(57)【要約】【課題】転送電極の両端部の反り上がりがなく、したがって、ポテンシャルディップが形成されず、転送効率の低下がない転送電極を従来と同様の抵抗および膜厚で形成することができる固体撮像装置及びその製造方法並びに撮像装置を提供する。【解決手段】第１の転送電極２５および第２の転送電極２６を不純物をドープしないノンドープポリシリコン層３１と、酸化膜層３２と、不純物をドープしたポリシリコン層３３とをそれらの順に積層した３層構造を有するように構成する。【選択図】図２
2009010189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換を行う複数のセンサ部と、
前記センサ部に蓄積された信号電荷を読み出し垂直方向に転送する複数の垂直転送レジスタと、
前記複数の垂直転送レジスタにより垂直方向に転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送レジスタとを備え、
前記垂直転送レジスタは、複数の垂直転送電極を有し、
前記水平転送レジスタは、複数の水平転送電極を有し、
前記垂直転送電極および前記水平転送電極の少なくとも一方は、不純物をドープしないノンドープポリシリコン層と、酸化膜層と、不純物をドープしたポリシリコン層とをそれらの順に積層した３層構造を有する、
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記水平転送レジスタにより水平方向に転送された信号電荷を電圧に変換して出力する出力回路を有し、
前記出力回路は、複数のＭＯＳ型トランジスタを有するソースフォロワ回路を有し、
前記ＭＯＳ型トランジスタのゲート電極は、前記３層構造を有す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】
前記酸化膜層の膜厚は、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下であ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】
前記ノンドープポリシリコン層の膜厚は、２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であ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５】
前記不純物をドープしたポリシリコン層の膜厚は、１５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であ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６】
光電変換を行う複数のセンサ部と、前記センサ部に蓄積された信号電荷を読み出し垂直方向に転送するための複数の垂直転送チャネルと、前記複数の垂直転送チャネルを通して転送された信号電荷を水平方向に転送するための水平転送チャンネルとを半導体基板に形成する工程と、
前記垂直転送チャネル上に複数の垂直転送電極を形成するとともに、前記水平転送チャネル上に複数の水平転送電極を形成する転送電極形成工程とを含み、
前記転送電極形成工程は、
不純物をドープしないノンドープポリシリコン層と、酸化膜層と、不純物をドープしたポリシリコン層とをそれらの順に積層して前記複数の垂直転送電極および前記複数の水平転送電極を形成する、
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記水平転送チャンネルを通して転送された信号電荷を電圧に変換して出力する出力回路を形成する出力回路形成工程を含み、
前記出力回路形成工程は、複数のＭＯＳ型トランジスタを有するソースフォロワ回路を形成するソースフォロワ回路形成工程を含み、
前記ソースフォロワ回路形成工程は、前記ＭＯＳ型トランジスタのゲート電極を形成するゲート電極形成工程を含み、
前記ゲート電極形成工程は、不純物をドープしないノンドープポリシリコン層と、酸化膜層と、不純物をドープしたポリシリコン層とをそれらの順に積層することを特徴とする請求項６記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記転送電極形成工程で形成される転送電極と前記ゲート電極形成工程で形成されるゲート電極とは、同時に形成されることを特徴とする請求項７記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
固体撮像装置を用いた撮像部と、前記撮像部を制御する制御部と、前記撮像部を操作する操作部とを備え、
前記固体撮像装置は、
光電変換を行う複数のセンサ部と、
前記センサ部に蓄積された信号電荷を読み出し垂直方向に転送する複数の垂直転送レジスタと、
前記複数の垂直転送レジスタにより垂直方向に転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送レジスタとを備え、
前記垂直転送レジスタは、複数の垂直転送電極を有し、
前記水平転送レジスタは、複数の水平転送電極を有し、
前記垂直転送電極および前記水平転送電極の少なくとも一方は、不純物をドープしないノンドープポリシリコン層と、酸化膜層と、不純物をドープしたポリシリコン層とをそれらの順に積層した３層構造を有する、
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
光電変換を行う複数のセンサ部と、
前記センサ部により光電変換された信号電荷を信号電荷検出部に転送する転送トランジスタと、
前記信号電荷検出部の電位を定期的にリセットするリセットトランジスタと、
前記信号電荷検出部の電位変動を検出し電気信号に変換する増幅トランジスタとを備え、
前記転送トランジスタ、前記リセットトランジスタおよび増幅トランジスタは、半導体基板上に設けられたゲート電極を有するＭＯＳ型トランジスタからなり、
前記ＭＯＳ型トランジスタのゲート電極は、不純物をドープしないノンドープポリシリコン層と、酸化膜層と、不純物をドープしたポリシリコン層とをそれらの順に積層した３層構造を有する、
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１１】
光電変換を行う複数のセンサ部を半導体基板に形成する工程と、
前記センサ部により光電変換された信号電荷を信号電荷検出部に転送する転送トランジスタと、前記信号電荷検出部の電位を定期的にリセットするリセットトランジスタと、前記信号電荷検出部の電位変動を検出し電気信号に変換する増幅トランジスタとを半導体基板に形成するトランジスタ形成工程とを含み、
前記転送トランジスタ、前記リセットトランジスタおよび前記増幅トランジスタは、ＭＯＳ型トランジスタからなり、
前記トランジスタ形成工程は、前記ＭＯＳ型トランジスタのゲート電極を半導体基板上に形成するゲート電極形成工程を含み、
前記ゲート電極形成工程は、不純物をドープしないノンドープポリシリコン層と、酸化膜層と、不純物をドープしたポリシリコン層とをそれらの順に積層して前記転送トランジスタ、前記リセットトランジスタおよび前記増幅トランジスタのゲート電極を形成する、
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
半導体基板と、
前記半導体基板に設けられたＭＯＳ型トランジスタとを備え、
前記ＭＯＳ型トランジスタは、半導体基板上に設けられるゲート電極を有し、
前記ゲート電極は、不純物をドープしないノンドープポリシリコン層と、酸化膜層と、不純物をドープしたポリシリコン層とをそれらの順に積層した３層構造を有する、
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項１３】
半導体基板にＭＯＳ型トランジスタのソース電極およびドレイン電極を形成する工程と、
半導体基板上に前記ＭＯＳ型トランジスタのゲート電極を形成するゲート電極形成工程とを含み、
前記ゲート電極形成工程は、不純物をドープしないノンドープポリシリコン層と、酸化膜層と、不純物をドープしたポリシリコン層とをそれらの順に積層して前記ゲート電極を形成する、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温の製造プロセスを含む固体撮像装置及びその製造方法、撮像装置並びに半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０は従来のＣＣＤ固体撮像装置の水平転送レジスタの転送電極を示す図である。
図１０に示すように、転送チャネルが形成された半導体基板１０１の上にゲート酸化膜１０２が形成され、ゲート酸化膜１０２の上に転送電極１０３と、転送電極１０３を覆う層間絶縁膜１０４とが形成されている。転送電極１０３は、リン等の不純物をドープしたポリシリコンから構成されている。層間絶縁膜１０４は、転送電極１０３を形成するためのポリシリコン膜の表面を酸化して形成されている。
【０００３】
不純物をドープしたポリシリコンの転送電極を有するＣＣＤ固体撮像装置では、酸化工程により転送電極１０３の両端部１０３Ａ下のゲート酸化膜１０２の膜厚が他の部分に比べ厚くなってしまい、両端部１０３Ａが上方に反り上がるように形成されるといった問題があった。このため、転送電極１０３の両端部１０３Ａの直下にある埋め込みチャネルでは、ポテンシャルが他の部分より深くなり、いわゆるポテンシャルディップが形成され、信号電子がその部分に溜まりやすくなり、転送効率が低下してしまうといった問題があった。
【０００４】
図１１はリンの不純物濃度および処理温度を変えたときのリンをドープしたシリコンの酸化処理時間と酸化層の膜厚との関係を示す図である（非特許文献１参照）。
図１１に示すように、不純物としてリンをドープしたポリシリコンでは、酸化レートはリンの濃度に依存する。このため、リンをドープしないノンドープポリシリコン層と、リンをドープしたポリシリコン層とをこれらの順に積層した２層構造を有する転送電極を備えた固体撮像装置が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３２４１８９号公報
【非特許文献１】Ｓ．Ｍ．Ｓｚｅ  ＶＬＳＩ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  １４６頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の従来の固体撮像装置では、２層目のリンをドープしたポリシリコンを成膜中に１層目のノンドープポリシリコン層にリンが拡散してしまうため、転送電極の両端部の下のゲート酸化膜の膜厚が厚くなる現象を防止することができないといった問題があった。
１層目のノンドープポリシリコン層を厚くすることも考えられるが、この場合、１層目および２層目の全体の膜厚を従来と同じにすると、転送電極の抵抗が大きくなってしまい、従来と同じ抵抗を得ようとすると、１層目および２層目の全体の膜厚が厚くなってしまうといった問題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、転送電極の両端部の下のゲート酸化膜の膜厚が増え、転送電極の両端部が上方に反り上がることにより、ポテンシャルディップが形成され、転送効率が低下する従来の欠点を克服し、転送電極の両端部の反り上がりがなく、これによりポテンシャルのディップが形成されず、転送効率が低下しない転送電極を従来と同様の抵抗および膜厚で形成することができる固体撮像装置及びその製造方法並びに撮像装置を提供するにある。
また、本発明は、ゲート電極の両端部の下のゲート酸化膜の膜厚が増え、ゲート電極の両端部が上方に反り上がることにより、実質的にチャンネル長が短くなる従来のゲート電極の欠点を克服し、ゲート電極の両端部の反り上がりがなく、設計どおりチャンネル長を有するゲート電極を形成することができる固体撮像装置及びその製造方法並びに半導体装置及びその製造方法を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の固体撮像装置は、光電変換を行う複数のセンサ部と、前記センサ部に蓄積された信号電荷を読み出し垂直方向に転送する複数の垂直転送レジスタと、前記複数の垂直転送レジスタにより垂直方向に転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送レジスタとを備え、前記垂直転送レジスタは、複数の垂直転送電極を有し、
前記水平転送レジスタは、複数の水平転送電極を有し、前記垂直転送電極および前記水平転送電極の少なくとも一方は、不純物をドープしないノンドープポリシリコン層と、酸化膜層と、不純物をドープしたポリシリコン層とをそれらの順に積層した３層構造を有することを特徴とする。
また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、光電変換を行う複数のセンサ部と、前記センサ部に蓄積された信号電荷を読み出し垂直方向に転送するための複数の垂直転送チャネルと、前記複数の垂直転送チャネルを通して転送された信号電荷を水平方向に転送するための水平転送チャンネルとを半導体基板に形成する工程と、前記垂直転送チャネル上に複数の垂直転送電極を形成するとともに、前記水平転送チャネル上に複数の水平転送電極を形成する転送電極形成工程とを含み、前記転送電極形成工程は、不純物をドープしないノンドープポリシリコン層と、酸化膜層と、不純物をドープしたポリシリコン層とをそれらの順に積層して前記複数の垂直転送電極および前記複数の水平転送電極を形成することを特徴とする。
また、本発明の撮像装置は、固体撮像装置を用いた撮像部と、前記撮像部を制御する制御部と、前記撮像部を操作する操作部とを備え、前記固体撮像装置は、光電変換を行う複数のセンサ部と、前記センサ部に蓄積された信号電荷を読み出し垂直方向に転送する複数の垂直転送レジスタと、前記複数の垂直転送レジスタにより垂直方向に転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送レジスタとを備え、前記垂直転送レジスタは、複数の垂直転送電極を有し、前記水平転送レジスタは、複数の水平転送電極を有し、前記垂直転送電極および前記水平転送電極の少なくとも一方は、不純物をドープしないノンドープポリシリコン層と、酸化膜層と、不純物をドープしたポリシリコン層とをそれらの順に積層した３層構造を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の固体撮像装置は、光電変換を行う複数のセンサ部と、前記センサ部により光電変換された信号電荷を信号電荷検出部に転送する転送トランジスタと、前記信号電荷検出部の電位を定期的にリセットするリセットトランジスタと、前記信号電荷検出部の電位変動を検出し電気信号に変換する増幅トランジスタとを備え、前記転送トランジスタ、前記リセットトランジスタおよび増幅トランジスタは、半導体基板上に設けられたゲート電極を有するＭＯＳ型トランジスタからなり、前記ＭＯＳ型トランジスタのゲート電極は、不純物をドープしないノンドープポリシリコン層と、酸化膜層と、不純物をドープしたポリシリコン層とをそれらの順に積層した３層構造を有することを特徴とする。
また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、光電変換を行う複数のセンサ部を半導体基板に形成する工程と、前記センサ部により光電変換された信号電荷を信号電荷検出部に転送する転送トランジスタと、前記信号電荷検出部の電位を定期的にリセットするリセットトランジスタと、前記信号電荷検出部の電位変動を検出し電気信号に変換する増幅トランジスタとを半導体基板に形成するトランジスタ形成工程とを含み、前記転送トランジスタ、前記リセットトランジスタおよび前記増幅トランジスタは、ＭＯＳ型トランジスタからなり、前記トランジスタ形成工程は、前記ＭＯＳ型トランジスタのゲート電極を半導体基板上に形成するゲート電極形成工程を含み、前記ゲート電極形成工程は、不純物をドープしないノンドープポリシリコン層と、酸化膜層と、不純物をドープしたポリシリコン層とをそれらの順に積層して前記転送トランジスタ、前記リセットトランジスタおよび前記増幅トランジスタのゲート電極を形成することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板に設けられたＭＯＳ型トランジスタとを備え、前記ＭＯＳ型トランジスタは、半導体基板上に設けられるゲート電極を有し、前記ゲート電極は、不純物をドープしないノンドープポリシリコン層と、酸化膜層と、不純物をドープしたポリシリコン層とをそれらの順に積層した３層構造を有することを特徴とする。
また、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板にＭＯＳ型トランジスタのソース電極およびドレイン電極を形成する工程と、半導体基板上に前記ＭＯＳ型トランジスタのゲート電極を形成するゲート電極形成工程とを含み、前記ゲート電極形成工程は、不純物をドープしないノンドープポリシリコン層と、酸化膜層と、不純物をドープしたポリシリコン層とをそれらの順に積層して前記ゲート電極を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の固体撮像装置及びその製造方法並びに撮像装置によれば、垂直転送電極および水平転送電極が不純物をドープしないノンドープポリシリコン層と、酸化膜層と、不純物をドープしたポリシリコン層とをそれらの順に積層した３層構造を有する。
このため、１層目のノンドープポリシリコン層により転送電極の両端部下の酸化膜の膜厚の増加が抑えられる。３層目のポリシリコン層の成膜中には、２層目の酸化膜により３層目の不純物をドープしたポリシリコン層からの不純物の拡散がブロックされ、１層目のノンドープポリシリコン層と３層目の不純物をドープしたポリシリコン層とが分離される。したがって、転送電極の両端部での酸化が抑制され、従来のような転送電極の両端部の反り返りが抑えられるので、従来のようにポテンシャルディップが形成され、転送効率が低下することが防止される。
また、２層目の酸化膜は、３層目の不純物をドープしたポリシリコン層からの不純物の拡散をブロックすればよい程度に十分に薄くできる。２層目の酸化膜により３層目の不純物をドープしたポリシリコン層からの不純物の拡散がブロックされるので、１層目のノンドープポリシリコン層も必要最小限度に薄くすることができる。したがって、転送電極の全体の膜厚も従来と同程度に薄くすることが可能となる。
【００１１】
また、本発明の固体撮像装置及びその製造方法によれば、ＭＯＳ型トランジスタのゲート電極は、不純物をドープしないノンドープポリシリコン層と、酸化膜層と、不純物をドープしたポリシリコン層とをそれらの順に積層した３層構造を有する。
このため、上記と同様の理由により、高温の酸化プロセスで処理した場合、ゲート電極の両端部が反り上がり、ショートチャネル効果が起こる従来の問題を防止し、両端部の反り上がりがない、設計どおりのチャネル長を有するゲート電極を形成することができる。
【００１２】
本発明の半導体装置及びその製造方法によれば、ＭＯＳ型トランジスタのゲート電極は、不純物をドープしないノンドープポリシリコン層と、酸化膜層と、不純物をドープしたポリシリコン層とをそれらの順に積層した３層構造を有する。
このため、上記と同様の理由により、高温の酸化プロセスで処理した場合、ゲート電極の両端部の反り上がり、ショートチャネル効果が起こる従来の問題を防止し、両端部の反り上がりがない、設計どおりのチャネル長を有するゲート電極を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の固体撮像装置及びその製造方法について図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１の固体撮像装置の概略構成を示す図である。
図１に示すように、実施の形態１の固体撮像装置は、ＣＣＤ型の固体撮像装置であり、撮像領域１および周辺領域２を備える。撮像領域１は、画像を撮影するための領域である。周辺領域２は、撮像領域１を駆動するための周辺回路からなる。
撮像領域１は、行列状に配列された複数のフォトセンサ１１を備える。フォトセンサ１１は、入射光量に応じて光電変換を行う。フォトセンサ１１の水平方向には、フォトセンサ１１により蓄積された信号電荷を読み出し、垂直方向に転送する垂直転送レジスタ１２が設けられている。垂直転送レジスタ１２の水平方向に隣接して素子分離のためのチャネルストップ領域１３が設けられている。垂直転送レジスタ１２の一端側には、垂直転送レジスタ１２により転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送レジスタ１４が設けられている。水平転送レジスタ１４の一端には、水平転送レジスタ１４により転送された信号電荷を電圧に変換して出力する出力部１５が設けられている。
【００１４】
図２は、図１に示される固体撮像装置の垂直転送レジスタの構成を示す図であり、図２１（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ’断面図、図２（Ｃ）は図２（Ａ）の転送電極の部分の説明図である。
図２（Ｂ）に示すように、フォトセンサ１１の水平方向に隣接する半導体基板２１の上層部には、垂直方向に延びる垂直転送チャネル２２が設けられ、垂直転送チャネル２２の上には、ゲート酸化膜２３が形成されている。
【００１５】
ゲート酸化膜２３の上には、第１の転送電極２５および第２の転送電極２６が形成されている。図２（Ａ）および図２（Ｃ）に示すように、第１の転送電極２５は、フォトセンサ１１の垂直方向の中央部１１Ａの水平方向に隣接する垂直転送チャネル２２上に浮島状（孤立して離れて）に設けられている。
第２の転送電極２６は、垂直方向のフォトセンサ１１間の中央部１１Ｂの水平方向に隣接する垂直転送チャネル２２上に他の列の第２の転送電極２６と連結部２６Ｄにより連結されて設けられている。第２の転送電極２６は、連結部２６Ｄにより行毎に水平方向に連結されており、第２の配線（第２の転送電極２６を水平方向に連結するもの）を兼ねている。
【００１６】
図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示すように、第１の転送電極２５は、第１の転送電極２５および第２の転送電極２６の上層に形成された第１の配線２７により行毎に水平方向に連結されている。第１の配線２７は、第２の転送電極２６の上層に水平方向に延びる水平部２７Ａと、水平部２７Ａから延長して転送チャネル１０２上に垂直方向に延びる枝葉部２７Ｂとからなる。枝葉部２７Ｂは、その下方のコンタクト部２７Ｃを介して第１の転送電極２５に接続されている。
【００１７】
図２（Ｂ）に示すように、第１の転送電極２５および第２の転送電極２６は、不純物をドープしないノンドープポリシリコン層３１と、酸化膜層３２と、不純物をドープしたポリシリコン層３３とをそれらの順に積層した３層構造を有する。
【００１８】
１層目のノンドープポリシリコン層３１により従来の欠点である転送電極の端部下の酸化膜の膜厚の増加が抑えられる。３層目のポリシリコン層３３の成膜中には、２層目の酸化膜３２により３層目のポリシリコン層３３からの不純物の拡散がブロックされ、１層目のノンドープポリシリコン層３１と３層目のポリシリコン層３３とが分離される。したがって、転送電極の端部での酸化が抑制され、従来のような転送電極の端部の反り返りが抑えられるので、従来のようにポテンシャルディップが形成され、転送効率が低下することが防止される。
【００１９】
２層目の酸化膜３２は、３層目の不純物をドープしたポリシリコン層３３からの不純物の拡散をブロックすればよい程度に十分に薄くできる。酸化膜層３２の膜厚は、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましい。酸化膜層３２の膜厚が２ｎｍより小さいと、３層目のポリシリコン層３３からの不純物の拡散が完全にはブロックされない。一方、酸化膜層３２の膜厚が１０ｎｍより大きいと、転送電極の電極能力（Ｓｉ基板２１へのバイアス印加能力）へ影響する。酸化膜層３２の膜厚は、このように薄いため、これによる電極能力への影響はほとんどないと考えられる。
【００２０】
２層目の酸化膜３２により３層目の不純物をドープしたポリシリコン層からの不純物の拡散が確実にブロックされるので、１層目のノンドープポリシリコン層３１も必要最小限度に薄くすることができる。１層目のノンドープポリシリコン層３１の膜厚は、酸化膜の生成を熱酸化（パイロ酸化）で行うとすると、被酸化量の５〜１０倍程度とし、２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下が望ましい。さらに、３層目のポリシリコン層３３の膜厚は、従来と同様の抵抗を考慮すると、１５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下が望ましい。
【００２１】
ノンドープポリシリコン層３１、酸化膜層３２およびポリシリコン層３３の全体の膜厚は、２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下が望ましい。全体の膜厚が３００ｎｍ以上になると、第１の転送電極２５、第２の転送電極２６および第１の配線２７自体がフォトセンサ１１に入射する光を大きく遮る点で好ましくない。したがって、転送電極の全体の膜厚も従来と同程度に薄くすることが可能となる。
【００２２】
図３は図１に示される固体撮像装置の水平転送レジスタの構成を示す図である。図４は図３に示される水平転送レジスタの断面構造を示す図である。
図３に示すように、水平転送レジスタ１４は、半導体基板２１に形成された水平方向に延びる水平転送チャネル４０と、半導体基板２１の上に形成されたゲート酸化膜２３上に形成された複数の水平転送電極４１とを備える。水平転送電極４１は、２本のバスライン４２および４３に接続されて駆動される。
【００２３】
図４に示すように、水平転送電極４１は、不純物をドープしないノンドープポリシリコン層３１と、酸化膜層３２と、不純物をドープしたポリシリコン層３３とをそれらの順に積層した３層構造を有する。
水平転送レジスタ１４の水平転送電極４１および垂直転送レジスタ１２の垂直転送電極（第１の転送電極２５および第２の転送電極２６）は製造の簡略化の観点から同時に形成される。
【００２４】
このため、水平転送レジスタ１４の水平転送電極４１は、前述の垂直転送レジスタ１２の垂直転送電極と同じ理由により、転送電極の両端部での酸化が抑制され、従来のような転送電極の両端部の反り返りが抑えられるので、従来のようにポテンシャルディップが形成され、転送効率が低下することが防止される。
【００２５】
図５は実施の形態１の固体撮像装置の製造方法を示す図である。
水平転送レジスタ１４の水平転送電極４１と垂直転送レジスタ１２の垂直転送電極とは、同じ方法で同時に形成されるので、ここでは、水平転送レジスタ１４の水平転送電極４１の形成方法について説明する。
図５（Ａ）に示すように、Ｓｉ基板２１上にゲート酸化膜（４０ｎｍ程度）２３を形成した後、ゲート酸化膜２３の上にＬＰＣＶＤ法によりノンドープポリシリコン膜３１Ａを堆積する。膜厚は５０ｎｍ程度とする。
次に、図５（Ｂ）に示すように、ノンドープポリシリコン層３１Ａの上にＬＰＣＶＤ法により酸化膜３２Ａを堆積する。膜厚は５ｎｍ程度とする。なお、酸化膜の生成は、熱酸化（パイロ酸化）によるものでも良い。
次に、図５（Ｃ）に示すように、酸化膜３２Ａの上にＬＰＣＶＤ法によりリンをドープしたポリシリコン膜３３Ａを堆積する。膜厚は２５０ｎｍ程度とする。
次に、図５（Ｄ）に示すように、フォトリソグラフィ法によりフォトレジストの電極パターン３４を形成する。
次に、図５（Ｅ）に示すように、ドライエッチングにより不要な部分を除去し、水平転送電極４１を形成する。
【００２６】
図６は図１に示される出力部の構成を示す図であり、図６（Ａ）は平面図、図６（Ｂ）は断面図である。
図６（Ａ）に示すように、出力部１５は、水平転送レジスタ１４により転送された信号電荷を電圧に変換して出力するものであり、４つのＭＯＳ型トランジスタ５１、５２、５３および５４を有するソースフォロワ回路から構成される。
図６（Ｂ）に示すように、ＭＯＳ型トランジスタ５１、５２、５３および５４は、半導体基板２１に形成されたソース６２およびドレイン６３と、半導体基板２１上にゲート酸化膜２３を介して形成されたゲート電極６１を有する。
【００２７】
ゲート電極６１は、不純物をドープしないノンドープポリシリコン層３１と、酸化膜層３２と、不純物をドープしたポリシリコン層３３とをそれらの順に積層した３層構造を有する。ＭＯＳ型トランジスタ５１、５２、５３および５４のゲート電極６１は、製造の簡略化の観点から水平転送レジスタ１４の水平転送電極４１および垂直転送レジスタ１２の垂直転送電極（第１の転送電極２５および第２の転送電極２６）と同時に形成される。
したがって、ゲート電極６１は、その両端部の酸化膜が厚くなり、ショートチャネル効果が起こる従来の欠点を防止し、設計通りのチャネル長を有するゲート電極６１を形成することができる。
【００２８】
なお、実施の形態１では、ノンドープポリシリコン層３１／酸化膜層３２／不純物をドープしたポリシリコン層３３の３層構造を有する垂直転送電極として、いわゆる単層型転送電極構造について例示しているが、３層構造を有する垂直転送電極は、これに限るものではなく、従来の２層あるいは３層のポリシリコンの垂直転送電極をそれぞれ前記３層構造により形成するといった垂直ＣＣＤ構造にも適用することができる。
【００２９】
（実施の形態２）
図７は実施の形態２の固体撮像装置の概略構成を示す図である。
図７に示すように、実施の形態２の固体撮像装置は、ＣＭＯＳ型の固体撮像装置であり、画素アレイ部７１、垂直走査回路７２、負荷ＭＯＳトランジスタ回路７４、カラム信号処理部７５、水平選択トランジスタ回路７６、水平走査回路７８および出力処理部７９を備える。
画素アレイ部７１は、行列状に配列された複数の画素７０により撮像領域を構成する。垂直走査回路７２は、画素アレイ部７１の各画素７０を垂直方向に走査して画素信号の読み出し動作を制御する。負荷ＭＯＳトランジスタ回路７４は、画素アレイ部７１の各画素列（カラム）から導かれた垂直信号線７３を制御する。
カラム信号処理部７５は、垂直信号線７３を通して得られる各画素の信号を１行分ずつ受け取り、カラム（列）ごとに所定の信号処理を行い、その信号を一時保持する。カラム信号処理部７５は、例えばＣＤＳ（Correlated Double Sampling）回路およびＡＤＣ（Analog to Digital Converter）回路の一方または双方をカラム（列）ごとに有する。ＣＤＳ回路は、画素の信号に対し相関二重サンプリング処理によるノイズ除去を行う。ＡＤＣ回路は、アナログの画素の信号をデジタル信号に変換する。
水平選択トランジスタ回路７６は、カラム信号処理部７５の画素信号を水平信号線７７に出力する。水平走査回路７８は、水平選択トランジスタ回路７６を水平方向に順次選択して画素信号の出力を制御する。出力処理部７９は、水平信号線７７からの信号に所定の処理を行い、外部に出力するものであり、例えばゲインコントロール回路や色処理回路を有している。
【００３０】
図８（Ａ）は図７に示される画素の構成を示す図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）に示されるトランジスタの断面図である。
図８（Ａ）に示すように、画素７０は、入射した光を光電変換するフォトダイオード（ＰＤ）１と、ＰＤ１により光電変換された電気信号を転送パルス（ΦＴＲＧ）に基づいてフローティングディフージョン（ＦＤ）部８２に転送する転送トランジスタ８３と、リセットパルス（ΦＲＳＴ）に基づいてＦＤ部８２の電位を電源電圧ＶＤＤにリセットするリセットトランジスタ８４と、ＦＤ部８２の電位変動を電圧信号または電流信号に変換する増幅トランジスタ８５と、選択信号（ΦＳＥＬ）に基づいて増幅トランジスタ８５の出力を垂直信号線７３に接続する選択トランジスタ８６とを有する。
画素７０の近傍には、垂直方向に垂直信号線７３や電源線等が配線され、水平方向に読み出し線８３Ａ、リセット線８４Ａ、選択線８５Ａ等が配線されている。
なお、画素７０としては、上記構成の４トランジスタ構成のものに限られるものではなく、増幅トランジスタと選択トランジスタを兼用した３トランジスタ構成のものであっても良い。
【００３１】
図８（Ｂ）に示すように、転送トランジスタ８３、リセットトランジスタ８４、増幅トランジスタ８５および選択トランジスタ８６は、ＭＯＳ型トランジスタからなり、半導体基板９１に形成されたソース９３およびドレイン９４と、半導体基板９１上にゲート酸化膜９２を介して形成されたゲート電極９５を有する。ゲート電極９５は、不純物をドープしないノンドープポリシリコン層３１と、酸化膜層３２と、不純物をドープしたポリシリコン層３３とをそれらの順に積層した３層構造を有する。
したがって、ゲート電極９５は、その両端部の酸化膜が厚くなり、ショートチャネル効果が起こる従来の欠点を防止し、設計通りのチャネル長を有するゲート電極９５を形成することができる。
このようにＭＯＳ型トランジスタを有する半導体装置は、ＭＯＳ型トランジスタのゲート電極をノンドープポリシリコン層３１／酸化膜層３２／不純物をドープしたポリシリコン層３３の３層構造とすることができる。
（実施の形態３）
【００３２】
以下、本発明を適用した実施の形態３の撮像装置を説明する。
図９は本発明のイメージセンサを用いたカメラ装置の構成例を示すブロック図である。
図９において、撮像部３１０は、例えば図１〜図６に示したＣＣＤイメージセンサを用いて被写体の撮像を行い、撮像信号をメイン基板に搭載されたシステムコントロール部３２０に出力する。すなわち、撮像部３１０では、上述したＣＣＤイメージセンサの出力信号に対し、ＡＧＣ（自動利得制御）、ＯＢ（オプティカルブラック）クランプ、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）、Ａ／Ｄ変換といった処理を行い、デジタル撮像信号を生成して出力する。
なお、本例では、撮像部３１０内で撮像信号をデジタル信号に変換してシステムコントロール部３２０に出力する例について示しているが、撮像部３１０からアナログ撮像信号をシステムコントロール部３２０に送り、システムコントロール部３２０側でデジタル信号に変換する構成であってもよい。また、撮像部３１０内での処理も種々の方法があり、特に限定しないことは勿論である。
【００３３】
また、撮像光学系３００は、鏡筒内に配置されたズームレンズ３０１や絞り機構３０２等を含み、ＣＣＤイメージセンサの受光部に被写体像を結像させるものであり、システムコントロール部３２０の指示に基づく駆動制御部３３０の制御により、各部を機械的に駆動してオートフォーカス等の制御が行われる。
【００３４】
また、システムコントロール部３２０には、ＣＰＵ３２１、ＲＯＭ３２２、ＲＡＭ３２３、ＤＳＰ３２４、外部インターフェース３２５等が設けられている。
ＣＰＵ３２１は、ＲＯＭ３２２及びＲＡＭ３２３を用いて本カメラ装置の各部に指示を送り、システム全体の制御を行う。
ＤＳＰ３２４は、撮像部３１０からの撮像信号に対して各種の信号処理を行うことにより、所定のフォーマットによる静止画または動画の映像信号（例えばＹＵＶ信号等）を生成する。
外部インターフェース３２５には、各種エンコーダやＤ／Ａ変換器が設けられ、システムコントロール部３２０に接続される外部要素（本例では、ディスプレイ３６０、メモリ媒体３４０、操作パネル部３５０）との間で、各種制御信号やデータをやり取りする。
【００３５】
ディスプレイ３６０は、本カメラ装置に組み込まれた例えば液晶パネル等の小型表示器であり、撮像した画像を表示する。なお、このようなカメラ装置に組み込まれた小型表示器に加えて、外部の大型表示装置に画像データを伝送し、表示できる構成とすることも勿論可能である。
メモリ媒体３４０は、例えば各種メモリカード等に撮影された画像を適宜保存しておけるものであり、例えばメモリ媒体コントローラ３４１に対してメモリ媒体を交換可能なものとなっている。メモリ媒体３４０としては、各種メモリカードの他に、磁気や光を用いたディスク媒体等を用いることができる。
操作パネル部３５０は、本カメラ装置で撮影作業を行うに際し、ユーザが各種の指示を行うための入力キーを設けたものであり、ＣＰＵ３２１は、この操作パネル部３５０からの入力信号を監視し、その入力内容に基づいて各種の動作制御を実行する。
【００３６】
このようなカメラ装置に、本発明を適用することにより、種々の被写体に関し、高品位の撮影を行うことができる。なお、以上の構成において、システムの構成要素となる単位デバイスや単位モジュールの組み合わせ方、セットの規模等については、製品化の実情等に基づいて適宜選択することが可能であり、本発明の撮像装置は、種々の変形を幅広く含むものとする。
【００３７】
また、本発明の固体撮像装置及び撮像装置において、撮像対象（被写体）としては、人や景色等の一般的な映像に限らず、偽札検出器や指紋検出器等の特殊な微細画像パターンの撮像にも適用できるものである。この場合の装置構成としては、図９に示した一般的なカメラ装置ではなく、さらに特殊な撮像光学系やパターン解析を含む信号処理系を含むことになり、この場合にも本発明の作用効果を十分発揮して、精密な画像検出を実現することが可能となる。
さらに、遠隔医療や防犯監視、個人認証等のように遠隔システムを構成する場合には、上述のようにネットワークと接続した通信モジュールを含む装置構成とすることも可能であり、幅広い応用が実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施の形態１の固体撮像装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示される固体撮像装置の垂直転送レジスタの構成を示す図である。
【図３】図１に示される固体撮像装置の水平転送レジスタの構成を示す図である。
【図４】図３に示される水平転送レジスタの断面構造を示す図である。
【図５】実施の形態１の固体撮像装置の製造方法を示す図である。
【図６】図１に示される出力部の構成を示す図である。
【図７】実施の形態２の固体撮像装置の概略構成を示す図である。
【図８】図８（Ａ）は図７に示される画素の構成を示す図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）に示されるトランジスタの断面図である。
【図９】実施の形態３の撮像装置の構成を示す図である。
【図１０】従来のＣＣＤ固体撮像装置の水平転送レジスタの転送電極を示す図である。
【図１１】リンの不純物濃度および処理温度を変えたときのリンをドープしたシリコンの酸化処理時間と酸化層の膜厚との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１……撮像領域、２……周辺領域、１１……フォトセンサ、１２……垂直転送レジスタ、１３……チャネルストップ、１４……水平転送レジスタ、１５……出力部、２１……Ｓｉ基板、２２……垂直転送チャネル、２３……ゲート酸化膜、２５……第１の垂直転送電極、２６……第２の垂直転送電極（第２の配線）、２７……第１の配線、３１……ノンドープポリシリコン層、３２……酸化膜層、３３……不純物をドープしたポリシリコン層、４０……水平転送チャネル、４１……水平転送電極。
【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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