(57)【要約】【課題】  ゲート酸化膜への電荷のトラップを抑制でき、かつ微細化の容易な固体撮像素子を提供する。【解決手段】  本発明は、光電変換部と、前記光電変換部で生起された電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備した固体撮像素子において、前記電荷転送電極が、第１層導電性膜からなる第１層電極と、第２層導電性膜からなる第２層電極とが交互に並置されてなり、前記第１層電極と前記第２層電極との間は、前記第１層電極の側壁を覆うようにＣＶＤ法によって形成された第１の絶縁膜と第２の絶縁膜とからなるサイドウォール絶縁膜からなる２層構造の電極間絶縁膜で絶縁分離されている。【選択図】  図１
2007048894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板表面に、光電変換部と、前記光電変換部で生起された電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備し、
前記電荷転送電極が、前記半導体基板表面にゲート酸化膜を介して形成された、第１層導電性膜からなる第１層電極と、第２層導電性膜からなる第２層電極とが交互に並ぶように配置された固体撮像素子において、
少なくとも前記第１層電極下のゲート酸化膜が酸化シリコン膜で構成され、
前記第１層電極と前記第２層電極との間は、前記第１層電極の側壁を覆うように形成されたサイドウォール絶縁膜からなる電極間絶縁膜で絶縁分離されており、
前記サイドウォール絶縁膜が、前記第１層電極の側壁から前記ゲート酸化膜上を覆う第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜上に形成された第２の絶縁膜とで構成された固体撮像素子。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像素子であって、
前記第１の絶縁膜は絶縁性の金属酸化物薄膜である固体撮像素子。
【請求項３】
請求項１に記載の固体撮像素子であって、
前記第１の絶縁膜は窒化シリコン膜である固体撮像素子。
【請求項４】
請求項２に記載の固体撮像素子であって、
前記絶縁性の金属酸化物薄膜は、Ａｌ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｚｒの少なくともひとつの元素を含む酸化物薄膜である固体撮像素子。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の固体撮像素子であって、
前記第２の絶縁膜は前記第１の絶縁膜に対してエッチング選択性を有する膜である固体撮像素子。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の固体撮像素子であって、
前記第２の絶縁膜は酸化シリコン膜である固体撮像素子。
【請求項７】
請求項６に記載の固体撮像素子であって、
前記酸化シリコン膜はＣＶＤ法により形成された酸化シリコン膜である固体撮像素子。
【請求項８】
請求項１に記載の固体撮像素子であって、
前記第２層電極下のゲート酸化膜は、酸化シリコン膜と、金属酸化物膜との積層膜で構成された固体撮像素子。
【請求項９】
光電変換部と、前記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を備えた電荷転送部とを具備した固体撮像素子を製造する方法であって、
前記電荷転送電極の製造工程が、
第１層導電性膜からなる第１層電極を形成する工程と、
前記第１層電極の上層に、第１の絶縁膜および第２の絶縁膜を順次成膜する工程と、
前記第１の絶縁膜をエッチングストッパとして前記第２絶縁膜を異方性エッチングして、前記第１層電極の側壁にサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、
前記サイドウォール絶縁膜をはさんで前記第１層電極と絶縁分離されるように第２層導電性膜からなる第２層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１０】
請求項９に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第２層電極を形成する工程は、前記第１層電極間に第２層電極が位置するように前記第２層導電性膜を分離すべく、前記第１層電極上の前記第２層導電性膜を除去して平坦化し、前記第２層電極を形成する工程とを含む固体撮像素子の形成方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第２の絶縁膜を成膜する工程は、ＣＶＤ法によりＨＴＯ膜を形成する工程を含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記サイドウォール絶縁膜を形成する工程の後、前記サイドウォール絶縁膜から露呈するゲート酸化膜上の前記第１の絶縁膜を除去する工程を含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第１のゲート酸化膜の除去された領域に、第３の絶縁膜を形成する工程を含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項１４】
請求項９に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第１層電極を形成する工程は、第１層導電性膜を形成する工程と、前記第１層導電性膜上に絶縁膜からなるハードマスクを形成する工程と、前記ハードマスクを用いて前記第１層導電性膜を選択的に除去する工程を含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記ハードマスクは酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との２層膜であり、前記第１の絶縁膜は、前記ハードマスク上に積層されることを特徴とする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、固体撮像素子およびその製造方法にかかり、特に固体撮像素子の電極間絶縁膜の形成に関する。
【背景技術】
【０００２】
エリアセンサ等に用いられるＣＣＤを用いた固体撮像素子は、フォトダイオードなどからなる光電変換部と、この光電変換部からの信号電荷を転送するための電荷転送電極を備えた電荷転送部とを有する。電荷転送電極は、半導体基板に形成された電荷転送路上に複数個隣接して配置され、順次駆動される。
【０００３】
近年、ＣＣＤの高画素化に伴い、固体撮像素子においては、高解像度化、高感度化への要求は高まる一方であり、ギガピクセル以上まで撮像画素数の増加が進んでいる。
このような状況の中で高感度を確保するためには、受光エリアを縮小するのは困難であり、結果として、電荷転送電極の占有面積の縮小化を余儀なくされている。
【０００４】
ところで、電荷転送電極間に設けられる電極間絶縁膜は電極材料の酸化（９００〜９５０℃）によって薄く形成することができる。しかしながら薄くかつ膜質のよい酸化膜を形成しようとすると、酸化温度は上述したように９００℃以上という高温が必要となるため、酸化による熱履歴で基板側の不純物拡散が進み、転送効率の劣化、あるいは感度の低下など種々の問題を招く。
【０００５】
このように熱酸化を用いた電極間絶縁膜の形成は、固体撮像素子の高画素化、微細化（高品質化）を阻む大きな壁となっている。
【０００６】
そこで、電極間絶縁膜の形成温度の低温化をはかるべく、ＣＶＤ法により電極間絶縁膜を形成した多層構造の電荷転送電極が提案されている（特許文献１）。
【０００７】
また単層電極構造の電荷転送電極においては、一度のフォトリソグラフィ工程で電極間ギャップを形成し絶縁膜を埋め込む場合、解像限界を超えて微細なパターンを形成するのは困難である上、アスペクト比の高い電極間ギャップに絶縁膜を埋め込むのは極めて困難であった。このような状況から電極間絶縁膜として、１つおきに形成した第１層電極の側壁にサイドウォールを形成し、サイドウォールを介して第２層電極を形成する構造も提案されている（特許文献２）。このような状況の中で高集積化を企図して本出願人は、隣接する電荷転送電極の一方の側壁に低温ＣＶＤ法で形成された酸化シリコン膜からなるサイドウォールを用いた固体撮像素子を提案している（特許文献３）。
【０００８】
ところで、このようなサイドウォール構造は、フォトリソグラフィ工程を必要とすることなく、異方性エッチングにより、自己整合的に形成されるという優れた構造である。従来ゲート酸化膜は、膜厚２５ｎｍの酸化シリコン膜（ボトム酸化膜）と、膜厚５０ｎｍの窒化シリコン膜と、膜厚１０ｎｍの酸化シリコン膜（トップ酸化膜）との、３層構造で構成されることが多い。この異方性エッチングに際し、３層構造のゲート酸化膜のうちの窒化シリコン膜がストッパとなり、ゲート酸化膜の膜減りはトップ酸化膜だけですむことになる。従って、異方性エッチングにより、効率よく信頼性の高い電荷転送電極を形成することが可能となっていた。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１９７８９６号公報
【特許文献２】特開平５−１２９５８３号公報
【特許文献３】特願２００４−２８１７２１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように、固体撮像素子の製造においては、さらなる微細化に耐え得るように、既に注入された不純物の拡散長の伸びを招くほどの高温でのプロセスを回避し、電荷転送効率の劣化を防ぎ、高速駆動の実現とともに、高画質化が求められており、ＣＶＤ法、特に７００から８５０℃の低温下で実施するＣＶＤ法が導入されている。
【００１１】
その一方で、ＯＮＯ膜をゲート酸化膜に用いる構造は、窒化シリコン膜中への電荷のトラップが生じやすく、特に高電圧を印加する読み出し部で空乏化による電圧シフトが発生し、誤動作を生じることがある。
【００１２】
このことから、固体撮像素子の微細化に伴い、ゲート酸化膜に窒化シリコンを含まない構造、さらには薄くかつ高耐圧のゲート酸化膜を備えた構造が求められている。
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、ゲート酸化膜への電荷トラップを防ぎ、特性劣化を防止するとともに、微細化の容易な高品質の電極間絶縁膜を用いることにより、信頼性の高い固体撮像素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そこで本発明の固体撮像素子は、半導体基板表面に、光電変換部と、前記光電変換部で生起された電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備し、前記電荷転送電極が、前記半導体基板表面にゲート酸化膜を介して、第１層導電性膜からなる第１層電極と、第２層導電性膜からなる第２層電極とが交互に並ぶように配置された固体撮像素子において、少なくとも前記第１層電極下のゲート酸化膜が酸化シリコン膜で構成され、前記第１層電極と前記第２層電極との間は、前記第１層電極の側壁を覆うように形成されたサイドウォール絶縁膜からなる電極間絶縁膜で絶縁分離されており、前記サイドウォール絶縁膜が、前記第１層電極の側壁から前記ゲート酸化膜上を覆う第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜上に形成された第２の絶縁膜とで構成される。
この構成により、電極間絶縁膜が第１層電極側壁から基板表面のゲート酸化膜上を覆うように形成されているため、電界集中の生じやすいエッジ近傍で確実に２層構造を構成するため、高耐圧で信頼性が高い固体撮像素子を提供することができる。また、ゲート酸化膜に窒化シリコン膜を含有しなくても、信頼性の高い構造を形成できることから、酸化シリコン膜で構成され、ゲート酸化膜への電荷トラップを防止することも可能となる。
【００１４】
また、本発明は、上記の固体撮像素子において、前記第１の絶縁膜が金属酸化物薄膜であるものを含む。
この構成により、第１の絶縁膜を酸化アルミニウムなどの金属酸化物薄膜で構成することにより、第２の絶縁膜を酸化シリコン膜で構成した場合にもエッチング選択性を十分にとることができ、ゲート酸化膜の膜減りもなく、信頼性に高い電極構造を形成することが可能となる。また、第１の絶縁膜である金属酸化物薄膜をそのまま残した場合も、第２層電極の下層でゲート酸化膜の一部を構成するため、薄くてかつ高耐圧の電荷転送電極構造を得ることが可能となる。
【００１５】
また、本発明は、上記の固体撮像素子において、前記第１の絶縁膜が窒化シリコン膜であるものを含む。
この構成により、酸化シリコンに対するエッチング選択性も良好であり、緻密で高耐圧の電極間絶縁膜を得ることが可能となる。
【００１６】
また、本発明は、上記の固体撮像素子において、前記金属酸化物薄膜が、Ａｌ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｌａ，Ｙ，Ｔｉの少なくともひとつの元素を含む酸化物薄膜であるものを含む。
この構成により、第２層電極のゲート酸化膜として金属酸化物薄膜を残す場合にも緻密で信頼性の高いゲート酸化膜とすることができる。また、酸化シリコンに対するエッチング選択性も良好であり、緻密で高耐圧の電極間絶縁膜を得ることが可能となる。Ｈｆ酸化物中のＡｌ濃度を調整することにより閾値電圧を制御することができるため、読み出し領域においてＡｌ濃度を低減して誘電率を上げるようにした構造も有効である。
【００１７】
また、本発明は、上記の固体撮像素子において、前記第２の絶縁膜が前記第１の絶縁膜に対してエッチング選択性を有する膜であるものを含む。
この構成により、ゲート酸化膜をエッチングすることなく良好にサイドウォールを形成することができる。
【００１８】
また、本発明は、上記の固体撮像素子において、前記第２の絶縁膜が酸化シリコン膜であるものを含む。
この構成により、電極間容量を増大することなく信頼性の高いサイドウォールを形成することができる。
【００１９】
また、本発明は、上記の固体撮像素子において、前記酸化シリコン膜はＣＶＤ膜、特に望ましくはＨＴＯ膜であるものを含む。
この構成により、膜質の向上をはかり、信頼性の高い電極間絶縁膜を形成することができる。ＨＴＯ膜は、低温下で形成可能であってかつ膜質が緻密で良好であるため、高品質のサイドウォール絶縁膜を構成することができる。ここでＨＴＯ膜の成膜条件は、基板温度７００〜８５０℃で成膜するのが望ましい。
【００２０】
また、本発明は、上記の固体撮像素子において、前記第２層電極下のゲート酸化膜は、で、酸化シリコン膜と、金属酸化物膜との積層膜で構成されたものを含む。
この構成により、例えば、窒化シリコン膜をストッパとして用いてサイドウォールを形成しておき、第２層電極形成領域の、窒化シリコンを除去した後、この除去領域に金属酸化物薄膜などの酸化シリコン膜と異なる膜を形成してもよい。これによりゲート酸化膜の膜厚や誘電率を調整することができる。さらにまた、読み出し領域において酸化ハフニウム中のアルミニウムの含有率を変化させるなどの方法により、誘電率を調整することも可能である。
【００２１】
また、前記第１層導電性膜および第２層導電性膜を、シリコン系導電性膜で構成することにより、ＣＭＰあるいはエッチバックにより容易に単層化が可能であるため、加工が容易である。
【００２２】
また、２層電極構造とする場合には、前記第１層導電性膜および第２層導電性膜を、ポリメタルで構成することにより、平坦化が可能でかつ低抵抗であるため、薄型化と高速化との両方が可能となる。従って微細化も可能で高感度で信頼性の高い固体撮像素子の形成が可能となる。
【００２３】
また、前記第１および第２層電極間の電極間距離すなわち電極間絶縁膜の膜厚が、０．１μｍ以下である微細構造の固体撮像素子を形成する際に特に有効である。
電極間距離が０．１μｍ以下となると形成が困難であるが、この方法によれば、ＣＶＤ酸化膜に異方性エッチングを行なうことによる側壁残しにより容易に形成することができ、また２層構造であることから膜厚は薄くても耐圧は確保することができ微細パターンを容易に形成することが可能となる。
【００２４】
また、本発明は、光電変換部と、前記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を備えた電荷転送部とを具備した固体撮像素子を製造する方法であって、前記電荷転送電極の製造工程が、第１層導電性膜からなる第１層電極を形成する工程と、前記第１層電極の上層に、第１の絶縁膜および第２の絶縁膜を順次成膜する工程と、前記第１の絶縁膜をエッチングストッパとして前記第２絶縁膜を異方性エッチングして、前記第１層電極の側壁にサイドウォール絶縁膜を形成する工程と、前記サイドウォール絶縁膜をはさんで前記第１層電極と絶縁分離されるように第２層導電性膜からなる第２層電極を形成する工程とを含む。
この構成によれば、ゲート酸化膜をエッチングストッパとして用いることなく、良好にサイドウォールを形成することができるため、材料に制約もなく、小型で信頼性の高い固体撮像素子を形成することが可能となる。
【００２５】
また、本発明は、上記の固体撮像素子の製造方法において、前記第２層電極を形成する工程は、前記第１層電極間に第２層電極が位置するように前記第２層導電性膜を分離すべく、前記第１層電極上の前記第２層導電性膜を除去して平坦化し、前記第２層電極を形成する工程とを含む。
この構成によれば、効率よく単層電極構造を得ることができる。
【００２６】
また、本発明は、上記の固体撮像素子の製造方法において、前記第２の絶縁膜を成膜する工程は、ＣＶＤ法によりＨＴＯ膜を形成する工程を含む。
この構成によれば、高温工程を経ることなく信頼性の高い固体撮像素子を得ることができる。
【００２７】
また、本発明は、上記の固体撮像素子の製造方法において、前記サイドウォール絶縁膜を形成する工程の後、前記サイドウォール絶縁膜から露呈するゲート酸化膜上の前記第１の絶縁膜を除去する工程を含む。
この構成によれば、ゲート酸化膜上の第１の絶縁膜を除去することにより、第１の絶縁膜を窒化シリコンで構成しても、第２層電極下で電荷のトラップを招くのを防ぐことができる。
また、本発明は、上記の固体撮像素子の製造方法において、さらに第３の絶縁膜を形成する工程を含む。
この構成によれば、ゲート酸化膜上の第１の絶縁膜を除去し、この後、ゲート酸化膜上で膜減りを生じた分を、酸化シリコン膜などの第３の絶縁膜を補充することにより、所望のゲート酸化膜を得ることができ、高性能の電荷転送部を形成することができる。
【００２８】
またサイドウォール絶縁膜を構成する第２の絶縁膜をＣＶＤ法で形成することにより、低温下で膜質の良好な電極間絶縁膜を自己整合的に形成することができる。なおこのサイドウォール絶縁膜となる第２の絶縁膜の成膜温度は７００℃から８５０℃程度が望ましい。
これにより、緻密で高品質のサイドウォール絶縁膜を低温下（７００℃〜８５０℃程度）で効率よく形成可能である。
【００２９】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記第１層電極を形成する工程が、第１層導電性膜を形成する工程と、前記第１層導電性膜上に絶縁膜からなるハードマスクを形成する工程と、前記ハードマスクを用いて前記第１層導電性膜を選択的に除去する工程を含む。
この方法によれば、高精度で信頼性の高い第１層電極のパターンを形成することができる。またこのハードマスクは第２層導電性膜を平坦化する際、第１層電極の除去を抑制する除去抑制層（ストッパ層）として作用するため膜減りもなく平坦な表面を効率よく形成することができる。
【００３０】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記ハードマスクが酸化シリコン膜からなる単層膜であり、前記第２層導電性膜が、前記ハードマスク上に積層されるものを含む。
【００３１】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記ハードマスクが酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との２層膜であり、前記第１の絶縁膜が、前記ハードマスク上に積層されるものを含む。
この方法によれば、レジストアッシングにおいて第１層電極を構成する第１層導電性膜の汚染を防止することができる。また、第２層導電性膜のパターニング工程においてこのハードマスクが第１層電極の除去抑制層として良好に作用し、第１層導電性膜のパターニング後に、異方性エッチングによりサイドウォール絶縁膜を形成する際にも、第１層電極上で除去抑制層として良好に作用する。
【００３２】
また第２層導電性膜を形成後、化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical  Mechanical  Polishing）あるいは、レジストエッチバック工程を用いて平坦化を行い単層電極構造を形成する場合、ハードマスクが第１層電極の除去抑制層として良好に作用する。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、前記第１層電極の側壁に形成され、第１の絶縁膜と第２の絶縁膜の積層構造出形成されたサイドウォール絶縁膜で構成しているため、ゲート酸化膜が酸化シリコンである場合にも、高耐圧化が可能で微細かつ高精度で信頼性の高い固体撮像素子を形成することが可能となる。電極間絶縁膜を第１の絶縁膜と第２の絶縁膜との２層構造のサイドウォール絶縁膜で構成することにより、狭ギャップ化に際しても高耐圧で信頼性の高い電荷転送電極を得ることができる。また第１層電極下と第２層電極下のゲート酸化膜を調整することにより信頼性の向上をはかることができる。
また本発明の方法によれば、ゲート酸化膜が酸化シリコンである場合にも、サイドウォール絶縁膜形成の際のストッパ膜として第１の絶縁膜を用いることができ、信頼性の高い固体撮像素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下本発明の実施の形態について図面を参照しつ説明する。
（実施の形態１）
この固体撮像素子は、図１および図２に示すように、電荷転送電極が、第１層導電性膜としての多結晶シリコン層からなる第１層電極３ａと、第２層導電性膜としての多結晶シリコン層からなる第２層電極３ｂとが交互に並置され、電極間絶縁膜が前記第１層電極の側壁から前記ゲート酸化膜上を覆う窒化シリコン膜からなる第１の絶縁膜５ａと、前記第１の絶縁膜５a上にＣＶＤ法で形成されたＨＴＯ膜（酸化シリコン膜）からなる第２の絶縁膜５ｂとで構成されることを特徴とする。６は酸化シリコン膜である。図１は断面図、図２は平面図であって、図１は図２のＡ−Ａ断面図である。
【００３５】
上記構成によれば、電極間絶縁膜が窒化シリコン膜からなる第１の絶縁膜５ａとＣＶＤ法で形成されたＨＴＯ膜からなる第２の絶縁膜５ｂとからなるサイドウォール絶縁膜で構成されているため、ゲート酸化膜の膜減りもなく、低温下で、高耐圧、高品質のサイドウォール絶縁膜を形成可能であり、拡散長の伸びも抑制できる、また、第１層電極３ａと、第２層電極３ｂとが交互に並置され、平坦な表面をもつ単層電極構造を容易に形成できる。
【００３６】
他の構造は従来の固体撮像素子と同様であり、光電変換部３０と、前記光電変換部３０で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部４０とを具備し、光電変換部に開口を持つように形成された遮光膜（図示せず）および表面がほぼ平坦となるように前記光電変換部に充填されたＢＰＳＧ（borophospho  silicate  glass）膜からなる平坦化膜等を含む中間層７０とを具備し、さらにこの中間層上に、フィルタ５０およびレンズ６０を形成してなることを特徴とするものである。
これにより、電極間絶縁膜が容易にかつゲート酸化膜の劣化なしに形成でき、良好に表面の平坦化をはかることができ、大幅に薄型化をはかることができる。
【００３７】
なおこのゲート酸化膜２は、酸化シリコン膜で構成されており、窒化シリコン膜を含まず、電荷のトラップを低減することができる。
【００３８】
シリコン基板１には、複数のフォトダイオード領域３０が形成され、フォトダイオード領域３０で検出した信号電荷を転送するための電荷転送部４０が、フォトダイオード領域３０の間に形成される。
【００３９】
電荷転送電極によって転送される信号電荷が移動する電荷転送チャネルは、図２では図示していないが、電荷転送部４０が延在する方向と交差する方向に、形成される。
【００４０】
なお、図２においては、電極間絶縁膜の内、フォトダイオード領域３０と電荷転送部４０との境界近傍に形成されるものの記載を省略してある。
【００４１】
また図１に示すように、シリコン基板１内には、フォトダイオード３０、電荷転送チャネル３３、チャネルストップ領域３２、電荷読み出し領域３４が形成され、シリコン基板１表面には、ゲート酸化膜２が形成される。ゲート酸化膜２表面には、電荷転送電極（第１層導電性膜３ａからなる第１層電極、第２層導電性膜３ｂからなる第２層電極）が、第１層電極３ａの側壁に形成された窒化シリコン膜からなる第１の絶縁膜５ａとＨＴＯ膜（酸化シリコン膜）からなる第２の絶縁膜５ｂとで構成されたサイドウォール絶縁膜である、電極間絶縁膜５をはさんで並置されるように形成され、単層電極構造を構成している。
【００４２】
電荷転送部４０は、上述したとおりであるが、図１に示すように、電荷転送部４０の電荷転送電極上面には中間層７０が形成される。そして窒化シリコン膜からなる反射防止層７、フォトダイオード領域３０（光電変換部）部分を除いて遮光膜７１が設けられ、凹部にＢＰＳＧ膜からなる平坦化膜７２が形成される。そしてこの上層に透明樹脂膜からなるパッシベーション膜７３、フィルタ下平坦化層７４が設けられる。
【００４３】
そしてこの中間層７０の上方には、さらにカラーフィルタ５０（５０Ｂ，５０Ｇ）、マイクロレンズ６０が設けられる。また、カラーフィルタ５０とマイクロレンズ６０との間には、必要に応じて絶縁性の透明樹脂等からなる平坦化層６１が充填されていてもよい。
また、この例では、いわゆるハニカム構造の固体撮像素子を示しているが、正方格子型の固体撮像素子にも適用可能であることはいうまでもない。
【００４４】
次にこの固体撮像素子の製造工程について図３および図４を参照しつつ詳細に説明する。
まず、不純物濃度１．０×１０１６ｃｍ−３程度のｎ型のシリコン基板１表面に、膜厚７０ｎｍの酸化シリコン膜からなるゲート酸化膜２を形成する。
【００４５】
続いて、このゲート酸化膜２上に、減圧ＣＶＤ法により、膜厚５０〜３００nmの第１層導電性膜（３ａ）としての第１層多結晶シリコン膜を形成する。このときの基板温度は５００〜６００℃とする。そしてこの上層に基板温度８５０℃（７００〜８５０℃）でＣＶＤ法により膜厚５０〜３００nmのＨＴＯ膜４を順次積層する。
【００４６】
この後、フォトリソグラフィによりレジストパターン（図示せず）を形成しこれをマスクとして、このＨＴＯ膜４をＣＨＦ３とＣ２Ｆ６とＯ２とＨｅとを用いた反応性イオンエッチングによりエッチングし、アッシングによりレジストパターンを除去しＨＴＯ膜４からなるハードマスクを形成する（図３（ａ））。
【００４７】
このようにして得られたＨＴＯ膜４からなるハードマスクを用いて第１層導電性膜３ａをエッチングする。このエッチングに際してはＨＢｒとＯ２との混合ガスを用いた反応性イオンエッチングを行い、第１層電極および周辺回路の配線を形成する。ここではＥＣＲ(電子サイクロトロン共鳴：Electron Cycrotoron Resonance)方式あるいはＩＣＰ（誘導結合Inductively Coupled Plasma）方式などのエッチング装置を用いるのが望ましい。
【００４８】
この後、この上層に減圧ＣＶＤ法により、膜厚３〜２０ｎｍの窒化シリコン膜からなる第１の絶縁膜５ａを形成する（図３（ａ））。
【００４９】
この上層にＣＶＤ法により、膜厚３０〜２００ｎｍの酸化シリコン膜からなる第２の絶縁膜５ｂを形成する（図３（ｂ））。ここで第１の絶縁膜と第２の絶縁膜との膜厚の和が１００ｎｍ以下となるようにするのが望ましい
【００５０】
そして反応性イオンエッチングにより水平部分に堆積された酸化シリコン膜５ｂを除去し側壁に残留させサイドウォール（絶縁膜）を形成する（図３（ｃ））。このとき窒化シリコン膜からなる第１の絶縁膜５ａがエッチングストッパとして作用する。
【００５１】
続いて、エッチングストッパ膜として用いた第１の絶縁膜をエッチング除去する（図４（a））。このとき第１の絶縁膜５ａは第２の絶縁膜で覆われた部分は残留する。
【００５２】
続いて、この上層に、減圧ＣＶＤ法により、第１層導電性膜３ａの高さ以上となるように第２層導電性膜３ｂとして多結晶シリコン膜を形成する。このときの基板温度は５００〜６００℃とする（図４（ｂ））。
【００５３】
さらに、エッチバック法により突出部の第２層導電性膜３ｂを除去し、表面の平坦化を行なう（図４（ｃ））。このようにして電荷転送部が形成される。
【００５４】
さらに、減圧ＣＶＤ法により膜厚〜５０ｎｍのＨＴＯ膜６および反射防止膜としての窒化シリコン膜７を形成する（図１参照）。
【００５５】
そしてフォトリソグラフィにより第２層電極（第２層導電性膜）のパターニングを行い、光電変換部の窓開けを行なう。
【００５６】
そして反射防止膜および遮光層、平坦化膜等の中間層７０を形成し、カラーフィルタ５０、マイクロレンズ６０などを形成して、図１および図２に示したような固体撮像素子を得る。
【００５７】
この固体撮像素子によれば、ゲート酸化膜の窒化シリコン膜をエッチングストッパとして用いることなく、サイドウォールを２層構造で形成することにより、第１の絶縁膜をエッチングストッパとして良好にサイドウォールを形成することができるため、材料に制約もなく、小型で信頼性の高い固体撮像素子を形成することが可能となる。また第２の絶縁膜をＨＴＯ膜で構成しており、低温下で低抵抗の単層構造電極を構成しているため、拡散長の伸びもなく高精度で微細な固体撮像素子が形成され、高速化および微細化が可能となる。
【００５８】
この方法によれば、０．１μｍ程度あるいはそれ以下の電極間距離をもつ微細化構造の形成が可能となる。
【００５９】
なおサイドウォール形成のための異方性エッチングのためのエッチングストッパ層として第１の絶縁膜５ａを用いており、ゲート酸化膜の過研磨による膜減りを防止することができる。
【００６０】
（実施の形態２）
前記実施の形態１では、第１の絶縁膜として窒化シリコン膜を用いたが、窒化シリコン膜に代えて、酸化アルミニウムなど高誘電率薄膜を用いてもよい。
この構成により、エッチング選択性も高くかつ、高誘電率をもつため薄くても十分であるため更なる微細化が可能となる。
【００６１】
（実施の形態３）
本実施の形態では、第１層電極のパターニング工程においてゲート酸化膜が膜減りをすることがあるが、この膜減りをＣＶＤ法により酸化シリコン膜を形成することにより補充するようにしたことを特徴とする。
【００６２】
すなわち、酸化シリコン膜からなるゲート酸化膜２上に多結晶シリコン膜３ａを形成してマスクとしてのＨＴＯ膜４を形成しパターニングした場合、ゲート酸化膜２の酸化シリコンが若干削られることになる（図５（ａ））。そこで本実施の形態１では、この膜減りした酸化シリコン膜４をＣＶＤ法によって酸化シリコン膜４Ｓ（図５（ｂ））を積層することによって補うようにしたものである。
【００６３】
この後ＣＶＤ法によりストッパとなる第１の絶縁膜５ａとして窒化シリコン膜を形成し（図５（ｃ））。
【００６４】
この上層にＣＶＤ法により、酸化シリコン膜からなる第２の絶縁膜５ｂを形成する（図５（ｄ））。
【００６５】
そして反応性イオンエッチングにより水平部分に堆積された酸化シリコン膜５ｂを除去し側壁に残留させサイドウォール（絶縁膜）を形成する（図６（ａ））。このとき窒化シリコン膜からなる第１の絶縁膜５ａがエッチングストッパとして作用する。あとは実施の形態１と同様である。
【００６６】
すなわち、続いて、エッチングストッパ膜として用いた第１の絶縁膜をエッチング除去する（図６（ｂ））。このとき第１の絶縁膜５ａは第２の絶縁膜で覆われた部分は残留する。
【００６７】
続いて、この上層に、減圧ＣＶＤ法により、第１層導電性膜３ａの高さ以上となるように第２層導電性膜３ｂとして多結晶シリコン膜を形成する。このときの基板温度は５００〜６００℃とする（図６（ｃ））。
【００６８】
さらに、エッチバック法により突出部の第２層導電性膜３ｂを除去し、表面の平坦化を行なう（図６（ｄ））。このようにして電荷転送部が形成される。
【００６９】
さらに、減圧ＣＶＤ法により膜厚〜５０ｎｍのＨＴＯ膜７の形成、そして第２層電極（第２層導電性膜）のパターニングを行い、光電変換部の窓開けを行なう。
【００７０】
そして反射防止膜および遮光層、平坦化膜等の中間層７０を形成し、カラーフィルタ５０、マイクロレンズ６０などを形成して、図１および図２に示したのと同様の固体撮像素子を得る。
【００７１】
この固体撮像素子によれば、膜減りしたゲート酸化膜をＣＶＤ酸化シリコン膜で補充するようにしているため、特性劣化を維持することができる。
また第１層電極のパターニングに際し、酸化シリコン膜４ａと窒化シリコン膜４ｂとの２層膜をハードマスクとして第１層電極のパターニングを行なうようにしてもよい。
【００７２】
なお本実施の形態では、電極のパターニングに際して層間絶縁膜の膜減りを追加ＣＶＤによって補償している多め、特性劣化を防ぐことができる。
【００７３】
（実施の形態４）
本実施の形態では、ゲート酸化膜２上の、ストッパ膜として用いた第１の絶縁性膜を除去する際に生じる、膜減りを、ＣＶＤ法により補充するものである。
図４（ａ）に示した工程の後、図７（ａ）に示すようにＣＶＤ法により酸化シリコン膜５Ｃを追加したことを特徴とするものである。あとは前記実施の形態１と同様に形成する。
【００７４】
図４（ａ）乃至（ｃ）に示したのと同様にして、図７（ａ）乃至（ｃ）に示すようにサイドウォールとなる第２の絶縁膜５ｂを形成し、異方性エッチングを行う。
この後、図７（ｄ）に示すように、第２層電極形成領域の窒化シリコン膜を除去する。このとき、第２層電極下のゲート酸化膜となる酸化シリコン膜２がエッチング一部除去される。
そこで、この膜減りを補償するためにＣＶＤ法により酸化シリコン膜５ｃを形成する。
【００７５】
あとは同様にして第２層多結晶シリコン膜を形成し、エッチバックを行い第２層電極３ｂを形成する。
【００７６】
なお、実施の形態１乃至４では、電極を多結晶シリコン層で構成したが、第１層電極となる多結晶シリコン層上にタングステン膜を形成し熱処理を行なうことによりシリサイド化を行い、タングステンシリサイドを形成するようにしてもよい。これにより電極の低抵抗化をはかることができることから、より薄型化が可能となる。あるいはこのシリサイド化は後続の第２層電極のシリサイド化と同時に行なうようにしてもよい。
【００７７】
なお、第１の絶縁膜として用いる高誘電率薄膜としては、実施の形態１で用いた酸化アルミニウムのほか適宜変更可能である。
【００７８】
また、前記実施の形態では単層電極構造の電荷転送電極について説明したが、２層電極構造の電荷転送電極にも適用可能である。
このとき、第１層電極だけでなく第２層電極のパターニングに際してマスクを用いる必要がある。またこれら第１層電極または第２層電極のパターニングに際して、ハードマスクとして酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との２層膜を用いるようにしてもよい。このようにハードマスクを２層膜で構成することによりパターン精度の向上のみならず、絶縁膜としての信頼性も向上する。そしてさらには、ＣＭＰやレジストエッチバックによる電極の分離を兼ねた平坦化工程においても、除去防止層（エッチングストッパ）として作用するため、さらに歩留りの向上を図ることができる。
【００７９】
なお、シリサイドを構成する金属としてはタングステンに限定されることなくチタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）など適宜変更可能である。さらにシリコン層としても多結晶シリコンに限定されることなくアモルファスシリコン層、マイクロクリスタルシリコン層など適宜変更可能である。
【００８０】
なお、製造方法については前記実施の形態に限定されることなく適宜変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
以上説明してきたように、本発明によれば、サイドウォール絶縁膜を２層構造で構成しているため、高耐圧で信頼性の高い電荷転送電極を形成することができ、電極間絶縁膜の薄型化が可能であるため、小型カメラなど、微細でかつ高感度の固体撮像装置の形成に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施の形態１の固体撮像素子を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１の固体撮像素子を示す上面図である。
【図３】本発明の実施の形態１の固体撮像素子の製造工程を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１の固体撮像素子の製造工程を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態３の固体撮像素子の製造工程を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態３の固体撮像素子の製造工程を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態４の固体撮像素子の製造工程を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態４の固体撮像素子の製造工程を示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
１  シリコン基板
２  ゲート酸化膜
３ａ  第１層導電性膜
３ｂ  第２層導電性膜
５  ＨＴＯ膜
６  ＨＴＯ膜
７  窒化シリコン膜
３０  フォトダイオード領域
４０  電荷転送部
５０  カラーフィルタ
６０  マイクロレンズ
７０  中間層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2007048894.tif 000008
【図７】
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【図８】
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