(57)【要約】      （修正有）【課題】転送効率の劣化や、空乏化電圧の上昇を防ぐとともに、層間耐圧を確保することのできる、電極間絶縁膜の形成方法を提供する。【解決手段】光電変換部と、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の製造方法において、前記電荷転送電極の形成工程が、第１の電極を構成する第１層シリコン系導電性膜のパターンを形成する工程と、前記第１の電極の表面を酸化し、電極間絶縁膜形成工程と、前記第１の電極および前記電極間絶縁膜の形成された前記半導体基板表面に第２の電極を構成する第２層シリコン系導電性膜を形成工程と、前記第２層シリコン系導電性膜をパターニングし、第２の電極形成工程とを含み、前記酸化工程は、前記第１層シリコン系導電性膜のすそ引きが生じるような酸化条件で表面酸化を行う第１の酸化工程と、前記第１層シリコン系導電性膜のすそが丸くなるような酸化条件で表面酸化を行う第２の酸化工程とを含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
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の製造方法において、
前記電荷転送電極の形成工程が、
ゲート酸化膜の形成された半導体基板表面に、第１の電極を構成する第１層シリコン系導電性膜のパターンを形成する工程と、
前記第１の電極の表面を酸化し、電極間絶縁膜となる酸化シリコン膜を形成する酸化工程と、
前記第１の電極および前記電極間絶縁膜の形成された前記半導体基板表面に第２の電極を構成する第２層シリコン系導電性膜を形成する工程と、
前記第２層シリコン系導電性膜をパターニングし、第２の電極を形成する工程とを含み、
前記酸化工程は、前記第１層シリコン系導電性膜のすそ引きが生じるような酸化条件で表面酸化を行う第１の酸化工程と、
前記第１層シリコン系導電性膜のすそが丸くなるような酸化条件で表面酸化を行う第２の酸化工程とを含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第１の酸化工程において、酸化シリコン膜の厚さを制御するようにした固体撮像素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第１および第２の酸化工程は、水蒸気酸化工程であり、
前記第２の酸化工程では前記第１の酸化工程よりも、酸素の含有率を大きくした固体撮像素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第１の酸化工程は、９００℃以下の水蒸気酸化雰囲気下で熱処理する工程である固体撮像素子の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記水蒸気酸化雰囲気は水素流量に対する酸素流量が３倍程度である固体撮像素子の製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第１の酸化工程は、８５０℃以下のドライ雰囲気下で熱処理する工程である固体撮像素子の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記ドライ雰囲気は、塩化水素雰囲気である固体撮像素子の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第２の酸化工程は、９００℃以上の酸素雰囲気下で熱処理する工程である固体撮像素子の製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第１および第２の酸化工程は、温度を下げることなく連続的に実行される工程である固体撮像素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第１の酸化工程終了後、第２の酸化工程の開始に先立ち、第２の電極となる領域下への追加イオン注入工程を含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記追加イオン注入工程は、ｎ型イオンを注入する工程である固体撮像素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記追加イオン注入工程は、ボロンイオンを注入する工程である固体撮像素子の製造方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第１の酸化工程後、前記第１の酸化工程で形成された酸化シリコン膜の一部を異方性エッチングによりエッチング除去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１乃至１３のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第２の電極を形成する工程は、化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical  Mechanical  Polishing）により平坦化し、単層電極構造の電荷転送電極を形成する工程を含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第１層シリコン系導電性膜は、ドーピングしながら成膜することによって形成されることを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項１６】
請求項１の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第２層シリコン系導電性膜は、アモルファスシリコンである固体撮像素子の製造方法。
【請求項１７】
請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第１層シリコン系導電性膜または第２層シリコン系導電性膜は、多結晶シリコンであ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、固体撮像素子の製造方法にかかり、特に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の光電変換部と、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、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、１０メガピクセル以上まで撮像画素数の増加が進んでおり、このような状況の中で電荷転送電極の微細化および高精度化はきわめて重要となってきており、電荷転送電極間に形成される電極間絶縁膜は、微細でかつ緻密な膜である必要がある。
【０００４】
ところで、従来、平坦性の向上のために、化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical  Mechanical  Polishing）により、電荷転送部を単層電極構造とした構造が提案されている。単層構造の電荷転送電極を用いた固体撮像素子では、電荷転送電極として例えば多結晶シリコン層を用い、第１層配線を形成しパターニングすることにより得られる第１の電極の表面を酸化し、第２層目の電荷転送電極となる多結晶シリコン層を堆積し、ＣＭＰにより表面を平坦化することにより第２の電極を形成し、電荷転送電極の単層化を実施している（例えば特許文献１）。
【０００５】
この構造の場合、第１の電極の表面を酸化することによって得られる酸化シリコン膜は、第１の電極と第２の電極との間に介在して電極間絶縁膜として作用するため、この膜質、膜厚および形状は重要である。またこの酸化シリコン膜は、第１の電極を構成する第１層配線を酸化して浸食することになるため、酸化の均一性は、酸化シリコン膜の均一化と第１の電極の形状維持との２点から極めて重要である。
【０００６】
例えば、図８（ａ）に示すように、膜厚１５ｎｍの酸化シリコン膜２ａと、膜厚５０ｎｍの窒化シリコン膜２ｂと、膜厚１０ｎｍの酸化シリコン膜２ｃとの３層構造のゲート酸化膜２の形成されたｎ型シリコン基板１表面に、第１の電極となる第１層多結晶シリコン膜３ａを形成し、これをパターニングしたのち、低温で酸化を行い、電極間絶縁膜（４）を形成しようとすると、図８（ｂ）に示すように、パターンエッジの底面すなわちゲート酸化膜２との界面でより酸化が進み、酸化シリコン膜４はすそをひく形状となる。その結果、電極間距離が狭くなる部分ができ、層間耐圧不良となるという問題があった。
【０００７】
一方、図９（ａ）に示すように、同様に形成した第１の電極となる第１層多結晶シリコン膜３ａのパターンを、高温の水蒸気雰囲気中で酸化すると、図９（ｂ）に示すように、パターンエッジが丸くなり、パターンエッジの底面すなわちゲート酸化膜２との界面でより内方に酸化が進み、酸化シリコン膜４は内方に成長が進行する結果、第１の電極となる第１層多結晶シリコン膜３ａは、丸い形状となる。その結果、電極間距離が大きくなり、転送効率の劣化や空乏化電圧の上昇を招くという問題があった。
【０００８】
【特許文献１】特願２００３−１３９１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、従来の固体撮像素子では、第１層導電性膜を構成する第１の電極を形成した後、酸化を行い、電極間絶縁膜４となる酸化シリコン膜を形成しているが、酸化が均一に進まず、第１の電極が尖ったり、丸くなったりし、パターンエッジが垂直になるように形成することが困難であった。
このため、電極間距離が大きくなり、転送効率の劣化や空乏化電圧の上昇を招いたり、電極間距離が狭くなる部分ができ、層間耐圧不良となったりするという現象が生じ、これが、信頼性低下の原因となっていた。
【００１０】
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、転送効率の劣化や、空乏化電圧の上昇を防ぐとともに、層間耐圧を確保することのできる、電極間絶縁膜の形成方法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】
【００１１】
そこで本発明の方法では、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の製造方法において、前記電荷転送電極の形成工程が、ゲート酸化膜の形成された半導体基板表面に、第１の電極を構成する第１層シリコン系導電性膜のパターンを形成する工程と、前記第１の電極の表面を酸化し、電極間絶縁膜となる酸化シリコン膜を形成する酸化工程と、前記第１の電極および前記電極間絶縁膜の形成された前記半導体基板表面に第２の電極を構成する第２層シリコン系導電性膜を形成する工程と、前記第２層シリコン系導電性膜をパターニングし、第２の電極を形成する工程とを含み、前記酸化工程は、前記第１層シリコン系導電性膜のすそ引きが生じるような酸化条件で表面酸化を行う第１の酸化工程と、前記第１層シリコン系導電性膜のすそが丸くなるような酸化条件で表面酸化を行う第２の酸化工程とを含む。
この構成により、一旦第１層シリコン系導電性膜がすそを引くような形状となるように酸化し、尖った形状を得た後、酸化条件を変更して、より高速で酸化を行い、すそが丸くなるように表面酸化を行うことにより、ちょうど基板表面に対して垂直なパターンエッジを得ることができる。
【００１２】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記第１の酸化工程において、酸化シリコン膜の厚さを制御するようにしたものを含む。
この構成により、低速酸化において、厚さを制御することにより、高精度の膜厚制御が可能となり、高速酸化では、厚さを余り増大することなく、パターンエッジの底部の尖った部分を丸くするようにしており、これにより、より高精度のパターン形成が可能となる。
【００１３】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記第１および第２の酸化工程は、水蒸気酸化工程であり、前記第２の酸化工程では前記第１の酸化工程よりも、酸素の含有率を大きくしたものを含む。
この構成により、同温度では酸素の含有率が大きくなることにより酸化速度が増大するため、ガスの組成比の変更によって容易に酸化速度を変更することができるため、作業性よく所望のパターンを形成することができる。
【００１４】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記第１の酸化工程は、９００℃以下の水蒸気酸化雰囲気下で熱処理する工程であるものを含む。
この構成により、容易に電極パターンがすそをひくような、低速酸化が可能となる。
【００１５】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記水蒸気酸化雰囲気は水素流量に対する酸素流量が３倍程度であるものを含む。
この構成により、容易に電極パターンがすそをひくような、低速酸化が可能となる。
【００１６】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記第１の酸化工程は、８５０℃以下のドライ雰囲気下で熱処理する工程であるものを含む。
この構成により、より作業性よく尖った電極形状を得ることができる。
【００１７】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記ドライ雰囲気は、塩化水素雰囲気であるものを含む。
この構成により、ウェハに付着した微量のメタルコンタミを除去することができ、より膜質のよい電極間絶縁膜を得ることができる。
【００１８】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記第２の酸化工程は、９００℃以上の酸素雰囲気下で熱処理する工程であるものを含む。
この構成により、高速酸化が可能となる。酸化終了後、即時に酸化を終了する必要があるため、終了後即時に不活性ガスとの置換を行うかあるいは、急速冷却を行うようにするのが望ましい。
【００１９】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記第１および第２の酸化工程は、温度を下げることなく連続的に実行される工程であるものを含む。
この構成により、効率よく酸化を行うことができる。
【００２０】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記第１の酸化工程終了後、第２の酸化工程の開始に先立ち、第２の電極となる領域下への追加イオン注入工程を含むものを含む。
この構成により、自己整合的に追加イオン注入を行うことができ、イオン注入後に酸化を行うことにより、イオン注入によるダメージを回復することができる。
【００２１】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記追加イオン注入工程は、ボロンイオンを注入する工程であるものを含む。
この構成により、転送路のポテンシャルを所望の値に、セルフアラインで形成することができる。
【００２２】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記第１の酸化工程後、前記第１の酸化工程で形成された酸化シリコン膜の一部を異方性エッチングによりエッチング除去する工程を含む。
この構成により、第１の電極をすそをひくようにしたのち、第２の酸化工程で再度高速酸化を行うようにすることにより、高品質の電極間絶縁膜を形成することが可能となる。
【００２３】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記第２の電極を形成する工程は、化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical  Mechanical  Polishing）により平坦化し、単層電極構造の電荷転送電極を形成する工程を含む。
【００２４】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記第１層シリコン系導電性膜は、ドーピングしながら成膜することによって形成されるものを含む。
【００２５】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記第２層シリコン系導電性膜は、アモルファスシリコンであるものを含む。
【００２６】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記第１層シリコン系導電性膜または第２層シリコン系導電性膜は、多結晶シリコンであるものを含む。
この構成によれば、追加イオン注入を行う場合にも、膜厚が薄くなった領域なしに、急峻なパターンエッジを得ることができるため、粒界に起因するボロンのつきぬけを防止することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の方法によれば、第１の電極を加工したのち、表面酸化を行い、電極間絶縁膜を形成するに際し、異なる酸化速度の組み合わせにより、垂直なパターンエッジを得ることができるようにしているため、転送効率の劣化や、空乏化電圧の上昇を防ぐとともに、層間耐圧を確保することのできる、電極間絶縁膜の形成が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
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）
図１乃至図２に、本発明の実施の形態１の固体撮像素子の製造方法における電荷転送部の形成工程を模式的に示す。
【００２９】
本実施の形態では、単層電極構造の電荷転送電極を備えた固体撮像素子を形成するに際し、図１乃至図２に示すように、第１層多結晶シリコン膜３ａのパターニング後、電極間絶縁膜４となる酸化シリコン膜の形成を、酸化速度を変化させて２段階酸化を行うことによって実行するようにしたことを特徴とする。
【００３０】
すなわち、図１（ａ）に示すように、所望の素子領域を形成するとともに、膜厚１５ｎｍの酸化シリコン膜２ａと、膜厚５０ｎｍの窒化シリコン膜２ｂと、膜厚１０ｎｍの酸化シリコン膜２ｃとの３層構造のゲート酸化膜２の形成されたｎ型シリコン基板１表面に、第１の電極となる第１層多結晶シリコン膜３ａを形成し、これをパターニングする。
【００３１】
この後、Ｏ２：６．４ｌ／ｍｉｎ、Ｈ２：２．１ｌ／ｍｉｎ．で酸素および水素を流しながら８５０℃のウェット酸化（水蒸気酸化）を行うことにより、図１（ｂ）に示すように、多結晶シリコン層のポリのすそ引きが生じるように、酸化シリコン膜４を形成する。
【００３２】
続いて、図１（ｃ）に示すように９００℃程度の塩素を添加したドライ雰囲気中で酸化を行い、パターンエッジのすそを丸めるように酸化を行う。これにより、基板表面に対して垂直なパターンエッジを持つ第１の電極３ａを得るとともに、膜厚の均一な酸化シリコン膜４を得る。
【００３３】
このように最初低速で酸化を行うことによりすそを引く形状を得た後、高速酸化を行いすそを丸めることにより、パターン切れのよい第１の電極および均一な電極間絶縁膜を形成することができる。なおこの第２の酸化工程の終了後、即時に酸化を終了する必要があるため、終了後即時に不活性ガスとの置換を行うかあるいは、急速冷却を行うようにするのが望ましい。
そしてこの上層に第２層多結晶シリコン膜３ｂを形成し（図２）、これをパターニングする。
このようにして第１の電極となる第１層多結晶シリコン膜３ａと第２の電極となる第２層多結晶シリコン膜３ｂとの間隔が一定でかつ、電極間絶縁膜が均一に形成された電荷転送電極を得ることができる。
【００３４】
この方法によれば、電極間距離が狭くなる部分ができ、層間耐圧不良を起したり、電極間絶縁膜が厚すぎて、転送効率の劣化や、空乏化電圧の上昇を招くことのない、優れた電荷転送電極を形成することができる。
【００３５】
次にこの方法を用いた固体撮像素子およびその製造方法を詳細に説明する。
【００３６】
なお、図３および図４に全体の概要説明図を示すように、シリコン基板１には、複数のフォトダイオード３０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４０が、フォトダイオード３０の間に形成される。
【００３７】
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４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。
【００３８】
なお、図４においては、電極間絶縁膜４の内、フォトダイオード領域と電荷転送部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。
【００３９】
図３に示すように、シリコン基板１内には、光電変換部を構成するフォトダイオード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などが形成され、シリコン基板１表面には、ゲート酸化膜２が形成され電荷転送電極が形成される。ゲート酸化膜２表面には、酸化シリコン膜からなる電極間絶縁膜４と電荷転送電極（第１層ドープトアモルファスシリコン膜３ａからなる第１の電極、第２層ドープトアモルファスシリコン膜３ｂからなる第２の電極）が形成される。
【００４０】
電荷転送部４０は、上述したとおりであるが、図３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。７１は遮光膜、７２はＢＰＳＧからなる絶縁膜、７３はＰ−ＳｉＮからなる絶縁膜（パッシベーション膜）、７４は透明樹脂膜からなる平坦化層である。６は遮光膜と電荷転送電極との絶縁を確実にするための絶縁膜である。
【００４１】
固体撮像素子の上方には、フォトダイオード３０部分を除いて遮光膜７１が設けられ、さらにカラーフィルタ５０、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との間は、絶縁性の透明樹脂等からなる平坦化層６１が充填される。
また、図４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。
【００４２】
次にこの固体撮像素子の製造工程について詳細に説明する。
まず、不純物濃度７．０×１０１４ｃｍ−３程度のｎ型のシリコン基板１表面に、膜厚１５ｎｍの酸化シリコン膜２ａと、膜厚５０ｎｍの窒化シリコン膜２ｂと、膜厚１０ｎｍの酸化シリコン膜２ｃを形成し、３層構造のゲート酸化膜２を形成する。
【００４３】
続いて、このゲート酸化膜２上に、ＰＨ３とＮ２とを添加したＳｉＨ４を反応性ガスとして用いた減圧ＣＶＤ法により、膜厚０．４μｍのリンドープの第１層ドープトアモルファスシリコン膜３ａを形成する。このときの基板温度は５００〜６００℃とする。
【００４４】
この後、減圧ＣＶＤ法により膜厚１５ｎｍの酸化シリコン膜１４と、膜厚５０ｎｍの窒化シリコン膜１５とを形成する（図５（ａ））。
【００４５】
続いて、そしてこの上層にポジレジストを厚さ０．５〜１．４μｍとなるように塗布し、フォトリソグラフィにより所望のマスクを用いて露光し、現像、水洗を行い、レジストパターンＲ１を形成する（図５（ｂ））。
【００４６】
この後、ＣＨＦ３とＣ２Ｆ６とＯ２とＨｅとの混合ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、酸化シリコン膜１４と、窒化シリコン膜１５とをエッチングし、第１層ドープトアモルファスシリコン膜３ａのパターニング用のマスクパターンを形成する（図５（ｃ））。
そしてアッシングによりレジストパターンを剥離除去する（図５（ｄ））。
【００４７】
この後、ＨＢｒとＯ２との混合ガスを用いた反応性イオンエッチングによりこのマスクパターンをマスクとし、ゲート酸化膜２の窒化シリコン膜２ｂをエッチングストッパとして第１層ドープトアモルファスシリコン膜３ａを選択的にエッチング除去する（図６（ａ））。ここではＥＣＲあるいはＩＣＰなどのエッチング装置を用いるのが望ましい。
【００４８】
続いて、熱酸化法により第１の電極のパターンの側壁表面に膜厚８０ｎｍの酸化シリコン膜からなる電極間絶縁膜４を形成する（図６（ｂ））。
【００４９】
この酸化条件はＯ２：６．４ｌ／ｍｉｎ、Ｈ２：２．１ｌ／ｍｉｎ．で酸素および水素を流しながら８５０℃のウェット酸化（水蒸気酸化）を行うことにより、図１（ｂ）に示したように、多結晶シリコン層のポリのすそ引きが生じるように、酸化シリコン膜４を形成する。
【００５０】
続いて、図１（ｃ）に示したように９００℃程度の塩素を添加したドライ雰囲気中で酸化を行い、パターンエッジのすそを丸めることにより、基板表面に対して垂直なパターンエッジを持つ第１の電極３ａを得るとともに、膜厚の均一な酸化シリコン膜４を得る。
【００５１】
このように最初低速で酸化を行うことによりすそを引く形状を得た後、高速酸化を行いすそを丸めることにより、パターン切れのよい第１の電極および均一な電極間絶縁膜を形成することができる。
【００５２】
次に、ＳｉＨ４ガスにＰＨ３とＮ２とを添加した反応性ガスを用いた減圧ＣＶＤ法により膜厚０．４〜０．７μｍの第２層ドープトアモルファスシリコン膜３ｂを形成する（図６（ｃ））。このとき第２層ドープトアモルファスシリコン膜３ｂの膜厚は第１層ドープトアモルファスシリコン膜およびその上層の酸化シリコン膜１４および窒化シリコン膜１５の膜厚の合計膜厚と同程度かそれよりも厚くなるように形成する必要がある。これにより完全な平坦化が可能となる。なおこの酸化シリコン膜１４および窒化シリコン膜１５は酸化工程に先立ち除去しても良い。図３では除去したものが示されている。
【００５３】
そして、図６（ｄ）に示すように、ＣＭＰにより第２層ドープトアモルファスシリコン膜３ｂの平坦化を行う。ＣＭＰは、研磨荷重が３．０ｐｓｉ、定盤の回転速度が１００ｒｐｍとなるようにして実行する。
【００５４】
この後、図示しないが、固体撮像素子形成部および周辺回路部の一部を覆うようにレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして、フォトダイオード３０上の第２層ドープトアモルファスシリコン膜３ｂをエッチング除去する。
【００５５】
このようにして、第２層ドープトアモルファスシリコン膜３ｂからなる第２の電極を形成し、表面の平坦な固体撮像素子電極が形成される。
【００５６】
そしてこの上層に絶縁膜６としての酸化シリコン膜を形成した後、遮光膜のパターン７１、膜厚７００ｎｍのＢＰＳＧ膜７２を形成し、８５０℃でリフローし平坦化する。そしてＰ−ＳｉＮからなる絶縁膜（パッシベーション膜）７３、透明樹脂膜からなる平坦化層７４を形成する。
この後、カラーフィルタ５０、平坦化層６１、マイクロレンズ６０などを形成して、図３および図４に示すような固体撮像素子を得る。
【００５７】
この方法によれば、第１の電極となる第１層多結晶シリコン膜３ａと第２の電極となる第２層多結晶シリコン膜３ｂとの間隔が一定でかつ、電極間絶縁膜が均一に形成された電荷転送電極を得ることができる。したがって、電極間距離が狭くなる部分ができて、層間耐圧不良を起したり、電極間絶縁膜が厚すぎて、転送効率の劣化や、空乏化電圧の上昇を招くことのない、優れた電荷転送電極を形成することができる。
【００５８】
なお、上記固体撮像素子の製造方法において、前記第１の酸化工程終了後、第２の酸化工程の開始に先立ち、第２の電極となる領域下へのボロンなど追加イオン注入工程を実行し、第２の電極下のチャネル抵抗を調整するようにしてもよい。
この構成により、自己整合的に追加イオン注入を行うことができ、イオン注入後に酸化を行うことにより、イオン注入によるダメージを回復することができる。
【００５９】
なお、前記第１および第２の実施の形態では、シリコン系導電性膜として、多結晶シリコン層を用いたが、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膜、マイクロクリスタルシリコンなど他のシリコン系導電性膜を用いてもよい。また、これらシリコン系導電性膜の低抵抗化のためのドーピングに際しては、成膜と同時にドーピングを行うようにしてもよいし、成膜後にドーピングを行なうようにしてもよい。
【００６０】
また、前記実施の形態では、第２層シリコン系導電性膜を形成する工程に先立ち、第１の電極の表面にＣＭＰストッパとなる窒化シリコン膜１５を形成しておき、平坦化に際し、このストッパ層をストッパとしてＣＭＰを行うようにしている。
これにより、第１層シリコン系導電性膜を保護し、膜厚低下を防止しつつ、信頼性の高いポリッシングを行うことが可能となる。
【００６１】
また、このストッパ層は無機絶縁材料で構成するのが望ましい。
これにより、このストッパ層を除去することなく形成することも可能である。
【００６２】
さらに、第１層シリコン系導電性膜のパターニングのためのマスク層パターンを、酸化シリコン膜１４とこの上に形成された窒化シリコン膜１５の２層膜で構成することにより、これを第２のシリコン系導電性膜のエッチング時のエッチングストッパとして用いるようにすれば、シリコン系導電性膜とのエッチング選択比を十分にとることができ、窒化シリコン膜をエッチングストッパとして効率よく平坦化をはかることが可能となる。このように、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との２層膜構造を用いることにより、CMP後の第２配線加工時のストッパ効果を得ることができると共に、加工後の窒化シリコン膜の選択除去が可能であり、その後（使用時）においても、第１層配線および第２層配線間の絶縁を保持するこができるという効果がある。
【００６３】
また、第２層シリコン系導電膜を平坦化する工程は、第２層シリコン系導電性膜と前記ストッパ層とのCMP速度比が１０以上となるように条件設定をすれば、より確実なエッチング停止を実現することができる。
【００６４】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２として、上記固体撮像素子の製造方法において、前記第１の酸化工程後、前記第１の酸化工程で形成された酸化シリコン膜の一部を異方性エッチングによりエッチング除去し、この後、第２の酸化工程を実行するようにしてもよい。
以下この方法を、模式図を用いて説明する。
【００６５】
すなわち、図７（ａ）に示すように、所望の素子領域を形成するとともに、膜厚１５ｎｍの酸化シリコン膜２ａと、膜厚５０ｎｍの窒化シリコン膜２ｂと、膜厚１０ｎｍの酸化シリコン膜２ｃとの３層構造のゲート酸化膜２の形成されたｎ型シリコン基板１表面に、第１の電極となる第１層多結晶シリコン膜３ａを形成し、これをパターニングする。
【００６６】
この後、Ｏ２：６．４ｌ／ｍｉｎ、Ｈ２：２．１ｌ／ｍｉｎ．で酸素および水素を流しながら８５０℃のウェット酸化（水蒸気酸化）を行うことにより、図７（ｂ）に示すように、多結晶シリコン層のポリのすそ引きが生じるように、酸化シリコン膜４を形成する。
【００６７】
続いて、図７（ｃ）に示すように、この酸化シリコン膜４をエッチング除去する。
【００６８】
そして最後に、図７（ｄ）に示すように８５０℃程度の塩素を添加したドライ雰囲気中で酸化を行い、パターンエッジのすそを丸めるようにし、基板表面に対して垂直なパターンエッジを持つ第１の電極３ａを得るとともに、膜厚の均一な酸化シリコン膜４を得る。
【００６９】
このように最初低速で酸化を行うことによりすそを引く形状を得た後、形成された酸化シリコン膜をエッチング除去し、この後高速酸化を行いすそを丸めることにより、パターン切れのよい第１の電極および均一な電極間絶縁膜を形成することができる。
この方法では電極間絶縁膜の膜厚制御は第２の酸化工程で行われることになるため、酸化終了後、即時に酸化を終了する必要がある。この場合も、終了後即時に不活性ガスとの置換を行うかあるいは、急速冷却を行うようにするのが望ましい。
この方法によっても前記実施の形態１と同様に均一な電極間絶縁膜を備えた良好な電荷転送電極を形成することがわかるが、より整った電極形状を得ることができる。
【００７０】
なお、前記実施の形態２では、第１の酸化工程で第１の電極をすそを引く形状にしたのち、周囲の酸化シリコン膜をエッチング除去し、再度第２の酸化工程を実行するようにしたが、第１の電極のパターニング工程において、エッチング条件を調整し、第１の電極のパターンエッジが底部で大きくなるように、すそを引く形状を得るようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上説明してきたように、本発明の方法によれば、第１層シリコン系導電性膜と第２層シリコン系導電性膜との間に形成される電極間絶縁膜の形成を、酸化条件を変えた複数段の酸化工程によって実現し、均一でかつ電極のパターンエッジが基板表面に対して垂直となるようにすることができることから、小型化、薄型化が可能となり、携帯端末などへの使用に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】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模式的説明図である。
【図２】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模式的説明図である。
【図３】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４】本発明の実施の形態１の固体撮像素子を示す平面図である。
【図５】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断面図である。
【図６】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断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２の固体撮像素子の製造工程を示す模式的断面図である。
【図８】従来例の固体撮像素子の製造工程を示す図である。
【図９】従来例の固体撮像素子の製造工程を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１      シリコン基板
２      ゲート酸化膜
３ａ    第１の電極（第１層ドープトアモルファスシリコン膜）
３ｂ    第２の電極（第２層ドープトアモルファスシリコン膜）
４      電極間絶縁膜
１４    酸化シリコン膜
１５    窒化シリコン膜
３０    フォトダイオード部
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
１３ａ  第１の電極（第１層多結晶シリコン膜）
１３ｂ  第２の電極（第２層多結晶シリコン膜）
【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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