(57)【要約】【課題】  経時劣化の問題を抑えつつ、読み出し特性の向上を図ることのできるＣＣＤ型固体撮像装置を提供する。【解決手段】  固体撮像装置は、２次元表面を画定する半導体基板と、前記半導体基板の受光領域に配置される多数個の光電変換素子と、各光電変換素子の列間に垂直方向に配列された複数の垂直電荷転送チャネルと前記垂直電荷転送チャネル上方に形成され水平方向に配列された複数の転送電極を含む垂直電荷転送装置と、前記垂直電荷転送装置を構成する転送電極を兼ねた読み出し電極を含み、前記複数個の光電変換素子のそれぞれに対応し、該対応する光電変換素子に蓄積される信号電荷を、行方向に隣接する前記垂直電荷転送チャネルに読み出す読み出し部と、前記垂直電荷転送チャネルと前記転送電極間に酸化膜単層で形成され、前記読み出し部における膜厚が他の部分よりも薄く形成されるゲート酸化膜とを有する。【選択図】  図４
2007048895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元表面を画定する半導体基板と、
前記半導体基板の受光領域に配置される多数個の光電変換素子と、
各光電変換素子の列間に垂直方向に配列された複数の垂直電荷転送チャネルと前記垂直電荷転送チャネル上方に形成され水平方向に配列された複数の転送電極を含む垂直電荷転送装置と、
前記垂直電荷転送装置を構成する転送電極を兼ねた読み出し電極を含み、前記複数個の光電変換素子のそれぞれに対応し、該対応する光電変換素子に蓄積される信号電荷を、行方向に隣接する前記垂直電荷転送チャネルに読み出す読み出し部と、
前記垂直電荷転送チャネルと前記転送電極間に酸化膜単層で形成され、前記読み出し部における膜厚が他の部分よりも薄く形成されるゲート酸化膜と
を有する固体撮像装置。
【請求項２】
前記転送電極は複数行に渡ってギャップを挟んで配列された複数の単層電極である請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記光電変換素子は、正方行列の第１正方格子と前記第１正方格子の格子間位置に格子点を有する第２正方格子とのそれぞれの格子点に配置される請求項１又は２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
（ａ）２次元表面を画定する半導体基板を準備する工程と、
（ｂ）光電変換素子及び垂直転送チャネルに対応する領域に不純物拡散を行う工程と、
（ｃ）半導体基板上に第１の酸化膜を形成する工程と、
（ｄ）光電変換素子から垂直転送チャネルへの信号電荷読み出し部上方に形成された前記第１の酸化膜を選択的に除去する工程と、
（ｅ）前記第１の酸化膜及び前記半導体基板の信号電荷読み出し部上に、第２の酸化膜を形成する工程と、
（ｆ）前記第２の酸化膜上に、転送電極を形成する工程と
を有する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、固体撮像装置及びその製造方法に関し、特に酸化膜単層ゲート絶縁膜を有する固体撮像装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は、第１の従来例による固体撮像装置２００のゲート絶縁膜付近を拡大した概略断面図である。
【０００３】
光電変換素子５２の各列に対応して垂直転送チャネル５４が形成され、各光電変換素子５２に隣接して形成される読出しゲート用チャネル領域５１ｃを介して読み出される信号電荷を垂直方向に転送する。また、垂直転送チャネル５４の上方には、絶縁膜５５をはさんで２層ポリシリコン転送電極５６が形成される。なお、この部分の断面においては、第１層ポリシリコン電極又は第２層ポリシリコン電極のみが垂直転送チャネル５４の上方に存在する。
【０００４】
読出しゲート用チャネル領域５１ｃ上に形成される読み出し用のゲート絶縁膜５５ｇを含む絶縁膜５５としては、酸化膜５５ａ、窒化膜５５ｂ、酸化膜５５ｃを積層して形成されるＯＮＯ膜が使用されている。このようなＯＮＯ膜構造では、読み出し時に高電界パルスがかかり、その時に発生するホットキャリアがＯＮＯ膜にトラップされ、読み出しに必要なパルス電圧の経時変化が起きる。
【０００５】
図９は、第２の従来例による固体撮像装置３００のゲート絶縁膜付近を拡大した概略断面図である。
【０００６】
第２の従来例では、上記のような読み出し時のパルス電圧の経時変化を回避するために、図に示すように、ＯＮＯ膜構造を有する絶縁膜５５のゲート絶縁膜５５ｇのみを酸化膜単層化させている（例えば、特許文献１参照）。この読み出しゲート部５１ｃ上のゲート絶縁膜５５ｇのみを酸化膜単層にする手法では、酸化膜単層にするに伴い酸化膜厚が薄くなっているため、読み出し特性を向上させるという利点も有している。しかし、ゲート部５１ｃ上のゲート絶縁膜５５ｇ以外の部分はＯＮＯ膜構造であり、該ＯＮＯ膜構造では、固体撮像装置の微細化に伴い、経時的転送劣化を引き起こし始めることがあり、また、ホットキャリアをトラップしやすい特性の問題が顕在化しつつある。
【０００７】
上記のＯＮＯ膜構造に係る問題を解決するためには、ＯＮＯ膜の使用をやめてゲート絶縁膜を酸化膜単層で形成することが好ましいが、従来の２層ポリシリコン電極構造でこれを行った場合には、転送効率劣化等のＣＣＤとしての致命的な特性不良を引き起こす可能性がある。これは、例えば、第１層ポリシリコン電極形成後の層間絶縁膜形成により第２相ポリシリコン電極下のゲート絶縁膜が厚くなることや、第１層ポリシリコン電極の下に第２層ポリシリコン電極が残ってしまうことなどにより引き起こされる。
【０００８】
そのため、電極構造は単層ポリ電極構造をとることが考えられる（例えば、特許文献２参照）。しかし、単に酸化膜単層ゲート絶縁膜と単層ポリシリコン電極構造を組み合わせただけでは、経時的転送劣化等の信頼性に関する問題は解決することが出来るものの、読み出し特性の向上という効果を得ることが出来ない。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−３３２５５６号公報
【特許文献２】特開２００５−３２７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、経時劣化の問題を抑えつつ、読み出し特性の向上を図ることのできるＣＣＤ型固体撮像装置を提供することである。
【００１１】
また、本発明の目的は、経時劣化の問題を抑えつつ、読み出し特性の向上を図ることのできるＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一観点によれば、固体撮像装置は、２次元表面を画定する半導体基板と、前記半導体基板の受光領域に配置される多数個の光電変換素子と、各光電変換素子の列間に垂直方向に配列された複数の垂直電荷転送チャネルと前記垂直電荷転送チャネル上方に形成され水平方向に配列された複数の転送電極を含む垂直電荷転送装置と、前記垂直電荷転送装置を構成する転送電極を兼ねた読み出し電極を含み、前記複数個の光電変換素子のそれぞれに対応し、該対応する光電変換素子に蓄積される信号電荷を、行方向に隣接する前記垂直電荷転送チャネルに読み出す読み出し部と、前記垂直電荷転送チャネルと前記転送電極間に酸化膜単層で形成され、前記読み出し部における膜厚が他の部分よりも薄く形成されるゲート酸化膜とを有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、経時劣化の問題を抑えつつ、読み出し特性の向上を図ることの出来るＣＣＤ型固体撮像装置を提供することができる。
【００１４】
また、本発明によれば、経時劣化の問題を抑えつつ、読み出し特性の向上を図ることのできるＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の実施例によるＣＣＤ型固体撮像素子１の構成を表すブロック図である。半導体基板上の絶縁膜を一部剥がし、光電変換素子、ＶＣＣＤを露出した状態を示す。図２は、固体撮像装置１の受光領域２の一部の概略平面図である。
【００１６】
固体撮像素子１は、多数の光電変換素子１２が配置された受光領域２を含む。受光領域２は、多数の光電変換素子１２をいわゆる画素ずらし配置に配置して構成されている。ここで、本明細書でいう「画素ずらし配置」とは、２次元テトラゴナル行列の第１格子と、その格子間位置に格子点を有する第２格子とを合わせた配置を指す。例えば、奇数列（行）中の各光電変換素子１２に対し、偶数列（行）中の光電変換素子１２の各々が、光電変換素子１２の列（行）方向ピッチの約１／２、列（行）方向にずれ、光電変換素子列（行）の各々が奇数行（列）または偶数行（列）の光電変換素子１２のみを含む。「画素ずらし配置」は、多数個の光電変換素子１２を複数行、複数列に亘って行列状に配置する際の一形態である。
【００１７】
なお、ピッチの「約１／２」とは、１／２を含む他に、製造誤差、設計上もしくはマスク製作上起こる画素位置の丸め誤差等の要因によって１／２から外れてはいるものの、得られる固体撮像装置１の性能およびその画像の画質からみて実質的に１／２と同等とみなすことができる値をも含むものとする。上記の「光電変換素子行内での光電変換素子１２のピッチの約１／２」についても同様である。
【００１８】
それぞれの光電変換素子１２の列間には、光電変換素子１２で発生した信号電荷を読み出して垂直方向に転送するｎ型の転送チャネル領域（垂直転送チャネル）１４が、光電変換素子１２の間隙を垂直方向に蛇行するように設けられている。画素ずらし配置の画素間に形成された空隙部に蛇行する転送チャネルが配置され、隣接する転送チャネルは光電変換素子を介して離れたり、チャネルストップ領域１３（図３）を挟んで近接したりする。光電変換素子、転送チャネルによって、受光部の半導体基板のほとんどの面積が有効利用されている。
【００１９】
垂直転送チャネル１４上方には、後述する単層酸化膜１５を挟んで、転送電極１６が光電変換素子１２の間隙を蛇行するように水平方向に複数行に渡って形成されている。各行の転送電極１６は、垂直転送チャネル１４とともに垂直電荷転送路（ＶＣＣＤ）を形成し、光電変換素子１２で生じた信号電荷を４相駆動パルス（Φ１〜Φ４）で垂直方向に転送する。
【００２０】
異なる位相で駆動する転送電極１６の各々の間（転送電極１６の配列方向の間隔）には、電極間隙（電極間ギャップ）が設けられ、電極間ギャップには、例えば、ＳｉＯ２からなる絶縁膜１７が形成されている。転送電極１６間の距離は、全ての部分で同じであり、転送チャネル１４内の電荷の流れをスムーズにするために、約０．３μｍ以下とすることが好ましく、約０．１μｍ〜約０．２μｍとすることが特に好ましい。なお、４本の転送電極１６で一つの転送段を形成している。
【００２１】
ここで、本明細書でいう単層電極（構造）とは、いわゆる従来の多層ポリシリコン電極（構造）に対するものであり、電極端部において、電極同士が重ならずに、複数の電極が同一平面上に狭いギャップを有して配置される構造である。したがって、本明細書では、単一金属材料（例えば、タングステン（Ｗ）等のみから形成される場合に限らず、タングステンシリサイド、ポリシリコンとタングステン等の金属の積層構造なども単層電極構造に含まれる。このように、転送電極１６を同一平面上に形成される単層電極とすることにより、多層電極構造において層間に設けられる層間絶縁膜が不要となる。
【００２２】
転送電極１６は、半導体製造プロセスあるいは固体デバイスで一般に使用される電極材料を用いて構成することができる。転送電極１６を単層電極構造としたことにより、電極層間を絶縁する絶縁膜（シリコン酸化膜）は不要になり、電極材料の選択の幅が広くなる。また、電極幅、電極厚さ等の電極形状についても、電極材料に応じて設計の幅が広くなる。
【００２３】
図中、受光領域２の下側にはＶＣＣＤにより転送される電荷を１行ごとに周辺回路４に転送する水平電荷転送路（ＨＣＣＤ）３が形成される。
【００２４】
また、受光領域２の外側には、例えば、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタ回路等で構成される周辺回路４も形成されている。周辺回路４としては、例えば、フローティングディフュージョンアンプ（ＦＤＡ）等が含まれる。
【００２５】
図３は、図２に示す固体撮像装置１をＡ−Ｂ間で切断した拡大断面図である。図４は、図３に示す固体撮像装置１のうち読出しゲート用チャネル領域１１ｃ及びゲート電極１６ｇ周辺の拡大図である。
【００２６】
以下の説明においては、同じ導電型を有する不純物添加領域間での不純物濃度の大小を区別するために、不純物濃度が相対的に低いものから順番に、ｐ−型不純物添加領域、ｐ型不純物添加領域、ｐ＋ 型不純物添加領域、あるいはｎ− 型不純物添加領域、ｎ型不純物添加領域、ｎ＋型不純物添加領域と表記する。ｐ− 型不純物添加領域１１ｂをエピタキシャル成長法によって形成する場合以外、全ての不純物添加領域は、イオン注入とその後の熱処理とによって形成することが好ましい。
【００２７】
半導体基板１１は、例えばｎ−型シリコン基板１１ａと、その一表面に形成されたｐ−型不純物添加領域１１ｂとを有する。ｐ− 型不純物添加領域１１ｂは、ｎ−型シリコン基板１１ａの一表面にｐ型不純物をイオン注入した後に熱処理を施すことによって、あるいは、ｐ型不純物を含有したシリコンをｎ型シリコン基板１１ａの一表面上にエピタキシャル成長させることによって形成される。
【００２８】
次いで、後に形成される１列の光電変換素子列に１本ずつ対応して、ｐ−型不純物添加領域１１ｂにｎ型不純物添加領域（垂直転送チャネル）１４が形成される。個々の垂直転送チャネル１４は、その全長に亘ってほぼ均一な不純物濃度を有し、対応する光電変換素子列に沿って延在する。
【００２９】
次に、チャネルストップ領域１３が、読出しゲート用チャネル領域１１ｃの形成箇所を除いた後に形成される光電変換素子１２および垂直電荷転送チャネル１４の平面視上の周囲に形成される。チャネルストップ領域１３は、例えばｐ＋型不純物添加領域、或いは、トレンチアイソレーション又は局所酸化（ＬＯＣＯＳ）によって構成される。このように、受光領域２の素子分離は同一の工程で行われる。
【００３０】
後に形成される各光電変換素子１２（ｎ型不純物添加領域１２ａ）の右側縁部に沿って、ｐ型不純物添加領域１１ｃが一部残される。ｐ型不純物添加領域１１ｃの列方向の長さは、対応する光電変換素子１２の列方向の長さの例えば半分程度である。各ｐ型不純物添加領域１１ｃは、読出しゲート用チャネル領域１１ｃとして利用される。
【００３１】
次に、酸化膜単層ゲート絶縁膜（ＳｉＯ２膜）１５を、半導体基板１１の表面に形成する。酸化膜単層ゲート絶縁膜１５の形成工程においては、まず、ｎ型シリコン基板１１ａに形成されたｐ−型不純物添加領域１１ｂ内に、例えば、熱酸化により膜厚４０ｎｍの酸化シリコン膜（第１の酸化膜）１５ａを形成する。その後、フォトリソグラフィ等によりパターンニングを行い、ドライエッチング又はウェットエッチングにより、読出しゲート用チャネル領域１１ｃ上方の酸化シリコン膜１５ａをエッチングする。次に、読出しゲート用チャネル領域１１ｃ上方のシリコン基板１１上における膜厚が２５ｎｍになるように、熱酸化により酸化シリコン膜１５ｂ（第２の酸化膜）を形成する。なお、第１の酸化膜１５ａ及び第２の酸化膜１５ｂの双方又はいずれか一方は、熱酸化により形成する代わりに、ＣＶＤによるＨＴＯ膜として形成しても良い。これにより、図に示すように、読出しゲート用チャネル領域１１ｃ上方（読み出し部ゲート絶縁膜１５ｇ）とその他の領域とで膜厚の異なる酸化膜単層ゲート絶縁膜１５を形成することが出来る。なお、それぞれの領域の膜厚は、例えば、読出しゲート用チャネル領域１１ｃ上方（読み出し部ゲート絶縁膜１５ｇ）は２５ｎｍとなり、その他の領域では５５ｎｍとなる。このように、酸化膜単層ゲート絶縁膜１５を形成することで、読出しゲート用チャネル領域１１ｃ上方（読み出し部ゲート絶縁膜１５ｇ）のゲート絶縁膜１５ｇの膜厚をその他の領域のゲート絶縁膜１５の膜厚の５０％以下にすることができる。なお、酸化シリコン膜１５ａの膜厚及び酸化シリコン膜１５ｂの膜厚をそれぞれ制御することにより、読み出し部ゲート絶縁膜１５ｇとその他の領域の膜厚を変更することが出来る。
【００３２】
次に、電極形成工程を行う。この工程では、酸化膜１５上に、転送電極１６を形成する。本実施例では転送電極１６を、狭いギャップを介して同一平面上に複数（例えば２つ）配置することにより単層電極構造としている。
【００３３】
転送電極１６は、例えば、タングステン（Ｗ）や、低抵抗ポリシリコンとタングステンシリサイド（ＷＳｉ）のポリサイド膜等で形成される。この他にも、例えば、モリブデン（Ｍｏ）、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）、チタンシリサイド（ＴｉＳｉ）、タンタルシリサイド（ＴａＳｉ）、及び銅シリサイド（ＣｕＳｉ）等を電極材料として用いることができる。また、これらの電極材料を層間絶縁膜を用いることなく積層することにより、転送電極１６を形成しても良い。
【００３４】
転送電極１６の配列方向に設けられる電極間ギャップ（狭いギャップ）は、転送チャネル１４内の電荷の流れをスムーズにするために、約０．３μｍ以下とすることが好ましく、特に、約０．１μｍ〜約０．２μｍとすることが好ましい。
【００３５】
次に、ｐ− 型不純物添加領域１１ｂの所定箇所を、イオン注入によりｎ型不純物添加領域１２ａに転換する。なお、ｎ型不純物添加領域１２ａは、電荷蓄積領域として機能する。転換したｎ型不純物添加領域１２ａの表層部をイオン注入によりｐ＋型不純物添加領域１２ｂに転換することによって、埋込み型のフォトダイオードである光電変換素子１２を形成する。
【００３６】
なお、上述の単層酸化膜形成工程及び電極形成工程、光電変換素子の形成工程の詳細については、図５〜図７を参照して後述する。
【００３７】
次に、遮光膜１８を、タングステン、アルミニウム、クロム、チタン、モリブデン等の金属や、これらの金属の２種以上からなる合金等をＰＶＤまたはＣＶＤによって絶縁膜１７上に堆積させることで形成する。この遮光膜１８は、各転送電極１６等を平面視上覆って、光電変換素子１２以外の領域で無用の光電変換が行われるのを防止する。
【００３８】
各光電変換素子１２へ光が入射することができるように、遮光膜１８は、個々の光電変換素子１２の上方に開口部を１つずつ有する。光電変換素子１２表面において上記の開口部内に平面視上位置する領域が、この光電変換素子１２における光入射面となる。
【００３９】
その後、遮光膜１８の上に、パッシベーション層、平坦化絶縁層を含む第１の平坦化層１９を形成する。次ぎに、カラーフィルタ層２０を、例えば、互いに異なる色に着色された３種または４種類の樹脂（カラーレジン）の層を、フォトリソグラフィ法等の方法によって所定箇所に順次形成することによって作製する。カラー撮影用の単板式撮像装置に使用する固体撮像素子では、原色系または補色系のカラーフィルタ層２０が配置される。カラーフィルタ層２０は、主に、カラー撮影用の単板式撮像装置に使用する固体撮像素子に配置される。白黒撮影用の固体撮像素子や、３板式の撮像機器に使用する固体撮像素子では、カラーフィルタ層２０を省略することができる。
【００４０】
次ぎに、第２の平坦化膜２１が、第１の平坦化膜１９と同様に、例えばフォトレジスト等の有機材料によって形成される。第２の平坦化膜２１上面に、それぞれの光電変換素子１２に対応してマイクロレンズ２２が形成される。マイクロレンズ２２は、例えば、透明樹脂層を第２の平坦化膜２１上に形成した後、この透明樹脂層をフォトリソグラフィ法等によって所定形状にパターニングした後に、リフローさせることによって形成される。第２の平坦化膜２１は、カラーフィルタ層２０上に形成されて、マイクロレンズ２２を形成するための平坦面を提供する。
【００４１】
図５は、本実施例による酸化膜単層ゲート絶縁膜１５の形成工程を説明するための図である。なお、図５に示す断面図は図４に示す断面図と同じ領域を示す。
【００４２】
まず図５（Ａ）に示すように、ｎ型シリコン基板１１ａに形成されたｐ−型不純物添加領域１１ｂ内に、例えば、９００〜１０００℃の熱酸化により酸化シリコン膜（第１の酸化膜）１５ａを膜厚４０ｎｍとなるように均一に形成する。
【００４３】
次に、酸化シリコン膜１５ａの全面を覆ってフォトレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィ等により、読出しゲート用チャネル領域１１ｃ上方以外の領域を覆うようなパターン３４を形成する。その後、図５（Ｂ）に示すように、パターン３４をマスクとし、例えば、ドライエッチング又はウェットエッチングにより、読出しゲート用チャネル領域１１ｃ上方の酸化シリコン膜１５ａエッチングして除去する。その後、パターン３４を除去して、図５（Ｃ）に示す状態とする。
【００４４】
次に、図５（Ｄ）に示すように、読出しゲート用チャネル領域１１ｃ上方（図中、破線で囲んだ領域１５ｇ）のシリコン基板１１上における膜厚が２５ｎｍになるように、熱酸化により酸化シリコン膜（第２の酸化膜）１５ｂを形成する。これにより、読み出し部ゲート絶縁膜（図中、破線で囲んだ領域）１５ｇの膜厚は２５ｎｍとなり、その他の領域では５５ｎｍとなる。なお、第１の酸化膜１５ａ及び第２の酸化膜１５ｂの双方又はいずれか一方は、熱酸化により形成する代わりに、ＣＶＤによるＨＴＯ膜として形成しても良い。
【００４５】
その後、ゲート電極（転送電極）１６を形成するために、例えば、高濃度リンドープされた多結晶シリコン膜を約０．３μｍの膜厚で堆積して、パターンニング等の処理を経て図５（Ｅ）に示すような状態とする。
【００４６】
図６は、本発明の実施例による電極形成工程を説明するための断面図である。なお、図６に示す断面図は、図２のＣ−Ｄに沿って固体撮像装置１を切断した場合のものである。
【００４７】
まず、酸化膜単層ゲート絶縁膜１５を形成した半導体基板１１の全表面を覆うように約０．３μｍの膜厚で濃度リンドープされた多結晶シリコン等の電極材１６ａをＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等により堆積することにより、図６（Ａ）に示す状態とする。
【００４８】
次ぎに、図６（Ｂ）に示すように、電極材１６ａの全面を覆ってフォトレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィ等により約０．１μｍ〜０．２μｍのギャップ（電極間ギャップ）ＥＧを有するパターン３５を形成する。その後、図６（Ｃ）に示すように、ギャップＥＧを有するパターン３５をマスクとし、電極材１６ａをエッチングして電極間ギャップＥＧを形成する。その後、電極間ギャップＥＧにｎ型不純物添加領域（垂直転送チャネル）１４と逆導電型の不純物をイオン注入法により導入する。例えば、ボロン（Ｂ）等のｐ型不純物をドーズ量２．０×１０１１ｃｍ−２、加速電圧５０ＫｅＶでイオン注入する。
【００４９】
このように、電極間ギャップＥＧに転送チャンネル１４とは逆導電型の不純物をイオン注入することにより、電極間ギャップに生じるポテンシャルポケットを解消することが出来る。よって、転送チャネル１４内の電荷の流れをスムーズにすることができる。
【００５０】
電極間ギャップＥＧへのイオン注入を行った直後に、図５（Ｄ）に示すように、フォトレジストパターン３５を除去し、その後、図５（Ｅ）に示すように、絶縁膜１７を形成する。絶縁膜１７は、ＣＶＤ法、例えば、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）等により、膜厚約１５００Åの酸化シリコン（ＳｉＯ２）を堆積する（ＣＶＤ−ＳｉＯ２）ことにより形成される。なお、絶縁膜１７は、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜又は炭化シリコン（ＳｉＣ）膜をＣＶＤ等により堆積させることにより形成してもよいし、熱酸化により形成してもよい。なお、窒化シリコン（ＳｉＮ）や炭化シリコン（ＳｉＣ）等の酸化シリコン（ＳｉＯ２）よりも誘電率の高い材料を用いて絶縁膜１７を形成すると、電極間ギャップＥＧの実効長を短くすることができる。
【００５１】
このように、電極間ギャップＥＧへのイオン注入の後、速やかに絶縁膜１７を形成して該電極間ギャップＥＧを埋めることで、電極間ギャップＥＧへの異物の混入、又は、その後の工程で使用されるフォトレジスト等の残留等を防止することが出来る。
【００５２】
次ぎに、図６（Ｆ）に示すように、膜厚が３００Å程度の酸素遮蔽機能を有する窒化シリコン（ＳｉＮ）膜をＣＶＤ等により堆積させることによりギャップ幅拡大防止膜１６ｐを形成する。なお、窒化シリコン膜の代わりに、炭化シリコン（ＳｉＣ）膜を用いてギャップ幅拡大防止膜１６ｐを形成するようにしてもよい。ギャップ幅拡大防止膜１６ｐは、その後の酸化性雰囲気中での酸化工程によって転送電極１６が酸化して電極間ギャップＥＧが拡がるのを防ぐ役割を持つ。
【００５３】
図７は、本発明の実施例による光電変換素子形成工程を説明するための断面図である。なお、図７に示す断面図は、図２のＣ−Ｄに沿って固体撮像装置１を切断した場合のものである。
【００５４】
図７（Ａ）に示すように、転送電極１６となるべき電極材１６ａの上方にフォトレジストマスク３６を形成する。その後、図７（Ｂ）に示すように、フォトレジストマスク３６をマスクとして光電変換素子部１２ｐ上方のギャップ幅拡大防止膜１６ｐ及び絶縁膜１７をエッチングにより除去する。さらに、図７（Ｃ）に示すように、光電変換素子部１２ｐ上方の電極材１６ａをエッチングにより除去する。なお、電極材１６ａ等のエッチングは、例えば、ＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）法等により行われる。
【００５５】
その後、図７（Ｄ）に示すように、光電変換素子部１２ｐの酸化膜単層ゲート絶縁膜１５を希弗酸等をエッチャントとしてウェットエッチングすることにより除去する。この時同時に、転送電極１６上のフォトレジスト膜３６も除去される。その後、光電変換素子部１２ｐ上のシリコン基板１１表面に再度、酸化膜（ＳｉＯ２）１５ｄを形成し、光電変換素子部１２ｐに不純物イオン打ち込みを行い、光電変換素子１２を形成する。
【００５６】
以上、本発明の実施例によれば、ＯＮＯ膜に代えて酸化膜単層ゲート絶縁膜１５を形成するので、ＯＮＯ膜構造による経時的転送劣化等の諸問題を回避することが出来る。その際に、転送電極１６を２層ではなく単層電極構造とすることで、２層ポリシリコン電極と酸化膜単層ゲート絶縁膜を組み合わせた場合に起こる転送効率劣化等の問題を回避することができる。
【００５７】
また、本発明の実施例によれば、１回目の酸化膜１５ａの形成後、光電変換素子１２から転送チャネル１４への読み出し部１１ｃ上方の酸化膜１５ａを除去し、再度酸化膜１５ｂを形成する。これにより、読み出し部１１ｃ上方の酸化膜１５ｇのみを薄く形成することが出来る。従って、読み出し特性を向上させ、低電圧駆動又は高い飽和容量の確保が可能となる。
【００５８】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組合せ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施例によるＣＣＤ型固体撮像素子１の構成を表すブロック図である。
【図２】固体撮像装置１の受光領域２の一部の概略平面図である。
【図３】図２に示す固体撮像装置１をＡ−Ｂ間で切断した拡大断面図である。
【図４】本発明の実施例による固体撮像装置１の読み出し部付近の拡大断面図である。
【図５】本発明の実施例による酸化膜単層ゲート絶縁膜形成工程を説明するための断面図である。
【図６】本発明の実施例による電極形成工程を説明するための断面図である。
【図７】本発明の実施例による光電変換素子形成工程を説明するための断面図である。
【図８】第１の従来例による固体撮像装置２００の読み出し部付近の拡大断面図である。
【図９】第２の従来例による固体撮像装置３００の読み出し部付近の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１…固体撮像装置、２…受光領域、３…ＨＣＣＤ、４…周辺回路、１１…半導体基板、１２…光電変換素子、１３…チャネルストップ、１４、…垂直転送チャネル、１５…酸化膜単層ゲート絶縁膜、１６…転送電極、ゲート電極、１７…絶縁膜、１８…遮光膜、１９、２１…平坦化層、２０…カラーフィルタ層、２２…マイクロレンズ、３４、３５、３６…フォトレジストマスク
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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