(57)【要約】【課題】スミアを抑制する構成を実現しつつ、反射防止と絶縁膜の膜減り防止とを両立させた固体撮像素子の製造方法を提供する。【解決手段】  第一の屈折率の半導体基板１１０上にゲート絶縁膜１２０を形成した後、各電荷転送領域１１０ｂの上方に当たる部分に複数の転送電極１３０を形成する。各転送電極の上面および側面と、ゲート絶縁膜における、隣り合う転送電極の間の部分の上面とに沿って、第一の屈折率より低い第二屈折率膜１５０ａを形成し、少なくとも隣り合う転送電極の間の部分に第二の屈折率より低い第三屈折率膜１６０ａを形成する。第三屈折率膜のうち、第二屈折率膜における、各転送電極の側面に沿った部分に隣接する部分を除去した後、半導体基板上の全体に亘って遮光性材料膜を形成する。遮光性材料膜における、隣り合う転送電極の間に残存した第三屈折率膜の残存部分の上方に当たる部分をエッチングすることで、残存部分の一部を露出させる。【選択図】図４
2012142363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列状に配置された複数の受光領域と、隣り合う受光領域の列の間に形成された電荷転送領域とを備える第一の屈折率の半導体基板上に、ゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、
前記ゲート絶縁膜上における、各電荷転送領域の上方に当たる部分に、複数の転送電極を形成する転送電極形成工程と、
各転送電極の上面および側面と、前記ゲート絶縁膜における、隣り合う転送電極の間の部分の上面とに沿って、前記第一の屈折率より低い第二屈折率膜を形成する第二屈折率膜形成工程と、
前記第二屈折率膜上における、少なくとも隣り合う転送電極の間の部分に、前記第二の屈折率より低い第三屈折率膜を形成する第三屈折率膜形成工程と、
前記第三屈折率膜のうち、前記第二屈折率膜における、前記各転送電極の側面に沿った部分に隣接する部分を除去する除去工程と、
前記各転送電極を覆い、かつ除去された第三屈折率膜の前記隣接する部分を埋めるように、前記除去工程後の半導体基板上の全体に亘って遮光性材料膜を形成する遮光性材料膜形成工程と、
前記遮光性材料膜における、前記隣り合う転送電極の間に残存した第三屈折率膜の残存部分の上方に当たる部分をエッチングすることで、前記残存部分の一部を露出させる開口形成工程と
を有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】
前記第三屈折率膜形成工程では、前記第二屈折率膜に沿って当該第二屈折率膜上の全体に前記第三屈折率膜を形成し、
前記除去工程は、
前記隣り合う転送電極の間の隙間を埋めるように、前記第三屈折率膜上の全体に亘ってレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記第三屈折率膜における、前記各転送電極の上方に当たる部分をエッチバックにより除去し、前記第二屈折率膜を露出させるエッチバック工程と、
前記第二屈折率膜と、前記隣り合う転送電極の間に残存したレジスト膜の残存部分とをマスクとして利用し、エッチバック後に残存した前記第三屈折率膜の残存部分のうち前記隣接した部分を異方性エッチングして除去するエッチング工程と
を有する請求項１記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項３】
前記第三屈折率膜形成工程では、前記隣り合う転送電極の間の隙間を埋めるように、前記第二屈折率膜上の全体に亘って前記第三屈折率膜を形成し、
前記除去工程は、
ＣＭＰ法により前記第三屈折率膜を研磨することで、前記第三屈折率膜における、前記各転送電極の上方に当たる部分を除去し、前記第二屈折率膜を露出させる研磨工程と、
前記第二屈折率膜をマスクとして利用し、前記第三屈折率膜における、前記隣り合う転送電極の間の隙間を埋める部分をエッチングし、当該部分を所定の膜厚に調整する膜厚調整工程と、
所定の膜厚に調整された前記部分のうち前記隣接した部分を異方性エッチングして除去するエッチング工程と
を有する請求項１記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項４】
前記ゲート絶縁膜および前記第三屈折率膜がシリコン酸化物からなり、前記第二屈折率膜がシリコン窒化物からなり、前記遮光性材料膜が金属からなる
請求項１〜３の何れかに記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項５】
行列状に配置された複数の受光領域と、隣り合う受光領域の列の間に形成された電荷転送領域とを備える第一の屈折率の半導体基板と、
前記半導体基板上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上における、各電荷転送領域の上方に当たる部分に形成された複数の転送電極と、
各転送電極の表面に形成された絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上における、各受光領域の上方に当たる部分に、隣り合う転送電極に接しないよう形成された、前記第一の屈折率より低い第二の屈折率の反射防止膜および前記第二の屈折率より低い第三の屈折率のエッチング緩衝膜が積層されてなる積層膜と、
前記各転送電極および各積層膜を覆い、かつ前記各転送電極と前記各積層膜との間の隙間を埋めるとともに、前記各積層膜の上方に当たる部分の一部が開口された遮光膜と
を有することを特徴とする固体撮像素子。
【請求項６】
前記絶縁膜のうち前記転送電極上面の上方に当たる一部分が開口されており、前記遮光膜の一部が前記開口を埋めることで前記転送電極と電気的に接続されている
請求項５記載の固体撮像素子。
【請求項７】
前記ゲート絶縁膜および前記エッチング緩衝膜がシリコン酸化物からなり、前記反射防止膜がシリコン窒化物からなり、前記遮光膜が金属からなる
請求項５記載の固体撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤ型の固体撮像素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の固体撮像素子は、デジタルカメラや携帯電話機等に用いられている。同素子の製造方法の一例を説明する。図８は、特許文献１に記載の固体撮像素子の製造方法を示す図である。まず、受光領域１１Ｃと当該受光領域１１Ｃに蓄積された電荷を転送する転送領域１１Ｄとが形成された、シリコンからなる半導体基板１１を熱酸化する。これにより、半導体基板１１上に、膜厚Ｔ１の酸化シリコンからなるゲート絶縁膜１２を形成する。続いて、形成したゲート絶縁膜１２上における、転送領域１１Ｄの上方に当たる部分に、多結晶シリコンからなる転送電極１３を形成し、当該転送電極１３の上面および側面に、熱酸化によって、絶縁膜１４を形成する。その後、化学気相成長（以下、「ＣＶＤ」と記す。）により、窒化シリコンからなるマスク形成用の膜１５を成膜する。以上の工程を経ることで、図８（ａ）に示す状態となる。
【０００３】
次に、異方性エッチングにより、成膜したマスク形成用膜１５のうち転送電極１３の側面に位置する部分以外を除去する。これにより、図８（ｂ）に示すように、転送電極１３の側面部分にサイドウォール１５Ａが形成される。
【０００４】
サイドウォール１５Ａの形成後、再び熱酸化を行うことで、図８（ｃ）に示すように、隣り合う転送電極１３の間において、サイドウォール１５Ａに覆われていない部分１２Ｇのゲート絶縁膜１２の膜厚を増加させる（以下、ゲート絶縁膜１２のうち膜厚が増加した部分１２Ｅを「厚膜部分」とも記し、その膜厚は膜厚Ｔ２である。）。これにより、ゲート絶縁膜１２のうち受光領域１１Ｃの上方に当たる部分に段差１２Ｃが形成される。すなわち、受光領域１１Ｃの上方には、膜厚の異なる二つの領域（膜厚Ｔ１の部分（以下、「薄膜部分」とも記す。）１２Ｄおよび膜厚Ｔ２の厚膜部分１２Ｅ）が形成されることになる。
【０００５】
その後、燐酸などを用いた選択的エッチングにより、サイドウォール１５Ａを除去する（図８（ｄ））。そして、タングステン等からなる遮光性材料膜を、ＣＶＤにより成膜した後、フォトリソグラフィー法とエッチング法により、遮光性材料膜における、受光領域１１Ｃの上方に当たる部分に開口部１６Ａを形成する。これにより、図８（ｅ）に示すように、遮光膜１６を形成する。その際、遮光膜１６の一部１６Ｂが、厚膜部分１２Ｅに乗り上げた状態となるよう、開口位置を調整する。（以下、遮光膜１６のうち厚膜部分に乗り上げた部分１６Ｂを「庇部分」とも記す。）
以上の製造方法による効果として、特許文献１には、開口部１６Ａを形成するためのエッチングによる絶縁膜の膜減りを考慮し、当該開口部１６Ａが形成される位置に、ゲート絶縁膜１２の厚膜部分１２Ｅが存在しているので、エッチングの際に半導体基板１１に悪影響を及ぼす可能性（すなわち絶縁性の悪化）を低減することができると記載されている。また、開口部１６Ａの周辺に庇部分１６Ｂが形成されるとともに、膜厚Ｔ２より薄い膜厚Ｔ１の薄膜部分１２Ｄが形成されているので、転送領域１１Ｄへの光の入射（所謂スミア）を抑制することができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２２９５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記製造方法により製造された固体撮像素子において、ゲート絶縁膜１２上の、受光領域１１Ｃの上方に当たる部分には、反射防止の観点から、段階的に屈折率が変化するように、屈折率の異なる複数の絶縁膜を積層するのが好ましい。例えば、シリコンからなる半導体基板１１の屈折率（約３．５）を第一の屈折率とすると、半導体基板１１上における、受光領域１１Ｃの上方に当たる部分には、ゲート絶縁膜１２を介して、第一の屈折率より低い第二屈折率膜（例えば屈折率が約２．０の窒化シリコン膜）および第二の屈折率より低い第三屈折率膜（例えば屈折率が約１．５の酸化シリコン膜）を積層するのが好ましい。この場合、ゲート絶縁膜１２は酸化シリコンからなるので、上記積層膜の構造は、第二屈折率膜をその上下の酸化シリコン膜（ゲート絶縁膜１２および第三屈折率膜）で挟んだサンドイッチ構造となる。
【０００８】
この構造によれば、第二屈折率膜を反射防止膜として機能させつつ、第三屈折率膜を、遮光性材料膜をエッチングする際のエッチング緩衝膜として機能させることができる。
ただし、特許文献１の固体撮像素子に上記サンドイッチ構造を適用する場合には、図８（ｅ）で示すゲート絶縁膜１２の厚膜部分１２Ｅの中央領域に窒化シリコン膜を埋め込んだ構造とする必要がある。つまり、膜厚を増加させる前にゲート絶縁膜１２上に窒化シリコン膜を形成しなければならない。膜厚を増加させた後のゲート絶縁膜１２上に窒化シリコン膜を形成したのでは、光の波長と厚膜部分１２Ｅの膜厚との関係上、ゲート絶縁膜１２と半導体基板１１の界面での反射を抑制できない恐れがあるからである。
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の固体撮像素子の製造方法では、熱酸化により絶縁膜の膜厚を増加させるという製法の特性上、膜厚を増加させる前に、当該絶縁膜上に窒化シリコン膜を形成することはできない。そのため、特許文献１の製造方法では、反射防止と絶縁膜の膜減り防止とを両立させることができない。
【００１０】
そこで、本発明は、スミアを抑制する構成を実現しつつ、反射防止と絶縁膜の膜減り防止とを両立させた固体撮像素子の製造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】
上記課題を解決するために、本発明の一態様である固体撮像素子の製造方法は、行列状に配置された複数の受光領域と、隣り合う受光領域の列の間に形成された電荷転送領域とを備える第一の屈折率の半導体基板上に、ゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、前記ゲート絶縁膜上における、各電荷転送領域の上方に当たる部分に、複数の転送電極を形成する転送電極形成工程と、各転送電極の上面および側面と、前記ゲート絶縁膜における、隣り合う転送電極の間の部分の上面とに沿って、前記第一の屈折率より低い第二屈折率膜を形成する第二屈折率膜形成工程と、前記第二屈折率膜上における、少なくとも隣り合う転送電極の間の部分に、前記第二の屈折率より低い第三屈折率膜を形成する第三屈折率膜形成工程と、前記第三屈折率膜のうち、前記第二屈折率膜における、前記各転送電極の側面に沿った部分に隣接する部分を除去する除去工程と、前記各転送電極を覆い、かつ除去された第三屈折率膜の前記隣接する部分を埋めるように、前記除去工程後の半導体基板上の全体に亘って遮光性材料膜を形成する遮光性材料膜形成工程と、前記遮光性材料膜における、前記隣り合う転送電極の間に残存した第三屈折率膜の残存部分の上方に当たる部分をエッチングすることで、前記残存部分の一部を露出させる開口形成工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一態様に係る固体撮像素子の製造方法では、各転送電極の上面および側面と、前記ゲート絶縁膜における、隣り合う転送電極の間の部分の上面とに沿って第二屈折率膜を形成した後、前記第二屈折率膜上における、少なくとも隣り合う転送電極の間の部分に第三屈折率膜を形成している。熱酸化によりゲート絶縁膜の膜厚を増加させるのではなく、別途、第三屈折率膜を形成しているため、第二屈折率膜をゲート絶縁膜と第三屈折率膜とで挟んだサンドイッチ構造を実現することができる。そして、第二屈折率膜は、半導体基板と第三屈折率膜の間に位置し、これらの屈折率の間の屈折率を有するため、反射防止膜として機能する。一方、前記第三屈折率膜は、前記遮光性材料膜の直下に位置するため、開口形成工程においてエッチング緩衝膜として機能する。よって、反射防止と絶縁膜の膜減り防止とを両立させることができる。
【００１３】
また、本発明の一態様に係る固体撮像素子の製造方法では、前記第三屈折率膜のうち、前記第二屈折率膜における、前記各転送電極の側面に沿った部分に隣接する部分を除去する。この工程により、受光領域の上方であって、第二屈折率膜および第三屈折率膜からなる厚膜部分の周辺には、第二屈折率膜のみが形成された薄膜部分が形成されることになる。
【００１４】
さらに、前記遮光性材料膜における、前記隣り合う転送電極の間に残存した第三屈折率膜の残存部分の上方に当たる部分をエッチングすることで、前記残存部分の一部を露出させる。この工程により、エッチング後の遮光性材料膜には、前記残存部分上に沿って張り出した庇部分が形成されることになる。
【００１５】
薄膜部分および庇部分により、電荷転送領域への光の入射領域が狭められるので、電荷転送領域への光の入射を抑制でき、スミアを抑制する構成を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】固体撮像素子１００の構成要素の配置関係を模式的に示す図である。
【図２】固体撮像素子１００の構成を示す部分断面図および一部拡大図である。
【図３】固体撮像素子１００の製造工程の一部分を示す図である。
【図４】固体撮像素子１００の製造工程のうち図３で示す部分に後続する部分を示す図である。
【図５】固体撮像素子１００の製造工程のうち図４で示す部分に後続する部分を示す図である。
【図６】変形例１における、固体撮像素子１００の製造工程の一部分を示す図である。
【図７】変形例１における、固体撮像素子１００の製造工程のうち図６で示す部分に後続する部分を示す図である。
【図８】特許文献１の固体撮像素子の製造工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下では、本発明の一態様である製造方法により製造された固体撮像素子の構成を先に説明した後、当該固体撮像素子の製造方法を説明する。
＜実施の形態１＞
１−１．固体撮像素子の構成
−固体撮像素子の構成要素の配置関係−
図１は、本発明の一態様である製造方法により製造された固体撮像素子１００の構成要素の配置関係を模式的に示す図である。本図において半導体基板内に形成された構成要素については破線で、半導体基板上にゲート絶縁膜を介して形成された構成要素については実線で示す。図１に示すように、半導体基板内のＸ−Ｙ面方向に、外部からの入射光を光電変換し光量に応じた信号電荷を発生させる複数の受光領域１１０ａがマトリクス状に配置されている。Ｙ軸（列）方向に配置された受光領域１１０ａからなる受光領域列の片側には、当該受光領域１列分の信号電荷を転送するための電荷転送領域（転送チャネル）１１０ｂが形成されている。
【００１８】
また、Ｘ軸（行）方向に隣り合う受光領域１１０ａ同士の間には、受光領域１１０ａと１対１に対応する形態で、対応する受光領域１１０ａから信号電荷を読み出し、図１に示す転送方向に転送する転送電極１３０が形成されている（所謂一画素一電極型）。
【００１９】
Ｙ軸方向に隣り合う転送電極１３０の間には、幅ｇａｐ１が存在する。一方、Ｘ軸方向に隣り合う転送電極１３０同士は、転送電極１３０と一体的に形成された配線５により接続されている。配線５に対応する半導体基板内の領域には、Ｙ軸方向に隣り合う受光領域１１０ａを分離するために、素子分離領域６が形成されている。
【００２０】
−断面概略構成−
続いて、固体撮像素子１００の断面構成について説明する。
図２は、固体撮像素子１００の構成を示す部分断面図（図１のＡ−Ａ断面）および一部拡大図である。固体撮像素子１００は、図２に示すように、半導体基板１１０と、半導体基板１１０上に形成されたゲート絶縁膜１２０と、ゲート絶縁膜１２０上に選択的に形成された複数の転送電極１３０と、各転送電極１３０の表面に形成された絶縁膜１４０と、各転送電極１３０を覆うようにゲート絶縁膜１２０上に形成された反射防止膜１５０と、反射防止膜１５０上における、隣り合う転送電極１３０の間の部分に形成されたエッチング緩衝膜１６０と、各転送電極１３０を覆うように反射防止膜１５０上に形成された遮光膜１７０とを備えて構成される。
【００２１】
−各部構成−
以下、固体撮像素子１００の各部構成について説明する。
半導体基板１１０は、反射防止膜１５０およびエッチング緩衝膜１６０の屈折率より高い屈折率（以下、「第一の屈折率」とも記す。）の材料からなる。材料としては、例えばシリコンが挙げられる。上述したように、半導体基板１１０には、複数の受光領域１１０ａがマトリクス状に配置され、Ｘ軸方向に隣り合う受光領域１１０ａの間に電荷転送領域１１０ｂが形成されている。
【００２２】
受光領域１１０ａには、半導体基板１１０とのｐｎ接合によりフォトダイオードを構成する光電変換部１１１が形成されている。一方、電荷転送領域１１０ｂには、電荷転送領域である電荷転送部１１２が形成され、この電荷転送部１１２の両側には、当該電荷転送部１１２に沿って素子分離領域１１３、読み出し部１１４がそれぞれ形成されている。
【００２３】
このような固体撮像素子１００において、光電変換により発生した電子は、光電変換部１１１で蓄積され、転送電極１３０に読み出し電圧が印加されることで、電荷転送部１１２に読み出される。そして、転送電極１３０に印加される駆動電圧により、図１に示す転送方向に転送される。
【００２４】
ゲート絶縁膜１２０は、例えば酸化シリコンからなり、その膜厚は、５０ｎｍ以下であることが好ましい。膜厚が５０ｎｍ以下である場合には、光の波長に対して十分に薄い膜厚であるため、半導体基板１１０との屈折率の差に関係なく、光の反射は発生しないと考えられる。
【００２５】
転送電極１３０は、例えば多結晶シリコンからなり、ゲート絶縁膜１２０上における、各電荷転送領域１１０ｂの上方に当たる部分に形成されている。ここでは、転送電極１３０は単層構造である。
【００２６】
絶縁膜１４０は、各転送電極１３０の上面および側面に形成され、例えば酸化シリコンからなる。絶縁膜１４０の膜厚は、２ｎｍ以上、２０ｎｍ以下の範囲であることが好ましい。
【００２７】
反射防止膜１５０は、各転送電極１３０の上面および側面と、ゲート絶縁膜１２０における、隣り合う転送電極１３０の間の部分の上面とに沿って形成されており、第一の屈折率より低い第二の屈折率を有する材料からなる。材料としては、例えば窒化シリコンが挙げられる。なお、反射防止膜１５０は、少なくとも受光領域１１０ａの上方に形成されていればよい。
【００２８】
また、絶縁膜１４０および反射防止膜１５０には、転送電極１３０上面の上方に当たる部分に開口部１４５が設けられている。
エッチング緩衝膜１６０は、第二の屈折率より低い第三の屈折率を有する材料からなる。材料としては、例えば酸化シリコンが挙げられる。
【００２９】
ここで、反射防止膜１５０が、各転送電極１３０を覆うように半導体基板１１０上の全体に亘って形成されているのに対し、エッチング緩衝膜１６０は、Ｘ軸方向に隣り合う転送電極１３０の間の隙間に、反射防止膜１５０における、各転送電極１３０の側面に沿った部分（以下、「側面部分」とも記す。）１５０ｂ（図２拡大図参照）に接しないように形成されている。このため、受光領域１１０ａの上方には、ゲート絶縁膜１２０を介して、反射防止膜１５０とエッチング緩衝膜１６０とが積層された膜厚Ｔ１１の積層（厚膜）部分ｒ１と、反射防止膜１５０のみからなる膜厚Ｔ１２の単層（薄膜）部分ｒ２が存在している。単層部分ｒ２は、積層部分ｒ１の周辺に位置し、これにより電荷転送領域１１０ｂへの光の入射領域が狭められるので、電荷転送領域１１０ｂに入射する光を低減でき、スミアを抑制することができる。なお、反射防止膜１５０が側面部分１５０ｂに接しないように位置するため、エッチング緩衝膜１６０の端部１６０ｈと側面部分１５０ｂとの間に、隙間１６０ｄが存在している。この隙間１６０ｄは、エッチング緩衝膜１６０の周囲を囲むように形成されていてもよいし、長手方向（図１のＹ軸方向）のみに形成されていてもよい。
【００３０】
また、積層部分ｒ１は、屈折率が異なる複数の膜（反射防止膜１５０およびエッチング緩衝膜１６０）により構成され、エッチング緩衝膜１６０→反射防止膜１５０→半導体基板１１０の順に、屈折率が段階的に高くなっている。このため、受光領域１１０ａの上方において、入射光の反射を低減でき、感度低下を抑制することができる。
【００３１】
遮光膜１７０は、金属（例えばタングステン等）からなり、各転送電極１３０を覆うように半導体基板１１０上の全体に亘って形成されている。ただし、エッチング緩衝膜１６０の上方に当たる部分の一部には開口部１７０ｄが設けられている。具体的には、エッチング緩衝膜１６０の端部１６０ｈより内側の領域に当たる部分に開口部１７０ｄが設けられている。このため、遮光膜１７０には、エッチング緩衝膜１６０上に沿って張り出した庇部分１７０ｃが存在している。これにより、電荷転送領域１１０ｂへの光の入射領域が狭められるので、斜めに入射する光が電荷転送領域１１０ｂに向かうのを防止することができ、スミアを抑制することができる。
【００３２】
また、遮光膜１７０が、半導体基板１１０上の全体に亘って形成されているため、遮光膜１７０には、エッチング緩衝膜１６０と各転送電極１３０との間の隙間１６０ｄを埋める埋め込み部分１７０ｂが存在している。
【００３３】
さらに、絶縁膜１４０および反射防止膜１５０の開口部１４５が、遮光膜１７０の一部により埋められている。これにより、転送電極１３０と遮光膜１７０とが電気的に接続されることになる。したがって、転送電極１３０に対する低抵抗配線（所謂シャント配線）として遮光膜１７０を機能させることができるので、高速垂直転送を実現することができる。
１−２．固体撮像素子の製造方法
続いて、固体撮像素子１００の製造方法について説明する。図３〜５は、固体撮像素子１００の製造方法を示す図である。
【００３４】
−ゲート絶縁膜１２０形成工程−
まず、半導体基板１１０内に、光電変換部１１１、電荷転送部１１２、素子分離領域１１３、および読み出し部１１４を、それぞれイオン注入等により形成した後、半導体基板１１０を熱酸化することで、図３（ａ）に示すように、半導体基板１１０表面に酸化シリコンからなるゲート絶縁膜１２０を形成する。ゲート絶縁膜１２０の膜厚は、例えば５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００３５】
−転送電極１３０形成工程−
次に、ゲート絶縁膜１２０上に、例えば低圧ＣＶＤにより、多結晶シリコン膜を積層する。多結晶シリコン膜の膜厚は、例えば１５０ｎｍ程度であることが好ましい。その後、一般的なフォトリソグラフィー法とドライエッチング法により、多結晶シリコン膜を選択的にエッチングすることで、図３（ｂ）に示すように、各電荷転送領域１１０ｂの上方に、ゲート絶縁膜１２０を介して転送電極１３０を形成する。
【００３６】
−絶縁性材料膜１４０ａ形成工程−
転送電極１３０形成工程の後、図３（ｃ）に示すように、各転送電極１３０の表面に酸化シリコン膜からなる絶縁性材料膜１４０ａを形成する。絶縁性材料膜１４０ａの形成は、各転送電極１３０の酸化、熱ＣＶＤ（high temperature Oxide：ＨＴＯ）、または熱ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）−ＣＶＤ等によりなされる。絶縁性材料膜１４０ａの膜厚について説明する。後の加工工程で使用されるドライエッチング等によるダメージにより、半導体基板１１０内に結晶欠陥が発生する恐れがあるため、結晶欠陥を抑制するという観点から見ると、絶縁性材料膜１４０ａの膜厚は厚いほうが好ましい。ドライエッチング等によるダメージに対する耐性が高まるからである。一方、反射防止の観点から見ると、絶縁性材料膜１４０ａの膜厚は、できる限り薄いほうが好ましい。
【００３７】
これらを踏まえ、絶縁性材料膜１４０ａの膜厚を、ドライエッチング等によるダメージを抑制できる範囲内で最も薄くすることにより、半導体基板１１０内に結晶欠陥が発生するのを最大限に抑制しつつ、反射を防止することができる。具体的には、絶縁性材料膜１４０ａの膜厚は２ｎｍ以上、２０ｎｍ以下の範囲が好ましい。
【００３８】
−第二屈折率膜１５０ａ形成工程−
次に、図３（ｄ）に示すように、各転送電極１３０の上面および側面と、ゲート絶縁膜１２０における、隣り合う転送電極１３０の間の部分の上面とに沿って窒化シリコンからなる第二屈折率膜１５０ａを形成する。第二屈折率膜１５０ａの形成は、例えばＣＶＤにより窒化シリコンを堆積することによりなされる。第二屈折率膜１５０ａの膜厚について説明する。第二屈折率膜１５０ａの膜厚は、転送電極１３０の電極間ギャップｇａｐ1（図１参照）を埋めるに足る膜厚とする。例えば、電極間ギャップｇａｐ1が１００ｎｍ程度であれば、段差被覆性および形成ばらつきを加味し、第二屈折率膜１５０ａの膜厚は１３０ｎｍ程度が好ましい。
【００３９】
また、第二屈折率膜１５０ａにおける、電極間ギャップｇａｐ1内に位置する部分は、Ｙ軸方向（図１参照）に隣り合う転送電極１３０同士を絶縁するための絶縁膜としても機能する。例えば、転送電極１３０に印加される電圧が０〜１２Ｖであるとき、窒化シリコンの絶縁耐圧は６ＭＶ／ｃｍであるため、第二屈折率膜１５０ａにおける、電極間ギャップｇａｐ1内に位置する部分は、少なくとも２０ｎｍ以上の膜厚であることが好ましい。上述したように、第二屈折率膜１５０ａの膜厚を１３０ｎｍ程度に形成することにより、十分に絶縁性を確保することができる。
【００４０】
ただし、第二屈折率膜１５０ａは、受光領域１１０ａの上方において反射防止膜としても機能させる必要があるため、第二屈折率膜１５０における、受光領域１１０ａの上方に当たる部分の膜厚は、取り扱う光の波長に応じて設定する事が望ましい。例えば受光領域１１０ａの上方に当たる部分の膜厚として５０ｎｍ程度必要である場合には、第二屈折率膜１５０ａを膜厚１３０ｎｍ程度に形成した後、例えば燐酸等によるウェットエッチング法により、第二屈折率膜１５０ａにおける、電極間ギャップｇａｐ1内の部分を残しつつ、受光領域１１０ａの上方に当たる部分を除去する。そして、受光領域１１０ａの上方に当たる部分に、再び５０ｎｍ程度の窒化シリコン膜を積層すればよい。
【００４１】
−第三屈折率膜１６０ａ形成工程−
次に、図４（ａ）に示すように、第二屈折率膜１５０ａに沿って第二屈折率膜１５０ａ上の全体に酸化シリコンからなる第三屈折率膜１６０ａを形成する。第三屈折率膜１６０ａの形成は、熱ＣＶＤ（ＨＴＯ）あるいは熱ＴＥＯＳ−ＣＶＤ等によりなされる。第三屈折率膜１６０ａの膜厚は、例えば５０ｎｍ程度である。
【００４２】
−除去工程−
隣り合う転送電極１３０の間の隙間を埋めるように、第三屈折率膜１６０ａ上の全体に亘ってレジスト材料を塗布することで、図４（ｂ）に示すように、表面が平坦なレジスト膜１８０を形成する。
【００４３】
その後、レジスト膜１８０の平坦な表面形状が維持されるような条件下でドライエッチング法によりエッチバックを行い、第三屈折率膜１６０ａにおける、転送電極１３０の上方に当たる部分を除去する。これにより、図４（ｃ）に示すように、第二屈折率膜１５０ａが露出するとともに、レジスト膜における、隣り合う転送電極１３０の間の隙間を埋める部分（以下、「残存部分１８０ａ」とも記す。）、および第三屈折率膜の部分１６０ｂが、エッチバック後に残存することになる。エッチバックは、例えばＣＦ４等のフッ化炭素ガスにＯ２ガス等を添加したドライエッチング法によりなされる。その際、ガス比、圧力等を最適化することで、第三屈折率膜１６０ａとレジスト膜１８０のエッチング速度を等しくすることが好ましい。さらに、この時、第二屈折率膜１５０ａをエッチストップ膜として機能させることが望ましい。
【００４４】
次に、レジスト膜の残存部分１８０ａと第二屈折率膜１５０ａをマスクとして利用し、残存部分１６０ｂのうち第二屈折率膜の側面部分１５０ｂに隣接する部分（以下、「隣接部分」とも記す。）１６０ｂ１（図４（ｃ）参照）をドライエッチング法により除去することで、溝部１６０ｃを形成する。この時、異方性エッチングになるよう条件を適宜調整し、残存部分１６０ｂが横方向にエッチングされないようにする事が望ましい。これにより、図４（ｄ）に示すように、エッチング緩衝膜１６０を形成することができる。
【００４５】
このように、レジスト膜の残存部分１８０ａと第二屈折率膜１５０ａをマスクとして利用し、ドライエッチングを行うことで、フォトリソグラフィー工程の際に必要となる、露光時のマスクを必要とせずにエッチング緩衝膜１６０を形成することができる。したがって、フォトリソグラフィー法によりエッチング緩衝膜１６０を形成する場合と比較し、コストの観点から有用である。
【００４６】
続いて、レジスト膜の残存部分１８０ａを除去することで、図５（ａ）に示す状態となる。図５（ａ）に示すように、エッチング緩衝膜１６０の端部１６０ｈと第二屈折率膜の側面部分１５０ｂとの間には、溝部１６０ｄが存在している。
【００４７】
−開口部１４５形成工程−
次に、一般的なフォトリソグラフィー法とドライエッチング法により、図５（ｂ）に示すように、絶縁性材料膜１４０ａおよび第二屈折率膜１５０ａにおける、転送電極１３０上面の上方に当たる部分に開口部１４５を形成する。これにより、絶縁膜１４０および反射防止膜１５０が形成される。
【００４８】
−遮光性材料膜１７０ａ形成工程−
各転送電極１３０を覆い、かつ除去された第三屈折率膜の隣接部分１６０ｂ１を埋めるように、図５（ｂ）の工程まで進んだ半導体基板１１０上の全体にわたって、遮光性材料膜１７０ａを形成する（図５（ｃ））。遮光性材料膜１７０ａの形成は、ＣＶＤまたはＰＶＤ（物理気相成長）によりタングステン等の遮光性の材料を堆積することでなされる。これにより、図５（ｃ）に示すように、図５（ａ）で示した溝部１６０ｄが遮光性材料膜１７０ａの一部１７０ｂにより埋め込まれることになる。同時に、図５（ｂ）で示した開口部１４５に遮光性材料膜１７０ａの一部が埋め込まれることで、遮光性材料膜１７０ａと転送電極１３０とが電気的に接続されることになる。なお、遮光性材料膜１７０ａの膜厚は、例えば１００ｎｍ程度であることが好ましい。
【００４９】
−開口部１７０ｄ形成工程−
その後、一般的なフォトリソグラフィー法とドライエッチング法により、遮光性材料膜１７０ａにおける、エッチング緩衝膜１６０の上方に当たる部分の一部をエッチングし、開口部１７０ｄを設ける。具体的には、エッチング緩衝膜１６０の端部１６０ｈよりも内側に当たる部分をエッチングする。これにより、図５（ｄ）に示すように、エッチング緩衝膜１６０の一部を露出するとともに、エッチング緩衝膜１６０上に沿って張り出した庇部分１７０ｃを有する遮光膜１７０を形成する。
【００５０】
ここで、例えば、遮光性材料膜１７０ａがタングステンである場合、窒化シリコン膜のドライエッチング速度がタングステンと略同じであるのに対し、酸化シリコン膜は２〜５倍遅い。本実施の形態の製造方法では、遮光性材料膜１７０ａにおける開口位置の直下には、窒化シリコン膜ではなく、エッチング緩衝膜１６０が存在しているので、ゲート絶縁膜１２０および反射防止膜１５０の膜減りを防止することができる。加えて、エッチング緩衝膜１６０の存在により、ドライエッチング時に十分なオーバーエッチを行えるため、開口部１７０ｄを形成する際の金属残渣を低減できる。そのため、金属残渣により光の入射が妨げられることによる感度低下や、黒キズ等の画像欠陥を抑制できる。
【００５１】
−その他の工程−
その後、層間絶縁膜、層内レンズ、カラーフィルター、オンチップレンズなどを一般的な固体撮像素子の製造方法で形成し、固体撮像素子１００が完成する。
【００５２】
以上のように本実施の形態の固体撮像素子の製造方法によれば、熱酸化によりゲート絶縁膜１２０の膜厚を増加させるのではなく、別途、酸化シリコンからなる第三屈折率膜１６０ａを形成しているため、第二屈折率膜１５０ａをゲート絶縁膜１２０と第三屈折率膜１６０ａとで挟んだサンドイッチ構造を実現することができる。そして、第二屈折率膜１５０ａは、半導体基板１１０と第三屈折率膜１６０ａの間に位置し、これらの屈折率の間の屈折率を有するため、反射防止膜として機能する。一方、第三屈折率膜１６０ａは、遮光性材料膜１７０ａの直下に位置するため、開口部１７０ｄ形成工程においてエッチング緩衝膜として機能する。よって、反射防止と絶縁膜の膜減り防止とを両立させることができる。
【００５３】
また、遮光膜１７０は配線としても使用されるので、半導体基板１１０との絶縁耐圧を確保する必要があるが、本実施の形態では、窒化シリコンからなる反射防止膜１５０が存在する。窒化シリコンの絶縁破壊耐圧は、約６ＭＶ／ｃｍであり、酸化シリコンの絶縁破壊耐圧約２ＭＶ/ｃｍと比べて、約３倍大きい。したがって、酸化シリコンからなるゲート絶縁膜１２０のみの場合と比較し、絶縁破壊耐圧が高くなるので、単層部分ｒ２の膜厚をさらに薄くすることができる。すなわち、更にスミアを抑制できる。
【００５４】
以上、本発明に係る固体撮像素子の製造方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限られないことは勿論である。
＜変形例１＞
エッチング緩衝膜１６０の製造方法を替えた一変形例について説明する。図６、７は、変形例１における、固体撮像素子１００の製造方法を示す図である。第二屈折率膜１５０ａ形成工程まで、すなわち図３（ａ）〜（ｄ）の工程までは同一であるので、ここでは説明を省略する。
【００５５】
−第三屈折率膜１６０ｅ形成工程−
第二屈折率膜１５０ａ形成工程の後、図６（ａ）に示すように、第二屈折率膜１５０ａ上の全体に亘って酸化シリコンからなる第三屈折率膜１６０ｅを形成する。この時、次工程のＣＭＰ（化学的機械的研磨）による研磨を考慮し、隣り合う転送電極１３０の間の隙間が完全に埋まるように第三屈折率膜１６０ｅの膜厚を設定する。第三屈折率膜１６０ｅの形成は、例えばＣＶＤにより酸化シリコンを堆積することでなされる。
【００５６】
−研磨工程−
次に、ＣＭＰにより第三屈折率膜１６０ｅの表面を研磨し平坦化することで、第三屈折率膜１６０ｅにおける、各転送電極１３０の上方に当たる部分を除去し、第二屈折率膜１５０ａを露出させる。この際、第二屈折率膜１５０ａをストッパ膜として機能させることが望ましい。これにより、図６（ｂ）に示すように、隣り合う転送電極１３０の間が、第三屈折率膜の残存部分１６０ｆで埋められた構造となる。
【００５７】
−膜厚調整工程−
その後、第二屈折率膜１５０ａをマスクとして利用し、例えばドライエッチングにより第三屈折率膜の残存部分１６０ｆをエッチングし、当該残存部分１６０ｆを所定の膜厚に調整する。所定の膜厚は、例えば５０ｎｍ程度である。これにより、図６（ｃ）に示すように、所定の膜厚に調整された残存部分１６０ｇが形成される。
【００５８】
−エッチング工程−
続いて、図６（ｃ）の工程まで進んだ半導体基板１１０上の全体に亘ってレジスト材料を塗布することで、図６（ｄ）に示すように、レジスト膜１９０を形成する。そして、レジスト膜１９０上に所定形状の開口部を持つマスクを重ね、マスクの上から感光させ、余分なレジスト膜を現像液で洗い出す。これにより、レジスト膜のパターニングが完了しレジスト膜１９０ａが形成される。その後、ドライエッチングにより、残存部分１６０ｇのうち、第二屈折率膜１５０ａの側面部分１５０ｂに隣接する隣接部分１６０ｇ１を除去することで、溝部１６０ｃを形成する。この時、第二屈折率膜１５０ａをエッチングストップ膜として機能させてもよい。また、異方性エッチングになるよう条件を適宜調整し、残存部分１６０ｇが横方向にエッチングされないようにする事が望ましい。これにより、図７に示す状態となる。これ以降の工程は図５（ａ）〜（ｄ）と同一である。
【００５９】
本変形例の製造方法によれば、ＣＭＰにより第三屈折率膜１６０ｅを研磨し平坦化したので、エッチング緩衝膜１６０の膜厚をより一層均一化できる。これにより、受光領域１１０ａ上方の第二屈折率膜１５０ａ単層（薄膜）部分を精度よく形成できるので、スミア特性をさらに向上させることができる。
【００６０】
また、プラズマによるダメージを回避できるので、暗電流を低減することができる。
＜その他の変形例＞
（１）単層構造の転送電極１３０を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。転送電極１３０は複数の層から構成されるとしてもよい。
（２）図４（Ｃ）で説明したエッチバック工程において、エッチバック途中でエッチング条件を変え、連続して隣接部分１６０ｂ１をエッチングし、溝部１６０ｃを形成してもよい。これにより、工程の簡略化ができ、コストの低減を図ることができる。
（３）一画素一電極型の固体撮像素子を例示したが、これに限らず、一画素二電極型の固体撮像素子であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、ＣＣＤ型の固体撮像素子に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１００  固体撮像素子
１１０  半導体基板
１１０ａ  受光領域
１１０ｂ  電荷転送領域
１２０  ゲート絶縁膜
１３０  転送電極
１４０  絶縁膜
１４０ａ  絶縁性材料膜
１５０  反射防止膜
１５０ａ  第二屈折率膜
１６０  エッチング緩衝膜
１６０ａ  第三屈折率膜
１７０  遮光膜
１７０ａ  遮光性材料膜
【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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