JP2008263041A

JP2008263041A - 半導体装置の製造方法、半導体装置、固体撮像素子、ｍｏｓトランジスタおよび電子情報機器

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Publication number: JP2008263041A
Application number: JP2007104324A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Fujio; 正之藤尾
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2007-04-11
Filing date: 2007-04-11
Publication date: 2008-10-30
Anticipated expiration: 2027-04-11
Also published as: JP5134853B2

Abstract

【課題】微細化に際しても特性のばらつきを抑え、低コストで高感度な固体撮像素子を得る。
【解決手段】電荷転送電極となる導電性材料膜上に第１絶縁膜を形成し、電荷転送部５およびフォトダイオード部４となる各領域を同時に開口した第１マスク層を形成する。この第１マスク層をマスクとして選択的にイオン注入を行って、電荷転送部５とフォトダイオード部４とを形成する。さらに、第１マスク層の側壁に第２絶縁膜からなる第２マスク層を形成し、この第１マスク層および第２マスク層をマスクとして導電性材料膜をエッチングして、電荷転送電極８を形成する。これによって、フォトダイオード部４と電荷転送電極８との位置関係だけではなく、垂直電荷転送部５と、電荷転送電極４またはフォトダイオード部との位置関係を正確に形成できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、イオン注入により形成される第１不純物注入領域と第２不純物注入領域とこれら間を導通させるための信号転送電極とがセルフアラインメントにより形成される半導体装置の製造方法、これによって製造される半導体装置、被写体光を光電変換して撮像する半導体装置としての固体撮像素子および、フォトダイオード部と電荷転送部とこれら間を導通させるための電荷転送電極とがセルフアラインメントにより形成される半導体装置の製造方法としての固体撮像素子の製造方法、この半導体装置としてのＭＯＳトランジスタ、これらの半導体装置、固体撮像素子およびＭＯＳトランジスタの少なくともいずれかを用いた電子情報機器に関する。

近年、電子情報機器として民生用デジタルスチルカメラやカメラ付き携帯電話などに対するニーズが高まっており、それらに搭載されるＣＣＤ型固体撮像素子などの固体撮像素子において高画素化が急ピッチに進んでいる。

この固体撮像素子に対しては、画質を向上させることが非常に強く要請されており、その要請に応えるためには、画素数を増やして解像度を高くすること、および受光感度を向上させることが必要である。このため、固体撮像素子においては、２次元状に複数配列される画素部の配列密度を高くしつつ、さらに、画素部を小型化する必要がある。

以下に、従来の固体撮像素子の製造方法として、例えば特許文献１に開示されている方法について、図１５〜図１７を用いて説明する。

図１５〜図１７はそれぞれ、従来のＣＣＤ型の端固体撮像素子の製造方法における各製造工程を説明するための要部縦断面図である。

まず、図１５に示すように、Ｎ型半導体基板１０１上にイオン注入および熱拡散処理を行ってＰ型ウェル領域１０２を形成する。その後、Ｐ型ウェル領域１０２に選択的にリンをイオン注入して電荷転送チャンネル領域（電荷転送部）１０３を形成する。続いて、電荷転送チャンネル領域１０３の両側のＰ型ウェル領域１０２に選択的にボロンをイオン注入して、チャンネルストップ部１０４と、後述するフォトダイオード部で発生した信号電荷を垂直電荷転送部１０３側に読み出すための電荷読み出し部１０５とをそれぞれ形成する。

次に、図１６に示すように、Ｎ型半導体基板１０１の表面を熱酸化することによりゲート酸化膜１０６を形成した後に、ゲート酸化膜１０６上にＬＰＣＶＤ法を用いてポリシリコンからなる導電性材料膜を堆積させ、図示しないフォトレジストパターンをマスクとしてドライエッチングを行ってその導電性材料膜およびゲート酸化膜１０６を取り除いて、導電性材料膜のフォトダイオード上となる領域に受光用の開口部を形成して、読み出し電極を兼ねた電荷転送電極１０７を形成する。

その後、図１７に示すように、図示しないフォトレジストパターンと電荷転送電極１０７とをマスクとしてリンをイオン注入して、フォトダイオード部となるＮ型不純物領域１０８を形成する。さらに、このＮ型不純物領域１０８のフォトダイオード部を、埋め込みフォトダイオードとして形成するために、図示しないフォトレジストパターンおよび電荷転送電極１０７をマスクとしてボロンをイオン注入して、Ｎ型不純物領域１０８の表面部にＰ+ 型領域を形成する。続いて、この基板部上に層間絶縁膜を介してフォトダイオード部上以外の領域に、図示していないがタングステンなどの金属遮光膜を形成して、従来の固体撮像素子を作製している。
特開２０００−１８３３２４号公報

しかしながら、上記従来の固体撮像素子の製造方法では、以下のような問題がある。

この従来の固体撮像素子において、セル（画素部）の微細化が進む一方であり、特に、セルピッチが２μｍ以下となるような微細なものも提案されている。このことから、素子特性のばらつきを抑えるためには、フォトダイオード部や電荷転送部などの各不純物注入領域を精度良く形成することが必要である。

各不純物注入領域は、前述したように、一般に、フォトリソグラフィー法を用いて形成されたフォトレジストパターンをマスクとして、イオン注入やエッチングを行うことにより形成されている。各フォトリソグラフィー工程では、フォトマスクを用いて露光パターンが形成されるが、この際、露光装置の精度に依存して、少なくとも数十ｎｍ程度の位置合わせずれが発生する。このようなフォトマスクによる位置合わせずれは、固体撮像素子を高性能化または更なる小型化を行うための妨げになっている。

例えば、フォトダイオード部におけるＮ型不純物領域１０８の端面部の位置と、電荷転送電極１０７の端面部の位置がずれると、フォトダイオード部（受光部）の受光面積自体がばらつくばかりでなく、電荷転送電極１０７への印加電圧によって電荷転送部１０３に生じるゲート電界もばらつくことになる。また、電荷読み出し部１０５を通じて信号電荷を取り出す際に、電荷転送電極１０７に印加される読み出し電圧に対して読み出し特性もばらつくことになる。

上述した従来の固体撮像素子の製造方法では、電荷転送電極１０７を形成した後に、電荷転送電極１０７をセルフアライメントとしてフォトダイオード部となるＮ型不純物領域１０８を形成するためにリンを不純物としてイオン注入する。このため、フォトダイオード部と信号電荷の読み出しを行う電荷転送電極１０７との位置ずれはなく、フォトダイオード部から垂直電荷転送部１０３への信号電荷の読み出し特性を安定化させることができる。

しかしながら、垂直電荷転送部１０３と、電荷転送電極１０７またはフォトダイオード部であるＮ型不純物領域１０８との位置合わせは、露光装置の精度に依存するフォトマスクの位置合わせによっている。このため、例えば電荷転送部１０３と電荷転送電極１０７との位置がずれると、電荷読み出し部１０５の幅（チャンネルの長さ）がばらつき、電荷読み出し部１０５においてゲート電界が作用する位置がばらつくため、Ｎ型不純物領域１０８から垂直電荷転送部１０３への、読み出し電圧に対する読み出し特性が変動する。

このため、上記従来の固体撮像素子の製造方法では、高精度な位置合わせを行うために、高価なフォトリソグラフィー装置を導入することが必須となっていた。また、上記従来の固体撮像素子では、フォトマスクによる位置ずれに対して所定マージンを取って、電荷転送部１０３と、電荷転送電極１０７またはフォトダイオード部のＮ型不純物領域１０８との各配置を設計する必要があるため、基板面に有効利用することができない領域が生じ、そのことが固体撮像素子の小型化や高画素化などの妨げになっていた。さらに、従来の固体撮像素子の製造方法では、各電荷転送電極１０７間の開口領域にフォトダイオード部のＮ型不純物領域１０８が形成されるが、今後の更なるセルサイズの微細化によって、各電荷転送電極１０７間の距離が縮まると、それに伴ってフォトダイオード部のＮ型不純物領域１０８も縮小され、これにフォトマスクによる位置ずれに対するマージンが加わると、光電変換部としての受光面積も小さくなり所望のフォトダイオード容量が得られなくなって、良好な受光感度特性を維持することも困難になるという問題があった。

このように、上記従来の固体撮像素子の製造方法では、フォトマスクによる位置ずれに対するマージンを確保して、より低コストで、より高い受光感度特性を維持しようとすると、より微細化された固体撮像素子を作製することは、いずれ限界が訪れるものと考えられる。

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、フォトダイオード部であるＮ型不純物領域と電荷転送電極との位置関係だけではなく、垂直電荷転送部と、電荷転送電極またはフォトダイオード部との位置関係を正確に形成することにより、更なる微細化に際しても、読み出し電圧に対する読み出し特性のばらつきを抑えることができる固体撮像素子などの半導体装置の製造方法、これによって製造される半導体装置、半導体装置としての低コストで高感度な固体撮像素子、半導体装置としてのＭＯＳトランジスタ、これらの半導体装置、固体撮像素子およびＭＯＳトランジスタのうちの少なくともいずれかを用いた電子情報機器を提供することを目的とする。

本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上または基板上に形成された半導体領域上に、ゲート絶縁膜を介して導電性材料膜を成膜し、該導電性材料膜上に第１絶縁膜を成膜する導電性材料膜・第１絶縁膜成膜工程と、第１不純物注入領域と第２不純物注入領域となる各領域に対応した該第１絶縁膜の領域を同時に開口してパターン形成することにより第１マスク層を形成する第１マスク層形成工程と、該第１マスク層をマスクとして選択的にイオン注入することにより該第１導電型半導体基板または該第１導電型半導体領域に該第１不純物注入領域と該第２不純物注入領域を形成する第１および第２不純物注入領域形成工程と、該第１不純物注入領域に対応した第１マスク層の開口部が第２絶縁膜で覆われ、該第２不純物注入領域に対応した第１マスク層の開口部の側壁が該第２絶縁膜で覆われた第２マスク層を形成する第２マスク層形成工程と、該第１マスク層および該第２マスク層を用いて該導電性材料膜をエッチングすることにより信号転送電極を形成する信号転送電極形成工程とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。

本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上または基板上に形成された半導体領域上に、ゲート絶縁膜を介して導電性材料膜を成膜し、該導電性材料膜上に第１絶縁膜を成膜する導電性材料膜・第１絶縁膜成膜工程と、第１不純物注入領域と第２不純物注入領域となる各領域に対応した該第１絶縁膜の領域を同時に開口してパターン形成することにより第１マスク層を形成する第１マスク層形成工程と、該第２不純物注入領域となる領域に対応した該第１マスク層の開口部を覆う被覆膜および該第１マスク層を用いてイオン注入することにより該第１導電型半導体基板または該第１導電型半導体領域に該第１不純物注入領域を形成する第１不純物注入領域形成工程と、当該被覆膜を取り除いた後に、該第１不純物注入領域となる領域に対応した該第１マスク層の開口部を覆う被覆膜および該第１マスク層を用いて該導電性材料膜をエッチングすることにより電荷転送電極を形成する電荷転送電極形成工程と、当該被覆膜および該第１マスク層を用いてイオン注入することにより該第１導電型半導体基板または該第１導電型半導体領域に該第２不純物注入領域を形成する第２不純物注入領域形成工程とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。

さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における第１マスク層形成工程は、前記第１絶縁膜上に前記第１不純物注入領域と前記第２不純物注入領域となる各領域に対応した領域をそれぞれ開口させたレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして該第１絶縁膜をエッチングすることにより該第１マスク層を形成する。

さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における第１および第２不純物注入領域形成工程は、前記第１不純物注入領域となる領域に対応した前記第１マスク層の開口部を被覆する第１レジストパターンを形成して、該第１レジストパターンおよび前記第１マスク層を用いてイオン注入を行うことにより第２不純物注入領域を形成する第２不純物注入領域形成工程と、該第１レジストパターンを除去した後に、該第２不純物注入領域となる領域に対応した該第１マスク層の開口部を被覆する第２レジストパターンを形成して、該第２レジストパターンおよび該第１マスク層を用いてイオン注入を行うことにより該第１不純物注入領域を形成する第１不純物注入領域形成工程とを有する。

さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における第２マスク層形成工程は、前記第１マスク層が形成された基板部上に前記第２絶縁膜を成膜し、前記第２不純物注入領域に対応した開口部を有するレジストパターンを用いて該第２絶縁膜をエッチングバックすることにより該第１マスク層の開口部の側壁に該第２マスク層を残す。

さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における導電性材料膜はポリシリコン膜またはアモルファスシリコンである。

さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における第１絶縁膜および前記第２絶縁膜は、窒化シリコン膜である。

さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における第１不純物注入領域は、電荷信号を転送するための電荷転送部であり、前記第２不純物注入領域は、被写体光を受光して光電変換するフォトダイオード部であり、前記信号転送電極は、該フォトダイオード部から該電荷転送部に電荷信号を読み出すための信号読み出し電極であって、ＣＣＤ型イメージセンサを構成している。

さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における導電性材料膜・第１絶縁膜成膜工程の前に、前記半導体基板または前記基板上に形成された半導体領域に、選択的にイオン注入を行うことにより、素子分離用のチャンネルストップ部と、前記フォトダイオード部で発生した信号電荷を前記電荷転送部に読み出すための電荷読み出し部とを形成する工程をさらに有する。

さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における信号転送電極の下方に前記チャンネルストップ部、前記電荷転送部および前記電荷読み出し部が位置しており、該信号転送電極間の前記半導体基板または前記半導体領域に前記フォトダイオード部が位置している。

さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における第１不純物注入領域は、転送された信号電荷を信号電圧に変換する信号電圧変換部であり、前記第２不純物注入領域は、被写体光を受光して光電変換するフォトダイオード部であり、前記信号転送電極は、該フォトダイオード部から該信号電圧変換部に電荷信号を読み出すための信号読み出し電極であって、ＣＭＯＳ型イメージセンサを構成している。

さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における第１不純物注入領域はドレイン領域であり、前記第２不純物注入領域はソース領域であり、前記信号転送電極はゲート電極であって、ＭＯＳトランジスタを構成している。

本発明の固体撮像素子は、撮像領域に２次元状に複数の受光部が設けられ、各受光部を構成するフォトダイオード部で光電変換された信号電荷が電荷転送部に読み出されて順次電荷転送されるＣＣＤ型の固体撮像素子において、該フォトダイオード部と該電荷転送部とは、半導体基板上または基板上に形成された半導体領域上にイオン注入により形成され、該電荷転送部上にゲート絶縁膜を介して電荷転送電極が設けられ、該電荷転送部と該電荷転送電極の各端面位置はそれぞれ、該フォトダイオード部の端面位置を基準として製造時の同一マスクを用いることによってそれぞれ距離が規定されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。

また、好ましくは、本発明の固体撮像素子における電荷転送電極は、その一部が前記フォトダイオード部に平面視でオーバーラップされている。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、隣接する前記フォトダイオード部間の領域上に前記電荷転送電極が設けられ、該電荷転送電極の一部の該フォトダイオード部へのオーバーラップ量が、該電荷転送部への読み出し側よりも素子分離側で距離として長くなるように、該隣接するフォトダイオード部で異なっている。

本発明の固体撮像素子は、撮像領域に２次元状に複数の受光部が設けられ、各受光部を構成するフォトダイオード部で光電変換された信号電荷が信号電圧変換部に読み出され、該信号電圧変換部で変換された信号電圧に応じて増幅された信号が出力信号として読み出されるＣＭＯＳ型の固体撮像素子において、該フォトダイオード部と該信号電圧変換部とは、半導体基板上または基板上に形成された半導体領域上にイオン注入により形成され、該フォトダイオード部と該信号電圧変換部間の領域上にゲート絶縁膜を介して、該フォトダイオード部から該信号電圧変換部に信号電荷を読み出すための電荷転送電極が設けられ、該フォトダイオード部から最も近い該信号電圧変換部と該電荷転送電極の各端面位置はそれぞれ、該フォトダイオード部の端面位置を基準として製造時の同一マスクを用いることによってそれぞれ規定されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における電荷転送電極は、その一部が前記フォトダイオード部に平面視でオーバーラップされている。

本発明のＭＯＳトランジスタは、ソース領域とドレイン領域間の領域上にゲート絶縁膜を介して、該ソース領域と該ドレイン領域間で信号を転送するためのゲート電極が設けられているＭＯＳトランジスタにおいて、該ソース領域と該ドレイン領域とは、半導体基板上または基板上に形成された半導体領域上にイオン注入により形成され、該ソース領域と該ドレイン領域のいずれか一方の端面から最も近い他方の端面と該ゲート電極の端面の位置はそれぞれ、該ソース領域と該ドレイン領域のいずれか一方の端面位置を基準として製造時の同一マスクによってそれぞれ規定されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。

また、好ましくは、本発明のＭＯＳトランジスタにおけるゲート電極は、その一部が前記ソース領域と該ドレイン領域の少なくともいずれか一方に平面視でオーバーラップされている。

本発明の半導体装置は、信号転送電極へのゲート電圧の印加によって第２不純物注入領域と第１不純物注入領域間で信号または信号電荷を読み出し可能とする半導体装置において、該第１不純物注入領域と該第２不純物注入領域とは、半導体基板上または基板上に形成された半導体領域上にイオン注入により形成され、該第１不純物注入領域と該第２不純物注入領域のいずれか一方の端面から最も近い他方の端面と該信号転送電極の端面の位置はそれぞれ、該第１不純物注入領域と該第２不純物注入領域のいずれか一方の端面位置を基準として製造時の同一マスクを用いることによってそれぞれ規定されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。

また、好ましくは、本発明の半導体装置における信号転送電極は、その一部が前記第１不純物注入領域と前記第２不純物注入領域のの少なくともいずれか一方に平面視でオーバーラップされている。

本発明の電子情報機器は、本発明の上記固体撮像素子または／および本発明の上記ＭＯＳトランジスタを撮像部または／および回路部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。

上記構成により、以下に、本発明の作用について説明する。

本発明の半導体装置の製造方法をＣＭＯＳ型の固体撮像素子の製造方法に適用して説明すると、信号転送電極としての電荷転送電極となる導電性材料膜上に形成された第１絶縁膜に、第１不純物注入領域としての電荷転送部と第２不純物注入領域としてのフォトダイオード部となる各領域を同時に開口させて第１マスク層を形成し、この第１マスク層をマスクとして、選択的にイオン注入を行うことにより電荷転送部とフォトダイオード部を形成する。これにより、フォトダイオード部と電荷転送部の相対位置が、マスクの位置合わせずれなどを含まず、セルフアラインメントにより正確に定められる。さらに、第１マスク層の側壁に第２絶縁膜からなる第２マスク層を形成し、この第１マスク層と第２マスク層をマスクとして導電性材料膜をエッチングすることにより、電荷転送電極を形成する。これにより、フォトダイオード部、電荷転送電極および電荷転送部の相対位置が、同じマスクを用いて、従来のようなマスクの位置合わせずれなどを含まず、セルフアラインメントにより正確に規定される。このため、電荷転送電極への読み出し電圧などの読み出し特性が安定した固体撮像素子を作製することができる。さらに、位置ずれに対するマージンをとって各部分の配置を設計する必要がなく、基板面を最大限に利用することができるため、固体撮像素子の更なる小型化や高画素化が可能となる。さらに、高価な装置による面倒な位置合わせが不要になるため、生産性が向上して、コストを低下させることが可能となる。

また、本発明の半導体装置、例えば固体撮像素子において、電荷転送部と電荷転送電極の端面位置が、製造時に同一マスクを用いることによってフォトダイオード部の端面の位置を基準としてそれぞれ正確に規定されており、フォトダイオード部の端面位置と電荷転送電極の端面位置が一定の位置にあることから、電荷転送電極への読み出し電圧のばらつきを小さくすることが可能となる。さらに、電荷転送電極は、その一部がフォトダイオード部にオーバーラップされており、微細化に際してもフォトダイオード部のＮ型不純物領域が、電荷転送電極の開口領域に制約されないため、フォトダイオード部の面積を確保することが可能となって、フォトダイオード容量の減少を小さくして、素子の高感度化を図ることが可能となる。

以上により、本発明によれば、半導体装置では第１および第２不純物注入領域および信号転送電極、半導体装置としての固体撮像素子ではフォトダイオード部、電荷転送部および電荷転送電極の各領域の相対位置を、同じマスクを用いて従来のようなマスクの位置合わせずれなどを含まずにセルフアラインメントにより正確に定められるため、素子の更なる微細化に際しても特性のばらつきを抑えて、低コストで高感度な固体撮像素子などの半導体装置を得ることができる。

以下に、本発明の半導体装置およびその製造方法の実施形態１〜４として、固体撮像素子およびその製造方法に適用した場合および、これらの固体撮像素子の実施形態１〜４を撮像部に用いた電子情報機器の実施形態５について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ’線縦断面図である。

図１および図２において、本実施形態１の固体撮像素子２０は、ｎ型半導体基板１上に半導体領域としての低濃度ｐ型ウェル領域２が形成され、このｐ型ウェル領域２内に、チャンネルストップ部３と、第２不純物注入領域としてのフォトダイオード部４と、このフォトダイオード部４で発生した信号電荷が読み出される第１不純物注入領域としての垂直電荷転送チャンネル領域５（電荷転送部）と、フォトダイオード部４から垂直電荷転送チャンネル領域５に信号電荷を読み出すための電荷読み出し部６とが形成されている。この基板部のチャンネルストップ部３、垂直電荷転送チャンネル領域５および電荷読み出し部６上に、ゲート絶縁膜７を介して、電荷転送電極（または信号転送電極）としてのゲート電極８が形成されている。このゲート電極８の上面および側壁には、例えば熱酸化膜などの絶縁膜９を介して、フォトダイオード部４上に開口部１０ａが設けられた例えばタングステン（Ｗ）膜などの遮光膜１０が設けられている。

フォトダイオード部４は、ｐ型ウェル領域２内の深部まで選択的にｎ型（ｎ＋）不純物領域（第２不純物注入領域）が形成されており、このｎ型不純物領域は、その一部が自己整合的にゲート電極８にオーバーラップするように形成されている。ｎ型不純物領域の端面ｂがゲート電極８の端面ｃの下に潜り込んで平面視で互いに重なっている。フォトダイオード部４の端部が電荷転送電極であるゲート電極８の端部から下側に所定量だけ正確に潜り込んでオーバーラップさせているのは、更なる微細化によっも、信号読み出しの制御性を確保しつつ、フォトダイオード部４の受光領域を最大限に大きく取って、遮光膜の角部を通じて光がフォトダイオード部４の受光領域の周辺端部分まで入射され得るからである。これは、後述するゲート電極形成用の第２マスク層１４を形成する理由である。さらに、フォトダイオード部４は、その表面側に、暗電流の発生を防ぐために、図示しないＰ+ 型不純物領域が設けられて埋め込みフォトダイオードとなっている。

垂直電荷転送チャンネル領域５は、ｎ型不純物領域（第１不純物注入領域）により、ゲート電極８の下方に形成されており、フォトダイオード４に対して一定の位置に形成されている。即ち、垂直電荷転送チャンネル領域５の端面ａと、フォトダイオード部４の端面ｂと、電荷転送電極であるゲート電極８の端面ｃとの位置は、製造時の同一マスクを用いることによって互いに一定な位置関係に規定されている。この電荷転送電極が複数掛け渡されてその下の複数の垂直電荷転送チャンネル領域５によって垂直電荷転送部が構成されている。

上記構成の固体撮像素子２０の製造方法について、図３〜図９を用いて詳細に説明する。

図３〜図９はそれぞれ、本実施形態１の固体撮像素子２０の製造方法における各製造工程を説明するための要部縦断面図である。

まず、図３に示すチャンネルストップ部・電荷読出し部形成工程のように、例えばｎ型シリコンからなる半導体基板１にｐ型ウェル領域２を形成し、このｐ型ウェル領域２に対して、選択的にｐ型不純物を導入して、各画素部を分離するためのチャンネルストップ部３と、信号電荷を垂直電荷転送部（垂直電荷転送チャンネル領域）５に読み出すための電荷読出し部６を形成する。

次に、図４に示す導電性材料膜・シリコン窒化膜成膜工程のように、これらのチャンネルストップ部３および電荷読出し部６が形成された基板部上に、例えば膜厚３０ｎｍの熱酸化膜からなるゲート絶縁膜７と、例えば膜厚２００ｎｍのポリシリコン（またはアモルファスシリコン；アモルファスシリコン膜）からなる導電性材料膜８ａと、例えば膜厚３００ｎｍのシリコン窒化膜からなる第１絶縁膜１１ａをこの順に順次形成する。

続いて、第１絶縁膜１１ａ上に、フォトダイオード部４のｎ型不純物領域と、垂直電荷転送チャンネル領域５とを形成したい領域を開口させたレジストパターンを同一マスクにより形成し、そのレジストパターンをマスクとして第１絶縁膜１１ａの一部をエッチング除去されることにより、図５に示す第１マスク層形成工程のように、フォトダイオード部４の領域に対応した部分が開口した開口部１１Ａと、垂直電荷転送チャンネル領域５の領域に対応した部分が開口した開口部１１Ｂとを有する第１マスク層１１を形成する。

その後、図６に示すフォトダイオード部形成工程のように、第１マスク層１１が形成された基板部上に、垂直電荷転送チャンネル領域５が形成される領域（開口部１１Ｂ）上を被覆するレジストパターン１２を形成し、このレジストパターン１２および第１マスク層１１をマスクとして、選択的に例えばリンを開口部１１Ａを介してイオン注入することにより、フォトダイオード部４となるｎ型不純物領域を形成する。

さらに、図７に示す垂直電荷転送チャンネル領域形成工程のように、フォトダイオード部４となる領域（開口部１１Ａ）上を被覆するレジストパターン１３を形成し、このレジストパターン１３および第１マスク層１１をマスクとして、選択的に例えばリンを開口部１１Ｂを介してイオン注入することにより、垂直電荷転送部を構成する垂直電荷転送チャンネル領域５を形成する。

以上の各工程により、同じ第１マスク層１１を用い、この第１マスク層１１の開口部１１Ｂをレジストパターン１２で被覆してフォトダイオード部４を形成し、この第１マスク層１１の開口部１１Ａをレジストパターン１３で被覆して垂直転送チャンネル領域５を形成することにより、フォトダイオード部４のｎ型不純物領域と垂直転送チャンネル領域５とを互いに位置ずれなく、セルフアラインにより互いの位置関係を正確に形成することができる。

その後、図８に示すゲート電極形成用マスク形成工程において、レジストパターン１３を取り去った基板部の導電性材料膜８ａおよび第１マスク層１１上に、第２絶縁膜１４となるシリコン窒化膜を膜厚約１０ｎｍに形成した後に、フォトダイオード部４上に開口部１５Ａを有しかつ垂直転送チャンネル領域５の上方を被覆したレジストパターン１５をマスクとして用いて、第２絶縁膜１４をエッチングバックすることにより、第１マスク層１１の開口部１１Ａ側の側壁に第２マスク層１４をシリコン窒化膜の膜厚分だけ残して、ゲート電極形成用の第２マスク層１４を形成する。

その後、図９に示すゲート電極・Ｐ+ 型領域形成工程において、これらの第１マスク層１１および第２マスク層１４を共にマスクとして導電性材料膜８ａをエッチングすることにより、電荷転送電極としてゲート電極８を所定形状に形成する。さらに、埋め込みフォトダイオードを形成するため、レジストパターン１５およびゲート電極８をマスクとして、フォトダイオード部４のｎ型不純物層の表面にボロンをイオン注入することによりＰ+型領域を形成する。

ここまでの本実施形態１の固体撮像素子２０の製造方法を更に簡単に説明する。

半導体基板上の半導体領域２上に、ゲート絶縁膜７を介して導電性材料膜８ａを成膜し、この導電性材料膜８ａ上に第１絶縁膜１１ａを成膜する導電性材料膜・第１絶縁膜成膜工程と、垂直転送チャンネル領域５（第１不純物注入領域）とフォトダイオード部４（第２不純物注入領域）となる各領域に対応した第１絶縁膜１１ａの領域を同時に開口してパターン形成することにより第１マスク層１１を形成する第１マスク層形成工程と、第１マスク層１１をマスクとして選択的にイオン注入することにより第１導電型半導体基板または第１導電型半導体領域にフォトダイオード部４と垂直転送チャンネル領域５を形成する第１および第２不純物注入領域形成工程と、垂直転送チャンネル領域５に対応した第１マスク層１１の開口部が第２絶縁膜１４ａで覆われ、フォトダイオード部４に対応した第１マスク層１１の開口部の側壁が第２絶縁膜１４ａで覆われた第２マスク層１４を形成する第２マスク層形成工程と、第１マスク層１１および第２マスク層１４を用いて導電性材料膜８ａをエッチングすることにより信号転送電極であるゲート電極８を形成する信号転送電極形成工程とを有している。

以上の各工程によって、フォトダイオード部４のｎ型不純物領域と電荷転送電極５とゲート電極８とを、互いに位置ずれがなく、同じ第１マスク層１１を用いてそのセルフアラインメントにより位置関係を正確に形成することができる。

続いて、図示しない水平転送部に対応する位置にもフォトリソグラフィーとドライエッチングにより水平電荷転送電極を形成する。

その後、例えば基板部全面を熱酸化し、ゲート電極８の上部および側面に、図２に示すように、膜厚５０ｎｍ程度、酸化膜などの絶縁膜９を形成した後に、例えばＣＶＤ法などによって膜厚１００ｎｍのタングステン（Ｗ）膜などの遮光膜１０を基板部上全面に形成し、フォトダイオード部４上に対応する箇所の遮光膜１０を開口させて開口部１０ａを形成する。

さらに、遮光膜１０が形成された基板部上に層間絶縁膜を形成した後に、その上にプラズマＣＶＤ法などによりシリコンナイトライドなどからなる図示しないパッシベーション膜を形成してカラーフィルタやオンチップレンズなどを順次形成し、本実施形態１の固体撮像素子２０を完成させる。

以上により、本実施形態１の固体撮像素子２０およびその製造方法では、フォトダイオード部４のｎ型不純物領域、電荷転送チャネル領域５および電荷転送電極８の各領域の相対位置関係が、同じマスクを用いているので、マスクによる位置合わせずれを含まず、同じマスクによるセルフアラインメントにより正確に定められて形成することができる。

なお、本実施形態１では、前述したように、チャンネルストップ部・電荷読出し部形成、導電性材料膜・シリコン窒化膜成膜、第１マスク層形成、フォトダイオード部形成、垂直電荷転送チャンネル領域形成、ゲート電極形成用の第２マスク層形成、ゲート電極形成およびＰ+ 型領域形成をこの順で行ったが、これに限らず、ゲート電極形成用の第２マスク層１４の形成を行わなくても、フォトダイオード部４と電荷転送電極であるゲート電極８との位置関係だけではなく、垂直電荷転送部５と、電荷転送電極であるゲート電極８またはフォトダイオード部４との位置関係を正確に形成することにより、更なる微細化に際しても、ゲート電極８への読み出し電圧に対する読み出し特性のばらつきを抑えることができて、低コストで高感度な固体撮像素子を得ることができる本発明の目的を達成することができる。この場合を、次の実施形態２に詳細に説明している。
（実施形態２）
本実施形態２の固体撮像素子２０Ａの製造方法について、図３〜図６および図１０〜図１２を用いて詳細に説明する。

まず、図３のチャンネルストップ部・電荷読出し部形成工程、図４の導電性材料膜・シリコン窒化膜成膜工程、さらに、図５の第１マスク層形成工程を実施し、続いて、図６のフォトダイオード部形成工程は実施せずに、図１０に示すように、垂直電荷転送チャンネル領域形成工程において、後述するフォトダイオード部４となる領域（開口部１１Ａ）上を被覆する被覆膜のレジストパターン１３を形成し、このレジストパターン１３および第１マスク層１１をマスクとして、選択的に例えばリンを開口部１１Ｂを介してイオン注入することにより、垂直電荷転送部を構成する垂直電荷転送チャンネル領域５を形成する。

次に、図１１に示すゲート電極形成用マスク形成工程において、レジストパターン１３を取り去った基板部の導電性材料膜８ａおよび第１マスク層１１上に、第２絶縁膜１４となるシリコン窒化膜を形成せずに、フォトダイオード部４となる領域上に開口部１５Ａを有しかつ垂直転送チャンネル領域５の上方を被覆した被覆膜のレジストパターン１５を形成する。

さらに、図１２に示すゲート電極・フォトダイオード部・Ｐ+ 型領域形成工程において、これらの第１マスク層１１およびレジストパターン１５マスクとして導電性材料膜８ａをエッチングすることにより、電荷転送電極としてゲート電極８を所定形状に形成する。さらに、図示しないフォトレジストパターンとゲート電極８とをマスクとして用いて、例えばリンを開口部１１Ａおよび１５Ａを介して選択的にイオン注入することにより、フォトダイオード部４となるｎ型不純物領域を形成する。その後、埋め込みフォトダイオードを形成するため、レジストパターン１５およびゲート電極８をマスクとして用いて、フォトダイオード部４のｎ型不純物層の表面にボロンをイオン注入することによりＰ+型領域を形成する。

ここまでの本実施形態２の固体撮像素子２０Ａの製造方法を更に簡単に説明する。

半導体基板上の半導体領域２上に、ゲート絶縁膜を介して導電性材料膜８ａを成膜し、この導電性材料膜８上に第１絶縁膜１１ａを成膜する導電性材料膜・第１絶縁膜成膜工程と、フォトダイオード部４と垂直電荷転送部５となる各領域に対応した第１絶縁膜１１ａの領域を同時に開口してパターン形成することにより第１マスク層１１を形成する第１マスク層形成工程と、フォトダイオード部４となる領域に対応した第１マスク層１１の開口部１１Ａを覆う被覆膜１３および第１マスク層１１を用いてイオン注入することにより半導体基板または半導体領域２に垂直電荷転送部５を形成する垂直電荷転送部形成工程と、被覆膜１５および第１マスク層１１を用いて導電性材料膜８ａをエッチングすることにより電荷転送電極であるゲート電極８を形成する電荷転送電極形成工程と、被覆膜１５および第１マスク層１１を用いてイオン注入することにより半導体基板または半導体領域２にフォトダイオード部４を形成するフォトダイオード部形成工程とを有している。

以上の各工程によって、フォトダイオード部４のｎ型不純物領域と電荷転送電極５とを、互いに位置ずれなく、同じ第１マスク層１１を用いてそのセルフアラインメントにより位置関係を正確に形成することができる。また、フォトダイオード部４の端面ｂとゲート電極８の端面ｃとは互いに位置ずれなく、ｂ＝ｃで一致している。

したがって、同じ第１マスク層１１を用い、この第１マスク層１１の開口部１１Ａをレジストパターン１３で被覆して垂直転送チャンネル領域５を形成し、この第１マスク層１１の開口部１１Ｂをレジストパターン１５で被覆して、ゲート電極８を形成し、さらに、フォトダイオード部４を形成することにより、フォトダイオード部４のｎ型不純物領域と垂直転送チャンネル領域５とゲート電極８とを互いに位置ずれなく、セルフアラインメントにより互いの位置関係を正確に形成することができる。この場合、ゲート電極８を自己整合的にイオン注入してフォトダイオード部４を形成しているのでフォトダイオード部４の端面ｂとゲート電極８の端面ｃとは同じ位置に形成される。
（実施形態３）
上記実施形態１では、図２において、フォトダイオード部４の端面ｂとゲート電極８の端面ｃとのオーバーラップ部分の距離が隣接ゲート電極８で左右対称の場合について説明し、上記実施形態２では、ゲート電極８を自己整合的にイオン注入しているのでフォトダイオード部４の端面ｂとゲート電極８の端面ｃとは同じ位置に形成されていることから、フォトダイオード部４の端面ｂとゲート電極８の端面ｃとの位置関係が隣接ゲート電極８で左右対称の場合について説明したが、本実施形態３では、フォトダイオード部４の両端部分のオーバーラップ距離が隣接ゲート電極８で意図的に左右対称にしていない場合である。

この場合、フォトダイオード部４の両端部は、隣接ゲート電極８の端面部から下に潜り込んでいるものの、チャンネルストップ部３側からより離れ、電荷読み出し部６側により近づくように構成されており、その両オーバーラップ距離がフォトダイオード部４の両側の隣接ゲート電極８で互いに異なっている。フォトダイオード部４の端部がチャンネルストップ部３側から離れるほど、フォトダイオード部４から隣の垂直電荷転送チャンネル領域５に信号が漏れるクロストークの問題がより抑制される。また、フォトダイオード部４の端部が電荷読み出し部６側に近づき過ぎない限り、読み出しの端部が電荷読み出し部６側により近づくほど、読み出し電圧が低電圧で、フォトダイオード部４からの信号電荷の読み出し動作が容易に行える。これを図１３に示している。

図１３は、本発明の実施形態３に係る固体撮像素子の図２と同様のＡ−Ａ’線縦断面図である。

図１３において、図２の場合と異なるのはａ〜ｃの各位置関係が左右で非対称になっている点であり、その以外は図２の場合と同様である。

即ち、（ｂ１−ｃ１）の絶対値＜（ｂ２−ｃ２）の絶対値
（ａ１−ｂ１）の絶対値＜（ａ２−ｂ２）の絶対値
さらに説明すると、本実施形態３のＣＣＤ型の固体撮像素子２０Ｂは、撮像領域に２次元状に複数の受光部が設けられ、各受光部を構成するフォトダイオード部４で光電変換された信号電荷が電荷転送部５に読み出されて順次電荷転送される。この場合に、フォトダイオード部４と電荷転送部５とは、半導体基板上または半導体領域２上にイオン注入により形成され、電荷転送部５上にゲート絶縁膜７を介して電荷転送電極であるゲート電極８が設けられている。電荷転送部５とゲート電極８の各端面位置ａ、ｃはそれぞれ、フォトダイオード部４の端面位置ｂを基準として製造時の同一マスクを用いることによってそれぞれ距離が一定値に規定されている。このゲート電極８は、その一部がフォトダイオード部４上に平面視でオーバーラップされている。隣接するフォトダイオード部４間の領域上にゲート電極８が設けられ、ゲート電極８の一部のフォトダイオード部４へのオーバーラップ量が、電荷転送部５への読み出し側（ａ１〜ｃ１）よりも素子分離側（ａ２〜ｃ２）で距離として長くなるように、隣接するフォトダイオード部４の左右で異なっている。なお、このオーバーラップ量の左右での異なり度合いは、第１マスク層１１の形成時に距離関係を調整して形成することができる。
（実施形態４）
上記実施形態１〜３では、本発明の固体撮像素子およびその製造方法をＣＣＤ型固体撮像素子２０、２０Ａおよび２０Ｂおよびその製造方法に適用した場合について説明したが、本実施形態４では、本発明の固体撮像素子およびその製造方法をＣＭＯＳ型の固体撮像装置２０Ｃおよびその製造方法に適用した場合について説明する。

図１４は、本発明の実施形態４に係る固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。なお、ここでは、ＣＭＯＳイメージセンサにおける２画素部としての受光部分の構成例を示している。

図１４において、本実施形態４の固体撮像素子２０Ｃとして、半導体基板の表面層（撮像領域）に、被写体光を信号電荷に変換する光電変換部としてフォトダイオードＰＤなどの受光部が２次元状に複数形成されている。また、このフォトダイオードＰＤの左右一方側の半導体基板上には、ゲート絶縁膜を介して、電荷検出部ＦＤに信号電荷を読み出すための引き出し電極であるゲート電極３１が形成されており、フォトダイオードＰＤの左右方向他方側の半導体基板には素子分離用のストッパ層３２が形成されている。

ＣＭＯＳ型の固体撮像素子２０Ｃは、撮像領域に２次元状に複数の受光部が設けられ、各受光部を構成するフォトダイオード部ＰＤで光電変換された信号電荷が信号電圧変換部ＦＤに読み出され、この信号電圧変換部ＦＤで変換された信号電圧に応じて増幅された信号が出力信号として読み出されるようになっている。フォトダイオード部ＰＤと信号電圧変換部ＦＤとは、半導体基板上または基板上に形成された半導体領域上にイオン注入により形成され、フォトダイオード部ＰＤと信号電圧変換部ＦＤ間の領域上にゲート絶縁膜（図示せず）を介して、フォトダイオード部ＰＤから信号電圧変換部ＦＤに信号電荷を読み出すための電荷転送電極３１が設けられている。フォトダイオード部ＰＤから最も近い信号電圧変換部の端面位置ａと電荷転送電極３１の各端面位置ｃはそれぞれ、フォトダイオード部ＰＤの端面位置ｂを基準として製造時の同一マスクを用いることによってそれぞれ距離が正確に規定されている。電荷転送電極３１は、その一部がフォトダイオード部ＰＤに平面視でオーバーラップされている。

本実施形態４では、本発明の半導体装置およびその製造方法をＣＭＯＳ型の固体撮像素子２０Ｃおよびその製造方法に適用した場合について説明したが、これに限らず、本実施形態４と同様に、半導体装置としてのＭＯＳトランジスタにも適用することができる。

ＭＯＳトランジスタはソース領域とドレイン領域間の領域上にゲート絶縁膜を介して、ソース領域とドレイン領域間で信号を導通（転送）するためのゲート電極が設けられている。ソース領域とドレイン領域とは、半導体基板上または基板上に形成された半導体領域上にイオン注入により形成されている。ソース領域とドレイン領域のいずれか一方の端面位置から最も近い他方の端面位置とゲート電極の端面位置はそれぞれ、ソース領域とドレイン領域のいずれか一方の端面位置を基準として製造時の同一マスクによってそれぞれ正確にその距離が規定されている。ゲート電極は、その一部がソース領域とドレイン領域の少なくともいずれか一方に平面視でオーバーラップされている。
（実施形態５）
上記実施形態１〜４では、特に説明しなかったが、上記実施形態１〜４の固体撮像装置２０，２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃの少なくともいずれかを撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載カメラ、テレビジョン電話用カメラおよび携帯電話用カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの画像入力デバイスを有した電子情報機器について説明する。

本発明の電子情報機器は、本発明の上記実施形態１〜３の固体撮像装置２０，２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃのうちの少なくともいずれかを撮像部に用いて得た高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示手段と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信手段と、この画像データを印刷（印字）して出力（プリントアウト）する画像出力手段とのうちの少なくともいずれかを有している。

以上により、本発明の実施形態１〜４によれば、電荷転送電極となる導電性材料膜上に第１絶縁膜を形成し、電荷転送部５およびフォトダイオード部４となる各領域を同時に開口した第１マスク層を形成する。この第１マスク層をマスクとして選択的にイオン注入を行って、電荷転送部５とフォトダイオード部４とを形成する。さらに、第１マスク層の側壁に第２絶縁膜からなる第２マスク層を形成し、この第１マスク層および第２マスク層をマスクとして導電性材料膜をエッチングして、電荷転送電極８を形成する。これによって、フォトダイオード部４と電荷転送電極８との位置関係だけではなく、垂直電荷転送部５と、電荷転送電極４またはフォトダイオード部との位置関係を正確に形成することができて、更なる微細化に際しても、読み出し電圧に対する読み出し特性のばらつきを抑えることができて、低コストで高感度な固体撮像素子を得ることができる。

なお、以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜５を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜５に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜５の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。

本発明は、イオン注入により形成される第１不純物注入領域と第２不純物注入領域とこれら間を導通させるための信号転送電極とがセルフアラインメントにより形成される半導体装置の製造方法、これによって製造される半導体装置、被写体光を光電変換して撮像する半導体装置としての固体撮像素子および、フォトダイオード部と電荷転送部とこれら間を導通させるための電荷転送電極とがセルフアラインメントにより形成される半導体装置の製造方法としての固体撮像素子の製造方法、この半導体装置としてのＭＯＳトランジスタ、これらの半導体装置、固体撮像素子およびＭＯＳトランジスタの少なくともいずれかを用いた電子情報機器の分野において、半導体装置では第１および第２不純物注入領域および信号転送電極、半導体装置としての固体撮像素子ではフォトダイオード部、電荷転送部および電荷転送電極の各領域の相対位置を、同じマスクを用いて従来のようなマスクの位置合わせずれなどを含まずにセルフアラインメントにより正確に定められるため、素子の更なる微細化に際しても特性のばらつきを抑えて、低コストで高感度な固体撮像素子などの半導体装置を得ることができる。

本発明の実施形態１に係る固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す平面図である。図１のＡ−Ａ’線縦断面図である。図２の固体撮像素子の製造方法におけるチャンネルストップ部・電荷読出し部形成工程を説明するための要部縦断面図である。図２の固体撮像素子の製造方法における導電性材料膜・シリコン窒化膜成膜工程を説明するための要部縦断面図である。図２の固体撮像素子の製造方法における第１マスク層形成工程を説明するための要部縦断面図である。図２の固体撮像素子の製造方法におけるフォトダイオード部形成工程を説明するための要部縦断面図である。図２の固体撮像素子の製造方法における垂直電荷転送チャンネル領域形成工程を説明するための要部縦断面図である。図２の固体撮像素子の製造方法におけるゲート電極形成用マスク形成工程を説明するための要部縦断面図である。図２の固体撮像素子の製造方法におけるゲート電極・Ｐ+ 型領域形成工程を説明するための要部縦断面図である。本発明の実施形態２に係る固体撮像素子の製造方法における垂直電荷転送チャンネル領域形成工程を説明するための要部縦断面図である。本発明の実施形態２に係る固体撮像素子の製造方法におけるゲート電極形成用マスク形成工程を説明するための要部縦断面図である。本発明の実施形態２に係る固体撮像素子の製造方法におけるゲート電極・フォトダイオード部・Ｐ+ 型領域形成工程を説明するための要部縦断面図である。本発明の実施形態３に係る固体撮像素子の図２と同様のＡ−Ａ’線縦断面図である。本発明の実施形態４に係る固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。従来のＣＣＤ型の固体撮像素子の製造方法における電荷転送部形成工程を説明するための要部縦断面図である。従来のＣＣＤ型の固体撮像素子の製造方法におけるゲート電極形成工程を説明するための要部縦断面図である。従来のＣＣＤ型の固体撮像素子の製造方法におけるフォトダイオード部形成工程を説明するための要部縦断面図である。

符号の説明

１ｎ型半導体基板
２ｐ型ウェル領域
３、３２チャンネルストップ部
４ｎ型（ｎ＋）不純物領域（フォトダイオード部）
５垂直電荷転送チャンネル領域
６電荷読み出し部
７ゲート絶縁膜
８、３１ゲート電極（電荷転送電極）
８ａ導電性材料膜
９絶縁膜
１０遮光膜
１１ａ第１絶縁膜
１１第１マスク
１２、１３、１５レジストパターン
１４第２マスク
２０、２０Ａ，２０Ｂ、２０Ｃ固体撮像素子

Claims

半導体基板上または基板上に形成された半導体領域上に、ゲート絶縁膜を介して導電性材料膜を成膜し、該導電性材料膜上に第１絶縁膜を成膜する導電性材料膜・第１絶縁膜成膜工程と、
第１不純物注入領域と第２不純物注入領域となる各領域に対応した該第１絶縁膜の領域を同時に開口してパターン形成することにより第１マスク層を形成する第１マスク層形成工程と、
該第１マスク層をマスクとして選択的にイオン注入することにより該第１導電型半導体基板または該第１導電型半導体領域に該第１不純物注入領域と該第２不純物注入領域を形成する第１および第２不純物注入領域形成工程と、
該第１不純物注入領域に対応した第１マスク層の開口部が第２絶縁膜で覆われ、該第２不純物注入領域に対応した第１マスク層の開口部の側壁が該第２絶縁膜で覆われた第２マスク層を形成する第２マスク層形成工程と、
該第１マスク層および該第２マスク層を用いて該導電性材料膜をエッチングすることにより信号転送電極を形成する信号転送電極形成工程とを有する半導体装置の製造方法。
半導体基板上または基板上に形成された半導体領域上に、ゲート絶縁膜を介して導電性材料膜を成膜し、該導電性材料膜上に第１絶縁膜を成膜する導電性材料膜・第１絶縁膜成膜工程と、
第１不純物注入領域と第２不純物注入領域となる各領域に対応した該第１絶縁膜の領域を同時に開口してパターン形成することにより第１マスク層を形成する第１マスク層形成工程と、
該第２不純物注入領域となる領域に対応した該第１マスク層の開口部を覆う被覆膜および該第１マスク層を用いてイオン注入することにより該第１導電型半導体基板または該第１導電型半導体領域に該第１不純物注入領域を形成する第１不純物注入領域形成工程と、
当該被覆膜を取り除いた後に、該第１不純物注入領域となる領域に対応した該第１マスク層の開口部を覆う被覆膜および該第１マスク層を用いて該導電性材料膜をエッチングすることにより電荷転送電極を形成する電荷転送電極形成工程と、
当該被覆膜および該第１マスク層を用いてイオン注入することにより該第１導電型半導体基板または該第１導電型半導体領域に該第２不純物注入領域を形成する第２不純物注入領域形成工程とを有する半導体装置の製造方法。
前記第１マスク層形成工程は、前記第１絶縁膜上に前記第１不純物注入領域と前記第２不純物注入領域となる各領域に対応した領域をそれぞれ開口させたレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして該第１絶縁膜をエッチングすることにより該第１マスク層を形成する請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
前記第１および第２不純物注入領域形成工程は、前記第１不純物注入領域となる領域に対応した前記第１マスク層の開口部を被覆する第１レジストパターンを形成して、該第１レジストパターンおよび前記第１マスク層を用いてイオン注入を行うことにより第２不純物注入領域を形成する第２不純物注入領域形成工程と、該第１レジストパターンを除去した後に、該第２不純物注入領域となる領域に対応した該第１マスク層の開口部を被覆する第２レジストパターンを形成して、該第２レジストパターンおよび該第１マスク層を用いてイオン注入を行うことにより該第１不純物注入領域を形成する第１不純物注入領域形成工程とを有する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記第２マスク層形成工程は、前記第１マスク層が形成された基板部上に前記第２絶縁膜を成膜し、前記第２不純物注入領域に対応した開口部を有するレジストパターンを用いて該第２絶縁膜をエッチングバックすることにより該第１マスク層の開口部の側壁に該第２マスク層を残す請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記第１絶縁膜および前記第２絶縁膜は、窒化シリコン膜である請求項１または５に記載の半導体装置の製造方法。
前記導電性材料膜はポリシリコン膜またはアモルファスシリコンである請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
前記第１不純物注入領域は、電荷信号を転送するための電荷転送部であり、前記第２不純物注入領域は、被写体光を受光して光電変換するフォトダイオード部であり、前記信号転送電極は、該フォトダイオード部から該電荷転送部に電荷信号を読み出すための信号読み出し電極であって、ＣＣＤ型イメージセンサを構成している請求項１〜７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
前記導電性材料膜・第１絶縁膜成膜工程の前に、前記半導体基板または前記基板上に形成された半導体領域に、選択的にイオン注入を行うことにより、素子分離用のチャンネルストップ部と、前記フォトダイオード部で発生した信号電荷を前記電荷転送部に読み出すための電荷読み出し部とを形成する工程をさらに有する請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
前記信号転送電極の下方に前記チャンネルストップ部、前記電荷転送部および前記電荷読み出し部が位置しており、該信号転送電極間の前記半導体基板または前記半導体領域に前記フォトダイオード部が位置している請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
前記第１不純物注入領域は、転送された信号電荷を信号電圧に変換する信号電圧変換部であり、前記第２不純物注入領域は、被写体光を受光して光電変換するフォトダイオード部であり、前記信号転送電極は、該フォトダイオード部から該信号電圧変換部に電荷信号を読み出すための信号読み出し電極であって、ＣＭＯＳ型イメージセンサを構成している請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記第１不純物注入領域はドレイン領域であり、前記第２不純物注入領域はソース領域であり、前記信号転送電極はゲート電極であって、ＭＯＳトランジスタを構成している請求項１〜７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
撮像領域に２次元状に複数の受光部が設けられ、各受光部を構成するフォトダイオード部で光電変換された信号電荷が電荷転送部に読み出されて順次電荷転送されるＣＣＤ型の固体撮像素子において、
該フォトダイオード部と該電荷転送部とは、半導体基板上または基板上に形成された半導体領域上にイオン注入により形成され、該電荷転送部上にゲート絶縁膜を介して電荷転送電極が設けられ、
該電荷転送部と該電荷転送電極の各端面位置はそれぞれ、該フォトダイオード部の端面位置を基準として製造時の同一マスクを用いることによってそれぞれ距離が規定されている固体撮像素子。
前記電荷転送電極は、その一部が前記フォトダイオード部に平面視でオーバーラップされている請求項１３に記載の固体撮像素子。
隣接する前記フォトダイオード部間の領域上に前記電荷転送電極が設けられ、該電荷転送電極の一部の該フォトダイオード部へのオーバーラップ量が、該電荷転送部への読み出し側よりも素子分離側で距離として長くなるように、該隣接するフォトダイオード部で異なっている請求項１３または１４に記載の固体撮像素子。
撮像領域に２次元状に複数の受光部が設けられ、各受光部を構成するフォトダイオード部で光電変換された信号電荷が信号電圧変換部に読み出され、該信号電圧変換部で変換された信号電圧に応じて増幅された信号が出力信号として読み出されるＣＭＯＳ型の固体撮像素子において、
該フォトダイオード部と該信号電圧変換部とは、半導体基板上または基板上に形成された半導体領域上にイオン注入により形成され、該フォトダイオード部と該信号電圧変換部間の領域上にゲート絶縁膜を介して、該フォトダイオード部から該信号電圧変換部に信号電荷を読み出すための電荷転送電極が設けられ、
該フォトダイオード部から最も近い該信号電圧変換部と該電荷転送電極の各端面位置はそれぞれ、該フォトダイオード部の端面位置を基準として製造時の同一マスクを用いることによってそれぞれ規定されている固体撮像素子。
前記電荷転送電極は、その一部が前記フォトダイオード部に平面視でオーバーラップされている請求項１６に記載の固体撮像素子。
ソース領域とドレイン領域間の領域上にゲート絶縁膜を介して、該ソース領域と該ドレイン領域間で信号を転送するためのゲート電極が設けられているＭＯＳトランジスタにおいて、
該ソース領域と該ドレイン領域とは、半導体基板上または基板上に形成された半導体領域上にイオン注入により形成され、
該ソース領域と該ドレイン領域のいずれか一方の端面から最も近い他方の端面と該ゲート電極の端面の位置はそれぞれ、該ソース領域と該ドレイン領域のいずれか一方の端面位置を基準として製造時の同一マスクによってそれぞれ規定されているＭＯＳトランジスタ。
前記ゲート電極は、その一部が前記ソース領域と該ドレイン領域の少なくともいずれか一方に平面視でオーバーラップされている請求項１８に記載のＭＯＳトランジスタ。
信号転送電極へのゲート電圧の印加によって第２不純物注入領域と第１不純物注入領域間で信号または信号電荷を読み出し可能とする半導体装置において、
該第１不純物注入領域と該第２不純物注入領域とは、半導体基板上または基板上に形成された半導体領域上にイオン注入により形成され、
該第１不純物注入領域と該第２不純物注入領域のいずれか一方の端面から最も近い他方の端面と該信号転送電極の端面の位置はそれぞれ、該第１不純物注入領域と該第２不純物注入領域のいずれか一方の端面位置を基準として製造時の同一マスクを用いることによってそれぞれ規定されている半導体装置。
前記信号転送電極は、その一部が前記第１不純物注入領域と前記第２不純物注入領域のの少なくともいずれか一方に平面視でオーバーラップされている請求項２０に記載の半導体装置。
請求項１３〜１７のいずれかに記載の固体撮像素子または／および請求項１８または１９に記載のＭＯＳトランジスタを撮像部または／および回路部に用いた電子情報機器。