(57)【要約】      （修正有）【課題】単層構造の電荷転送電極において、高精度の露光を必要とすることなく狭いギャップで形成することができる固体撮像素子の製造方法を提供する。【解決手段】固体撮像素子１０の製造方法であって、基板２１の表面に、ゲート絶縁膜２２を形成し、ゲート絶縁膜２２上に電荷転送電極２３となる導電性材料層を形成し、該電荷転送電極２３となる領域上にのみレジスト膜Ｒａ，Ｒｂを残し、その後、レジスト膜Ｒａ，Ｒｂの表面に高分子膜５１を塗布し、レジスト膜Ｒａ，Ｒｂに高分子膜５１が形成された状態でエッチングを行い、レジスト膜Ｒａ，Ｒｂ及び高分子膜５１を除去することで、複数の電荷転送電極２３を、それら同士の間にギャップＧ２を有した状態で形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、基板に設けられた光電変換部と、前記光電変換部で生じた電荷を転送する複数の電荷転送電極を有する電荷転送部とを備えた固体撮像素子の製造方法であって、
前記基板の表面に、ゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上に前記電荷転送電極となる導電性材料層を形成し、前記導電性材料層にレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィにより前記レジスト膜をパターニングすることによって、該電荷転送電極となる領域上にのみ前記レジスト膜を残し、その後、前記レジスト膜の表面に高分子膜を塗布し、前記レジスト膜に前記高分子膜が形成された状態でエッチングを行い、前記レジスト膜及び前記高分子膜を除去することで、前記複数の電荷転送電極を、それら同士の間にギャップを有した状態で形成することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項２】
前記高分子膜がＣＦ系ポリマーであることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項３】
前記高分子膜をＣＦ系ガスを用いてエッチングすることで形成することを特徴とする請求項２に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項４】
前記ギャップを０．１μｍ以下とすることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の固体撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子の製造方法に関し、特に、電荷転送電極が単層構造の固体撮像素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子は、シリコン基板上に、フォトダイオード等の光電変換部と、光電変換部で派生した電荷を転送するための電荷転送部とを備えている。電荷転送部としては、単一の層に間隔をおいて複数の電荷転送電極を並べて配置した単層電極構造のものがある。
【０００３】
単層電極構造を有する固体撮像素子の製造工程では、例えば下記特許文献１に示すように、シリコン基板上にゲート絶縁膜を形成し、電荷転送電極となる導電性材料を堆積した後、フォトリソグラフィのプロセスによって堆積した導電性材料の層に所望のパターンのレジストを形成する。そして、エッチング工程を行うことで、電荷転送電極同士の間に所望のギャップを形成し、層間絶縁膜となるＳｉＯ２系の絶縁材料を埋め込む。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３５６５７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、単層構造において、複数相転送電極を形成する場合、電荷転送電極同士の間が狭く（例えば０．１μｍ）する必要があるが、そのような狭いギャップで電荷転送電極を形成することは高精度の露光が必須となるため、非常に困難であった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、単層構造の電荷転送電極において、高精度の露光を必要とすることなく狭いギャップで形成することができる固体撮像素子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】
【０００７】
本発明の上記目的は、基板と、基板に設けられた光電変換部と、前記光電変換部で生じた電荷を転送する複数の電荷転送電極を有する電荷転送部とを備えた固体撮像素子の製造方法であって、前記基板の表面に、ゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上に前記電荷転送電極となる導電性材料層を形成し、前記導電性材料層にレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィにより前記レジスト膜をパターニングすることによって、該電荷転送電極となる領域上にのみ前記レジスト膜を残し、その後、前記レジスト膜の表面に高分子膜を塗布し、前記レジスト膜に前記高分子膜が形成された状態でエッチングを行い、前記レジスト膜及び前記高分子膜を除去することで、前記複数の電荷転送電極を、それら同士の間にギャップを有した状態で形成することを特徴とする固体撮像素子の製造方法によって達成される。
【０００８】
本発明は、電荷転送電極となる導電性材料をエッチングするときに、パターニングされたレジスト膜に更に高分子膜を形成することで、レジスト膜が該高分子膜の厚さのぶんだけ大きくなる。そして、電荷転送電極同士のギャップを形成するために区画されたレジスト膜における開口が該高分子膜の膜厚のぶんだけ狭くなる。このため、導電性材料のエッチングを行うと、導電性材料をレジスト膜のみによってエッチングを行う場合に比べて、より狭いギャップで電荷転送電極を形成することができる。こうすれば、高精度の露光プロセスを行うことなく、狭いギャップで配置された電荷転送電極が設けられた固体撮像素子を製造することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、単層構造の電荷転送電極において、高精度の露光を必要とすることなく、狭いギャップで形成することができる固体撮像素子の製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、本実施形態の固体撮像素子の構造を説明する断面図である。図２は、本実施形態の固体撮像素子の製造工程の一部を説明する断面図である。
【００１１】
本実施形態の固体撮像素子１０は、基板上に、光電変換部と、光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極と、入射した光を閉じ込め伝搬させて光電変換部に導く光導波路とを備えた導波路構造を有する固体撮像素子である。
【００１２】
具体的には、半導体基板であるシリコン基板２１の表面に図示しないｐウェル及びｎ型半導体層が形成されている。シリコン基板２１内には、ｐｎ接合を備えた複数のフォトダイオード３３と、電荷転送チャネル３５と、チャネルストップ領域３６と、電荷読み出し領域３４とが形成されている。
【００１３】
シリコン基板２１には、複数のフォトダイオード３３からなるフォトダイオード部２０Ａが形成され、フォトダイオードで検出した信号電荷を転送するための電荷転送部２０Ｂが、フォトダイオード部２０Ａの間に設けられている。電荷転送部２０Ｂには、信号電荷を転送するための電荷転送チャネル３５が設けられている。
【００１４】
シリコン基板２１上には、ゲート酸化膜２２が形成されている。また、ゲート酸化膜２２上には、複数の電荷転送電極２３（２３ａ、２３ｂ）が形成されている。電荷転送電極２３は、第１の電極２３ａと第２の電極２３ｂとが単一の層において、互いに所定のギャップＧで配置されている。これら第１の電極２３ａと第２の電極２３ｂは、ゲート酸化膜２２上に所定の間隔で形成された電極間絶縁膜２４によって電気的に絶縁状態で分離形成されている。
【００１５】
ここで、ゲート酸化膜２２は熱酸化によって形成された酸化シリコン膜と減圧ＣＶＤ法によって形成された窒化シリコン膜と、ＣＶＤ法によって形成されたＨＴＯ膜との３層膜で構成することができる。
【００１６】
電荷転送電極２３の上には、酸化シリコン膜２５を介して、窒化シリコン膜２６が形成されている。窒化シリコン膜２６の上層にはＨＴＯ膜２９が形成されている。ＨＴＯ膜２９は、シンター処理時にフォトダイオード３３に水素を供給する経路を形成するための膜である。このため、窒化シリコン膜２６において、電荷転送電極２３上には、シンター時に水素を通過させるための開口が形成されている。
【００１７】
また、光電変換部であるフォトダイオード部２０Ａ上の受光領域において開口を有する遮光膜２７が形成されている。フォトダイオード２０Ａの上方には、窒化シリコン膜２６及びＨＴＯ膜２９を介して、酸化シリコン膜からなる柱状構造を有する透光性膜３１が形成されている。遮光膜２７の上層には、ＮＳＧ膜とＢＰＳＧ膜との２層膜からなる平坦化膜２８が形成されている。
【００１８】
透光性膜３１及び平坦化膜２８の上には、プラズマＣＶＤ法によって窒化シリコン膜４１が形成されている。窒化シリコン膜４１上は、透光性の有機膜からなる平坦化膜４２が形成され、該平坦化膜４２の表面に凸形状のマイクロレンズ４３が形成されている。
【００１９】
次に、図２を参照して電荷転送電極を形成する手順を説明する。
図２（ａ）に示すように、まず、基板２１上にゲート絶縁膜２２を形成し、そのゲート絶縁膜２２上に、電荷転送電極２３を構成する導電性材料層（以下、導電性材料層２３ともいう。）を形成する。
ここで、導電性材料としては、ドープトポリシリコン膜又はドープトアモルファスシリコン膜を使用することができる。
【００２０】
図２（ｂ）に示すように、導電性材料層を形成した後、該導電性材料層上にレジスト膜を塗布する。塗布したレジスト膜をフォトリソグラフィによってパターニングすることで、第１の電極２３ａ及び第２の電極２３ｂとする領域上にレジスト膜Ｒａ，Ｒｂを残す。このとき、第１の電極２３ａ及び第２の電極２３ｂの領域を区画するレジスト膜Ｒａ，Ｒｂ同士が、互いにギャップＧ１を隔てて設けられている。
【００２１】
図２（ｃ）に示すように、第１の電極２３ａ及び第２の電極２３ｂの領域上にレジスト膜Ｒａ，Ｒｂを残した状態で、第１の電極２３ａ及び第２の電極２３ｂを含む基板２１の表面に、ＣＦ系ガスにてエッチングを行うことで、ＣＦ系ポリマーからなる高分子膜５１を形成する。
このとき、エッチングの条件としては、圧力０．４〜２．０Ｐａ、ＲＦパワー５００〜８００Ｗとすることができる。
ＣＦ系ガスとしては、例えば、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ４Ｆ８を使用することができる。
【００２２】
図２（ｂ），（ｃ）に示すように、レジスト膜Ｒａ，Ｒｂに高分子膜５１と塗布すると、レジスト膜Ｒａ，ＲｂのギャップＧ１が該高分子膜５１の厚さのぶんだけ狭くなる。このときの高分子膜５１で覆われたレジスト膜Ｒａ，Ｒｂ同士の間隔をギャップＧ２とする。本実施形態で、ギャップＧ２を１μｍ以下とした。
【００２３】
次に、導電性材料層２３にレジスト膜Ｒａ，Ｒｂ及び高分子膜５１を塗布した状態でエッチングを行う。すると、図２（ｄ）に示すように、導電性材料層２３は、高分子膜５１で覆われたレジスト膜Ｒａ，Ｒｂの下層に相当する部位以外の部位が除去される。そして、図２（ｅ）に示すように、導電性材料層２３に上に残っているレジスト膜Ｒａ，Ｒｂ及び高分子膜５１を除去することで、第１の電極２３ａと第２の電極２３ｂとが、互いにギャップＧ２を隔てて配置される。ここで、第１の電極２３ａと第２の電極２３ｂとのギャップＧ２は、図２（ｃ）に示す、高分子膜５１で覆われたレジスト膜Ｒａ，Ｒｂ同士の間隔をギャップＧ２に等しくなる。
【００２４】
本実施形態の固体撮像素子の製造方法は、電荷転送電極２３となる導電性材料をエッチングするときに、パターニングされたレジスト膜Ｒａ，Ｒｂに更に高分子膜５１を形成することで、これらレジスト膜Ｒａ，Ｒｂが該高分子膜５１の厚さのぶんだけ大きくなる。そして、電荷転送電極２３ａ，２３ｂ同士のギャップＧ２を形成するために区画されたレジスト膜Ｒａ，Ｒｂにおける開口が該高分子膜５１の膜厚のぶんだけ狭くなる。このため、導電性材料層のエッチングを行うと、導電性材料層をレジスト膜Ｒａ，Ｒｂのみによってエッチングを行う場合に比べて、より狭いギャップＧ２で電荷転送電極を形成することができる。したがって、高精度の露光プロセスを行うことなく、狭いギャップで配置された電荷転送電極が設けられた固体撮像素子を製造することができる。
【００２５】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良などが可能である。
例えば、本発明に係る固体撮像素子は、上記実施形態の構成のものに限定されず、柱状の透光性膜３１のかわりに層内レンズを備えた構成とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明にかかる固体撮像素子の構造を説明する断面図である。
【図２】固体撮像素子の製造工程の一部を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
２１    基板
２２    ゲート絶縁膜
２３    導電性材料層（電荷転送電極）
２３ａ    第１の電極
２３ｂ    第２の電極
５１    高分子膜
Ｒａ，Ｒｂ    レジスト膜
【図１】
2007287873.tif 000003
【図２】
2007287873.tif 000004