(57)【要約】【課題】駆動周波数および光感度が高く、充分なＭＴＦを確保できる固体撮像装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】固体撮像装置３００は、シリコン基板３０１と、シリコン基板３０１上に２次元状に配列された複数の光電変換部５０３と、各光電変換部５０３で発生した電荷をＸ方向に転送するための垂直ＣＣＤ部５０９と、垂直ＣＣＤ部５０９によって転送された電荷をＹ方向に転送するための水平ＣＣＤ部５１０とを備える。垂直ＣＣＤ部５０９は、光電変換部５０３の受光エリアを覆うようにＹ方向に沿って設けられた、膜厚Ｔ１の薄膜シリコン電極５１１と、光電変換部５０３の受光エリア以外にＹ方向に沿って設けられた、膜厚Ｔ１より大きい膜厚Ｔ２の厚膜シリコン電極５１２とを含み、薄膜シリコン電極５１１および厚膜シリコン電極５１２は互いに電気接続されている。【選択図】図２
2013258196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
半導体基板上に２次元状に配列された複数の光電変換部と、
各光電変換部で発生した電荷を第１方向に転送するための第１電荷転送部と、
第１電荷転送部によって転送された電荷を、第１方向と交差する第２方向に転送するための第２電荷転送部とを備え、
第１電荷転送部は、光電変換部の受光エリアを覆うように前記第２方向に沿って設けられた、膜厚Ｔ１の第１半導体電極と、光電変換部の受光エリア以外に前記第２方向に沿って設けられた、膜厚Ｔ１より大きい膜厚Ｔ２の第２半導体電極とを含み、第１半導体電極および第２半導体電極は互いに電気接続されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
第１半導体電極は、膜厚５０ｎｍ以下のシリコン電極で形成され、
第２半導体電極は、膜厚５０ｎｍより厚いシリコン電極で形成されることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
半導体基板上に、隣接する光電変換部間の混信を防止するための分離部が第１方向に沿って設けられ、
第２半導体電極は、分離部での幅が分離部以外での幅より大きくなるように形成され、
第１半導体電極と第２半導体電極を電気接続するためのコンタクトホールが分離部の上方に設けられることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項４】
半導体基板を準備する工程と、
半導体基板の表面に不純物を導入することによって、光電変換部を形成する工程と、
半導体基板上に、ゲート絶縁膜を形成する工程と、
ゲート絶縁膜の上に、光電変換部の受光エリアを覆うように膜厚Ｔ１の第１半導体電極を形成する工程と、
第１半導体電極の上に、第１絶縁膜を形成する工程と、
第１絶縁膜の所定の位置に、第１半導体電極を露出させる開口を形成する工程と、
光電変換部の受光エリア以外に、膜厚Ｔ１より大きい膜厚Ｔ２の第２半導体電極を形成する工程と、
第１絶縁膜および第２半導体電極の上に、第２絶縁膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項５】
半導体基板を準備する工程と、
半導体基板の表面に不純物を導入することによって、光電変換部を形成する工程と、
半導体基板上に、ゲート絶縁膜を形成する工程と、
ゲート絶縁膜の上に、光電変換部の受光エリア以外に、膜厚Ｔ２の第２半導体電極を形成する工程と、
第２半導体電極の上に、第１絶縁膜を形成する工程と、
第１絶縁膜の所定の位置に、第２半導体電極を露出させる開口を形成する工程と、
光電変換部の受光エリアを覆うように、膜厚Ｔ２より小さい膜厚Ｔ１の第１半導体電極を形成する工程と、
第１絶縁膜および第１半導体電極の上に、第２絶縁膜を形成する工程と、を含むことを特徴と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、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)を用いた固体撮像装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤは、極めて狭い間隔で電気的に分離された多数のＭＯＳキャパシタを配列された構造を備えており、各ＭＯＳキャパシタのゲート電極に対して電圧パルスを順番に印加することによって、電荷を転送する機能を有する。
【０００３】
従来の固体撮像装置（例えば、特許文献１）では、半導体基板の上に第１ゲート絶縁膜を全面に形成し、その上に多結晶シリコンからなる複数の第１ゲート電極を所定ピッチで形成した後、第１ゲート電極の表面に第２ゲート絶縁膜を形成し、そして第１ゲート電極の隙間を埋めつつ、第１ゲート電極と部分的にオーバラップするように、多結晶シリコンからなる第２ゲート電極を形成している。第１ゲート電極および第２ゲート電極は、同じオーダの膜厚を有し、第１ゲート絶縁膜と接触するエリアの形状も同一である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１７７１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ゲート電極を、多結晶シリコン等の半導体材料で形成した場合、金属材料で形成した場合と比べて配線抵抗が高くなる。そのため、例えば、膜厚５０ｎｍ以下の薄膜シリコン電極を用いた場合、電荷転送用の駆動周波数を高くすることが困難になる。逆に、膜厚５０ｎｍより厚い厚膜シリコン電極を用いた場合、光透過率が低下して、半導体基板上に形成された光電変換部に入射する光量が減少するため、光感度が低下してしまう。
【０００６】
本発明の目的は、駆動周波数および光感度が高く、充分なＭＴＦ(Modulation Transfer Function)を確保できる固体撮像装置およびそ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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置は、半導体基板と、
半導体基板上に２次元状に配列された複数の光電変換部と、
各光電変換部で発生した電荷を第１方向に転送するための第１電荷転送部と、
第１電荷転送部によって転送された電荷を、第１方向と交差する第２方向に転送するための第２電荷転送部とを備え、
第１電荷転送部は、光電変換部の受光エリアを覆うように設けられた、膜厚Ｔ１の第１半導体電極と、光電変換部の受光エリア以外に設けられた、膜厚Ｔ１より大きい膜厚Ｔ２の第２半導体電極とを含み、第１半導体電極および第２半導体電極は互いに電気接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１半導体電極の膜厚Ｔ１より大きい膜厚Ｔ２の第２半導体電極を併設することによって、電極の配線抵抗を低減できるため、電荷転送用の駆動周波数を高くすることが可能になる。また、光電変換部の受光エリアを覆う第１半導体電極の膜厚Ｔ１を小さくし、第２半導体電極を光電変換部の受光エリア以外に設けることによって、光電変換部に入射する光量が増加するため、その結果、光感度も向上する。さらに、第１半導体電極間の空隙を第２半導体電極が埋めるため、電荷転送時のポテンシャル障壁が小さくなり、その結果、ＣＣＤの電荷転送効率を充分に確保でき、ＭＴＦも充分に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１を示す斜視図である。
【図２】図２（ａ）は検出器付近の部分平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）中のＡ−Ａ’線に沿った断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）中のＢ−Ｂ’線に沿った断面図、図２（ｄ）は図２（ａ）中のＣ−Ｃ’に沿った断面図である。
【図３】薄膜シリコン電極の膜厚と光電変換部の光感度との関係を示すグラフである。
【図４】シミュレーションで用いたＣＣＤ構造を示す断面図であり、図４（ａ）はシリコン基板３０１を含み、図４（ｂ）はシリコン基板３０１を含まない。
【図５】本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す断面図である。
【図６】図６（ａ）は、本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置３００の検出器８０２付近の部分平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）中のＡ−Ａ’線に沿った断面図、図６（ｃ）は図６（ａ）中のＢ−Ｂ’線に沿った断面図、図６（ｄ）は図６（ａ）中のＣ−Ｃ’に沿った断面図である。
【図７】本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す断面図である。
【図８】実施の形態１に係るシリコン電極構造を利用した配線及びＭＯＳトランジスタのゲート電極の構成を示す断面図である。
【図９】実施の形態２に係るシリコン電極構造を利用した配線及びＭＯＳトランジスタのゲート電極の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１を示す斜視図である。固体撮像装置３００は、シリコン基板３０１と、シリコン基板３０１上に複数の検出器８０２が２次元状に配列されて構成される検出器アレイ８０１と、内部光電効果によって各検出器８０２で発生した電荷を、検出器アレイ８０１の垂直方向（図１中のＸ方向）に転送する垂直ＣＣＤ部５０９と、該垂直ＣＣＤ部５０９で転送した電荷をさらに検出器アレイ８０１の水平方向（図１中のＹ方向）に転送する水平ＣＣＤ部５１０と、水平ＣＣＤ部５１０から転送されてきた電荷を電圧に変換する出力アンプ５０８などを備える。ＣＣＤの場合、出力アンプ５０８は、一般に、ＦＤＡ(Floating Diffusion Amplifier)で構成される。
【００１１】
図２（ａ）は検出器８０２付近の部分平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）中のＡ−Ａ’線に沿った断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）中のＢ−Ｂ’線に沿った断面図、図２（ｄ）は図２（ａ）中のＣ−Ｃ’に沿った断面図である。個々の検出器８０２では、入射した光を伝導電荷に変換する光電変換部５０３が、シリコン基板３０１の表面近傍に形成される。そして、ゲート絶縁膜３０４が、光電変換部５０３を有するシリコン基板３０１の表面を覆うように全面に形成される。
【００１２】
ゲート絶縁膜３０４の上には、Ｙ方向に並ぶ個々の光電変換部５０３の受光エリアを覆うようにＹ方向に沿って薄膜シリコン電極５１１が形成される。薄膜シリコン電極５１１の上には、絶縁膜３０５が全面に形成される。そして、絶縁膜３０５の上には、Ｙ方向に沿って厚膜シリコン電極５１２が形成され、個々の光電変換部５０３の受光エリア以外に配置される。薄膜シリコン電極５１１および厚膜シリコン電極５１２は、絶縁膜３０５を貫通するコンタクトホール５０５を経由して互いに電気接続され、全体として垂直ＣＣＤ部５０９を構成している。
【００１３】
なお、ここでは、光電変換部５０３のうち、厚膜シリコン電極５１２で覆われていない領域のことを受光エリアとしている。しかし、厚膜シリコン電極５１２の厚さによっては、厚膜シリコン電極５１２で覆われている領域においても、検出器８０２に入射した光を受光して電荷を発生することができる。よって、本実施の形態においては、検出器８０２に入射した光を主として受光する領域という意味で、厚膜シリコン電極５１２で覆われていない領域のことを受光エリアと呼んでいる。
【００１４】
シリコン基板３０１の上部には、隣接する光電変換部５０３間の混信を防止するために、ストライプ状の分離部５０４がＸ方向に沿って設けられる。コンタクトホール５０５は、分離部５０４の上方に配置される。厚膜シリコン電極５１２は、分離部５０４での幅がそれ以外での幅より大きくなるように形成されており、これによりコンタクトホール５０５の断面寸法を大きくでき、配線抵抗の低減化が図られる。
【００１５】
ここで、固体撮像装置３００の動作について簡単に説明する。被写体が発した光が、検出器アレイ８０１内の検出器８０２に入射すると、シリコン基板３０１では、内部光電効果によって入射光量に応じた数の電子正孔対が発生する。即ち、シリコン基板３０１のうち、光が入射して電子正孔対が発生している領域を光電変換部５０３と称している。個々の光電変換部５０３の上に形成された薄膜シリコン電極５１１に対して電圧パルスを順番に印加することによって、各光電変換部５０３で発生した電荷が順番に転送される。
【００１６】
水平ＣＣＤ部５１０では、垂直ＣＣＤ部５０９の光電変換部の代わりに電荷蓄積部が用意されており、個々の電荷蓄積部の上に形成されたゲート電極に対して電圧パルスを順番に印加することによって、各電荷蓄積部に保持された電荷が順番に転送される。こうして２次元配列した検出器８０２で発生した電荷は、時系列のシリアル信号となって取り出され、続いて出力アンプ５０８によって電圧信号に変換され、被写体の２次元画像が得られる。
【００１７】
ここで、検出器８０２には、光領域全体を検出するパンクロマティック検出器と、カラーフィルタを光入射側に配置し、光スペクトル領域をいくつかに分割して検出するマルチバンド検出器の２種類がある。本実施形態においては、パンクロマティック検出器とマルチバンド検出器の両方を対象とする。
【００１８】
また、電荷の読出し方式によっても、検出器は２種類に分かれる。１つは、垂直ＣＣＤ部５０９と光電変換部５０３を並列に配置したエリアセンサであって、読出し方式がフレーム転送およびインターライン転送の場合に用いる検出器である。もう１つは、垂直ＣＣＤ５０９が光電変換部５０３を含んだラインセンサであって、読出し方式がＴＤＩ(Time Delay Integration)の場合に用いる検出器である。本実施形態においては、ＴＤＩ読み出し方式のラインセンサを例示している。
【００１９】
ここで、比較例として、薄膜シリコン電極５１１および厚膜シリコン電極５１２の膜厚がいずれも５０ｎｍ以下である場合、シリコン電極の電気抵抗が高くなるため、電気抵抗と電気容量の積で決まる遅延により、シリコン電極の駆動周波数が低くなる。逆に、薄膜シリコン電極５１１および厚膜シリコン電極５１２の膜厚がいずれも５０ｎｍより厚い場合、シリコン電極が光を吸収するため、シリコン電極の下にある光電変換部５０３の光感度が低くなってしまう。
【００２０】
これに対して本実施形態では、図２（ｂ）の断面図に示すように、下側に配置した薄膜シリコン電極５１１の膜厚Ｔ１を０．５ｎｍ以上で５０ｎｍ以下に設定し、上側に配置した厚膜シリコン電極５１２の膜厚Ｔ２を５０ｎｍより厚く、１μｍ以下に設定している。厚膜シリコン電極５１２の電気抵抗を低減するためには、膜厚Ｔ２の下限は５０ｎｍであることが好ましく、厚膜シリコン電極５１２の製造を容易にするためには、膜厚Ｔ２の上限は１μｍであることが好ましい。また、薄膜シリコン電極５１１の欠陥を防ぐためには、膜厚Ｔ１の下限は０．５ｎｍであることが好ましく、光が厚膜シリコン電極５１２を透過するためには、膜厚Ｔ１の上限は５０ｎｍであることが好ましい。
【００２１】
薄膜シリコン電極５１１と厚膜シリコン電極５１２を電気接続するためのコンタクトホール５０５は、図２（ａ）と図２（ｄ）に示すように、分離部５０４の上方に配置することが好ましく、これにより光電変換部５０３に入射する光はコンタクトホール５０５によって遮光されなくなる。
【００２２】
電気抵抗が高い薄膜シリコン電極５１１と電気抵抗が低い厚膜シリコン電極５１２は、コンタクトホール５０５を介して直接に電気接続されているため、合成抵抗値は両者の並列接続に相当し、その結果、シリコン電極両端の配線抵抗を低くできる。
【００２３】
また、図２（ｃ）の断面図に示すように、光電変換部５０３の受光エリアを確保するように、厚膜シリコン電極５１２に大きな開口を形成し、かつ、薄膜シリコン電極５１１を薄くすることによって、より多くの光が光電変換部５０３へ入射するようになり、検出感度を改善できる。
【００２４】
さらに、図２（ｄ）の断面図に示すように、薄膜シリコン電極５１１間の上方を厚膜シリコン電極５１２が覆うので、薄膜シリコン電極間５１１の空隙を厚膜シリコン電極５１２が埋めることになる。これにより電荷転送時におけるＣＣＤチャネルのポテンシャル障壁が小さくなる。その結果、シリコン電極のクロック伝達速度を向上させることができ、かつ、シリコン電極の下にある光電変換部５０３の光感度を向上できる。さらに、ＣＣＤの電荷転送効率も充分に確保できるので、ＭＴＦも充分に確保できる。すなわち、駆動周波数が高く、かつ、高感度に光を検出できるとともに、充分なＭＴＦを確保できる固体撮像装置を提供することが可能になる。
【００２５】
図３は、薄膜シリコン電極の膜厚と光電変換部の光感度との関係を示すグラフである。ここでは、ＣＣＤ構造を構成する材料の物性値を用いて、薄膜シリコン電極５１１の膜厚を変化させたときに、光電変換部５０３の光感度がどう変化するかについてシミュレーションを行った結果を説明する。なお、光電変換部５０３の光感度は、シリコン基板３０１における光吸収であるとした。
【００２６】
図４は、シミュレーションで用いたＣＣＤ構造を示す断面図であり、図４（ａ）はシリコン基板３０１を含み、図４（ｂ）はシリコン基板３０１を含まない。従って、シリコン基板３０１における光吸収は、図４（ａ）における光吸収と図４（ｂ）における光吸収の差分である。ここで、ＣＣＤ構造へ入射した光のうち、反射も透過もしなかった残りが、ＣＣＤ構造内で吸収されたものとする。これらの関係を式で表すと、以下のようになる。
【００２７】
光感度＝シリコン基板の光吸収＝ＣＣＤ構造全体の光吸収−シリコン基板以外の光吸収
光吸収＝入射光−反射光−透過光
【００２８】
図３を参照すると、膜厚が数ｎｍから５０ｎｍまでの範囲では、シリコン電極の膜厚が薄くなるほど、光感度が向上することが判る。
【００２９】
図５は、本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す断面図である。最初に、図５（ａ）に示すように、シリコン基板３０１を準備する。次に、図５（ｂ）に示すように、不純物拡散法またはイオン注入法を用いて、シリコン基板３０１の表面に不純物を導入することによって、分離部５０４、垂直ＣＣＤ部５０９の光電変換部（不図示）および水平ＣＣＤ部５１０の電荷蓄積部（不図示）として機能する不純物拡散層をそれぞれ形成する。次に、ＬＯＣＯＳ(Local Oxidation of Silicon)分離法またはトレンチ分離法によって、所定の位置に分離酸化膜（不図示）を形成する。
【００３０】
次に、図５（ｃ）に示すように、熱酸化法またはプラズマＣＶＤを用いて、シリコン基板３０１上に、酸化シリコンなどのゲート絶縁膜３０４を形成した後、ＣＶＤおよびエッチングを用いて薄膜シリコン電極５１１を形成する。薄膜シリコン電極５１１の導電率は、ドープする不純物濃度を調整することによって制御できる。
【００３１】
次に、図５（ｄ）に示すように、プラズマＣＶＤを用いて、薄膜シリコン電極５１１の上に、酸化シリコンや窒化シリコンなどの絶縁膜３０５を全面に形成した後、エッチングを用いて絶縁膜３０５の所定の位置に、薄膜シリコン電極５１１を露出させるコンタクトホール５０５を形成する。
【００３２】
次に、図５（ｅ）に示すように、ＣＶＤおよびエッチングを用いて厚膜シリコン電極５１２を形成した後、プラズマＣＶＤを用いて、酸化シリコンや窒化シリコンなどの絶縁膜３０６を全面に形成する。厚膜シリコン電極５１２の導電率は、ドープする不純物濃度を調整することによって制御できる。
【００３３】
次に、エッチングを用いて絶縁膜３０６の所定の位置に、厚膜シリコン電極５１２を露出させるコンタクトホール（不図示）を形成し、続いてＣＶＤおよびエッチングを用いて金属材料からなる配線層（不図示）を形成する。最後に、酸化シリコンや窒化シリコンなどの保護膜（不図示）を全面に形成する。こうして本実施形態に係る固体撮像装置３００が製造される。
【００３４】
実施の形態２．
図６（ａ）は、本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置３００の検出器８０２付近の部分平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）中のＡ−Ａ’線に沿った断面図、図６（ｃ）は図６（ａ）中のＢ−Ｂ’線に沿った断面図、図６（ｄ）は図６（ａ）中のＣ−Ｃ’に沿った断面図である。なお、本実施形態に係る固体撮像装置３００の外観は、図１と同様である。
【００３５】
本実施形態は、実施の形態１と比べて、薄膜シリコン電極５１１および厚膜シリコン電極５１２の上下関係を反対にし、即ち、薄膜シリコン電極５１１を上側に配置し、厚膜シリコン電極５１２下側に配置しているが、その他の構成や配置は実施の形態１と同様である。
【００３６】
個々の検出器８０２では、入射した光を伝導電荷に変換する光電変換部５０３が、シリコン基板３０１の表面近傍に形成される。そして、ゲート絶縁膜３０４が、光電変換部５０３を有するシリコン基板３０１の表面を覆うように全面に形成される。
【００３７】
ゲート絶縁膜３０４の上には、Ｙ方向に並ぶ個々の光電変換部５０３の受光エリア以外に配置されるように、Ｙ方向に沿って厚膜シリコン電極５１２が形成される。厚膜シリコン電極５１２の上には、絶縁膜３０５が全面に形成される。そして、絶縁膜３０５の上には、個々の光電変換部５０３の受光エリアを覆うようにＹ方向に沿って薄膜シリコン電極５１１が形成される。厚膜シリコン電極５１２および薄膜シリコン電極５１１は、絶縁膜３０５を貫通するコンタクトホール５０５を経由して互いに電気接続され、全体として垂直ＣＣＤ部５０９を構成している。
【００３８】
シリコン基板３０１の上部には、隣接する光電変換部５０３間の混信を防止するために、ストライプ状の分離部５０４がＸ方向に沿って設けられる。コンタクトホール５０５は、分離部５０４の上方に配置される。厚膜シリコン電極５１２は、分離部５０４での幅がそれ以外での幅より大きくなるように形成されている。
【００３９】
本実施形態では、０．５ｎｍ〜５０ｎｍの膜厚Ｔ１を有する薄膜シリコン電極５１１を下側に配置し、５０ｎｍより厚く、１μｍ以下の膜厚Ｔ２を有する厚膜シリコン電極５１２を上側に配置している。この配置では、実施の形態１と異なり、コンタクトホール５０５の下に厚膜シリコン電極５１２が存在することとなる。そのため、コンタクトホール５０５の開口時に、下地のシリコン電極を突き抜けるという不具合を防止できる。
【００４０】
シリコン電極が厚いときは、コンタクトホールをドライエッチング法で開口しても、突き抜けない。しかし、シリコン電極が薄くなると、突き抜けを防止するために、コンタクト孔をウエットエッチング法で開口する必要がある。突き抜けの発生は、ドライエッチング条件に依存するので、明確な厚さは指定できない。また、突き抜けは、ウェハ全面で均一に起こるものではなく、部分的に発生するので、歩留まりの低下として現れる。本実施形態では、コンタクトホールをドライエッチング法で開口しても、厚膜シリコン電極５１２が厚いため、突き抜けを確実に防止でき、その結果、製造歩留りが向上するという利点が得られる。
【００４１】
また、実施の形態１と同様に、電気抵抗が高い薄膜シリコン電極５１１と電気抵抗が低い厚膜シリコン電極５１２は、コンタクトホール５０５を介して直接に電気接続されているため、シリコン電極両端の配線抵抗を低くできる。また、光電変換部５０３の受光エリアを覆う薄膜シリコン電極５１１の膜厚を小さくできるため、光電変換部５０３の光感度を改善できる。また、ＣＣＤの電荷転送効率も充分に確保できるため、ＭＴＦも充分に確保できる。すなわち、駆動周波数が高く、かつ、高感度に光を検出できるとともに、充分なＭＴＦを確保でき、製造歩留りが高い固体撮像装置を提供することが可能になる。
【００４２】
本実施形態においても、シリコン電極の膜厚と光電変換部の光感度との関係についてのシミュレーションは、図３及び図４の説明と同様である。
【００４３】
図７は、本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す断面図である。最初に、図７（ａ）に示すように、シリコン基板３０１を準備する。次に、図７（ｂ）に示すように、不純物拡散法またはイオン注入法を用いて、シリコン基板３０１の表面に不純物を導入することによって、分離部５０４、垂直ＣＣＤ部５０９の光電変換部（不図示）および水平ＣＣＤ部５１０の電荷蓄積部（不図示）として機能する不純物拡散層をそれぞれ形成する。次に、ＬＯＣＯＳ(Local Oxidation of Silicon)分離法またはトレンチ分離法によって、所定の位置に分離酸化膜（不図示）を形成する。
【００４４】
次に、図７（ｃ）に示すように、熱酸化法またはプラズマＣＶＤを用いて、シリコン基板３０１上に、酸化シリコンなどのゲート絶縁膜３０４を形成した後、ＣＶＤおよびエッチングを用いて厚膜シリコン電極５１２を形成する。厚膜シリコン電極５１２の導電率は、ドープする不純物濃度を調整することによって制御できる。
【００４５】
次に、図７（ｄ）に示すように、プラズマＣＶＤを用いて、厚膜シリコン電極５１２の上に、酸化シリコンや窒化シリコンなどの絶縁膜３０５を全面に形成した後、エッチングを用いて絶縁膜３０５の所定の位置に、厚膜シリコン電極５１２を露出させるコンタクトホール５０５を形成する。
【００４６】
次に、図７（ｅ）に示すように、ＣＶＤおよびエッチングを用いて薄膜シリコン電極５１１を形成した後、プラズマＣＶＤを用いて、酸化シリコンや窒化シリコンなどの絶縁膜３０６を全面に形成する。薄膜シリコン電極５１１の導電率は、ドープする不純物濃度を調整することによって制御できる。
【００４７】
次に、エッチングを用いて絶縁膜３０６の所定の位置に、薄膜シリコン電極５１１を露出させるコンタクトホール（不図示）を形成し、続いてＣＶＤおよびエッチングを用いて金属材料からなる配線層（不図示）を形成する。最後に、酸化シリコンや窒化シリコンなどの保護膜（不図示）を全面に形成する。こうして本実施形態に係る固体撮像装置３００が製造される。
【００４８】
実施の形態３．
本実施形態では、実施の形態１及び実施の形態２に共通して、配線及びＭＯＳ(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタのゲート電極として、金属材料の代わりに、本発明のようなシリコン電極を転用することがある。
【００４９】
図８は、実施の形態１に係るシリコン電極構造を利用した配線及びＭＯＳトランジスタのゲート電極の構成を示す断面図である。シリコン基板３０１の上にはゲート絶縁膜３０４が全面に形成され、ゲート絶縁膜３０４の上には薄膜シリコン電極５１１が形成される。薄膜シリコン電極５１１の上には絶縁膜３０５が形成され、絶縁膜３０５の上には厚膜シリコン電極５１２が形成される。薄膜シリコン電極５１１および厚膜シリコン電極５１２は、絶縁膜３０５を貫通するコンタクトホール５０５を経由して互いに電気接続される。厚膜シリコン電極５１２の上には絶縁膜３０６が形成される。
【００５０】
図９は、実施の形態２に係るシリコン電極構造を利用した配線及びＭＯＳトランジスタのゲート電極の構成を示す断面図である。シリコン基板３０１の上にはゲート絶縁膜３０４が全面に形成され、ゲート絶縁膜３０４の上には厚膜シリコン電極５１２が形成される。厚膜シリコン電極５１２の上には絶縁膜３０５が形成され、絶縁膜３０５の上には薄膜シリコン電極５１１が形成される。厚膜シリコン電極５１２および薄膜シリコン電極５１１は、絶縁膜３０５を貫通するコンタクトホール５０５を経由して互いに電気接続される。薄膜シリコン電極５１１の上には絶縁膜３０６が形成される。
【００５１】
こうした電極構造を採用することによって、従来と比べて電気抵抗及び面積を増大させることなく、配線及びＭＯＳトランジスタのゲート電極を形成することができる。
【００５２】
以上の説明では、半導体基板材料および電極材料として、シリコン（Ｓｉ）を使用した場合を例示したが、その他の半導体材料、例えば、ゲルマニウム（Ｇｅ），ＧａＡｓ，ＩｎＰ，ＧａＮ，ＺｎＳｅ，ＣｄＳ，ＺｎＯ，ＳｉＣ，ＳｉＧｅなど使用することも可能である。
【符号の説明】
【００５３】
３００  固体撮像装置、  ３０１  シリコン基板、  ３０４  ゲート絶縁膜、
３０５，３０６  絶縁膜、  ５０３  光電変換部、  ５０４  分離部、
５０５  コンタクトホール、  ５０８  出力アンプ、  ５０９  垂直ＣＣＤ部、
５１０  水平ＣＣＤ部、  ５１１  薄膜シリコン電極、  ５１２  厚膜シリコン電極、
８０１  検出器アレイ、  ８０２  検出器。
【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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