JP3737466B2 - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は固体撮像装置およびその製造方法に関し、特に、電荷転送電極が単層の導電性電極材料膜からなる固体撮像装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２６〜２９は、単層の導電性電極材料膜により電荷転送電極が構成された固体撮像装置の製造工程順の断面図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ光電変換部、垂直電荷転送部、周辺部に対応する図である。（例えば、特許文献１参照）
なお、図２６〜２９においては、電荷転送電極を形成する以前の工程は図示していない。
【０００３】
まず、Ｎ型半導体基板８０１表面を熱酸化してゲート酸化膜８０２を形成する。その後、ゲート酸化膜８０２上に減圧ＣＶＤ法を用いて電荷転送電極材料膜８０３を堆積させる。次いで、垂直電荷転送部の電荷転送電極に溝状の分離（電極間ギャップ）領域８０４、周辺部の配線分離領域８３５を形成し、それぞれ垂直電荷転送電極８２８、引き出し配線８３０を形成する（図２６（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【０００４】
このとき、垂直電荷転送電極８２８の電極間ギャップの幅は良好な電荷転送特性が得られるよう０．２５〜０．５μｍ程度に形成される。また、周辺部の引き出し配線８３０の配線分離領域８３５は、素子を絶縁分離するためのフィールド酸化膜段での引き出し配線８３０間のショートを防止する目的で、垂直電荷転送電極８２８の電極間ギャップよりも広い寸法（たとえば、０．８μｍ程度）で形成される。
【０００５】
次いで、電荷読み出し電極を兼ねた電荷転送電極材料膜８０３のうち、光電変換部の上に位置する領域をフォトレジスト８３３をマスクにエッチング除去し、さらにその開口部を通して光電変換部を形成するためにイオン注入を行う（図２７（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【０００６】
次に、フォトレジスト８３３を除去後、層間絶縁膜８０６を形成する（図２８（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【０００７】
さらに、光電変換部以外の領域に金属遮光膜８０７を、周辺部には金属配線８０８を形成する（図２９（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【０００８】
ここでは、金属遮光膜８０７と金属配線８０８は同一層の金属膜を加工することにより、同時に形成している。
【０００９】
【特許文献１】
特許第２５７１０１１号公報（第４頁、図４）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の固体撮像装置では、図２９、（ｂ）、（ｃ）に示すように電荷転送電極の電極間ギャップ８０４、あるいは、周辺部の配線分離領域８３５は短い距離で形成されるため、その上に形成する金属遮光膜８０７、あるいは、金属配線８０８に段切れ８０９を生じ、遮光特性あるいは電荷転送特性などが劣化するという問題点があった。
【００１１】
また、配線層の段切れを防ぐために、配線を設ける前に装置全面を平坦化することが考えられるが、このときには、図３０に示すように光電変換部９１９も層間絶縁膜９０６に覆われて平坦化されるため、金属遮光膜９０７の基板表面から光電変換部９１９までの距離が長くなり、斜め入射光９１０が垂直電荷転送部９２２の下の電荷転送部９１３に入り込み、スミア特性が劣化するという問題点があった。
【００１２】
本発明の目的は、金属配線の断線が無く、スミア特性の良好な固体撮像装置及びその製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体撮像装置は、光電変換部と電荷転送部からなるイメージ部と、それ以外の周辺部により構成される固体撮像装置において、前記電荷転送部を構成する複数の垂直電荷転送電極及び前記周辺部を構成する複数の引き出し配線が設けられ、前記垂直電荷転送電極は単層の導電性電極材料膜からなり、前記複数の垂直電荷転送電極の電極間及び前記複数の引き出し配線の配線間を埋め込むとともに、前記複数の垂直電荷転送電極上を被覆せず、かつ前記複数の引き出し配線上を被覆する絶縁膜を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、光電変換部と電荷転送部からなるイメージ部と、それ以外の周辺部により構成される固体撮像装置の製造方法において、半導体基板上に形成したゲート絶縁膜上に単層の導電性電極材料膜を堆積し、前記電荷転送部を構成する複数の垂直電荷転送電極と、前記周辺部を構成する複数の引き出し配線を形成する電極形成工程と、前記複数の垂直電荷転送電極の電極間及び前記複数の引き出し配線の配線間を絶縁膜で埋め込み、かつ前記複数の垂直電荷転送電極及び前記複数の引き出し配線上を前記絶縁膜で被覆する絶縁膜堆積工程と、前記絶縁膜を選択的にエッチングして前記垂直電荷転送電極の表面を露出する絶縁膜除去工程とを含むことを特徴とする。
【００１９】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、上述の特徴に加え、前記絶縁膜除去工程の後に、前記垂直電荷転送電極の表面部分にシリサイド膜を形成するようにしても良い。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の固体撮像装置の構成を示す模式図である。
【００２１】
図のように本実施形態の固体撮像装置は、イメージ部１１１（光電変換部１１２、垂直電荷転送部１１３、水平電荷転送部１１４）と周辺部１１５（信号出力部１１６、引き出し配線部１１７）からなる。ここで、引き出し配線部１１７は垂直電荷転送電極を周辺部へ引き出す配線領域である。この固体撮像装置は以下のように形成する。
【００２２】
電荷転送電極を単層の導電性電極材料膜をエッチング加工することにより形成する。導電性電極材料膜のエッチング領域は、単層電荷転送電極を形成するために分割する第１の領域と光電変換部上の第２の領域の２つに分ける。第１の領域の電極間ギャップの幅は良好な電荷転送特性が得られるよう０．２５〜０．５μｍ程度に形成する。
【００２３】
第１の領域のエッチング領域を埋め込むために絶縁膜を形成する。マスクを用いて、イメージ部の絶縁膜の高さが電荷転送電極と同等ないしそれ以下の高さになるようエッチバックし、周辺部１１５の上部に形成した絶縁膜をエッチングせず厚く残す。
【００２４】
次いで、電荷読み出し電極を兼ねた電荷転送電極中で、光電変換部上の第２の領域をエッチング除去し、光電変換部を形成する。
【００２５】
層間絶縁膜を形成し、金属遮光膜と金属配線を同一層の金属層で形成する。
【００２６】
以上、図１の斜線に示した周辺部１１５の絶縁膜は、イメージ部１１１の絶縁膜と比べ厚く形成される。
【００２７】
図２は、本発明の第１の実施形態で、埋め込み型フォトダイオードを光電変換部に用いた固体撮像装置の画素の断面図を示したものである。図２（ａ）は光電変換部の断面を（図１のＡ−Ａ'断面図に相当）、図２（ｂ）は垂直電荷転送部の転送方向に沿った断面を（図１のＢ−Ｂ'断面図に相当）、図２（ｃ）は図２（ａ）においてＮ型ウェル２４９を電荷転送電極２２２下に食い込ませて読み出し電圧の調整を行う場合の本実施形態の変形例である。図３（ａ）は水平電荷転送部の転送方向に沿った断面を（図１のＣ−Ｃ'断面図に相当）、図３（ｂ）は垂直電荷転送電極の金属配線への引き出し配線部の断面（図１のＤ−Ｄ'断面図に相当）を示したものである。
【００２８】
本実施形態においては、電荷転送電極２２２は単層のポリシリコンによって構成され、電荷転送電極を列方向に複数に分割する溝状の分離領域には絶縁膜２１８が埋め込まれ、平坦化されたうえで層間絶縁膜２０６および金属遮光膜２０７が形成されている。
【００２９】
また、電荷転送電極の形成時のエッチングは、これを列方向に複数に分割する溝状の分離領域と光電変換部上の領域との２つに分け、光電変換部上の領域のエッチング後に光電変換部となるＮ型ウェル２１９を形成するためのリンのイオン注入を行うことにより、電荷読み出し電極と光電変換部が自己整合で形成されている。
【００３０】
次に、図２、３に示す本発明の固体撮像装置の製造方法を、光電変換部と垂直電荷転送部と引き出し配線部に沿った断面に分けて説明する。図４〜１１は、本発明の固体撮像装置の製造方法を示す製造工程順の断面図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ図１のＡ−Ａ'（光電変換部）、Ｂ−Ｂ'（垂直電荷転送部）、Ｃ−Ｃ'（周辺部）に沿った断面図である。なお、ゲート酸化膜形成以前の工程は省略した。
【００３１】
Ｎ型半導体基板３０１表面を熱酸化してゲート酸化膜３０２を形成する。その後、ゲート酸化膜３０２上に減圧ＣＶＤ法を用いてポリシリコンからなる電荷転送電極材料膜３０３を堆積させる。
【００３２】
その後、垂直電荷転送部の電荷転送電極材料膜３０３に溝状の分離（電極間ギャップ）領域３０４、周辺部の電荷転送電極材料膜３０３に配線分離領域３３５を形成して垂直電荷転送電極３２８、引き出し配線３３０を形成する（図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００３３】
次に、装置全面に熱によるリフロー性を有する絶縁膜３１８、たとえば、Ｂｏｒｏ−Ｐｈｏｓｐｈａｒａｓ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ−Ｇｌａｓｓ（ＢＰＳＧ）膜を被着する。このときのＢＰＳＧ膜の膜厚は、埋め込む溝の幅寸法が一番大きい配線分離領域３３５の分離領域幅寸法と同等程度の厚さとするのがよい。
【００３４】
次いで、８５０〜９５０℃程度の温度で窒素雰囲気中で熱処理することにより、絶縁膜３１８をリフローさせ、電極間ギャップを平坦化する（図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００３５】
このとき、垂直電荷転送電極３２８へ駆動電圧を印加するための引き出し配線３３０間の配線分離領域３３５にも絶縁膜３１８が埋め込まれる。
【００３６】
次に、フォトレジスト３０５をマスクとして、光電変換部の絶縁膜３１８を電荷転送電極材料膜３０３の表面が露出するまでエッチングすることで、電極間ギャップ部に絶縁膜３１８を埋め込まれた状態で、光電変換部及び垂直電荷転送部の電荷転送電極材料膜３０３の表面を露出する（図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００３７】
その後フォトレジスト３０５を除去し、光電変換部の電荷転送電極材料膜３０３上に新たにフォトレジスト３３３をパターンニングする。そして、フォトレジスト３３３をマスクにドライエッチングを用いて、読み出し電極を兼ねた電荷転送電極中の光電変換部上の領域に開口部３２７を形成する（図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００３８】
次に、フォトレジスト３３３と電荷転送電極３２２をマスクとして、リンのイオン注入を行い光電変換部となるＮ型ウェル３１９を形成する（図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。また、図８（ａ）にはリンのイオン注入を基板面に垂直の方向から行う方法を示しているが、図８（ｄ）に示すように、基板面に対して注入角度を傾けたリンのイオン注入を行うことにより、読み出し電極を兼ねた電荷転送電極下にＮ型ウェル３４９を食い込ませ、読み出し電圧の調整を行うことも可能である。
【００３９】
ここで、以下に示す他の実施形態においても光電変換部となるＮ型ウェル形成のイオン注入に際して、図８（ｄ）に示すような斜めイオン注入を行う形態を変形例として含むが、図示は省略する。また、本実施形態において、図８に続く図９以降の製造工程においては、図８（ｄ）に相当する断面図は省略している。
【００４０】
その後、埋め込みフォトダイオード形成を行うため、フォトレジスト３３３および電荷転送電極３２２をマスクにしてボロンをイオン注入し、Ｐ＋型領域３２０を形成する（図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００４１】
次に、フォトレジスト３３３除去後、装置全面に層間絶縁膜３０６を形成する（図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００４２】
さらに、光電変換部以外の領域に金属遮光膜３０７を形成する。周辺部では層間絶縁膜３０６に図示しないコンタクトを形成し、金属配線３０８を形成する（図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００４３】
これにより図２、３に示される本発明の固体撮像装置が得られる。
【００４４】
本発明の第１の実施形態においては、まず、電荷転送電極のうち光電変換部で発生した信号電荷を電荷転送部に読み出すための読み出し電極を兼ねる電荷転送電極の形成時のエッチング領域を列方向に複数に分割して、第１の領域（電極間ギャップ３０４、配線分離領域３３５）と光電変換部上の第２の領域（開口部３２７）の２つに分ける。次に第１の領域、第２の領域の形成後、絶縁膜３１８を厚く堆積させて第１の領域、第２の領域を完全に絶縁膜３１８で埋め込み、さらに、マスクを用いて第２の領域を覆い、エッチバックすることで周辺部に形成した絶縁膜３１８をエッチングせずに残し、第１の領域を絶縁膜３１８で充填する。その後、光電変換部に最適な層間絶縁膜３０６を形成することにより、スミアが低減されると同時に、周辺部においては拡散層、ポリシリコン電極などと金属配線との容量を低減し、消費電力を低減することが可能になる。
【００４５】
さらに、電極間ギャップ（電極間ギャップ３０４、配線分離領域３３５）が平坦化されるので、その上に形成する金属遮光膜３０７あるいは、金属配線３０８の段差被覆性を向上し、良好な電荷転送パルスが印加できる配線構造を実現することができる。このとき、光電変換部は平坦化されずに開口部３２７が残り開口部３２７の電荷転送電極側壁部を金属遮光膜３０７により完全に被服することができ、光の漏れ込み等を防止し、良好なスミア特性を得ることができる。
【００４６】
また、第２の領域（開口部３２７）形成の際のエッチング後に光電変換部となるＮ型ウェルを形成するためのリンイオン注入を行うことにより、光電変換部と電荷読み出し電極（電荷転送電極３２２）の位置ずれを無くし、光電変換部から垂直電荷転送電極３２８への信号電荷読み出し特性を安定させた固体撮像装置が得られる。
【００４７】
次に、本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。
図１２は本発明の固体撮像装置の第２の実施形態を示す平面模式図である。
【００４８】
図１２において斜線に示した領域は電極間分離領域を埋め込むために形成した絶縁膜を除去しないで残す領域である。
【００４９】
本実施形態における第１の実施形態との違いは、水平電荷転送部４１４の電極間分離領域を埋め込むために形成した絶縁膜を除去しない点である。
【００５０】
次に、本実施形態における水平電荷転送部４１４の断面構造を図面を参照して説明する。
【００５１】
図１３は、本実施形態における水平電荷転送部の断面構造を示したものである。なお、光電変換部、垂直電荷転送部、引き出し配線部の構造は、第１の実施形態と同様である。
【００５２】
図１３に示すように、水平電荷転送部においては、絶縁膜５１８はエッチバックされておらず厚く残されている。
【００５３】
本発明の第２の実施形態においては、第１の実施形態で述べた利点に加え、水平電荷転送部の電荷転送電極と金属配線の間の層間絶縁膜が厚く形成されるので、金属配線の配線容量が低減でき、低い駆動電圧でも電荷転送パルスの波形鈍りがなく良好な電荷転送特性を得ることができるので、水平電荷転送部の低消費電力化が可能となる。
【００５４】
次に、本発明の第３の実施形態の固体撮像装置を図面を参照して説明する。
【００５５】
図１４は、本発明の実施形態で、埋め込み型フォトダイオードを光電変換部に用いた固体撮像装置の画素の断面図を示したものである。図１４（ａ）は光電変換部の断面を、図１４（ｂ）は垂直電荷転送部の転送方向に沿った断面を、図１４（ｃ）は垂直電荷転送電極の金属配線への引き出し配線部を示す。
【００５６】
本実施形態においては、電荷転送電極の表面部分をシリサイド化することにより、電極抵抗の低減を図った点が第１の実施形態とは異なる。
【００５７】
本実施形態においても、電荷転送電極６２２の形成時のエッチングは、転送電極を分割する溝状の分離領域と光電変換部上の領域との２つに分け、光電変換部上の領域のエッチング後に光電変換部となるＮ型ウェルを形成するためのリンのイオン注入を行うことにより、電荷読み出し電極と光電変換部が自己整合で形成されている。
【００５８】
次に、図１４に示す第３の実施形態の固体撮像装置の製造方法を、第１の実施形態と同様にして光電変換部と垂直電荷転送部の転送方向に沿った断面と引き出し配線部に分けて説明する。図１５〜２５は、第３の実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す製造工程順の断面図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ図１のＡ−Ａ'（光電変換部）、Ｂ−Ｂ'（垂直電荷転送部）、Ｃ−Ｃ'（周辺部）に沿った断面図である。
【００５９】
Ｎ型半導体基板７０１表面を熱酸化してゲート酸化膜７０２を形成する。その後、ゲート酸化膜７０２上に減圧ＣＶＤ法を用いてポリシリコンからなる電荷転送電極材料膜７０３を堆積させる。その後、電荷転送電極材料膜７０３をエッチングして垂直電荷転送部には溝状の分離（電極間ギャップ）領域７０４、周辺部には配線分離領域７３５をそれぞれ形成する（図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００６０】
次に、装置全面に熱によるリフロー性を有する絶縁膜７１８、たとえば、ＢＰＳＧ膜を被着する。このときのＢＰＳＧ膜の膜厚は、埋め込む溝の幅寸法が一番大きい分離領域幅寸法と同等程度の厚さとするのがよい。従って、垂直電荷転送電極へ駆動電圧を印加するための周辺部の引き出し配線部にも絶縁膜７１８が埋め込まれる。
【００６１】
次いで、８５０〜９５０℃程度の温度で窒素雰囲気中で熱処理することにより、絶縁膜７１８をリフローさせ、周辺部の引き出し配線部の絶縁膜７１８を平坦化する（（図１６（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００６２】
次に、フォトレジスト７０５をマスクとして、光電変換部の絶縁膜７１８を電荷転送電極材料膜７０３の表面が露出するまでエッチングすることで、絶縁膜７１８が電極間ギャップ部に埋め込まれた状態で、光電変換部及び垂直電荷転送部の電荷転送電極材料膜７０３の表面を露出させる（図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００６３】
次に、装置全面に高融点金属膜あるいは、そのシリサイド膜、たとえば、チタン膜７３１を被着する（図１８（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００６４】
次いで、７００℃程度の温度で窒素雰囲気中で熱処理を施すことにより、チタンと電荷転送電極材料膜のポリシリコンを反応させ、ポリシリコン表面をシリサイド化してチタンシリサイド７３４を形成する。このとき、ポリシリコンが露出していない部分、たとえば、絶縁膜の上は、シリサイド化されない（図１９（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００６５】
次に、未反応のチタン膜７３１をエッチング除去する（図２０（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００６６】
その後、光電変換部の電荷転送電極材料膜７０３上にフォトレジスト７３３をパターンニングする。そして、フォトレジスト７３３をマスクにドライエッチングを用いて、電荷転送電極材料膜７０３のうち光電変換部上の領域に開口部７２７を形成し、読み出し電極を兼ねた電荷転送電極７２２を形成する（図２１（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００６７】
次に、フォトレジスト７３３と電荷転送電極７２２をマスクとして、リンのイオン注入を行い光電変換部となるＮ型ウェル７１９を形成する（図２２（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００６８】
その後、埋め込みフォトダイオード形成を行うため、フォトレジスト７３３および電荷転送電極７２２をマスクにしてボロンをイオン注入し、Ｐ＋型領域７２０を形成する（図２３（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００６９】
次に、フォトレジスト７３３を除去し、層間絶縁膜７０６を形成する（図２４（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００７０】
さらに、光電変換部以外の領域に金属遮光膜７０７を形成する（図２５（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。周辺部では層間絶縁膜７０６に図示しないコンタクトを形成し、金属配線７８を形成する。
これにより図１４に示される本発明の第３の実施形態の固体撮像装置が得られる。
【００７１】
本発明の第３の実施形態においては、第１の実施形態に述べた利点に加えて、電荷転送電極抵抗を低減できるため、電荷転送パルスの鈍りなく良好な電荷転送特性を得ることができる。また、電荷転送電極表面に形成したシリサイド部分は光の透過性が小さいことから、遮光膜を突き抜けた光、あるいは、開口部から斜めに入射した光に対して、遮光性を有するためスミア特性を確保するのにより高い信頼性能を有する固体撮像装置を提供することができる。
【００７２】
なお、以上述べた実施形態においては、光電変換部となるＮ型ウェルとＰ＋型領域を形成するためのリンおよびボロンのイオン注入をマスクに対して垂直方向から行ったが、これを角度を傾けて行うことにより、光電変換部から垂直電荷転送部への信号電荷の読み出し特性を任意に制御することができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、垂直電荷転送電極が単層の導電性電極材料膜からなる固体撮像装置において、そのエッチング領域を、転送電極を分割する第１の領域と光電変換部上の第２の領域の２つに分け、垂直電荷転送部上あるいは電荷転送電極に駆動電圧を印加するための金属配線を形成する領域の下部のみを平坦化することで、スミア特性の劣化なしに良好な金属配線層の形成が可能になる。
さらに、電極間を埋め込むために形成した絶縁膜をマスクを用いてエッチバックすることで、周辺部の上部に形成した絶縁膜をエッチングせず厚く残し、その後、イメージ部に最適な層間絶縁膜を形成することにより、スミアが低減されると同時に、周辺部の拡散層、電荷転送電極の金属配線との容量を低減し、消費電力が低減することを可能になるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の固体撮像装置を示す平面模式図である。
【図２】図１のＡ−Ａ'及びＢ−Ｂ'に沿った断面図である。
【図３】図１のＣ−Ｃ'及びＤ−Ｄ'に沿った断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図であり、（ａ）は図１のＡ−Ａ'、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ'、（ｃ）は図１のＣ−Ｃ'に沿った断面図である。
【図５】図４に続く工程を示す断面図である。
【図６】図５に続く工程を示す断面図である。
【図７】図６に続く工程を示す断面図である。
【図８】図７に続く工程を示す断面図である。
【図９】図８に続く工程を示す断面図である。
【図１０】図９に続く工程を示す断面図である。
【図１１】図１０に続く工程を示す断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態の固体撮像装置を示す平面模式図である。
【図１３】図１２の水平電荷転送部を電荷転送方向に切断したときの断面図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態の固体撮像装置を示す断面図であり、（ａ）は図１のＡ−Ａ'、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ'、（ｃ）は図１のＣ−Ｃ'に沿った断面図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図であり、（ａ）は図１のＡ−Ａ'、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ'、（ｃ）は図１のＣ−Ｃ'に沿った断面図である。
【図１６】図１５に続く工程を示す断面図である。
【図１７】図１６に続く工程を示す断面図である。
【図１８】図１７に続く工程を示す断面図である。
【図１９】図１８に続く工程を示す断面図である。
【図２０】図１９に続く工程を示す断面図である。
【図２１】図２０に続く工程を示す断面図である。
【図２２】図２１に続く工程を示す断面図である。
【図２３】図２２に続く工程を示す断面図である。
【図２４】図２３に続く工程を示す断面図である。
【図２５】図２４に続く工程を示す断面図である。
【図２６】従来の固体撮像装置の製造方法を示す断面図であり、（ａ）は光電変換部、（ｂ）は垂直電荷転送部、（ｃ）は周辺部の断面図である。
【図２７】図２６に続く工程を示す断面図である。
【図２８】図２７に続く工程を示す断面図である。
【図２９】図２８に続く工程を示す断面図である。
【図３０】従来の固体撮像装置の問題点を示す断面図。本発明の実施形態による液晶表示装置の組立工程を組立順に示す斜視図である。
【符号の説明】
１１１、４１１ イメージ部
１１２、４１２ 光電変換部
１１３、２１３、４１３ 垂直電荷転送部
１１４、４１４ 水平電荷転送部
１１５、４１５ 周辺部
１１６、４１６ 信号出力部
１１７、４１７ 引き出し配線部
２０１、３０１、６０１、７０１、８０１ Ｎ型半導体基板
２０２、３０２、６０２、７０２、８０２ ゲート酸化膜
２０４、３０４、７０４、８０４ 電荷転送電極材料膜を行方向に分離する領域（電極間ギャップ）
２０６、３０６、５０６、６０６、７０６、８０６、９０６ 層間絶縁膜
２０７、３０７、６０７、７０７、８０７、９０７ 金属遮光膜
２０８、３０８、６０８、７０８、８０８ 金属配線
２１８、３０８、５１８、６１８、７１８ 絶縁膜
２１９、２４９、３１９、３４９、６１９、７１９ Ｎ型ウェル
２２０、３２０、６２０、７２０ Ｐ＋型領域
２２１、６２１ 電荷読み出し領域
２２２、３２２、５２２、６２２、７２２ 電荷転送電極
２２３、６２３ 第１のＰ型ウェル
２２４、６２４ チャネルストップ領域
２２５、６２５ 第２のＰ型ウェル
２２６、６２６ コンタクト
３０３、７０３ 電荷転送電極材料膜
３０５、３３３、７０５、７３３、８０５ フォトレジスト
３２７、７２７ 開口部
３２８、６２８、７２８ 垂直電荷転送電極
３３０、７３０ 引き出し配線
３３５、７３５、８３５ 周辺部の配線分離領域
５１７ 引き出し配線部
６３４ 高融点金属シリサイド膜
７３１ チタン膜
７３４ チタンシリサイド膜
８０３ 電荷転送電極材料膜
８０９ 金属配線の段切れ
９１０ 斜め入射光
【発明の属する技術分野】
本発明は固体撮像装置およびその製造方法に関し、特に、電荷転送電極が単層の導電性電極材料膜からなる固体撮像装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２６〜２９は、単層の導電性電極材料膜により電荷転送電極が構成された固体撮像装置の製造工程順の断面図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ光電変換部、垂直電荷転送部、周辺部に対応する図である。（例えば、特許文献１参照）
なお、図２６〜２９においては、電荷転送電極を形成する以前の工程は図示していない。
【０００３】
まず、Ｎ型半導体基板８０１表面を熱酸化してゲート酸化膜８０２を形成する。その後、ゲート酸化膜８０２上に減圧ＣＶＤ法を用いて電荷転送電極材料膜８０３を堆積させる。次いで、垂直電荷転送部の電荷転送電極に溝状の分離（電極間ギャップ）領域８０４、周辺部の配線分離領域８３５を形成し、それぞれ垂直電荷転送電極８２８、引き出し配線８３０を形成する（図２６（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【０００４】
このとき、垂直電荷転送電極８２８の電極間ギャップの幅は良好な電荷転送特性が得られるよう０．２５〜０．５μｍ程度に形成される。また、周辺部の引き出し配線８３０の配線分離領域８３５は、素子を絶縁分離するためのフィールド酸化膜段での引き出し配線８３０間のショートを防止する目的で、垂直電荷転送電極８２８の電極間ギャップよりも広い寸法（たとえば、０．８μｍ程度）で形成される。
【０００５】
次いで、電荷読み出し電極を兼ねた電荷転送電極材料膜８０３のうち、光電変換部の上に位置する領域をフォトレジスト８３３をマスクにエッチング除去し、さらにその開口部を通して光電変換部を形成するためにイオン注入を行う（図２７（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【０００６】
次に、フォトレジスト８３３を除去後、層間絶縁膜８０６を形成する（図２８（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【０００７】
さらに、光電変換部以外の領域に金属遮光膜８０７を、周辺部には金属配線８０８を形成する（図２９（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【０００８】
ここでは、金属遮光膜８０７と金属配線８０８は同一層の金属膜を加工することにより、同時に形成している。
【０００９】
【特許文献１】
特許第２５７１０１１号公報（第４頁、図４）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の固体撮像装置では、図２９、（ｂ）、（ｃ）に示すように電荷転送電極の電極間ギャップ８０４、あるいは、周辺部の配線分離領域８３５は短い距離で形成されるため、その上に形成する金属遮光膜８０７、あるいは、金属配線８０８に段切れ８０９を生じ、遮光特性あるいは電荷転送特性などが劣化するという問題点があった。
【００１１】
また、配線層の段切れを防ぐために、配線を設ける前に装置全面を平坦化することが考えられるが、このときには、図３０に示すように光電変換部９１９も層間絶縁膜９０６に覆われて平坦化されるため、金属遮光膜９０７の基板表面から光電変換部９１９までの距離が長くなり、斜め入射光９１０が垂直電荷転送部９２２の下の電荷転送部９１３に入り込み、スミア特性が劣化するという問題点があった。
【００１２】
本発明の目的は、金属配線の断線が無く、スミア特性の良好な固体撮像装置及びその製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体撮像装置は、光電変換部と電荷転送部からなるイメージ部と、それ以外の周辺部により構成される固体撮像装置において、前記電荷転送部を構成する複数の垂直電荷転送電極及び前記周辺部を構成する複数の引き出し配線が設けられ、前記垂直電荷転送電極は単層の導電性電極材料膜からなり、前記複数の垂直電荷転送電極の電極間及び前記複数の引き出し配線の配線間を埋め込むとともに、前記複数の垂直電荷転送電極上を被覆せず、かつ前記複数の引き出し配線上を被覆する絶縁膜を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、光電変換部と電荷転送部からなるイメージ部と、それ以外の周辺部により構成される固体撮像装置の製造方法において、半導体基板上に形成したゲート絶縁膜上に単層の導電性電極材料膜を堆積し、前記電荷転送部を構成する複数の垂直電荷転送電極と、前記周辺部を構成する複数の引き出し配線を形成する電極形成工程と、前記複数の垂直電荷転送電極の電極間及び前記複数の引き出し配線の配線間を絶縁膜で埋め込み、かつ前記複数の垂直電荷転送電極及び前記複数の引き出し配線上を前記絶縁膜で被覆する絶縁膜堆積工程と、前記絶縁膜を選択的にエッチングして前記垂直電荷転送電極の表面を露出する絶縁膜除去工程とを含むことを特徴とする。
【００１９】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、上述の特徴に加え、前記絶縁膜除去工程の後に、前記垂直電荷転送電極の表面部分にシリサイド膜を形成するようにしても良い。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の固体撮像装置の構成を示す模式図である。
【００２１】
図のように本実施形態の固体撮像装置は、イメージ部１１１（光電変換部１１２、垂直電荷転送部１１３、水平電荷転送部１１４）と周辺部１１５（信号出力部１１６、引き出し配線部１１７）からなる。ここで、引き出し配線部１１７は垂直電荷転送電極を周辺部へ引き出す配線領域である。この固体撮像装置は以下のように形成する。
【００２２】
電荷転送電極を単層の導電性電極材料膜をエッチング加工することにより形成する。導電性電極材料膜のエッチング領域は、単層電荷転送電極を形成するために分割する第１の領域と光電変換部上の第２の領域の２つに分ける。第１の領域の電極間ギャップの幅は良好な電荷転送特性が得られるよう０．２５〜０．５μｍ程度に形成する。
【００２３】
第１の領域のエッチング領域を埋め込むために絶縁膜を形成する。マスクを用いて、イメージ部の絶縁膜の高さが電荷転送電極と同等ないしそれ以下の高さになるようエッチバックし、周辺部１１５の上部に形成した絶縁膜をエッチングせず厚く残す。
【００２４】
次いで、電荷読み出し電極を兼ねた電荷転送電極中で、光電変換部上の第２の領域をエッチング除去し、光電変換部を形成する。
【００２５】
層間絶縁膜を形成し、金属遮光膜と金属配線を同一層の金属層で形成する。
【００２６】
以上、図１の斜線に示した周辺部１１５の絶縁膜は、イメージ部１１１の絶縁膜と比べ厚く形成される。
【００２７】
図２は、本発明の第１の実施形態で、埋め込み型フォトダイオードを光電変換部に用いた固体撮像装置の画素の断面図を示したものである。図２（ａ）は光電変換部の断面を（図１のＡ−Ａ'断面図に相当）、図２（ｂ）は垂直電荷転送部の転送方向に沿った断面を（図１のＢ−Ｂ'断面図に相当）、図２（ｃ）は図２（ａ）においてＮ型ウェル２４９を電荷転送電極２２２下に食い込ませて読み出し電圧の調整を行う場合の本実施形態の変形例である。図３（ａ）は水平電荷転送部の転送方向に沿った断面を（図１のＣ−Ｃ'断面図に相当）、図３（ｂ）は垂直電荷転送電極の金属配線への引き出し配線部の断面（図１のＤ−Ｄ'断面図に相当）を示したものである。
【００２８】
本実施形態においては、電荷転送電極２２２は単層のポリシリコンによって構成され、電荷転送電極を列方向に複数に分割する溝状の分離領域には絶縁膜２１８が埋め込まれ、平坦化されたうえで層間絶縁膜２０６および金属遮光膜２０７が形成されている。
【００２９】
また、電荷転送電極の形成時のエッチングは、これを列方向に複数に分割する溝状の分離領域と光電変換部上の領域との２つに分け、光電変換部上の領域のエッチング後に光電変換部となるＮ型ウェル２１９を形成するためのリンのイオン注入を行うことにより、電荷読み出し電極と光電変換部が自己整合で形成されている。
【００３０】
次に、図２、３に示す本発明の固体撮像装置の製造方法を、光電変換部と垂直電荷転送部と引き出し配線部に沿った断面に分けて説明する。図４〜１１は、本発明の固体撮像装置の製造方法を示す製造工程順の断面図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ図１のＡ−Ａ'（光電変換部）、Ｂ−Ｂ'（垂直電荷転送部）、Ｃ−Ｃ'（周辺部）に沿った断面図である。なお、ゲート酸化膜形成以前の工程は省略した。
【００３１】
Ｎ型半導体基板３０１表面を熱酸化してゲート酸化膜３０２を形成する。その後、ゲート酸化膜３０２上に減圧ＣＶＤ法を用いてポリシリコンからなる電荷転送電極材料膜３０３を堆積させる。
【００３２】
その後、垂直電荷転送部の電荷転送電極材料膜３０３に溝状の分離（電極間ギャップ）領域３０４、周辺部の電荷転送電極材料膜３０３に配線分離領域３３５を形成して垂直電荷転送電極３２８、引き出し配線３３０を形成する（図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００３３】
次に、装置全面に熱によるリフロー性を有する絶縁膜３１８、たとえば、Ｂｏｒｏ−Ｐｈｏｓｐｈａｒａｓ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ−Ｇｌａｓｓ（ＢＰＳＧ）膜を被着する。このときのＢＰＳＧ膜の膜厚は、埋め込む溝の幅寸法が一番大きい配線分離領域３３５の分離領域幅寸法と同等程度の厚さとするのがよい。
【００３４】
次いで、８５０〜９５０℃程度の温度で窒素雰囲気中で熱処理することにより、絶縁膜３１８をリフローさせ、電極間ギャップを平坦化する（図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００３５】
このとき、垂直電荷転送電極３２８へ駆動電圧を印加するための引き出し配線３３０間の配線分離領域３３５にも絶縁膜３１８が埋め込まれる。
【００３６】
次に、フォトレジスト３０５をマスクとして、光電変換部の絶縁膜３１８を電荷転送電極材料膜３０３の表面が露出するまでエッチングすることで、電極間ギャップ部に絶縁膜３１８を埋め込まれた状態で、光電変換部及び垂直電荷転送部の電荷転送電極材料膜３０３の表面を露出する（図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００３７】
その後フォトレジスト３０５を除去し、光電変換部の電荷転送電極材料膜３０３上に新たにフォトレジスト３３３をパターンニングする。そして、フォトレジスト３３３をマスクにドライエッチングを用いて、読み出し電極を兼ねた電荷転送電極中の光電変換部上の領域に開口部３２７を形成する（図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００３８】
次に、フォトレジスト３３３と電荷転送電極３２２をマスクとして、リンのイオン注入を行い光電変換部となるＮ型ウェル３１９を形成する（図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。また、図８（ａ）にはリンのイオン注入を基板面に垂直の方向から行う方法を示しているが、図８（ｄ）に示すように、基板面に対して注入角度を傾けたリンのイオン注入を行うことにより、読み出し電極を兼ねた電荷転送電極下にＮ型ウェル３４９を食い込ませ、読み出し電圧の調整を行うことも可能である。
【００３９】
ここで、以下に示す他の実施形態においても光電変換部となるＮ型ウェル形成のイオン注入に際して、図８（ｄ）に示すような斜めイオン注入を行う形態を変形例として含むが、図示は省略する。また、本実施形態において、図８に続く図９以降の製造工程においては、図８（ｄ）に相当する断面図は省略している。
【００４０】
その後、埋め込みフォトダイオード形成を行うため、フォトレジスト３３３および電荷転送電極３２２をマスクにしてボロンをイオン注入し、Ｐ＋型領域３２０を形成する（図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００４１】
次に、フォトレジスト３３３除去後、装置全面に層間絶縁膜３０６を形成する（図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００４２】
さらに、光電変換部以外の領域に金属遮光膜３０７を形成する。周辺部では層間絶縁膜３０６に図示しないコンタクトを形成し、金属配線３０８を形成する（図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００４３】
これにより図２、３に示される本発明の固体撮像装置が得られる。
【００４４】
本発明の第１の実施形態においては、まず、電荷転送電極のうち光電変換部で発生した信号電荷を電荷転送部に読み出すための読み出し電極を兼ねる電荷転送電極の形成時のエッチング領域を列方向に複数に分割して、第１の領域（電極間ギャップ３０４、配線分離領域３３５）と光電変換部上の第２の領域（開口部３２７）の２つに分ける。次に第１の領域、第２の領域の形成後、絶縁膜３１８を厚く堆積させて第１の領域、第２の領域を完全に絶縁膜３１８で埋め込み、さらに、マスクを用いて第２の領域を覆い、エッチバックすることで周辺部に形成した絶縁膜３１８をエッチングせずに残し、第１の領域を絶縁膜３１８で充填する。その後、光電変換部に最適な層間絶縁膜３０６を形成することにより、スミアが低減されると同時に、周辺部においては拡散層、ポリシリコン電極などと金属配線との容量を低減し、消費電力を低減することが可能になる。
【００４５】
さらに、電極間ギャップ（電極間ギャップ３０４、配線分離領域３３５）が平坦化されるので、その上に形成する金属遮光膜３０７あるいは、金属配線３０８の段差被覆性を向上し、良好な電荷転送パルスが印加できる配線構造を実現することができる。このとき、光電変換部は平坦化されずに開口部３２７が残り開口部３２７の電荷転送電極側壁部を金属遮光膜３０７により完全に被服することができ、光の漏れ込み等を防止し、良好なスミア特性を得ることができる。
【００４６】
また、第２の領域（開口部３２７）形成の際のエッチング後に光電変換部となるＮ型ウェルを形成するためのリンイオン注入を行うことにより、光電変換部と電荷読み出し電極（電荷転送電極３２２）の位置ずれを無くし、光電変換部から垂直電荷転送電極３２８への信号電荷読み出し特性を安定させた固体撮像装置が得られる。
【００４７】
次に、本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。
図１２は本発明の固体撮像装置の第２の実施形態を示す平面模式図である。
【００４８】
図１２において斜線に示した領域は電極間分離領域を埋め込むために形成した絶縁膜を除去しないで残す領域である。
【００４９】
本実施形態における第１の実施形態との違いは、水平電荷転送部４１４の電極間分離領域を埋め込むために形成した絶縁膜を除去しない点である。
【００５０】
次に、本実施形態における水平電荷転送部４１４の断面構造を図面を参照して説明する。
【００５１】
図１３は、本実施形態における水平電荷転送部の断面構造を示したものである。なお、光電変換部、垂直電荷転送部、引き出し配線部の構造は、第１の実施形態と同様である。
【００５２】
図１３に示すように、水平電荷転送部においては、絶縁膜５１８はエッチバックされておらず厚く残されている。
【００５３】
本発明の第２の実施形態においては、第１の実施形態で述べた利点に加え、水平電荷転送部の電荷転送電極と金属配線の間の層間絶縁膜が厚く形成されるので、金属配線の配線容量が低減でき、低い駆動電圧でも電荷転送パルスの波形鈍りがなく良好な電荷転送特性を得ることができるので、水平電荷転送部の低消費電力化が可能となる。
【００５４】
次に、本発明の第３の実施形態の固体撮像装置を図面を参照して説明する。
【００５５】
図１４は、本発明の実施形態で、埋め込み型フォトダイオードを光電変換部に用いた固体撮像装置の画素の断面図を示したものである。図１４（ａ）は光電変換部の断面を、図１４（ｂ）は垂直電荷転送部の転送方向に沿った断面を、図１４（ｃ）は垂直電荷転送電極の金属配線への引き出し配線部を示す。
【００５６】
本実施形態においては、電荷転送電極の表面部分をシリサイド化することにより、電極抵抗の低減を図った点が第１の実施形態とは異なる。
【００５７】
本実施形態においても、電荷転送電極６２２の形成時のエッチングは、転送電極を分割する溝状の分離領域と光電変換部上の領域との２つに分け、光電変換部上の領域のエッチング後に光電変換部となるＮ型ウェルを形成するためのリンのイオン注入を行うことにより、電荷読み出し電極と光電変換部が自己整合で形成されている。
【００５８】
次に、図１４に示す第３の実施形態の固体撮像装置の製造方法を、第１の実施形態と同様にして光電変換部と垂直電荷転送部の転送方向に沿った断面と引き出し配線部に分けて説明する。図１５〜２５は、第３の実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す製造工程順の断面図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ図１のＡ−Ａ'（光電変換部）、Ｂ−Ｂ'（垂直電荷転送部）、Ｃ−Ｃ'（周辺部）に沿った断面図である。
【００５９】
Ｎ型半導体基板７０１表面を熱酸化してゲート酸化膜７０２を形成する。その後、ゲート酸化膜７０２上に減圧ＣＶＤ法を用いてポリシリコンからなる電荷転送電極材料膜７０３を堆積させる。その後、電荷転送電極材料膜７０３をエッチングして垂直電荷転送部には溝状の分離（電極間ギャップ）領域７０４、周辺部には配線分離領域７３５をそれぞれ形成する（図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００６０】
次に、装置全面に熱によるリフロー性を有する絶縁膜７１８、たとえば、ＢＰＳＧ膜を被着する。このときのＢＰＳＧ膜の膜厚は、埋め込む溝の幅寸法が一番大きい分離領域幅寸法と同等程度の厚さとするのがよい。従って、垂直電荷転送電極へ駆動電圧を印加するための周辺部の引き出し配線部にも絶縁膜７１８が埋め込まれる。
【００６１】
次いで、８５０〜９５０℃程度の温度で窒素雰囲気中で熱処理することにより、絶縁膜７１８をリフローさせ、周辺部の引き出し配線部の絶縁膜７１８を平坦化する（（図１６（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００６２】
次に、フォトレジスト７０５をマスクとして、光電変換部の絶縁膜７１８を電荷転送電極材料膜７０３の表面が露出するまでエッチングすることで、絶縁膜７１８が電極間ギャップ部に埋め込まれた状態で、光電変換部及び垂直電荷転送部の電荷転送電極材料膜７０３の表面を露出させる（図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００６３】
次に、装置全面に高融点金属膜あるいは、そのシリサイド膜、たとえば、チタン膜７３１を被着する（図１８（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００６４】
次いで、７００℃程度の温度で窒素雰囲気中で熱処理を施すことにより、チタンと電荷転送電極材料膜のポリシリコンを反応させ、ポリシリコン表面をシリサイド化してチタンシリサイド７３４を形成する。このとき、ポリシリコンが露出していない部分、たとえば、絶縁膜の上は、シリサイド化されない（図１９（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００６５】
次に、未反応のチタン膜７３１をエッチング除去する（図２０（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００６６】
その後、光電変換部の電荷転送電極材料膜７０３上にフォトレジスト７３３をパターンニングする。そして、フォトレジスト７３３をマスクにドライエッチングを用いて、電荷転送電極材料膜７０３のうち光電変換部上の領域に開口部７２７を形成し、読み出し電極を兼ねた電荷転送電極７２２を形成する（図２１（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００６７】
次に、フォトレジスト７３３と電荷転送電極７２２をマスクとして、リンのイオン注入を行い光電変換部となるＮ型ウェル７１９を形成する（図２２（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００６８】
その後、埋め込みフォトダイオード形成を行うため、フォトレジスト７３３および電荷転送電極７２２をマスクにしてボロンをイオン注入し、Ｐ＋型領域７２０を形成する（図２３（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００６９】
次に、フォトレジスト７３３を除去し、層間絶縁膜７０６を形成する（図２４（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【００７０】
さらに、光電変換部以外の領域に金属遮光膜７０７を形成する（図２５（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。周辺部では層間絶縁膜７０６に図示しないコンタクトを形成し、金属配線７８を形成する。
これにより図１４に示される本発明の第３の実施形態の固体撮像装置が得られる。
【００７１】
本発明の第３の実施形態においては、第１の実施形態に述べた利点に加えて、電荷転送電極抵抗を低減できるため、電荷転送パルスの鈍りなく良好な電荷転送特性を得ることができる。また、電荷転送電極表面に形成したシリサイド部分は光の透過性が小さいことから、遮光膜を突き抜けた光、あるいは、開口部から斜めに入射した光に対して、遮光性を有するためスミア特性を確保するのにより高い信頼性能を有する固体撮像装置を提供することができる。
【００７２】
なお、以上述べた実施形態においては、光電変換部となるＮ型ウェルとＰ＋型領域を形成するためのリンおよびボロンのイオン注入をマスクに対して垂直方向から行ったが、これを角度を傾けて行うことにより、光電変換部から垂直電荷転送部への信号電荷の読み出し特性を任意に制御することができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、垂直電荷転送電極が単層の導電性電極材料膜からなる固体撮像装置において、そのエッチング領域を、転送電極を分割する第１の領域と光電変換部上の第２の領域の２つに分け、垂直電荷転送部上あるいは電荷転送電極に駆動電圧を印加するための金属配線を形成する領域の下部のみを平坦化することで、スミア特性の劣化なしに良好な金属配線層の形成が可能になる。
さらに、電極間を埋め込むために形成した絶縁膜をマスクを用いてエッチバックすることで、周辺部の上部に形成した絶縁膜をエッチングせず厚く残し、その後、イメージ部に最適な層間絶縁膜を形成することにより、スミアが低減されると同時に、周辺部の拡散層、電荷転送電極の金属配線との容量を低減し、消費電力が低減することを可能になるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の固体撮像装置を示す平面模式図である。
【図２】図１のＡ−Ａ'及びＢ−Ｂ'に沿った断面図である。
【図３】図１のＣ−Ｃ'及びＤ−Ｄ'に沿った断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図であり、（ａ）は図１のＡ−Ａ'、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ'、（ｃ）は図１のＣ−Ｃ'に沿った断面図である。
【図５】図４に続く工程を示す断面図である。
【図６】図５に続く工程を示す断面図である。
【図７】図６に続く工程を示す断面図である。
【図８】図７に続く工程を示す断面図である。
【図９】図８に続く工程を示す断面図である。
【図１０】図９に続く工程を示す断面図である。
【図１１】図１０に続く工程を示す断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態の固体撮像装置を示す平面模式図である。
【図１３】図１２の水平電荷転送部を電荷転送方向に切断したときの断面図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態の固体撮像装置を示す断面図であり、（ａ）は図１のＡ−Ａ'、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ'、（ｃ）は図１のＣ−Ｃ'に沿った断面図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図であり、（ａ）は図１のＡ−Ａ'、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ'、（ｃ）は図１のＣ−Ｃ'に沿った断面図である。
【図１６】図１５に続く工程を示す断面図である。
【図１７】図１６に続く工程を示す断面図である。
【図１８】図１７に続く工程を示す断面図である。
【図１９】図１８に続く工程を示す断面図である。
【図２０】図１９に続く工程を示す断面図である。
【図２１】図２０に続く工程を示す断面図である。
【図２２】図２１に続く工程を示す断面図である。
【図２３】図２２に続く工程を示す断面図である。
【図２４】図２３に続く工程を示す断面図である。
【図２５】図２４に続く工程を示す断面図である。
【図２６】従来の固体撮像装置の製造方法を示す断面図であり、（ａ）は光電変換部、（ｂ）は垂直電荷転送部、（ｃ）は周辺部の断面図である。
【図２７】図２６に続く工程を示す断面図である。
【図２８】図２７に続く工程を示す断面図である。
【図２９】図２８に続く工程を示す断面図である。
【図３０】従来の固体撮像装置の問題点を示す断面図。本発明の実施形態による液晶表示装置の組立工程を組立順に示す斜視図である。
【符号の説明】
１１１、４１１ イメージ部
１１２、４１２ 光電変換部
１１３、２１３、４１３ 垂直電荷転送部
１１４、４１４ 水平電荷転送部
１１５、４１５ 周辺部
１１６、４１６ 信号出力部
１１７、４１７ 引き出し配線部
２０１、３０１、６０１、７０１、８０１ Ｎ型半導体基板
２０２、３０２、６０２、７０２、８０２ ゲート酸化膜
２０４、３０４、７０４、８０４ 電荷転送電極材料膜を行方向に分離する領域（電極間ギャップ）
２０６、３０６、５０６、６０６、７０６、８０６、９０６ 層間絶縁膜
２０７、３０７、６０７、７０７、８０７、９０７ 金属遮光膜
２０８、３０８、６０８、７０８、８０８ 金属配線
２１８、３０８、５１８、６１８、７１８ 絶縁膜
２１９、２４９、３１９、３４９、６１９、７１９ Ｎ型ウェル
２２０、３２０、６２０、７２０ Ｐ＋型領域
２２１、６２１ 電荷読み出し領域
２２２、３２２、５２２、６２２、７２２ 電荷転送電極
２２３、６２３ 第１のＰ型ウェル
２２４、６２４ チャネルストップ領域
２２５、６２５ 第２のＰ型ウェル
２２６、６２６ コンタクト
３０３、７０３ 電荷転送電極材料膜
３０５、３３３、７０５、７３３、８０５ フォトレジスト
３２７、７２７ 開口部
３２８、６２８、７２８ 垂直電荷転送電極
３３０、７３０ 引き出し配線
３３５、７３５、８３５ 周辺部の配線分離領域
５１７ 引き出し配線部
６３４ 高融点金属シリサイド膜
７３１ チタン膜
７３４ チタンシリサイド膜
８０３ 電荷転送電極材料膜
８０９ 金属配線の段切れ
９１０ 斜め入射光
Claims (11)
- 光電変換部と電荷転送部からなるイメージ部と、それ以外の周辺部により構成される固体撮像装置において、前記電荷転送部を構成する複数の垂直電荷転送電極及び前記周辺部を構成する複数の引き出し配線が設けられ、前記垂直電荷転送電極は単層の導電性電極材料膜からなり、前記複数の垂直電荷転送電極の電極間及び前記複数の引き出し配線の配線間を埋め込むとともに、前記複数の垂直電荷転送電極上を被覆せず、かつ前記複数の引き出し配線上を被覆する絶縁膜を有することを特徴とする固体撮像装置。
- 前記複数の垂直電荷転送電極及び前記絶縁膜を被覆する層間絶縁膜を有し、前記光電変換部は前記絶縁膜により被覆されておらず、かつ前記層間絶縁膜により被覆されていることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
- 光電変換部と電荷転送部からなるイメージ部と、それ以外の周辺部により構成される固体撮像装置の製造方法において、半導体基板上に形成したゲート絶縁膜上に単層の導電性電極材料膜を堆積し、前記電荷転送部を構成する複数の垂直電荷転送電極と、前記周辺部を構成する複数の引き出し配線を形成する電極形成工程と、前記複数の垂直電荷転送電極の電極間及び前記複数の引き出し配線の配線間を絶縁膜で埋め込み、かつ前記複数の垂直電荷転送電極及び前記複数の引き出し配線上を前記絶縁膜で被覆する絶縁膜堆積工程と、前記絶縁膜を選択的にエッチングして前記垂直電荷転送電極の表面を露出する絶縁膜除去工程とを含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
- 前記引き出し配線同士の間隔は、前記複数の垂直電荷転送電極同士の間隔よりも広いことを特徴とする請求項３記載の固体撮像装置の製造方法。
- 前記絶縁膜は熱により流動化する絶縁膜であり、前記絶縁膜堆積工程は、前記絶縁膜を熱により流動化させてその表面を平坦化する工程を有することを特徴とする請求項３又は４記載の固体撮像装置の製造方法。
- 前記絶縁膜除去工程の後に、前記イメージ部の前記導電性電極材料膜を選択的にエッチング除去することにより前記イメージ部の前記導電性電極材料膜に前記光電変換部となる開口を形成する工程を有することを特徴とする請求項３、４又は５記載の固体撮像装置の製造方法。
- 前記開口を形成する工程の後に、前記開口を有する導電性電極材料膜をマスクとして不純物をイオン注入し、前記開口を有する導電性電極材料膜に対して自己整合する前記光電変換部を形成する工程を有することを特徴とする請求項６記載の固体撮像装置の製造方法。
- 前記光電変換部を形成する工程において、前記不純物のイオン注入の入射角を制御することにより、前記半導体基板に前記開口を有する導電性電極材料膜のうち読出し電極の下部に食い込ませて不純物層を形成することを特徴とする請求項７記載の固体撮像装置の製造方法。
- 前記光電変換部を形成する工程の後に、前記開口を有する導電性電極材料膜をマスクとして不純物をイオン注入し、前記光電変換部の表面部分に前記光電変換部とは導電型の異なる高濃度不純物層を形成する工程を有することを特徴とする請求項７又は８記載の固体撮像装置の製造方法。
- 前記絶縁膜除去工程の後に、前記垂直電荷転送電極の表面部分にシリサイド膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項３乃至９のいずれか一項に記載の固体撮像装置の製造方法。
- 前記シリサイド膜を形成する工程は、前記半導体基板表面全面に高融点金属膜あるいはそのシリサイド膜を形成する工程と、熱処理を行い前記垂直電荷転送電極の表面をシリサイド化する工程と、シリサイド化していない前記高融点金属膜あるいはそのシリサイド膜を除去する工程をさらに有する請求項１０記載の固体撮像装置の製造方法。
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