JP2006032918A - Solid-state imaging device and its manufacturing method - Google Patents

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Naoki Iwawaki
直樹 岩脇
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state imaging device in which potential under a first transfer gate electrode is the same as that under a second transfer gate electrode so that perfect charge transfer is performed, and its manufacturing method. <P>SOLUTION: This device comprises semiconductor substrates 1 and 2, a photoelectric converter 5 formed on the semiconductor substrates 1 and 2, a gate insulation film 9 formed on the semiconductor substrate 1 covering the photoelectric converter 5, and a plurality of transfer gate electrodes 10 and 11 insulated from each other by a silicon oxide film 12 and formed on the gate insulation film 9 to transfer charge generated at the photoelectric converter 5 in a vertical direction. The transfer gate electrodes 10 and 11 contain doped amorphous silicon films or polysilicon films. The gate insulation film 9 has a multilayer structure containing a layer of a material which cannot be oxidized easily compared with a silicon nitride, or a single layer structure composed of a material which cannot be oxidized easily compared with a silicon nitride. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、固体撮像装置およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device and a manufacturing method thereof.

従来、様々な固体撮像装置が提案されている。例えば、特許文献１等に従来の固体撮像装置が開示されている。従来の固体撮像装置について、図を用いて説明する。図１１は一般的な固体撮像装置における転送ゲート電極の配置を説明するための平面図である。なお、図１１は、基板１０１上での第１転送ゲート電極１１０および第２転送ゲート電極１１１の配置を示すための図であり、これら以外の部材は図示していない。また、図１２は従来の固体撮像装置の構成を示す断面図であり、図１１のＡ−Ａ矢視断面図である。また、図１３は従来の固体撮像装置の構成を示す断面図であり、図１１のＢ−Ｂ矢視断面図である。   Conventionally, various solid-state imaging devices have been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a conventional solid-state imaging device. A conventional solid-state imaging device will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a plan view for explaining the arrangement of transfer gate electrodes in a general solid-state imaging device. FIG. 11 is a diagram for illustrating the arrangement of the first transfer gate electrode 110 and the second transfer gate electrode 111 on the substrate 101, and members other than these are not shown. 12 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional solid-state imaging device, and is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. 13 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional solid-state imaging device, and is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.

図１１に示しているように、基板１０１上に形成されている第１転送ゲート電極１１０と第２転送ゲート電極１１１とは、部分的に重なっている。図１２および図１３に示されているように、第１転送ゲート電極１１０と第２転送ゲート電極１１１とは、絶縁体であるシリコン酸化膜１１２を介して形成されている。   As shown in FIG. 11, the first transfer gate electrode 110 and the second transfer gate electrode 111 formed on the substrate 101 partially overlap. As shown in FIGS. 12 and 13, the first transfer gate electrode 110 and the second transfer gate electrode 111 are formed via a silicon oxide film 112 which is an insulator.

図１２を参照して従来の固体撮像装置１００について説明する。ｎ型シリコン基板１０１に形成された第１ｐ型ウェル領域１０２内には、ｎ型の不純物拡散領域１０３が形成され、ｎ型の不純物拡散領域１０３における基板１０１とは反対側にはｐ型の正電荷蓄積領域１０４が形成されている。ｐ型の正電荷蓄積領域１０４と、ｎ型の不純物拡散領域１０３と、第１ｐ型ウェル領域１０２とにより、ｐｎ接合によるフォトダイオードが形成され、受光部（光電変換部）１０５が構成される。この受光部１０５は画素に対応して形成される。   A conventional solid-state imaging device 100 will be described with reference to FIG. An n-type impurity diffusion region 103 is formed in the first p-type well region 102 formed in the n-type silicon substrate 101, and a p-type positive diffusion region 103 is formed on the opposite side of the n-type impurity diffusion region 103 to the substrate 101. A charge storage region 104 is formed. The p-type positive charge accumulation region 104, the n-type impurity diffusion region 103, and the first p-type well region 102 form a photodiode with a pn junction, and a light receiving unit (photoelectric conversion unit) 105 is formed. The light receiving portion 105 is formed corresponding to the pixel.

また、ｎ型シリコン基板１０１上の第１ｐ型ウェル領域１０２内には垂直レジスタ１０６が形成され、垂直レジスタ１０６の基板１０１側に第２ｐ型ウェル１０７も形成されている。また、ｎ型の不純物拡散領域１０３およびｐ型の正電荷蓄積領域１０４と、垂直レジスタ１０６および第２ｐ型ウェル１０７との間には、ｐ型チャンネルストッパ領域１０８が形成されている。垂直方向の電荷転送領域である垂直レジスタ１０６は、第２ｐ型ウェル１０７により高容量化される。また、ｐ型チャンネルストッパ領域１０８は、ｎ型の不純物拡散領域１０３と垂直レジスタ１０６とを電気的に遮断している。   A vertical register 106 is formed in the first p-type well region 102 on the n-type silicon substrate 101, and a second p-type well 107 is also formed on the substrate 101 side of the vertical register 106. A p-type channel stopper region 108 is formed between the n-type impurity diffusion region 103 and the p-type positive charge storage region 104, the vertical register 106 and the second p-type well 107. The vertical register 106 which is a charge transfer region in the vertical direction is increased in capacity by the second p-type well 107. Further, the p-type channel stopper region 108 electrically cuts off the n-type impurity diffusion region 103 and the vertical register 106.

さらに、第１ｐ型ウェル領域１０２の全面を覆うように、３層構造のゲート絶縁膜１０９が形成されている。ゲート絶縁膜１０９により、受光部１０５、垂直レジスタ１０６およびｐ型チャンネルストッパ領域１０８も覆われている。なお、ゲート絶縁膜１０９は、シリコン酸化膜１１５、シリコン窒化膜１２１、シリコン酸化膜１１７の３層から構成されている。   Further, a gate insulating film 109 having a three-layer structure is formed so as to cover the entire surface of the first p-type well region 102. The gate insulating film 109 also covers the light receiving portion 105, the vertical register 106, and the p-type channel stopper region 108. The gate insulating film 109 is composed of three layers of a silicon oxide film 115, a silicon nitride film 121, and a silicon oxide film 117.

ゲート絶縁膜１０９上には、受光部１０５で発生した電荷を垂直方向に転送する第１転送ゲート電極１１０および第２転送ゲート電極１１１が積層されている。第１転送ゲート電極１１０と第２転送ゲート電極１１１との間には、シリコン酸化膜１１２が形成されている。また、第１転送ゲート電極１１０および第２転送ゲート電極１１１の周りは、シリコン酸化膜１１２で覆われている。   On the gate insulating film 109, a first transfer gate electrode 110 and a second transfer gate electrode 111 that transfer charges generated in the light receiving portion 105 in the vertical direction are stacked. A silicon oxide film 112 is formed between the first transfer gate electrode 110 and the second transfer gate electrode 111. The first transfer gate electrode 110 and the second transfer gate electrode 111 are covered with a silicon oxide film 112.

第１転送ゲート電極１１０および第２転送ゲート電極１１１を覆うシリコン酸化膜１１２は金属遮光膜１１３により覆われている。金属遮光膜１１３は、垂直レジスタ１０６に直接光が入射することを防止する。また、金属遮光膜１１３および金属遮光膜１１３が形成されていない箇所も含めて、ＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏ−Ｐｈｏｓｐｈｏ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）膜１１４により覆われている。なお、ＢＰＳＧ膜１１４は、ボロンとリンを含んだシリコン酸化膜である。ＢＰＳＧ膜１１４は、金属遮光膜１１３の上層に形成されるアルミ配線（図示せず）と金属遮光膜１１３との層間絶縁膜である。   The silicon oxide film 112 covering the first transfer gate electrode 110 and the second transfer gate electrode 111 is covered with a metal light shielding film 113. The metal light shielding film 113 prevents light from directly entering the vertical register 106. Further, the metal light shielding film 113 and the portion where the metal light shielding film 113 is not formed are covered with a BPSG (Boro-Phospho Silicate Glass) film 114. Note that the BPSG film 114 is a silicon oxide film containing boron and phosphorus. The BPSG film 114 is an interlayer insulating film between an aluminum wiring (not shown) formed on the metal light shielding film 113 and the metal light shielding film 113.

なお、従来の固体撮像装置１００は、図１１のＢ−Ｂ矢視断面図では、図１３に示す構成となる。図１３に示しているように、ｎ型シリコン基板１０１上の第１ｐ型ウェル領域１０２を覆うように、ゲート絶縁膜１０９が形成され、ゲート絶縁膜１０９とそれぞれ接するように第１転送ゲート電極１１０および第２転送ゲート電極１１１が交互に形成されている。また、第１転送ゲート電極１１０の端部上には、第２転送ゲート電極１１１が配置されている。なお、第１転送ゲート電極１１０および第２転送ゲート電極１１１の間には、シリコン酸化膜１１２が形成されていて、これらはお互いに絶縁されている。また、第１転送ゲート電極１１０および第２転送ゲート電極１１１の周りにも、シリコン酸化膜１１２が形成され、シリコン酸化膜１１２の上には、金属遮光膜１１３、ＢＰＳＧ膜１１４が順次形成されている。   Note that the conventional solid-state imaging device 100 has the configuration shown in FIG. 13 in the cross-sectional view taken along the line BB in FIG. As shown in FIG. 13, a gate insulating film 109 is formed so as to cover the first p-type well region 102 on the n-type silicon substrate 101, and the first transfer gate electrode 110 is in contact with the gate insulating film 109, respectively. The second transfer gate electrodes 111 are alternately formed. A second transfer gate electrode 111 is disposed on the end of the first transfer gate electrode 110. A silicon oxide film 112 is formed between the first transfer gate electrode 110 and the second transfer gate electrode 111, and these are insulated from each other. A silicon oxide film 112 is also formed around the first transfer gate electrode 110 and the second transfer gate electrode 111, and a metal light shielding film 113 and a BPSG film 114 are sequentially formed on the silicon oxide film 112. Yes.

このような、従来の固体撮像装置１００の製造方法について図１４Ａ〜図１４Ｅを参照して説明する。図１４Ａ〜図１４Ｅは、従来の固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図である。なお、図１４Ａ〜図１４Ｅは、図１３で示した断面図と同様の箇所での断面図である。まず、図１４Ａに示しているように、ｎ型シリコン基板１０１上に第１ｐ型ウェル領域１０２を形成し、熱酸化装置または減圧ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相反応体積）装置等を用いて、第１ｐ型ウェル領域１０２全面にシリコン酸化膜１１５、シリコン窒化膜１２１、シリコン酸化膜１１７の３層から構成されるゲート絶縁膜１０９を形成する。なお、図示していないが、ゲート絶縁膜１０９を形成する前に、第１ｐ型ウェル領域１０２内には、受光部等の必要な構成を形成しておく。   A method for manufacturing such a conventional solid-state imaging device 100 will be described with reference to FIGS. 14A to 14E. 14A to 14E are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a conventional solid-state imaging device. 14A to 14E are cross-sectional views at the same locations as the cross-sectional view shown in FIG. First, as shown in FIG. 14A, a first p-type well region 102 is formed on an n-type silicon substrate 101, and a thermal oxidation apparatus or a low pressure CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus is used. A gate insulating film 109 composed of three layers of a silicon oxide film 115, a silicon nitride film 121, and a silicon oxide film 117 is formed on the entire surface of the first p-type well region 102. Although not shown, before the gate insulating film 109 is formed, a necessary configuration such as a light receiving portion is formed in the first p-type well region 102.

次に、図１４Ｂに示すように、厚さが約０．５μｍのｎ型のドープトアモルファスシリコン膜またはドープトポリシリコン膜であるゲート電極材料１１８をゲート絶縁膜１０９上の全面に形成する。   Next, as shown in FIG. 14B, a gate electrode material 118 which is an n-type doped amorphous silicon film or doped polysilicon film having a thickness of about 0.5 μm is formed on the entire surface of the gate insulating film 109.

次に、ゲート電極材料１１８にホトリソグラフィおよびエッチングを施すことで、不要な箇所は除去し、ゲート領域およびゲート配線領域である第１転送ゲート電極１１０を形成する。その後、減圧状態にて、水素と酸素とから水を作り、その水を用いて第１転送ゲート電極１１０の表面を熱酸化することで、図１４Ｃに示すように第１転送ゲート電極１１０上にシリコン酸化膜１１２を形成する。   Next, the gate electrode material 118 is subjected to photolithography and etching to remove unnecessary portions, and the first transfer gate electrode 110 which is a gate region and a gate wiring region is formed. Thereafter, water is produced from hydrogen and oxygen in a reduced pressure state, and the surface of the first transfer gate electrode 110 is thermally oxidized using the water, so that the first transfer gate electrode 110 is formed on the first transfer gate electrode 110 as shown in FIG. 14C. A silicon oxide film 112 is formed.

なお、一般的に、シリコン窒化膜１２１は酸化されにくい膜である。そのため、ドープトアモルファスシリコン層またはドープトポリシリコン層である第１転送ゲート電極１１０の方がシリコン窒化膜１２１より酸化レートが早い。したがって、シリコン酸化膜１１２が、第１転送ゲート電極１１０上に選択的に形成される。なお、この工程で、シリコン窒化膜１２１も酸化されて厚さが減少し、シリコン酸化膜１１７は厚さが増加する。   In general, the silicon nitride film 121 is a film that is not easily oxidized. Therefore, the first transfer gate electrode 110 that is a doped amorphous silicon layer or a doped polysilicon layer has a higher oxidation rate than the silicon nitride film 121. Accordingly, the silicon oxide film 112 is selectively formed on the first transfer gate electrode 110. In this step, the silicon nitride film 121 is also oxidized to reduce the thickness, and the silicon oxide film 117 increases in thickness.

次に、図１４Ｄに示すように、シリコン酸化膜１１２およびゲート絶縁膜１０９上に、厚さ０．５μｍのゲート電極材料１１９を形成する。なお、この工程は、図１４Ｂに示した工程と同様であるので詳しい説明を省略する。   Next, as shown in FIG. 14D, a gate electrode material 119 having a thickness of 0.5 μm is formed on the silicon oxide film 112 and the gate insulating film 109. Since this step is the same as the step shown in FIG. 14B, detailed description is omitted.

次に、ゲート電極材料１１９にホトリソグラフィおよびエッチングを施すことで、不要な箇所は除去し、ゲート領域およびゲート配線領域である第２転送ゲート電極１１１を形成する。その後、図１４Ｅに示すように、第２転送ゲート電極１１１上にシリコン酸化膜１１２を形成する。なお、この工程は、図１４Ｃで説明した工程と同様であるので詳しい説明を省略する。   Next, the gate electrode material 119 is subjected to photolithography and etching to remove unnecessary portions, and the second transfer gate electrode 111 which is a gate region and a gate wiring region is formed. Thereafter, as shown in FIG. 14E, a silicon oxide film 112 is formed on the second transfer gate electrode 111. Note that this step is the same as the step described with reference to FIG.

次に、第１転送ゲート電極１１０および第２転送ゲート電極１１１上に形成されたシリコン酸化膜１１２上に金属遮光膜１１３を形成する。なお、金属遮光膜１１３は、受光部（図示せず）には形成されない。その後、減圧ＣＶＤ装置または常圧ＣＶＤ装置等を用いて、全面にＢＰＳＧ膜１１４を形成する。このようにして、図１３に示す従来の固体撮像装置１００を作製することができる。
特開平９−２８３７３３号公報 Next, a metal light shielding film 113 is formed on the silicon oxide film 112 formed on the first transfer gate electrode 110 and the second transfer gate electrode 111. The metal light shielding film 113 is not formed on the light receiving part (not shown). Thereafter, a BPSG film 114 is formed on the entire surface by using a low pressure CVD apparatus or a normal pressure CVD apparatus. In this way, the conventional solid-state imaging device 100 shown in FIG. 13 can be manufactured.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-283733

上記、従来の製造方法により、固体撮像装置１００を作製した場合に、以下に示す問題が生じる。   When the solid-state imaging device 100 is manufactured by the above-described conventional manufacturing method, the following problems occur.

図１４Ｂに示す工程において、ゲート絶縁膜１０９を構成するシリコン酸化膜１１５、シリコン窒化膜１２１およびシリコン酸化膜１１７を、それぞれ均一な厚さで形成するため、ゲート絶縁膜１０９の厚さも均一である。しかし、図１４Ｃに示す工程において、熱酸化により第１転送ゲート電極１１０上にシリコン酸化膜１１２を形成する際に、ゲート絶縁膜１０９も酸化される。シリコン窒化膜１２１が酸化されることで、ゲート絶縁膜１０９の厚さが均一でなくなる。具体的には、図１４Ｃに示しているように、ゲート絶縁膜１０９は部分的に厚さが異なっている。図１４Ｃに示すように、ゲート絶縁膜１０９において第１転送ゲート電極１１０が形成されている箇所は、シリコン酸化膜１１５、シリコン窒化膜１２１およびシリコン酸化膜１１７の各膜厚は熱酸化前と変化がない。しかし、第１転送ゲート電極１１０が形成されていず、露出されていた箇所は、シリコン酸化膜１１５の膜厚は変化がないが、シリコン窒化膜１２１は酸化されて膜厚が減少し、シリコン酸化膜１１７は膜厚が増加している。また、ゲート絶縁膜１０９全体では、膜厚が増加している。この後、図１４Ｄおよび図１４Ｅの工程で、ゲート絶縁膜１０９の厚みが増加した箇所に、第２転送ゲート電極が形成される。   In the step shown in FIG. 14B, since the silicon oxide film 115, the silicon nitride film 121, and the silicon oxide film 117 constituting the gate insulating film 109 are formed with uniform thicknesses, the thickness of the gate insulating film 109 is also uniform. . However, in the step shown in FIG. 14C, when the silicon oxide film 112 is formed on the first transfer gate electrode 110 by thermal oxidation, the gate insulating film 109 is also oxidized. As the silicon nitride film 121 is oxidized, the thickness of the gate insulating film 109 is not uniform. Specifically, as shown in FIG. 14C, the gate insulating film 109 is partially different in thickness. As shown in FIG. 14C, the portions where the first transfer gate electrode 110 is formed in the gate insulating film 109 are changed in thickness of the silicon oxide film 115, the silicon nitride film 121, and the silicon oxide film 117 from those before thermal oxidation. There is no. However, although the thickness of the silicon oxide film 115 is not changed at the exposed portion where the first transfer gate electrode 110 is not formed, the silicon nitride film 121 is oxidized to reduce the thickness, and the silicon oxide film 115 is oxidized. The film 117 has an increased film thickness. In addition, the thickness of the entire gate insulating film 109 is increased. Thereafter, in the steps of FIGS. 14D and 14E, a second transfer gate electrode is formed at a location where the thickness of the gate insulating film 109 is increased.

図１５は、従来の固体撮像装置における電荷転送方向でのポテンシャル（電位）を示すグラフである。図１５より、第１転送ゲート電極１１０下の範囲１３１のポテンシャルは、第２転送ゲート電極１１１下の範囲１３２のポテンシャルに比べて浅いことがわかる。つまり、従来の固体撮像装置１００は、転送チャネルにポテンシャルバリヤが生じている。これにより、電荷転送において、電荷がトラップされて電荷転送が不完全であり転送効率が低いという問題を有する。   FIG. 15 is a graph showing the potential in the charge transfer direction in a conventional solid-state imaging device. 15 that the potential in the range 131 under the first transfer gate electrode 110 is shallower than the potential in the range 132 under the second transfer gate electrode 111. FIG. In other words, the conventional solid-state imaging device 100 has a potential barrier in the transfer channel. As a result, in charge transfer, there is a problem that charges are trapped, charge transfer is incomplete, and transfer efficiency is low.

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、第１転送ゲート電極下のポテンシャルと、第２転送ゲート電極下のポテンシャルとが同一であり、完全な電荷転送が行われる固体撮像装置およびその製造方法を提供する。   The present invention has been made in view of the above problems, and a solid-state imaging device in which the potential under the first transfer gate electrode and the potential under the second transfer gate electrode are the same, and complete charge transfer is performed, and the same A manufacturing method is provided.

本発明の第１の固体撮像装置は、半導体基板と、前記半導体基板に形成された光電変換部と、前記光電変換部を覆い前記半導体基板に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されていて、前記光電変換部で発生した電荷を垂直方向に転送する、シリコン酸化膜により互いに絶縁されている複数の転送ゲート電極とを備え、前記複数の転送ゲート電極は、不純物ドープトアモルファスシリコン膜またはポリシリコン膜を含み、前記ゲート絶縁膜は、シリコン窒化物に比べて酸化されにくい材料の層を有する多層構造であるか、あるいはシリコン窒化物に比べて酸化されにくい材料により構成された単層構造である。   A first solid-state imaging device according to the present invention includes a semiconductor substrate, a photoelectric conversion unit formed on the semiconductor substrate, a gate insulating film formed on the semiconductor substrate so as to cover the photoelectric conversion unit, and the gate insulating film And a plurality of transfer gate electrodes that are vertically insulated from each other and that are insulated from each other by a silicon oxide film. The gate insulating film includes an amorphous silicon film or a polysilicon film, and the gate insulating film has a multilayer structure having a layer of a material that is not easily oxidized compared to silicon nitride, or is configured of a material that is not easily oxidized compared to silicon nitride. Single layer structure.

また、本発明の第２の固体撮像装置は、半導体基板と、前記半導体基板に形成された光電変換部と、前記光電変換部を覆い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形成されていて、前記光電変換部で発生した電荷を垂直方向に転送する、シリコン酸化膜により互いに絶縁されている複数の転送ゲート電極とを備え、前記複数の転送ゲート電極は、不純物ドープトアモルファスシリコン膜またはポリシリコン膜を含み、前記ゲート絶縁膜において、前記複数の転送ゲート電極が接しているすべての箇所の誘電率換算した膜厚が等しい。   In addition, a second solid-state imaging device of the present invention includes a semiconductor substrate, a photoelectric conversion unit formed on the semiconductor substrate, a gate insulating film that covers the photoelectric conversion unit and is formed on the semiconductor substrate, and the gate A plurality of transfer gate electrodes that are formed on an insulating film and transfer charges generated in the photoelectric conversion unit in a vertical direction and are insulated from each other by a silicon oxide film, and the plurality of transfer gate electrodes include: Including the impurity-doped amorphous silicon film or polysilicon film, the gate insulating film has the same thickness in terms of dielectric constant at all locations where the plurality of transfer gate electrodes are in contact.

また、本発明の第１の固体撮像装置の製造方法は、光電変換部が形成された半導体基板に、前記光電変換部を覆い、かつシリコン窒化物に比べて酸化されにくい材料の層を有する多層構造であるか、あるいはシリコン窒化物に比べて酸化されにくい材料により構成された単層構造であるゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上に、不純物ドープトアモルファスシリコン膜またはポリシリコン膜を含む転送ゲート電極を形成してから熱酸化して、前記転送ゲート電極の表面にシリコン酸化膜を形成する工程を繰り返すことで、前記ゲート絶縁膜上に複数の転送ゲート電極を形成する。   In the first method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, a multilayer substrate having a layer of a material that covers the photoelectric conversion unit and is less likely to be oxidized than silicon nitride is provided on a semiconductor substrate on which the photoelectric conversion unit is formed. A gate insulating film having a structure or a single layer structure made of a material that is less likely to be oxidized than silicon nitride is formed, and an impurity-doped amorphous silicon film or a polysilicon film is formed on the gate insulating film. A plurality of transfer gate electrodes are formed on the gate insulating film by repeating a step of forming a transfer gate electrode and then performing thermal oxidation to form a silicon oxide film on the surface of the transfer gate electrode.

また、本発明の第２の固体撮像装置の製造方法は、光電変換部が形成された半導体基板に、前記光電変換部を覆う多層膜であるゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上に、不純物ドープトアモルファスシリコン膜またはポリシリコン膜を含む転送ゲート電極を形成してから熱酸化して、前記転送ゲート電極の表面にシリコン酸化膜を形成する工程を繰り返すことで、前記ゲート絶縁膜上に複数の転送ゲート電極を形成し、前記熱酸化により、前記ゲート絶縁膜において前記複数の転送ゲート電極が接しているすべての箇所の誘電率換算した膜厚を等しくする。   According to the second method of manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, a gate insulating film that is a multilayer film covering the photoelectric conversion unit is formed on a semiconductor substrate on which the photoelectric conversion unit is formed, and the gate insulating film is formed on the gate insulating film. Forming a transfer gate electrode including an impurity-doped amorphous silicon film or a polysilicon film, and then thermally oxidizing the transfer gate electrode to form a silicon oxide film on the surface of the transfer gate electrode. A plurality of transfer gate electrodes are formed, and the film thickness in terms of dielectric constant of all portions of the gate insulating film in contact with the plurality of transfer gate electrodes is made equal by the thermal oxidation.

本発明によれば、第１転送ゲート電極下のポテンシャルと、第２転送ゲート電極下のポテンシャルとが同一であり、完全な電荷転送が行われる固体撮像装置およびその製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a solid-state imaging device in which the potential under the first transfer gate electrode and the potential under the second transfer gate electrode are the same, and complete charge transfer is performed, and a method for manufacturing the same. .

本発明の第１の固体撮像装置は、ゲート絶縁膜において、複数の転送ゲート電極が接しているすべての箇所の誘電率換算した膜厚が等しいため、それぞれの転送ゲート電極下のポテンシャルが等しい。したがって、転送チャネルにポテンシャルバリヤが生じることなく、転送効率が高い。なお、ゲート絶縁膜の誘電率換算した膜厚がそれぞれ等しいとは、ゲート絶縁膜の厚さ方向の静電容量がそれぞれ等しいということである。また、例えば、ゲート絶縁膜に用いるシリコン酸化膜に誘電率換算した膜厚をそれぞれ等しくすればよい。   In the first solid-state imaging device of the present invention, in the gate insulating film, since the film thickness in terms of dielectric constant is the same at all locations where the plurality of transfer gate electrodes are in contact, the potentials under the respective transfer gate electrodes are equal. Therefore, the transfer efficiency is high without generating a potential barrier in the transfer channel. In addition, that the film thickness converted into the dielectric constant of the gate insulating film is equal means that the capacitance in the thickness direction of the gate insulating film is equal. Further, for example, the film thickness in terms of dielectric constant may be made equal to the silicon oxide film used for the gate insulating film.

また、好ましくは、本発明の第１の固体撮像装置において、前記複数の転送ゲート電極同士を絶縁している前記シリコン酸化膜は、減圧状態にて水素と酸素とから水を作り、前記水を用いて、前記複数の転送ゲート電極の表面を熱酸化することで形成される。それにより、強力な熱酸化が可能であり、シリコン酸化膜が軟化して流動化するため、転送ゲート電極との界面が平滑であり、均等な厚さで形成される。そのため、シリコン酸化膜の耐圧性が高い。なお、減圧状態とは、例えば、１３．３Ｐａ〜１．３３×１０４Ｐａの状態をいう。 Preferably, in the first solid-state imaging device of the present invention, the silicon oxide film that insulates the plurality of transfer gate electrodes creates water from hydrogen and oxygen in a reduced pressure state, And formed by thermally oxidizing the surfaces of the plurality of transfer gate electrodes. Thereby, strong thermal oxidation is possible, and the silicon oxide film is softened and fluidized, so that the interface with the transfer gate electrode is smooth and formed with a uniform thickness. Therefore, the pressure resistance of the silicon oxide film is high. In addition, a decompression state means the state of 13.3 Pa-1.33 * 10 < 4 > Pa, for example.

また、好ましくは、本発明の第１の固体撮像装置において、前記シリコン窒化物に比べて酸化されにくい材料は、アルミ酸化物である。それにより、ゲート絶縁膜は均一な厚さを有する。そのため、転送チャネルにポテンシャルバリヤが生じることなく、転送効率が高い。   Preferably, in the first solid-state imaging device of the present invention, the material that is less likely to be oxidized than the silicon nitride is aluminum oxide. Thereby, the gate insulating film has a uniform thickness. Therefore, the transfer efficiency is high without generating a potential barrier in the transfer channel.

また、好ましくは、本発明の第１の固体撮像装置において、前記ゲート絶縁膜は、シリコン酸化膜−アルミ酸化膜−シリコン酸化膜の３層構造である。それにより、ゲート絶縁膜は均一な厚さを有する。そのため、転送チャネルにポテンシャルバリヤが生じることなく、転送効率が高い。   Preferably, in the first solid-state imaging device of the present invention, the gate insulating film has a three-layer structure of silicon oxide film-aluminum oxide film-silicon oxide film. Thereby, the gate insulating film has a uniform thickness. Therefore, the transfer efficiency is high without generating a potential barrier in the transfer channel.

また、本発明の第２の固体撮像装置は、ゲート絶縁膜において、複数の転送ゲート電極が接しているすべての箇所の誘電率換算した膜厚が等しい。それにより、それぞれの転送ゲート電極下のポテンシャルが等しい。したがって、転送チャネルにポテンシャルバリヤが生じることなく、転送効率が高い。   In the second solid-state imaging device of the present invention, in the gate insulating film, the film thickness in terms of dielectric constant is the same at all locations where the plurality of transfer gate electrodes are in contact. Thereby, the potentials under the respective transfer gate electrodes are equal. Therefore, the transfer efficiency is high without generating a potential barrier in the transfer channel.

また、好ましくは、本発明の第２の固体撮像装置において、前記複数の転送ゲート電極同士を絶縁している前記シリコン酸化膜は、減圧状態にて水素と酸素とから水を作り、前記水を用いて、前記複数の転送ゲート電極の表面を熱酸化することで形成される。それにより、強力な熱酸化が可能であり、シリコン酸化膜が軟化して流動化するため、転送ゲート電極との界面が平滑であり、均等な厚さで形成される。そのため、シリコン酸化膜の耐圧性が高い。   Preferably, in the second solid-state imaging device of the present invention, the silicon oxide film that insulates the plurality of transfer gate electrodes makes water from hydrogen and oxygen in a reduced pressure state, And formed by thermally oxidizing the surfaces of the plurality of transfer gate electrodes. Thereby, strong thermal oxidation is possible, and the silicon oxide film is softened and fluidized, so that the interface with the transfer gate electrode is smooth and formed with a uniform thickness. Therefore, the pressure resistance of the silicon oxide film is high.

また、好ましくは、本発明の第２の固体撮像装置において、前記ゲート絶縁膜は各層同士の厚さ比率が場所により異なる多層構造である。それにより、転送ゲート電極の表面にシリコン酸化膜を作製する際に、ゲート絶縁膜が酸化されていても、複数の転送ゲート電極が接しているすべての箇所の誘電率換算した膜厚が等しい。したがって、転送チャネルにポテンシャルバリヤが生じることなく、転送効率が高い。   Preferably, in the second solid-state imaging device of the present invention, the gate insulating film has a multilayer structure in which the thickness ratio of each layer differs depending on the location. Thereby, when the silicon oxide film is formed on the surface of the transfer gate electrode, even if the gate insulating film is oxidized, the film thickness in terms of dielectric constant is equal in all the portions where the plurality of transfer gate electrodes are in contact. Therefore, the transfer efficiency is high without generating a potential barrier in the transfer channel.

また、好ましくは、本発明の第２の固体撮像装置において、前記ゲート絶縁膜は、シリコン酸化膜−シリコン窒化膜−シリコン酸化膜の３層構造である。それにより、ゲート絶縁膜において複数の転送ゲート電極が接しているすべての箇所の誘電率換算した膜厚は等しい。そのため、転送チャネルにポテンシャルバリヤが生じることなく、転送効率が高い。   Preferably, in the second solid-state imaging device of the present invention, the gate insulating film has a three-layer structure of silicon oxide film-silicon nitride film-silicon oxide film. As a result, the film thickness in terms of dielectric constant is the same at all locations where the plurality of transfer gate electrodes are in contact with each other in the gate insulating film. Therefore, the transfer efficiency is high without generating a potential barrier in the transfer channel.

また、好ましくは、本発明の第２の固体撮像装置において、前記ゲート絶縁膜の構成は、接している前記転送ゲート電極に応じて異なっている。それにより、ゲート絶縁膜において複数の転送ゲート電極が接しているすべての箇所の誘電率換算した膜厚を等しくできる。そのため、転送チャネルにポテンシャルバリヤが生じることなく、転送効率が高い。   Preferably, in the second solid-state imaging device of the present invention, the configuration of the gate insulating film differs depending on the transfer gate electrode in contact therewith. Thereby, the film thickness in terms of dielectric constant can be made equal at all locations where the plurality of transfer gate electrodes are in contact with each other in the gate insulating film. Therefore, the transfer efficiency is high without generating a potential barrier in the transfer channel.

また、好ましくは、本発明の第２の固体撮像装置において、前記複数の転送ゲート電極は第１転送ゲート電極および第２転送ゲート電極を含み、前記ゲート絶縁膜において、前記第１転送ゲート電極と接している箇所は、少なくともシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とを含んだ多層構造であり、前記ゲート絶縁膜において、前記第２転送ゲート電極と接している箇所は、シリコン酸化膜の単層構造である。それにより、ゲート絶縁膜において複数の転送ゲート電極が接しているすべての箇所の誘電率換算した膜厚は等しい。そのため、転送チャネルにポテンシャルバリヤが生じることなく、転送効率が高い。   Preferably, in the second solid-state imaging device of the present invention, the plurality of transfer gate electrodes include a first transfer gate electrode and a second transfer gate electrode, and the gate insulating film includes the first transfer gate electrode and the first transfer gate electrode. The contacted portion has a multilayer structure including at least a silicon oxide film and a silicon nitride film, and the portion in contact with the second transfer gate electrode in the gate insulating film has a single layer structure of a silicon oxide film. is there. As a result, the film thickness in terms of dielectric constant is the same at all locations where the plurality of transfer gate electrodes are in contact with each other in the gate insulating film. Therefore, the transfer efficiency is high without generating a potential barrier in the transfer channel.

また、好ましくは、本発明の第２の固体撮像装置において、前記ゲート絶縁膜において、前記第１転送ゲート電極と接している箇所は、シリコン酸化膜−シリコン窒化膜−シリコン酸化膜の３層構造である。それにより、ゲート絶縁膜において複数の転送ゲート電極が接しているすべての箇所の誘電率換算した膜厚は等しい。そのため、転送チャネルにポテンシャルバリヤが生じることなく、転送効率が高い。   Preferably, in the second solid-state imaging device of the present invention, a portion of the gate insulating film that is in contact with the first transfer gate electrode is a three-layer structure of silicon oxide film-silicon nitride film-silicon oxide film. It is. As a result, the film thickness in terms of dielectric constant is the same at all locations where the plurality of transfer gate electrodes are in contact with each other in the gate insulating film. Therefore, the transfer efficiency is high without generating a potential barrier in the transfer channel.

また、本発明の第１の固体撮像装置の製造方法は、シリコン窒化物に比べて酸化されにくい材料の層を有する多層構造であるか、あるいはシリコン窒化物に比べて酸化されにくい材料により構成された単層構造であるゲート絶縁膜を形成する。それにより、転送ゲート電極の表面にシリコン酸化膜を作製する際に、ゲート絶縁膜は酸化されず、厚さが変化しない。それにより、それぞれの転送ゲート電極下のポテンシャルが等しい。したがって、転送チャネルにポテンシャルバリヤが生じることなく、転送効率が高い固体撮像装置を製造することができる。   In addition, the first method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention has a multilayer structure having a layer of a material that is not easily oxidized compared to silicon nitride, or is configured of a material that is not easily oxidized compared to silicon nitride. A gate insulating film having a single layer structure is formed. Thereby, when a silicon oxide film is formed on the surface of the transfer gate electrode, the gate insulating film is not oxidized and the thickness does not change. Thereby, the potentials under the respective transfer gate electrodes are equal. Therefore, a solid-state imaging device with high transfer efficiency can be manufactured without causing a potential barrier in the transfer channel.

また、好ましくは、本発明の第１の固体撮像装置の製造方法において、前記シリコン窒化物に比べて酸化されにくい材料は、アルミ酸化物である。それにより、ゲート絶縁膜の厚さが均一となる。そのため、転送チャネルにポテンシャルバリヤが生じることなく、転送効率が高い固体撮像装置を製造することができる。   Preferably, in the first method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, the material that is less likely to be oxidized than the silicon nitride is aluminum oxide. Thereby, the thickness of the gate insulating film becomes uniform. Therefore, a solid-state imaging device with high transfer efficiency can be manufactured without generating a potential barrier in the transfer channel.

また、好ましくは、本発明の第１の固体撮像装置の製造方法において、前記熱酸化は、減圧状態にて水素と酸素とから水を作り、前記水を用いて行う。それにより、強力な熱酸化が可能であり、シリコン酸化膜が軟化して流動化するため、転送ゲート電極との界面が平滑であり、均等な厚さで形成される。したがって、耐圧性が高いシリコン酸化膜を有する固体撮像装置を製造することができる。   Preferably, in the first method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the thermal oxidation is performed by making water from hydrogen and oxygen in a reduced pressure state and using the water. Thereby, strong thermal oxidation is possible, and the silicon oxide film is softened and fluidized, so that the interface with the transfer gate electrode is smooth and formed with a uniform thickness. Therefore, a solid-state imaging device having a silicon oxide film with high pressure resistance can be manufactured.

また、本発明の第２の固体撮像装置の製造方法は、転送ゲート電極の表面にシリコン酸化膜を形成する工程によって、ゲート絶縁膜において複数の転送ゲート電極が接しているすべての箇所の誘電率換算した膜厚を等しくする。それにより、それぞれの転送ゲート電極下のポテンシャルが等しい。したがって、転送チャネルにポテンシャルバリヤが生じることなく、転送効率が高い固体撮像装置を製造することができる。   Further, in the second method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the dielectric constant of all the portions where the plurality of transfer gate electrodes are in contact with each other in the gate insulating film is obtained by forming the silicon oxide film on the surface of the transfer gate electrode. The converted film thickness is made equal. Thereby, the potentials under the respective transfer gate electrodes are equal. Therefore, a solid-state imaging device with high transfer efficiency can be manufactured without causing a potential barrier in the transfer channel.

また、好ましくは、本発明の第２の固体撮像装置の製造方法において、前記ゲート絶縁膜は、シリコン酸化膜−シリコン窒化膜−シリコン酸化膜の３層構造である。それにより、転送チャネルにポテンシャルバリヤが生じることなく、転送効率が高い固体撮像装置を製造することができる。   Preferably, in the second method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the gate insulating film has a three-layer structure of silicon oxide film-silicon nitride film-silicon oxide film. Accordingly, a solid-state imaging device with high transfer efficiency can be manufactured without generating a potential barrier in the transfer channel.

また、好ましくは、本発明の第２の固体撮像装置の製造方法において、前記転送ゲート電極の表面にシリコン酸化膜を形成する工程において、前記ゲート絶縁膜において前記転送ゲート電極が形成されていない箇所が単層構造のシリコン酸化膜となるまで熱酸化する。それにより、前記ゲート絶縁膜において前記転送ゲート電極が形成されていない箇所の誘電率換算した膜厚を制御することができる。したがって、転送チャネルにポテンシャルバリヤが生じることなく、転送効率が高い固体撮像装置を製造することができる。   Preferably, in the second method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, in the step of forming a silicon oxide film on the surface of the transfer gate electrode, the transfer gate electrode is not formed in the gate insulating film. Is thermally oxidized until a silicon oxide film having a single layer structure is formed. Thereby, it is possible to control the film thickness in terms of dielectric constant of the gate insulating film where the transfer gate electrode is not formed. Therefore, a solid-state imaging device with high transfer efficiency can be manufactured without causing a potential barrier in the transfer channel.

また、好ましくは、本発明の第２の固体撮像装置の製造方法において、前記単層構造のシリコン酸化膜を除去し、前記単層構造のシリコン酸化膜が除去された箇所に、前記ゲート絶縁膜において前記転送ゲート電極が接している箇所と等しい誘電率換算した膜厚を有するシリコン酸化膜を形成する。このように、再度シリコン酸化膜を形成しなおすため、前記ゲート絶縁膜において前記転送ゲート電極が形成されていない箇所の誘電率換算した膜厚をさらに高精度に制御することができる。したがって、転送チャネルにポテンシャルバリヤが生じることなく、転送効率が高い固体撮像装置を製造することができる。   Preferably, in the second method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the silicon oxide film having the single layer structure is removed, and the gate insulating film is formed at a position where the silicon oxide film having the single layer structure is removed. A silicon oxide film having a film thickness converted to a dielectric constant equal to the portion in contact with the transfer gate electrode is formed. In this manner, since the silicon oxide film is formed again, the film thickness in terms of dielectric constant of the portion where the transfer gate electrode is not formed in the gate insulating film can be controlled with higher accuracy. Therefore, a solid-state imaging device with high transfer efficiency can be manufactured without causing a potential barrier in the transfer channel.

また、好ましくは、本発明の第２の固体撮像装置の製造方法において、前記熱酸化は、減圧状態にて水素と酸素とから水を作り、前記水を用いて行う。それにより、強力な熱酸化が可能であり、シリコン酸化膜が軟化して流動化するため、転送ゲート電極との界面が平滑であり、均等な厚さで形成される。したがって、耐圧性が高いシリコン酸化膜を有する固体撮像装置を製造することができる。   Preferably, in the second method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the thermal oxidation is performed by making water from hydrogen and oxygen in a reduced pressure state and using the water. Thereby, strong thermal oxidation is possible, and the silicon oxide film is softened and fluidized, so that the interface with the transfer gate electrode is smooth and formed with a uniform thickness. Therefore, a solid-state imaging device having a silicon oxide film with high pressure resistance can be manufactured.

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置およびその製造方法について図を用いて説明する。なお、実施の形態１に係る固体撮像装置の転送ゲート電極の配置は、図１１に示した一般的な固体撮像装置の転送ゲート電極の配置と同様であるため、実施の形態１においても図１１を参照する。なお、図１１は、基板１上での第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１の配置を示すための図であり、これら以外の部材は図示していない。 (Embodiment 1)
A solid-state imaging device and a manufacturing method thereof according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. The arrangement of the transfer gate electrode of the solid-state imaging device according to the first embodiment is the same as the arrangement of the transfer gate electrode of the general solid-state imaging device shown in FIG. Refer to FIG. 11 is a diagram for illustrating the arrangement of the first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11 on the substrate 1, and members other than these are not shown.

図１は本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の構成を示す断面図であり、図１１のＡ−Ａ矢視断面図である。また、図２は本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の構成を示す断面図であり、図１１のＢ−Ｂ矢視断面図である。実施の形態１に係る固体撮像装置のゲート絶縁膜９は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）１５、アルミ酸化膜１６およびシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）１７から構成されている。実施の形態１に係る固体撮像装置２０において、ゲート絶縁膜９以外の構成は、図１２および図１３で示した従来の固体撮像装置の構成と略同様である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the solid-state imaging device according to Embodiment 1 of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the solid-state imaging device according to Embodiment 1 of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. The gate insulating film 9 of the solid-state imaging device according to the first embodiment includes a silicon oxide film (SiO 2 ) 15, an aluminum oxide film 16, and a silicon oxide film (SiO 2 ) 17. In the solid-state imaging device 20 according to the first embodiment, the configuration other than the gate insulating film 9 is substantially the same as the configuration of the conventional solid-state imaging device shown in FIGS.

図１１に示しているように、基板１上に形成されている第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１とは部分的に重なっている。図１および図２に示されているように、この箇所においては、第１転送ゲート電極１０上に第２転送ゲート電極１１が絶縁体であるシリコン酸化膜１２を介して形成されている。   As shown in FIG. 11, the first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11 formed on the substrate 1 partially overlap. As shown in FIGS. 1 and 2, in this portion, the second transfer gate electrode 11 is formed on the first transfer gate electrode 10 via a silicon oxide film 12 that is an insulator.

図１に示しているように、ｎ型シリコン基板１に形成された第１ｐ型ウェル領域２内には、ｎ型の不純物拡散領域３が形成され、ｎ型の不純物拡散領域３における基板１とは反対側にはｐ型の正電荷蓄積領域４が形成されている。ｐ型の正電荷蓄積領域４と、ｎ型の不純物拡散領域３と、第１ｐ型ウェル領域２とにより、ｐｎ接合によるフォトダイオードが形成され、受光部（光電変換部）５が構成される。この受光部５は画素に対応して形成される。   As shown in FIG. 1, an n-type impurity diffusion region 3 is formed in the first p-type well region 2 formed in the n-type silicon substrate 1, and the substrate 1 in the n-type impurity diffusion region 3 and On the opposite side, a p-type positive charge accumulation region 4 is formed. The p-type positive charge accumulation region 4, the n-type impurity diffusion region 3, and the first p-type well region 2 form a photodiode with a pn junction, and a light receiving unit (photoelectric conversion unit) 5 is formed. The light receiving portion 5 is formed corresponding to the pixel.

また、ｎ型シリコン基板１に形成された第１ｐ型ウェル領域２内には垂直レジスタ６が形成され、垂直レジスタ６の基板１側に第２ｐ型ウェル７も形成されている。また、ｎ型の不純物拡散領域３およびｐ型の正電荷蓄積領域４と、垂直レジスタ６および第２ｐ型ウェル７との間には、ｐ型チャンネルストッパ領域８が形成されている。垂直方向の電荷転送領域である垂直レジスタ６は、第２ｐ型ウェル７により高容量化される。また、ｐ型チャンネルストッパ領域８は、ｎ型の不純物拡散領域３と垂直レジスタ６とを電気的に遮断している。   A vertical register 6 is formed in the first p-type well region 2 formed in the n-type silicon substrate 1, and a second p-type well 7 is also formed on the substrate 1 side of the vertical register 6. A p-type channel stopper region 8 is formed between the n-type impurity diffusion region 3 and the p-type positive charge storage region 4 and the vertical register 6 and the second p-type well 7. The vertical register 6 which is a charge transfer region in the vertical direction is increased in capacity by the second p-type well 7. The p-type channel stopper region 8 electrically cuts off the n-type impurity diffusion region 3 and the vertical register 6.

さらに、第１ｐ型ウェル領域２の全面を覆うように、３層構造のゲート絶縁膜９が形成されている。ゲート絶縁膜９により、受光部５、垂直レジスタ６およびｐ型チャンネルストッパ領域８も覆われている。なお、ゲート絶縁膜９は、シリコン酸化膜１５、アルミ酸化膜１６およびシリコン酸化膜１７の３層から構成されている。   Further, a three-layer gate insulating film 9 is formed so as to cover the entire surface of the first p-type well region 2. The gate insulating film 9 also covers the light receiving portion 5, the vertical register 6, and the p-type channel stopper region 8. The gate insulating film 9 is composed of three layers of a silicon oxide film 15, an aluminum oxide film 16, and a silicon oxide film 17.

ゲート絶縁膜９上には、受光部５で発生した電荷を垂直方向に転送する第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１が積層されている。第１転送ゲート電極１０と第２転送ゲート電極１１との間には、シリコン酸化膜１２が形成されている。また、第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１の周りは、シリコン酸化膜１２で覆われている。   On the gate insulating film 9, a first transfer gate electrode 10 and a second transfer gate electrode 11 that transfer charges generated in the light receiving portion 5 in the vertical direction are stacked. A silicon oxide film 12 is formed between the first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11. The first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11 are covered with a silicon oxide film 12.

第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１を覆うシリコン酸化膜１２は金属遮光膜１３により覆われている。金属遮光膜１３は、垂直レジスタ６に直接光が入射することを防止する。また、金属遮光膜１３および金属遮光膜１３が形成されていない箇所も含めて、ＢＰＳＧ膜１４により覆われている。ＢＰＳＧ膜１４は、金属遮光膜１３の上層に形成されるアルミ配線（図示せず）と金属遮光膜１３との層間絶縁膜である。   The silicon oxide film 12 covering the first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11 is covered with a metal light shielding film 13. The metal light shielding film 13 prevents light from directly entering the vertical register 6. The metal light shielding film 13 and the portion where the metal light shielding film 13 is not formed are also covered with the BPSG film 14. The BPSG film 14 is an interlayer insulating film between an aluminum wiring (not shown) formed on the metal light shielding film 13 and the metal light shielding film 13.

なお、実施の形態１の固体撮像装置２０は、図１１のＢ−Ｂ矢視断面図では、図２に示す構成となる。図２に示しているように、ｎ型シリコン基板１上の第１ｐ型ウェル領域２を覆うように、ゲート絶縁膜９が形成され、ゲート絶縁膜９にそれぞれ接するように第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１が交互に形成されている。また、第１転送ゲート電極１０の端部上には、第２転送ゲート電極１１が配置されている。なお、第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１の間には、シリコン酸化膜１２が形成されていて、これらはお互いに絶縁されている。また、第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１の周りにも、シリコン酸化膜１２が形成され、シリコン酸化膜１２の上には、金属遮光膜１３、ＢＰＳＧ膜１４が順次形成されている。   In addition, the solid-state imaging device 20 of Embodiment 1 becomes a structure shown in FIG. 2 in the BB arrow sectional drawing of FIG. As shown in FIG. 2, a gate insulating film 9 is formed so as to cover the first p-type well region 2 on the n-type silicon substrate 1, and the first transfer gate electrode 10 is in contact with the gate insulating film 9, respectively. The second transfer gate electrodes 11 are alternately formed. A second transfer gate electrode 11 is disposed on the end of the first transfer gate electrode 10. A silicon oxide film 12 is formed between the first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11, and these are insulated from each other. A silicon oxide film 12 is also formed around the first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11, and a metal light shielding film 13 and a BPSG film 14 are sequentially formed on the silicon oxide film 12. Yes.

実施の形態１の固体撮像装置２０は、上述のようにゲート絶縁膜９が、シリコン酸化膜１５、シリコン窒化物よりも酸化されにくいアルミ酸化膜１６およびシリコン酸化膜１７で構成されている。そのため、以下に示す製造工程において、シリコン酸化膜１５、アルミ酸化膜１６およびシリコン酸化膜１７の各膜厚が熱酸化により大きく変化することがなく、均一な厚さである。したがって、ゲート絶縁膜９の厚さも均一なままであり、厚さ方向の静電容量が一定である。それにより、第１転送ゲート電極１０下のポテンシャルおよび第２転送ゲート電極１１下のポテンシャルが同一であり、ポテンシャルバリヤが生じないため、電荷の転送が完全であり転送効率が高い。   In the solid-state imaging device 20 according to the first embodiment, the gate insulating film 9 is composed of the silicon oxide film 15, the aluminum oxide film 16 and the silicon oxide film 17 that are less likely to be oxidized than the silicon nitride as described above. Therefore, in the manufacturing process described below, the thicknesses of the silicon oxide film 15, the aluminum oxide film 16, and the silicon oxide film 17 are not greatly changed by thermal oxidation, and are uniform. Therefore, the thickness of the gate insulating film 9 remains uniform, and the capacitance in the thickness direction is constant. As a result, the potential under the first transfer gate electrode 10 and the potential under the second transfer gate electrode 11 are the same, and no potential barrier is generated, so that charge transfer is complete and transfer efficiency is high.

次に、実施の形態１に係る固体撮像装置２０の製造方法について説明する。図３Ａ〜図３Ｅは本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図である。なお、図３Ａ〜図３Ｅは、図２で示した断面図と同様の箇所での断面図である。まず、図３Ａに示しているように、ｎ型シリコン基板１上に第１ｐ型ウェル領域２を形成し、熱酸化装置または減圧ＣＶＤ装置等を用いて、第１ｐ型ウェル領域２全面にシリコン酸化膜１５、アルミ酸化膜１６およびシリコン酸化膜１７の３層から構成されるゲート絶縁膜９を形成する。例えば、シリコン酸化膜１５の厚さを２０ｎｍとし、アルミ酸化膜１６の厚さを１０ｎｍ〜１００ｎｍとし、シリコン酸化膜１７の厚さを５ｎｍとすればよい。例えば、アルミ酸化膜１６は、電子共鳴スパッタにて、各条件を８７．５ｍＴ、温度を１００℃とし、圧力を９×１０−６Ｐａとして形成すればよい。 Next, a method for manufacturing the solid-state imaging device 20 according to Embodiment 1 will be described. 3A to 3E are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to Embodiment 1 of the present invention. 3A to 3E are cross-sectional views at the same locations as the cross-sectional view shown in FIG. First, as shown in FIG. 3A, a first p-type well region 2 is formed on an n-type silicon substrate 1, and silicon oxide is formed on the entire surface of the first p-type well region 2 using a thermal oxidation apparatus, a low pressure CVD apparatus, or the like. A gate insulating film 9 composed of three layers of film 15, aluminum oxide film 16 and silicon oxide film 17 is formed. For example, the thickness of the silicon oxide film 15 may be 20 nm, the thickness of the aluminum oxide film 16 may be 10 nm to 100 nm, and the thickness of the silicon oxide film 17 may be 5 nm. For example, the aluminum oxide film 16 may be formed by electron resonance sputtering at 87.5 mT, a temperature of 100 ° C., and a pressure of 9 × 10 −6 Pa.

なお、図示していないが、ゲート絶縁膜９を形成する前に、第１ｐ型ウェル領域２内には、受光部等の必要な構成を形成しておく。   Although not shown, before the gate insulating film 9 is formed, a necessary configuration such as a light receiving portion is formed in the first p-type well region 2.

次に、図３Ｂに示すように、厚さが約０．５μｍのｎ型のドープトアモルファスシリコン膜またはドープトポリシリコン膜であるゲート電極材料１８をゲート絶縁膜９上の全面に形成する。   Next, as shown in FIG. 3B, a gate electrode material 18 which is an n-type doped amorphous silicon film or doped polysilicon film having a thickness of about 0.5 μm is formed on the entire surface of the gate insulating film 9.

次に、ゲート電極材料１８にホトリソグラフィおよびエッチングを施すことで、不要な箇所は除去し、ゲート領域およびゲート配線領域である第１転送ゲート電極１０を形成する。その後、減圧状態にて、水素と酸素とから水を作り、その水を用いて熱酸化することで、図３Ｃに示すように第１転送ゲート電極１０上にシリコン酸化膜１２を形成する。なお、減圧状態とは、例えば、１３．３Ｐａ〜１．３３×１０４Ｐａの状態をいう。 Next, the gate electrode material 18 is subjected to photolithography and etching to remove unnecessary portions, and the first transfer gate electrode 10 which is a gate region and a gate wiring region is formed. Thereafter, water is produced from hydrogen and oxygen in a reduced pressure state, and thermal oxidation is performed using the water, thereby forming a silicon oxide film 12 on the first transfer gate electrode 10 as shown in FIG. 3C. In addition, a decompression state means the state of 13.3 Pa-1.33 * 10 < 4 > Pa, for example.

なお、熱酸化の条件は、例えば圧力を１．３３×１０２Ｐａとし、処理温度を９５０℃とし、形成されるシリコン酸化膜１２の厚さは５０ｎｍ〜１５０ｎｍとすればよい。減圧状態にて、水素と酸素とから水を作り、その水を用いて行う熱酸化は、一般的な熱酸化に比べて強力である。したがって、熱酸化が高速に進行し、シリコン酸化膜１２が軟化して流動化するため、シリコン酸化膜１２と、ドープトアモルファスシリコンまたはドープトポリシリコンとの界面の機械的歪を緩和させることができ、界面が平滑である。また、第１転送ゲート電極１０のコーナー部で生じるシリコン酸化膜１２の応力集中が、シリコン酸化膜１２の粘性流動により解消されるため、第１転送ゲート電極１０のコーナー部付近のシリコン酸化膜１２が薄くなりすぎることがない。さらに、第１転送ゲート電極１０のコーナー部の、曲率半径が大きくなることからシリコン酸化膜１２の耐圧性が高い。 The thermal oxidation conditions may be, for example, a pressure of 1.33 × 10 2 Pa, a processing temperature of 950 ° C., and a thickness of the formed silicon oxide film 12 of 50 nm to 150 nm. Thermal oxidation performed using hydrogen and oxygen in a reduced pressure state is stronger than general thermal oxidation. Therefore, thermal oxidation proceeds at a high speed, and the silicon oxide film 12 softens and fluidizes, so that mechanical strain at the interface between the silicon oxide film 12 and doped amorphous silicon or doped polysilicon can be alleviated. And the interface is smooth. Further, since the stress concentration of the silicon oxide film 12 generated at the corner portion of the first transfer gate electrode 10 is eliminated by the viscous flow of the silicon oxide film 12, the silicon oxide film 12 near the corner portion of the first transfer gate electrode 10 is eliminated. Does not become too thin. Furthermore, since the radius of curvature of the corner portion of the first transfer gate electrode 10 is increased, the pressure resistance of the silicon oxide film 12 is high.

ここで、ゲート絶縁膜９のアルミ酸化膜１６は、この熱酸化においても酸化されないため膜厚が変化せず、ゲート絶縁膜９の厚みは均一なままである。ゲート絶縁膜９の厚みは均一であるため、ゲート絶縁膜９のどの箇所においても、厚さ方向の静電容量は一定である。   Here, since the aluminum oxide film 16 of the gate insulating film 9 is not oxidized even in this thermal oxidation, the film thickness does not change, and the thickness of the gate insulating film 9 remains uniform. Since the thickness of the gate insulating film 9 is uniform, the capacitance in the thickness direction is constant at any location of the gate insulating film 9.

次に、図３Ｄに示すように、シリコン酸化膜１２およびゲート絶縁膜９上に、厚さ０．５μｍのゲート電極材料１９を形成する。この工程は、図３Ｂに示した工程と同様であるので詳しい説明を省略する。   Next, as shown in FIG. 3D, a gate electrode material 19 having a thickness of 0.5 μm is formed on the silicon oxide film 12 and the gate insulating film 9. Since this step is the same as the step shown in FIG. 3B, detailed description thereof is omitted.

次に、ゲート電極材料１９にホトリソグラフィおよびエッチングを施すことで、不要な箇所は除去し、ゲート領域およびゲート配線領域である第２転送ゲート電極１１を形成する。その後、図３Ｅに示すように、第２転送ゲート電極１１上にシリコン酸化膜１２を形成する。なお、この工程は、図３Ｃで説明した工程と同様であるので詳しい説明を省略する。   Next, the gate electrode material 19 is subjected to photolithography and etching to remove unnecessary portions, and the second transfer gate electrode 11 which is a gate region and a gate wiring region is formed. Thereafter, as shown in FIG. 3E, a silicon oxide film 12 is formed on the second transfer gate electrode 11. Note that this step is the same as the step described with reference to FIG.

次に、第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１上に形成されたシリコン酸化膜１２上に金属遮光膜１３を形成する。なお、金属遮光膜１３は、受光部（図示せず）には形成されない。その後、減圧ＣＶＤ装置または常圧ＣＶＤ装置等を用いて、全面にＢＰＳＧ膜１４を形成する。なお、ＢＰＳＧ膜１４は、ボロンとリンを含んだシリコン酸化膜である。このようにして、図２に示す実施の形態１の固体撮像装置２０を作製することができる。   Next, a metal light shielding film 13 is formed on the silicon oxide film 12 formed on the first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11. The metal light shielding film 13 is not formed on the light receiving part (not shown). Thereafter, the BPSG film 14 is formed on the entire surface by using a low pressure CVD apparatus or an atmospheric pressure CVD apparatus. The BPSG film 14 is a silicon oxide film containing boron and phosphorus. In this way, the solid-state imaging device 20 of Embodiment 1 shown in FIG. 2 can be manufactured.

このようにして作製された実施の形態１の固体撮像装置２０は、ゲート絶縁膜９の厚さ方向における静電容量が、場所によって変化することがなくどの箇所でも一定の値である。したがって、ゲート絶縁膜９上に複数の転送ゲート電極（第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１）が形成された場合でも、転送チャネルにポテンシャルバリヤが生じず転送効率が高い。   In the solid-state imaging device 20 according to the first embodiment manufactured as described above, the capacitance in the thickness direction of the gate insulating film 9 does not change depending on the location and is a constant value at any location. Therefore, even when a plurality of transfer gate electrodes (the first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11) are formed on the gate insulating film 9, a potential barrier is not generated in the transfer channel and the transfer efficiency is high.

すなわち、固体撮像装置２０は、シリコン酸化膜に誘電率換算したゲート絶縁膜９の厚さが、第１転送ゲート電極１０に接する箇所および第２転送ゲート電極１１に接する箇所において同一である。そのため、第１転送ゲート電極１０と接する箇所であっても、第２転送ゲート電極１１と接する箇所であっても、ゲート絶縁膜９の厚さ方向における静電容量が同一の値である。したがって、転送チャネルにポテンシャルバリヤが生じず、転送効率が向上する。   In other words, in the solid-state imaging device 20, the thickness of the gate insulating film 9 converted into a silicon oxide film is the same at a position in contact with the first transfer gate electrode 10 and a position in contact with the second transfer gate electrode 11. Therefore, the electrostatic capacity in the thickness direction of the gate insulating film 9 has the same value regardless of whether it is in contact with the first transfer gate electrode 10 or in contact with the second transfer gate electrode 11. Therefore, no potential barrier is generated in the transfer channel, and transfer efficiency is improved.

また、第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１間に形成されているシリコン酸化膜１２は、減圧状態にて、水素と酸素とから水を作り、その水を用いた熱酸化により形成されているので、耐圧性が高い。   Further, the silicon oxide film 12 formed between the first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11 is formed by making water from hydrogen and oxygen in a reduced pressure state, and by thermal oxidation using the water. Therefore, pressure resistance is high.

なお、実施の形態１では、ゲート絶縁膜９を構成する材料のうち、シリコン窒化物に比べて酸化されにくい材料として、アルミ酸化膜１６を用いたが、その他の材料を用いてもよい。   In the first embodiment, the aluminum oxide film 16 is used as a material that is less likely to be oxidized than silicon nitride among the materials constituting the gate insulating film 9, but other materials may be used.

また、ゲート絶縁膜９を３層構造としたが、シリコン窒化物に比べて酸化されにくい材料による単層またはシリコン窒化物に比べて酸化されにくい材料による層を含む複数層とすればよい。例えば、ゲート絶縁膜９をアルミ酸化膜のみの単層としてもよい。この場合は、例えば、アルミ酸化膜（ゲート絶縁膜９）の厚さを１０ｎｍ〜１００ｎｍとすればよい。このようにしても、ゲート絶縁膜９の厚みが、熱酸化により変化することがなく、転送効率が高い固体撮像装置を得ることができる。   Further, although the gate insulating film 9 has a three-layer structure, the gate insulating film 9 may be a single layer made of a material that is less likely to be oxidized than silicon nitride or a plurality of layers including a layer made of a material that is less likely to be oxidized than silicon nitride. For example, the gate insulating film 9 may be a single layer made of only an aluminum oxide film. In this case, for example, the thickness of the aluminum oxide film (gate insulating film 9) may be 10 nm to 100 nm. Even in this case, the thickness of the gate insulating film 9 does not change due to thermal oxidation, and a solid-state imaging device with high transfer efficiency can be obtained.

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置およびその製造方法について図を用いて説明する。なお、実施の形態２に係る固体撮像装置の転送ゲート電極の配置は、図１１に示した一般的な固体撮像装置の転送ゲート電極の配置と同様であるため、実施の形態２においても図１１を参照する。なお、図１１は、基板１上での第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１の配置を示すための図であり、これら以外の部材は図示していない。 (Embodiment 2)
A solid-state imaging device and a manufacturing method thereof according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. The arrangement of the transfer gate electrode of the solid-state imaging device according to the second embodiment is the same as the arrangement of the transfer gate electrode of the general solid-state imaging device shown in FIG. Refer to FIG. 11 is a diagram for illustrating the arrangement of the first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11 on the substrate 1, and members other than these are not shown.

図４は本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置の構成を示す断面図であり、図１１のＡ−Ａ矢視断面図である。また、図５は本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置の構成を示す断面図であり、図１１のＢ−Ｂ矢視断面図である。   4 is a cross-sectional view showing the configuration of the solid-state imaging device according to Embodiment 2 of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of the solid-state imaging device according to Embodiment 2 of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.

実施の形態２に係る固体撮像装置３０は、ポテンシャルバリヤが生じることがない構成である。実施の形態２に係る固体撮像装置３０のゲート絶縁膜２９は、シリコン酸化膜１５、シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）２１およびシリコン酸化膜１７から構成されている。そして、シリコン窒化膜２１およびシリコン酸化膜１７の厚さは、それぞれ均一ではなく、部分的に厚さが異なっているが、シリコン酸化膜に誘電率換算したゲート絶縁膜２９の厚さは均一である。 The solid-state imaging device 30 according to the second embodiment has a configuration in which no potential barrier is generated. The gate insulating film 29 of the solid-state imaging device 30 according to the second embodiment includes the silicon oxide film 15, the silicon nitride film (Si 3 N 4 ) 21, and the silicon oxide film 17. The thicknesses of the silicon nitride film 21 and the silicon oxide film 17 are not uniform and partially different, but the thickness of the gate insulating film 29 converted to a dielectric constant of the silicon oxide film is uniform. is there.

実施の形態２の固体撮像装置３０における、ゲート絶縁膜２９以外の構成は、図１および図２で示した実施の形態１の固体撮像装置２０の構成と略同様である。そこで、図４および図５において、図１および図２で示した部材と同様の機能を有する部材には、同一符号を付し説明を省略する。   The configuration of the solid-state imaging device 30 of the second embodiment other than the gate insulating film 29 is substantially the same as the configuration of the solid-state imaging device 20 of the first embodiment shown in FIGS. Therefore, in FIGS. 4 and 5, members having the same functions as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図４に示している実施の形態２の固体撮像装置３０において、ｎ型シリコン基板１、第１ｐ型ウェル領域２、ｎ型の不純物拡散領域３、ｐ型の正電荷蓄積領域４、受光部５、垂直レジスタ６および第２ｐ型ウェル７については、実施の形態１で説明しているので説明を省略する。第１ｐ型ウェル領域２の全面を覆うように形成された３層構造のゲート絶縁膜２９により、受光部５、垂直レジスタ６およびｐ型チャンネルストッパ領域８は覆われている。なお、ゲート絶縁膜２９は、シリコン酸化膜１５、シリコン窒化膜２１およびシリコン酸化膜１７の３層から構成されている。シリコン酸化膜１７およびシリコン窒化膜２１は、それぞれ厚さが均一ではなく、ゲート絶縁膜２９の厚さも均一ではない。   In the solid-state imaging device 30 of the second embodiment shown in FIG. 4, the n-type silicon substrate 1, the first p-type well region 2, the n-type impurity diffusion region 3, the p-type positive charge accumulation region 4, and the light receiving unit 5 Since the vertical register 6 and the second p-type well 7 have been described in the first embodiment, description thereof will be omitted. The light receiving portion 5, the vertical register 6, and the p-type channel stopper region 8 are covered with a gate insulating film 29 having a three-layer structure formed so as to cover the entire surface of the first p-type well region 2. The gate insulating film 29 is composed of three layers of a silicon oxide film 15, a silicon nitride film 21, and a silicon oxide film 17. The silicon oxide film 17 and the silicon nitride film 21 are not uniform in thickness, and the thickness of the gate insulating film 29 is not uniform.

ゲート絶縁膜２９上には、受光部５で発生した電荷を垂直方向に転送する第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１が積層されている。第１転送ゲート電極１０と第２転送ゲート電極１１との間には、シリコン酸化膜１２が形成されている。また、第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１の周りは、シリコン酸化膜１２で覆われている。   On the gate insulating film 29, a first transfer gate electrode 10 and a second transfer gate electrode 11 that transfer charges generated in the light receiving portion 5 in the vertical direction are stacked. A silicon oxide film 12 is formed between the first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11. The first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11 are covered with a silicon oxide film 12.

第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１を覆うシリコン酸化膜１２は金属遮光膜１３により覆われている。また、金属遮光膜１３および金属遮光膜１３が形成されていない箇所も含めて、ＢＰＳＧ膜１４により覆われている。   The silicon oxide film 12 covering the first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11 is covered with a metal light shielding film 13. The metal light shielding film 13 and the portion where the metal light shielding film 13 is not formed are also covered with the BPSG film 14.

なお、実施の形態２の固体撮像装置３０は、図１１のＢ−Ｂ矢視断面図では、図５に示す構成となる。図５に示しているように、ｎ型シリコン基板１上の第１ｐ型ウェル領域２を覆うように、ゲート絶縁膜２９が形成され、ゲート絶縁膜２９にそれぞれ接するように第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１が交互に形成されている。また、第１転送ゲート電極１０の端部上には、第２転送ゲート電極１１が配置されている。なお、第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１の間には、シリコン酸化膜１２が形成されていて、これらはお互いに絶縁されている。また、第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１の周りにも、シリコン酸化膜１２が形成され、シリコン酸化膜１２の上には、金属遮光膜１３、ＢＰＳＧ膜１４が順次形成されている。   In addition, the solid-state imaging device 30 of Embodiment 2 becomes a structure shown in FIG. 5 in the BB arrow sectional drawing of FIG. As shown in FIG. 5, a gate insulating film 29 is formed so as to cover the first p-type well region 2 on the n-type silicon substrate 1, and the first transfer gate electrode 10 is in contact with the gate insulating film 29, respectively. The second transfer gate electrodes 11 are alternately formed. A second transfer gate electrode 11 is disposed on the end of the first transfer gate electrode 10. A silicon oxide film 12 is formed between the first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11, and these are insulated from each other. A silicon oxide film 12 is also formed around the first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11, and a metal light shielding film 13 and a BPSG film 14 are sequentially formed on the silicon oxide film 12. Yes.

ゲート絶縁膜２９において、第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１がそれぞれ接している箇所は、各膜の膜厚構成比が異なっているが、シリコン酸化膜に誘電率換算した膜厚は同一である。つまり、ゲート絶縁膜２９において、第１転送ゲート電極１０と接している箇所および第２転送ゲート電極１１と接している箇所の厚さ方向の静電容量は一定である。それにより、第１転送ゲート電極１０下のポテンシャルおよび第２転送ゲート電極１１下のポテンシャルが同一である。したがって、ポテンシャルバリヤが生じないため、電荷の転送が完全であり転送効率が高い。   In the gate insulating film 29, the portions where the first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11 are in contact with each other have different film thickness composition ratios, but the film thickness in terms of dielectric constant is converted into a silicon oxide film. Are the same. That is, in the gate insulating film 29, the capacitance in the thickness direction at the portion in contact with the first transfer gate electrode 10 and the portion in contact with the second transfer gate electrode 11 is constant. Thereby, the potential under the first transfer gate electrode 10 and the potential under the second transfer gate electrode 11 are the same. Therefore, since no potential barrier occurs, charge transfer is complete and transfer efficiency is high.

次に、実施の形態２に係る固体撮像装置３０の製造方法について説明する。図６Ａ〜図６Ｅは本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図である。なお、図６Ａ〜図６Ｅは、図５で示した断面図と同様の箇所での断面図である。まず、図６Ａに示しているように、ｎ型シリコン基板１上に第１ｐ型ウェル領域２を形成し、熱酸化装置または減圧ＣＶＤ装置等を用いて、第１ｐ型ウェル領域２全面にシリコン酸化膜１５、シリコン窒化膜２１およびシリコン酸化膜１７の３層から構成されるゲート絶縁膜２９を形成する。例えば、シリコン酸化膜１５の厚さを２０ｎｍとし、シリコン窒化膜２１の厚さを４０ｎｍとし、シリコン酸化膜１７の厚さを５ｎｍとすればよい。なお、この場合のシリコン酸化膜に誘電率換算したゲート絶縁膜２９の厚さは４５ｎｍである。   Next, a method for manufacturing the solid-state imaging device 30 according to Embodiment 2 will be described. 6A to 6E are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to Embodiment 2 of the present invention. 6A to 6E are cross-sectional views at the same locations as the cross-sectional view shown in FIG. First, as shown in FIG. 6A, a first p-type well region 2 is formed on an n-type silicon substrate 1, and silicon oxide is formed on the entire surface of the first p-type well region 2 using a thermal oxidation apparatus or a low pressure CVD apparatus. A gate insulating film 29 composed of three layers of film 15, silicon nitride film 21 and silicon oxide film 17 is formed. For example, the silicon oxide film 15 may be 20 nm thick, the silicon nitride film 21 may be 40 nm thick, and the silicon oxide film 17 may be 5 nm thick. In this case, the thickness of the gate insulating film 29 converted to a dielectric constant of the silicon oxide film is 45 nm.

なお、図示していないが、ゲート絶縁膜２９を形成する前に、第１ｐ型ウェル領域２内には、受光部等の必要な構成を形成しておく。   Although not shown, before the gate insulating film 29 is formed, a necessary configuration such as a light receiving portion is formed in the first p-type well region 2.

次に、図６Ｂに示すように、厚さが約０．５μｍのｎ型のドープトアモルファスシリコン膜またはドープトポリシリコン膜であるゲート電極材料１８をゲート絶縁膜２９上の全面に形成する。   Next, as shown in FIG. 6B, a gate electrode material 18 which is an n-type doped amorphous silicon film or doped polysilicon film having a thickness of about 0.5 μm is formed on the entire surface of the gate insulating film 29.

次に、ゲート電極材料１８にホトリソグラフィおよびエッチングを施すことで、不要な箇所は除去し、ゲート領域およびゲート配線領域である第１転送ゲート電極１０を形成する。その後、減圧状態にて、水素と酸素とから水を作り、その水を用いて熱酸化することで、図６Ｃに示すように、第１転送ゲート電極１０上にシリコン酸化膜１２を形成する。   Next, the gate electrode material 18 is subjected to photolithography and etching to remove unnecessary portions, and the first transfer gate electrode 10 which is a gate region and a gate wiring region is formed. Thereafter, water is produced from hydrogen and oxygen in a reduced pressure state, and thermal oxidation is performed using the water, thereby forming a silicon oxide film 12 on the first transfer gate electrode 10 as shown in FIG. 6C.

なお、熱酸化の条件は、例えば圧力を１．３３×１０２Ｐａとし、処理温度を９５０℃とし、形成されるシリコン酸化膜１２の厚さは５０ｎｍ〜１５０ｎｍとすればよい。この熱酸化により、第１転送ゲート電極１０が形成されていない箇所のゲート絶縁膜２９のシリコン窒化膜２１は、シリコン酸化膜に変化していく。この条件による熱酸化の後、第１転送ゲート電極１０が形成されていない箇所のゲート絶縁膜２９の厚さは、シリコン酸化膜１５の厚さが２０ｎｍであり、シリコン窒化膜２１の厚さが３０ｎｍであり、シリコン酸化膜１７の厚さが１０ｎｍである。なお、熱酸化により、ゲート絶縁膜２９の厚さは変化したが、シリコン酸化膜に誘電率換算したゲート絶縁膜２９の厚さは、熱酸化前と同様に４５ｎｍである。また、第１転送ゲート電極１０が形成されている箇所のゲート絶縁膜２９は、熱酸化においても変化しないため、シリコン酸化膜に誘電率換算した厚さは、熱酸化前と同様に４５ｎｍである。 The thermal oxidation conditions may be, for example, a pressure of 1.33 × 10 2 Pa, a processing temperature of 950 ° C., and a thickness of the formed silicon oxide film 12 of 50 nm to 150 nm. By this thermal oxidation, the silicon nitride film 21 of the gate insulating film 29 in the portion where the first transfer gate electrode 10 is not formed is changed to a silicon oxide film. After the thermal oxidation under this condition, the thickness of the gate insulating film 29 at the location where the first transfer gate electrode 10 is not formed is that the silicon oxide film 15 is 20 nm thick and the silicon nitride film 21 is thick. The thickness is 30 nm, and the thickness of the silicon oxide film 17 is 10 nm. Although the thickness of the gate insulating film 29 is changed by thermal oxidation, the thickness of the gate insulating film 29 converted into a silicon oxide film is 45 nm as in the case before the thermal oxidation. In addition, since the gate insulating film 29 at the position where the first transfer gate electrode 10 is formed does not change even in the thermal oxidation, the thickness in terms of the dielectric constant of the silicon oxide film is 45 nm as before the thermal oxidation. .

次に、図６Ｄに示すように、シリコン酸化膜１２およびゲート絶縁膜２９上に、厚さ０．５μｍのゲート電極材料１９を形成する。この工程は、図６Ｂに示した工程と同様であるので詳しい説明を省略する。   Next, as shown in FIG. 6D, a gate electrode material 19 having a thickness of 0.5 μm is formed on the silicon oxide film 12 and the gate insulating film 29. Since this step is the same as the step shown in FIG. 6B, detailed description thereof is omitted.

次に、ゲート電極材料１９にホトリソグラフィおよびエッチングを施すことで、不要な箇所は除去し、ゲート領域およびゲート配線領域である第２転送ゲート電極１１を形成する。その後、図６Ｅに示すように、第２転送ゲート電極１１上にシリコン酸化膜１２を形成する。なお、この工程は、図６Ｃで説明した工程と同様であるので詳しい説明を省略する。   Next, the gate electrode material 19 is subjected to photolithography and etching to remove unnecessary portions, and the second transfer gate electrode 11 which is a gate region and a gate wiring region is formed. Thereafter, as shown in FIG. 6E, a silicon oxide film 12 is formed on the second transfer gate electrode 11. Since this step is the same as the step described with reference to FIG.

次に、第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１上に形成されたシリコン酸化膜１２上に金属遮光膜１３を形成する。なお、金属遮光膜１３は、受光部（図示せず）には形成されない。その後、減圧ＣＶＤ装置または常圧ＣＶＤ装置等を用いて、全面にＢＰＳＧ膜１４を形成する。このようにして、図５に示す実施の形態２の固体撮像装置３０を作製することができる。   Next, a metal light shielding film 13 is formed on the silicon oxide film 12 formed on the first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11. The metal light shielding film 13 is not formed on the light receiving part (not shown). Thereafter, the BPSG film 14 is formed on the entire surface by using a low pressure CVD apparatus or an atmospheric pressure CVD apparatus. In this way, the solid-state imaging device 30 according to the second embodiment shown in FIG. 5 can be manufactured.

このようにして作製された実施の形態２の固体撮像装置３０は、ゲート絶縁膜２９の厚さ方向における静電容量が、場所によって変化することがなくどの箇所でも一定の値である。したがって、ゲート絶縁膜２９上に複数の転送ゲート電極（第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１）が形成された場合でも、転送チャネルにポテンシャルバリヤが生じず転送効率が高い。   In the solid-state imaging device 30 according to the second embodiment manufactured as described above, the capacitance in the thickness direction of the gate insulating film 29 does not change depending on the location and is a constant value at any location. Therefore, even when a plurality of transfer gate electrodes (the first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11) are formed on the gate insulating film 29, a potential barrier does not occur in the transfer channel and the transfer efficiency is high.

すなわち、固体撮像装置３０は、シリコン酸化膜に誘電率換算したゲート絶縁膜２９の厚さが、第１転送ゲート電極１０に接する箇所および第２転送ゲート電極１１に接する箇所において同一である。そのため、第１転送ゲート電極１０と接する箇所であっても、第２転送ゲート電極１１と接する箇所であっても、ゲート絶縁膜２９の厚さ方向における静電容量が同一の値である。したがって、転送チャネルにポテンシャルバリヤが生じず、転送効率が向上する。   That is, in the solid-state imaging device 30, the thickness of the gate insulating film 29 converted into a silicon oxide film in the dielectric constant is the same at a position in contact with the first transfer gate electrode 10 and a position in contact with the second transfer gate electrode 11. Therefore, the capacitance in the thickness direction of the gate insulating film 29 has the same value regardless of whether it is in contact with the first transfer gate electrode 10 or in contact with the second transfer gate electrode 11. Therefore, no potential barrier is generated in the transfer channel, and transfer efficiency is improved.

また、第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１間に形成されているシリコン化膜１２は、減圧状態にて、水素と酸素とから水を作り、その水を用いて熱酸化することで形成されているので、耐圧性が高い。   Further, the siliconized film 12 formed between the first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11 makes water from hydrogen and oxygen in a reduced pressure state, and is thermally oxidized using the water. Since it is formed by, it has high pressure resistance.

なお、ゲート絶縁膜２９の構成は、実施の形態２に示した構成に限定されるわけではない。   Note that the configuration of the gate insulating film 29 is not limited to the configuration shown in the second embodiment.

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置およびその製造方法について、図を用いて説明する。なお、実施の形態３に係る固体撮像装置の転送ゲート電極の配置は、図１１に示した一般的な固体撮像装置の転送ゲート電極の配置と同様であるため、実施の形態３においても図１１を参照する。なお、図１１は、基板１上での第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１の配置を示すための図であり、これら以外の部材は図示していない。 (Embodiment 3)
A solid-state imaging device and a manufacturing method thereof according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to the drawings. The arrangement of the transfer gate electrode of the solid-state imaging device according to the third embodiment is the same as the arrangement of the transfer gate electrode of the general solid-state imaging device shown in FIG. Refer to FIG. 11 is a diagram for illustrating the arrangement of the first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11 on the substrate 1, and members other than these are not shown.

図７は本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の構成を示す断面図であり、図１１のＡ−Ａ矢視断面図である。また、図８は本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の構成を示す断面図であり、図１１のＢ−Ｂ矢視断面図である。   7 is a cross-sectional view showing the configuration of the solid-state imaging device according to Embodiment 3 of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of the solid-state imaging device according to Embodiment 3 of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.

実施の形態３に係る固体撮像装置４０は、受光部５、垂直レジスタ６およびｐ型チャンネルストッパ領域８を覆い、第１ｐ型ウェル領域２上に形成されたゲート絶縁膜２３を有している。ゲート絶縁膜２３は、シリコン酸化膜１５、シリコン窒化膜２１およびシリコン酸化膜１７から構成される３層構造の第１ゲート絶縁膜３９と、シリコン酸化膜単層である第２ゲート絶縁膜２２を有している。ゲート絶縁膜２３において第１転送ゲート電極１０と接する箇所には第１ゲート絶縁膜３９が形成され、第２転送ゲート電極１１と接する箇所には第２ゲート絶縁膜２２が形成されている。   The solid-state imaging device 40 according to the third embodiment includes a gate insulating film 23 that covers the light receiving unit 5, the vertical register 6, and the p-type channel stopper region 8 and is formed on the first p-type well region 2. The gate insulating film 23 includes a first gate insulating film 39 having a three-layer structure including the silicon oxide film 15, the silicon nitride film 21, and the silicon oxide film 17, and a second gate insulating film 22 that is a single layer of silicon oxide film. Have. In the gate insulating film 23, a first gate insulating film 39 is formed at a position in contact with the first transfer gate electrode 10, and a second gate insulating film 22 is formed at a position in contact with the second transfer gate electrode 11.

実施の形態３の固体撮像装置４０における、ゲート絶縁膜２３以外の構成は、図１および図２で示した実施の形態１の固体撮像装置２０の構成と略同様である。そこで、図７および図８において、図１および図２で示した部材と同様の機能を有する部材には、同一符号を付し説明を省略する。   The configuration of the solid-state imaging device 40 of the third embodiment other than the gate insulating film 23 is substantially the same as the configuration of the solid-state imaging device 20 of the first embodiment shown in FIGS. 7 and FIG. 8, members having the same functions as those shown in FIG. 1 and FIG.

図７に示している実施の形態３の固体撮像装置４０において、ｎ型シリコン基板１、第１ｐ型ウェル領域２、ｎ型の不純物拡散領域３、ｐ型の正電荷蓄積領域４、受光部５、垂直レジスタ６および第２ｐ型ウェル７については、実施の形態１において説明しているので説明を省略する。第１ｐ型ウェル領域２の全面を覆うように、第１ゲート絶縁膜３９と第２ゲート絶縁膜２２とを含むゲート絶縁膜２３が形成されている。第１ゲート絶縁膜３９は、シリコン酸化膜１５、窒化シリコン２１およびシリコン酸化膜１７が積層されて構成される。また、第２ゲート絶縁膜２２は、シリコン酸化膜による単層で構成される。   In the solid-state imaging device 40 of the third embodiment shown in FIG. 7, the n-type silicon substrate 1, the first p-type well region 2, the n-type impurity diffusion region 3, the p-type positive charge accumulation region 4, and the light receiving unit 5 Since the vertical register 6 and the second p-type well 7 have been described in the first embodiment, description thereof will be omitted. A gate insulating film 23 including a first gate insulating film 39 and a second gate insulating film 22 is formed so as to cover the entire surface of the first p-type well region 2. The first gate insulating film 39 is configured by laminating the silicon oxide film 15, the silicon nitride 21, and the silicon oxide film 17. The second gate insulating film 22 is composed of a single layer made of a silicon oxide film.

ゲート絶縁膜２３上には、第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１が積層されている。第１転送ゲート電極１０と第２転送ゲート電極１１との間には、シリコン酸化膜１２が形成されている。また、第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１の周りは、シリコン酸化膜１２で覆われている。   A first transfer gate electrode 10 and a second transfer gate electrode 11 are stacked on the gate insulating film 23. A silicon oxide film 12 is formed between the first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11. The first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11 are covered with a silicon oxide film 12.

第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１を覆うシリコン酸化膜１２は金属遮光膜１３により覆われている。また、金属遮光膜１３および金属遮光膜１３が形成されていない箇所も含めて、ＢＰＳＧ膜１４により覆われている。   The silicon oxide film 12 covering the first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11 is covered with a metal light shielding film 13. The metal light shielding film 13 and the portion where the metal light shielding film 13 is not formed are also covered with the BPSG film 14.

なお、実施の形態３の固体撮像装置４０は、図１１のＢ−Ｂ矢視断面図では、図８に示す構成となる。図８に示しているように、ｎ型シリコン基板１上の第１ｐ型ウェル領域２を覆うように、ゲート絶縁膜２３が形成され、ゲート絶縁膜２３にそれぞれ接するように第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１が交互に形成されている。具体的には、第１ゲート絶縁膜３９に接するように第１転送ゲート電極１０が形成され、第２ゲート絶縁膜２２に接するように第２転送ゲート電極１１が形成されている。また、第１転送ゲート電極１０の端部上には、第２転送ゲート電極１１が配置されている。なお、第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１の間には、シリコン酸化膜１２が形成されていて、これらはお互いに絶縁されている。また、第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１の周りにも、シリコン酸化膜１２が形成され、シリコン酸化膜１２の上には、金属遮光膜１３、ＢＰＳＧ膜１４が順次形成されている。   In addition, the solid-state imaging device 40 of Embodiment 3 becomes a structure shown in FIG. 8 in the BB arrow sectional drawing of FIG. As shown in FIG. 8, a gate insulating film 23 is formed so as to cover the first p-type well region 2 on the n-type silicon substrate 1, and the first transfer gate electrode 10 is in contact with the gate insulating film 23, respectively. The second transfer gate electrodes 11 are alternately formed. Specifically, the first transfer gate electrode 10 is formed so as to be in contact with the first gate insulating film 39, and the second transfer gate electrode 11 is formed so as to be in contact with the second gate insulating film 22. A second transfer gate electrode 11 is disposed on the end of the first transfer gate electrode 10. A silicon oxide film 12 is formed between the first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11, and these are insulated from each other. A silicon oxide film 12 is also formed around the first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11, and a metal light shielding film 13 and a BPSG film 14 are sequentially formed on the silicon oxide film 12. Yes.

第１ゲート絶縁膜３９のシリコン酸化膜に誘電率換算された厚さおよび第２ゲート絶縁膜２２のシリコン酸化膜に誘電率換算された厚さは等しい。つまり、第１ゲート絶縁膜３９および第２ゲート絶縁膜２２の厚さ方向の静電容量が一定である。それにより、第１転送ゲート電極１０下のポテンシャルおよび第２転送ゲート電極１１下のポテンシャルが同一である。したがって、ポテンシャルバリヤが生じないため、電荷の転送が完全であり転送効率が高い。   The thickness converted into the dielectric constant of the silicon oxide film of the first gate insulating film 39 is equal to the thickness converted into the dielectric constant of the silicon oxide film of the second gate insulating film 22. That is, the capacitance in the thickness direction of the first gate insulating film 39 and the second gate insulating film 22 is constant. Thereby, the potential under the first transfer gate electrode 10 and the potential under the second transfer gate electrode 11 are the same. Therefore, since no potential barrier occurs, charge transfer is complete and transfer efficiency is high.

次に、実施の形態３に係る固体撮像装置４０の製造方法について説明する。図９Ａ〜図９Ｅは本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図である。なお、図９Ａ〜図９Ｅは、図８で示した断面図と同様の位置での断面図である。まず、図９Ａに示しているように、ｎ型シリコン基板１上に第１ｐ型ウェル領域２を形成し、熱酸化装置または減圧ＣＶＤ装置等を用いて、第１ｐ型ウェル領域２全面にシリコン酸化膜１５、シリコン窒化膜２１およびシリコン酸化膜１７の３層から構成される第１ゲート絶縁膜３９を形成する。例えば、シリコン酸化膜１５の厚さを２０ｎｍとし、シリコン窒化膜２１の厚さを４０ｎｍとし、シリコン酸化膜１７の厚さを５ｎｍとすればよい。なお、この場合のシリコン酸化膜に誘電率換算した第１ゲート絶縁膜３９の厚さは４５ｎｍである。   Next, a method for manufacturing the solid-state imaging device 40 according to Embodiment 3 will be described. 9A to 9E are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the solid-state imaging device according to Embodiment 3 of the present invention. 9A to 9E are cross-sectional views at the same positions as the cross-sectional view shown in FIG. First, as shown in FIG. 9A, a first p-type well region 2 is formed on an n-type silicon substrate 1, and silicon oxide is formed on the entire surface of the first p-type well region 2 using a thermal oxidation apparatus or a low pressure CVD apparatus. A first gate insulating film 39 composed of three layers of film 15, silicon nitride film 21 and silicon oxide film 17 is formed. For example, the silicon oxide film 15 may be 20 nm thick, the silicon nitride film 21 may be 40 nm thick, and the silicon oxide film 17 may be 5 nm thick. In this case, the thickness of the first gate insulating film 39 converted to the dielectric constant of the silicon oxide film is 45 nm.

なお、図示していないが、第１ゲート絶縁膜３９を形成する前に、第１ｐ型ウェル領域２内には、受光部等の必要な構成は形成しておく。   Although not shown, a necessary configuration such as a light receiving portion is formed in the first p-type well region 2 before the first gate insulating film 39 is formed.

次に、図９Ｂに示すように、厚さが約０．５μｍのｎ型のドープトアモルファスシリコン膜またはドープトポリシリコン膜であるゲート電極材料１８を第１ゲート絶縁膜３９上の全面に形成する。   Next, as shown in FIG. 9B, a gate electrode material 18 which is an n-type doped amorphous silicon film or doped polysilicon film having a thickness of about 0.5 μm is formed on the entire surface of the first gate insulating film 39. To do.

次に、ゲート電極材料１８にホトリソグラフィおよびエッチングを施すことで、不要な箇所は除去し、ゲート領域およびゲート配線領域である第１転送ゲート電極１０を形成する。その後、減圧状態にて、水素と酸素とから水を作り、その水を用いて熱酸化することで、図９Ｃに示すように、第１転送ゲート電極１０上にシリコン酸化膜１２を形成する。   Next, the gate electrode material 18 is subjected to photolithography and etching to remove unnecessary portions, and the first transfer gate electrode 10 which is a gate region and a gate wiring region is formed. Thereafter, water is produced from hydrogen and oxygen in a reduced pressure state, and thermal oxidation is performed using the water, thereby forming a silicon oxide film 12 on the first transfer gate electrode 10 as shown in FIG. 9C.

なお、熱酸化の条件は、例えば圧力を１．３３×１０２Ｐａとし、処理温度を９５０℃とし、シリコン酸化膜１２の厚さは、５０ｎｍ〜１５０ｎｍとすればよい。この熱酸化により、第１転送ゲート電極１０が形成されていない箇所の第１ゲート絶縁膜３９のシリコン窒化膜２１は、シリコン酸化膜に変化していく。熱酸化により、シリコン窒化膜２１をすべて酸化し、この箇所を、シリコン酸化膜単層である第２ゲート絶縁膜２２とする。すなわち、この熱酸化により、第１ゲート絶縁膜３９の内、第１転送ゲート電極１０が形成されていない箇所には、厚さが４５ｎｍであるシリコン酸化膜の単層で構成された、第２ゲート絶縁膜２２が形成される。これにより、３層構造の第１ゲート絶縁膜３９と単層である第２ゲート絶縁膜２２とを有するゲート絶縁膜２３が形成される。 The thermal oxidation conditions may be, for example, a pressure of 1.33 × 10 2 Pa, a processing temperature of 950 ° C., and a thickness of the silicon oxide film 12 of 50 nm to 150 nm. By this thermal oxidation, the silicon nitride film 21 of the first gate insulating film 39 in the portion where the first transfer gate electrode 10 is not formed is changed into a silicon oxide film. The silicon nitride film 21 is entirely oxidized by thermal oxidation, and this portion is used as a second gate insulating film 22 that is a single layer of silicon oxide film. That is, by this thermal oxidation, a portion of the first gate insulating film 39 where the first transfer gate electrode 10 is not formed is formed of a single layer of a silicon oxide film having a thickness of 45 nm. A gate insulating film 22 is formed. As a result, the gate insulating film 23 having the first gate insulating film 39 having a three-layer structure and the second gate insulating film 22 that is a single layer is formed.

なお、第１ゲート絶縁膜３９の内、第１転送ゲート電極１０が形成されていない箇所に熱酸化により形成されたシリコン酸化膜を、例えばバッファードフッ酸を用いたエッチングにより除去し、再度その箇所にＣＶＤ製法等によりシリコン酸化膜である第２ゲート絶縁膜２２を形成してもよい。このようにすることで、第２ゲート絶縁膜２２の厚さの制御が可能になり、第２ゲート絶縁膜２２の厚さ精度を高くすることができる。それにより、確実に所望の厚さの第２ゲート絶縁膜２２を作製することができる。   The silicon oxide film formed by thermal oxidation in the first gate insulating film 39 where the first transfer gate electrode 10 is not formed is removed by etching using, for example, buffered hydrofluoric acid, and then again. The second gate insulating film 22 that is a silicon oxide film may be formed at a location by a CVD method or the like. Thus, the thickness of the second gate insulating film 22 can be controlled, and the thickness accuracy of the second gate insulating film 22 can be increased. Thereby, the second gate insulating film 22 having a desired thickness can be reliably produced.

次に、図９Ｄに示すように、シリコン酸化膜１２およびゲート絶縁膜２３上に、厚さ０．５μｍのゲート電極材料１９を形成する。この工程は、図９Ｂに示した工程と同様であるので詳しい説明を省略する。   Next, as shown in FIG. 9D, a gate electrode material 19 having a thickness of 0.5 μm is formed on the silicon oxide film 12 and the gate insulating film 23. Since this process is the same as the process shown in FIG. 9B, detailed description thereof is omitted.

次に、ゲート電極材料１９にホトリソグラフィおよびエッチングを施すことで、不要な箇所は除去し、ゲート領域およびゲート配線領域である第２転送ゲート電極１１を形成する。その後、図９Ｅに示すように、第２転送ゲート電極１１上にシリコン酸化膜１２を形成する。なお、この工程は、図９Ｃで説明した工程と同様であるので詳しい説明を省略する。   Next, the gate electrode material 19 is subjected to photolithography and etching to remove unnecessary portions, and the second transfer gate electrode 11 which is a gate region and a gate wiring region is formed. Thereafter, as shown in FIG. 9E, a silicon oxide film 12 is formed on the second transfer gate electrode 11. Note that this step is the same as the step described with reference to FIG.

次に、第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１上に形成されたシリコン酸化膜１２上に金属遮光膜１３を形成する。なお、金属遮光膜１３は、受光部（図示せず）には形成されない。その後、減圧ＣＶＤ装置または常圧ＣＶＤ装置等を用いて、全面にＢＰＳＧ膜１４を形成する。このようにして、図８に示す実施の形態３の固体撮像装置４０を作製することができる。   Next, a metal light shielding film 13 is formed on the silicon oxide film 12 formed on the first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11. The metal light shielding film 13 is not formed on the light receiving part (not shown). Thereafter, the BPSG film 14 is formed on the entire surface by using a low pressure CVD apparatus or an atmospheric pressure CVD apparatus. In this way, the solid-state imaging device 40 of Embodiment 3 shown in FIG. 8 can be manufactured.

このようにして作製された実施の形態３の固体撮像装置４０は、ゲート絶縁膜２３の厚さ方向における静電容量が、場所によって変化することがなくどの箇所でも一定の値である。したがって、ゲート絶縁膜２３上に複数の転送ゲート電極（第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１）が形成された場合でも、転送チャネルにポテンシャルバリヤが生じず転送効率が高い。   In the solid-state imaging device 40 according to the third embodiment manufactured as described above, the capacitance in the thickness direction of the gate insulating film 23 does not change depending on the location and is a constant value at any location. Therefore, even when a plurality of transfer gate electrodes (the first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11) are formed on the gate insulating film 23, a potential barrier does not occur in the transfer channel and the transfer efficiency is high.

すなわち、固体撮像装置４０において、第１転送ゲート電極１０に接する第１ゲート絶縁膜３９のシリコン酸化膜に誘電率換算した厚さおよび第２転送ゲート電極１１に接する第２ゲート絶縁膜２２のシリコン酸化膜に誘電率換算した厚さが同一である。したがって、第１ゲート絶縁膜３９および第２ゲート絶縁膜２２の厚さ方向における静電容量が同一の値であるため、転送チャネルにポテンシャルバリヤが生じず、転送効率が向上する。   That is, in the solid-state imaging device 40, the thickness in terms of the dielectric constant of the silicon oxide film of the first gate insulating film 39 in contact with the first transfer gate electrode 10 and the silicon of the second gate insulating film 22 in contact with the second transfer gate electrode 11. The thickness in terms of dielectric constant is the same as that of the oxide film. Accordingly, since the capacitances in the thickness direction of the first gate insulating film 39 and the second gate insulating film 22 have the same value, no potential barrier is generated in the transfer channel, and the transfer efficiency is improved.

また、第１転送ゲート電極１０および第２転送ゲート電極１１間に形成されているシリコン化膜１２は、減圧状態にて、水素と酸素とから水を作り、その水を用いて熱酸化することで形成されているので、耐圧性が高い。   Further, the siliconized film 12 formed between the first transfer gate electrode 10 and the second transfer gate electrode 11 makes water from hydrogen and oxygen in a reduced pressure state, and is thermally oxidized using the water. Since it is formed by, it has high pressure resistance.

なお、実施の形態１〜実施の形態３で具体的に示した、材料および構造等は、あくまでも一例であり、本発明はこれらの具体例のみに限定されるものではない。例えば、実施の形態１〜実施の形態３では、２つの転送ゲート電極を有する構成を示したが、転送ゲート電極の数は２つに限定されるわけではない。例えば、３つの転送ゲート電極を有する構成でもかまわない。図１０は３つの転送ゲート電極の構成を示す断面図である。なお、図１０は、転送ゲート電極４１ａ、４１ｂおよび４１ｃと、ゲート絶縁膜４９との配置を示すための図であるため、その他の部材、例えばシリコン酸化膜等は省略している。   Note that the materials, structures, and the like specifically shown in Embodiments 1 to 3 are merely examples, and the present invention is not limited to these specific examples. For example, in Embodiments 1 to 3, the configuration having two transfer gate electrodes is shown, but the number of transfer gate electrodes is not limited to two. For example, a configuration having three transfer gate electrodes may be used. FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration of three transfer gate electrodes. FIG. 10 is a diagram for illustrating the arrangement of the transfer gate electrodes 41a, 41b and 41c and the gate insulating film 49, and therefore other members such as a silicon oxide film are omitted.

例えば、図１０に示すように、ゲート絶縁膜４９上に３つの転送ゲート電極４１ａ、４１ｂおよび４１ｃがそれぞれ形成されているような固体撮像装置であっても、上記実施の形態１〜実施の形態３と同様の構成および同様の製造方法で作製すればよい。それより、ゲート絶縁膜４９における各転送ゲート電極４１ａ、４１ｂおよび４１ｃが接する各箇所の厚さ方向の静電容量が等しくすることができる。したがって、各転送ゲート電極４１ａ、４１ｂおよび４１ｃ下のポテンシャルを同一とすることができ、転送チャネルにポテンシャルバリヤが生じず、固体撮像装置の転送効率が向上する。   For example, as shown in FIG. 10, even in a solid-state imaging device in which three transfer gate electrodes 41a, 41b, and 41c are formed on a gate insulating film 49, the above first to first embodiments. 3 may be manufactured by the same configuration and the same manufacturing method as in FIG. Thereby, the electrostatic capacitances in the thickness direction of the respective portions of the gate insulating film 49 where the transfer gate electrodes 41a, 41b and 41c are in contact with each other can be made equal. Therefore, the potentials under the transfer gate electrodes 41a, 41b, and 41c can be made the same, no potential barrier is generated in the transfer channel, and the transfer efficiency of the solid-state imaging device is improved.

本発明の固体撮像装置は、転送効率が高く、完全な電荷転送が行われる。そのため、イメージセンサまたはカメラ等の画像を取り込む装置に有用である。   The solid-state imaging device of the present invention has high transfer efficiency and complete charge transfer. Therefore, it is useful for an apparatus for capturing an image such as an image sensor or a camera.

本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the solid-state imaging device concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the solid-state imaging device concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置の構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the solid-state imaging device concerning Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置の構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the solid-state imaging device concerning Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the solid-state imaging device concerning Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the solid-state imaging device concerning Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の製造工程を示す断面図Sectional drawing which shows the manufacturing process of the solid-state imaging device concerning Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning Embodiment 3 of this invention 本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning Embodiment 3 of this invention 本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning Embodiment 3 of this invention 本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning Embodiment 3 of this invention ３つの転送ゲート電極の構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of three transfer gate electrodes 一般的な固体撮像装置における転送ゲート電極の配置を説明するための平面図Plan view for explaining the arrangement of transfer gate electrodes in a general solid-state imaging device 従来の固体撮像装置の構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the conventional solid-state imaging device 従来の固体撮像装置の構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the conventional solid-state imaging device 従来の固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional solid-state imaging device 従来の固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional solid-state imaging device 従来の固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional solid-state imaging device 従来の固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional solid-state imaging device 従来の固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図Process sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional solid-state imaging device 従来の固体撮像装置における電荷転送方向でのポテンシャルを示すグラフGraph showing potential in charge transfer direction in conventional solid-state imaging device

符号の説明Explanation of symbols

１ 基板
２ 第１ｐ型ウェル領域
３ 不純物拡散領域
４ 正電荷蓄積領域
５ 受光部
６ 垂直レジスタ
７ 第２ｐ型ウェル
８ ｐ型チャンネルストッパ領域
９、２３、２９、４９ ゲート絶縁膜
１０ 第１転送ゲート電極
１１ 第２転送ゲート電極
１２、１５、１７ シリコン酸化膜
１３ 金属遮光膜
１４ ＢＰＳＧ膜
１６ アルミ酸化膜
１８、１９ ゲート電極材料
２０、３０、４０ 固体撮像装置
２１ シリコン窒化膜
２２ 第２ゲート絶縁膜
３９ 第１ゲート絶縁膜
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ 転送ゲート電極
１００ 固体撮像装置
１０１ ｎ型シリコン基板
１０２ 第１ｐ型ウェル領域
１０３ 不純物拡散領域
１０４ 正電荷蓄積領域
１０５ 受光部
１０６ 垂直レジスタ
１０７ 第２ｐ型ウェル
１０８ ｐ型チャンネルストッパ領域
１０９ ゲート絶縁膜
１１０ 第１転送ゲート電極
１１１ 第２転送ゲート電極
１１２、１１５、１１７、１２１ シリコン酸化膜
１１３ 金属遮光膜
１１４ ＢＰＳＧ膜
１１８、１１９ ゲート電極材料
１３１、１３２ 範囲 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 1st p-type well region 3 Impurity diffusion region 4 Positive charge accumulation region 5 Light receiving portion 6 Vertical register 7 Second p-type well 8 p-type channel stopper region 9, 23, 29, 49 Gate insulating film 10 First transfer gate electrode 11 Second transfer gate electrode 12, 15, 17 Silicon oxide film 13 Metal light shielding film 14 BPSG film 16 Aluminum oxide film 18, 19 Gate electrode material 20, 30, 40 Solid-state imaging device 21 Silicon nitride film 22 Second gate insulating film 39 First gate insulating film 41a, 41b, 41c Transfer gate electrode 100 Solid-state imaging device 101 N-type silicon substrate 102 First p-type well region 103 Impurity diffusion region 104 Positive charge accumulation region 105 Light receiving unit 106 Vertical register 107 Second p-type well 108 p Type channel stopper region 109 Gate insulating film 10 first transfer gate electrode 111 and the second transfer gate electrodes 112,115,117,121 silicon oxide film 113 metal light 114 BPSG film 118 and 119 gate electrode material 131 and 132 range

Claims (19)

半導体基板と、
前記半導体基板に形成された光電変換部と、
前記光電変換部を覆い前記半導体基板に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されていて、前記光電変換部で発生した電荷を垂直方向に転送する、シリコン酸化膜により互いに絶縁されている複数の転送ゲート電極とを備え、
前記複数の転送ゲート電極は、不純物ドープトアモルファスシリコン膜またはポリシリコン膜を含み、
前記ゲート絶縁膜は、シリコン窒化物に比べて酸化されにくい材料の層を有する多層構造であるか、あるいはシリコン窒化物に比べて酸化されにくい材料により構成された単層構造である固体撮像装置。 A semiconductor substrate;
A photoelectric conversion part formed on the semiconductor substrate;
A gate insulating film that covers the photoelectric conversion portion and is formed on the semiconductor substrate;
A plurality of transfer gate electrodes formed on the gate insulating film and transferring charges generated in the photoelectric conversion portion in a vertical direction and insulated from each other by a silicon oxide film;
The plurality of transfer gate electrodes include an impurity-doped amorphous silicon film or a polysilicon film,
The solid-state imaging device, wherein the gate insulating film has a multilayer structure having a layer of a material that is less likely to be oxidized than silicon nitride, or a single-layer structure that is made of a material that is less likely to be oxidized than silicon nitride. 前記複数の転送ゲート電極同士を絶縁している前記シリコン酸化膜は、減圧状態にて水素と酸素とから水を作り、前記水を用いて、前記複数の転送ゲート電極の表面を熱酸化することで形成される請求項１に記載の固体撮像装置。   The silicon oxide film that insulates the plurality of transfer gate electrodes makes water from hydrogen and oxygen in a reduced pressure state, and thermally oxidizes the surfaces of the plurality of transfer gate electrodes using the water. The solid-state imaging device according to claim 1, formed by: 前記シリコン窒化物に比べて酸化されにくい材料は、アルミ酸化物である請求項１に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the material that is less likely to be oxidized than silicon nitride is aluminum oxide. 前記ゲート絶縁膜は、シリコン酸化膜−アルミ酸化膜−シリコン酸化膜の３層構造である請求項１に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the gate insulating film has a three-layer structure of a silicon oxide film, an aluminum oxide film, and a silicon oxide film. 半導体基板と、
前記半導体基板に形成された光電変換部と、
前記光電変換部を覆い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形成されていて、前記光電変換部で発生した電荷を垂直方向に転送する、シリコン酸化膜により互いに絶縁されている複数の転送ゲート電極とを備え、
前記複数の転送ゲート電極は、不純物ドープトアモルファスシリコン膜またはポリシリコン膜を含み、
前記ゲート絶縁膜において、前記複数の転送ゲート電極が接しているすべての箇所の誘電率換算した膜厚が等しい固体撮像装置。 A semiconductor substrate;
A photoelectric conversion part formed on the semiconductor substrate;
A gate insulating film covering the photoelectric conversion portion and formed on the semiconductor substrate;
A plurality of transfer gate electrodes formed on the gate insulating film and transferring charges generated in the photoelectric conversion portion in a vertical direction and insulated from each other by a silicon oxide film;
The plurality of transfer gate electrodes include an impurity-doped amorphous silicon film or a polysilicon film,
A solid-state imaging device having the same film thickness in terms of permittivity at all locations where the plurality of transfer gate electrodes are in contact with each other in the gate insulating film. 前記複数の転送ゲート電極同士を絶縁している前記シリコン酸化膜は、減圧状態にて水素と酸素とから水を作り、前記水を用いて、前記複数の転送ゲート電極の表面を熱酸化することで形成される請求項５に記載の固体撮像装置。   The silicon oxide film that insulates the plurality of transfer gate electrodes makes water from hydrogen and oxygen in a reduced pressure state, and thermally oxidizes the surfaces of the plurality of transfer gate electrodes using the water. The solid-state imaging device according to claim 5, which is formed by: 前記ゲート絶縁膜は各層同士の厚さ比率が場所により異なる多層構造である請求項５に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 5, wherein the gate insulating film has a multilayer structure in which a thickness ratio of each layer differs depending on a place. 前記ゲート絶縁膜は、シリコン酸化膜−シリコン窒化膜−シリコン酸化膜の３層構造である請求項７に記載の固体撮像装置。   8. The solid-state imaging device according to claim 7, wherein the gate insulating film has a three-layer structure of silicon oxide film-silicon nitride film-silicon oxide film. 前記ゲート絶縁膜の構成は、接している前記転送ゲート電極に応じて異なっている請求項５に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 5, wherein a configuration of the gate insulating film differs depending on the transfer gate electrode in contact therewith. 前記複数の転送ゲート電極は第１転送ゲート電極および第２転送ゲート電極を含み、
前記ゲート絶縁膜において、前記第１転送ゲート電極と接している箇所は、少なくともシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とを含んだ多層構造であり、
前記ゲート絶縁膜において、前記第２転送ゲート電極と接している箇所は、シリコン酸化膜の単層構造である請求項９に記載の固体撮像装置。 The plurality of transfer gate electrodes include a first transfer gate electrode and a second transfer gate electrode,
In the gate insulating film, the portion in contact with the first transfer gate electrode has a multilayer structure including at least a silicon oxide film and a silicon nitride film,
The solid-state imaging device according to claim 9, wherein a portion of the gate insulating film that is in contact with the second transfer gate electrode has a single-layer structure of a silicon oxide film. 前記ゲート絶縁膜において、前記第１転送ゲート電極と接している箇所は、シリコン酸化膜−シリコン窒化膜−シリコン酸化膜の３層構造である請求項１０に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 10, wherein a portion of the gate insulating film that is in contact with the first transfer gate electrode has a three-layer structure of silicon oxide film-silicon nitride film-silicon oxide film. 光電変換部が形成された半導体基板に、前記光電変換部を覆い、かつシリコン窒化物に比べて酸化されにくい材料の層を有する多層構造であるか、あるいはシリコン窒化物に比べて酸化されにくい材料により構成された単層構造であるゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に、不純物ドープトアモルファスシリコン膜またはポリシリコン膜を含む転送ゲート電極を形成してから熱酸化して、前記転送ゲート電極の表面にシリコン酸化膜を形成する工程を繰り返すことで、前記ゲート絶縁膜上に複数の転送ゲート電極を形成する固体撮像装置の製造方法。 A semiconductor substrate on which a photoelectric conversion part is formed has a multilayer structure having a layer of a material that covers the photoelectric conversion part and is less likely to be oxidized than silicon nitride, or a material that is less likely to be oxidized than silicon nitride Forming a gate insulating film having a single layer structure constituted by
A process of forming a transfer gate electrode including an impurity-doped amorphous silicon film or a polysilicon film on the gate insulating film and then thermally oxidizing the transfer gate electrode to form a silicon oxide film on the surface of the transfer gate electrode is repeated. A method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein a plurality of transfer gate electrodes are formed on the gate insulating film. 前記シリコン窒化物に比べて酸化されにくい材料は、アルミ酸化物である請求項１２に記載の固体撮像装置の製造方法。   The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 12, wherein the material that is less likely to be oxidized than silicon nitride is aluminum oxide. 前記熱酸化は、減圧状態にて水素と酸素とから水を作り、前記水を用いて行う請求項１２に記載の固体撮像装置の製造方法。   The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 12, wherein the thermal oxidation is performed by making water from hydrogen and oxygen under reduced pressure and using the water. 光電変換部が形成された半導体基板に、前記光電変換部を覆う多層膜であるゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に、不純物ドープトアモルファスシリコン膜またはポリシリコン膜を含む転送ゲート電極を形成してから熱酸化して、前記転送ゲート電極の表面にシリコン酸化膜を形成する工程を繰り返すことで、前記ゲート絶縁膜上に複数の転送ゲート電極を形成し、
前記熱酸化により、前記ゲート絶縁膜において前記複数の転送ゲート電極が接しているすべての箇所の誘電率換算した膜厚を等しくする固体撮像装置の製造方法。 Forming a gate insulating film which is a multilayer film covering the photoelectric conversion unit on the semiconductor substrate on which the photoelectric conversion unit is formed;
A process of forming a transfer gate electrode including an impurity-doped amorphous silicon film or a polysilicon film on the gate insulating film and then thermally oxidizing the transfer gate electrode to form a silicon oxide film on the surface of the transfer gate electrode is repeated. Forming a plurality of transfer gate electrodes on the gate insulating film;
A method of manufacturing a solid-state imaging device in which the film thickness in terms of permittivity is made equal at all locations where the plurality of transfer gate electrodes are in contact with the gate insulating film by the thermal oxidation. 前記ゲート絶縁膜は、シリコン酸化膜−シリコン窒化膜−シリコン酸化膜の３層構造である請求項１５に記載の固体撮像装置の製造方法。   The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 15, wherein the gate insulating film has a three-layer structure of silicon oxide film-silicon nitride film-silicon oxide film. 前記転送ゲート電極の表面にシリコン酸化膜を形成する工程において、前記ゲート絶縁膜において前記転送ゲート電極が形成されていない箇所が単層構造のシリコン酸化膜となるまで熱酸化する請求項１５に記載の固体撮像装置の製造方法。   16. In the step of forming a silicon oxide film on the surface of the transfer gate electrode, thermal oxidation is performed until a portion of the gate insulating film where the transfer gate electrode is not formed becomes a silicon oxide film having a single layer structure. Manufacturing method of solid-state imaging device. 前記単層構造のシリコン酸化膜を除去し、
前記単層構造のシリコン酸化膜が除去された箇所に、前記ゲート絶縁膜において前記転送ゲート電極が接している箇所と等しい誘電率換算した膜厚を有するシリコン酸化膜を形成する請求項１７に記載の固体撮像装置の製造方法。 Removing the single layer silicon oxide film;
18. The silicon oxide film having a film thickness converted to a dielectric constant equal to a position where the transfer gate electrode is in contact with the gate insulating film is formed at a position where the silicon oxide film having the single layer structure is removed. Manufacturing method of solid-state imaging device. 前記熱酸化は、減圧状態にて水素と酸素とから水を作り、前記水を用いて行う請求項１５に記載の固体撮像装置の製造方法。   The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 15, wherein the thermal oxidation is performed using water that is produced from hydrogen and oxygen in a reduced pressure state.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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