(57)【要約】  【課題】  電荷転送部の電荷転送効率及び受光部の開口率を低下させずに、電荷転送電極同士の間の耐圧性、及び電荷転送電極と遮光膜との間の耐圧性を確保する。  【解決手段】  シリコン基板１００の表面部に形成された拡散層１０２と、拡散層１０２の上にゲート絶縁膜１０３を介して形成された第１の電荷転送電極１０７及び第２の電荷転送電極１１０と、これらの電荷転送電極（１０７及び１１０）の表面を覆うように形成されたシリコン酸化膜（１０８及び１１１）と、シリコン酸化膜（１０８及び１１１）の上に形成された遮光膜１１２とを備える固体撮像装置において、第１の電荷転送電極１０７及び第２の電荷転送電極１１０のそれぞれの上部コーナーを丸める。【選択図】      図２
2005158841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の表面部に形成された拡散層と、
前記拡散層の上にゲート酸化膜を介して形成された電荷転送電極と、
前記電荷転送電極の表面を覆うように形成された酸化膜と、
前記電荷転送電極の上に前記酸化膜を介して形成された遮光膜とを備え、
前記電荷転送電極の上部コーナーが丸められていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記酸化膜の膜厚は均一であることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記電荷転送電極の上部を覆う前記酸化膜の膜厚が、前記電荷転送電極の側方下部を覆う前記酸化膜の膜厚よりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記電荷転送電極は複数形成されており、該複数の電荷転送電極のうちの所定の電荷転送電極の上部を覆う前記酸化膜の膜厚が、前記所定の電荷転送電極の側方下部を覆う前記酸化膜の膜厚よりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
半導体基板の表面部に形成された拡散層の上にゲート絶縁膜を介して第１の電極膜を形成する第１の工程と、
前記第１の電極膜に第１の不純物を注入する第２の工程と、
前記第１の不純物が注入された前記第１の電極膜をドライエッチングによりパターニングする第３の工程と、
パターニングされた前記第１の電極膜の表面部を熱処理により酸化させると共に前記第１の電極膜中の前記第１の不純物を拡散させることにより、前記第１の電極膜の未酸化部分からなる第１の電荷転送電極を形成すると共に前記第１の電荷転送電極を覆う第１の酸化膜を形成する第４の工程とを備えていることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１の電極膜はポリシリコン又はアモルファスシリコンからなることを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記第２の工程は、前記第１の不純物を前記第１の電極膜の上部に注入する工程を含んでいることを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記第３の工程において、前記第１の電極膜は異方性の高いドライエッチングによりパターニングされることを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記第１の工程と前記第３の工程との間に、前記第１の不純物よりも拡散係数の小さい第２の不純物を前記第１の電極膜に注入する工程を備えていることを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の不純物はリン又はボロンであることを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第２の不純物はヒ素、アンチモン、二フッ化ホウ素又はインジュウムであることを特徴とする請求項１０に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第２の工程は、前記第１の不純物を前記第１の電極膜における第１の所定領域に選択的に注入する工程を含み、
前記第３の工程は、前記第１の電極膜における前記第１の所定領域を除去する工程を含んでいることを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第４の工程よりも後に、
前記第１の電荷転送電極を含む前記半導体基板の上に第２の電極膜を形成する第５の工程と、
前記第２の電極膜に第３の不純物を注入する第６の工程と、
前記第３の不純物が注入された前記第２の電極膜をドライエッチングによりパターニングする第７の工程と、
パターニングされた前記第２の電極膜の表面部を熱処理により酸化させると共に前記第２の電極膜中の前記第３の不純物を拡散させることにより、前記第２の電極膜の未酸化部分からなる第２の電荷転送電極を形成すると共に前記第２の電荷転送電極を覆う第２の酸化膜を形成する第８の工程とを備えていることを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第２の電極膜はポリシリコン又はアモルファスシリコンからなることを特徴とする請求項１３に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１５】
前記第７の工程において、前記第２の電極膜は異方性の高いドライエッチングによりパターニングされることを特徴とする請求項１３に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１６】
前記第５の工程と前記第７の工程との間に、前記第３の不純物よりも拡散係数の小さい第４の不純物を前記第２の電極膜に注入する工程を備えていることを特徴とする請求項１３に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１７】
前記第３の不純物はリン又はボロンであることを特徴とする請求項１３に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１８】
前記第４の不純物はヒ素、アンチモン、二フッ化ホウ素又はインジュウムであることを特徴とする請求項１７に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項１９】
前記第６の工程は、前記第３の不純物を前記第２の電極膜における第２の所定領域に選択的に注入する工程を含み、
前記第７の工程は、前記第２の電極膜における前記第２の所定領域を除去する工程を含んでいることを特徴とする請求項１３に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２０】
前記第８の工程よりも後に、
前記第１の電荷転送電極及び前記第２の電荷転送電極を含む前記半導体基板の上に第３の電極膜を形成する第９の工程と、
前記第３の電極膜に第５の不純物を注入する第１０の工程と、
前記第５の不純物が注入された前記第３の電極膜をドライエッチングによりパターニングする第１１の工程と、
パターニングされた前記第３の電極膜の表面部を熱処理により酸化させると共に前記第３の電極膜中の前記第５の不純物を拡散させることにより、前記第３の電極膜の未酸化部分からなる第３の電荷転送電極を形成すると共に前記第３の電荷転送電極を覆う第３の酸化膜を形成する第１２の工程とを備えていることを特徴とする請求項１３に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２１】
前記第３の電極膜はポリシリコン又はアモルファスシリコンからなることを特徴とする請求項２０に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２２】
前記第１１の工程において、前記第３の電極膜は異方性の高いドライエッチングによりパターニングされることを特徴とする請求項２０に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２３】
前記第９の工程と前記第１１の工程との間に、前記第５の不純物よりも拡散係数の小さい第６の不純物を前記第３の電極膜に注入する工程を備えていることを特徴とする請求項２０に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２４】
前記第５の不純物はリン又はボロンであることを特徴とする請求項２０に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２５】
前記第６の不純物はヒ素、アンチモン、二フッ化ホウ素又はインジュウムであることを特徴とする請求項２４に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項２６】
前記第１０の工程は、前記第５の不純物を前記第３の電極膜における第３の所定領域に選択的に注入する工程を含み、
前記第１１の工程は、前記第３の電極膜における前記第３の所定領域を除去する工程を含んでいることを特徴とする請求項２０に記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
転送効率の改善及び感度の向上が図られた固体撮像装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来の固体撮像装置ついて図面を参照しながら説明する。
【０００３】
図５は、電荷転送部を有する標準的な固体撮像装置の構成を示す図である。
【０００４】
図５に示すように、従来の固体撮像装置１は、入射した光を電荷（信号電荷）に変換する２次元状に配列された受光部（光電変換部）２と、光電交換により発生した信号電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送部３と、垂直電荷転送部３から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部４と、水平電荷転送部４から転送された信号電荷を出力する出力アンプ部５とから構成される。
【０００５】
また、図５の矢印で示すように、従来の固体撮像装置１によって信号電荷を転送する場合、まず、受光部２において発生した信号電荷を、垂直電荷転送部３により垂直方向に転送する。その後、垂直方向に転送された信号電荷を、水平電荷転送部４によって水平方向に転送する。その後、水平方向に転送された信号電荷を出力アンプ部５から出力する。
【０００６】
このような従来の固体撮像装置の製造方法として、特許文献１又は特許文献２に記載例がある。
【０００７】
以下、従来の固体撮像装置１の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【０００８】
図６は、特許文献１に記載の従来の固体撮像装置の製造方法によって製造された固体撮像装置１の垂直電荷転送部３における断面図、具体的には線分Ａ−Ａ（図５に示す）における断面図である。この断面図を用いて、特許文献１に記載の従来の固体撮像装置の製造方法について説明する。
【０００９】
図６に示すように、まず、Ｎ型のシリコン基板１０の表面部に順次形成されたＰ型のウェル層１１及びＮ型の第１の拡散層１２の上に全面に亘って、ゲート絶縁膜１３を介してＮ型の第１のポリシリコン層をＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて形成する。その後、ＣＶＤ法を用いて形成された第１のポリシリコン層をドライエッチングによりパターニングする。これにより、第１の電荷転送電極１４が形成される。その後、第１の電荷転送電極１４の表面部を熱処理によって酸化することにより、層間絶縁膜となるシリコン酸化膜１５を形成する。尚、この時点におけるシリコン酸化膜１５は、第１の電荷転送電極１４の表面を覆うように形成されている。その後、第１の電荷転送電極１４が形成されたシリコン基板１０の上に全面に亘って、Ｎ型の第２のポリシリコン層をＣＶＤ法を用いて形成する。その後、ＣＶＤ法を用いて形成された第２のポリシリコン層をドライエッチングによりパターニングする。これにより、シリコン酸化膜１５に覆われた第１の電荷転送電極１４の両側部をまたぐように第２の電荷転送電極１６が形成される。その後、第２の電荷転送電極１６の表面部を熱処理によって酸化することにより、層間絶縁膜となるシリコン酸化膜１５を形成する。すなわち、シリコン酸化膜１５は、第１の電荷転送電極１４及び第２の電荷転送電極１６のそれぞれの表面部が酸化されてなるシリコン酸化膜が一体化したものである。その後、シリコン酸化膜１５の上に絶縁膜１７及び遮光膜１８を順次形成する。このようにして形成された第１の電荷転送電極１４及び第２の電荷転送電極１６の形状を図７（ａ）に具体的に示す。
【００１０】
また、図７（ｂ）は、特許文献２に記載の固体撮像装置の製造方法により形成された固体撮像装置１の受光部２及び垂直電荷転送部３における断面図、具体的には、線分Ｂ−Ｂ（図５に示す）における断面図である。この断面図を用いて、特許文献２に記載の従来の固体撮像装置の製造方法について説明する。
【００１１】
図７（ｂ）に示すように、Ｎ型のシリコン基板１０の表面部に形成されたＰ型のウェル層１１に、Ｎ型の第１の拡散層１２、及び受光部となるＮ型の第２の拡散層１９を形成する。その後、第１の拡散層１２及び第２の拡散層１９が形成されたシリコン基板１０の上に、ゲート絶縁膜１３を介して第１の電荷転送電極１４をＣＶＤ法を用いて形成する。その後、第１の電荷転送電極１４の表面部を熱処理によって酸化することにより、第１の電荷転送電極１４の表面を覆うシリコン酸化膜１５を形成する。その後、第１の電荷転送電極１４が形成されたシリコン基板１０の上に絶縁膜１７を形成する。その後、電荷転送部における絶縁膜１７の上に遮光膜１８を選択的に形成する。
【特許文献１】特開平６−１４０４４１号公報（第３頁、第２図）
【特許文献２】特開平７−１２２７２１号公報（第７頁、第７図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところが、上記の従来の固体撮像装置の製造方法を用いた場合、ドライエッチングによって形成される第１の電荷転送電極１４又は第２の電荷転送電極１６においては、それぞれの上部コーナーに鋭い突起が生じてしまう。このため、第１の電荷転送電極１４又は第２の電荷転送電極１６の表面を覆うシリコン酸化膜１５を均一な膜厚で形成することができなかった。その結果、第１の電荷転送電極１４又は第２の電荷転送電極１６の表面を覆うシリコン酸化膜１５が局部的に薄くなっていた。また、第１の電荷転送電極１４又は第２の電荷転送電極１６に突起が生じていると、これらの突起部分には電界が集中するため、第１の電荷転送電極１４又は第２の電荷転送電極１６の周辺の耐圧性が劣化する。
【００１３】
このような耐圧性の劣化のうち、例えば、第１の電荷転送電極１４又は第２の電荷転送電極１６とゲート絶縁膜１３との間の耐圧性の劣化、及び第１の電荷転送電極１４又は第２の電荷転送電極１６と遮光膜１８との間の耐圧性の劣化は、第１の電荷転送電極１４若しくは第２の電荷転送電極１６の表面を覆うシリコン酸化膜１５を厚膜化するか、又はＣＶＤ法を用いて絶縁膜１７を形成すると共に絶縁膜１７を厚膜化することによって改善できる。
【００１４】
しかしながら、このような改善を行なった場合、図５に示す垂直電荷転送部３においては第１の電荷転送電極１４と第２の電荷転送電極１６との間隔が広くなるため、電荷転送効率が劣化する。また、図５に示す受光部２では、第１の電荷転送電極１４と遮光膜１８との間隔が広くなるため、固体撮像装置のセルの微細化が進む現在の状況では、開口率の低下により受光感度が低下する等の問題がある。
【００１５】
前記に鑑み、本発明は、電荷転送部の電荷転送効率及び受光部の開口率を低下させずに、電荷転送電極同士の間の耐圧性、及び電荷転送電極と遮光膜との間の耐圧性を確保できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の固体撮像装置は、半導体基板の表面部に形成された拡散層と、拡散層の上にゲート酸化膜を介して形成された電荷転送電極と、電荷転送電極の表面を覆うように形成された酸化膜と、電荷転送電極の上に酸化膜を介して形成された遮光膜とを備え、電荷転送電極の上部コーナーが丸められていることを特徴とする固体撮像装置である。
【００１７】
本発明の固体撮像装置によると、光電変換された電荷を転送するための電荷転送電極の上部コーナーが丸められている。言い換えると、電荷転送電極の上部コーナーに突起が生じていない。このため、電荷転送電極に突起が生じている場合に受ける弊害、すなわち電界が突起部分に集中するという弊害を防止することができる。よって、電界の集中による耐圧性の劣化を防ぐことができる。また、耐圧性の劣化を防ぐために、電荷転送電極の表面を覆う酸化膜を厚膜化したり、又は電荷転送電極の上に絶縁膜を形成すると共に形成された絶縁膜を厚膜化したりする必要がない。このため、隣り合う電荷転送電極の間隔、及びこれらの電荷転送電極と遮光膜との間隔を共に狭くすることができる。従って、耐圧性を確保しながら、次の２つの効果、つまり、電荷転送電極等からなる電荷転送部において電荷転送効率を改善できるという効果、及び光電変換を行なう受光部において開口率の増加による受光感度の向上を図ることができるという効果が得られる。
【００１８】
本発明の固体撮像装置において、酸化膜の膜厚は均一であることが好ましい。
【００１９】
すなわち、電荷転送電極の表面を覆う酸化膜の膜厚が均一であるので、酸化膜が局部的に薄くなるということがない。よって、電荷転送電極の表面を覆う酸化膜を厚膜化したり、又は電荷転送電極の上に絶縁膜を形成すると共に形成された絶縁膜を厚膜化したりする必要がない。従って、前述の効果が確実に得られる。
【００２０】
また、本発明の固体撮像装置において、電荷転送電極の上部を覆う酸化膜の膜厚が、電荷転送電極の側方下部（つまり下部側面：以下同じ）を覆う酸化膜の膜厚よりも厚いことが好ましい。
【００２１】
このようにすると、電荷転送電極の上部を覆う酸化膜の膜厚を、電荷転送電極の側方下部を覆う酸化膜の膜厚よりも厚くするため、電荷転送電極の下部の寸法（ゲート長等）を変化させることなく、耐圧性を向上させることができる。
【００２２】
また、本発明の固体撮像装置において、電荷転送電極は複数形成されており、該複数の電荷転送電極のうちの所定の電荷転送電極の上部を覆う酸化膜の膜厚が、所定の電荷転送電極の側方下部を覆う酸化膜の膜厚よりも厚いことが好ましい。
【００２３】
このようにすると、複数形成された電荷転送電極のうちの所定の電荷転送電極の耐圧性を選択的に向上させることができる。
【００２４】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板の表面部に形成された拡散層の上にゲート絶縁膜を介して第１の電極膜を形成する第１の工程と、第１の電極膜に第１の不純物を注入する第２の工程と、第１の不純物が注入された第１の電極膜をドライエッチングによりパターニングする第３の工程と、パターニングされた第１の電極膜の表面部を熱処理により酸化させると共に第１の電極膜中の第１の不純物を拡散させることにより、第１の電極膜の未酸化部分からなる第１の電荷転送電極を形成すると共に第１の電荷転送電極を覆う第１の酸化膜を形成する第４の工程とを備えている。
【００２５】
本発明の固体撮像装置の製造方法によると、第１の電極膜をドライエッチングによりパターニングする第３の工程の前に、第２の工程において、第１の電極膜に第１の不純物を注入するため、第１の電極膜の上部に不純物層を形成できる。このようにすると、第１の不純物が注入された不純物層のエッチングレートを、不純物の注入されていない第１の電極膜のエッチングレートよりも高くすることができるため、第１の電極膜の上部のドライエッチングが垂直方向のみならず水平方向にも速く進行する。このため、ドライエッチングにより形成される第１の電荷転送電極の上部コーナーが丸められる。このため、第１の電荷転送電極に突起が形成される場合に生じる電界の集中を防ぐことができる。よって、電界の集中による耐圧性の劣化を防ぐことができる。また、耐圧性の劣化を防ぐために、第１の電荷転送電極の表面を覆う酸化膜を厚膜化したり、又は第１の電荷転送電極の上に絶縁膜を形成すると共に形成された絶縁膜を厚膜化したりする必要がない。このため、隣り合う電荷転送電極の間隔、及びこれらの電荷転送電極と遮光膜との間隔を共に狭くすることができる。よって、本発明の固体撮像装置の製造方法によると、耐圧性を確保しながら、次の２つの効果、つまり、第１の電荷転送電極等からなる電荷転送部において電荷転送効率を改善できるという効果、及び電荷転送部に隣接する受光部において開口率の増加による受光感度の向上を図ることができるという効果が得られる。
【００２６】
本発明の固体撮像装置の製造方法において、第１の電極膜はポリシリコン又はアモルファスシリコンからなることが好ましい。
【００２７】
このようにすると、第１の電荷転送電極の表面を覆うシリコン酸化膜からなる第１の酸化膜を確実に形成することができる。
【００２８】
また、本発明の固体撮像装置の製造方法において、第２の工程は、第１の不純物を第１の電極膜の上部に注入する工程を含んでいることが好ましい。
【００２９】
このようにすると、第１の電極膜の上部に不純物層を確実に形成することができるため、前述の効果が確実に得られる。
【００３０】
本発明の固体撮像装置の製造方法における第３の工程において、第１の電極膜は異方性の高いドライエッチングによりパターニングされることが好ましい。
【００３１】
このようにすると、第１の電極膜における不純物層の形成されていない部分に対しては垂直方向にエッチングを行なうことができる一方、第１の電極膜の不純物層に対してのみ、水平方向にもエッチングを促進させることができる。このため、第１の電荷転送電極の上部コーナーを確実に丸めることができる。従って、前述の効果が確実に得られる。
【００３２】
また、本発明の固体撮像装置の製造方法において、第１の工程と第３の工程との間に、第１の不純物よりも拡散係数の小さい第２の不純物を第１の電極膜に注入する工程を備えていることが好ましい。
【００３３】
このようにすると、第１の不純物よりも拡散係数の小さい第２の不純物を第１の電極膜に注入するため、第４の工程における熱処理により、第２の不純物が注入された第１の電極膜の上部の酸化が促進される。このため、第１の電荷転送電極の上部を覆う第１の酸化膜を厚くすることができる。従って、第１の電荷転送電極の下部の寸法（ゲート長等）を変化させることなく、耐圧性の劣化を確実に防止することができる。
【００３４】
第１の工程と第３の工程との間に第２の不純物を第１の電極膜に注入する工程を備えている場合、第１の不純物はリン又はボロンであることが好ましい。また、この場合、第２の不純物はヒ素、アンチモン、二フッ化ホウ素又はインジュウムであることがさらに好ましい。
【００３５】
このようにすると、リン等の第１の不純物よりも拡散係数の小さいヒ素又はアンチモン等の第２の不純物を第１の電極膜に確実に注入できるため、第１の電荷転送電極の上部を覆う第１の酸化膜を厚くすることができる。従って、第１の電荷転送電極の下部の寸法（ゲート長等）を変化させることなく、耐圧性の劣化を確実に防止することができる。
【００３６】
また、本発明の固体撮像装置の製造方法において、第２の工程は、第１の不純物を第１の電極膜における第１の所定領域に選択的に注入する工程を含み、第３の工程は、第１の電極膜における第１の所定領域を除去する工程を含んでいることが好ましい。
【００３７】
このようにすると、第１の不純物が注入された第１の電極膜における第１の所定領域内に、ゲート絶縁膜を露出させる開口部が形成されると共に、該開口部の側壁上部（パターニングされた第１の電極膜の上部コーナー）には第１の不純物が注入されているため、開口部の側壁上部に対しては水平方向にもエッチングが促進される。その結果、上部コーナーが丸められた第１の電荷転送電極を形成することができる。
【００３８】
また、本発明の固体撮像装置の製造方法において、第１の電荷転送電極が形成された半導体基板の上に、第２の電荷転送電極、さらには第３の電荷転送電極を第１の電荷転送電極と同様に形成することが好ましい。
【００３９】
このようにすると、第２の電荷転送電極及び第３の電荷転送電極のそれぞれについても第１の電荷転送電極によって得られる効果と同様の効果が得られる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の固体撮像装置によると、電荷転送電極の上部コーナーが丸められているため、電荷転送電極に突起が生じている場合に受ける弊害、すなわち電界が突起部分に集中するという弊害を防止することができる。よって、電界の集中による耐圧性の劣化を防ぐことができる。また、耐圧性の劣化を防ぐために、電荷転送電極の表面を覆う酸化膜を厚膜化したり、又は電荷転送電極の上に絶縁膜を形成すると共に形成された絶縁膜を厚膜化したりする必要がない。このため、隣り合う電荷転送電極の間隔、及びこれらの電荷転送電極と遮光膜との間隔を共に狭くすることができる。従って、耐圧性を確保しながら、次の２つの効果、つまり、電荷転送電極等からなる電荷転送部において電荷転送効率を改善できるという効果、及び光電変換を行なう受光部において開口率の増加による受光感度の向上を図ることができるという効果が得られる。
【００４１】
本発明の固体撮像装置の製造方法によると、ドライエッチングにより形成される第１の電荷転送電極及び第２の電荷転送電極の上部コーナーをそれぞれ丸めることができる。このため、第１の電荷転送電極に突起が形成される場合に生じる電界の集中を防ぐことができるので、電界の集中による耐圧性の劣化を防ぐことができる。また、耐圧性の劣化を防ぐために、第１の電荷転送電極の表面を覆う酸化膜を厚膜化したり、又は第１の電荷転送電極の上に絶縁膜を形成すると共に形成された絶縁膜を厚膜化したりする必要がない。このため、隣り合う電荷転送電極の間隔、及びこれらの電荷転送電極と遮光膜との間隔を共に狭くすることができる。従って、本発明の固体撮像装置の製造方法によると、耐圧性を確保しながら、次の２つの効果、つまり、第１の電荷転送電極等からなる電荷転送部において電荷転送効率を改善できるという効果、及び電荷転送部に隣接する受光部において開口率の増加による受光感度の向上を図ることができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の一実施形態に係る固体撮像装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００４３】
図１（ａ）〜（ｃ）及び図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る固体撮像装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【００４４】
まず、図１（ａ）に示すように、例えばＮ型のシリコン基板１００の表面部に順次形成されたＰ型のウェル層１０１及びＮ型の拡散層１０２の上に全面に亘って、例えばシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とからなるゲート絶縁膜１０３を形成する。その後、シリコン基板１００の上に全面に亘って、不純物がドープされていない第１の電極膜、例えばノンドープの第１のポリシリコン層１０４をＬＰ（Ｌｏｗ−Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）−ＣＶＤ法を用いて形成する。この際、ＬＰ−ＣＶＤ法を用いて形成された第１のポリシリコン層１０４の厚さを例えば２５０ｎｍに設定する。
【００４５】
次に、図１（ｂ）に示すように、シリコン基板１００に対して、具体的には、第１のポリシリコン層１０４の上部に対して、例えば４０ｋｅＶの注入エネルギー且つ５×１０15ａｔｏｍ／ｃｍ2 の注入ドーズ量にてリンをイオン注入することにより、第１のポリシリコン層１０４の上部にＮ型の第１の不純物層１０４ａを形成する。その後、所定の領域に開口部１０６を有するフォトレジスト１０５をシリコン基板１００の上に形成する。
【００４６】
次に、図１（ｃ）に示すように、シリコン基板１００の上に堆積したフォトレジスト１０５をマスクとして、例えば臭化水素（ＨＢｒ）及び塩素（Ｃｌ2 ）を含むプロセスガス雰囲気中にて、第１の不純物層１０４ａを含む第１のポリシリコン層１０４に対して、例えば３００ＷのＲＦ（高調波）出力を用いたドライエッチングを行なう。これにより、第１のポリシリコン層１０４における所定の領域が除去され、それによって第１の不純物層１０４ａを含む第１のポリシリコン層１０４が電荷転送電極の形状にパターニングされる。このとき、Ｎ型不純物であるリンが分布している第１の不純物層１０４ａのエッチングレートが、リンの分布していない第１のポリシリコン層１０４（第１の不純物層１０４ａ以外の他の部分）のエッチングレートよりも速いため、第１の不純物層１０４ａにおける水平方向へのエッチングが、リンの分布していない第１のポリシリコン層１０４における水平方向へのエッチングよりも進むことになる。従って、パターニングされた第１のポリシリコン層１０４の上部（第１の不純物層１０４ａ）のコーナーが丸められる。
【００４７】
その後、シリコン基板１００に対して、例えば８５０℃の熱処理を行なうことにより、パターニングされた第１のポリシリコン層１０４（第１の不純物層１０４ａを含む）の表面部を酸化する。これにより、リンが拡散した第１のポリシリコン層１０４の未酸化部分からなる第１の電荷転送電極１０７が形成されると共に、第１の電荷転送電極１０７を覆う第１のシリコン酸化膜１０８が形成される。尚、この熱処理を行なうことにより、第１の不純物層１０４ａに注入されていたリンが、第１の電荷転送電極１０７を構成する第１のポリシリコン層１０４の全体に拡散するため、第１の電荷転送電極１０７の不純物濃度は均一に（例えば２×１０20ａｔｏｍ／ｃｍ3 程度の濃度）になる。
【００４８】
次に、図２（ａ）に示すように、第１のポリシリコン層１０４を形成した場合と同様に、シリコン基板１００の上に全面に亘って、不純物がドープされていない第２の電極膜、例えばノンドープの第２のポリシリコン層１０９をＬＰ−ＣＶＤ法を用いて形成する。その後、シリコン基板１００に対して、具体的には、第２のポリシリコン層１０９の上部に対して、例えば４０ｋｅＶの注入エネルギー且つ５×１０15ａｔｏｍ／ｃｍ2 の注入ドーズ量にてリンをイオン注入することにより、第２のポリシリコン層１０９の上部にＮ型の第２の不純物層１０９ａを形成する。
【００４９】
次に、図２（ｂ）に示すように、所定の領域に開口部を有するフォトレジスト（図示省略）をシリコン基板１００の上に堆積する。その後、このフォトレジストをマスクとして、第２の不純物層１０９ａを含む第２のポリシリコン層１０９をドライエッチングによりパターニングする。これにより、第２のポリシリコン層１０９における所定の領域が除去され、それによって第２の不純物層１０９ａを含む第２のポリシリコン層１０９が電荷転送電極の形状にパターニングされる。このとき、パターニングされた第２のポリシリコン層１０９（第２の不純物層１０９ａを含む）が、第１のシリコン酸化膜１０８によって覆われた第１の電荷転送電極１０７の両側部をまたぐようにパターニングを行なう。また、Ｎ型不純物であるリンが分布している第２の不純物層１０９ａのエッチングレートが、リンの分布していない第２のポリシリコン層１０９（第２の不純物層１０９ａ以外の他の部分）のエッチングレートよりも速いため、第２の不純物層１０９ａにおける水平方向へのエッチングが、リンの分布していない第２のポリシリコン層１０９における水平方向へのエッチングよりも進むことになる。従って、パターニングされた第２のポリシリコン層１０９の上部（第２の不純物層１０９ａ）のコーナーが丸められる。
【００５０】
その後、シリコン基板１００に対して例えば８５０℃の熱処理を行なうことにより、パターニングされた第２のポリシリコン層１０９（第２の不純物層１０９ａを含む）の表面部を酸化する。これにより、リンが拡散した第２のポリシリコン層１０９の未酸化部分からなる第２の電荷転送電極１１０が形成されると共に、第２の電荷転送電極１１０を覆う第２のシリコン酸化膜１１１が形成される。尚、この熱処理を行なうことにより、第２の不純物層１０９ａに注入されていたリンが、第２の電荷転送電極１１０を構成する第２のポリシリコン層１０９の全体に拡散するため、第２の電荷転送電極１１０の不純物濃度は均一になる。
【００５１】
最後に、第１の電荷転送電極１０７及び第２の電荷転送電極１１０が形成されたシリコン基板１００の上に第１のシリコン酸化膜１０８又は第２のシリコン酸化膜１１１を介して遮光膜１１２を形成する。
【００５２】
以上に説明したように、本発明の一実施形態によると、第１のポリシリコン層１０４をドライエッチングによってパターニングする前に、第１のポリシリコン層１０４に不純物（リン）を注入するため、第１のポリシリコン層１０４の上部に第１の不純物層１０４ａを形成できる。このようにすると、リンが注入された第１の不純物層１０４ａのエッチングレートを、リンが注入されていない第１のポリシリコン層１０４のエッチングレートよりも高くすることができる。具体的には、第１のポリシリコン層１０４のドライエッチングは、異方性の高い雰囲気中にて行なわれるため、リンが注入されていない第１のポリシリコン層１０４は垂直方向にのみエッチングされる一方、第１の不純物層１０４ａに対しては水平方向にもエッチングが促進される。このため、ドライエッチングにより形状が形成される第１の電荷転送電極１０７の上部コーナーを丸めることができる。また、第２の電荷転送電極１１０の上部コーナーも同様にして丸めることができる。すなわち、第１の電荷転送電極１０７及び第２の電荷転送電極１１０のそれぞれの上部コーナーに突起が生じることを防止することができるため、各電荷転送電極を覆う第１のシリコン酸化膜１０８及び第２のシリコン酸化膜１１１の膜厚を均一にすることができる。その結果、各電荷転送電極の上部コーナーにおける突起した部分に電界が集中することによって耐圧性が劣化するという弊害を防止することができる。よって、過剰なシリコン酸化を行なうことにより第１のシリコン酸化膜１０８及び第２のシリコン酸化膜１１１のそれぞれの膜厚を厚くすることなく、又は第１の電荷転送電極１０７及び第２の電荷転送電極１１０の上に絶縁膜を形成すると共にその絶縁膜を厚膜化することなく、耐圧性を向上させることができる。従って、第１の電荷転送電極１０７と第２の電荷転送電極１１０との間隔、及びそれぞれの電極と遮光膜との間隔を共に狭くすることができるので、耐圧性を確保しながら、電荷転送部の電荷転送効率の向上及び受光部の開口率の増加による受光感度の向上を共に図ることができる。
【００５３】
尚、本発明の一実施形態において、第１のポリシリコン層１０４及び第２のポリシリコン層１０９は、例えばアモルファスシリコン層のような、不純物の注入が可能であり且つ熱処理による酸化が可能な電極膜であればよい。
【００５４】
また、本発明の一実施形態において、第１のポリシリコン層１０４及び第２のポリシリコン層１０９のそれぞれに対して、各ポリシリコン層の最表面部及び中央付近の２カ所に射影飛程Ｒｐを持つ複数回のイオン注入処理を行なってもよい。
【００５５】
また、本発明の一実施形態において、第１のポリシリコン層１０４及び第２のポリシリコン層１０９にそれぞれ、リンのみのイオン注入処理を行なったが、これに加えて、例えばヒ素（Ａｓ）又はアンチモン（Ｓｂ）のような拡散係数の小さいドーパントのイオン注入処理を行なってもよい。このようにすると、拡散係数の小さいドーパントは拡散しにくいため、シリコン基板１００に対して熱処理を行なった場合に、パターニングされた各ポリシリコン層（１０４及び１０９）の上部におけるＮ型不純物の濃度を高くすることができる。よって、パターニングされた各ポリシリコン層（１０４及び１０９）の上部のシリコン酸化が促進される。このようにして形成された第１の電荷転送電極１０７を図３に示す。図３に示すように、第１の電荷転送電極１０７の表面を覆う第１のシリコン酸化膜１０８の膜厚を厚くすることができる。具体的には、第１の電荷転送電極１０７の上部を覆う第１のシリコン酸化膜１０８の膜厚を、第１の電荷転送電極１０７の側方下部を覆う第１のシリコン酸化膜１０８の膜厚よりも厚くすることができる。よって、第１の電荷転送電極１０７の下部の寸法（ゲート長等）を変化させることなく耐圧性を向上させることができる。第２の電荷伝送電極１１０についても同様である。
【００５６】
尚、第１のポリシリコン層１０４及び第２のポリシリコン層１０９に、Ｐ型のドーパントであるボロンを注入した場合は、拡散係数の小さいＰ型のドーパントとして、二フッ化ホウ素（ＢＦ2 ）又はインジュウム（Ｉｎ）を用いることが好ましい。また、拡散係数の小さいドーパントのイオン注入処理を行なう工程は、第１のポリシリコン層１０４又は第２のポリシリコン層１０９を形成した後、ドライエッチングにより第１のポリシリコン層１０４又は第２のポリシリコン層１０９がパターニングされる前に行なわれればよい。
【００５７】
また、本発明の一実施形態において、第１のポリシリコン層１０４にリンをイオン注入した後、第１のシリコン酸化膜１０８を形成した。しかし、第１のポリシリコン層１０４の上に例えば１００ｎｍほどのシリコン酸化膜をＣＶＤ法を用いて堆積した後、第１のポリシリコン層１０４の最表面部に射影飛程Ｒｐを持つイオン注入処理を行なってもよい。第２のポリシリコン層１０９へのイオン注入についても同様である。
【００５８】
また、本発明の一実施形態において、第１のポリシリコン層１０４を形成した後、第１のポリシリコン層１０４の全面に対してイオン注入処理を行なうことにより、図１（ｂ）に示す第１の不純物層１０４ａを形成した。しかし、図４に示すように、不純物としてリンを拡散させた第１のポリシリコン層１０４における所定の領域の上にフォトレジスト１０５を形成した後、第１のポリシリコン層１０４の被エッチング部分に、例えば４０ｋｅＶの注入エネルギー且つ１×１０15／ｃｍ2 の注入ドーズにてリンを選択的にイオン注入することにより、第１の不純物層１０４ａとは形状の異なる第１の不純物層１０４ｂを形成してもよい。この場合、フォトレジスト１０５をマスクとするドライエッチングにより、第１の不純物層１０４ｂを含む第１のポリシリコン層１０４の所定の領域を除去することによって、第１の電荷転送電極１０７を形成する。但し、第１の不純物層１０４ｂが形成される領域は、開口部１０６に露出する部分よりもその両側の基板主面方向に０．０２μｍ以上広く設定されることが好ましい。このようにすると、第１の不純物層１０４ｂのエッチングレートが高くなるため、リンが拡散した第１のポリシリコン層１０４の不純物濃度を変化させることなく、パターニングされた第１のポリシリコン層１０４つまり第１の電荷転送電極１０７の上部コーナーを丸めることができる。同様の加工方法は第２のポリシリコン層１０９に対しても適用でき、それによって第２の電荷転送電極つまり１１０を形成することができる。
【００５９】
また、本発明の一実施形態においては、第１の電荷転送電極１０７及び第２の電荷転送電極１１０からなる２種類の電荷転送電極を形成したが、３種類以上の電荷転送電極を形成してもよい。この場合、第２のシリコン酸化膜１１１を形成した後、以上に説明したような第２の電荷転送電極１１０を形成する工程と同様にして、新たな電荷転送電極（第３の電荷転送電極）を形成すればよい（すなわち、以上の説明において、第１の電荷転送電極（第１のポリシリコン層）及び第１のシリコン酸化膜を第２の電荷転送電極（第２のポリシリコン層）及び第２のシリコン酸化膜と置き換え、第２の電荷転送電極及び第２のシリコン酸化膜を第３の電荷転送電極（第３のポリシリコン層）及び第３のシリコン酸化膜と置き換えればよい）。また、複数種類の電荷転送電極を形成する場合、これらの電荷転送電極のうちの所定の電荷転送電極の上部にのみ拡散係数の小さいドーパントを注入するようにしてもよい。このようにすると、所定の電荷転送電極の上部コーナーを丸めることができるので、所定の電荷転送電極の耐圧性のみを選択的に向上させることができる。このとき、所定の電荷転送電極の上部を覆う酸化膜の膜厚を、所定の電荷転送電極の側方下部を覆う酸化膜の膜厚よりも厚くしてもよい。
【００６０】
また、本発明の一実施形態において、第１のシリコン酸化膜１０８又は第２のシリコン酸化膜１１１の上に遮光膜１１２を形成したが、第１のシリコン酸化膜１０８又は第２のシリコン酸化膜１１１の上に絶縁膜を形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、固体撮像装置及びその製造方法に関し、電荷転送部を有する固体撮像装置に適用した場合に特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る固体撮像装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る固体撮像装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る固体撮像装置の製造方法において、第１の電荷転送電極の上部に拡散係数の小さいドーパントを注入した場合の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る固体撮像装置において、第１のシリコン層の上に第１の不純物層を選択的に形成した場合の断面図である。
【図５】従来の固体撮像装置の構成を示す図である。
【図６】図５に示すＡ−Ａ線における概略的な断面図である。
【図７】（ａ）は従来の固体撮像装置の製造方法によって形成された第１の電荷転送電極及び第２の電荷転送電極の形状を具体的に示す図であり、（ｂ）は図５に示すＢ−Ｂ線における具体的な断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１００  シリコン基板
１０１  ウェル層
１０２  拡散層
１０３  ゲート絶縁膜
１０４  第１のポリシリコン層
１０４ａ  第１の不純物層
１０４ｂ  第１の不純物層
１０５  フォトレジスト
１０６  開口部
１０７  第１の電荷転送電極
１０８  第１のシリコン酸化膜
１０９  第２のポリシリコン層
１０９ａ  第２の不純物層
１１０  第２の電荷転送電極
１１１  第２のシリコン酸化膜
１１２  遮光膜
【図１】
2005158841.tif 000003
【図２】
2005158841.tif 000004
【図３】
2005158841.tif 000005
【図４】
2005158841.tif 000006
【図５】
2005158841.tif 000007
【図６】
2005158841.tif 000008
【図７】
2005158841.tif 000009