(57)【要約】【課題】  高度の微細化に際しても高感度で信頼性の高い固体撮像素子を提供する。【解決手段】  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において、前記電荷転送電極が、金属材料膜で構成され、前記光電変換部の受光領域が前記電荷転送電極の外方端で規定されたことを特徴とする。【選択図】図１
2007012677.tif 000002
【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において、
前記電荷転送電極が、金属材料膜を含み、前記光電変換部の受光領域が前記電荷転送電極の外方端で規定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、
前記金属材料膜は単層構造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、
前記金属材料膜は積層構造である固体撮像素子。
【請求項４】
請求項１に記載の固体撮像素子であって、
前記金属材料膜はタングステンを含む固体撮像素子。
【請求項５】
請求項１に記載の固体撮像素子であって、
前記金属材料膜は窒化チタン層とタングステン層との積層構造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、
前記電荷転送電極が、第１の電極と、前記第１の電極の側壁を覆う電極間絶縁膜を介して形成される第２の電極との単層電極構造を有し、
前記電極間絶縁膜が、低温プラズマによるラジカル酸化膜を含む固体撮像素子。
【請求項７】
請求項６に記載の固体撮像素子であって、
前記電極間絶縁膜が、低温プラズマによるラジカル酸化膜と、ＣＶＤ膜との２層膜構造で構成された固体撮像素子。
【請求項８】
請求項７に記載の固体撮像素子であって、
前記ＣＶＤ膜は窒化シリコン膜である固体撮像素子。
【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であって、
前記電荷転送電極の周縁には遮光膜を介することなく、光電変換部が配置されている固体撮像素子。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の固体撮像素子であって、
前記光電変換部上に層内レンズが一体的に形成された固体撮像素子。
【請求項１１】
半導体基板表面に、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、
ゲート酸化膜が形成された半導体基板表面に、電極間絶縁膜を形成する工程と、
前記電極間絶縁膜で囲まれた領域に金属材料を充填する工程とを含み、
前記光電変換部の受光領域が前記電荷転送電極の外方端によって規定されるようにした固体撮像素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記電荷転送電極の形成工程が、
前記半導体基板表面に、ゲート酸化膜を形成する工程と、
前記ゲート酸化膜が形成された半導体基板表面に、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層シリコン系導電性膜の側壁に低温プラズマによるラジカル酸化膜を形成し、電極間絶縁膜を形成する工程と、
この上層に第２層シリコン系導電性膜を形成する工程と、
前記第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が、前記電極間絶縁膜をはさんで並置されるように、前記第２層シリコン系導電性膜を平坦化する工程と、
前記第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をエッチング除去する工程と、
前記第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がエッチングされた領域に、金属材料を充填する工程とを含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記電極間絶縁膜を形成する工程が、低温プラズマによるラジカル酸化膜を形成する工程と、ＣＶＤ膜の形成工程との２工程で形成される固体撮像素子の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記電荷転送電極の上層にプラズマＣＶＤ法により窒化シリコン膜を形成する工程と、
この上層に層内レンズ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１５】
請求項１４に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記層内レンズ上にカラーフィルタ層を形成する工程を含む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、電荷転送電極の低抵抗化をはかり、微細化に耐えうる構造の固体撮像素子の製造方法に関する。
【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、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、チップサイズを大型化することなく高解像度を得るためには、単位画素あたりの面積を縮小し、高集積化を図る必要がある。このように微細化が進むにつれて、感度とスミアを維持することが困難になってきている。特に感度を維持するために遮光膜の開口面積を可能な限り広くするのが望ましいが、転送路の幅とトレードオフであり、電荷検出感度を大きくしてもＳ／Ｎ比を改善することができないという問題があった。
【０００４】
このように、光電変換部を構成するフォトダイオードの面積を小さくすると感度が低下するため、フォトダイオード領域の面積は確保しなければならない。そこで、電荷転送部および周辺回路部の配線の微細化をはかり、配線の面積比率を低減することにより、フォトダイオード領域の占有面積を確保しつつチップの微細化をはかるべく種々の研究がなされている。
【０００５】
このような状況の中で配線の微細化により、高集積化を実現するためには配線層間の層間絶縁膜の平坦性を保つことは重要な技術課題となる。さらにまた、固体撮像素子の作りこまれた基板（シリコン基板）は、フィルタやレンズを積層して、実装される。このため、レンズと光電変換部との位置精度が重要となり、またその距離すなわち高さ方向の距離も、製造工程における位置精度と、使用時における感度（光電変換効率）面での大きな問題となる。
【０００６】
そこで平坦性の向上のために、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。ＣＣＤにおいては電極間ギャップが転送効率を決定する重要な要因となっており、この電極間ギャップをいかに小さくとるかが重要である。しかしながら通常のフォトリソグラフィ技術による電極パターンの形成では、０．２μｍが限度であり、これよりも小さく形成するのは困難であった。また電極間距離の微細化においてはアスペクト比も大きくならざるを得ず、このように微細でかつアスペクト比の大きな電極間ギャップに絶縁膜を埋め込む技術も極めて難しい。
【０００７】
このため、電極間ギャップの微細化は極めて深刻であり、十分なパターン精度を得られない場合、感度ばらつき、迷光によるスミアの悪化などを引き起こし、パターン精度の向上は深刻な問題となっている。また周辺回路部の微細化も同様に求められている。
【０００８】
従来の単層構造の電荷転送電極を用いた固体撮像素子では、電極間ギャップの微細化に際し、フォトリソグラフィの解像度を超えた微細化をはかるために、第１層導電性膜のパターンを形成した後、電極間絶縁膜を形成し、この上層に第２層導電性膜を積層したのち、レジストエッチバックあるいはＣＭＰ（化学的機械研磨）法により、平坦化をはかる方法も提案されている（特許文献１）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１７９６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように、従来の固体撮像素子では、微細化に伴い、スミアの低減と高感度を維持するために光電変換部を最大限に大きくする必要があるが、遮光膜の開口面積を大きくとることと、転送路の幅を最大限に大きくとることとの両立は極めて困難であり、電荷検出感度を向上したとしても、ＳＮ比を改善することができないという問題があった。
【００１１】
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、高度の微細化に際しても高感度で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】
【００１２】
そこで本発明の固体撮像素子は、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において、前記電荷転送電極が、金属材料膜を含み、前記光電変換部の受光領域が前記電荷転送電極の外方端で規定されたことを特徴とする。
この構成によれば、低抵抗の電荷転送電極を得ることができるとともに、電荷転送電極そのものが遮光性を有することから、遮光膜が不要となる。したがって、金属材料で構成された電荷転送電極によって確実な遮光を実現しつつ、電荷転送電極の端縁と自己整合的に光電変換領域が規定されることになり、最大限に光電変換領域を広げることが可能となる。
【００１３】
また、本発明の固体撮像素子は、前記金属材料膜は単層構造であるものを含む。
この構成によれば、製造が容易である。
【００１４】
また、本発明の固体撮像素子は、前記金属材料膜は積層構造であるものを含む。
この構成によれば、より遮光性を高めることができ、また材料の選択が容易である。
【００１５】
また、本発明の固体撮像素子は、前記金属材料膜はタングステンを含む。
この構成によれば、遮光性が高く低抵抗の電荷転送電極を形成することが可能となる。
【００１６】
また、本発明の固体撮像素子は、前記金属材料膜は窒化チタン層とタングステン層との積層構造であるものを含む。
この構成によれば、下地層との密着性が良好で遮光性の高い電荷転送電極を得ることができる。
【００１７】
また、本発明の固体撮像素子は、前記電荷転送電極が、第１の電極と、前記第１の電極の側壁を覆う電極間絶縁膜を介して形成される第２の電極との単層電極構造を有し、前記電極間絶縁膜が、低温プラズマによるラジカル酸化膜と、ＣＶＤ膜との２層膜構造で構成されたものを含む。
【００１８】
この構成によれば、上記効果に加え、微細化に伴い、電極間ギャップを小さくしても緻密で高品質の絶縁膜を形成することができるため、微細化が可能となる。
【００１９】
また、本発明の固体撮像素子は、前記ＣＶＤ膜は酸化シリコン膜であるものを含む。
この構成によれば、遮光性が高く低抵抗の電荷転送電極を形成することが可能となる。
【００２０】
また、本発明の固体撮像素子は、前記ＣＶＤ膜は窒化シリコン膜であるものを含む。
この構成によれば、遮光性が高く低抵抗の電荷転送電極を形成することが可能となる。
【００２１】
また、本発明の固体撮像素子は、前記電荷転送電極の周縁には遮光膜を介することなく、光電変換部が配置されているものを含む。
この構成によれば、光電変換部を最大限に大きくとることができ、遮光性が高く低抵抗の電荷転送電極を形成することが可能となる。
【００２２】
また、本発明の固体撮像素子は、前記光電変換部上に層内レンズが一体的に形成されたものを含む。
この構成によれば、縦方向の寸法をより低減することができ、信頼性の高い固体撮像素子を提供することが可能となる。
【００２３】
また本発明の方法は、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、ゲート酸化膜が形成された半導体基板表面に、電極間絶縁膜を形成する工程と、前記電極間絶縁膜で囲まれた領域に金属材料を充填する工程とを含み、前記光電変換部の受光領域が前記電荷転送電極の外方端によって規定されるようにしたものである。
この構成によれば、低抵抗の電荷転送電極を得ることができるとともに、電荷転送電極そのものが遮光性を有することから、遮光膜が不要となる。したがって、工数の低減をはかることができるとともに、金属材料で構成された電荷転送電極によって確実な遮光を実現しつつ、電荷転送電極の端縁と自己整合的に光電変換領域が規定されることになり、最大限に光電変換領域を広げることが可能となる。
【００２４】
また本発明の方法は、上記方法において、前記電荷転送電極の形成工程が、前記半導体基板表面に、ゲート酸化膜を形成する工程と、前記ゲート酸化膜が形成された半導体基板表面に、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層シリコン系導電性膜の側壁に低温プラズマによるラジカル酸化膜を形成し、電極間絶縁膜を形成する工程と、この上層に第２層シリコン系導電性膜を形成する工程と、前記第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が、前記電極間絶縁膜をはさんで並置されるように、前記第２層シリコン系導電性膜を平坦化する工程と、前記第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をエッチング除去する工程と、前記第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がエッチングされた領域に、金属材料を充填する工程とを含む。
【００２５】
この構成によれば、高密度の低温プラズマによるラジカル酸化によって絶縁膜を形成しているため、従来のように９００から９５０℃の高温下にさらすことなく、緻密で高品質の酸化膜を形成することができることになり、低温下での形成が可能であるため、下地の不純物領域の拡散長の伸びを生じることなく、信頼性の高い膜形成を行うことが可能となる。ラジカル酸化膜の上層にＣＶＤ膜を形成しても、絶縁耐性の高い高品質の絶縁膜を得ることができる。
【００２６】
また本発明の方法は、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の電極の少なくとも側壁に電極間絶縁膜となる絶縁膜を形成する工程と、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層導電性膜を形成する工程と、少なくとも前記第１の電極上の前記第２層導電性膜を除去し、前記第２の導電性膜の形成された前記半導体基板表面を平坦化する工程とを含み、電極間絶縁膜の形成に際し、低温プラズマによるラジカル酸化を用い、層間酸化を行うことで結晶方位依存性のない酸化が可能となり、通常の熱酸化にみられるような電荷転送電極幅のばらつきを低減することができる。
【００２７】
この構成によれば、電極間絶縁膜を低温プラズマによるラジカル酸化膜を形成する工程によって形成するようにしているため、下地基板に形成された不純物領域の拡散長の伸びを生じることなく形成可能である。
特に電極間絶縁膜の形成に際し、低温プラズマによるラジカル酸化を用い、層間酸化を行うことで結晶方位依存性のない酸化が可能となり、通常の熱酸化にみられるような電荷転送電極幅のばらつきを低減することができる。
また、かかる構成によれば、自己整合的に側壁絶縁膜を形成し、こののち、この側壁絶縁膜を残してシリコン系導電性膜を除去し、再度金属材料を充填するようにしているため、フォトリソ工程での合わせずれや金属材料特有の表面での反射によるハレーションの影響を受けることなく電極の低抵抗化をはかることが可能となる。
【００２８】
また、金属層などの低抵抗層の形成に必要なフォトリソ工程やエッチング工程が不要となり、工程数削減による歩留まりの向上が可能となる。
【００２９】
このように、シリコン系導電性膜のパターニング工程でフォトリソグラフィプロセスを用いるのみでよく、このパターンの端部に側壁絶縁膜を形成し、この側壁絶縁膜を残して一旦シリコン系導電性膜を除去した後、自己整合的に、金属シリサイド膜が形成され、容易に低抵抗の電荷転送電極を形成することが可能となる。
【００３０】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記電極間絶縁膜を形成する工程が、低温プラズマによるラジカル酸化膜を形成する工程と、ＣＶＤ膜の形成工程との２工程で形成されるものを含む。
この構成によれば、緻密で高品質の絶縁膜を形成することが可能となる。
【００３１】
また本発明の方法は、前記ＣＶＤ工程は窒化シリコン膜を形成する工程であるものを含む。
【００３２】
この構成によれば、緻密で高品質の絶縁膜を形成することが可能となる。
【００３３】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記電荷転送電極の上層にプラズマＣＶＤ法により窒化シリコン膜を形成する工程と、この上層に層内レンズを形成する工程とを含む。
【００３４】
この構成によれば、容易に縦方向のシュリンクを達成することができる。
【００３５】
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記層内レンズ上にカラーフィルタ層を形成する工程を含む。
【００３６】
この構成によれば、より平坦な電荷転送部表面にカラーフィルタ層が形成されるため、より薄型化が可能となる。
【発明の効果】
【００３７】
上記構成によれば、電荷転送電極材料が遮光膜をかねることで、光電変換部の開口を最大限に広くすることができ、高感度化をはかることができる。
また、低抵抗配線が達成でき、高速駆動が可能なセンサを得ることが可能となる。
さらにまた非球面状の層内レンズを形成することにより、さらなる集光効率の改善を図り、高感度のセンサを提供することができる。
また、隣接電極間のギャップ形成を、シリコン系導電性膜のパターンに低温プラズマによるラジカル酸化を行うことで、より緻密で高品質の電極間絶縁膜を形成することができることから、ギャップ幅の微細化をはかることができ、ひいては電極の微細化につながることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
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）
【００３９】
本実施の形態の固体撮像素子は、図１および図２（図１は図２のＡ−Ａ断面を示す図）に示すように、光電変換部としてのフォトダイオード領域３０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４０とを具備した固体撮像素子において、前記電荷転送電極３が、窒化チタンとタングステンとの２層膜からなる金属膜(金属材料膜)で構成された単層電極構造を有し、前記光電変換部の受光領域が前記電荷転送電極３の外方端で規定されたことを特徴とする。また電荷転送電極を個々に規定するための電極間絶縁膜５はラジカル酸化膜とＣＶＤ法によって形成した窒化シリコン膜との２層膜で構成され、極めて微細な間隔で電荷転送電極が配列されている。
【００４０】
なお、図１および２に示すように、シリコン基板１には、光電変換部を構成する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。
電荷転送部以外の部分については、通例の固体撮像素子と同様に形成されている。
【００４１】
ここで有効撮像領域は、光電変換部と垂直転送路（電荷転送部の一部）を含む受光領域と水平転送路（電荷転送部の一部）とで構成されており、その外側に周辺回路としての出力回路が形成されている。
【００４２】
ここでは、ゲート酸化膜２は、ラジカル酸化膜とＣＶＤ膜との合計膜厚５０ｎｍ程度となるように形成される。また、図示しないがシリコン基板１の非撮像領域および電荷転送部の素子分離領域上には、信号電荷を水平方向に転送する水平転送レジスタや信号処理回路および配線が形成されている。
【００４３】
すなわち、図１および図２に固体撮像素子チップの断面概要図および平面図（図１は図２のＡ−Ａ断面図）を示すように、シリコン基板１内には、有効撮像領域（受光領域）内にフォトダイオードを備えた光電変換部および電荷転送部が形成され、その上層は絶縁膜で被覆されている。
【００４４】
電荷転送部４０は、複数のフォトダイオード列の各々に対応してシリコン基板１表面部の列方向に形成された複数本の垂直電荷転送チャネル３３と、垂直電荷転送チャネル３３の上層に形成された電荷転送電極３と、フォトダイオード３０で発生した電荷を垂直電荷転送チャネル３３に読み出すための電荷読み出し領域３４とを含む。電荷転送電極３は、行方向に配設された複数のフォトダイオード３０からなる複数のフォトダイオード行の間を全体として行方向に延在する蛇行形状となっている。
【００４５】
図１に示すように、シリコン基板１の表面にはｐウェル層１Ｐが形成され、ｐウェル層１Ｐ内に、ｐｎ接合を形成するｎ領域３０ｂが形成されると共に表面にｐ領域３０ａが形成され、フォトダイオード３０を構成しており、このフォトダイオード３０で発生した信号電荷は、ｎ領域３０ｂに蓄積される。
【００４６】
そしてこのフォトダイオード３０の右方には、少し離間してｎ領域からなる電荷転送チャネル３３が形成される。ｎ領域３０ｂと電荷転送チャネル３３の間のｐウェル層１Ｐに電荷読み出し領域３４が形成される。
【００４７】
電荷読み出し領域３４と電荷転送チャネル３３の上には、ゲート酸化膜２を介して、電荷転送電極３が形成される。そして電極間には電極間絶縁膜５が形成されている。垂直転送チャネル３３の右側にはｐ＋領域からなるチャネルストップ３２が設けられ、隣接するフォトダイオード３０との分離がなされている。
【００４８】
そして電荷転送電極３の上層には、酸化シリコン膜７（パッシベーション膜）、ＢＰＳＧ（borophospho  silicate  glass）からなる絶縁膜８、Ｐ−ＳｉＮからなる層内レンズ７３、透明樹脂等からなるフィルタ下平坦化膜７４が形成される。さらにこれらの上方には、カラーフィルタ５０（赤色フィルタ５０Ｒ、緑色フィルタ５０Ｇ、青色フィルタ：図示せず、）とマイクロレンズ６０が設けられる。
【００４９】
また、電荷転送電極によって転送される信号電荷が移動する垂直電荷転送チャネル３３が、電荷転送部４０が延在する方向と交差する方向に、形成されている。
なお、図２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。
【００５０】
次に本実施の形態の固体撮像素子の製造工程について図３乃至図８を参照しつつ説明する。図３乃至図８は図２のＢ−Ｂ断面での説明図である。
まず、ｎ型のシリコン基板１を用意し、図１に記載の電荷転送チャネル３３、チャネルストップ領域３２、電荷読み出し領域３４が形成された、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、低温プラズマによるラジカル酸化による酸化膜厚１５〜３５ｎｍの酸化シリコン膜と、ＣＶＤ法による酸化シリコン膜とからなる、２層構造のゲート酸化膜２を形成する。
【００５１】
続いて、このゲート酸化膜２上に、減圧ＣＶＤ法により、ドープトアモルファスシリコン膜Ｄ１を形成するとともに、減圧ＣＶＤ法により酸化シリコン膜と、窒化シリコン膜５との２層膜Ｄ４を形成し、レジストパターンＲ１を形成する（図３（ａ））。このレジストパターンは１個おきの電荷転送電極のパターンに相当するように形成する。
【００５２】
続いて、反応性イオンエッチングにより、この２層膜Ｄ４をエッチングし、ドープトアモルファスシリコン膜Ｄ１のパターニング用のマスクパターンを形成する（図３（ｂ））。
【００５３】
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３（ｃ））。
【００５４】
続いて、電極パターンの表面に低温プラズマによるラジカル酸化を行うとともにＣＶＤ法による成膜を行い２層構造のゲート酸化膜と同じ厚さの酸化シリコン膜からなる電極間絶縁膜５（正確にはここでは電極間絶縁膜５の芯となる部分５ａであるが電極間絶縁膜５ａとする）を形成する（図４（ａ））。
【００５５】
続いて、再度、減圧ＣＶＤ法により、ドープトアモルファスシリコン膜Ｄ２を形成するとともに、ＣＭＰにより平坦化する（図４（ｂ））。この後、電荷転送電極の形状をなすようにフォトリソグラフィによりこれらドープトアモルファスシリコン膜Ｄ２をパターニング後、エッチングする（図４（ｃ））。
【００５６】
そして、ラジカル酸化を行い酸化シリコン膜４Ｓを形成し（図５（ａ））、反射防止膜６としての窒化シリコン膜を形成した後、フォトダイオード部を形成するためのイオン注入を行う。この後、注入したイオンを活性化するためのフラッシュランプアニールを行う。そしてＣＶＤ法により表面に酸化シリコン膜７を形成する（図５（ｂ））。
【００５７】
そしてこの上層に、膜厚７００ｎｍのＢＰＳＧ膜８を形成し、８５０℃でリフローし平坦化する（図５（ｃ））。
【００５８】
次に、反射防止膜としての窒化シリコン膜６を研磨防止層としてＣＭＰを行う。この後窒化シリコン膜と酸化シリコン膜とを異方性エッチングによりエッチング除去し（図６（ａ））、露呈したドープトアモルファスシリコン層Ｄ１，Ｄ２をエッチング除去し（図６（ｂ））、電極間絶縁膜５ａを隔てて電荷転送電極形成領域が露呈した形状を得る。
【００５９】
続いて低温プラズマによるラジカル酸化後、プラズマＣＶＤ法による窒化シリコン膜５ｂを形成し、さらにこの窒化シリコン膜５ｂ表面をラジカル酸化し、酸化シリコン膜５ｃを形成することにより、電極間絶縁膜５を形成する（図６（ｃ））。
【００６０】
次に、ＣＶＤ法によりＴｉＮ層とＷ層との２層膜を形成し、ＣＭＰ法により平坦化し、金属電極３を形成する。このときＣＭＰ工程における研磨防止層としての窒化シリコン膜５ｂを除去した後プラズマＣＶＤ法により酸化シリコン膜７を形成する（図７）。
【００６１】
次に、プラズマＣＶＤ法によりレンズ材料としての窒化シリコン膜７３を形成する。そしてレジストを塗布しフォトリソグラフィによりパターンを形成し、加熱してメルトした後、イオン注入により、レンズ状の第１のレジストパターンＲ１を硬化させる（図８（ａ））。
【００６２】
この後、第２のレジストパターンＲ２を形成し、非球面状の外表面とする（図８（ｂ））。そして、第１および第２のレジストパターンからなる表面部材とエッチング速度が同一である窒化シリコン膜７３をエッチバックし、層内レンズを形成する（図８（ｃ））。そして平坦化膜７４、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に示すような固体撮像素子を得る。なお図２では主要部のみを示し、光学系などは省略した。
【００６３】
この構成によれば、低抵抗の電荷転送電極を得ることができるとともに、電荷転送電極そのものが遮光性を有することから、遮光膜が不要となる。したがって、金属材料で構成された電荷転送電極によって確実な遮光を実現しつつ、電荷転送電極の端縁と自己整合的に受光領域が規定されることになり、最大限に光電変換領域を広げることが可能となる。
【００６４】
この方法によれば、ドープトアモルファスシリコンなどのシリコン系導電性膜の酸化によって形成した絶縁膜を基体とする電極間絶縁膜によって電極間ギャップが決まるため、解像限界を超えて微細な電極間ギャップを形成することができる。また、ラジカル酸化を用いることにより低温形成が可能でありながら、緻密で高耐圧の絶縁膜を得ることができるため、拡散長の伸びを防ぎ、高精度で信頼性の高い固体撮像素子を形成することができる。特に、ゲート酸化膜をはじめ電極間絶縁膜を低温プラズマによるラジカル酸化による酸化シリコン膜とＣＶＤ膜の２層膜によって形成しているため低温形成が可能で、下地の拡散長の伸びを招くことなく、高品質の絶縁膜を形成することができ、高精度で高耐圧の電極間絶縁膜を形成することができ、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、ラジカル酸化は、低温プロセスであるため、何度も繰り返しても拡散長の伸びはほとんどなく、確実に高耐圧化をはかることができる。
【００６５】
前記実施の形態１では、電極間絶縁膜５の形成に低温プラズマによるラジカル酸化による酸化シリコン膜とＣＶＤ法による窒化シリコン膜と低温プラズマによるラジカル酸化による酸化シリコン膜との３層膜によって形成したが、単層膜でもよいことはいうまでもない。
【００６６】
（実施の形態２）
また、ゲート酸化膜２上に、リンドープのドープトアモルファスシリコン膜Ｄ１のパターンを形成し、低温プラズマによるラジカル酸化による酸化シリコン膜５ａとＣＶＤ法による窒化シリコン膜５ｂとを形成した後、反応性イオンエッチングにより、Ｄ１の側壁にのみ残留させ、これを電極間絶縁膜として用いてもよい。
【００６７】
（実施の形態３）
また、前記実施の形態では、ダミー電極としてアモルファスシリコンなどのシリコン系導電性膜を用いて、これを酸化することにより電極間絶縁膜を形成したが、直接金属膜に対しパターニングを行い電極間ギャップを形成しこの電極間ギャップに絶縁膜を充填し電極間絶縁膜を形成するようにしてもよい。
【００６８】
以上説明してきたように、本発明の方法によれば、電荷転送電極を遮光性材料で構成し、遮光膜の形成が不要となるため、光電変換部の開口を最大限に広くすることができることから、光電変換部の微細化が可能となる。また、電荷転送電極を金属材料膜で構成することにより、低抵抗化が可能となり、膜厚および電極面積の微細化が可能となる。
【００６９】
なお、前記電荷転送電極は、金属材料膜に限定されることなく、タングステンシリサイド、多結晶シリコン膜とタングステン膜との積層膜などの複合膜であってもよく、遮光性の導電層を含む構造であればよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
この構成によれば、光電変換部の開口を最大限に広くすることができ、高感度化をはかることができるとともに、低抵抗配線が達成でき、高速駆動が可能なセンサを得ることが可能となることから、次世代の携帯電話やディジタルカメラなどの電子機器における固体撮像素子として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施の形態１の固体撮像素子を示す図である。
【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の固体撮像素子の製造工程を示す断面図である。
【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１の固体撮像素子の製造工程を示す断面図である。
【図８】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。
【符号の説明】
【００７２】
１  シリコン基板
２  ゲート酸化膜
３  垂直電荷転送電極
５ａ  酸化シリコン膜
５ｂ  窒化シリコン膜
５ｃ  酸化シリコン膜
５  電極間絶縁膜
７  酸化シリコン膜
８  ＢＰＳＧ膜
３０  光電変換部
４０  電荷転送部
５０  カラーフィルタ
６０  レンズ
８  ＢＰＳＧ膜
７１Ｍ  遮光膜
７３  層内レンズ
７４  平坦化膜
【図１】
2007012677.tif 000003
【図２】
2007012677.tif 000004
【図３】
2007012677.tif 000005
【図４】
2007012677.tif 000006
【図５】
2007012677.tif 000007
【図６】
2007012677.tif 000008
【図７】
2007012677.tif 000009
【図８】
2007012677.tif 000010