(57)【要約】【課題】ゲート絶縁膜の形成時における膜減りを抑制し得る固体撮像装置の製造方法を提供する。【解決手段】先ず、半導体基板１上の電荷転送部が形成される領域に、第１のゲート絶縁膜６を形成し、その上に保護膜７を形成しておく。保護膜７上に転送チャネル形成用フォトレジスト８を形成し、転送チャネル形成用フォトレジストの一部をパターニング除去する。次に、転送チャネル形成用フォトレジスト８をマスクとして、不純物をイオン注入して、第１のゲート絶縁膜６の下層に転送チャネル９を形成する。次に、転送チャネル形成用フォトレジスト８を除去し、保護膜上７に第２のゲート絶縁膜１０を形成する。その後、転送電極１１を形成する。【選択図】  図２
2005236223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトダイオードと電荷転送部とが形成された半導体基板を有し、且つ、前記電荷転送部には転送チャネルが設けられている固体撮像装置の製造方法であって、
（ａ）前記半導体基板上の前記電荷転送部が形成される領域に、第１のゲート絶縁膜を形成する工程と、
（ｂ）前記第１のゲート絶縁膜上に保護膜を形成する工程と、
（ｃ）前記保護膜上に転送チャネル形成用のフォトレジストを形成し、前記転送チャネルが形成される領域と重なる前記転送チャネル形成用のフォトレジストの一部を除去する工程と、
（ｄ）前記転送チャネル形成用のフォトレジストをマスクとして、不純物をイオン注入して、前記第１のゲート絶縁膜の下層に前記転送チャネルを形成する工程と、
（ｅ）前記転送チャネル形成用のフォトレジストを除去する工程と、
（ｆ）前記（ｅ）の工程の終了後に、前記保護膜上に第２のゲート絶縁膜を形成する工程とを少なくとも有し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２】
前記（ｅ）の工程において、前記転送チャネル形成用のフォトレジストを除去した後、更に、前記保護膜を除去し、前記（ｆ）の工程において、前記第１のゲート絶縁膜の上に前記第２のゲート絶縁膜を形成する請求項１記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項３】
前記保護膜に対するエッチングレートが前記第１のゲート絶縁膜に対するエッチングレートよりも高くなるエッチング溶液を用いて、前記保護膜の除去が行われている請求項２記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項４】
前記転送チャネルが第１導電型であり、
前記（ｄ）の工程において、第１導電型の不純物がイオン注入される請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項５】
前記半導体基板における前記転送チャネルの片側又は両側に、第２導電型領域が形成されており、
（ｇ）前記保護膜上に第２導電型領域形成用のフォトレジストを形成し、前記第２導電型領域が形成される領域と重なる前記第２導電型領域形成用のフォトレジストの一部を除去する工程と、
（ｈ）前記第２導電型領域形成用のフォトレジストをマスクとして、第２導電型の不純物をイオン注入して、前記第１のゲート絶縁膜の下層に前記第２導電型領域を形成する工程と、
（ｉ）前記第２導電型領域形成用のフォトレジストを除去する工程とを更に有し、
前記（ｇ）〜（ｉ）の工程は、前記（ｂ）の工程又は前記（ｅ）の工程の実行後であって、前記（ｆ）の工程の実行前に実行される請求項４記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１導電型の不純物の質量数が、前記第２導電型の不純物の質量数よりも小さい場合は、前記（ｃ）〜（ｅ）の工程の実行後に、前記（ｇ）〜（ｉ）の工程を実行し、
前記第１導電型の不純物の質量数が、前記第２導電型の不純物の質量数よりも大きい場合は、前記（ｇ）〜（ｉ）の工程の実行後に、前記（ｃ）〜（ｅ）の工程を実行する請求項５記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記（ｂ）の工程において、前記保護膜は、その膜厚が、前記第１のゲート絶縁膜及び前記第２のゲート絶縁膜の膜厚よりもよりも薄くなるように形成されている請求項１〜６のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記（ｅ）の工程において、前記保護膜に対するエッチングレートが前記第１のゲート絶縁膜に対するエッチングレートよりも低くなるフォトレジスト除去液を用いて、前記転送チャネル形成用のフォトレジストが除去されている請求項１〜７のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記（ｉ）の工程において、前記保護膜に対するエッチングレートが前記第１のゲート絶縁膜に対するエッチングレートよりも低くなるフォトレジスト除去液を用いて、前記第２導電型領域形成用のフォトレジストが除去されている請求項５または６に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記（ａ）の工程において、前記第１のゲート絶縁膜がシリコン酸化膜によって形成されており、
前記（ｂ）の工程において、前記保護膜がシリコン窒化膜によって形成されており、
前記（ｆ）の工程において、前記第２のゲート絶縁膜がシリコン窒化膜によって形成されている請求項１〜９のいずれか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】
本発明は、固体撮像装置の製造方法、特には、固体撮像装置を構成する電荷転送装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラやデジタルムービーカメラ、更にはカメラ付携帯電話の急速な普及により、固体撮像装置の需要が急速に伸びている。図６は、従来からの固体撮像装置の構成を概略的示す構成図である。図７は、図６に示す固体撮像装置の画素の構成を拡大して示す図である。
【０００３】
図６に示すように、固体撮像装置は、シリコン基板７１上の受光領域７０に複数の画素７２をマトリックス状に配置して形成されている。また、図６に示す固体撮像装置はインターライン転送を採用しており、各画素７２は垂直ＣＣＤ（charge coupled device）７３とフォトダイオード７４とを備えている。
【０００４】
また、最終行の垂直ＣＣＤ７３に隣接して水平ＣＣＤ７５が形成されている。水平ＣＣＤ７５の出力端には出力アンプ８６が設けられている。垂直ＣＣＤ７３及び水平ＣＣＤ７５は電荷転送装置として機能する。
【０００５】
図７に示すように、垂直ＣＣＤ７３は、ｎ型チャネル７８、第１転送電極７９、及び第２転送電極８０によって形成されている。フォトダイオード７４は、ｎ型領域（光電変換部）７５によって形成されている。
【０００６】
また、ｎ型チャネル７８とｎ型領域の７５との間には、ｐ-型領域（読み出し部）７７が形成されている。ｎ型領域７５で光電変換された信号電荷は、ｐ-型領域７７によってｎ型チャネル７８に読み出される。更に、ｎ型領域７５の周辺におけるｐ-型領域７７以外には、素子分離として機能するｐ型領域７６が形成されている。なお、第１転送電極７９及び第２転送電極８０は、ｎ型チャネル７８、ｐ-型領域７７、及びｐ型領域７６の上面に形成されていおり、図７ではハッチングによって示している。
【０００７】
図６及び図７に示す固体撮像装置の動作について説明する。先ず、受光領域７０に光学像が結像されると、各フォトダイオード７４において光電変換が行われ、光の強さと時間に応じて信号電荷が蓄積される。このとき、第２転送電極８０にハイレベル電圧（１０Ｖ〜１５Ｖ）が印加されると、各フォトダイオード７４に蓄積された信号電荷は、ｐ-型領域（読み出し部）７７を介して垂直ＣＣＤ７３に転送される。
【０００８】
次に、第１転送電極７９および第２転送電極８０に、ミドルレベル電圧（０Ｖ）とローレベル電圧（−５Ｖ〜−１０Ｖ）とを交互に印加すると、信号電荷は、垂直ＣＣＤ７３から水平ＣＣＤ７５へと転送される。
【０００９】
その後、水平ＣＣＤ７５に、ハイレベル電圧（２Ｖ〜５Ｖ）とローレベル電圧（０Ｖ）とを交互に印加すると、信号電荷は、水平ＣＣＤ７５から出力アンプ８６へと転送される。出力アンプ８６は、信号電荷を電圧に変換し、外部に信号電圧を出力する。
【００１０】
このように、固体撮像装置においては、フォトダイオード７４によって蓄積された信号電荷は、垂直ＣＣＤ７３によって転送され、その後、水平ＣＣＤ７５によって外部に出力される。ここで、固体撮像装置の高性能化および高画素化を図るためには、特に垂直ＣＣＤ７３における転送特性や飽和特性が重要となる。
【００１１】
次に、図８及び図９を用いて、図６及び図７に示す固体撮像装置、特に垂直ＣＣＤ７３の製造方法について説明する（例えば、特許文献１参照。）。図８及び図９は、従来の固体撮像装置の製造方法を示す断面図である。図８（ａ）〜図８（ｄ）は一連の主な工程をそれぞれ示しており、図９（ｅ）〜（ｇ）は、図８（ｄ）に示す工程後の一連の工程をそれぞれ示している。
【００１２】
なお、図８（ａ）〜図９（ｇ）は、図７中の切断線Ａ−Ａ´に沿って切断して得られる断面構造の製造工程を示している。また、図８（ａ）、（ｂ）、（ｄ）、及び図９（ｅ）においては、断面図と共に、シリコン基板７１の深さ方向における不純物分布を示す図も示している。
【００１３】
先ず、図８（ａ）に示すように、ｎ型のシリコン基板（以下、「ｎ型基板」という。）７１上に、熱酸化法などにより保護酸化膜８１（膜厚：２０ｎｍ）を形成する。更に、保護酸化膜８１の上にフォトレジスト（図示せず）を形成し、ｐ型ウェル８２が形成される領域と重なるフォトレジストの一部を除去する。その後、例えば、ボロン（Ｂ）などのｐ型不純物をイオン注入することにより、ｐ型ウェル８２が形成される。
【００１４】
次に、図８（ａ）で形成したフォトレジストを完全に除去する。その後、図８（ｂ）に示すように、保護酸化膜８１の上にフォトレジスト８３を形成し、ｐ型領域７６が形成される領域と重なるフォトレジスト８３の一部を除去する。その後、例えば、ボロン（Ｂ）などのｐ型不純物をイオン注入する。これにより、ｐ型ウェル８２よりも浅い領域にｐ型領域７６（図７参照）が形成される。
【００１５】
次に、図８（ｃ）に示すように、フォトレジスト８３を完全に除去した後、保護酸化膜８１も完全に除去する。保護酸化膜８１の除去は、例えば、フッ酸を主成分とするエッチング溶液等を用いたウエットエッチングによって行う。
【００１６】
次に、図８（ｄ）に示すように、ｎ型基板７１上に、熱酸化法などにより第１のゲート絶縁膜（シリコン酸化膜）８４を形成する。なお、このとき、図８（ｄ）から分るように、第１のゲート絶縁膜８４を形成するための高温熱処理によりｐ型領域７６が拡散する。よって、後述のｎ型チャネル（図８（ｅ）参照）の実効的なチャネル幅は縮小される。
【００１７】
次に、図９（ｅ）に示すように、第１のゲート絶縁膜８４の上にフォトレジスト８５を形成し、ｎ型チャネル（転送チャネル）７８を形成する領域と重なるフォトレジスト８５の一部を除去する。その後、リン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）などのｎ型不純物をイオン注入する。これにより、ｎ型チャネル７８（図７参照）が形成される。
【００１８】
次に、図９（ｆ）に示すように、フォトレジスト８５を完全に除去する。フォトレジスト８５の除去は、例えば、硫酸及び過酸化水素水、又はアンモニア及び過酸化水素水を主成分とするフォトレジスト除去液を用いて行われる。
【００１９】
その後、図９（ｇ）に示すように、第１のゲート絶縁膜８４の上に第２のゲート絶縁膜（シリコン窒化膜）８７を形成し、その上に第１転送電極７９（図７参照）を形成する。このようにして、図６及び図７に示した垂直ＣＣＤ７３が完成する。
【００２０】
なお、非特許文献１には、ｎ型チャネルを形成した後に、第１のゲート絶縁膜８４を形成する例が開示されている。これに対して、図８及び図９に示す製造方法においては、上述のように第１のゲート絶縁膜８４の形成後にｎ型チャネル７８が形成される（図８（ｄ）及び図９（ｅ）参照）。
【００２１】
このため、図８及び図９に示す製造方法によれば、第１のゲート絶縁膜８４の形成工程における高温熱処理によって、ｎ型不純物が外部に拡散したり、第１のゲート絶縁膜８４へ吸い出されたりすることが殆ど生じない。よって、ｎ型チャネル７８における飽和電荷量の減少が抑制される。また、ｎ型チャネル７８において結晶欠陥の発生も少なくなるため、局所的な暗電流増加による白線不良の発生も抑制される。
【特許文献１】特開昭５８-８６７７０号公報
【非特許文献１】アルバート・ジェイ・ピー・トゥイヴィッセン（Albert J.P. Theuwissen）、「ソリッド−ステート・イメージング・ウィズ・チャージ・カップルド・デバイス（Solid-State Imaging with Charge-Coupled Devices）、ソリッド−ステート・サイエンス・アンド・テクノロジー・ライブラリー（SOLID-STATE SCIENCE AND TECHNOLOGY LIBRARY）、１９９５年、ｐ．３２０−３２７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、図９（ｆ）に示す工程においてフォトレジスト８５の除去に用いるフォトレジスト除去液は、シリコン酸化膜を侵食する性質を有している。このため、図９（ｆ）で示すように、フォトレジスト８５の除去処理によって、第１のゲート絶縁膜８４に膜減りが生じてしまう。具体的には、一回のフォトレジスト除去による第１のゲート絶縁膜８４の膜減り量は、フォトレジスト除去液の条件にもよるが、約１ｎｍである。
【００２３】
更に、工程上の不具合により、フォトレジスト工程を再度実施する場合がある。また、別の不純物のイオン注入を行うために、フォトレジスト工程を追加する場合もある。これらの場合、フォトレジストの除去を行った回数だけ第１のゲート絶縁膜８４の膜減りは一層進んでしまう。
【００２４】
このような第１のゲート絶縁膜８４の膜減りが生じると、ゲート絶縁膜全体での膜厚制御が困難になるだけでなく、膜厚ばらつきが大きくなる。この結果、垂直ＣＣＤ７３における転送特性及び飽和特性に悪影響が及ぼされ、固体撮像装置によって得られる画像の質が低下してしまう。
【００２５】
本発明の目的は、上記問題を解消し、ゲート絶縁膜の形成時における膜減りを抑制し得る固体撮像装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記目的を達成するために本発明における固体撮像装置の製造方法は、フォトダイオードと電荷転送部とが形成された半導体基板を有し、且つ、前記電荷転送部には転送チャネルが設けられている固体撮像装置の製造方法であって、（ａ）前記半導体基板上の前記電荷転送部が形成される領域に、第１のゲート絶縁膜を形成する工程と、（ｂ）前記第１のゲート絶縁膜上に保護膜を形成する工程と、（ｃ）前記保護膜上に転送チャネル形成用のフォトレジストを形成し、前記転送チャネルが形成される領域と重なる前記転送チャネル形成用のフォトレジストの一部を除去する工程と、（ｄ）前記転送チャネル形成用のフォトレジストをマスクとして、不純物をイオン注入して、前記第１のゲート絶縁膜の下層に前記転送チャネルを形成する工程と、（ｅ）前記転送チャネル形成用のフォトレジストを除去する工程と、（ｆ）前記（ｅ）の工程の終了後に、前記保護膜上に第２のゲート絶縁膜を形成する工程とを少なくとも有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように、本発明における固体撮像装置の製造方法によれば、第１のゲート絶縁膜の上に保護膜が形成され、この保護膜の上に、転送チャネル形成用のフォトレジストが形成される。よって、フォトレジストをエッチング除去する工程において、第１のゲート絶縁膜は保護膜によってレジスト除去液から保護される。このため、第１のゲート絶縁膜の膜減りが抑制されるので、ゲート絶縁膜全体での膜厚制御が容易となり、又膜厚ばらつきは小さくなる。結果、固体撮像装置の電荷転送部（電荷転送装置）における飽和特性及び転送特性を安定させながら向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
上記本発明における固体撮像装置の製造方法においては、前記（ｅ）の工程において、前記転送チャネル形成用のフォトレジストを除去した後、更に、前記保護膜を除去し、前記（ｆ）の工程において、前記第１のゲート絶縁膜の上に前記第２のゲート絶縁膜を形成する態様とすることもできる。この態様においては、前記保護膜に対するエッチングレートが前記第１のゲート絶縁膜に対するエッチングレートよりも高くなるエッチング溶液を用いて、前記保護膜を除去するのが好ましい。
【００２９】
また、上記本発明における固体撮像装置の製造方法においては、前記転送チャネルが第１導電型であり、前記（ｄ）の工程において、第１導電型の不純物がイオン注入される態様とすることもできる。
【００３０】
更に、上記態様においては、前記半導体基板における前記転送チャネルの片側又は両側に、第２導電型領域が形成されており、（ｇ）前記保護膜上に第２導電型領域形成用のフォトレジストを形成し、前記第２導電型領域が形成される領域と重なる前記第２導電型領域形成用のフォトレジストの一部を除去する工程と、（ｈ）前記第２導電型領域形成用のフォトレジストをマスクとして、第２導電型の不純物をイオン注入して、前記第１のゲート絶縁膜の下層に前記第２導電型領域を形成する工程と、（ｉ）前記第２導電型領域形成用のフォトレジストを除去する工程とを更に有し、前記（ｇ）〜（ｉ）の工程は、前記（ａ）の工程又は前記（ｅ）の工程の実行後であって、前記（ｆ）の工程の実行前に実行されるのが好ましい。
【００３１】
また、この場合、前記第１導電型の不純物の質量数が、前記第２導電型の不純物の質量数よりも小さい場合は、前記（ｃ）〜（ｅ）の工程の実行後に、前記（ｇ）〜（ｉ）の工程を実行し、前記第１導電型の不純物の質量数が、前記第２導電型の不純物の質量数よりも大きい場合は、前記（ｇ）〜（ｉ）の工程の実行後に、前記（ｃ）〜（ｅ）の工程を実行するのが更に好ましい。
【００３２】
また、上記本発明における固体撮像装置の製造方法においては、前記（ｂ）の工程において、前記保護膜は、その膜厚が、前記第１のゲート絶縁膜及び前記第２のゲート絶縁膜の膜厚よりもよりも薄くなるように形成されているのが好ましい。
【００３３】
また、上記本発明における固体撮像装置の製造方法においては、前記（ｅ）の工程において、前記保護膜に対するエッチングレートが前記第１のゲート絶縁膜に対するエッチングレートよりも低くなるフォトレジスト除去液を用いて、前記転送チャネル形成用のフォトレジストが除去されているのが好ましい。更に、前記（ｉ）の工程において、前記保護膜に対するエッチングレートが前記第１のゲート絶縁膜に対するエッチングレートよりも低くなるフォトレジスト除去液を用いて、前記第２導電型領域形成用のフォトレジストが除去されているのも好ましい。
【００３４】
更に、上記本発明における固体撮像装置の製造方法においては、前記（ａ）の工程において、前記第１のゲート絶縁膜がシリコン酸化膜によって形成されており、前記（ｂ）の工程において、前記保護膜がシリコン窒化膜によって形成されており、前記（ｆ）の工程において、前記第２のゲート絶縁膜がシリコン窒化膜によって形成されている態様とするのが好ましい。
【００３５】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における固体撮像装置の製造方法について説明する。本実施の形態１において製造される固体撮像装置は、図６及び図７に示した固体撮像装置と同様の構成を有している。
【００３６】
具体的には、本実施の形態１において製造される固体撮像装置は、フォトダイオードと電荷転送部とが形成された半導体基板を有している。また、電荷転送部は、フォトダイオードに蓄積された信号電荷を外部へと転送する電荷転送装置として機能しており、垂直ＣＣＤと水平ＣＣＤとで形成されている。
【００３７】
また、垂直ＣＣＤは、第１導電型の転送チャネルを有し、転送チャネルの片側又は両側には、素子分離として機能する第２導電型領域が形成される。なお、本実施の形態１において、第１導電型はｎ型であり、第２導電型はｐ型である。
【００３８】
以下、図１及び図２を参照しながら説明する。図１及び図２は、本発明の実施の形態１における固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す断面図である。図１（ａ）〜（ｄ）は主な一連の工程をそれぞれ示しており、図２（ｅ）〜（ｈ）は図１（ｄ）に示す工程後の一連の主な工程をそれぞれ示している。
【００３９】
なお、図１及び図２は、図８及び図９と同様に、半導体基板上の垂直ＣＣＤが設けられた領域（図７に示した切断線Ａ−Ａ´参照）の断面構造の製造工程を示している。また、図１（ａ）、（ｂ）、（ｄ）、及び図２（ｅ）においては、断面図と共に、半導体基板の深さ方向における不純物分布を示す図も示している。
【００４０】
先ず、図１（ａ）に示すように、半導体基板１上に、熱酸化法などにより保護酸化膜３（膜厚：２０ｎｍ）を形成する。なお、本実施の形態１において、半導体基板１は第１導電型のシリコン基板（ｎ型基板）であり、保護酸化膜３はシリコン酸化膜である。
【００４１】
更に、保護酸化膜３の上にフォトレジスト（図示せず）を形成し、ｐ型ウェル２が形成される領域と重なるフォトレジストの一部を除去する。その後、例えば、注入エネルギーを３００ｋｅＶ、ドーズ量を１．０×１０12個／ｃｍ2に設定して、ボロン（Ｂ）などのｐ型不純物をイオン注入する。これにより、ｐ型ウェル２が形成される。
【００４２】
次に、図１（ｂ）に示すように、図１（ａ）で形成したフォトレジストを完全に除去した後、保護酸化膜３の上に、ｐ型領域（第２導電型領域）５を形成するためのフォトレジスト（ｐ型領域形成用フォトレジスト）４を形成し、ｐ型領域５が形成される領域と重なるｐ型領域形成用フォトレジスト４の一部を除去する。
【００４３】
その後、例えば、注入エネルギーを４０ｋｅＶ、ドーズ量を１．０×１０13個／ｃｍ2に設定して、ボロン（Ｂ）などのｐ型不純物をイオン注入する。これにより、ｐ型ウェル２よりも浅い領域にｐ型領域５が形成される。ｐ型領域５は、図７に示したｐ型領域７６と同様に素子分離として機能する。
【００４４】
次に、図１（ｃ）に示すように、ｐ型領域形成用フォトレジスト４を完全に除去した後、保護酸化膜３も完全に除去する。保護酸化膜３の除去は、例えば、フッ酸を主成分とするエッチング溶液等を用いたウエットエッチングによって行う。
【００４５】
次に、図１（ｄ）に示すように、熱酸化法等を実施して半導体基板１上に第１のゲート絶縁膜６を形成し、更にその上に、ＣＶＤ法等を実施して保護膜７を成膜する。本実施の形態１において、第１のゲート絶縁膜６はシリコン酸化膜であり、膜厚は３０ｎｍである。また、保護膜７はシリコン窒化膜である。保護膜７の膜厚は、後述するフォトレジスト除去工程（後述の図２（ｇ）参照）による膜減り量を考慮し、フォトレジスト除去工程によって完全に消失しないように設定されている。具体的な保護膜７の膜厚については後述する。
【００４６】
なお、図１（ｄ）に示すように、本実施の形態１においても、図８（ｄ）に示した工程と同様に、第１のゲート絶縁膜６を形成するための高温熱処理（８００℃〜１０００℃程度）によりｐ型領域５が拡散する。よって、後述のｎ型の転送チャネル（図２（ｅ）参照）の実効的なチャネル幅は縮小される。
【００４７】
次に、図２（ｅ）に示すように、保護膜７の上に、後述のｎ型の転送チャネル９を形成するためのフォトレジスト（転送チャネル形成用フォトレジスト）８を形成し、転送チャネル９を形成する領域と重なる転送チャネル形成用フォトレジスト８の一部を除去する。その後、例えば、注入エネルギーを１５０ｋｅＶ、ドーズ量を１．０×１０13個／ｃｍ2に設定して、リン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）などｎ型不純物をイオン注入する。これにより、ｎ型の転送チャネル９が形成される。
【００４８】
なお、本実施の形態１においても、背景技術において図８及び図９に示した製造方法と同様に、転送チャネル９は第１のゲート絶縁膜６の形成後に形成される。よって、第１のゲート絶縁膜６の形成工程における高温熱処理によって、ｎ型不純物が外部に拡散したり、第１のゲート絶縁膜６へ吸い出されたりすることは殆ど生じない。
【００４９】
従って、本実施の形態１においても、転送チャネル９における飽和電荷量の減少が抑制される。また、転送チャネル９において結晶欠陥の発生も少なくなるため、局所的な暗電流増加による白線不良の発生も抑制される。
【００５０】
次に、図２（ｆ）に示すように、転送チャネル形成用フォトレジスト８を完全に除去する。本実施の形態においては、転送チャネル形成用フォトレジスト８の除去は、フォトレジスト除去液を用いたウエットエッチングによって行われている。また、このとき、保護膜７においては膜減りが生じる。
【００５１】
但し、フォトレジスト除去液としては、保護膜７に対するエッチングレートが第１のゲート絶縁膜６に対するエッチングレートよりも低くなる性質を有したものが用いられている。具体的には、シリコン窒化膜に対するエッチングレートがフォトレジスト除去１回あたり０．５ｎｍ、シリコン酸化膜に対するエッチングレートがフォトレジスト除去１回あたり１ｎｍとなるフォトレジスト除去液が用いられている。
【００５２】
このように、図２（ｆ）に示す工程で用いられるフォトレジスト除去液は、保護膜７に対して、第１のゲート絶縁膜６に対するよりも高い選択性を有している。よって、一回のフォトレジスト除去工程による保護膜７の膜減り量は、背景技術において図９（ｆ）に示した工程での第１のゲート絶縁膜８４の膜減り量よりも小さくなる。
【００５３】
このようなフォトレジスト除去液としては、硫酸及び過酸化水素水を主成分とするフォトレジスト除去液（エッチング溶液）や、アンモニア及び過酸化水素水を主成分とするフォトレジスト除去液（エッチング溶液）等が挙げられる。
【００５４】
本実施の形態１においては、例えば、硫酸と過酸化水素との体積比（硫酸：過酸化水素水）を５：１に調整したフォトレジスト除去液と、アンモニアと過酸化水素との体積比（アンモニア：過酸化水素水）を１：１に調整したフォトレジスト除去液との両方を用い、両者の温度を７０℃に設定して、転送チャネル形成用フォトレジスト８の除去が行われている。
【００５５】
また、この場合、一回のフォトレジスト除去工程による保護膜７の膜減り量は約０．５ｎｍである。よって、保護膜７における膜厚ばらつきは、図９（ｆ）に示した工程での第１のゲート絶縁膜８４に比べて小さくなる。
【００５６】
また、本実施の形態１においては、保護膜７の膜厚は、一回のフォトレジスト除去工程による膜減り量や、その後に追加される可能性があるフォトレジスト工程の回数等を考慮し、その後のフォトレジスト除去工程によって保護膜７が完全に消失しないように設定されている。
【００５７】
但し、本実施の形態１においては、保護膜７は完全に消失しない範囲で薄く形成するのが好ましい。これは、上述のｎ型の転送チャネル９を形成するためｎ型不純物をイオン注入する際に、不純物を低加速でイオン注入して浅く急峻な不純物プロファイルを実現するためである。また、このような不純物プロファイルが実現できると、電荷転送部（電荷転送装置）の微細化と高性能化とを容易に図ることができるからである。具体的には、保護膜７の膜厚は５ｎｍ〜２０ｎｍに設定するのが好ましい。本実施の形態においては、１５ｎｍ程度に設定されている。
【００５８】
次に、図２（ｇ）に示すように、保護膜７の上に、第２のゲート絶縁膜１０を形成する。本実施の形態１において、第２のゲート絶縁膜１０は、保護膜７と同様のシリコン窒化膜であり、ＣＶＤ法によって成膜されている。よって、本実施の形態１においては、第２のゲート絶縁膜１０と保護膜７とによってゲート窒化膜が構成される。
【００５９】
また、第２のゲート絶縁膜１０の膜厚は、第２のゲート絶縁膜１０の膜厚と保護膜７の膜厚との合計がゲート窒化膜として要求される膜厚（例えば、４０ｎｍ）となるよう、保護膜７の膜減り量を考慮して設定される。
【００６０】
その後、図２（ｈ）に示すように、第２のゲート絶縁膜１０の上に、転送電極１１を形成し、固体撮像装置及び電荷転送装置が完成する。なお、図２（ｈ）の例では、転送電極１１は、第１転送電極（図７参照）である。
【００６１】
このように、本実施の形態１においては、シリコン酸化膜で形成された第１のゲート絶縁膜６の上に、保護膜７が形成されている。このため、転送チャネル形成用フォトレジスト８の除去工程において、第１のゲート絶縁膜６は保護膜７によって保護されており、第１のゲート絶縁膜６における膜減りの発生は抑制されている。
【００６２】
よって、本実施の形態１における製造方法によれば、背景技術において図８及び図９に示した製造方法に比べて、ゲート絶縁膜全体の膜厚制御を容易にでき、更に膜厚ばらつきも小さくできる。
【００６３】
また、上述したように、本実施の形態１においては、保護膜７はゲート窒化膜となり、更に保護膜７に生じる膜減りの量は、背景技術において図９（ｆ）に示した工程で第１のゲート絶縁膜８４に生じる膜減りの量に比べて小さくなる。このため、上記効果はより好ましいものとなる。
【００６４】
更に、工程上の不具合によりフォトレジスト工程を再実施する場合や、別の不純物をイオン注入するためにフォトレジスト工程を追加した場合でも、保護膜７の膜減りは僅かである。このため、本実施の形態１によれば、背景技術において図８及び図９に示した製造方法に比べて、製造上の不具合に対する許容度を向上でき、しかもイオン注入工程の回数に対する制約を小さくできる。
【００６５】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における固体撮像装置の製造方法について図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態２における固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す断面図であり、図３（ａ）及び（ｂ）は主な一連の工程をそれぞれ示している。なお、図３も、図１及び図２と同様に、半導体基板上の垂直ＣＣＤが設けられた領域（図７に示した切断線Ａ−Ａ´参照）の断面構造の製造工程を示している。
【００６６】
本実施の形態２における製造方法は、第２のゲート絶縁膜１０（ゲート窒化膜）の形成工程が異なる以外は、実施の形態１における製造方法と同様である。具体的には、本実施の形態２においては、実施の形態１において説明した図１（ａ）〜図１（ｄ）、図２（ｅ）、及び図２（ｆ）の工程が実行され、その後、図３（ａ）の工程、図３（ｂ）の工程が実行される。
【００６７】
本実施の形態２においては、図３（ａ）及び（ｂ）に示す工程が、実施の形態１における図２（ｇ）及び（ｈ）に示した工程の代わりに実行される。以下に、図３を用いて具体的に説明する。
【００６８】
先ず、本実施の形態２においても、図１（ａ）〜図１（ｄ）、図２（ｅ）、及び図２（ｆ）に示した各工程が実行される。よって、本実施の形態２においても、第１のゲート絶縁膜６は保護膜７によって保護されるため、転送チャネル形成用フォトレジスト８（図２参照）の除去工程において、第１のゲート絶縁膜６における膜減りの発生は抑制されている。
【００６９】
また、これらの工程により保護膜７（図２参照）は膜減りするが、その量は、実施の形態１と同様に、図９（ｆ）に示した工程における第１のゲート絶縁膜８４の膜減り量に比べて小さい。このため、本実施の形態２においても、製造上の不具合に対する許容度を向上でき、しかもイオン注入工程の回数に対する制約を小さくできる。
【００７０】
次に、図３（ａ）に示すように、第１のゲート絶縁膜６に対する選択性が非常に高い（保護膜７に対するエッチングレートが第１のゲート絶縁膜６に対するエッチングレートよりも高い）エッチング溶液を用いたウエットエッチングによって、保護膜７の除去が行われる。具体的には、シリコン窒化膜（保護膜７）に対するエッチングレートが５０ｎｍ／分、シリコン酸化膜（第１のゲート絶縁膜６）に対するエッチングレートが０．０５ｎｍ／分となるエッチング溶液が用いられる。
【００７１】
このようなエッチング溶液としては、例えば、リン酸を主成分とするエッチング溶液が挙げられる。なお、図３（ａ）に示す工程を実行すると、エッチング溶液によって第１のゲート絶縁膜６に膜減りが生じる。しかしながら、リン酸を主成分とするエッチング溶液を用いた場合、一回のエッチングによる第１のゲート絶縁膜６の膜減り量はわずか０．１ｎｍ以下であり、しかもこの保護膜７の除去は、全製造工程で通常１回しか行われない。このことから、図３（ａ）に示す工程による第１ゲート絶縁膜６に生じる膜減りは、実施の形態１における保護膜７の膜減り量よりも十分に小さく、ゲート絶縁膜全体での膜厚制御や膜厚ばらつきに影響を与える程度ではない。
【００７２】
その後、第１のゲート絶縁膜６の上に、第２のゲート絶縁膜１０を形成し、更にその上に転送電極１１を形成する。本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、第２のゲート絶縁膜１０は、ＣＶＤ法によって成膜されたシリコン窒化膜である。
【００７３】
このように、本実施の形態２においては、実施の形態１と異なり、保護膜７は除去され、このとき第１のゲート絶縁膜６にわずかの膜減りが生じる。しかしながら、本実施の形態２において第１のゲート絶縁膜６に生じる膜減りの量は、背景技術において図９（ｆ）に示した工程で第１のゲート絶縁膜８４に生じる膜減りの量に比べて十分に小さい。
【００７４】
よって、本実施の形態２における製造方法を用いた場合であっても、実施の形態１の場合と同様に、背景技術において図８及び図９に示した製造方法に比べて、ゲート絶縁膜全体の膜厚制御を容易にでき、更に膜厚ばらつきも小さくできる。
【００７５】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３における固体撮像装置の製造方法について説明する。本実施の形態１において製造される固体撮像装置は、実施の形態１及び２において製造される固体撮像装置と同様の構成を有している。
【００７６】
本実施の形態３において製造される固体撮像装置も、フォトダイオードと電荷転送部とが形成された半導体基板を有している。また、電荷転送部は、電荷転送装置として機能しており、垂直ＣＣＤと水平ＣＣＤとで形成されている。垂直ＣＣＤは、第１導電型の転送チャネルを有し、転送チャネルの片側又は両側には、素子分離として機能する第２導電型領域が形成される。本実施の形態３においても、第１導電型はｎ型であり、第２導電型はｐ型である。
【００７７】
以下、図４及び図５を参照しながら説明する。図４及び図５は、本発明の実施の形態３における固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す断面図である。図４（ａ）〜（ｃ）は主な一連の工程をそれぞれ示しており、図５（ｄ）〜（ｆ）は図４（ｃ）に示す工程後の一連の主な工程をそれぞれ示している。
【００７８】
なお、図４及び図５も、図１及び図２と同様に、半導体基板上の垂直ＣＣＤが設けられた領域（図７に示した切断線Ａ−Ａ´参照）の断面構造の製造工程を示している。また、図４（ａ）〜（ｃ）、及び図５（ｄ）においては、断面図と共に、半導体基板の深さ方向における不純物分布を示す図も示している。
【００７９】
先ず、図４（ａ）に示すように、熱酸化法等を実施して半導体基板１上に第１のゲート絶縁膜６を形成し、更にその上に、ＣＶＤ法等を実施して保護膜７を成膜する。本実施の形態３においても、半導体基板１はｎ型基板である。第１のゲート絶縁膜６はシリコン酸化膜であり、膜厚は３０ｎｍである。
【００８０】
また、保護膜７はシリコン窒化膜である。保護膜７の膜厚は、実施の形態１と同様に、その後のフォトレジスト除去工程（後述の図４（ｃ）〜図５（ｅ）参照）やその後に追加されるフォトレジスト除去工程によって完全に消失しないように設定されている。
【００８１】
更に、保護膜７は、実施の形態１と同様に、完全に消失しない範囲で薄く形成される。これは、後述のｐ型ウェル２、ｐ型領域５及び転送チャネル９の形成のために不純物をイオン注入する際に、不純物を低加速でイオン注入して浅く急峻な不純物プロファイルを実現するためである。なお、本実施の形態３においては、保護膜７の膜厚は１５ｎｍに設定されている。
【００８２】
次に、図４（ｂ）に示すように、保護膜７の上にフォトレジスト（図示せず）を形成し、ｐ型ウェル２が形成される領域と重なるフォトレジストの一部を除去する。その後、図４（ｂ）に示すように、例えば、注入エネルギーを３００ｋｅＶ、ドーズ量を１．０×１０12個／ｃｍ2に設定して、ボロン（Ｂ）などのｐ型不純物をイオン注入する。これにより、ｐ型ウェル２が形成される。
【００８３】
次に、図４（ｃ）に示すように、図４（ｂ）で形成したフォトレジストを完全に除去する。なお、このフォトレジスト４の除去は、実施の形態１において図２（ｆ）に示した工程で用いたフォトレジスト除去液によって行われる。よって、このフォトレジスト除去工程によって保護膜は膜減りする。但し、この場合の膜減り量は１ｎｍ以下である。
【００８４】
その後、図４（ｃ）に示すように、保護膜７の上に、ｐ型領域形成用フォトレジスト４を形成し、ｐ型領域５が形成される領域と重なるｐ型領域形成用フォトレジスト４の一部を除去する。
【００８５】
その後、図４（ｃ）に示すように、例えば、注入エネルギーを４０ｋｅＶ、ドーズ量を１．０×１０13個／ｃｍ2に設定して、ボロン（Ｂ）などのｐ型不純物をイオン注入する。これにより、ｐ型ウェル２よりも浅い領域にｐ型領域５が形成される。
【００８６】
次に、図５（ｄ）に示すように、ｐ型領域形成用フォトレジスト４を完全に除去する。ｐ型領域形成用フォトレジスト４の除去も、実施の形態１において図２（ｆ）に示した工程で用いたフォトレジスト除去液によって行われる。よって、このフォトレジスト除去工程によっても保護膜は膜減りする。但し、この場合も１ｎｍ以下である。
【００８７】
その後、図５（ｄ）に示すように、保護膜７の上に、転送チャネル形成用フォトレジスト８を形成し、転送チャネル９を形成する領域と重なる転送チャネル形成用フォトレジスト８の一部を除去する。その後、例えば、注入エネルギーを１５０ｋｅＶ、ドーズ量を１．０×１０13個／ｃｍ2に設定して、リン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）などのｎ型不純物をイオン注入する。これにより、ｎ型の転送チャネル（ｎ型チャネル）９が形成される。
【００８８】
なお、本実施の形態３においても、背景技術において図８及び図９に示した製造方法と同様に、転送チャネル９は第１のゲート絶縁膜６の形成後に形成される。よって、第１のゲート絶縁膜６の形成工程における高温熱処理によって、ｎ型不純物が外部に拡散したり、第１のゲート絶縁膜６へ吸い出されたりすることは殆ど生じない。
【００８９】
次に、図５（ｅ）に示すように、転送チャネル形成用フォトレジスト８を完全に除去する。転送チャネル形成用フォトレジスト８の除去も、実施の形態１において図２（ｆ）に示した工程で用いたフォトレジスト除去液によって行われる。よって、このフォトレジスト除去工程によっても保護膜７は膜減りする。但し、この場合も１ｎｍ以下である。
【００９０】
続いて、図５（ｅ）に示すように、保護膜７も完全に除去する。保護膜７の除去は、実施の形態２において図３（ａ）に示した工程と同様に、第１のゲート絶縁膜６に対する選択性が非常に高いエッチング溶液、例えばリン酸を主成分とするエッチング溶液を用いたウエットエッチングによって行われる。
【００９１】
なお、このときも、実施の形態２における図３（ａ）に示した工程と同様に、エッチング溶液によって第１のゲート絶縁膜６に膜減りが生じるが、一回のエッチングによる第１のゲート絶縁膜６の膜減り量はわずか０．１ｎｍ以下である。
【００９２】
その後、図５（ｆ）に示すように、第１のゲート絶縁膜６の上に、第２のゲート絶縁膜１０を形成し、更にその上に転送電極１１を形成する。本実施の形態３においても、実施の形態１と同様に、第２のゲート絶縁膜１０は、ＣＶＤ法によって成膜されたシリコン窒化膜である。
【００９３】
このように、本実施の形態３においては、高温熱処理による第１のゲート絶縁膜６の形成を行った後に、ｐ型領域５と転送チャネル９とが形成される。このため、実施の形態１及び２や、背景技術に示した製造方法と異なり、第１のゲート絶縁膜６を形成するための高温熱処理によってｐ型領域５が拡散することはない。
【００９４】
よって、本実施の形態３によれば、転送チャネル９の実効的なチャネル幅が縮小されることがなく、実施の形態１及び２や、背景技術に示した製造方法に比べ、転送チャネル９における飽和電荷量を増加することができる。
【００９５】
更に、本実施の形態３においては、保護膜７の膜減り量は実施の形態１や実施の形態２に比べて多いが、保護膜７は第２のゲート絶縁膜１０の形成前に完全に除去される。また、保護膜７の除去時に第１のゲート絶縁膜６は膜減りするが、膜減り量は実施の形態２と同程度である。即ち、このときの膜減り量も、実施の形態２の場合と同様に、図９（ｆ）に示した工程で第１のゲート絶縁膜８４に生じる膜減りの量に比べて十分に小さく、ゲート絶縁膜全体での膜厚制御や膜厚ばらつきに影響を与える程度ではない。
【００９６】
よって、本実施の形態３における製造方法を用いた場合であっても、実施の形態１及び２の場合と同様に、背景技術において図８及び図９に示した製造方法に比べて、ゲート絶縁膜全体の膜厚制御を容易にでき、更に膜厚ばらつきも小さくできる。
【００９７】
また、本実施の形態３においても、実施の形態１及び２と同様に、保護膜７を形成することによって、製造上の不具合に対する許容度の向上が図れ、更にイオン注入工程の回数に対する制約が小さくなっている。
【００９８】
ところで、図４及び図５の例では、ｐ型領域５の形成を行ってから、ｎ型の転送チャネル９の形成を行っているが、本実施の形態３は、これに限定されるものではない。本実施の形態３においては、ｎ型の転送チャネル９の形成を行ってから、ｐ型領域５の形成を行うこともできる。但し、本実施の形態３においては、以下の理由から、ｐ型領域５の形成を行った後に、ｎ型の転送チャネル９の形成を行うのが好ましい。
【００９９】
本実施の形態３においては、ｎ型不純物及びｐ型不純物の両方が保護膜７を介してイオン注入されるが、保護膜７はイオン注入が行われる度にダメージを受ける。このようなダメージを受けると、フォトレジスト除去液に対する耐性は低下する。また、不純物の質量数が大きいほどそのダメージは大きくなる傾向にある。更に、本実施の形態３においては、リン（Ｐ：質量数３０．９７）やヒ素（Ａｓ：質量数７４．９２）といったｎ型不純物の方が、ボロン（Ｂ：質量数１０．８１）といったｐ型不純物よりも質量数が大きい。
【０１００】
よって、質量数の大きいｎ型不純物を先にイオン注入した場合は、保護膜７が大きくダメージを受けた状態でｐ型不純物のイオン注入が行われてしまう可能性がある。このような場合、ダメージを受けていない場合に比べて、保護膜７の膜減り量は大きくなる可能性がある（例えば約２ｎｍ）。
【０１０１】
更にこのような状況において、膜減り量が予想以上に大きくなったり、フォトレジスト工程の再実施等によってフォトレジスト除去工程が追加されたりすると、保護膜７が消失し、フォトレジスト除去液によって第１のゲート絶縁膜６が膜減りしてしまう可能性もある。また、保護膜７の膜減りが大きくなると、その膜厚ばらつきも大きくなり、これによりイオン注入時における不純物深さがばらつく可能性もある。
【０１０２】
このため、上述したように、本実施の形態３においては、ｐ型領域５の形成を行ってから、ｎ型の転送チャネル９の形成を行うのが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
以上のように本発明によれば、固体撮像装置の電荷転送部（電荷転送装置）に形成されるゲート絶縁膜の膜厚制御を容易にでき、更に膜厚ばらつきを小さくできる。このため、電荷転送部における飽和特性及び転送特性の向上を図ることができるので、固体撮像装置における画質の向上に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の実施の形態１における固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す断面図であり、図１（ａ）〜（ｄ）は主な一連の工程をそれぞれ示している。
【図２】本発明の実施の形態１における固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す断面図であり、図２（ｅ）〜（ｈ）は図１（ｄ）に示す工程後の一連の主な工程をそれぞれ示している。
【図３】本発明の実施の形態２における固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す断面図であり、図３（ａ）及び（ｂ）は主な一連の工程をそれぞれ示している。
【図４】本発明の実施の形態３における固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す断面図であり、図４（ａ）〜（ｃ）は主な一連の工程をそれぞれ示している。
【図５】本発明の実施の形態３における固体撮像装置の製造方法を工程毎に示す断面図であり、図５（ｄ）〜（ｆ）は図４（ｃ）に示す工程後の一連の主な工程をそれぞれ示している。
【図６】従来からの固体撮像装置の構成を概略的示す構成図である。
【図７】図６に示す固体撮像装置の画素の構成を拡大して示す図である。
【図８】従来の固体撮像装置の製造方法を示す断面図であり、図８（ａ）〜図８（ｄ）は一連の主な工程をそれぞれ示している。
【図９】従来の固体撮像装置の製造方法を示す断面図であり、図９（ｅ）〜（ｇ）は、図８（ｄ）に示す工程後の一連の工程をそれぞれ示している。
【符号の説明】
【０１０５】
１  半導体基板
２  ｐ型ウェル
３  保護酸化膜
４  ｐ型領域形成用フォトレジスト
５  ｐ型領域（第２導電型領域）
６  第１のゲート絶縁膜（シリコン酸化膜）
７  保護膜（シリコン窒化膜）
８  転送チャネル形成用フォトレジスト
９  ｎ型（第１導電型）の転送チャネル
１０  第２のゲート絶縁膜（シリコン窒化膜）
１１  転送電極
【図１】
2005236223.tif 000003
【図２】
2005236223.tif 000004
【図３】
2005236223.tif 000005
【図４】
2005236223.tif 000006
【図５】
2005236223.tif 000007
【図６】
2005236223.tif 000008
【図７】
2005236223.tif 000009
【図８】
2005236223.tif 000010
【図９】
2005236223.tif 000011