JP4413021B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、詳しくは、ＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサ等の固体撮像素子の転送部に採用して好適な半導体装置およびその製造方法に関する。

従来、この種の半導体装置としては、例えば図６および図７に示されるようなＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサがある。

以下、図６および図７を参照して、このＣＣＤイメージセンサの概略構造について説明する。

図６は、このＣＣＤイメージセンサの概略構成を示すブロック図である。なお、同図６中の矢印Ａ１〜Ａ３は信号電荷の転送方向を示している。

同図６に示されるように、このセンサは、大きくは、光電変換により被写体の光学像に応じた信号電荷を発生させる撮像部１０１と、該撮像部１０１から転送されてきた信号電荷を一時的に蓄えておく蓄積部１０２と、該蓄積部１０２から転送されてきた信号電荷を出力部（出力アンプ）１０４へ転送する水平転送部１０３とを有して構成されている。

なお、上記撮像部１０１および蓄積部１０２は各々、図示しない例えば３相駆動の垂直転送用ＣＣＤを備えている。また、図６中にＰ１〜Ｐ３、Ｃ１〜Ｃ３で示す端子は、それら垂直転送用ＣＣＤの各転送電極にそれぞれ接続される態様で配設されている。そして、これら端子Ｐ１〜Ｐ３および端子Ｃ１〜Ｃ３に３相の駆動パルス（電位パルス）を与えることで、当該撮像部１０１および蓄積部１０２での信号電荷の転送が行われる。

また一方、上記水平転送部１０３は、図示しない例えば２相駆動の水平転送用ＣＣＤを備えている。また、図６中にＨ１、Ｈ２で示す端子は、その水平転送用ＣＣＤの各転送電極にそれぞれ接続される態様で配設されている。そして、これら端子Ｈ１およびＨ２に２相の駆動パルス（電位パルス）を与えることで、当該水平転送部１０３での信号電荷の転送が行われる。

また、こうして出力部１０４に転送された被写体の光学像に対応する信号電荷は、同出力部１０４にてその電荷の数に比例した電圧に変換される。そして、例えば図示しない外部の信号処理系に出力されて、そこで適宜の信号処理が施される。

図７は、水平転送部１０３の概略構造を模式的に示すものである。なお、図７（ａ）は同水平転送部１０３の一部の平面構造を模式的に示す平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。また、図７（ａ）中の矢印Ａ３は、先の図６と同様、信号電荷の転送方向を示している。

図７（ａ）に示すように、この水平転送部１０３は、基本的には、当該ＣＣＤイメージセンサの転送電極となる第１の電極２２と第２の電極２４とが交互に並設されて構成されている。また、それら電極の上には層間絶縁膜が堆積されており、その層間絶縁膜には、上記並設される第２の電極２４にそれぞれ当接する態様でコンタクトホール２５ａが形成されている。そして、上記第２の電極２４は、これらコンタクトホール２５ａを介して上層配線に連結されるとともに、該上層配線を通じて上記端子Ｈ１あるいはＨ２（図６参照）と電気的に接続される。

また、図７（ｂ）に示すように、この水平転送部１０３は、例えばシリコンからなる半導体基板２０の上に、例えば酸化シリコンからなる絶縁層２１と、例えばＮ型の多結晶シリコンからなる第１の電極２２と、例えば酸化シリコンからなる絶縁膜２３と、例えばＮ型の多結晶シリコンからなる第２の電極２４とを有して形成されている。またここで、上記第１の電極２２は、半導体基板２０上の絶縁層２１を介した同一の層に所定の間隔を隔てて並設されており、上記絶縁膜２３は、その第１の電極２２の表面を覆うように形成されている。一方、上記第２の電極２４は、凹状の断面をもって上記第１の電極２２と対応するかたちで並設されており、その各々が、上記絶縁膜２３を通じて上記第１の電極２２と電気的に絶縁されている。また、それら第２の電極２４は各々、その一部を上記並設される第１の電極２２間に、他の部分をそれら第１の電極２２の上方に重畳するかたちで有している。

また上述したように、上記各電極の上には、例えば酸化シリコンからなる層間絶縁膜２５が堆積されており、その層間絶縁膜には、上記並設される第２の電極２４にそれぞれ当接する態様でコンタクトホール２５ａが形成されている。なお図７（ｂ）に示されるように、これらコンタクトホール２５ａは各々、上記第２の電極２４の略平坦な底面（窪み部）に当接する態様で形成されている。

また、このＣＣＤイメージセンサでは、上記コンタクトホール２５ａ内に例えばタングステン等の配線材料を埋設してコンタクトプラグを形成する。そして、その形成したコンタクトプラグを通じて、上記第２の電極２４と上層配線との電気的接続（コンタクト）を確保するようにしている。

また従来、このような半導体装置としては、例えば特許文献１に記載される半導体装置も知られている。
特開２００１−３０８３１３号公報

このように、図７に例示した構造によれば、コンタクトホール２５ａ内に配線材料を埋設してコンタクトプラグを形成することで、第２の電極２４との電気的接続（コンタクト）を確保することは確かに可能となる。しかし近年、画質向上等の目的で、ＣＣＤイメージセンサの画素縮小化の要求はますます強くなってきている。そしてこのような縮小化がさらに進むと、上記第２の電極２４のコンタクトを確保する上で様々な課題が生じることが懸念される。

以下、図８を併せ参照して、それら課題について説明する。なお図８は、先の図７（ｂ）に例示した水平転送部が縮小化されたときの断面構造を模式的に示す断面図である。また、この図８において先の図７（ｂ）に示した要素と同一の要素には各々同一の符号を付して示し、それら要素についての重複する説明は割愛する。

図８に示されるように、画素構造の縮小化に伴って上記第２の電極２４の底面（窪み部）の幅は狭くなるため、上記コンタクトホール２５ａを第２の電極２４の底面に当接する態様で形成することは困難になる。また、例えばフォトリソグラフィ工程等において十分な加工精度が得られない場合には、同図８に示すように、コンタクトホール２５ａを上記第２の電極２４の壁面（傾斜部）に当接するかたちで形成することも考えられる。しかし、このようなコンタクトホール２５ａを形成すべく上記層間絶縁膜２５をエッチングすると、図８中に破線で示すように、オーバーエッチングで第２の電極２４がエッチングされてしまうことが懸念される。

また、図７（ｂ）および図８に示すように、上記層間絶縁膜２５の表面には、下地に対応するかたちで段差Ｓが形成される。この段差Ｓは、上記第２の電極２４の上方にも形成される。そして、フォトリソグラフィ工程において上記層間絶縁膜２５の上に塗布されるレジスト材においても、この段差Ｓは残存することとなる。そのため、上記コンタクトホール２５ａの形成に際しては、レジスト膜厚のばらつきや、下地（レジストと層間絶縁膜との界面）からの光の反射に起因して露光量が変動し、図７（ｂ）中に破線で示されるようなコンタクト寸法の変動や開口不良等が生じることも懸念される。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、半導体装置が縮小化される場合であれ、コンタクトホールを介して接続される配線のより安定した電気的接続を可能とする半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

こうした目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、半導体基板上の絶縁層を介して所定の間隔を隔てて並設される複数の第１の電極と、該第１の電極の表面に形成された絶縁膜を介して一部がそれら第１の電極間に、他の部分がそれら第１の電極の上方に重畳されるように並設されてその上面がコンタクトホールを介して配線に接続される第２の電極とを備える半導体装置として、前記第１の電極と前記第２の電極との間に形成された絶縁膜の膜厚をｔ１、前記第１の電極の上方に形成された前記第２の電極の膜厚をｔ２とするとき、前記複数の第１の電極の並設間隔が、これをＳとするとき、「Ｓ＜（２ｔ１＋２ｔ２）」なる関係に設定されてなる構造とした。

上記構造によれば、上記第２の電極はＴ字状の断面をもつかたちで形成される。すなわち、当該第２の電極の平面状に形成される部分に当接される態様でコンタクトホールが形成されることとなり、上記第２の電極のコンタクト面（第２の電極の上面）は略平坦な面として形成されるようになる。そのため、上記第１の電極および第２の電極の上に堆積される絶縁膜（層間絶縁膜）の平坦性は、上記第２の電極のコンタクト面の上方において十分確保されるようになり、前述した絶縁膜表面の段差に起因するコンタクト寸法の変動や開口不良等を好適に抑制することができるようになる。また上記構造とすることで、その設計の自由度は高まり、半導体装置が縮小化される場合であれ、上記第２の電極のコンタクト面の面積を容易に確保することができるようになる。すなわち、前述した第２の電極のオーバーエッチングについてもこれを好適に抑制することができるようになる。このように、半導体装置としての上記構造によれば、コンタクトホールを介して接続される配線のより安定した電気的接続が可能となる。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の半導体装置において、当該半導体装置は固体撮像素子であり、前記第１の電極および前記第２の電極は前記固体撮像素子の転送電極である構造とした。

例えばＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサ等の固体撮像素子にあって被写体の光学像に応じた信号電荷を転送する転送電極は、その縮小化が進むと、配線との安定した電気的接続（コンタクト）の確保が困難になることは前述した通りである。そのため、上記構造は固体撮像素子の転送部に適用して特に有効である。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の半導体装置において、前記コンタクトホールは、前記第１の電極の並設間隔が選択的に狭められている部位の上方に重畳されるように並設される前記第２の電極の上面に形成されてなる構造とした。

上記構造によれば、当該半導体装置としての機能低下を伴うことなく、上記請求項１あ
るいは請求項２に記載したコンタクトホールを介しての接続構造を実現することができる。

また、請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置において、前記第１の電極および前記第２の電極が多結晶シリコンからなる構造とした。

周知のように、多結晶シリコンは半導体プロセスにおいて一般的に使用される電極材料であり、その下地が絶縁層であっても良好な膜質の電極を得ることができる。すなわち、上記各電極の材料として多結晶シリコンを用いることとすれば、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置をより容易且つ好適に製造することができるようになる。

また、請求項５に記載の発明では、半導体基板上の絶縁層の上に、所定の間隔を隔てて並設される第１の電極を形成する工程と、それら第１の電極の表面に絶縁膜を成膜した後、前記第１の電極の表面に成膜される絶縁膜を介して一部がそれら第１の電極間に、他の部分がそれら第１の電極の上方に重畳されるように並設されてその上面がコンタクトホールを介して配線に接続される第２の電極を形成する工程とを備える半導体装置の製造方法として、前記第１の電極と前記第２の電極との間に形成される絶縁膜の膜厚をｔ１、前記第１の電極の上方に形成される前記第２の電極の膜厚をｔ２、前記複数の第１の電極の並設間隔をＳとするとき、これら各要素を「Ｓ＜（２ｔ１＋２ｔ２）」なる関係に設定するようにした。

上記製造方法によれば、請求項１に記載の半導体装置の構造を容易に実現することができるようになる。

また、請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の半導体装置の製造方法において、当該半導体装置は固体撮像素子であり、前記第１の電極および前記第２の電極を前記固体撮像素子の転送電極であるようにした。

上述したように、このような製造方法は、固体撮像素子の転送部に適用して特に有効である。

また、請求項７に記載の発明では、請求項５または６に記載の半導体装置の製造方法において、前記コンタクトホールを、前記第１の電極の並設間隔が選択的に狭められている部位の上方に重畳されるように並設される前記第２の電極の上面に形成するようにした。

このように第１の電極の並設間隔を選択的に狭めることで、上記第１および第２の電極をより容易且つ適切に形成することができるようになる。

また、請求項８に記載の発明では、請求項５〜７のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法において、前記第１の電極および前記第２の電極の材料として多結晶シリコンを用いるようにした。

周知のように、多結晶シリコンは半導体プロセスにおいて一般的に使用される電極材料であり、その下地が絶縁層であっても良好な膜質の電極を得ることができる。すなわち、上記製造方法によれば、上記各電極をより容易に形成することができるようになる。また、上記第１の電極の表面に形成される絶縁膜についてもこれを例えば熱酸化処理等により、酸化シリコン膜としてより容易に形成することができるようになる。

この発明にかかる半導体装置は、半導体基板上の絶縁層を介して所定の間隔を隔てて並設される複数の第１の電極と、該第１の電極の表面に形成された絶縁膜を介して一部がそれら第１の電極間に、他の部分がそれら第１の電極の上方に重畳されるように並設されてその上面がコンタクトホールを介して配線に接続される第２の電極とを備える。そして、前記第１の電極と前記第２の電極との間に形成された絶縁膜の膜厚をｔ１、前記第１の電
極の上方に形成された前記第２の電極の膜厚をｔ２とするとき、前記複数の第１の電極の並設間隔が、これをＳとするとき、「Ｓ＜（２ｔ１＋２ｔ２）」なる関係に設定されてなる。上記構造によれば、コンタクトホールを介して接続される配線のより安定した電気的接続が可能となる。

以下、この発明にかかる半導体装置およびその製造方法についてその一実施の形態を示す。

この実施の形態にかかる半導体装置も、先の図６および図７に例示した半導体装置と同様、被写体の光学像を電気信号（映像信号）として取り出すために用いられるＣＣＤイメージセンサである。ただし、この実施の形態にかかる半導体装置（ＣＣＤイメージセンサ）では、その水平転送部を図１（ａ）〜（ｃ）に示す構造とすることによって、前述したようなオーバーエッチや開口不良等を抑制するようにしている。

まず、図１を参照して、この実施の形態にかかるＣＣＤイメージセンサの水平転送部の構造について詳述する。なお、図１（ａ）は同ＣＣＤイメージセンサの水平転送部の一部の平面構造を模式的に示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。また、図１（ａ）中の領域Ｒ１は当該水平転送部にあって信号電荷の転送が行われない部位を、領域Ｒ２は信号電荷の転送が行われる部位をそれぞれ示している。また、同図１（ａ）中の矢印Ａ３は、先の図６と同様、信号電荷の転送方向を示している。

図１（ａ）に示すように、この水平転送部も、基本的には、第１の電極１２と第２の電極１４とがそれぞれ交互に並設されて構成されている。また、それら電極の上には層間絶縁膜が堆積されており、その層間絶縁膜には、上記並設される第２の電極１４にそれぞれ当接する態様でコンタクトホール１５ａが形成されている。そして、これらコンタクトホール１５ａを介して上記第２の電極１４は上層配線と電気的に接続される。

また、この実施の形態においては、当該水平転送部にあって信号電荷の転送が行われない部位として図１（ａ）中に領域Ｒ１で示す部位を新たに設けている。そして、上記コンタクトホール１５ａを同部位に形成するとともに、上記第１の電極１２の並設間隔を選択的に狭めるようにしている。すなわち、上記コンタクトホール１５ａは、上記第１の電極１２の並設間隔が選択的に狭められている部位の上方に重畳されるように並設される上記第２の電極１４の上面に形成されている。ちなみに、上記第１の電極１２とのコンタクトを形成するためのコンタクトホールについてもこれを上記領域Ｒ１で示す部位に形成した構成としてもよい。

また図１（ｂ）に示すように、この水平転送部は、上記領域Ｒ１において、例えばシリコンからなる半導体基板１０の上に、例えば酸化シリコンからなる絶縁層１１と、例えばＮ型の多結晶シリコンからなる第１の電極１２と、例えば酸化シリコンからなる絶縁膜１３と、例えばＮ型の多結晶シリコンからなる第２の電極１４とを有して形成されている。なお、上記半導体基板１０は、Ｎ型半導体基板１０ａと、Ｐウェル１０ｂと、該Ｐウェル１０ｂよりも高濃度のＰ＋ウェル１０ｃとが積層形成された３層構造となっている。

またここで、上記第１の電極１２は、半導体基板１０上の絶縁層１１を介した同一の層に所定の間隔を隔てて並設されており、上記絶縁膜１３は、その第１の電極１２の表面を覆うように形成されている。一方、上記第２の電極１４は、Ｔ字状の断面をもって上記第１の電極１２と対応するかたちで並設されており、その各々が、上記絶縁膜１３を通じて上記第１の電極１２と電気的に絶縁されている。また、それら第２の電極１４は各々、その一部を上記並設される第１の電極１２間に、他の部分をそれら第１の電極１２の上方に
重畳するかたちで有している。

またこの実施の形態においては、図１（ａ）および（ｂ）に示されるように、上記第２の電極１４の上記第１の電極１２間に位置する一部が突条に形成されるとともに、同第２の電極１４の上記第１の電極１２の上方に重畳される他の部分がその突条と直交する態様で同突条に連結される平板状に形成されている。また上述したように、上記各電極の上には、例えば酸化シリコンからなる層間絶縁膜１５が堆積されており、その層間絶縁膜１５には、上記並設される第２の電極１４にそれぞれ当接する態様でコンタクトホール１５ａが形成されている。なお図１（ｂ）に示されるように、これらコンタクトホール１５ａは各々、上記第２の電極１４の略平坦な上面に当接する態様で形成されている。そしてこの実施の形態においても、上記コンタクトホール１５ａ内に例えばタングステン等の配線材料を埋設してコンタクトプラグを形成することで、上記第２の電極１４と上層配線との電気的接続（コンタクト）を確保している。

このように、この実施の形態にかかる半導体装置（ＣＣＤイメージセンサ）では、上記第２の電極１４の平面状に形成される部分に当接される態様でコンタクトホール１５ａが形成されることとなり、上記第２の電極１４のコンタクト面（第２の電極１４の上面）は略平坦な面として形成される。そのため、上記第１の電極１２および第２の電極１４の上に堆積される層間絶縁膜１５の平坦性は、上記第２の電極１４のコンタクト面の上方において十分確保されるようになる。すなわちこれにより、前述した層間絶縁膜１５表面の段差に起因するコンタクト寸法の変動や開口不良等がより好適に抑制されるようになる。また、上記第２の電極１４をこのような構造とすることで、その設計の自由度は高まり、半導体装置が縮小化される場合であれ、より容易に上記第２の電極１４のコンタクト面の面積を確保することができるようになる。すなわち、前述した第２の電極のオーバーエッチングについてもこれを好適に抑制することができるようになる。このように、この実施の形態にかかる半導体装置（ＣＣＤイメージセンサ）では、コンタクトホールを介して接続される配線のより安定した電気的接続が可能とされている。

また図１（ｃ）に示すように、この水平転送部は、図１（ａ）中に領域Ｒ２で示す部位、すなわち信号電荷の転送が行われる部位においては、先の図７（ｂ）に示した水平転送部と略同様の断面構造をもって形成されている。ただし、この水平転送部では、上述のように上記領域Ｒ１にコンタクトホール１５ａが形成されているため、この領域Ｒ２においてコンタクトホールは形成されていない。また、同領域Ｒ２においては、上記半導体基板１０は、Ｎ型半導体基板１０ａと、Ｐウェル１０ｂと、Ｎウェル１０ｄとが積層形成された３層構造となっている。すなわち、上記領域Ｒ１および領域Ｒ２の界面には、上記Ｐ＋ウェル１０ｃと上記Ｎウェル１０ｄとによりＰＮ接合が形成される。これにより、上記各領域間のリーク電流は抑制されることとなる。

次に、図２〜図４を参照して、上記半導体装置（ＣＣＤイメージセンサ）の製造方法について説明する。なお、図２〜図４は先の図１（ｂ）に対応する断面図であり、同図２〜図４において、先の図１（ｂ）に示した要素と同一の要素には各々同一の符号を付して示しており、それら要素についての重複する説明は割愛する。

この製造に際しては、まず、図２（ａ）に示すように、例えばＮ型のシリコンからなる上記Ｎ型半導体基板１０ａの上に、例えば熱酸化等により上記絶縁層１１を形成する。次いで、図２（ｂ）に示すように、例えばイオン注入により、例えばホウ素（Ｂ）等のＰ型不純物を上記Ｎ型半導体基板１０ａに添加して上記Ｐウェル１０ｂを形成する。さらに、図２（ｃ）に示すように、例えばイオン注入により、上記Ｎ型半導体基板１０ａに添加したＰ型不純物よりも高濃度のＰ型不純物を上記Ｐウェル１０ｂに添加して上記Ｐ＋ウェル１０ｃを形成する。これにより、上記３層構造の半導体基板１０が形成されることとなる
。なお、上記領域Ｒ２（図１（ａ）参照）においては、例えばリン（Ｐ）等のＮ型不純物を上記Ｐウェル１０ｂに添加して上記Ｎウェル１０ｄを形成する。

次に、図３（ａ）に示すように、上記絶縁層１１の上に、上記第１の電極１２の電極材として、例えばＮ型の多結晶シリコン膜を成膜する。具体的には、例えばＬＰ−ＣＶＤ（減圧化学気相成長）により多結晶シリコン膜を成膜するとともに、例えば熱拡散によりリン（Ｐ）等のＮ型不純物をその成膜した多結晶シリコン膜に添加することによって上記多結晶シリコン膜を成膜する。その後、図３（ｂ）に示すように、上記絶縁層１１および多結晶シリコン膜（第１の電極１２の電極材）を選択的にエッチングして所望の箇所に開口部１２ａを形成する。これにより、上記第１の電極１２が形成されることとなる。

次に、図３（ｃ）に示すように、それら第１の電極１２の表面を含めた上記半導体基板１０上に、例えば熱酸化等により上記絶縁膜１３を成膜する。そして、図４（ａ）に示すように、その成膜した絶縁膜１３の上に、上記第２の電極１４の電極材として、例えばＮ型の多結晶シリコン膜を成膜する。具体的な成膜方法は、上述した第１の電極１２と同様である。その後、図４（ｂ）に示すように、上記多結晶シリコン膜（第２の電極１４の電極材）を選択的にエッチングして所望の箇所に開口部１４ａを形成する。これにより、上記第２の電極１４が形成されることとなる。

次いで、図４（ｃ）に示すように、上記第１の電極１２および第２の電極１４の上に、例えばプラズマＣＶＤ（化学気相成長）により上記層間絶縁膜１５を成膜する。そして、この層間絶縁膜１５を選択的にエッチングして上記コンタクトホール１５ａを形成する。そしてこれにより、先の図１（ｂ）に示した構造となる。

以上の工程をもって上記半導体装置（ＣＣＤイメージセンサ）が製造される。

また、上記製造方法においては、第２の電極１４を先の図１（ｂ）に示した形状とすべく、第１の電極１２の並設間隔をＳ、第１の電極１２と第２の電極１４との間に形成される絶縁膜１３の膜厚をｔ１、第１の電極１２の上方に形成される第２の電極１４の膜厚をｔ２とするとき、これら各要素を「Ｓ＜（２ｔ１＋２ｔ２）」なる関係に設定している。

以下、図５を併せ参照して、これら各要素の設定態様について具体的に説明する。なお、同図５は、上記各要素が「Ｓ＝（２ｔ１＋２ｔ２）」なる関係に設定されたときの上記水平転送部の断面構造を示す断面図である。また、この図５中に「ｔ２’」で示される寸法は、第１の電極１２間に形成される上記第２の電極１４の膜厚である。また、この図５において、先の図１（ｂ）に示した要素と同一の要素には各々同一の符号を付して示している。またここでは、上記第２の電極１４および絶縁膜１３は各々、第1の電極１２間に位置する部分と第１の電極１２の上方に重畳される部分とにおいて同一の膜厚をもって形成されるものと仮定する。

同図５に示すように、この水平転送部では、上記並設される第1の電極１２間は上記第２の電極１４および絶縁膜１３によって満たされて、上記第２の電極１４がＴ字状の断面をもって形成されている。すなわち、上記第１の電極１２の並設間隔Ｓを狭めていくと、この並設間隔Ｓの値が上記絶縁膜１３の膜厚ｔ１の「２倍」の値と上記第２の電極１４の膜厚ｔ２の「２倍」の値との和に等しくなるところで、それら並設される第1の電極１２間は第２の電極１４および絶縁膜１３によって満たされて第２の電極１４の断面がＴ字状に形成されることとなる。

しかし、一般に用いられる製造方法（製造条件）では、基板に対して垂直な面での成長速度と基板に対して水平な面での成長速度とは異なることが多いため、上記第２の電極１４および絶縁膜１３が、第1の電極１２間に位置する部分と第１の電極１２の上方に重畳
される部分とにおいて同一の膜厚をもって形成されることは少ない。そして通常、上記第２の電極１４の膜厚は「ｔ２≧ｔ２’」となるため、上記各要素を「Ｓ＝（２ｔ１＋２ｔ２）」なる関係に設定しても、上記並設される第1の電極１２間が上記第２の電極１４および絶縁膜１３によって確実に満たされるとはいえない。この点、この実施の形態にかかるＣＣＤイメージセンサによれば、上記第１の電極１２の並設間隔（Ｓ）をさらに狭めることで、換言すれば、上記各要素を「Ｓ＜（２ｔ１＋２ｔ２）」なる関係に設定することで、上記並設される第1の電極１２間は上記第２の電極１４および絶縁膜１３によって確実に満たされるようになる。すなわち、上記第２の電極１４がＴ字状の断面をもって形成されることとなる。

このように、上記各要素を「Ｓ＜（２ｔ１＋２ｔ２）」なる関係に設定することで、上記第２の電極１４の形成のための成膜に際し、一度の成膜工程（図４（ａ））にて上記第２の電極１４の上記第１の電極１２の上方に重畳される部分を確実に平板状にすることができるようになる。

以上説明したように、この実施の形態にかかる半導体装置およびその製造方法によれば、以下のような優れた効果が得られるようになる。

（１）上記第２の電極１４を、上記第１の電極１２の表面に形成された絶縁膜１３を介してその一部が第１の電極１２間に、他の部分が第１の電極１２の上方に重畳されるように並設されて、その上面がコンタクトホール１５ａを介して上層配線に接続される態様で形成した。また、この第２の電極１４をＴ字状の断面をもつように形成したことにより、ＣＣＤイメージセンサの転送電極の安定した電気的接続（コンタクト）についてもこれを上記第２の電極１４の上面を通じてより容易に確保することできるようになる。

（２）第１の電極１２間に形成された絶縁膜１３の膜厚をｔ１、第２の電極１４の膜厚をｔ２、第１の電極１２の並設間隔をＳとするとき、これら各要素を「Ｓ＜（２ｔ１＋２ｔ２）」なる関係に設定した。これにより、第２の電極１４の形成のための成膜に際し、一度の成膜工程にて確実に上記平板状の形状が得られるようになる。

（３）第１の電極１２および第２の電極１４を転送電極からそれぞれ延設された電極として形成した。また、コンタクトホール１５ａを水平転送部にあって信号電荷の転送が行われない部位（領域Ｒ１）に形成するとともに、上記第１の電極１２の並設間隔を同部位にて選択的に狭めるようにした。これにより、第１の電極１２や第２の電極１４の寸法を上記転送電極と異なる寸法にする場合であれ、これに伴う上記信号電荷の転送効率の低下を好適に防止もしくは抑制することができるようになる。また、その製造についてもこれをより容易に行うことができるようになる。

なお、本発明にかかる半導体装置およびその製造方法は上記実施の形態に限られることなく、例えば以下の形態にて実施することもできる。

・上記実施の形態においては、上記半導体基板１０を上記領域Ｒ１および領域Ｒ２の各領域で異なる構造とし、領域Ｒ１におけるＰ＋ウェル１０ｃと領域Ｒ２におけるＮウェル１０ｄとの界面にＰＮ接合を形成することで、それらの間のリーク電流を抑制するようにした。しかし、上記半導体基板１０はこのような構造に限られることなく任意であり、例えば上記半導体基板１０を上記領域Ｒ１および領域Ｒ２の各領域で同一の構造としてもよい。また、半導体基板１０は、必ずしも３層構造である必要もなく、例えば１層あるいは２層あるいは４層以上の構造としてもよい。

・上記実施の形態においては、上記コンタクトホール１５ａを水平転送部にあって信号電荷の転送が行われない部位（領域Ｒ１）に形成するとともに、上記第１の電極１２の並設間隔を同部位にて選択的に狭めるようにした。しかし、このような構造に限らず、例え
ば上記コンタクトホール１５ａを信号電荷の転送が行われる部位（領域Ｒ２）に形成するようにしてもよい。すなわち、上記領域Ｒ２に形成されるＣＣＤイメージセンサの転送電極自体の形状を前述したような断面Ｔ字状の形状に形成してもよい。

・上記実施の形態においては、上記第１の電極１２および第２の電極１４の材料として多結晶シリコンを採用した。しかし、これら各電極の材料は多結晶シリコンに限られることなく、例えば金属等の他の導電材料も適宜採用することができる。また、上記絶縁層１１や絶縁膜１３の材料も酸化シリコンに限られず任意であり、例えば窒化シリコン等も適宜採用可能である。また、各種絶縁膜を積層形成することで、上記絶縁層１１や絶縁膜１３を多層構造としてもよい。

・水平転送部における水平転送用ＣＣＤの駆動方式は任意である。また、例えば２相駆動方式で信号電荷の転送を行う場合には、上記領域Ｒ２（図１（ａ）参照）において、例えばイオン注入により半導体基板に不純物を添加して上記第１の電極１２あるいは第２の電極１４の下部に選択的に不純物領域を形成した構成とすることもある。

・この発明は、水平転送部における水平転送用ＣＣＤに限らず、例えば撮像部や蓄積部における垂直転送用ＣＣＤにも同様に適用することができる。また、固体撮像素子以外の半導体装置についても適宜適用可能である。

・上記第２の電極１４をＴ字状の断面をもって上記第１の電極１２と対応するかたちで並設することのできる方法であれば、その範囲で上記半導体装置の製造方法は適宜変更可能である。

この発明にかかる半導体装置の一実施の形態について、（ａ）はその平面構造を模式的に示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図。 （ａ）〜（ｃ）は、同実施の形態にかかる半導体装置の製造方法についてその製造プロセスを示す断面図。 （ａ）〜（ｃ）は、同実施の形態にかかる半導体装置の製造方法についてその製造プロセスを示す断面図。 （ａ）〜（ｃ）は、同実施の形態にかかる半導体装置の製造方法についてその製造プロセスを示す断面図。 同実施の形態にかかる半導体装置の構造を説明するための断面図。 従来の半導体装置の一例についてその概略構成を示すブロック図。 従来の半導体装置の一例について、（ａ）はその平面構造を模式的に示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図。 従来の半導体装置の一例についてその断面構造を模式的に示す断面図。

符号の説明

１０…半導体基板、１０ａ…Ｎ型半導体基板、１０ｂ…Ｐウェル、１０ｃ…Ｐ＋ウェル、１０ｄ…Ｎウェル、１１…絶縁層、１２…第１の電極、１３…絶縁膜、１４…第２の電極、１５…層間絶縁膜、１５ａ…コンタクトホール。

Claims (8)

1. 半導体基板上の絶縁層を介して所定の間隔を隔てて並設される複数の第１の電極と、該第１の電極の表面に形成された絶縁膜を介して一部がそれら第１の電極間に、他の部分がそれら第１の電極の上方に重畳されるように並設されてその上面がコンタクトホールを介して配線に接続される第２の電極とを備える半導体装置において、
   前記第１の電極と前記第２の電極との間に形成された絶縁膜の膜厚をｔ１、前記第１の電極の上方に形成された前記第２の電極の膜厚をｔ２とするとき、前記複数の第１の電極の並設間隔が、これをＳとするとき、
   Ｓ＜（２ｔ１＋２ｔ２）
   なる関係に設定されてなる
   ことを特徴とする半導体装置。
2. 当該半導体装置は固体撮像素子であり、前記第１の電極および前記第２の電極は前記固体撮像素子の転送電極である
   請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記コンタクトホールは、前記第１の電極の並設間隔が選択的に狭められている部位の上方に重畳されるように並設される前記第２の電極の上面に形成されてなる
   請求項１または２に記載の半導体装置。
4. 前記第１の電極および前記第２の電極は、多結晶シリコンからなる
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置。
5. 半導体基板上の絶縁層の上に、所定の間隔を隔てて並設される第１の電極を形成する工程と、それら第１の電極の表面に絶縁膜を成膜した後、前記第１の電極の表面に成膜される絶縁膜を介して一部がそれら第１の電極間に、他の部分がそれら第１の電極の上方に重畳されるように並設されてその上面がコンタクトホールを介して配線に接続される第２の電極を形成する工程とを備える半導体装置の製造方法において、
   前記第１の電極と前記第２の電極との間に形成される絶縁膜の膜厚をｔ１、前記第１の電極の上方に形成される前記第２の電極の膜厚をｔ２、前記複数の第１の電極の並設間隔をＳとするとき、これら各要素を
   Ｓ＜（２ｔ１＋２ｔ２）
   なる関係に設定する
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 当該半導体装置は固体撮像素子であり、前記第１の電極および前記第２の電極を前記固体撮像素子の転送電極である
   請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記コンタクトホールを、前記第１の電極の並設間隔が選択的に狭められている部位の上方に重畳されるように並設される前記第２の電極の上面に形成する
   請求項５または６に記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記第１の電極および前記第２の電極の材料として、多結晶シリコンを用いる
   請求項５〜７のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

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