JP3003590B2 - 固体撮像素子およびその製造方法 - Google Patents
固体撮像素子およびその製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は固体撮像素子および
その製造方法に関し、特に低スミヤ特性をもつＣＣＤ型
固体撮像素子およびその製造方法に関する。
その製造方法に関し、特に低スミヤ特性をもつＣＣＤ型
固体撮像素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ
Ｄｅｖｉｃｅ）型固体撮像素子としては、撮像画面内
に高輝度の被写体があると、そこにスミアと称する偽信
号が発生する現象がある。このスミア信号を減少させる
ための回路として、特開平７―１６１９５７号公報に示
されたものがある。これは、図１１に示すように、Ｎ型
半導体基板１表面にＰウェル層２と受光部のＮ型不純物
層３と電荷転送部のＮウェル層４と素子分離用のＰ＋不
純物層５を有し、電荷転送部のＮウェル４の上にはゲー
ト絶縁膜６を介して多結晶シリコンゲート電極７が形成
され、この多結晶シリコンゲート電極７の上部および側
壁部と、受光部のＮ型不純物層３上にシリコン酸化膜８
が形成され、このシリコン酸化膜８の表面にはＣＶＤ酸
化膜９が形成され、さらに多結晶シリコンゲート電極７
上方にシリコン酸化膜８、ＣＶＤ酸化膜９を介してアル
ミニウムなどの遮光膜１０が形成され、ＣＶＤ絶縁膜か
らなる表面保護膜１１が全面に形成されている。
Ｄｅｖｉｃｅ）型固体撮像素子としては、撮像画面内
に高輝度の被写体があると、そこにスミアと称する偽信
号が発生する現象がある。このスミア信号を減少させる
ための回路として、特開平７―１６１９５７号公報に示
されたものがある。これは、図１１に示すように、Ｎ型
半導体基板１表面にＰウェル層２と受光部のＮ型不純物
層３と電荷転送部のＮウェル層４と素子分離用のＰ＋不
純物層５を有し、電荷転送部のＮウェル４の上にはゲー
ト絶縁膜６を介して多結晶シリコンゲート電極７が形成
され、この多結晶シリコンゲート電極７の上部および側
壁部と、受光部のＮ型不純物層３上にシリコン酸化膜８
が形成され、このシリコン酸化膜８の表面にはＣＶＤ酸
化膜９が形成され、さらに多結晶シリコンゲート電極７
上方にシリコン酸化膜８、ＣＶＤ酸化膜９を介してアル
ミニウムなどの遮光膜１０が形成され、ＣＶＤ絶縁膜か
らなる表面保護膜１１が全面に形成されている。
【０００３】この固体撮像素子は、受光部のＮ型不純物
層３に入射する光のうち、特に斜めからの入射光１２
が、Ｎ型不純物層３の表面と遮光膜１０との間で反射を
繰返し、電荷転送部のＮウェル層４に入り、そこで光電
変換された電荷が偽信号となって、本来の信号に加算さ
れるものである。この偽信号はＮウェル層４を転送され
る信号電荷群の全てに重畳されるため、スミア信号が縦
線となって画面上に現れることになる。
層３に入射する光のうち、特に斜めからの入射光１２
が、Ｎ型不純物層３の表面と遮光膜１０との間で反射を
繰返し、電荷転送部のＮウェル層４に入り、そこで光電
変換された電荷が偽信号となって、本来の信号に加算さ
れるものである。この偽信号はＮウェル層４を転送され
る信号電荷群の全てに重畳されるため、スミア信号が縦
線となって画面上に現れることになる。
【０００４】このスミヤを減少させるための構造が、図
１２（ａ）（ｂ）に示される。この固体撮像素子は、Ｎ
型半導体基板１表面にＰウェル層２と受光部のＮ型不純
物層３と電荷転送部のＮウェル層４と素子分離用のＰ＋
不純物層５を有し、電荷転送部のＮウェル４の上にはゲ
ート絶縁膜６を介して多結晶シリコンゲート電極７が形
成され、多結晶シリコンゲート電極７の上部および側壁
部にはそれぞれ第１のシリコン窒化膜１３ａと第２のシ
リコン窒化膜１３ｂで被覆されている。受光部のＮ型不
純物層３上にシリコン酸化膜８が形成され、このシリコ
ン酸化膜８の表面および第１，第２のシリコン酸化膜１
３ａ，１３ｂの表面を覆ってＣＶＤ酸化膜（第２の絶縁
膜）９が形成されている。そして多結晶シリコンゲート
電極７上方にＣＶＤ酸化膜９を介してアルミニウムなど
の遮光膜１０が形成され、ＣＶＤ絶縁膜からなる表面保
護膜１１が全面に形成されている。
１２（ａ）（ｂ）に示される。この固体撮像素子は、Ｎ
型半導体基板１表面にＰウェル層２と受光部のＮ型不純
物層３と電荷転送部のＮウェル層４と素子分離用のＰ＋
不純物層５を有し、電荷転送部のＮウェル４の上にはゲ
ート絶縁膜６を介して多結晶シリコンゲート電極７が形
成され、多結晶シリコンゲート電極７の上部および側壁
部にはそれぞれ第１のシリコン窒化膜１３ａと第２のシ
リコン窒化膜１３ｂで被覆されている。受光部のＮ型不
純物層３上にシリコン酸化膜８が形成され、このシリコ
ン酸化膜８の表面および第１，第２のシリコン酸化膜１
３ａ，１３ｂの表面を覆ってＣＶＤ酸化膜（第２の絶縁
膜）９が形成されている。そして多結晶シリコンゲート
電極７上方にＣＶＤ酸化膜９を介してアルミニウムなど
の遮光膜１０が形成され、ＣＶＤ絶縁膜からなる表面保
護膜１１が全面に形成されている。
【０００５】この構造の素子の製造方法は、次のように
なる。まず、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、多結晶
シリコン転送電極７となる多結晶シリコン膜およびつぎ
にシリコン窒化膜１３ａを堆積した後にホトレジストを
マスクに多結晶シリコンおよびシリコン窒化膜１３ａを
パターニングする。つぎにシリコン窒化膜１３ｂを堆積
した後エッチバックを行い、多結晶シリコン転送電極７
およびシリコン窒化膜１３ａの側壁部のみに残す。ＣＣ
Ｄ型固体撮像素子には、最低２層の多結晶シリコン転送
電極を有するため、上記のシリコン窒化膜形成作業は最
低２回行う必要がある。
なる。まず、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、多結晶
シリコン転送電極７となる多結晶シリコン膜およびつぎ
にシリコン窒化膜１３ａを堆積した後にホトレジストを
マスクに多結晶シリコンおよびシリコン窒化膜１３ａを
パターニングする。つぎにシリコン窒化膜１３ｂを堆積
した後エッチバックを行い、多結晶シリコン転送電極７
およびシリコン窒化膜１３ａの側壁部のみに残す。ＣＣ
Ｄ型固体撮像素子には、最低２層の多結晶シリコン転送
電極を有するため、上記のシリコン窒化膜形成作業は最
低２回行う必要がある。
【０００６】図１２（ｂ）において、転送電極７の上部
及び側壁部が光吸収膜であるシリコン窒化膜１３ａ，１
３ｂにより被覆されているためも斜めから入射し受光部
で反射した反射光１２が第２の絶縁膜９を通過してシリ
コン窒化膜１３ａ，１３ｂに達しても、シリコン窒化膜
で吸収されるため、電荷転送部のＮウェル層４への光の
洩れ込み少なくなり、スミアが改善される。
及び側壁部が光吸収膜であるシリコン窒化膜１３ａ，１
３ｂにより被覆されているためも斜めから入射し受光部
で反射した反射光１２が第２の絶縁膜９を通過してシリ
コン窒化膜１３ａ，１３ｂに達しても、シリコン窒化膜
で吸収されるため、電荷転送部のＮウェル層４への光の
洩れ込み少なくなり、スミアが改善される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術で
は、製造工程数が多く、製造コスト高いという問題があ
る。すなわち、ＣＣＤ型固体撮像素子には最低２層の多
結晶シリコンの転送電極が必要である。このため２層の
多結晶シリコンの転送電極それぞれに２つのシリコン窒
化膜堆積、およびエッチバックの工程が必要であり、工
程数が増加する。
は、製造工程数が多く、製造コスト高いという問題があ
る。すなわち、ＣＣＤ型固体撮像素子には最低２層の多
結晶シリコンの転送電極が必要である。このため２層の
多結晶シリコンの転送電極それぞれに２つのシリコン窒
化膜堆積、およびエッチバックの工程が必要であり、工
程数が増加する。
【０００８】また、窒化膜１３ｂをエッチバックしたと
きエッチング速度のばらつきにより、エッチング後のゲ
ート絶縁膜６の膜厚がばらつき、チャネル電位等が不安
定になり電荷転送を行う上で支障きたす問題がある。こ
れは、シリコン窒化膜は光吸収性があるため、受光部の
Ｎ型不純物層３の上部のシリコン窒化膜１３ｂを完全に
除去する必要がある。このためエッチバックを行ったと
きに、エッチング速度のバラつきがあっても、Ｎ型不純
物層３の上部のシリコン窒化膜１３ｂを完全に除去でき
るように、オーバーエッチを行う必要がある。このため
ゲート絶縁膜６はエッチングにより膜厚が減ってしま
う。そのためゲート絶縁膜６の膜厚は変動しやすく、こ
の上層の多結晶シリコン転送電極を形成した場合、チャ
ネル電位が変動するからである。
きエッチング速度のばらつきにより、エッチング後のゲ
ート絶縁膜６の膜厚がばらつき、チャネル電位等が不安
定になり電荷転送を行う上で支障きたす問題がある。こ
れは、シリコン窒化膜は光吸収性があるため、受光部の
Ｎ型不純物層３の上部のシリコン窒化膜１３ｂを完全に
除去する必要がある。このためエッチバックを行ったと
きに、エッチング速度のバラつきがあっても、Ｎ型不純
物層３の上部のシリコン窒化膜１３ｂを完全に除去でき
るように、オーバーエッチを行う必要がある。このため
ゲート絶縁膜６はエッチングにより膜厚が減ってしま
う。そのためゲート絶縁膜６の膜厚は変動しやすく、こ
の上層の多結晶シリコン転送電極を形成した場合、チャ
ネル電位が変動するからである。
【０００９】本発明の目的は、遮光膜端部とＮ型受光領
域間の短距離化によりスミヤの低減を図り、さらに工程
数を低減して生産性向上を上げた固体撮像素子およびそ
の製造方法を提供することにある。
域間の短距離化によりスミヤの低減を図り、さらに工程
数を低減して生産性向上を上げた固体撮像素子およびそ
の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像素子
は、半導体基板の表面部に設けられたチャネル領域上に
第１の絶縁膜を介して複数の電荷転送電極が電荷転送方
向に沿って狭い間隔を隔てて配列された固体撮像素子に
おいて、一部または全部の前記電荷転送電極上に前記電
荷転送電極と同一パターンの第３の絶縁膜を設け、少な
くとも前記一部または全部の電荷転送電極および前記第
３の絶縁膜の側壁部を被覆する第４の絶縁膜を設け、少
なくとも前記チャネル領域上に位置する前記第３の絶縁
膜の上に遮光膜を設け、前記遮光膜は前記第４の絶縁膜
の側壁部を覆い、前記第４の絶縁膜を前記電荷転送電極
上および前記電荷転送電極により囲まれた受光部上にも
設け、前記転送電極上および前記転送電極により囲まれ
た受光部上の部分の前記第４の絶縁膜の厚さは前記前記
電荷転送電極および前記第３の絶縁膜の側壁部における
第４の絶縁膜の横方向の厚さに比べ薄くなっていること
を特徴とする。
は、半導体基板の表面部に設けられたチャネル領域上に
第１の絶縁膜を介して複数の電荷転送電極が電荷転送方
向に沿って狭い間隔を隔てて配列された固体撮像素子に
おいて、一部または全部の前記電荷転送電極上に前記電
荷転送電極と同一パターンの第３の絶縁膜を設け、少な
くとも前記一部または全部の電荷転送電極および前記第
３の絶縁膜の側壁部を被覆する第４の絶縁膜を設け、少
なくとも前記チャネル領域上に位置する前記第３の絶縁
膜の上に遮光膜を設け、前記遮光膜は前記第４の絶縁膜
の側壁部を覆い、前記第４の絶縁膜を前記電荷転送電極
上および前記電荷転送電極により囲まれた受光部上にも
設け、前記転送電極上および前記転送電極により囲まれ
た受光部上の部分の前記第４の絶縁膜の厚さは前記前記
電荷転送電極および前記第３の絶縁膜の側壁部における
第４の絶縁膜の横方向の厚さに比べ薄くなっていること
を特徴とする。
【００１１】
【００１２】
【００１３】本発明の固体撮像素子の製造方法の構成
は、第１導電型の半導体基板の表面部に第２導電型の不
純物を導入しチャネル領域を形成する工程と、前記チャ
ネル領域を含む前記半導体基板全面に第１の絶縁膜を形
成する工程と、この第１の絶縁膜上に第２の転送電極と
なる導電体と前記第３の絶縁膜とをパターニングする工
程と、全面に第４の絶縁膜を堆積する工程と、前記第４
の絶縁膜を少なくとも前記第２の転送電極と前記第３の
絶縁膜の側壁部を残しエッチバックする工程と、前記第
２の転送電極と前記第３の絶縁膜上に遮光膜を形成する
工程とを有することを特徴とする。
は、第１導電型の半導体基板の表面部に第２導電型の不
純物を導入しチャネル領域を形成する工程と、前記チャ
ネル領域を含む前記半導体基板全面に第１の絶縁膜を形
成する工程と、この第１の絶縁膜上に第２の転送電極と
なる導電体と前記第３の絶縁膜とをパターニングする工
程と、全面に第４の絶縁膜を堆積する工程と、前記第４
の絶縁膜を少なくとも前記第２の転送電極と前記第３の
絶縁膜の側壁部を残しエッチバックする工程と、前記第
２の転送電極と前記第３の絶縁膜上に遮光膜を形成する
工程とを有することを特徴とする。
【００１４】また、その製造方法として、第１の絶縁膜
を形成後に、この第１の絶縁膜上に第２の転送電極とな
る導電体と前記第３の絶縁膜とを堆積する工程を含むこ
とができる。
を形成後に、この第１の絶縁膜上に第２の転送電極とな
る導電体と前記第３の絶縁膜とを堆積する工程を含むこ
とができる。
【００１５】また本発明の他の製造方法として、第１導
電型の半導体基板の表面部に第２導電型の不純物を導入
しチャネル領域を形成する工程と、前記チャネル領域を
含む前記半導体基板全面に第１の絶縁膜と第５の絶縁膜
とを形成する工程と、前記第１の絶縁膜上に第２の転送
電極となる導電体と前記第３の絶縁膜と第６の絶縁膜と
を堆積する工程と、前記第２の転送電極となる導電体と
前記第３の絶縁膜と前記第６の絶縁膜とをパターニング
する工程と、全面に第４の絶縁膜を堆積する工程と、前
記第４の絶縁膜を、前記第５の絶縁膜および前記第６の
絶縁膜が露出するまでエッチバックをする工程と、露出
した前記第５の絶縁膜および前記第６の絶縁膜をエッチ
ング除去する工程と、前記第２の転送電極と前記第３の
絶縁膜上に遮光膜を形成する工程とが含まれることを特
徴とする。
電型の半導体基板の表面部に第２導電型の不純物を導入
しチャネル領域を形成する工程と、前記チャネル領域を
含む前記半導体基板全面に第１の絶縁膜と第５の絶縁膜
とを形成する工程と、前記第１の絶縁膜上に第２の転送
電極となる導電体と前記第３の絶縁膜と第６の絶縁膜と
を堆積する工程と、前記第２の転送電極となる導電体と
前記第３の絶縁膜と前記第６の絶縁膜とをパターニング
する工程と、全面に第４の絶縁膜を堆積する工程と、前
記第４の絶縁膜を、前記第５の絶縁膜および前記第６の
絶縁膜が露出するまでエッチバックをする工程と、露出
した前記第５の絶縁膜および前記第６の絶縁膜をエッチ
ング除去する工程と、前記第２の転送電極と前記第３の
絶縁膜上に遮光膜を形成する工程とが含まれることを特
徴とする。
【００１６】また、その製造方法において、第１の絶縁
膜，第３の絶縁膜および第４の絶縁膜とがシリコン酸化
膜で、第５の絶縁膜と第６の絶縁膜とがシリコン窒化膜
であることができる。
膜，第３の絶縁膜および第４の絶縁膜とがシリコン酸化
膜で、第５の絶縁膜と第６の絶縁膜とがシリコン窒化膜
であることができる。
【００１７】この発明の構成によれば、転送電極（１１
０または１１４）の上にシリコン酸化膜（１１１）を有
し、さらに転送電極の側壁部にシリコン酸化膜（１１
２）を有しているので、これだけで転送電極（１１０ま
たは１１４）と遮光膜（１１３）間の絶縁は保たれまた
寄生容量は小さくなり、そのため従来技術のようにこの
上にシリコン酸化膜（９）を形成することが不要とな
り、Ｎ型受光領域（１０３）と遮光膜（１１３）の間に
はシリコン酸化膜（１０６）とシリコン酸化膜（１１
２）のみとなるため、遮光膜（１１３）とＮ型受光領域
（１０３）との距離が短かくなり、斜めから入射してき
た光が直接電荷転送領域（１０４）に入りにくくなって
いる。このためスミヤの少ない固体撮像素子が得られ
る。
０または１１４）の上にシリコン酸化膜（１１１）を有
し、さらに転送電極の側壁部にシリコン酸化膜（１１
２）を有しているので、これだけで転送電極（１１０ま
たは１１４）と遮光膜（１１３）間の絶縁は保たれまた
寄生容量は小さくなり、そのため従来技術のようにこの
上にシリコン酸化膜（９）を形成することが不要とな
り、Ｎ型受光領域（１０３）と遮光膜（１１３）の間に
はシリコン酸化膜（１０６）とシリコン酸化膜（１１
２）のみとなるため、遮光膜（１１３）とＮ型受光領域
（１０３）との距離が短かくなり、斜めから入射してき
た光が直接電荷転送領域（１０４）に入りにくくなって
いる。このためスミヤの少ない固体撮像素子が得られ
る。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１は本発明の固体撮像素子の一
実施形態の平面図、図２（ａ）（ｂ）は図１のＡ−Ａ’
部分およびＢ−Ｂ’部分の断面図を示す。また図３
（ａ）（ｂ）図４（ａ）（ｂ）は図２の途中工程の断面
図である。本実施形態の固体撮像素子は、図に示すよう
に、第１の絶縁膜であるシリコン酸化膜１０６とシリコ
ン酸化膜１０７上に第１転送電極１０８を有し、第１転
送電極１０８を包囲して第２の絶縁膜であるシリコン酸
化膜１０９を有し、同一パターンの第２転送電極１１０
および第３の絶縁膜であるシリコン酸化膜１１１を有
し、シリコン酸化膜１１１を含むウェハ全面に第４の絶
縁膜であるシリコン酸化膜１１２を有する。シリコン酸
化膜１１２は少なくとも第２転送電極１１０とシリコン
酸化膜１１１の側壁部分に存在し、またシリコン酸化膜
１１２のシリコン酸化膜１１１上およびＮ型受光領域１
０３上での膜厚は、第２転送電極１１０とシリコン酸化
膜１１１の側壁部分の横方向の膜厚に比べ薄いか又は存
在しない。また遮光膜１１３は第２転送電極１１０およ
びシリコン酸化膜１１１の上方および側面を覆ってい
る。
実施形態の平面図、図２（ａ）（ｂ）は図１のＡ−Ａ’
部分およびＢ−Ｂ’部分の断面図を示す。また図３
（ａ）（ｂ）図４（ａ）（ｂ）は図２の途中工程の断面
図である。本実施形態の固体撮像素子は、図に示すよう
に、第１の絶縁膜であるシリコン酸化膜１０６とシリコ
ン酸化膜１０７上に第１転送電極１０８を有し、第１転
送電極１０８を包囲して第２の絶縁膜であるシリコン酸
化膜１０９を有し、同一パターンの第２転送電極１１０
および第３の絶縁膜であるシリコン酸化膜１１１を有
し、シリコン酸化膜１１１を含むウェハ全面に第４の絶
縁膜であるシリコン酸化膜１１２を有する。シリコン酸
化膜１１２は少なくとも第２転送電極１１０とシリコン
酸化膜１１１の側壁部分に存在し、またシリコン酸化膜
１１２のシリコン酸化膜１１１上およびＮ型受光領域１
０３上での膜厚は、第２転送電極１１０とシリコン酸化
膜１１１の側壁部分の横方向の膜厚に比べ薄いか又は存
在しない。また遮光膜１１３は第２転送電極１１０およ
びシリコン酸化膜１１１の上方および側面を覆ってい
る。
【００１９】次に本実施形態の固体撮像素子の製造方法
を図１〜４を参照しながら工程順に説明する。まずＮ型
シリコン基板上１０１の表面にＰウェル１０２，Ｎ型受
光領域１０３，電荷転送領域１０４，素子分離領域１０
５を形成する。これらはそれぞれホトレジストをマスク
にイオン注入をおこない、熱処理により所定のプロファ
イルにすればよい。
を図１〜４を参照しながら工程順に説明する。まずＮ型
シリコン基板上１０１の表面にＰウェル１０２，Ｎ型受
光領域１０３，電荷転送領域１０４，素子分離領域１０
５を形成する。これらはそれぞれホトレジストをマスク
にイオン注入をおこない、熱処理により所定のプロファ
イルにすればよい。
【００２０】次に全面に膜厚が例えば５０ｎｍのシリコ
ン酸化膜１０６と膜厚が例えば２０ｎｍのシリコン窒化
膜１０７の二層を形成する。次にリンなどを例えば１Ｅ
１８〜５Ｅ２０ｃｍ-2ドーピングしたポリシリコン膜を
例えば２００〜５００ｎｍの膜厚に堆積し、ホトレジス
トをマスクにパターニングし、第１転送電極１０８を形
成する。つぎに第１転送電極１０８表面を熱酸化し、膜
厚が例えば５０〜３００ｎｍのシリコン酸化膜１０９を
形成する。このときの断面を図３（ａ）（ｂ）に示す。
シリコン酸化膜１０６とシリコン窒化膜１０７の上に薄
いシリコン酸化膜を形成し、第１の転送電極１０８形成
時のエッチングバリアとしてもよい。
ン酸化膜１０６と膜厚が例えば２０ｎｍのシリコン窒化
膜１０７の二層を形成する。次にリンなどを例えば１Ｅ
１８〜５Ｅ２０ｃｍ-2ドーピングしたポリシリコン膜を
例えば２００〜５００ｎｍの膜厚に堆積し、ホトレジス
トをマスクにパターニングし、第１転送電極１０８を形
成する。つぎに第１転送電極１０８表面を熱酸化し、膜
厚が例えば５０〜３００ｎｍのシリコン酸化膜１０９を
形成する。このときの断面を図３（ａ）（ｂ）に示す。
シリコン酸化膜１０６とシリコン窒化膜１０７の上に薄
いシリコン酸化膜を形成し、第１の転送電極１０８形成
時のエッチングバリアとしてもよい。
【００２１】次にリンなどをドーピングした膜厚が５０
〜３００ｎｍのポリシリコン膜の第２転送電極１１０を
堆積し、つぎに例えばＣＶＤ法によりシリコン酸化膜１
１１形成する。次にホトレジストをマスクにシリコン酸
化膜１１１および第２転送電極１１０およびシリコン窒
化膜１０７とをエッチングする。つぎに全面に例えば１
００〜５００ｎｍのシリコン酸化膜１１２を形成する。
このときの断面を図４（ａ）（ｂ）に示す。
〜３００ｎｍのポリシリコン膜の第２転送電極１１０を
堆積し、つぎに例えばＣＶＤ法によりシリコン酸化膜１
１１形成する。次にホトレジストをマスクにシリコン酸
化膜１１１および第２転送電極１１０およびシリコン窒
化膜１０７とをエッチングする。つぎに全面に例えば１
００〜５００ｎｍのシリコン酸化膜１１２を形成する。
このときの断面を図４（ａ）（ｂ）に示す。
【００２２】次に、シリコン酸化膜１１２をエッチバッ
クする。このエッチバック量はシリコン酸化膜１１２の
シリコン酸化膜１１１と第２転送電極１１０の側壁部以
外が僅かに残る程度とし、エッチングレートが最も速く
なった場合にシリコン酸化膜１１２がジャストエッチに
なるようにすればよい。
クする。このエッチバック量はシリコン酸化膜１１２の
シリコン酸化膜１１１と第２転送電極１１０の側壁部以
外が僅かに残る程度とし、エッチングレートが最も速く
なった場合にシリコン酸化膜１１２がジャストエッチに
なるようにすればよい。
【００２３】すなわち、例えばシリコン酸化膜１１２の
膜厚が３００ｎｍで、シリコン酸化膜１１２のエッチン
グレートが９０±１０ｎｍ／ｍｉｎの場合、エッチング
速度が最大になったときシリコン酸化膜１１２がジャス
トエッチとなるよう、エッチング時間３分すればよい。
このときシリコン酸化膜１１２の残膜厚は速い場合はの
０ｎｍ、遅い場合は６０ｎｍとなる。
膜厚が３００ｎｍで、シリコン酸化膜１１２のエッチン
グレートが９０±１０ｎｍ／ｍｉｎの場合、エッチング
速度が最大になったときシリコン酸化膜１１２がジャス
トエッチとなるよう、エッチング時間３分すればよい。
このときシリコン酸化膜１１２の残膜厚は速い場合はの
０ｎｍ、遅い場合は６０ｎｍとなる。
【００２４】次に遮光膜１１３を堆積する。材料はアル
ミニウムかタングステンなどの遮光特性の優れた膜を使
用すればよい。膜厚は例えば２００ｎｍ〜１μｍ程度が
よい。つぎに遮光膜１１３をホトレジストマスクにパタ
ーニングして図２（ａ）（ｂ）に示した固体撮像素子を
得る。
ミニウムかタングステンなどの遮光特性の優れた膜を使
用すればよい。膜厚は例えば２００ｎｍ〜１μｍ程度が
よい。つぎに遮光膜１１３をホトレジストマスクにパタ
ーニングして図２（ａ）（ｂ）に示した固体撮像素子を
得る。
【００２５】これは２層の転送電極を有する固体撮像素
子であるが、もちろん３層以上の転送電極を有する固体
撮像素子にも応用できる。この場合、最後に形成する転
送電極および周りの絶縁膜のみ、本実施形態の第２の転
送電極１１０と同様で、それ以外は第１の転送電極１０
８と同様の形成方法を行えばよい。
子であるが、もちろん３層以上の転送電極を有する固体
撮像素子にも応用できる。この場合、最後に形成する転
送電極および周りの絶縁膜のみ、本実施形態の第２の転
送電極１１０と同様で、それ以外は第１の転送電極１０
８と同様の形成方法を行えばよい。
【００２６】次に、本発明の第２の実施形態の固体撮像
素子を説明する。図５は第２の実施形態の平面図、図６
（ａ）（ｂ）には図５のＡ−Ａ’部分およびＢ−Ｂ’部
分の断面図を示す。また図７（ａ）（ｂ）図８（ａ）
（ｂ）は図６の部分の途中工程断面図を示す。
素子を説明する。図５は第２の実施形態の平面図、図６
（ａ）（ｂ）には図５のＡ−Ａ’部分およびＢ−Ｂ’部
分の断面図を示す。また図７（ａ）（ｂ）図８（ａ）
（ｂ）は図６の部分の途中工程断面図を示す。
【００２７】第１の実施形態では、転送電極（１０８，
１１０）間のギャップを、第１転送電極１０８を酸化し
てできたシリコン酸化膜１０９により設けているが、第
２の実施形態ではホトリソグラフィの微細パターンによ
り転送電極間ギャップを形成した固体撮像素子に応用し
ている。
１１０）間のギャップを、第１転送電極１０８を酸化し
てできたシリコン酸化膜１０９により設けているが、第
２の実施形態ではホトリソグラフィの微細パターンによ
り転送電極間ギャップを形成した固体撮像素子に応用し
ている。
【００２８】まず第１の実施形態と同様に、Ｎ型シリコ
ン基板上１０１の表面にＰウェル１０２，Ｎ型受光領域
１０３，電荷転送領域１０４，素子分離領域１０５を形
成する。
ン基板上１０１の表面にＰウェル１０２，Ｎ型受光領域
１０３，電荷転送領域１０４，素子分離領域１０５を形
成する。
【００２９】次に全面に膜厚が例えば５０ｎｍのシリコ
ン酸化膜１０６と膜厚が例えば２０ｎｍのシリコン窒化
膜１０７の二層を形成する。１０６，１０７の代わりに
シリコン酸化膜のみを堆積してもよい。次にリンなどを
例えば１Ｅ１８〜５Ｅ２０ｃｍ-2ドーピングした転送電
極１１４を、例えば２００〜５００ｎｍの膜厚に堆積す
る。このとき転送電極１１４上部に層抵抗低減のために
金属や金属シリサイドなどを形成してもよい。つぎにＣ
ＶＤ法などによりシリコン酸化膜１１５を例えば２００
〜５００ｎｍの膜厚に形成する。次にホトレジスト１１
６をパターニングする。この時転送電極間のスリット
は、例えば０．４μｍに設定する。この時の断面図を図
７（ａ）図８（ａ）に示す。
ン酸化膜１０６と膜厚が例えば２０ｎｍのシリコン窒化
膜１０７の二層を形成する。１０６，１０７の代わりに
シリコン酸化膜のみを堆積してもよい。次にリンなどを
例えば１Ｅ１８〜５Ｅ２０ｃｍ-2ドーピングした転送電
極１１４を、例えば２００〜５００ｎｍの膜厚に堆積す
る。このとき転送電極１１４上部に層抵抗低減のために
金属や金属シリサイドなどを形成してもよい。つぎにＣ
ＶＤ法などによりシリコン酸化膜１１５を例えば２００
〜５００ｎｍの膜厚に形成する。次にホトレジスト１１
６をパターニングする。この時転送電極間のスリット
は、例えば０．４μｍに設定する。この時の断面図を図
７（ａ）図８（ａ）に示す。
【００３０】次にホトレジスト１１６をマスクにシリコ
ン酸化膜１１５をエッチングする。次に減圧ＣＶＤ法に
よりシリコン酸化膜１１７を膜厚１００ｎｍに堆積し、
エッチバックによりシリコン酸化膜１１５の側壁部以外
を除去する。このとき、スリットはシリコン酸化膜１１
７により幅寄せされ、０．２μｍ程度となっている。も
しホトレジストのスリットが０．２μｍが形成できれば
ねシリコン酸化膜１１７を設けずにじかにシリコン酸化
膜１１５と転送電極１１４とをパターニングしてもよ
い。次にシリコン酸化膜１１５とシリコン酸化膜１１７
をマスクに転送電極１１４をエッチングする。つぎに全
面に例えば１００〜５００ｎｍのシリコン酸化膜１１２
を形成する。このときの断面を図７（ｂ）図８（ｂ）に
示す。次にシリコン酸化膜１１２のエッチバックと遮光
膜１１３とを第１実施形態と同様に形成し、図５，図６
に示す固体撮像素子を得る。
ン酸化膜１１５をエッチングする。次に減圧ＣＶＤ法に
よりシリコン酸化膜１１７を膜厚１００ｎｍに堆積し、
エッチバックによりシリコン酸化膜１１５の側壁部以外
を除去する。このとき、スリットはシリコン酸化膜１１
７により幅寄せされ、０．２μｍ程度となっている。も
しホトレジストのスリットが０．２μｍが形成できれば
ねシリコン酸化膜１１７を設けずにじかにシリコン酸化
膜１１５と転送電極１１４とをパターニングしてもよ
い。次にシリコン酸化膜１１５とシリコン酸化膜１１７
をマスクに転送電極１１４をエッチングする。つぎに全
面に例えば１００〜５００ｎｍのシリコン酸化膜１１２
を形成する。このときの断面を図７（ｂ）図８（ｂ）に
示す。次にシリコン酸化膜１１２のエッチバックと遮光
膜１１３とを第１実施形態と同様に形成し、図５，図６
に示す固体撮像素子を得る。
【００３１】次に本発明の第３の実施形態の固体撮像素
子の製造方法を図９、１０を参照しながら工程順に説明
する。本実施形態の固体撮像素子の平面図を図１に、完
成時および製造途中工程の断面図を図９、図１０に示
し、図９（ａ〜ｃ），図１０（ａ〜ｃ）はそのＡ−Ａ’
部分、Ｂ−Ｂ’部分の断面である。
子の製造方法を図９、１０を参照しながら工程順に説明
する。本実施形態の固体撮像素子の平面図を図１に、完
成時および製造途中工程の断面図を図９、図１０に示
し、図９（ａ〜ｃ），図１０（ａ〜ｃ）はそのＡ−Ａ’
部分、Ｂ−Ｂ’部分の断面である。
【００３２】ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜１１１形成
するまでは第１実施形態と同じで、次にシリコン窒化膜
１１８を例えばシリコン窒化膜１０７と同程度の２０ｎ
ｍを堆積する。次にホトレジストをマスクにシリコン窒
化膜１１８，シリコン酸化膜１１１および第２転送電極
１１０とをエッチングする。つぎに全面に例えば１００
〜５００ｎｍのシリコン酸化膜１１２を形成する。この
ときの断面が図９（ｂ）図１０（ｂ）である。
するまでは第１実施形態と同じで、次にシリコン窒化膜
１１８を例えばシリコン窒化膜１０７と同程度の２０ｎ
ｍを堆積する。次にホトレジストをマスクにシリコン窒
化膜１１８，シリコン酸化膜１１１および第２転送電極
１１０とをエッチングする。つぎに全面に例えば１００
〜５００ｎｍのシリコン酸化膜１１２を形成する。この
ときの断面が図９（ｂ）図１０（ｂ）である。
【００３３】つぎにシリコン酸化膜１１２をエッチバッ
クする。このエッチバックの終点は、シリコン窒化膜１
０７，１１８が露出し、エッチング排ガス中に窒素が含
まれるようになることにより検出できる。エッチングむ
らを考え、シリコン窒化膜１０７，１１８が半分程度エ
ッチングされたところで終了する。このときの断面を図
９（ｃ）図１０（ｃ）に示す。
クする。このエッチバックの終点は、シリコン窒化膜１
０７，１１８が露出し、エッチング排ガス中に窒素が含
まれるようになることにより検出できる。エッチングむ
らを考え、シリコン窒化膜１０７，１１８が半分程度エ
ッチングされたところで終了する。このときの断面を図
９（ｃ）図１０（ｃ）に示す。
【００３４】つぎに、熱燐酸溶液中でシリコン窒化膜１
１８，１０７の露出部分をエッチングする。このときＮ
型受光領域１０３上にはシリコン酸化膜１０６のみが残
る。このときシリコン酸化膜１０６のみでは絶縁特性，
寄生容量が不足し、次の遮光膜１１３のエッチングバリ
アとして薄すぎる場合は、全面にＣＶＤシリコン酸化膜
を適当な膜厚に堆積してもよい。
１８，１０７の露出部分をエッチングする。このときＮ
型受光領域１０３上にはシリコン酸化膜１０６のみが残
る。このときシリコン酸化膜１０６のみでは絶縁特性，
寄生容量が不足し、次の遮光膜１１３のエッチングバリ
アとして薄すぎる場合は、全面にＣＶＤシリコン酸化膜
を適当な膜厚に堆積してもよい。
【００３５】次に遮光膜１１３を堆積する。この材料は
アルミニウムかタングステンなどの遮光特性の優れた膜
を使用すればよい。その膜厚は、例えば２００ｎｍ〜１
μｍ程度がよい。つぎに遮光膜１１３をホトレジストマ
スクにパターニングして図９（ａ）図１０（ａ）に示す
固体撮像素子を得る。第３の実施形態の場合、シリコン
酸化膜のエッチバックの終点検出ができ、またこのとき
シリコン窒化膜１０７，１０８が露出している状態にな
れば、シリコン窒化膜１０７，１１８の燐酸エッチング
後のＮ型受光領域１０３上にはシリコン酸化膜１０６の
膜厚は、正確に制御できるので、スミヤ特性などのばら
つきの少ない素子が得られる。この方法は、第２実施形
態のような単層ポリシリコン転送電極の場合にも使用で
きる。
アルミニウムかタングステンなどの遮光特性の優れた膜
を使用すればよい。その膜厚は、例えば２００ｎｍ〜１
μｍ程度がよい。つぎに遮光膜１１３をホトレジストマ
スクにパターニングして図９（ａ）図１０（ａ）に示す
固体撮像素子を得る。第３の実施形態の場合、シリコン
酸化膜のエッチバックの終点検出ができ、またこのとき
シリコン窒化膜１０７，１０８が露出している状態にな
れば、シリコン窒化膜１０７，１１８の燐酸エッチング
後のＮ型受光領域１０３上にはシリコン酸化膜１０６の
膜厚は、正確に制御できるので、スミヤ特性などのばら
つきの少ない素子が得られる。この方法は、第２実施形
態のような単層ポリシリコン転送電極の場合にも使用で
きる。
【００３６】これら実施形態によれば、転送電極（１１
０または１１４）の上にシリコン酸化膜１１１を有し、
さらに転送電極周囲にシリコン酸化膜１１２を有してい
るので、これだけで転送電極（１１０または１１４）と
遮光膜１１３間の絶縁は保たれ、また寄生容量は小さく
なり、そのため従来技術のようにこの上にシリコン酸化
膜９を形成することが不要となり、Ｎ型受光領域１０３
と遮光膜１１３の間にはシリコン酸化膜１０６とシリコ
ン酸化膜１１２のみとなる。従って、遮光膜１１３とＮ
型受光領域１０３との距離が短かく、斜めから入射して
きた光が直接転送電極領域１０４に入りにくくなってお
り、そのためスミヤの少ない固体撮像素子を得ることが
できる。
０または１１４）の上にシリコン酸化膜１１１を有し、
さらに転送電極周囲にシリコン酸化膜１１２を有してい
るので、これだけで転送電極（１１０または１１４）と
遮光膜１１３間の絶縁は保たれ、また寄生容量は小さく
なり、そのため従来技術のようにこの上にシリコン酸化
膜９を形成することが不要となり、Ｎ型受光領域１０３
と遮光膜１１３の間にはシリコン酸化膜１０６とシリコ
ン酸化膜１１２のみとなる。従って、遮光膜１１３とＮ
型受光領域１０３との距離が短かく、斜めから入射して
きた光が直接転送電極領域１０４に入りにくくなってお
り、そのためスミヤの少ない固体撮像素子を得ることが
できる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
素子は、転送電極（１１０または１１４）と遮光膜（１
１３）との間はシリコン酸化膜（１１１および１１２）
により絶縁されており、遮光膜（１１３）の端部の下の
絶縁膜（１０６，１０７，１１２）の膜厚が薄くでき、
そのためここから電荷転送領域（１０４）に漏れ込む光
が少なく、スミヤが少ない特性が得られるという効果が
ある。
素子は、転送電極（１１０または１１４）と遮光膜（１
１３）との間はシリコン酸化膜（１１１および１１２）
により絶縁されており、遮光膜（１１３）の端部の下の
絶縁膜（１０６，１０７，１１２）の膜厚が薄くでき、
そのためここから電荷転送領域（１０４）に漏れ込む光
が少なく、スミヤが少ない特性が得られるという効果が
ある。
【図１】本発明の第１の実施形態の固体撮像素子の平面
図である。
図である。
【図２】図１の固体撮像素子のＡ―Ａ’部およびＢ―
Ｂ’部の断面図である。
Ｂ’部の断面図である。
【図３】図１の固体撮像素子のＡ―Ａ’部の工程順断面
図である。
図である。
【図４】図１の固体撮像素子のＢ―Ｂ’部の工程順断面
図である。
図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の固体撮像素子の平面
図である。
図である。
【図６】図５の固体撮像素子のＡ―Ａ’部およびＢ―
Ｂ’部の断面図である。
Ｂ’部の断面図である。
【図７】図５の固体撮像素子のＡ―Ａ’部の工程順断面
図である。
図である。
【図８】図５の固体撮像素子のＢ―Ｂ’部の工程順断面
図である。
図である。
【図９】本発明の第３の実施形態のＡ―Ａ’部の工程順
断面図である。
断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態のＢ―Ｂ’部の工程
順断面図である。
順断面図である。
【図１１】従来例の固体撮像素子の断面図である。
【図１２】従来例の他の固体撮像素子の断面図である。
１ Ｎ型半導体基板 ２ Ｐウェル層 ３ Ｎ型不純物層 ４ Ｎウェル層 ５ Ｐ＋不純物層 ６ ゲート絶縁膜 ７ 多結晶シリコンゲート電極 ８ シリコン酸化膜 ９ ＣＶＤ酸化膜（第２の絶縁膜） １０，１１３ 遮光膜 １１ 表面保護膜 １２ 反射光 １３ａ，１３ｂ 第１，第２のシリコン窒化膜 １０１ Ｎ型シリコン基板 １０２ Ｐウェル １０３ Ｎ型受光領域 １０４ 電荷転送領域 １０５ 素子分離領域 １０６，１０９，１１１，１１２，１１５，１１７，１
１８ シリコン酸化膜 １０７，１１８ シリコン窒化膜 １０８，１１０ 第１，第２転送電極 １１４ 転送電極 １１６ ホトレジスト
１８ シリコン酸化膜 １０７，１１８ シリコン窒化膜 １０８，１１０ 第１，第２転送電極 １１４ 転送電極 １１６ ホトレジスト
Claims (5)
- 【請求項１】半導体基板の表面部に設けられたチャネル
領域上に第１の絶縁膜を介して複数の電荷転送電極が電
荷転送方向に沿って狭い間隔を隔てて配列された固体撮
像素子において、一部または全部の前記電荷転送電極上
に前記電荷転送電極と同一パターンの第３の絶縁膜を設
け、少なくとも前記一部または全部の電荷転送電極およ
び前記第３の絶縁膜の側壁部を被覆する第４の絶縁膜を
設け、少なくとも前記チャネル領域上に位置する前記第
３の絶縁膜の上に遮光膜を設け、前記遮光膜は前記第４
の絶縁膜の側壁部を覆い、前記第４の絶縁膜を前記電荷
転送電極上および前記電荷転送電極により囲まれた受光
部上にも設け、前記転送電極上および前記転送電極によ
り囲まれた受光部上の部分の前記第４の絶縁膜の厚さは
前記前記電荷転送電極および前記第３の絶縁膜の側壁部
における第４の絶縁膜の横方向の厚さに比べ薄くなって
いることを特徴とする固体撮像素子。 - 【請求項２】第１導電型の半導体基板の表面部に第２導
電型の不純物を導入しチャネル領域を形成する工程と、
前記チャネル領域を含む前記半導体基板全面に第１の絶
縁膜を形成する工程と、この第１の絶縁膜上に第２の転
送電極となる導電体と前記第３の絶縁膜とをパターニン
グする工程と、全面に第４の絶縁膜を堆積する工程と、
前記第４の絶縁膜を少なくとも前記第２の転送電極と前
記第３の絶縁膜の側壁部を残しエッチバックする工程
と、前記第２の転送電極と前記第３の絶縁膜上に遮光膜
を形成する工程とを有することを特徴とする固体撮像素
子の製造方法。 - 【請求項３】第１の絶縁膜を形成後に、この第１の絶縁
膜上に第２の転送電極となる導電体と前記第３の絶縁膜
とを堆積する工程を含む請求項２記載の固体撮像素子の
製造方法。 - 【請求項４】第１導電型の半導体基板の表面部に第２導
電型の不純物を導入しチャネル領域を形成する工程と、
前記チャネル領域を含む前記半導体基板全面に第１の絶
縁膜と第５の絶縁膜とを形成する工程と、前記第１の絶
縁膜上に第２の転送電極とな る導電体と前記第３の絶縁
膜と第６の絶縁膜とを堆積する工程と、前記第２の転送
電極となる導電体と前記第３の絶縁膜と前記第６の絶縁
膜とをパターニングする工程と、全面に第４の絶縁膜を
堆積する工程と、前記第４の絶縁膜を、前記第５の絶縁
膜および前記第６の絶縁膜が露出するまでエッチバック
をする工程と、露出した前記第５の絶縁膜および前記第
６の絶縁膜をエッチング除去する工程と、前記第２の転
送電極と前記第３の絶縁膜上に遮光膜を形成する工程と
が含まれることを特徴とす固体撮像素子の製造方法。 - 【請求項５】第１の絶縁膜，第３の絶縁膜および第４の
絶縁膜とがシリコン酸化膜で、第５の絶縁膜と第６の絶
縁膜とがシリコン窒化膜である請求項４記載の固体撮像
素子の製造方法。
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