(57)【要約】【課題】電極間絶縁膜となるサイドウォール絶縁膜を形成するためのエッチバック工程におけるサブトレンチの生成を回避し、電流リークを抑制することで、微細化が容易でかつ高品質の電極間絶縁膜を形成することにより、信頼性の高い固体撮像素子を提供する。【解決手段】単層電極構造の固体撮像素子において電極間絶縁膜となるサイドウォール絶縁膜を形成する工程が、前記基板上を覆う絶縁膜の一部を残して異方性エッチングを行う第１のエッチング工程と、前記基板上に残留する前記絶縁膜を等方性エッチングで除去する第２のエッチング工程とを含むとともに、少なくとも第２のエッチング工程に先立ち、前記絶縁膜を熱処理する工程を含むことを特徴とする。【選択図】図１１
2009060026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に光電変換部を形成する工程と、
前記光電変換部の形成された基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記基板上に、第１層導電性膜からなる第１の電極を形成する工程と、
前記第１の電極の上層に、絶縁膜を成膜する工程と、
前記絶縁膜をエッチングし、前記第１の電極の側壁に選択的に残留させることで、サイドウォール絶縁膜を形成する工程と、
前記サイドウォール絶縁膜の上層に第２層導電性膜を形成するとともにこれをパターニングして、第１の電極と第２の電極とを備えた電荷転送電極を形成する工程とを含み、
前記サイドウォール絶縁膜を形成する工程が、前記基板上を覆う絶縁膜の一部を残して異方性エッチングを行う第１のエッチング工程と、
前記基板上に残留する前記絶縁膜を等方性エッチングで除去する第２のエッチング工程とを含むとともに、
少なくとも第２のエッチング工程に先立ち、前記絶縁膜を熱処理する工程を含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第２のエッチング工程は、ウエットエッチング工程である固体撮像素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記絶縁膜を成膜する工程は、ＣＶＤ法により絶縁膜を成膜する工程である固体撮像素子の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記絶縁膜を成膜する工程は、基板温度７００℃〜８５０℃でＣＶＤ法によりＨＴＯ膜を成膜する工程である固体撮像素子の製造方法。
【請求項５】
請求項３に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記絶縁膜を成膜する工程は、基板温度６００℃〜７００℃でＬＰＣＶＤ法によりＴＥＯＳ膜を成膜する工程である固体撮像素子の製造方法。
【請求項６】
請求項２に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記ウエットエッチング工程は、前記ゲート絶縁膜と十分に選択比を持つことのできる条件でエッチングを行う工程である固体撮像素子の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第１のエッチング工程に先立ち、前記絶縁膜に熱処理を行う工程を含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第１のエッチング工程後、第２のエッチング工程に先立ち、前記絶縁膜に熱処理を行う工程を含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項９】
請求項７または８に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記絶縁膜に熱処理を行う工程は、９５０〜１１００℃３０秒以下の熱処理工程である固体撮像素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項７または８に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記絶縁膜に熱処理を行う工程は、９００℃以下で３０分以上の熱処理工程である固体撮像素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記ゲート絶縁膜は酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜が順次積層されたＯＮＯ膜構造をなす固体撮像素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記絶縁膜は酸化シリコン膜である固体撮像素子の製造方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記サイドウォール絶縁膜の形成工程後、第２層導電性膜の形成に先立ち、
ＣＶＤ法により、酸化シリコン膜を形成する工程を含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第１の電極を形成する工程は、第１層導電性膜を形成する工程と、前記第１層導電性膜上に絶縁膜からなるハードマスクを形成する工程と、前記ハードマスクを用いて前記第１層導電性膜を選択的に除去する工程を含むことを特徴とする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、
前記ハードマスクは酸化シリコン膜からなる単層膜であり、前記第２層導電性膜は、前記ハードマスク上に積層されることを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記ハードマスクは酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との２層膜であり、前記第２層導電性膜は、前記ハードマスク上に積層されることを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第２の電極を形成する工程は、第２層導電性膜を形成する工程と、前記第２層導電性膜を、レジストエッチバック法により平坦化する工程とを含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項１８】
請求項１乃至１６のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第２の電極を形成する工程は、第２層導電性膜を形成する工程と、前記第２層導電性膜を、ＣＭＰ法により平坦化する工程と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、固体撮像素子の製造方法にかかり、特に固体撮像素子の電荷転送電極におけるリーク電流の低減に関する。
【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からなる光電変換部と、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、ＣＣＤの高画素化に伴い、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高感度を確保するためには、受光エリアを縮小するのは困難であり、結果として、電荷転送電極の占有面積の縮小化を余儀なくされている。
【０００４】
ところで、電荷転送電極間に設けられる電極間絶縁膜は電極材料の酸化（９００〜９５０℃）によって薄く形成することができる。しかしながら薄くかつ膜質のよい酸化膜を形成しようとすると、酸化温度は上述したように９００℃以上という高温が必要となるため、酸化による熱履歴で基板側の不純物拡散が進み、転送効率の劣化、あるいは感度の低下など種々の問題を招く。
【０００５】
また、熱酸化により、電荷転送電極が縮小されることにもなり、熱酸化を用いた電極間絶縁膜の形成は、固体撮像素子の高画素化、微細化（高品質化）、高速化を阻む大きな壁となっている。
【０００６】
そこで、電極間絶縁膜の形成に際して電極が縮小されないように、全面に絶縁膜を成膜してエッチバックによりサイドウォ−ルを形成する方法が提案されている（特許文献１）。
【０００７】
また、低温形成が可能で、かつ微細化の容易な高品質の電極間絶縁膜を用いることを企図し、本出願人は、基板温度第７００℃〜８５０℃でＣＶＤ法によって形成されたサイドウォール絶縁膜からなる電極間絶縁膜で絶縁分離された固体撮像素子を提案している（特許文献２）。
【０００８】
上記方法では、第１層導電性膜で構成される第１の電極と第２層導電性膜で構成される第２の電極との間の電極間絶縁膜をＣＶＤ法により形成する場合、第１の電極形成後にＣＶＤ法により酸化シリコン膜を成膜し、この後異方性エッチングにより全面エッチバックを行い、第１の電極の側面以外の酸化シリコン膜を除去してサイドウォールを形成するという方法がとられている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−６４２０２号公報
【特許文献２】特開２００６−１００３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１では、ＣＶＤ法により第１の電極上に第２層導電性膜を形成し、第２の電極を形成するに際し、エッチバックにより転送電極の側面にサイドウォ
ール絶縁膜を形成することで電極間絶縁膜を形成するという方法がとられている。
【００１１】
この場合、異方性エッチングを用いた全面エッチバックにより、第１の電極の側面以外の酸化シリコン膜を除去してサイドウォール絶縁膜を形成するという方法がとられている。この方法ではサイドウォールの近傍にイオン集中が起こり、サイドウォールに接する部分のゲート絶縁膜にサブトレンチが生じるという問題がある。
【００１２】
このようにして、サイドウォール絶縁膜を形成した後、この上層に第２の電極を形成するが、第１の電極に接するように形成するため、サブトレンチが形成されると、サブトレンチが丁度第２の電極の下に位置することになり、この上層に形成される第２の電極が一部尖る形状となる。
【００１３】
このような尖り形状は、素子の駆動に際しては、この尖りに電界集中が生じ、半導体基板と第２の電極、第１の電極と第２の電極との間の絶縁性が低下し、電流リークの原因となることがあった。これは、素子の微細化が進むにつれてさらに深刻となってきている。
【００１４】
このように、固体撮像素子の製造においては、さらなる微細化に耐え得るように、電極間絶縁膜となるサイドウォール絶縁膜を形成するためのエッチバック工程におけるサブトレンチの生成に起因する、電流リークが深刻な問題となっている。
本発明は前記実情に鑑みてなされたもので、電極間絶縁膜となるサイドウォール絶縁膜を形成するためのエッチバック工程におけるサブトレンチの生成を回避し、電流リークを抑制することで、微細化が容易でかつ高品質の電極間絶縁膜を形成することにより、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】
【００１５】
そこで本発明は、基板上に光電変換部を形成する工程と、前記基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記基板上に、第１層導電性膜からなる第１の電極を形成する工程と、前記第１の電極の上層に、絶縁膜を成膜する工程と、前記絶縁膜をエッチングし、前記第１の電極の側壁に選択的に残留させることで、サイドウォール絶縁膜を形成する工程と、前記サイドウォール絶縁膜の上層に第２層導電性膜を形成し、これをパターニングすることで、第１の電極と第２の電極とを備えた電荷転送電極を形成する工程とを含み、前記サイドウォール絶縁膜を形成する工程が、前記基板上を覆う絶縁膜の一部を残して異方性エッチングを行う第１のエッチング工程と、前記基板上に残留する前記絶縁膜を等方性エッチングで除去する第２のエッチング工程とを含むとともに、少なくとも第２のエッチング工程に先立ち、前記絶縁膜を熱処理する工程を含むことを特徴とする。
この方法によれば、サイドウォール絶縁膜の形成に際し、異方性エッチングと、等方性エッチングとの２段階エッチングを行うとともに、少なくとも第２のエッチング工程に先立ち、前記絶縁膜を熱処理する工程を含むようにしているため、絶縁膜の緻密化をはかることができ、等方性エッチングに際してもエッチング制御性が向上し、より高精度でかつ高品質のサイドウォール絶縁膜を形成することができる。また絶縁膜が熱処理によって緻密な膜となっているため、絶縁性が向上し、基板と第２の電極、第１の電極と第２の電極のリークも低減される。
さらにサブトレンチの生成を抑制しつつ高精度にサイドウォールを形成することが可能である。
【００１６】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記第２のエッチング工程が、ウエットエッチング工程であるものを含む。
【００１７】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記絶縁膜を成膜する工程は、ＣＶＤ法により絶縁膜を成膜する工程であるものを含む。
この方法によれば、サイドウォール絶縁膜がＣＶＤ法で形成されるため、低温下で膜質の良好な電極間絶縁膜を自己整合的に形成することができ、製造が容易で信頼性高く、微細化の可能な電荷転送電極を容易に形成することができる。
【００１８】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記絶縁膜を成膜する工程は、基板温度７００℃〜８５０℃でＣＶＤ法によりＨＴＯ膜を成膜する工程であるものを含む。
この方法によれば、緻密で高品質のサイドウォール絶縁膜を低温下（７００℃〜８５０℃）で効率よく形成可能である。
【００１９】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記絶縁膜を成膜する工程は、基板温度６００℃〜７００℃でＬＰ−ＴＥＯＳ膜を成膜する工程であるものを含む。
この方法によれば、より低温下でサイドウォール絶縁膜を効率よく形成可能である。
【００２０】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記ウエットエッチング工程は、前記ゲート絶縁膜と十分に選択比を持つことのできる条件でエッチングを行う工程であるものを含む。
【００２１】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記第１のエッチング工程に先立ち、前記絶縁膜に熱処理を行う工程を含む。
【００２２】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記絶縁膜に熱処理を行う工程は、ＣＶＤ成膜温度以上（９００℃以下）３０分以上の熱処理工程であるものを含む。
【００２３】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記絶縁膜に熱処理を行う工程は、９５０〜１１００℃３０秒以下の熱処理工程であるものを含む。
【００２４】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記第１のエッチング工程後、第２のエッチング工程に先立ち、前記絶縁膜に熱処理を行う工程を含むものを含む。
【００２５】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記絶縁膜に熱処理を行う工程は、ＣＶＤ成膜温度以上（９００℃以下）３０分以上の熱処理工程であるものを含む。
【００２６】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記絶縁膜に熱処理を行う工程は、９５０〜１１００℃３０秒以下の熱処理工程であるものを含む。
【００２７】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記ゲート絶縁膜は酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜が順次積層されたＯＮＯ膜構造をなすものを含む。
【００２８】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記絶縁膜は酸化シリコン膜であるものを含む。
【００２９】
また、本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記サイドウォール絶縁膜の形成工程後、第２層導電性膜の形成に先立ち、ＣＶＤ法により、酸化シリコン膜を形成する工程を含む。
【００３０】
また本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記第１の電極を形成する工程が、第１層導電性膜を形成する工程と、前記第１層導電性膜上に絶縁膜からなるハードマスクを形成する工程と、前記ハードマスクを用いて前記第１層導電性膜を選択的に除去す
る工程を含む。
この方法によれば、高精度で信頼性の高い第１の電極のパターンを形成することができる。またこのハードマスクは第２層導電性膜を平坦化する際、第１の電極の除去を抑制する除去抑制層（ストッパ層）として作用するため膜減りもなく平坦な表面を効率よく形成することができる。
【００３１】
また本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記ハードマスクが酸化シリコン膜からなる単層膜であり、前記第２層導電性膜が、前記ハードマスク上に積層されるものを含む。
【００３２】
また本発明は、上記固体撮像素子の製造方法において、前記ハードマスクが酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との２層膜であり、前記第２層導電性膜が、前記ハードマスク上に積層されるものを含む。
この方法によれば、レジストアッシングにおいて第１の電極を構成する第１層導電性膜の汚染を防止することができる。また、第２層導電性膜のパターニング工程においてこのハードマスクが第１の電極の除去抑制層として良好に作用し、第２層導電性膜のパターニング後に、異方性エッチングによりサイドウォール絶縁膜を形成する際にも、第１の電極上で除去抑制層として良好に作用する。
【００３３】
また、第２層導電性膜のレジストエッチバック工程による第２の電極の形成に際し、ハードマスクが第１の電極の除去抑制層として良好に作用する。
【００３４】
また、第２層導電性膜を、化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical  Mechanical  Polishing
）により平坦化する工程により、第２の電極を形成するに際し、ハードマスクが第１の電極の除去抑制層として良好に作用する。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、前記サイドウォール絶縁膜を形成する工程を、前記基板上を覆う絶縁膜の一部を残して異方性エッチングを行う第１のエッチング工程と、前記基板上に残留する前記絶縁膜を等方性エッチングで除去する第２のエッチング工程とを含むとともに、少なくとも第２のエッチング工程に先立ち、前記絶縁膜を熱処理する工程を含むようにしているため、絶縁膜の緻密化をはかることができ、等方性エッチングに際しても、エッチング制御性が向上し、より高精度でかつ高品質のサイドウォール絶縁膜を形成することができる。また絶縁膜が熱処理によって緻密な膜となっているため、絶縁性が向上し、第１の電極と第２の電極のリークも低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
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）
本実施の形態の方法は、図１および図２に示すように、電荷転送電極が、第１層導電性膜３ａとしての多結晶シリコン層からなる第１の電極Ａと、第２層導電性膜３ｂとしての多結晶シリコン層からなる第２の電極Ｂとが交互に並置され、電極間絶縁膜がＣＶＤ法で形成されたＨＴＯ膜からなるサイドウォール絶縁膜で構成された単層電極構造からなる固体撮像素子を形成する方法であって、この固体撮像素子の製造方法は、第１の電極Ａと第２の電極Ｂとの間に形成される電極間絶縁膜としてのサイドウォール絶縁膜を形成する工程を、２段階エッチングとするとともに、第２のエッチング工程に先立ち絶縁膜を熱処理することで緻密化するようにしたことを特徴とするものである。すなわち、サイドウォール絶縁膜を形成する工程が、基板上を覆う絶縁膜の一部を残して異方性エッチングを行う第１のエッチング工程と、前記絶縁膜を熱処理する工程と、基板上に残留する絶縁膜を等方性エッチングで除去する第２のエッチング工程とを含む。
【００３７】
上記構成によれば、電極間絶縁膜がＣＶＤ法で形成されかつ熱処理によって緻密化されたＨＴＯ膜により、低温下で高品質のサイドウォール絶縁膜を形成可能である。また、前述したようなサブトレンチの生成に起因する、電流リークの発生も抑制することができる。
【００３８】
他の構造は従来の固体撮像素子と同様であり、光電変換部３０と、前記光電変換部３０で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極４０を備えた電荷転送部（図示せず）とを具備し、光電変換部に開口を持つように形成された遮光膜（図示せず）および表面がほぼ平坦となるように前記光電変換部に充填されたＢＰＳＧ（borophospho  silicate  glass）膜からなる平坦化膜等を含む中間層７０とを具備し、さらにこの中間層上に、フィルタ５０およびレンズ６０を形成してなることを特徴とするものである。
これにより、良好に表面の平坦化をはかることができ、大幅に薄型化をはかることができる。
【００３９】
なおこのゲート酸化膜２は、酸化シリコン膜２ａと窒化シリコン膜２ｂと酸化シリコン膜２ｃとの３層構造膜で構成される。
【００４０】
なお、図１は断面概要図、図２は平面概要図である。シリコン基板１には、複数のフォトダイオード領域３０が形成され、フォトダイオード領域３０で検出した信号電荷を転送するための電荷転送電極４０が、フォトダイオード領域３０の間に形成される。
【００４１】
電荷転送電極によって転送される信号電荷が移動する電荷転送部は、図２では図示していないが、電荷転送電極４０が延在する方向と交差する方向に、形成される。
【００４２】
なお、図２においては、電極間絶縁膜の内、フォトダイオード領域３０と電荷転送電極４０との境界近傍に形成されるものの記載を省略してある。
【００４３】
電荷転送部は、上述したとおりであるが、図１に示すように、電荷転送部の電荷転送電極上面には中間層７０が形成される。そしてフォトダイオード領域３０（光電変換部）部分を除いて図示しない遮光膜、フォトダイオード領域上に窒化シリコン膜からなる反射防止層が設けられ、凹部にＢＰＳＧ膜からなる平坦化膜が形成される。そしてこの上層に透明樹脂膜もしくは窒化シリコン膜からなるパッシベーション膜が設けられる。
【００４４】
そしてこの中間層７０の上方には、さらにカラーフィルタ５０、マイクロレンズ６０が設けられる。また、カラーフィルタ５０とマイクロレンズ６０との間には、必要に応じて絶縁性の透明樹脂等からなる平坦化層が充填されていてもよい。
また、この例では、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。
【００４５】
次にこの固体撮像素子の製造工程について図３乃至および図９を参照しつつ詳細に説明する。
まず、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、膜厚２５ｎｍの酸化シリコン膜２ａと、膜厚５０ｎｍの窒化シリコン膜２ｂと、膜厚５ｎｍの酸化シリコン膜２ｃを形成し、３層構造のゲート酸化膜２を形成する。
【００４６】
続いて、このゲート酸化膜２上に、減圧ＣＶＤ法により、膜厚５０〜３００nmの第１層導電性膜３ａとしての第１層多結晶シリコン膜を形成する。このときの基板温度は５００〜６００℃とする。そしてこの上層に基板温度８５０℃（７００〜８５０℃）でＣＶＤ法により膜厚５０〜２００nmのＬＰ−ＴＥＯＳ膜５ａ、膜厚５０〜１００nmの窒化シリコン
膜５ｂを順次積層する（図３）。
【００４７】
この後、フォトリソグラフィにより第１のレジストパターンＲ１を形成する（図４）。
【００４８】
そして、この窒化シリコン膜５ｂを反応性イオンエッチングによりエッチングするとともに（図５）さらにＬＰ−ＴＥＯＳ膜５ａをＣＨＦ３とＣ２Ｆ６とＯ２とＨｅとを用いた反応性イオンエッチングによりエッチングし（図６）、アッシングによりレジストパターンＲ１を除去しハードマスクを形成する（図７）。
【００４９】
このようにして得られたＬＰ−ＴＥＯＳ膜５ａと窒化シリコン膜５ｂからなるハードマスクを用いて第１層導電性膜３ａをエッチングする（図８）。このエッチングに際してはＨＢｒとＯ２との混合ガスを用いた反応性イオンエッチングを行い、第１の電極および周辺回路の配線を形成する。ここではＥＣＲ(電子サイクロトロン共鳴：Electron Cycrotoron Resonance)方式あるいはＩＣＰ（誘導結合Inductively Coupled Plasma）方式などの
エッチング装置を用いるのが望ましい。なお周辺回路の外側で配線密度の小さいところには必要に応じてダミーパターン（図示せず）を形成する。
【００５０】
この後、この上層に基板温度７００から８５０℃の減圧ＣＶＤ法により、膜厚５０〜２００ｎｍのＨＴＯ（酸化シリコン）膜６を形成する（図９）。
【００５１】
そして反応性イオンエッチングにより水平部分に、酸化シリコン膜６が膜厚５〜３０ｎｍ程度残留するように除去し側壁に残留させサイドウォール（絶縁膜）を形成する（図１０）。
【００５２】
この後、１１００℃１０秒のＲＴＡ熱処理を行い、酸化シリコン膜６の緻密化処理を行う（図１１）。
【００５３】
続いて、希フッ酸を用いたウエットエッチングにより水平部分に残留した酸化シリコン膜を除去する（図１２）。
【００５４】
この後さらに、減圧ＣＶＤ法により、ウエットエッチングで除去されたＨＴＯ膜を補充するとともにＯＮＯ膜のトップ酸化膜として膜厚３〜１０ｎｍのＨＴＯ（酸化シリコン）膜６Ｓを形成する（図１３）。
【００５５】
続いて、この上層に、減圧ＣＶＤ法により、第１層導電性膜３ａの高さ以上となるように第２層導電性膜３ｂとして多結晶シリコン膜を形成する。このときの基板温度は５００〜６００℃とする（図１４）。
【００５６】
さらに、ＣＭＰ法により突出部の第２層導電性膜３ｂを除去し、表面の平坦化を行なう（図１５））。
【００５７】
さらに、減圧ＣＶＤ法により膜厚〜５０ｎｍのＬＰ−ＴＥＯＳ膜７を形成する（図１６）。
【００５８】
そして第２の電極（第２層導電性膜）のパターニングを行い、光電変換部の窓開けを行なうために、第１の電極のパターニングの際と同様に、ハードマスク形成のための膜厚約５０nmの窒化シリコン膜９を減圧ＣＶＤ法により形成する。
この後フォトリソグラフィにより第２のレジストパターンＲ２を形成する（図１７）。
【００５９】
そして、この窒化シリコン膜９をＣＨＦ３とＣＦ４とＡｒとを用いた反応性イオンエッ
チングによりエッチングし（図１８）、アッシングによりレジストパターンＲ２を除去しハードマスクを形成する（図１９）。
【００６０】
そして窒化シリコン膜９をマスクとしてＣＨＦ３とＣＦ４とＡｒとを用いた反応性イオンエッチングによりＬＰ−ＴＥＯＳ膜をパターニングし、このようにして得られたＬＰ−ＴＥＯＳ膜７と窒化シリコン膜９とからなるハードマスクを用いて第２層導電性膜３ｂとしての多結晶シリコン膜をエッチングする（図２０）。このエッチングに際してはＨＢｒとＯ２またはＣｌ２とＯ２との混合ガスを用いた反応性イオンエッチングを行い、光電変換部の窓を形成する。ここではＥＣＲあるいはＩＣＰなどのエッチング装置を用いるのが望ましい。
【００６１】
そして膜厚５０〜２００ｎｍのＨＴＯ（酸化シリコン）膜１０を形成する（図２１）。
【００６２】
そして反応性イオンエッチングにより水平部分に堆積されたＨＴＯ膜１０を除去し側壁に残留させサイドウォールを形成する（図２２）。このとき基板表面の反応性イオンエッチングによるダメージを低減するために、若干水平部分にも残留させるようにする。このときも必要に応じて、ＨＴＯ成膜温度以上で９００℃以下３０分以上の熱処理を行うことで、ＨＴＯ膜の緻密化をはかることができる。
【００６３】
続いて、ウエットエッチングにより水平部分に残留したＨＴＯ膜１０を除去する（図２３））。
【００６４】
このようにして、低抵抗の電荷転送電極が形成される。
【００６５】
そして反射防止膜および遮光層、平坦化膜等の中間層７０を形成し、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に示したような固体撮像素子を得る。
【００６６】
上記方法によれば、サイドウォール絶縁膜の形成に際し、反応性イオンエッチング（異方性エッチング）と、ウェットエッチング（等方性エッチング）との２段階エッチングを行うとともに、少なくとも等方性エッチング工程に先立ち、前記絶縁膜をＲＴＡ処理により熱処理をしているため、絶縁膜の緻密化をはかることができ、ウエットエッチングに際しても、エッチング制御性を向上させ、より高精度でかつ高品質のサイドウォール絶縁膜を形成することができる。また絶縁膜が熱処理によって緻密な膜となっているため、絶縁性の向上をはかることができ、第１の電極と第２の電極のリークも低減される。
さらに、サブトレンチの生成を抑制しつつ高精度にサイドウォールを形成することが可能である。
【００６７】
また、このようにして形成された固体撮像素子によれば、電荷転送電極が多結晶シリコン層で構成された第１層導電性膜３ａからなる第１の電極と、多結晶シリコンで構成された第２層導電性膜３ａからなる第２の電極とが減圧ＣＶＤ法で形成され、緻密化処理のなされたＨＴＯ膜６で構成されたサイドウォールを介して交互に並置されており、低抵抗の単層構造電極を構成しているため、高精度で微細な固体撮像素子が形成され、高速化および微細化が可能となる。また、ＨＴＯ膜６に代えて低温ＣＶＤ法で成膜した酸化シリコン膜を用いても、熱処理により緻密化することで高品質のサイドウォール絶縁膜を得ることができ、拡散長の伸びもなく信頼性の高い膜を得ることができる。
【００６８】
この方法によれば、０．１μｍ程度の電極間距離をもつ微細化構造の形成が可能となる。
【００６９】
また、平坦化工程において、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との２層構造のエッチングストッパを用いるとともに、ダミーパターンを用いているため、膜減りを防止することもできる。これはＣＭＰによる平坦化においても有効である場合もある。ここで用いるダミーパターンは、周辺回路部との電気的接続を有しないものであってもよい。
なおパターニングのためのハードマスクとエッチングストッパ層とをかねてＬＰ−ＴＥＯＳ膜と窒化シリコン膜との２層膜を用いており、高精度で微細なパターンを形成することができる。またエッチングストッパを用いることにより、過研磨による膜減りを防止することができる。
【００７０】
また、第２の電極のパターニングに際しても２層膜を用いるようにしている。このようにハードマスクを２層膜で構成することによりパターン精度の向上のみならず、絶縁膜としての信頼性も向上する。
【００７１】
（実施の形態２）
前記実施の形態１では、図２４乃至図２５に示すように、サイドウォール絶縁膜の形成に際し、異方性エッチングを行なった後に熱処理を行うようにしたが、本実施の形態では、異方性エッチングに先立ち熱処理を行うようにしたことを特徴とする。他は前記実施の形態１と同様である。
【００７２】
すなわち、前記実施の形態１における図９乃至図１１の工程を図２４乃至図２６に置き換えたもので、他は前記実施の形態１と同様である。
【００７３】
図９に示したのと同様に、この上層に基板温度７００から８５０℃の減圧ＣＶＤ法により、膜厚５０〜２００ｎｍのＨＴＯ（酸化シリコン）膜６を形成する。
【００７４】
この後、１１００℃１０秒のＲＴＡ熱処理を行い、酸化シリコン膜６の緻密化処理を行う（図２４）。
【００７５】
そして反応性イオンエッチングにより水平部分に、酸化シリコン膜６が膜厚５〜３０ｎｍ程度残留するように除去し側壁に残留させサイドウォール（絶縁膜）を形成する（図２５）。
【００７６】
そして希フッ酸を用いたウエットエッチングにより水平部分に残留した酸化シリコン膜を除去する（図１２）。以下は省略するが図１２以降は実施の形態１と同様である。
【００７７】
なお上記実施の形態１および２では、第１の電極と第２の電極とを多結晶シリコン層で構成したが、いずれもタングステンシリサイドなどの金属シリサイド層を表面に形成した構造であってもよい。
【００７８】
なお、シリサイドを構成する金属としてはタングステンに限定されることなくチタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）など適宜変更可能である。さらにシリコン層としても多結晶シリコンに限定されることなくアモルファスシリコン層、マイクロクリスタルシリコン層など適宜変更可能である。
【００７９】
なお、前記実施の形態に限定されることなく適宜変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
以上説明してきたように、本発明によれば、サイドウォール絶縁膜の形成にあたりＣＶＤ法で形成した絶縁膜を熱処理により緻密化しているため、微細で信頼性の高い単層電極構造の電荷転送電極を形成することができ、薄型化が可能で光入射角に対するマージンを
減少することができるため、小型カメラなど、微細でかつ高感度の固体撮像装置の形成に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施の形態１の固体撮像素子を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１の固体撮像素子を示す上面図である。
【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図である。
【図９】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図である。
【図１０】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図である。
【図１１】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図である。
【図１２】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図である。
【図１３】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図である。
【図１４】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図である。
【図１５】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図である。
【図１６】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図である。
【図１７】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図である。
【図１８】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図である。
【図１９】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図である。
【図２０】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図である。
【図２１】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図である。
【図２２】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図である。
【図２３】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図である。
【図２４】本発明の実施の形態２の固体撮像素子の製造工程を示す図である。
【図２５】本発明の実施の形態２の固体撮像素子の製造工程を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１  シリコン基板
２  ゲート酸化膜
３ａ  第１層導電性膜
３ｂ  第２層導電性膜
５ａ  ＬＰ−ＴＥＯＳ膜
５ｂ  窒化シリコン膜
６  酸化シリコン膜
６Ｓ  ＨＴＯ膜
７  ＬＰ−ＴＥＯＳ膜
９  窒化シリコン膜
３０  フォトダイオード領域
４０  電荷転送電極
５０  カラーフィルタ
６０  マイクロレンズ
７０  中間層
【図１】
2009060026.tif 000003
【図２】
2009060026.tif 000004
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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