(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光電荷を半導体基板内に形成された電荷転送チャネルに沿って所定の方向へと転送するための転送電極を備えた固体撮像装置の製造方法であって、
前記転送電極を形成する工程が、
前記半導体基板上に被エッチング膜を形成する工程と、
前記被エッチング膜上にマスク形成膜を形成する工程と、
前記マスク形成膜上にフォトレジスト膜を形成する工程と、
第１のフォトマスクを用いて前記フォトレジスト膜を露光する工程と、
続いて第２のフォトマスクを用いて前記フォトレジスト膜を露光する工程と、
前記フォトレジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして前記マスク形成膜をエッチングすることにより前記マスク形成膜から前記エッチングマスクを形成する工程と
前記エッチングマスクを用いて前記被エッチング膜をエッチングする工程とを含み、
前記第１のフォトマスクは前記転送電極の一辺に対応するパターンを備え、前記第２のフォトマスクは、前記転送電極の他の一辺に対応するパターンを備えることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項２】
前記マスク形成膜が、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜およびシリコン酸窒化膜から選ばれるいずれかの膜である請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１のフォトマスクが対応する前記転送電極の一辺と、前記第２のフォトマスクが対応する前記転送電極の他の一辺とが略直角に交わる請求項１または２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像装置およびその製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、薄膜をパターニングして形成される転送電極に特徴を有する固体撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
これまでの固体撮像装置では、受光電荷を転送するための転送電極として、多層ポリシリコン構造（以下、単に「多層構造」という）が一般に採用されてきた。多層構造の転送電極は、微細なゲート間隔を酸化によって容易に形成できるため、転送効率を確保し易いという利点を有する。しかし、セルサイズの微細化に伴い、多層構造では、素子段差の低減や分離幅の縮小が困難となってきている。感度特性の向上を図るために、素子段差の低減や分離幅の縮小を実現するためには、単層ポリシリコン構造（以下、単に「単層構造」という）が有利である。
【０００３】
単層構造では、低電圧で電荷を転送するために、隣接する転送電極の間隔を、微細かつ正確に制御しなければならない。そのため、電極を所望の形状に正確にパターニングすることが重要となる。しかし、従来の方法では、微細な所望の形状に転送電極をパターニングすることが困難であった。
【０００４】
ここで、従来の単層構造の転送電極とその製造方法の例について、図面を参照して説明する。図１４に示した固体撮像装置は、垂直転送方向（図１４のＹ2−Ｙ2’方向）について互いに重なり合わない単層構造の垂直転送電極１１２、１１３を備えている。
【０００５】
従来、垂直転送電極は、図１４のＹ2−Ｙ2’断面についての工程図である図１６に示すように、単一のフォトマスクを用いた露光および現像により、パターニングされていた。なお、ｎ型シリコン基板に形成したｐ型ウェル１０２内には、予め所定の拡散領域が形成されている。すなわち、図１４のＸ2−Ｘ2’断面を示す図１５に示すように、ｎ型シリコン基板１０１に形成したｐ型ウェル１０２には、ｎ型拡散領域である受光部１０３、ｐ+型拡散領域である読み出し制御部１０６および分離部１０７が形成されている。
【０００６】
次いで、シリコン基板上に熱酸化によりゲート酸化膜１１１を形成し、このゲート酸化膜１１１上に減圧ＣＶＤ法によりポリシリコン膜１２７を形成する（図１６(ａ)）。さらに、ポリシリコン膜１２７上にフォトレジストを塗布し、フォトマスクを介してフォトレジストを露光し、現像して所定のレジストパターン１２８を形成する（図１６(ｂ)）。レジストを露光および現像するに際し、レジストとしてポジ型レジストを用いる場合には、フォトマスクには、所望の垂直転送電極パターンと同一形状のマスクパターンが用いられる。
【０００７】
さらに、このレジストパターン１２８をマスクとしてポリシリコン膜１２７をエッチングした後（図１６(ｃ)）、レジストパターン１２８を除去して、垂直転送電極１１２、１１３を形成する（図１６(ｄ)）。
【０００８】
しかし、こうして形成した垂直転送電極１１２、１１３は、図１４に示したように、隅角部において、用いたフォトマスクのマスク端部１１２ａ、１１３ａよりも後退した丸みを帯びた形状となっていた。このように垂直転送電極の隅角部が丸くなるのは、エッチングマスクとしたレジストパターン１２８の隅角部が丸まっているからである。レジストパターン１２８の隅角部が丸くなるのは、フォトマスクの隅角部では、フォトレジストがパターン端部で生じる回折光の影響を２方向から受けるために、フォトレジストがフォトマスクの形状どおりに露光されないためである。このような電極形状の設計形状からの後退は、露光時にフォーカスがずれた場合（デフォーカスとなった場合）に特に顕著となる。
【０００９】
このため、図１４の拡大図である図１７に示したように、従来の固体撮像装置では、垂直転送チャネル１０４上において、転送チャネル幅方向中央部における転送電極の間隔１２１と端部における転送電極の間隔１２２とが異なっていた。
【００１０】
このような転送電極の間隔のバラツキは、転送効率に大きな影響を及ぼす。単層構造の転送電極では、電極間隔が比較的大きいため（０．２５μｍ程度）、図１８に示したように、電極のギャップ部分１０５においては、印加電圧のみではポテンシャルを制御できないポテンシャルポケット１２９が生じる。そこで、電極間のギャップ部分１０５には、Ｂ+を注入してポテンシャルを調整し、ポテンシャルポケット１２９にトラップされる転送残りを防止できるようなポテンシャル分布１３０を実現していた。
【００１１】
しかし、上述のように電極間の間隔にバラツキがあると、ポテンシャルポケット１２９の深さにもバラツキが生じる。このため、ポテンシャルポケット１２９が解消されずに部分的に残存し、電荷転送効率が劣化する。
【００１２】
セルサイズが微細化された固体撮像装置において、転送効率を確保するべく隅角部の後退を見込んで電極の大きさを設計したのでは、受光部１０３の面積が制限されて感度を向上させることができない。また、垂直転送チャネル１０４の幅を制限したのでは、転送できる電荷量が制限され、いわゆる飽和特性が劣化する。このように、垂直転送電極の隅角部の後退は、単層構造の転送電極を備えた固体撮像装置の転送効率と感度等との両立を阻む要因となっていた。
【００１３】
以上では、単層構造の転送電極について説明したが、多層構造の転送電極においても、隅角部におけるパターンの後退は問題となっている。
【００１４】
すなわち、上記と同様の現象により、垂直転送電極の隅角部が丸くなると、多層構造の垂直転送電極では、電極の重なりにバラツキが生じる。このため、図１９に示すように、垂直転送電極１１４、１１５が互いに重なっている領域の幅１２４が、垂直転送チャネル１０４の幅１２３よりも狭くなる場合がある。このように垂直転送チャネル１０４上に垂直転送電極の重なりが存在しない領域では、電荷転送に支障が生じる。単層構造の転送電極の場合と同様、電荷転送効率を重視すると、特にセルサイズの微細化が進行した固体撮像装置では、他の特性に問題が生じる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、セルサイズを微細化させても、感度等他の特性を劣化させることなく転送効率を良好に維持できる固体撮像装置とその製造方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために鋭意検討した結果、転送電極の隅角部の変形を抑制しながらパターニングする方法が見出され、本発明が完成された。
【００２１】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、少なくとも転送電極の隅角部を構成する端部ごとにフォトマスクを準備し、これら複数のフォトマスクを利用して転送電極を形成する点に特徴を有する。
【００２２】
すなわち、本発明の個体撮像装置の製造方法の一形態は、受光電荷を半導体基板内に形成された電荷転送チャネルに沿って所定の方向へと転送するための転送電極を備えた固体撮像装置の製造方法であって、前記転送電極を形成する工程が、前記半導体基板上に被エッチング膜を形成する工程と、前記被エッチング膜上にマスク形成膜を形成する工程と、前記マスク形成膜上にフォトレジスト膜を形成する工程と、第１のフォトマスクを用いて前記フォトレジスト膜を露光する工程と、続いて第２のフォトマスクを用いて前記フォトレジスト膜を露光する工程と、前記フォトレジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとして前記マスク形成膜をエッチングすることにより前記マスク形成膜から前記エッチングマスクを形成する工程と前記エッチングマスクを用いて前記被エッチング膜をエッチングする工程とを含み、記第１のフォトマスクは前記転送電極の一辺に対応するパターンを備え、前記第２のフォトマスクは、前記転送電極の他の一辺に対応するパターンを備えることを特徴とする。
【００２３】
このように転送電極の隅角部を表出させるためのエッチングマスクのマスク端部を、少なくとも２つのフォトマスクを用いた個別の露光および現像に基づいて形成することにより、隅角部における転送電極の後退を抑制することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の固体撮像装置の一形態を示す平面図であり、図２は、図１の固体撮像装置のＸ1−Ｘ1’断面図である。
【００２７】
この固体撮像装置は、図２に示したように、Ｘ1−Ｘ1’断面方向においては従来と同様に、ｎ型シリコン基板１内に形成されたｐ型ウェル２に、ｎ型拡散領域である受光部３および垂直転送チャネル４が形成されている。また、受光部３および垂直転送チャネル４の間には、ｐ+型拡散領域として読み出し制御部６および分離部７が形成されている。また、垂直転送チャネル４の上方には、シリコン基板上に形成されたゲート酸化膜１１を介してポリシリコンからなる垂直転送電極１２が形成されている。
【００２８】
受光部（フォトダイオード）３の光電変換機能により、外部からの入射光から生成した受光電荷は、ゲート電極としても作用する垂直転送電極１２への読み出し電圧の印加により、受光部３から読み出し制御部６を経て垂直転送チャネル４へと読み出される。次いで、垂直転送電極１２、１３への所定パターンの転送電圧の印加により、受光電荷は、垂直転送チャネル４内を垂直方向（図１におけるＹ1−Ｙ1’方向）に転送されていく。
【００２９】
本実施形態では、垂直転送チャネルに電圧を印加する垂直転送電極１２、１３が、互いに重なり合わない単層の電極として配置されている。このような単層構造であっても、本実施形態の垂直転送電極１２、１３は、隅角部が略直角に形成されているため、隣接する垂直転送電極の間隔が垂直転送チャネル４の全幅にわたって略同一となっている。
【００３０】
以下、このような垂直転送電極１２、１３の製造方法を説明する。
【００３１】
まず、本実施形態において使用するフォトマスクについて説明する。図５（ａ）および図５（ｂ）は、それぞれ、本実施形態で使用する第１のフォトマスク６１および第２のフォトマスク６２の平面図である。この２枚のフォトマスクは、互いに重ね合わせたときに重複する領域が垂直転送電極１２、１３に相当するように形成されている。
【００３２】
また、これらのフォトマスクは、垂直転送電極１２、１３の隅角部に対応するマスク上の隅角部を構成する２つの端部を、それぞれが個別に備えている。例えば、図１における垂直転送電極１２の第１の端部４１と第２の端部４２に着目すると、第１の端部４１は、第１のフォトマスク６１の辺５１に含まれ、第２の端部４２は第２のフォトマスク６２の辺５２に含まれている。
【００３３】
このように、２枚のフォトマスクは、互いに重ね合わせたときに、重複する領域（マスクの論理積領域）が目的とする垂直転送電極のパターンとなり、かつ垂直転送電極の隅角部に対応するマスク隅角部が２枚のフォトマスクを重ね合わせることにより始めて表出するように形成されている。
【００３４】
換言すれば、２枚のフォトマスクは、垂直転送電極の隅角部を構成する端部を当該隅角部の方向へと延伸した辺を備えている。また、図示したように転送電極の隅角部の角度、すなわちフォトマスクの辺が交差する角度は、略直角に設定される。
【００３５】
なお、フォトマスクの材料および作製方法には、従来の材料および作製方法を適用できる。例えば、透明基板として石英ガラス基板を使用し、マスクパターンとしてはクロム膜を使用できる。
【００３６】
このようなフォトマスクを用いて、図３および図４に示したように固体撮像装置の転送電極が形成される。なお、図３は、図１のＹ1−Ｙ1’方向の断面から見た工程図であり、図４は、半導体基板の上方から図１のＸ1−Ｘ1’方向を図示左右方向として示した工程図である。
【００３７】
予め、ｎ型シリコン基板内のｐ型ウェル２には、ｎ型拡散領域である垂直転送チャネル４等が形成され、さらにシリコン基板上には、熱酸化によってゲート絶縁膜１１が形成される（図３（ａ）、図４（ａ））。ゲート絶縁膜１１の厚さは、特に２０〜３５ｎｍ程度が好ましい。さらにゲート絶縁膜１２上には、被エッチング膜となるポリシリコン膜２７が形成される。ポリシリコン膜２７の形成は、例えば減圧ＣＶＤ法によって実施することができる。また、ポリシリコン膜２７にはリン等を（例えば１．０×１０20ｃｍ-3〜５．０×１０20ｃｍ-3程度）ドープしてもよい。
【００３８】
次いで、ポリシリコン膜２７上にシリコン酸化膜３１を成膜する（図３（ｂ）、図４（ｂ））。シリコン酸化膜３１の形成は、例えば、テトラエチルオルトシリケイト（ＴＥＯＳ）を使用した減圧ＣＶＤ法によって実施することができる。シリコン酸化膜３１の膜厚は、５０〜１００ｎｍ程度が好ましい。
【００３９】
さらに、シリコン酸化膜３１上にフォトレジストを塗布してレジスト膜を形成する。ここで使用されるレジストはポジ型レジストである。これを第１のフォトマスク６１を介して露光し、レジストに第１のフォトマスクに形成されたパターンを転写する。露光にはｇ線、ｉ線、ＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザー等、従来から慣用されている露光器を使用することができる。露光後、現像液を用いて現像し、第１のレジストパターン２８が形成される（図３（ｃ）、図４（ｃ））。
【００４０】
引き続いて、第１のレジストパターン２８をエッチングマスクとしてシリコン酸化膜３１をエッチングし、シリコン酸化膜パターン３２を形成する（図３（ｄ）、図４（ｄ）））。エッチングにはドライエッチングを使用することが好ましく、例えばＣＨＦ3ガスを用いたドライエッチングが好適である。
【００４１】
第１のレジストパターン２８を除去した後（図３（ｅ）、図４（ｅ））、シリコン酸化膜パターン３２およびポリシリコン膜２７上に再度レジストを塗布して再びレジスト膜を形成する。ここで使用されるレジストも、ポジ型レジストである。これを第２のフォトマスク６２を介して露光し、レジストに第２のフォトマスクに形成されたパターンを転写する。これを現像液を用いて現像し、第２のレジストパターン２９が形成される（図３（ｆ）、図４（ｆ））。
【００４２】
こうして得た第２のレジストパターン２９をエッチングマスクとしてシリコン酸化膜パターン３２をエッチングし、シリコン酸化膜からなる所定のパターンのエッチングマスク３３を表出させる（図３（ｇ）、図４（ｇ））。エッチングマスク３３は、第１のフォトマスク６１および第２のフォトマスク６２を重ね合わせたときにマスクパターンが重なり合う領域に相当する形状を備えている。ここでも、エッチングには、上記と同様、ドライエッチングを採用することが好ましい。ただし、この場合は、露出しているポリシリコン膜２７がエッチングされないように、シリコン酸化膜とポリシリコン膜との選択比が充分大きくなるような条件でエッチングすることが好ましい。
【００４３】
その後は、第２のレジストパターン２９を除去し（図３（ｈ）、図４（ｈ））、エッチングマスク３３を用いて、ポリシリコン膜２７をエッチングすることにより、垂直転送電極１２、１３を形成する（図３（ｉ）、図４（ｉ））。エッチングにはドライエッチングを使用することが好ましく、例えば塩素系ガスを使用したドライエッチングが好適である。
【００４４】
なお、ここでは、エッチングマスクを形成するためのマスク形成膜として、シリコン酸化膜を用いたが、これに限ることなく、マスク形成膜には各種の材料を用いることができる。マスク形成膜としては、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜およびシリコン酸窒化膜から選ばれるいずれかの膜が好ましい。
【００４５】
上記の方法では、使用するフォトマスクのマスクパターンが、目的とするパターンの隅角部を備えていない。マスクパターンが備えているのは、目的とするパターンの隅角部を構成する端部を含む辺のみである。これらの辺は、図５に示したように、目的とするパターンの隅角部を当該隅角部の頂点方向に延伸されて形成されている。
【００４６】
このような複数のフォトマスクを使用して複数回のフォトリソグラフィー工程およびエッチング工程を実施することにより、隅角部の形状や寸法がマスクパターン重なり合う部分とほぼ同一であるシリコン酸化膜のマスクパターンを形成することができる。なお、本実施形態において上記各工程は２回実施したが、工程の繰り返し回数はこれに限らない。また、用いるフォトマスクも２つに限らない。
【００４７】
こうして形成したシリコン酸化膜をエッチングマスクとして使用するため、被エッチング膜であるポリシリコン膜から各マスクパターンが重なり合う部分と略同一の形状および寸法を有するマスクパターンを表出させることができる。
【００４８】
上記方法により、隅角部が略直角であり、隅角部においてもパターンの後退距離が従来よりも極めて抑制された転送電極を形成することができる。
【００４９】
図６により、転送電極の隅角部における後退距離について説明する。図６に示した転送電極１２は、垂直転送方向についての端部４１を通過し、垂直転送方向と直交する方向に沿って伸長する第１の基準線７１から、隅角部において距離ＦHだけ後退している。同様に、垂直転送方向と直交する方向についての端部を通過し、垂直転送方向に沿って伸長する第２の基準線７２から、隅角部において距離ＦWだけ後退している。
【００５０】
後退距離ＦHおよびＦWは、従来の方法では０．２μｍ以下とすることができず、０．４μｍ程度にまで及ぶこともあった。しかし、上記で説明した方法では、これらの後退幅ＦHおよびＦWを、０．２μｍ以下、さらには０．１μｍ以下にまで抑制できる。
【００５１】
このように、転送電極の後退距離が小さく、転送電極の隅角部が略直角になると、転送効率と、良好な感度、飽和特性とを両立できるばかりではなく、電荷転送チャネルと転送電極とのマスクの合わせズレに対する許容値を大きくとることもできる。例えば、図１における垂直転送チャネル４の端部から垂直転送電極１２の端部までの垂直転送チャネル４幅方向の間隔２５は、実質的にはマスクの合わせズレに対する許容範囲を示すと考えることができる。このように、転送電極の隅角部を略直角に形成することは、固体撮像装置の製造歩留まりの向上にも有利である。
【００５２】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、ポリシリコン膜をパターニングするためのエッチングマスクを形成するためにシリコン酸化膜を用いたが、パターニングしたレジスト自体をエッチングマスクとして用いてもよい。
【００５３】
レジスト自体をエッチングマスクとして用いる本実施形態によれば、第１の実施形態よりも工程を簡略化できる。すなわち、第１の実施形態において、マスク形成膜となるシリコン酸化膜を形成する必要がなく、エッチングマスクを形成するためにシリコン酸化膜をエッチングする必要もない。
【００５４】
具体的には、第１の実施形態では、被エッチング膜上にマスク形成膜を形成する工程、マスク形成膜上に第１のフォトレジスト膜を形成する工程、第１のフォトレジスト膜を第１のフォトマスクを用いて露光および現像して第１のレジストパターンを形成する工程、第１のレジストパターンをマスクとしてマスク形成膜をエッチングする工程、マスク形成膜上から第１のレジストパターンを除去する工程、マスク形成膜上に第２のフォトレジスト膜を形成する工程、第２のフォトレジスト膜を第２のフォトマスクを用いて露光および現像して第２のレジストパターンを形成する工程、第２のレジストパターンをマスクとしてマスク形成膜をエッチングすることによりマスク形成膜からエッチングマスクを表出する工程をこの順に実施した。
【００５５】
一方、本実施形態では、被エッチング膜上に第１のフォトレジスト膜を形成する工程、第１のフォトレジスト膜を第１のフォトマスクを用いて露光および現像することにより第１のレジストパターンを形成する工程、第１のレジストパターンをマスクとして被エッチング膜をエッチングする工程、第１のレジストパターンを除去する工程、被エッチング膜上に第２のフォトレジスト膜を形成する工程、第２のフォトレジスト膜を第２のフォトマスクを用いて露光および現像することにより第２のレジストパターンを形成する工程、第２のレジストパターンをマスクとして被エッチング膜をエッチングする工程、第２のレジストパターンを除去する工程がこの順に実施される。
【００５６】
しかし、本実施形態では、２回目のエッチングの際にゲート酸化膜１１の一部がエッチング雰囲気に曝されるために、ゲート酸化膜１１の膜厚が減少することになる。ゲート酸化膜１１の膜厚が薄くなり過ぎると、シリコン基板内の欠陥が誘発され、「白傷」と呼ばれる画質上の欠点が発生する。
【００５７】
したがって、本実施形態においては、ゲート酸化膜１１の膜厚を比較的厚く形成することが求められる。ゲート酸化膜１１の膜厚は、具体的には５０ｎｍ以上とすることが好ましい。一方、ゲート酸化膜１１の膜厚が５０ｎｍ未満の場合には、第１の実施形態のように、マスク形成膜を利用することが好ましい。特に、第１の実施形態のように、マスク形成膜にシリコン酸化膜を用いると、ゲート酸化膜との大きな選択比を確保しやすくなり、ゲート酸化膜１１の膜厚の減少を効果的に抑制できる。
【００５８】
（第３の実施形態）
第１の実施形態では、エッチングマスクを形成するために、複数のレジスト膜を用いたが、１つのレジスト膜を用いてエッチングマスクを形成してもよい。
【００５９】
レジストの塗布を１回のみとする本実施形態によれば、第１の実施形態よりも工程を簡略化できる。本実施形態により、第１の実施形態と同様のパターンの転送電極を形成する場合の例を、図３に対応する図７、および図４に対応する図８を用いて説明する。
【００６０】
本実施形態においても、ゲート酸化膜１１、ポリシリコン膜２７およびシリコン酸化膜３１の形成までの工程は、第１の実施形態と同様である（図７（ａ）〜（ｂ）、図８（ａ）〜（ｂ））。
【００６１】
次いで、第１の実施形態と同様、シリコン酸化膜３１上にレジストが塗布されてレジスト膜２８ａが形成され（図７（ｃ）、図８（ｃ））、このレジスト膜を第１のフォトマスク６１を介して露光する。こうして、第１のフォトマスクに形成されたパターンが転写されたレジスト膜が形成される。
【００６２】
本実施形態では、単一のレジスト膜を用いるために、第１のフォトマスク６１を介して露光されたレジスト膜を、さらに第２のフォトマスク６２を介して露光し、レジスト膜に第２のフォトマスクに形成されたパターンも転写する。さらに、これを現像液を用いて現像し、レジストパターン３０を形成する（図７（ｄ）、図８（ｄ））。このレジストパターン３０は、第１の実施形態における第２のレジストパターン２９と同じパターンを有する。
【００６３】
以降、第１の実施形態と同様に、レジストパターン３０をエッチングマスクとしてシリコン酸化膜３１をエッチングし、シリコン酸化膜からなる所定のパターンのエッチングマスク３３を表出させ（図７（ｅ）、図８（ｅ））、レジストパターン３０を除去し（図７（ｆ）、図８（ｆ））、エッチングマスク３３を用いてポリシリコン膜２７をエッチングして転送電極１２、１３を形成する（図７（ｇ）、図８（ｇ））。
【００６４】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様、後退幅が０．２μｍ以下にまで抑制された略直角の転送電極を得ることができる。また、本実施形態では、レジストの塗布および現像を、複数回実施する必要がないために、第１の実施形態に比べて工程を簡略化できる。
【００６５】
（第４の実施形態）
第３の実施形態においても、シリコン酸化膜を形成することなく、パターニングしたレジスト自体をエッチングマスクとして用いてもよい。この工程を用いれば、さらに工程を簡略化することができる。
【００６６】
具体的には、第３の実施形態では、被エッチング膜上にマスク形成膜を形成する工程、マスク形成膜上にフォトレジスト膜を形成する工程、第１のフォトマスクを用いてフォトレジスト膜を露光する工程、引き続き第２のフォトマスクを用いてフォトレジスト膜を露光する工程、フォトレジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程、レジストパターンをマスクとしてマスク形成膜をエッチングすることによりマスク形成膜からエッチングマスクを表出する工程をこの順に実施した。
【００６７】
一方、本実施形態では、被エッチング膜上にフォトレジスト膜を形成する工程、第１のフォトマスクを用いてフォトレジスト膜を露光する工程、引き続き第２のフォトマスクを用いてフォトレジスト膜を露光する工程、フォトレジスト膜を現像することによりフォトレジスト膜からエッチングマスクを表出する工程とがこの順に実施される。
【００６８】
しかし、本実施形態では、レジストパターンをマスクにしてエッチングしているために、エッチングマスクの断面形状を、第３の実施形態における程度までには垂直に仕上げることが困難となる。このように、寸法制御性においては、マスク形成膜からパターニングしてエッチングマスクを形成する方法が優れている。したがって、寸法を極めて正確に制御する必要があるときは、第１よび第３の実施形態のように、シリコン酸化膜等からなるエッチングマスクを用いることが好ましい。
【００６９】
（第５の実施形態）
上記各実施形態では、単層構造の転送電極について説明したが、本発明は、多層構造の転送電極にも適用できる。
【００７０】
図９は、上記第１〜第４の実施形態で説明した製造方法を適用して形成した多層構造の垂直転送電極の例を示す平面図である。
【００７１】
図９に示したように、垂直転送電極１４、１５（第１の垂直転送電極１４の一部に重なるように第２の垂直転送電極１５が形成されている）は、上記と同様、隅角部が略直角に形成されており、垂直転送電極１４、１５が垂直方向（電荷転送方向）について重複している距離も、垂直転送チャネル４上の全幅にわたって略同一となっている。また、従来問題となっていた垂直転送電極が重ならない領域（図１９参照）も解消されている。
【００７２】
このような垂直転送電極は、基本的には、上記各実施形態で説明した製造方法を、垂直転送電極の各層について繰り返すことにより製造することができる。各垂直転送電極の層間には、従来と同様、絶縁のために、シリコン酸化膜等が形成される。こうして形成された略直角の隅角部を有する垂直転送電極は、単層構造の場合と同様、転送効率を確保しながら、感度等を向上させるために有効である。このように、本発明は、単層構造のみならず多層構造を有する垂直転送電極に対して効果がある。
【００７３】
なお、本発明は、電極形成方法についての課題を解決するために完成されたものであるが、これに限定されるものではなく、転送電極とともに、金属配線の形成等固体撮像装置のその他の部材の形成に、上記各実施形態で説明したパターニング方法を適用してもよい。
【００７４】
【実施例】
第１の実施形態で説明した方法と同様の方法により、垂直転送電極を作製した。ここで、シリコン基板上に形成した各薄膜の膜厚は、シリコン基板側から順に、ゲート酸化膜であるシリコン酸化膜が３０ｎｍ、被エッチング膜となるポリシリコン膜が３００ｎｍ、マスク形成膜となるシリコン酸化膜が１００ｎｍ、２回形成するレジスト膜はともに１０００ｎｍとした。
【００７５】
また、ゲート酸化膜であるシリコン酸化膜は熱酸化法により、ポリシリコン膜は減圧ＣＶＤ法により、マスク形成膜となるシリコン酸化膜はＴＥＯＳを用いた減圧ＣＶＤ法により、各々成膜した。また、レジストの露光は、２回ともｉ線により行った。
【００７６】
こうして図１に示したと同様のパターンとなるように形成した垂直転送電極Ａ上に、従来一般に実施されてきたように、さらに遮光膜、平坦化膜、カラーフィルタ、オンチップレンズ等を形成して固体撮像装置Ａを得た。
【００７７】
一方、比較のために、従来から実施されてきたように、マスク形成膜を形成することなくレジストを直接エッチングマスクとして用い、かつレジストのパターニングに目的とする垂直転送電極の形状と同一の形状を有するフォトマスクを用いて露光および現像する製造方法により、垂直転送電極Ｂを作製した。なお、各層の膜厚および形成方法は、垂直転送電極Ａと同様とした。また、この垂直転送電極上にも、上記と同様、さらに遮光膜、平坦化膜、カラーフィルタ、オンチップレンズ等を形成して固体撮像装置Ｂを得た。
【００７８】
上記各工程において、転送電極を形成した後に、垂直転送電極Ａと垂直転送電極Ｂとを、走査型電子顕微鏡により観察した。その結果、垂直転送電極Ａは、図１０に示したように、隅角部からの後退距離Ｒが０．０５μｍ以下であって実質的に直角の隅角部（頂点）を有することが確認された。一方、垂直転送電極Ｂでは、図１１に示したように、隅角部からの後退距離Ｒが約０．３μｍであった。
【００７９】
次に、固体撮像装置の転送効率を比較した。その結果、図１２に示すように、固体撮像装置Ａでは、転送電子数にかかわらず、９０％以上の転送効率が得られたのに対し、固体撮像装置Ｂでは、図１３に示すように、特に転送電子数が少ない領域において、転送効率が大きく低下することが確認された。これは、固体撮像装置Ｂでは、光量に依存しない一定の割合で転送残り電子が生じているためである。
【００８０】
なお、ここで、転送効率とは、ゲート毎に転送する信号電荷のもとの信号電荷に対する割合［％］である。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光リソグラフィによるパターン隅角部におけるパターンの後退を抑制し、所望の形状のパターニングした転送電極を得ることができる。その結果、セルサイズを微細化させても、転送効率を良好に保ちながら、感度、飽和特性も良好に維持した固体撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の固体撮像装置の一形態の垂直転送部近傍を示す平面図である。
【図２】  図１に示した固体撮像装置のＸ1−Ｘ1’断面を示す図である。
【図３】  図１に示した固体撮像装置のＹ1−Ｙ1’断面により、本発明の固体撮像装置の製造方法の一例を示す工程図である。
【図４】  図３により示した工程を、図１のＸ1−Ｘ1’方向を図中左右方向とする平面により示す工程図である。
【図５】  本発明の製造方法に用いるフォトマスクのパターン例を示す平面図である。
【図６】  本発明の固体撮像装置における転送電極の後退距離を説明するための平面図である。
【図７】  図１に示した固体撮像装置のＹ1−Ｙ1’断面により、本発明の固体撮像装置の製造方法の別の一例を示す工程図である。
【図８】  図４により示した工程を、図１のＸ1−Ｘ1’方向を図中左右方向とする平面により示す工程図である。
【図９】  本発明の固体撮像装置の別の一形態の垂直転送部近傍を拡大して示す平面図である。
【図１０】  実施例において本発明の製造方法により作製した垂直転送電極の形状を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図１１】  従来の方法により作製した垂直転送電極の形状を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図１２】  実施例において本発明の製造方法により作製した垂直転送電極を用いた転送電子数と転送効率との関係を示す図である。
【図１３】  従来の方法により作製した垂直転送電極を用いた転送電子数と転送効率との関係を示す図である。
【図１４】  従来の固体撮像装置の垂直転送部近傍を示す平面図である。
【図１５】  図１４に示した固体撮像装置のＸ1−Ｘ1’断面を示す図である。
【図１６】  図１４に示した固体撮像装置のＹ1−Ｙ1’断面により、従来の固体撮像装置の製造方法を示す工程図である。
【図１７】  図１４に示した固体撮像装置の垂直転送電極を拡大して示す平面図である。
【図１８】  従来の固体撮像装置における垂直転送チャネルのポテンシャルの状態を示すための図である。
【図１９】  従来の固体撮像装置の別の形態の垂直転送部近傍を示す平面図である。
【符号の説明】
３      受光部（フォトダイオード）
４      垂直転送チャネル
６      読み出し制御部
７      分離部
１１    ゲート絶縁膜
１２、１３  垂直転送電極（単層ポリシリコン型）
１４、１５  垂直転送電極（多層ポリシリコン型）
２７    ポリシリコン膜
２８    第１のレジストパターン
２９    第２のレジストパターン
３１    シリコン酸化膜
３２    シリコン酸化膜パターン
３３    エッチングマスク
６１    第１のフォトマスク
６２    第２のフォトマスク
７１、７２  基準線
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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