(57)【要約】【課題】  固体撮像素子の転送ゲート電極形成のエッチングによって隣接する転送ゲート用ゲート絶縁膜の窒化膜がエッチングされて膜厚が変化しないようにする。【解決手段】  半導体基板１１の表面上に窒化膜１３を形成する工程と、窒化膜１３上に半導体膜１４を形成する工程と、半導体膜１４を酸化し酸化膜１５にする工程と、酸化膜１５上に電荷転送ゲート電極１８を形成する工程とを含む。これにより、窒化膜１３上にシリコン膜のような半導体膜１４を所定の膜厚に設定することができ、これを酸化した結果形成される酸化膜１５の膜厚を厚くすることができる。そのため、電荷転送ゲート形成時のドライエッチングによる窒化膜１３の削れを、窒化膜１３上の酸化膜１５で止めることが可能となり、電荷転送時の転送不良等の発生しにくいゲート絶縁膜の構造を持った固体撮像素子を提供できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の表面上に窒化膜を形成する工程と、前記窒化膜上に半導体膜を形成する工程と、前記半導体膜を酸化し酸化膜にする工程と、前記酸化膜上に電荷転送ゲート電極を形成する工程とを含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項２】
半導体基板の表面上に窒化膜を形成する工程と、前記窒化膜上に半導体膜を形成する工程と、前記半導体膜を酸化し酸化膜にする工程と、前記酸化膜上に導電膜を形成し、選択的に前記導電膜をドライエッチングして複数の第１の電荷転送ゲート電極を形成する工程と、前記第１の電荷転送ゲート電極を形成した後、隣り合う前記第１の電荷転送ゲート電極間に第２の電荷転送ゲート電極を形成する工程とを含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項３】
半導体基板の表面上に窒化膜を形成する工程と、前記窒化膜上に半導体膜を形成する工程と、前記半導体膜を酸化し酸化膜にする工程と、前記酸化膜上に導電膜を形成し、選択的に前記導電膜をドライエッチングして複数の第１の電荷転送ゲート電極を形成するとともに前記酸化膜を露出させる工程と、前記第１の電荷転送ゲート電極の表面および前記露出した酸化膜領域に酸化処理を施す工程と、隣り合う前記第１の電荷転送ゲート電極間に第２の電荷転送ゲート電極を形成する工程とを含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項４】
前記酸化膜が、前記導電膜のドライエッチングのオーバーエッチングによってすべて除去されないように、前記半導体膜の膜厚を設定する請求項２または３記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項５】
前記半導体膜はシリコン膜であり、前記酸化膜は酸化シリコン膜であり、前記導電膜はシリコン膜である請求項１，２，３または４記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項６】
前記窒化膜を窒素を含むガスとシリコンを含むガスの混合ガスにより形成した後、前記窒素を含むガスを遮断し、前記窒化膜の形成に連続して、前記シリコンを含むガスにより前記半導体膜を形成する請求項１，２，３，４または５記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項７】
半導体基板の表面上に形成した窒化膜と、前記窒化膜上に形成した酸化膜と、前記酸化膜上に形成した複数の第１の電荷転送ゲート電極と、隣り合う前記第１の電荷転送ゲート電極間に形成した第２の電荷転送ゲート電極とを備え、前記第１の電荷転送ゲート電極と前記第２の電荷転送ゲート電極に対応する前記窒化膜の厚さを同一にしたことを特徴とする固体撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、特にＣＣＤ固体撮像素子等のゲート構造の製造工程についての固体撮像素子の製造方法および固体撮像素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４（ａ）、（ｂ）は従来のＣＣＤ固体撮像素子の電荷転送部のゲート電極を中心にした断面構造を示す構造断面図である。図４（ａ）は、ゲート絶縁膜がシリコン酸化膜構造を持つ場合、図４（ｂ）は、ゲート絶縁膜がＯＮＯ（シリコン酸化膜−シリコン窒化膜−シリコン酸化膜）構造を持つ場合を示す。
【０００３】
図４（ａ）に示す固体撮像素子においては、まずＣＣＤ固体撮像素子を形成するシリコン基板１１の表面を熱酸化法を用いてシリコン基板１１を酸化し、シリコン酸化膜１２を形成する。このシリコン基板１１とシリコン酸化膜１２の界面の近傍に、イオン注入法を用いて電荷転送層１０を形成する。このシリコン酸化膜１２上に、減圧ＣＶＤ法、リソグラフィー、ドライエッチング法、熱酸化法を用いて、１層目のゲート電極１８と２層目のゲート電極２３を形成することで固体撮像素子の電荷転送部の構造が形成される。ゲート電極１８，２３は通常Ｎ型などの不純物を導入したポリシリコン膜からなり、ゲート電極２３と電気的に分離するために、ゲート電極１８の形成後例えば熱酸化により電極酸化膜２０を成長させなければならない。この時、シリコン酸化膜１２の１層目のゲート電極１８の両端部下および２層目のゲート電極２３の下部で１層目のゲート電極１８と隣接する部分も、ゲート電極１８端部下部に酸素が入り込むので、シリコン酸化膜１２が厚く形成される。このことによりゲート電極１８，２３の実効ゲート長が減少し、ゲート電極１８，２３にまたがるオフセット２４の領域も大きく形成される。このオフセット２４が存在すると、固体撮像素子において電荷転送がうまくいかない欠点があった。
【０００４】
一方、図４（ｂ）のＯＮＯゲート絶縁膜構造を持つ場合は以上のような欠点を解決するものであるが、ＣＣＤ固体撮像素子を形成するシリコン基板１１の表面を熱酸化法を用いてシリコン基板１１を酸化し、シリコン酸化膜１２を形成する。このシリコン基板１１とシリコン酸化膜１２の界面の近傍に、イオン注入法を用いて電荷転送層１０を形成する。次にこのシリコン酸化膜１２上に減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン窒化膜１３を形成する。このシリコン窒化膜１３を形成した後、熱酸化法を用いて酸化処理を行うことで、シリコン窒化膜１３の表面が酸化され、シリコン窒化膜１３表面にシリコン酸化膜１５が形成される。
【０００５】
このシリコン酸化膜１５を形成した後に、減圧ＣＶＤ法、リソグラフィー、ドライエッチング法、熱酸化法を用いて、１層目のゲート電極１８と２層目のゲート電極２３を形成することで１層目ゲート電極１８上に一部オーバラップした２層目のゲート電極が形成された固体撮像素子の電荷転送部の構造が形成される。通常ゲート電極１８，２３はＮ型などの不純物を導入したポリシリコンからなる。この場合も１層目ゲート電極１８と２層目ゲート電極２３を電気的に分離するためにゲート電極１８表面を熱酸化し、電極酸化膜２０を形成するが、ゲート絶縁膜が耐酸化性のシリコン窒化膜１３からなるので図４（ａ）で見られるようなゲート電極１８の両端のシリコン酸化膜の厚膜化はなく、ゲート電極のオフセット２４も小さくできることがわかる。
【０００６】
図５は、図４（ｂ）に示す固体撮像素子の製造方法を示す工程断面図である。まず、シリコン基板１１上にシリコン酸化膜１２を熱酸化で２０〜７０ｎｍ程度成長させ、次にシリコン酸化膜１２を通じてシリコン基板１１の表面付近に図示していないが電荷転送層を形成する。その後シリコン窒化膜１３をＳｉＨ2Ｃｌ2ガスとＮＨ4ガスを反応させ２０〜５０ｎｍ程度堆積し、シリコン窒化膜１３の表面を酸素ガスと水素ガスを用い熱酸化して非常に薄い４ｎｍのシリコン酸化膜１５を形成し、膜１２，１３，１５でゲート絶縁膜を構成する（工程（ａ））。次いでシリコン膜１６をＣＶＤ法で堆積し（工程（ｂ））、レジストパターン１７を形成する（工程（ｃ））。
【０００７】
次に工程（ｄ）のように、レジストパターン１７をマスクとしてシリコン膜１６を選択的にエッチングし１層目のゲート電極１８を形成するが、この際シリコン膜１６のオーバーエッチングによりゲート電極１８の間に露出した薄いシリコン酸化膜１５とシリコン窒化膜１３の一部が除去され、特にシリコン窒化膜１３に段差１９が生じる。次に全面を熱酸化すると１層目のゲート電極１８の表面上に電極酸化膜２０が成長すると同時にシリコン窒化膜１５の表面にも薄い酸化膜が成長する（工程（ｅ））。さらにこの上にＣＶＤ法でシリコン膜２１を堆積し（工程（ｆ））、選択的にエッチングして２層目のゲート電極２３のパターン形成を行う（工程（ｇ））。これによって、ＣＣＤ固体撮像素子の主要部分が完成する。
【０００８】
従来の固体撮像素子の製造方法に関しては例えば特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００１−１６８３１４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、図４（ｂ）のＯＮＯ構造のゲート絶縁膜を持った固体撮像素子を製造するための、図５（ｄ）に示した製造工程から明らかなように、１層目ゲート電極１８を形成する際のドライエッチによるシリコン窒化膜１３の膜減りが生じ、ゲート電極１８直下のシリコン窒化膜１３の厚みと２層目のゲート電極２３直下のシリコン窒化膜１３の厚みに差が生じることは避けられない。ゲート電極１８，２３は電荷転送ゲートであるから、このシリコン窒化膜１３の厚みに差がでると、１層目のゲート電極１８と２層目のゲート電極２３に同一の駆動電圧を印加しても、それぞれのゲート絶縁膜直下の電荷転送層１０のポテンシャルに差が生じるので電荷転送に不良が発生することがあるという問題があった。
【００１０】
１層目ゲート電極１８のエッチングによって特にシリコン窒化膜１３がエッチングされないためにはシリコン酸化膜１５の厚さを厚くすればよいが、しかしながら図５に示す従来の技術では、ＯＮＯゲート絶縁膜を形成する際に、シリコン窒化膜１３上のシリコン酸化膜１５はシリコン窒化膜１３の熱酸化法により形成するため、非常に薄い膜しか形成できない。一般に酸化時間を長くしてもシリコン窒化膜上の酸化は一定の膜厚のシリコン酸化膜が成長した後はほとんど進まないからである。したがってシリコン窒化膜１３上に形成するシリコン酸化膜１５の膜厚を大きくして対ドライエッチ性をコントロールすることには限界がある。
【００１１】
このように従来のゲート絶縁膜の製造工程では、シリコン窒化膜の表面を熱酸化法を用いて酸化し、シリコン酸化膜を形成しているため、熱酸化条件を変更しても、シリコン窒化膜上のシリコン酸化膜の膜厚を容易に厚くするような制御をすることは困難であり、ドライエッチ法を用いて１層目のゲート電極部分以外のシリコン膜をエッチングする際に、シリコン窒化膜上に形成するシリコン酸化膜をエッチングして、その下のシリコン窒化膜まで削り込んでしまい、１層目のゲート電極と２層目のゲート電極のＯＮＯゲート絶縁膜中のシリコン窒化膜に段差を生じてしまう。そのため電荷転送不良等の異常が発生し、固体撮像素子の性能や収率に大きな影響を与えていた。
【００１２】
したがって、この発明の目的は、ＣＣＤ固体撮像素子等の転送ゲート電極下のゲート絶縁膜に窒化膜を用いた場合、転送ゲート電極形成のエッチングによって隣接する転送ゲート用ゲート絶縁膜の窒化膜がエッチングされて膜厚が変化しないようにすることである。すなわち、１層目のゲート電極形成時のドライエッチングによるシリコン窒化膜の掘れを防止し、１層目のゲート電極と２層目のゲート電極に対応するＯＮＯゲート絶縁膜中のシリコン窒化膜の厚さを同一にし、１層目のゲート電極と２層目のゲート電極による電荷転送時のポテンシャル差による転送不良等が発生しにくい固体撮像素子の製造方法および固体撮像素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するためにこの発明の請求項１記載の固体撮像素子の製造方法は、半導体基板の表面上に窒化膜を形成する工程と、前記窒化膜上に半導体膜を形成する工程と、前記半導体膜を酸化し酸化膜にする工程と、前記酸化膜上に電荷転送ゲート電極を形成する工程とを含む。
【００１４】
請求項２記載の固体撮像素子の製造方法は、半導体基板の表面上に窒化膜を形成する工程と、前記窒化膜上に半導体膜を形成する工程と、前記半導体膜を酸化し酸化膜にする工程と、前記酸化膜上に導電膜を形成し、選択的に前記導電膜をドライエッチングして複数の第１の電荷転送ゲート電極を形成する工程と、前記第１の電荷転送ゲート電極を形成した後、隣り合う前記第１の電荷転送ゲート電極間に第２の電荷転送ゲート電極を形成する工程とを含む。
【００１５】
請求項３記載の固体撮像素子の製造方法は、半導体基板の表面上に窒化膜を形成する工程と、前記窒化膜上に半導体膜を形成する工程と、前記半導体膜を酸化し酸化膜にする工程と、前記酸化膜上に導電膜を形成し、選択的に前記導電膜をドライエッチングして複数の第１の電荷転送ゲート電極を形成するとともに前記酸化膜を露出させる工程と、前記第１の電荷転送ゲート電極の表面および前記露出した酸化膜領域に酸化処理を施す工程と、隣り合う前記第１の電荷転送ゲート電極間に第２の電荷転送ゲート電極を形成する工程とを含む。
【００１６】
請求項４記載の固体撮像素子の製造方法は、請求項２または３記載の固体撮像素子の製造方法において、前記酸化膜が、前記導電膜のドライエッチングのオーバーエッチングによってすべて除去されないように、前記半導体膜の膜厚を設定する。
【００１７】
請求項５記載の固体撮像素子の製造方法は、請求項１，２，３または４記載の固体撮像素子の製造方法において、前記半導体膜はシリコン膜であり、前記酸化膜は酸化シリコン膜であり、前記導電膜はシリコン膜である。
【００１８】
請求項６記載の固体撮像素子の製造方法は、請求項１，２，３，４または５記載の固体撮像素子の製造方法において、前記窒化膜を窒素を含むガスとシリコンを含むガスの混合ガスにより形成した後、前記窒素を含むガスを遮断し、前記窒化膜の形成に連続して、前記シリコンを含むガスにより前記半導体膜を形成する。
【００１９】
請求項７記載の固体撮像素子は、半導体基板の表面上に形成した窒化膜と、前記窒化膜上に形成した酸化膜と、前記酸化膜上に形成した複数の第１の電荷転送ゲート電極と、隣り合う前記第１の電荷転送ゲート電極間に形成した第２の電荷転送ゲート電極とを備え、前記第１の電荷転送ゲート電極と前記第２の電荷転送ゲート電極に対応する前記窒化膜の厚さを同一にした。
【発明の効果】
【００２０】
この発明の請求項１記載の固体撮像素子の製造方法によれば、半導体基板の表面上に窒化膜を形成する工程と、窒化膜上に半導体膜を形成する工程と、半導体膜を酸化し酸化膜にする工程と、酸化膜上に電荷転送ゲート電極を形成する工程とを含むので、窒化膜上にシリコン膜のような半導体膜を所定の膜厚に設定することができ、これを酸化した結果形成される酸化膜の膜厚を厚くすることができる。そのため、電荷転送ゲート形成時のドライエッチング（特にオーバーエッチング）による窒化膜の削れを、窒化膜上の酸化膜で止めることが可能となる。したがってゲート絶縁膜中の窒化膜の厚みに差が生じることで電荷転送ゲート電極による電荷転送時のポテンシャル差による転送不良等を抑制でき、固体撮像素子の性能や収率の低下等の問題点を解決することができるようになる。
【００２１】
この発明の請求項２記載の固体撮像素子の製造方法によれば、半導体基板の表面上に窒化膜を形成する工程と、窒化膜上に半導体膜を形成する工程と、半導体膜を酸化し酸化膜にする工程と、酸化膜上に導電膜を形成し、選択的に導電膜をドライエッチングして複数の第１の電荷転送ゲート電極を形成する工程と、第１の電荷転送ゲート電極を形成した後、隣り合う第１の電荷転送ゲート電極間に第２の電荷転送ゲート電極を形成する工程とを含むので、窒化膜上にシリコン膜のような半導体膜を所定の膜厚に設定することができ、これを酸化した結果形成される酸化膜の膜厚を厚くすることができる。そのため、電荷転送ゲート形成時のドライエッチング（特にオーバーエッチング）による窒化膜の削れを、窒化膜上の酸化膜で止めることが可能となる。したがって第１（１層目）の電荷転送ゲート電極と第２（２層目）のゲート電極のゲート絶縁膜中の窒化膜の厚さを同一にすることが可能となり、第１の電荷転送ゲート電極と第２の電荷転送ゲート電極による電荷転送時のポテンシャル差による転送不良等を抑制でき、固体撮像素子の性能や収率の低下等の問題点を解決することができるようになる。
【００２２】
この発明の請求項３記載の固体撮像素子の製造方法によれば、半導体基板の表面上に窒化膜を形成する工程と、窒化膜上に半導体膜を形成する工程と、半導体膜を酸化し酸化膜にする工程と、酸化膜上に導電膜を形成し、選択的に導電膜をドライエッチングして複数の第１の電荷転送ゲート電極を形成するとともに酸化膜を露出させる工程と、第１の電荷転送ゲート電極の表面および露出した酸化膜領域に酸化処理を施す工程と、隣り合う第１の電荷転送ゲート電極間に第２の電荷転送ゲート電極を形成する工程とを含むので、窒化膜上にシリコン膜のような半導体膜を所定の膜厚に設定することができ、これを酸化した結果形成される酸化膜の膜厚を厚くすることができる。そのため、電荷転送ゲート形成時のドライエッチング（特にオーバーエッチング）による窒化膜の削れを、窒化膜上の酸化膜で止めることが可能となる。したがって第１（１層目）の電荷転送ゲート電極と第２（２層目）のゲート電極のゲート絶縁膜中の窒化膜の厚さを同一にすることが可能となり、第１の電荷転送ゲート電極と第２の電荷転送ゲート電極による電荷転送時のポテンシャル差による転送不良等を抑制でき、固体撮像素子の性能や収率の低下等の問題点を解決することができるようになる。また、第１の電荷転送ゲート電極を酸化することで、第１の電荷転送ゲート電極と後に形成される第２の電荷転送ゲート電極を電気的に分離することができる。この酸化工程ではエッチングで露出している酸化膜の領域も酸化処理が及ぶが、酸化現象は主として酸化機構から考えて窒化膜表面がきわめてわずかに酸化されるだけであって、酸化膜は実質的に変質を受けずに形成されたときの酸化膜として残っているので、ゲート電極のオフセットも小さくできる。
【００２３】
請求項４では、以上の製造方法において、酸化膜が、導電膜のドライエッチングのオーバーエッチングによってすべて除去されないように、半導体膜の膜厚を設定することが望ましい。
【００２４】
請求項５では、以上の製造方法において、半導体膜はシリコン膜であり、酸化膜は酸化シリコン膜であり、導電膜はシリコン膜であることでより具体的に実施できる。
【００２５】
請求項６では、以上の製造方法において、窒化膜を窒素を含むガスとシリコンを含むガスの混合ガスにより形成した後、窒素を含むガスを遮断し、窒化膜の形成に連続して、シリコンを含むガスにより半導体膜を形成することがより好適である。
【００２６】
この発明の請求項７記載の固体撮像素子によれば、半導体基板の表面上に形成した窒化膜と、窒化膜上に形成した酸化膜と、酸化膜上に形成した複数の第１の電荷転送ゲート電極と、隣り合う第１の電荷転送ゲート電極間に形成した第２の電荷転送ゲート電極とを備え、第１の電荷転送ゲート電極と第２の電荷転送ゲート電極に対応する窒化膜の厚さを同一にしたので、第１の電荷転送ゲート電極と第２の電荷転送ゲート電極による電荷転送時のポテンシャル差による転送不良等が発生しにくいゲート絶縁膜の構造を持った固体撮像素子となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
この発明の実施の形態を図１および図２に基づいて説明する。図１は、この発明の実施の形態による固体撮像素子の製造方法を示す工程断面図であり、図５と同様ＣＣＤ固体撮像素子の電荷転送ゲート配列部分を示すものである。
【００２８】
まず、図１（ａ）の工程ではシリコン基板（半導体基板）１１の表面を、水素と酸素の混合気体中、例として９００℃で熱酸化し、膜厚２０〜７０ｎｍ程度の熱酸化膜１２を成長させる。次に、このシリコン酸化膜１２を形成した後、減圧ＣＶＤ法を用いて、例えば減圧ＣＶＤ装置を用い、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガスとＮＨ4ガスを反応させ、７８０℃近辺の温度でシリコン窒化膜１３を２０〜５０ｎｍ程度の厚さでシリコン酸化膜１２上に形成する。次にシリコン酸化膜１２を通じてシリコン基板１１の表面付近に図示していないがイオン注入法を用いて電荷転送層を形成する（図４参照）。
【００２９】
図５において説明したような従来技術であれば、この状態で減圧ＣＶＤ法によるシリコン窒化膜１３の形成を完了するが、本実施形態では、このシリコン窒化膜１３の堆積に連続して、シリコン窒化膜１３を形成するために使用したＳｉＨ2Ｃｌ2のみを用いて、シリコン窒化膜１３上にＣＶＤシリコン膜（半導体膜）１４を所定の厚さに堆積する。温度は約６００℃〜７００℃であり、この温度領域でシリコン膜１４は非晶質またはほとんど非晶質状態となっており、また膜厚は２〜５ｎｍが適当である。膜堆積用ガスは上記以外にＳｉＨ4などＳｉを含むほとんどのガスが使用可能であるが、Ｓｉとともに水素または塩素を含むガスが望ましい。
【００３０】
次に酸素ガスと水素ガスを用いた熱酸化法にて、シリコン膜１４全体を酸化し、シリコン窒化膜１３上にシリコン酸化膜１５を形成してＯＮＯ構造のゲート絶縁膜を形成する。シリコン膜１４はこの酸化によって４〜１０ｎｍ厚さのシリコン酸化膜１５となる（工程ｂ））。次に減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜１５の上にシリコン膜１６を成膜し、さらにその上にレジストパターン１７を形成する（工程（ｃ））。電極用シリコン膜１６もまた形成直後は非晶質またはそれに近い結晶状態となっており、リンドープシリコン膜となっている方がよい。
【００３１】
次にＴＣＰタイプのドライエッチング法を用い、レジストパターン１７をマスクとしてシリコン膜１６を選択的に除去し、１層目のゲート電極（第１の電荷転送ゲート電極）１８を形成する。この際、エッチング領域のシリコン窒化膜１３上のシリコン酸化膜１５が４〜１０ｎｍと厚く形成されているので、シリコン膜１６をオーバーエッチングしてもシリコン酸化膜１５がすべて除去されないようにすることができ、したがって２層目のゲート電極が形成される領域のシリコン窒化膜１３はエッチングされない。すなわち、シリコン窒化膜１３に従来の製造方法で見られた窒化膜段差１９（図５（ｄ））のない構造を形成することができる（工程（ｄ））。
【００３２】
次に１層目のゲート電極１８を熱酸化法を用いて約９００℃、酸素と水素混合ガス雰囲気中で酸化し、１層目と後に形成される２層目のゲート電極を電気的に分離する層間絶縁膜として電極酸化膜２０を形成する（工程（ｅ））。この酸化工程ではエッチングで露出しているシリコン酸化膜１５の領域も酸化処理が及ぶが、酸化現象は主として酸化機構から考えてシリコン窒化膜１３表面がきわめてわずかに酸化されるだけであって、シリコン酸化膜１５は実質的に変質を受けずに形成されたときのシリコン酸化膜として残っている。次に減圧ＣＶＤ法を用いて電極酸化膜２０上に２層目のゲート電極材料としてリンを含むシリコン膜２１（図５（ｆ））を形成する。そしてシリコン膜２１上にリソグラフィー法を用いて形成し、シリコン膜２１を選択的にエッチング除去し、２層目のゲート電極（第２の電荷転送ゲート電極）２３を形成する事によって固体撮像素子の電荷転送ゲート電極構造を完成する（工程（ｆ））。
【００３３】
以上のように本実施形態によれば、シリコン窒化膜１３の直接熱酸化によらずＣＶＤ法でまずシリコン膜１４を形成した後それを熱酸化してシリコン酸化膜１５を形成するので、シリコン酸化膜１５として厚い酸化膜も形成可能となる。こうして図１工程（ｄ）でシリコン膜１６をエッチングするとき、オーバーエッチングによって完全に除去されないだけの厚さを有するシリコン酸化膜１５の形成ができる。シリコン窒化膜１３がシリコン酸化膜１５によってオーバーエッチングから保護されるので、１層目ゲート電極１８間に存在するシリコン窒化膜１３の膜厚はゲート電極１８直下のシリコン窒化膜１３と同一の膜厚を維持できることにより、１層目ゲート電極１８、２層目ゲート電極２３を電荷転送ゲートとして同一電圧が印加されてもゲート電極下部のシリコン基板１１内のポテンシャルを正確に制御できる。したがって電荷転送不良を防止できることになる。
【００３４】
図２は、本発明の実施形態のシリコン窒化膜１３、シリコン膜１４の堆積工程における減圧ＣＶＤ設備の具体的なガス制御シーケンスを示す図である。図３は本発明の実施形態と比較する従来のゲート絶縁膜に含まれるシリコン窒化膜を減圧ＣＶＤ装置を用いて形成するときのガス制御シーケンスを示す図である。
【００３５】
従来は予めＮＨ3ガスを導入し次いでＳｉＨ2Ｃｌ2ガスを導入してシリコン窒化膜のみの堆積を終了すると、両ガスを同時に遮断する。一方、本実施形態においては図２に示すように、シリコン酸化膜１２上にシリコン窒化膜１３を形成するために、ステップ１でＮＨ3ガスを導入し、ステップ２でＳｉＨ2Ｃｌ2ガスを追加導入し、シリコン窒化膜を形成する。次にステップ３でＮＨ4ガスを止めて、ＳｉＨ2Ｃｌ2を流すことでシリコン膜１４をシリコン窒化膜１３上に形成する。
【００３６】
このような方法以外に別の装置内でシリコン膜１４をシリコン窒化膜１３上に堆積することもできるが図２では同一装置でシリコン窒化膜とシリコン酸化膜とを連続的に堆積できるという利点がある。シリコン膜１４の膜厚はステップ３の時間でコントロールしている。また、ステップ３でＳｉＨ2Ｃｌ2ガスの代わりに、他のシラン系ガス、シリコンを含むガスを用いてシリコン膜を形成することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明に係る固体撮像素子の製造方法および固体撮像素子は、固体撮像素子の性能や収率の低下を防止する等の効果を有し、特にＣＣＤ固体撮像素子のゲート絶縁膜を形成する方法等に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態によるＣＶＤ装置のガス制御シーケンスを示す図である。
【図３】従来のＣＶＤ装置のガス制御シーケンスを示す図である。
【図４】従来技術に係るＣＣＤ固体撮像素子の断面図である。
【図５】従来のＣＣＤ固体撮像素子の製造方法の各工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  電荷転送層
１１  シリコン基板
１２  シリコン酸化膜
１３  シリコン窒化膜
１４  シリコン膜
１５  シリコン酸化膜
１６，２１  シリコン膜
１７  レジストパターン
１８  １層目のゲート電極
１９  窒化膜段差
２０  電極酸化膜
２３  ２層目のゲート電極
２４  ゲート電極オフセット
【図１】
2005252024.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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