減圧ＣＶＤ法により、第２ポリシリコン膜５５を形成し、つぎに、レジスト５６を被覆し、このレジスト５６をパターニングし、パターニングされたレジスト５６をマスクに第２ポリシリコン膜５５をエッチングし、第２ポリシリコン膜５５からなる転送電極を形成する（同図（ｄ））。
つぎに、レジスト５６を除去することで、第１ポリシリコン膜５３／Ｓｉ熱酸化膜５４／第２ポリシリコン膜５５の積層構造がｐ基板５１上にゲート酸化膜５２を介して形成される（同図（ｅ））。尚、図５（ａ）は図４（ｂ）の拡大図、図５（ｂ）は図４（ｃ）の拡大図である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記の製造方法では、図５（ａ）の円Ｆに示すように、第１ポリシリコン膜５３のエッジ部は直角となり鋭い。さらに、９００℃程度の熱酸化工程後では、図５（ｂ）の円Ｇに示すように、このエッジ部の形状はさらに鋭角５７となる。これは、熱酸化工程では、応力開放が進まずエッジ部での酸化が遅くなるためである。また、このエッジ部が丸まった状態でなく、鋭角５７の状態では、Ｓｉ熱酸化膜５４の膜厚は、エッジ部で薄くなる。そのため、積層構造に電圧が印加されると、このエッジ部のＳｉ熱酸化膜５４に電界集中が起こり、また、この箇所のＳｉ熱酸化膜５４が薄いこともあって、Ｓｉ熱酸化膜５４の信頼性は低下し、半導体装置の信頼性も低下する。
この発明の目的は、前記の課題を解決して、エッジ部のＳｉ熱酸化膜内で電界集中が起こりにくい半導体装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、絶縁膜上に選択的にポリシリコン膜を形成し、該ポリシリコン膜の表面にシリコン熱酸化膜を形成した半導体装置の製造方法において、半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜上にポリシリコン膜を全面に形成する工程と、前記半導体基板を酸素雰囲気中で熱処理を行い、続いて、窒素雰囲気中において熱処理を行い第１シリコン熱酸化膜を前記ポリシリコン膜上に形成する工程と、全面にレジストを被覆する工程と、該レジストを選択的に除去する工程と、該レジストをマスクに前記第１シリコン熱酸化膜をエッチングし、前記レジスト外周端部近傍の前記第１シリコン熱酸化膜の端部の形状をテーパー状に加工する工程と、前記の第１シリコン熱酸化膜をマスクに、前記ポリシリコン膜を異方性エッチングし、該ポリシリコン膜の表面の外周端部をテーパー状に加工する工程と、該テーパー状に加工する工程に続いて、熱酸化処理を行い、前記ポリシリコン膜のテーパー部を丸め、該ポリシリコン膜上に第２シリコン熱酸化膜を形成する工程と、を含む製造方法とする。
【０００９】
また、絶縁膜上に選択的にポリシリコン膜を形成し、該ポリシリコン膜の表面にシリコン熱酸化膜を形成した半導体装置の製造方法において、半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜上にポリシリコン膜を全面に形成する工程と、前記半導体基板を酸素雰囲気中で熱処理を行い、続いて、窒素雰囲気中において熱処理を行い第１シリコン熱酸化膜を前記ポリシリコン膜上に形成する工程と、全面にレジストを被覆する工程と、該レジストを選択的に除去する工程と、該レジストをマスクに前記第１シリコン熱酸化膜をエッチングし、前記レジスト外周端部近傍の前記第１シリコン熱酸化膜の端部の形状をテーパー状に加工する工程と、前記の第１シリコン熱酸化膜をマスクに、前記ポリシリコン膜を異方性エッチングし、該ポリシリコン膜の表面の外周端部をテーパー状に加工する工程と、該テーパー状に加工する工程に続いて、前記第１シリコン熱酸化膜を除去する工程と、熱酸化処理を行い、前記ポリシリコン膜のテーパー部を丸め、該ポリシリコン膜上に第２シリコン熱酸化膜を形成する工程と、を含む製造方法とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の一実施例の半導体装置の製造方法で、同図（ａ）から同図（ｃ）は工程順に示した要部工程断面図である。ここでは、積層構造の製造方法について説明する。
ｐ基板１上に、ゲート酸化膜２を形成し、続いて、第１ポリシリコン膜３を形成し、その後、８００℃から１１００℃程度の温度で、１分から２０分程度、数％の酸素雰囲気中で熱処理を行い、その後、８００℃から１１００℃程度の温度で、１分から２０分程度、窒素雰囲気中において熱処理を行う。前者の短時間で数％の酸素雰囲気中の熱酸化処理により、第１ポリシリコン膜３上に、数ｎｍから数十ｎｍ程度の第１Ｓｉ熱酸化膜１１が形成される（同図（ａ））。
【００１２】
つぎに、レジスト１３を被覆し、パターニングした後、このレジスト１３をマスクにドライエッチャーで、第１Ｓｉ熱酸化膜１１をエッチングする。このエッチングで、第１Ｓｉ熱酸化膜１１の形状はテーパー状１２になる（同図（ｂ））。
つぎに、第１ポリシリコン膜３を、前記のレジスト１３および第１Ｓｉ熱酸化膜１１をマスクに、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）エッチャーにて、異方性エッチングを行う。この異方性エッチングでは、ＳｉとＳｉＯ2 のエッチング選択比を所定の値に設定すると、テーパー状となった第１Ｓｉ熱酸化膜１１が、第１ポリシリコン膜３をエッチングするときのマスクとして機能し、ゲート電極となる第１ポリシリコン膜３のエッジ部をテーパー状１４に加工できる（同図（ｃ））。同図（ｃ）の円Ａの拡大図が図２（ａ）である。
【００１３】
つぎに、熱酸化工程を行うことで、第１ポリシリコン膜３のエッジ部は丸まった形状となり、この丸まった第１ポリシリコン膜３上に第２Ｓｉ熱酸化膜４が形成される（同図（ｄ））。丸まった第１ポリシリコン膜３上に第２Ｓｉ熱酸化膜４が形成されるので、第１ポリシリコン膜３のエッジ部の第２Ｓｉ熱酸化膜４が薄くなることがない。同図（ｄ）の円Ｂの拡大図が図２（ｂ）である。図２（ｂ）に丸まった状態１５に示される。尚、第２Ｓｉ熱酸化膜４を形成する前に第１Ｓｉ熱酸化膜１１を除去しても、除去しなくてもよい。
【００１４】
つぎに、転送電極となる第２ポリシリコン膜５を第１ポリシリコン膜３上に前記の第２Ｓｉ熱酸化膜４を介して形成すると、積層構造が形成される（同図（ｅ））。この積層構造は、第１ポリシリコン膜３のエッジ部が丸まっており、この箇所の第２Ｓｉ熱酸化膜４の厚みも薄くならないので、積層構造に電圧を印加したとき、第２Ｓｉ熱酸化膜中で電界集中が起こらず、半導体装置の信頼性が向上する。尚、図１（ｅ）が、図３に相当する半導体装置となる。
【００１５】
【発明の効果】
この発明において、第１ポリシリコン膜のエッジ部を丸くし、且つ、エッジ部でのＳｉ熱酸化膜の薄膜化を防止することで、エッジ部でのＳｉ熱酸化膜内の電界集中が起こらず、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例の半導体装置の製造方法で、（ａ）から（ｅ）は工程順に示した要部工程断面図
【図２】図１（ｃ）、（ｄ）の拡大図
【図３】ＣＣＤの電荷転送部の要部断面図
【図４】従来のＣＣＤの電荷転送部の電極構造の製造方法で、（ａ）から（ｅ）は工程順に示した要部工程断面図
【図５】図４（ｂ）、（ｃ）の拡大図
【符号の説明】
１    ｐ基板
２    ゲート酸化膜
３    第１ポリシリコン膜
４    第２Ｓｉ熱酸化膜
５    第２ポリシリコン膜
１１    第１Ｓｉ熱酸化膜
１２、１４  テーパー状
１３    レジスト
１５    丸まった状態
５１    ｐ基板
５２    ゲート酸化膜
５３    第１ポリシリコン膜
５４    Ｓｉ熱酸化膜
５５    第２ポリシリコン膜
５６    レジスト
５７    鋭角
【図１】
0004639445.tif 000002
【図２】
0004639445.tif 000003
【図３】
0004639445.tif 000004
【図４】
0004639445.tif 000005
【図５】
0004639445.tif 000006