JPH02260542A - Manufacture of charge transfer element - Google Patents

Manufacture of charge transfer element

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JPH02260542A
JPH02260542A JP8188089A JP8188089A JPH02260542A JP H02260542 A JPH02260542 A JP H02260542A JP 8188089 A JP8188089 A JP 8188089A JP 8188089 A JP8188089 A JP 8188089A JP H02260542 A JPH02260542 A JP H02260542A
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JP
Japan
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film
gate electrode
insulating film
layer
silicon dioxide
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Application number
JP8188089A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Yamakawa
聡 山川
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPH02260542A publication Critical patent/JPH02260542A/en
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Abstract

PURPOSE:To eliminate potential difference between gate electrodes by performing only one thermal oxidation process for forming an insulator which is to be included between a semiconductor substrate and a gate electrode. CONSTITUTION:A silicon dioxide film 3 which becomes a first insulating film is formed by oxidizing the surface of a P-type silicon substrate 1 and a gate insulating film is formed in three-layer structure by a silicon dioxide film 3 by this thermal oxidation, a silicon nitriding film 11 by the CVD method, and silicon dioxide films 10 and 12, thus achieving only one oxidation process. Polysilicon patterns 4a and 6a thus obtained are placed alternately and they become each gate electrode of charge transfer element. Then, no difference occurs in the impurities concentration in an N<-> impurities layer 2 below a first-layer gate electrode 4a and below a second-layer gate electrode 6a. Therefore, no difference occurs in the potential below each gate electrode in the silicon substrate 1.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電荷転送素子(以下、CCDとも呼ぶ)の
製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method of manufacturing a charge transfer device (hereinafter also referred to as a CCD).

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第3図は固体撮像装置の概略的な構成を示す平面図であ
る。すなわち、この固体撮像装置はその構成要素として
、画像信号を生成するために複数個マトリクス状に配列
されてイメージエリア13を構成する画素14と、この
画素14で生成される画像信号をイメージエリア13の
垂直方向(第3図の上下方向)に転送するための垂直転
送CCD15と、この垂直転送CCD15を駆動するた
めのクロック信号を発生する垂直シフトレジスタ16と
、垂直転送CCDl−5によって転送されてきた画像信
号を順次水平方向(第3図の左右方向)に転送するため
の水平転送CCD17とを含んでいる。
FIG. 3 is a plan view showing a schematic configuration of the solid-state imaging device. That is, this solid-state imaging device has, as its constituent elements, a plurality of pixels 14 that are arranged in a matrix to form an image area 13 in order to generate image signals, and an image signal generated by the pixels 14 that is arranged in a matrix to form an image area 13. The data is transferred by a vertical transfer CCD 15 for transferring in the vertical direction (vertical direction in FIG. 3), a vertical shift register 16 for generating a clock signal for driving this vertical transfer CCD 15, and a vertical transfer CCD 1-5. It includes a horizontal transfer CCD 17 for sequentially transferring image signals in the horizontal direction (horizontal direction in FIG. 3).

第4図は第3図におけるIV−IV矢視断面図、つまり
垂直転送CCD15の概略的な構成を示す断面図である
。すなわち、この垂直転送CCD15はその構成要素と
して、P型半導体基板1と、このP型半導体基板1の表
層に形成されたN 不純物層2と、N 不純物層2上に
絶縁膜5を介して形成された複数の第1層ゲート電極1
8.18’と、これら第1層ゲート電極18.18’の
間に形成された複数の第2層ゲート電極19.19’と
を含む2層駆動方式のCODである。なお、第2層ゲー
ト電極19.19’の上面は絶縁膜7で覆われている。
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV--IV in FIG. 3, that is, a cross-sectional view showing a schematic configuration of the vertical transfer CCD 15. That is, this vertical transfer CCD 15 has, as its constituent elements, a P-type semiconductor substrate 1, an N impurity layer 2 formed on the surface layer of the P-type semiconductor substrate 1, and an insulating film 5 formed on the N impurity layer 2. A plurality of first layer gate electrodes 1
8.18' and a plurality of second layer gate electrodes 19.19' formed between these first layer gate electrodes 18.18'. Note that the upper surface of the second layer gate electrode 19, 19' is covered with an insulating film 7.

第4図において、信号線20.21はそれぞれ垂直転送
CCD15を駆動するためのクロック信号φ 、φ2を
伝達する配線であって、第1層ゲ−ト電極18と第2層
ゲート電極19とは信号線20に接続され、第1層ゲー
ト電極18′と第2層ゲート電極19′とはもう一方の
信号線21に接続されている。
In FIG. 4, signal lines 20 and 21 are wirings for transmitting clock signals φ and φ2 for driving the vertical transfer CCD 15, respectively, and the first layer gate electrode 18 and the second layer gate electrode 19 are The first layer gate electrode 18' and the second layer gate electrode 19' are connected to the other signal line 21.

第5図(a) 〜(k)は上記垂直転送CCD15(7
)従来の製造方法における各工程を示す断面図である。
FIGS. 5(a) to 5(k) show the vertical transfer CCD 15 (7).
) FIG. 3 is a cross-sectional view showing each step in a conventional manufacturing method.

すなわち、この製造方法においては、先ずP型シリコン
基板1の一生面上にN 不純物層2が形成される(第5
図(a))。
That is, in this manufacturing method, the N impurity layer 2 is first formed on the entire surface of the P-type silicon substrate 1 (the fifth
Figure (a)).

次に上記P型シリコン基板1表面を酸化することによっ
てゲート絶縁膜となる二酸化シリコン膜3が形成され、
さらにその二酸化シリコン膜3上にポリシリコン膜4が
CVD法によって堆積形成される(第5図(b))。
Next, by oxidizing the surface of the P-type silicon substrate 1, a silicon dioxide film 3 that will become a gate insulating film is formed.
Furthermore, a polysilicon film 4 is deposited on the silicon dioxide film 3 by the CVD method (FIG. 5(b)).

次に上記ポリシリコン膜4上にレジストが塗布され、そ
のレジストは写真製版工程を経て相互に所定間隔を隔て
て配列される複数のレジストパターン8に加工される(
第5図(C))。
Next, a resist is applied onto the polysilicon film 4, and the resist is processed into a plurality of resist patterns 8 arranged at predetermined intervals through a photolithography process (
Figure 5(C)).

次いで、上記レジストパターン8をマスクとして、ポリ
シリコン膜4がエツチングにより選択的に除去されてポ
リシリコンパターン4aに加工され(第5図(d))、
さらに除去されたポリシリコン膜4の下の二酸化シリコ
ン膜3も同様に選択的にエツチングされて除去される(
第5図(e))。このようにして得られたポリシリコン
パターン4aが上記した第1層ゲート電極16.16’
 となる。
Next, using the resist pattern 8 as a mask, the polysilicon film 4 is selectively removed by etching to form a polysilicon pattern 4a (FIG. 5(d)).
Furthermore, the silicon dioxide film 3 below the removed polysilicon film 4 is also selectively etched and removed (
Figure 5(e)). The thus obtained polysilicon pattern 4a serves as the first layer gate electrode 16, 16'.
becomes.

その後、二酸化シリコン膜3の除去領域およびポリシリ
コンパターン4a上の全面にわたって酸化が行われ、こ
れによって絶縁膜となる二酸化シリコン膜5が形成され
(第5図(「))、次いでその二酸化シリコン膜5上に
2層目のポリシリコン膜6がCVD法によって堆積形成
される(第5図(g))。
Thereafter, oxidation is performed over the removed region of the silicon dioxide film 3 and the entire surface of the polysilicon pattern 4a, thereby forming a silicon dioxide film 5 which becomes an insulating film (FIG. 5 ()), and then the silicon dioxide film A second layer of polysilicon film 6 is deposited on 5 by the CVD method (FIG. 5(g)).

次に上記ポリシリコン膜6上にレジストが塗布され、そ
のレジストは写真製版工程を経て相互に所定間隔を隔て
て配列される複数のレジストパターン9に加工される(
第5図(h))。すなわち、これらのレジストパターン
9は、相互に隣り合うポリシリコンパターン4aの中間
位置であって、かつ隣り合うポリシリコンパターン4a
のそれぞれに一部が重なり合う位置に配置される。
Next, a resist is applied onto the polysilicon film 6, and the resist is processed into a plurality of resist patterns 9 arranged at predetermined intervals through a photolithography process (
Figure 5(h)). That is, these resist patterns 9 are located at intermediate positions between mutually adjacent polysilicon patterns 4a, and are located at intermediate positions between adjacent polysilicon patterns 4a.
are arranged so that a portion of each of them overlaps.

次いで、同様にして、2層目のポリシリコン膜6がエツ
チングにより選択的に除去されてポリシリコンパターン
6aに加工される(第5図(■))。
Next, in the same manner, the second layer polysilicon film 6 is selectively removed by etching to form a polysilicon pattern 6a (FIG. 5 (■)).

このようにして得られたポリシリコンパターン6aが上
記した第2層ゲート電極17.17’ となる。
The polysilicon pattern 6a thus obtained becomes the second layer gate electrode 17, 17' described above.

次に、ポリシリコンパターン6aをマスクとして、1層
目のポリシリコンパターン4a上の二酸化シリコン膜5
が選択的に除去され(第5図(j))、続いて二酸化シ
リコン膜5の除去領域(1層目のポリシリコンパターン
4aの露出部)および2層目のポリシリコンパターン6
a上の全面にわたって酸化が行われ、これによって層間
絶縁膜7が形成される(第5図(k))。そのあと、後
工程が行われる。
Next, using the polysilicon pattern 6a as a mask, the silicon dioxide film 5 on the first layer polysilicon pattern 4a is
is selectively removed (FIG. 5(j)), and then the removed area of the silicon dioxide film 5 (exposed part of the first layer polysilicon pattern 4a) and the second layer polysilicon pattern 6 are removed.
Oxidation is performed over the entire surface a, thereby forming an interlayer insulating film 7 (FIG. 5(k)). After that, post-processing is performed.

第6図(a)〜(C)は第4図に示す垂直転送CCD1
5のゲート電極18.19.18’   19’下での
P型半導体基板1のポテンシャルの状態を示す説明図で
あり、そのうち第6図(a)は垂直転送C0D13の断
面図を、第6図(b) 、(c)はその各ゲート電極1
8,19.18’ 、19’ に対応するポテンシャル
の状態を示す模式図である。この第6図(a)〜(c)
を参照して、以下に上記垂直転送CCD15の動作を説
明する。
6(a) to (C) are the vertical transfer CCD 1 shown in FIG.
6(a) is a cross-sectional view of the vertical transfer C0D13, and FIG. (b) and (c) each gate electrode 1
8, 19. It is a schematic diagram showing the states of potentials corresponding to 18' and 19'. This figure 6 (a) to (c)
The operation of the vertical transfer CCD 15 will be described below with reference to FIG.

垂直転送CCD15での電荷の転送方向を決定するため
に、一方のクロック信号φ1で駆動される2つのゲート
電極18.19の間と、他方のクロック信号φ2で駆動
される2つのゲート電極18’、19’の間には、それ
ぞれポテンシャルの差が生じるように構成されている。
In order to determine the direction of charge transfer in the vertical transfer CCD 15, there are two gate electrodes 18 and 19, one driven by the clock signal φ1, and the other gate electrode 18' driven by the clock signal φ2. , 19' are configured so that a difference in potential occurs between them.

また、上記2つのクロック信号φ 、φ2は相互に位相
が180°異ならせてあり、その一方のクロック信号φ
 がHで他方のクロック信号φ2がLの場合に■ は、第6図(b)に示すようにゲート電極18下のポテ
ンシャルが最も低くなって信号電荷22はここに蓄積さ
れる。次に、クロック信号φ1をL1クロック信号φ2
をHとすると、第6図(e)に示すようにゲート電極1
8′下のポテンシャルが最も低くなって信号電荷22は
矢印で示すようにここに転送蓄積される。
Furthermore, the two clock signals φ and φ2 have phases different from each other by 180°, and one of the clock signals φ
When the clock signal φ2 is H and the other clock signal φ2 is L, the potential under the gate electrode 18 becomes the lowest and the signal charge 22 is accumulated there, as shown in FIG. 6(b). Next, clock signal φ1 is changed to L1 clock signal φ2.
Assuming that H is the gate electrode 1 as shown in FIG. 6(e),
The potential below 8' becomes the lowest, and the signal charge 22 is transferred and accumulated there as shown by the arrow.

上記クロック信号φ 、φ2による駆動を繰り■ 返すことによって、ポテンシャルが最も低くなる領域(
ポテンシャル井戸)が順次移動し、これによって信号電
荷22はゲート電極18.19.18’、19’の配列
方向に順次転送される。
By repeating the drive using the above clock signals φ and φ2, the area where the potential is lowest (
(potential wells) move sequentially, and thereby the signal charges 22 are sequentially transferred in the arrangement direction of the gate electrodes 18, 19, 18', 19'.

なお、上記クロック信号φ 、φ2は第3図に示す垂直
シフトレジスター6からコンタクト23および第4図に
示す信号線20.21を介して各ゲート電極18,19
.18’ 、19’ に与えられるが、その信号線20
.21の具体的な構成は第7図に断面図で示すようにな
っている。すなわち、第7図は第3図における■−■矢
視断面図であり、同図においてイメージエリア13上に
形成された各垂直転送CCD15A〜15Cはフィール
ド酸化膜24によって互いに分離されている。
Note that the clock signals φ 1 and φ 2 are transmitted from the vertical shift register 6 shown in FIG.
.. 18' and 19', but the signal line 20
.. The specific structure of 21 is shown in a sectional view in FIG. That is, FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line ■--■ in FIG.

そして、垂直シフトレジスター6からのクロック信号φ
 、φ2はポリシリコンパターン4a、6■ a(第7図では第1層ゲート電極18.18’ に対応
するポリシリコンパターン4aの部分を示す)を介して
各垂直転送CCD15A〜15Cに伝達される。つまり
、ポリシリコンパターン4a、6aはその主要部がゲー
ト電極18.18’ 、19゜19′として機能し、他
の一部が上記した信号線20.21として機能する。
Then, the clock signal φ from the vertical shift register 6
, φ2 are transmitted to each vertical transfer CCD 15A to 15C via polysilicon patterns 4a and 6a (FIG. 7 shows a portion of polysilicon pattern 4a corresponding to first layer gate electrode 18, 18'). . That is, the main parts of the polysilicon patterns 4a, 6a function as gate electrodes 18.18', 19.19', and the other parts function as the above-mentioned signal lines 20.21.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、上記した従来の電荷転送素子の製造方法
では、第5図(f’)に示す絶縁膜(二酸化シリコン膜
5)を形成する工程や、第5図(k)に示す層間絶縁膜
7を形成する工程において、ゲート電極18,19.1
8’ 、19’や信号線20゜21となるポリシリコン
パターン4a、  6aが酸化されて実質的なポリシリ
コン層厚が薄くなってしまい、信号線20.21として
は目的とするような低いシート抵抗が得られないという
問題点があった。
However, in the conventional method for manufacturing a charge transfer device described above, the step of forming an insulating film (silicon dioxide film 5) shown in FIG. 5(f') and the step of forming an interlayer insulating film 7 shown in FIG. In the step of forming gate electrodes 18, 19.1
8', 19' and the polysilicon patterns 4a and 6a that will become the signal lines 20 and 21 are oxidized and the actual polysilicon layer thickness becomes thinner, so that the signal lines 20 and 21 are not as low as the intended thickness. The problem was that resistance could not be obtained.

例えば第7図において、ポリシリコンパターン4aの抵
抗値が大きくなると、垂直シフトレジスタ16に近いA
点に比べて遠い点Bではクロック信号φ 、φ2の伝達
に遅延が生じ、このためA■ 点とB点とでは同一時刻における電荷転送用のポテンシ
ャルに差が生じることになる。
For example, in FIG. 7, when the resistance value of the polysilicon pattern 4a increases, the
At point B, which is farther away than point B, there is a delay in the transmission of the clock signals .phi.1 and .phi.2, and as a result, there is a difference in potential for charge transfer at the same time between point A and point B.

第8図は上記A点とB点でのクロック信号(電圧)の立
上り波形を示す波形図である。同図に示すように、最近
点Aではクロック信号印加後、約20n秒で波形が立上
っているのに対し、最遠点Bでは立上りまでに約170
n秒かかっている。
FIG. 8 is a waveform diagram showing the rising waveform of the clock signal (voltage) at the points A and B. As shown in the figure, at the closest point A, the waveform rises approximately 20 ns after the clock signal is applied, while at the farthest point B, it takes approximately 170 ns to rise.
It took n seconds.

すなわち、最遠点Bは最近点Aに対して150n秒以上
遅延していることがわかる。
That is, it can be seen that the farthest point B is delayed from the nearest point A by 150 ns or more.

一方、上記問題点を解決するために、例えばポリシリコ
ンパターン4a、6aの形成時に酸化される膜厚分を考
慮してポリシリコン膜4.6の膜厚を厚くすると、特に
その段差部でのエツチングが困難になるとともに、第1
層ゲート電極18゜18′と第2層ゲート電極19.1
9’の間の段差が大きくなって、後工程での上層膜形成
のさいの被覆性が悪くなり、その上層膜の絶縁性や導電
性が劣化することにもなる。つまり、ゲート電極のシー
ト抵抗を下げようとすると、ゲート電極部全体の膜厚が
増大して、その特性劣化を招くことになる。そして、こ
れらの問題点の影響は、固体撮像装置の高密度画素化(
約200万画素以上)に伴って益々大きくなってくる。
On the other hand, in order to solve the above problem, for example, if the thickness of the polysilicon film 4.6 is increased by taking into account the thickness of the film that is oxidized when forming the polysilicon patterns 4a and 6a, the thickness of the polysilicon film 4.6 is increased, especially at the stepped portions. Etching becomes difficult and the first
layer gate electrode 18°18' and second layer gate electrode 19.1
The difference in level between the layers 9' becomes large, resulting in poor coverage during the formation of an upper layer film in a subsequent process, and the insulation and conductivity of the upper layer film are also deteriorated. In other words, if an attempt is made to lower the sheet resistance of the gate electrode, the film thickness of the entire gate electrode portion will increase, leading to deterioration of its characteristics. The impact of these problems is due to the increase in pixel density of solid-state imaging devices (
(approximately 2 million pixels or more), the size increases.

また、上記した従来の製造方法では、P型半導体基板1
のN−不純物層2のうち、1層目のポリシリコンパター
ン4a下の部分については第5図(b)の工程での1回
の酸化しか行われないのに対して、2層目のポリシリコ
ンパターン6a下の部分については第5図(b)の工程
と第5図(f)の工程とによる2回の酸化が行われるこ
とになる。その結果、N−不純物層2の不純物濃度は、
第1層ゲート電極18.18’の下と第2層ゲート電極
19.19’の下とで異なり、これらの間でポテンシャ
ルに差が生じて電荷転送制御が困難になるという問題点
もあった。
Furthermore, in the conventional manufacturing method described above, the P-type semiconductor substrate 1
Of the N- impurity layer 2, the portion under the first layer polysilicon pattern 4a is oxidized only once in the step shown in FIG. The portion under the silicon pattern 6a will be oxidized twice, in the step of FIG. 5(b) and the step of FIG. 5(f). As a result, the impurity concentration of the N- impurity layer 2 is
There was also a problem that the potential was different between the first layer gate electrode 18.18' and the second layer gate electrode 19.19', making it difficult to control charge transfer. .

この発明は、このような問題点を解消するためになされ
たもので、ゲート電極部全体の膜厚を厚くすることなく
ゲート電極の抵抗を低減し、かつゲート電極間のポテン
シャル差を無くすことのできる電荷転送素子の製造方法
を得ることを目的とする。
This invention was made to solve these problems, and it is possible to reduce the resistance of the gate electrode without increasing the thickness of the entire gate electrode part, and to eliminate the potential difference between the gate electrodes. The purpose of this invention is to obtain a method for manufacturing a charge transfer device that can be used.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この発明に係る電荷転送素子の製造方法は、第1導電型
の半導体基板の一生面上に第2導電型の不純物層を形成
する工程と、熱酸化法によって上記不純物層上に第1の
絶縁膜を形成する工程と、上記第1の絶縁膜上にエツチ
ングストッパー用薄膜を形成する工程と、CVD法によ
って上記エツチングストッパー用薄膜上に第2の絶縁膜
を形成する工程と、導電体膜からなり相互に間隔を隔て
て配列される複数の第1のゲート電極を上記第2の絶縁
膜上に形成する工程と、上記第2の絶縁膜のうち上記第
1のゲート電極間から露出する領域をエツチングして除
去したあと、その第2の絶縁膜の除去領域および第1の
ゲート電極上の全面にわたって覆う第3の絶縁膜をCV
D法によって形成する工程と、導電体膜からなり相互に
間隔を隔てて配列される複数の第2のゲート電極を、前
記第3の絶縁膜上でかつ上記第1のゲート電極と交互に
配列する位置に形成する工程とを含むものである。
A method for manufacturing a charge transfer device according to the present invention includes the steps of forming an impurity layer of a second conductivity type on the entire surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type, and forming a first insulating layer on the impurity layer by a thermal oxidation method. forming a film, forming an etching stopper thin film on the first insulating film, forming a second insulating film on the etching stopper thin film by CVD, and forming a conductive film on the etching stopper thin film. forming a plurality of first gate electrodes arranged at intervals on the second insulating film; and a region of the second insulating film exposed from between the first gate electrodes. After etching and removing the second insulating film, a third insulating film covering the removed area of the second insulating film and the entire surface of the first gate electrode is etched by CVD.
a step of forming a plurality of second gate electrodes by method D, and a plurality of second gate electrodes made of conductive films and arranged at intervals, on the third insulating film and alternately with the first gate electrodes; The method includes a step of forming the wafer at a position where the wafer is formed.

〔作用〕[Effect]

この発明においては、半導体基板とゲート電極との間に
介在させる絶縁膜の形成に必要な熱酸化は1回のみであ
るから、半導体基板の不純物層において不純物濃度に差
異が生じず、したがって第1のゲート電極下と第2のゲ
ート電極下でのポテンシャルの間に差が生じない。
In this invention, since thermal oxidation is required only once to form the insulating film interposed between the semiconductor substrate and the gate electrode, there is no difference in impurity concentration in the impurity layer of the semiconductor substrate. There is no difference between the potentials under the gate electrode and the second gate electrode.

また、第2のゲート電極の°形成時に酸化工程が持ち込
まれないので、第1のゲート電極の実質的な導体膜厚が
酸化によって減少するということがなく、したがってそ
のゲート電極のシート抵抗が低減される。
Furthermore, since no oxidation process is introduced during the formation of the second gate electrode, the actual conductor film thickness of the first gate electrode will not be reduced by oxidation, and the sheet resistance of the gate electrode will therefore be reduced. be done.

〔実施例〕〔Example〕

第1図(a)〜(1)はこの発明による電荷転送素子の
製造方法における各工程の1実施例を示す断面図である
。同図おいて、第5図(a)〜(k)と同一または相当
部分には同一符号を付している。
FIGS. 1(a) to 1(1) are cross-sectional views showing one embodiment of each step in the method for manufacturing a charge transfer device according to the present invention. In this figure, the same or equivalent parts as in FIGS. 5(a) to 5(k) are designated by the same reference numerals.

以下、その製造工程°を第1図(a)〜(1)を参照し
て説明する。
The manufacturing process will be described below with reference to FIGS. 1(a) to (1).

先ずP型シリコン基板1の一生面上にN″″不純物層2
が形成される(第1図(a))。
First, an N″″ impurity layer 2 is formed on the entire surface of a P-type silicon substrate 1.
is formed (Fig. 1(a)).

次に上記P型シリコン基板1表面を酸化することによっ
て第1の絶縁膜となる二酸化シリコン膜3が形成され、
次いでその上に後工程でのエツチングストッパーとなる
シリコン窒化膜11がCVD法によって堆積形成され、
さらにそのシリコン窒化膜11上に同じ<CVD法によ
って第2の絶縁膜となる二酸化シリコン膜12が堆積形
成され、その二酸化シリコン膜12上に同じ<CVD法
によってポリシリコン膜4が堆積形成される(第1図(
b))。
Next, by oxidizing the surface of the P-type silicon substrate 1, a silicon dioxide film 3, which becomes a first insulating film, is formed.
Next, a silicon nitride film 11, which will serve as an etching stopper in a subsequent process, is deposited thereon by CVD.
Furthermore, a silicon dioxide film 12 which becomes a second insulating film is deposited on the silicon nitride film 11 by the same CVD method, and a polysilicon film 4 is deposited on the silicon dioxide film 12 by the same CVD method. (Figure 1 (
b)).

次に上記ポリシリコン膜4上にレジストが塗布され、そ
のレジストは写真製版工程を経て相互に所定間隔を隔て
て配列される複数のレジストパターン8に加工される。
Next, a resist is applied onto the polysilicon film 4, and the resist is processed into a plurality of resist patterns 8 arranged at predetermined intervals from each other through a photolithography process.

(第1図(C))。(Figure 1 (C)).

次いで上記レジストパターン8をマスクとして、ポリシ
リコン膜4がエツチングにより選択的に除去されてポリ
シリコンパターン4aに加工される(第1図(d))。
Next, using the resist pattern 8 as a mask, the polysilicon film 4 is selectively removed by etching to form a polysilicon pattern 4a (FIG. 1(d)).

さらに除去れたポリシリコン膜4の下の二酸化シリコン
膜12も同様にじてエツチングされ、これによって二酸
化シリコン膜12が選択的に除去される(第1図(e)
)。
Furthermore, the silicon dioxide film 12 under the removed polysilicon film 4 is also etched in the same way, thereby selectively removing the silicon dioxide film 12 (FIG. 1(e)).
).

次に、二酸化シリコン膜12の除去領域およびポリシリ
コンパターン4a上の全面にわたって、CVD法により
第3の絶縁膜である二酸化シリコン1l110が堆積形
成され、さらにその二酸化シリコン膜10上に2層目の
ポリシリコン膜6がCVD法によって堆積形成される(
第1図(r))。
Next, a third insulating film of silicon dioxide 1l110 is deposited over the removed region of the silicon dioxide film 12 and the entire surface of the polysilicon pattern 4a by the CVD method, and a second layer of silicon dioxide 1l110 is further formed on the silicon dioxide film 10. A polysilicon film 6 is deposited by CVD method (
Figure 1(r)).

さらに上記ポリシリコン@6上にレジストが塗布され、
そのレジストは写真製版工程を経て相互に所定間隔を隔
てて配列される複数のレジストノ(ターン9に加工され
る(第1図(g))。すなわち、これらのレジストパタ
ーン9は、相互に隣り合うポリシリコンパターン4aの
中間位置であって、かつ隣り合うポリシリコンパターン
4aのそれぞれに一部が重なり合う位置に配置される。
Furthermore, a resist is applied on the polysilicon@6,
The resist is processed into a plurality of resist patterns (turns 9) arranged at a predetermined distance from each other through a photolithography process (FIG. 1(g)).In other words, these resist patterns 9 are It is arranged at an intermediate position between the polysilicon patterns 4a and at a position partially overlapping each of the adjacent polysilicon patterns 4a.

次いで上記レジストパターン9をマスクとして、2層目
のポリシリコン膜6がエツチングにより選択的に除去さ
れてポリシリコンパターン6aに加工され、さらに1層
目のポリシリコン、<ターン4a上の二酸化シリコン膜
10も同様のエツチングによって選択的に除去される(
第1図(h))。
Next, using the resist pattern 9 as a mask, the second layer of polysilicon film 6 is selectively removed by etching to form a polysilicon pattern 6a, and then the first layer of polysilicon and the silicon dioxide film on turn 4a are removed. 10 is also selectively removed by similar etching (
Figure 1 (h)).

続いて二酸化シリコン膜10の除去領域(1層目のポリ
シリコンパターン4aの露出部)および2層目のポリシ
リコンパターン6a上の全面にわたってCVD法により
眉間絶縁膜となる二酸化シリコン膜7が堆積形成される
(第1図(1))。
Next, a silicon dioxide film 7, which will become an insulating film between the eyebrows, is deposited by CVD over the removed region of the silicon dioxide film 10 (the exposed part of the first-layer polysilicon pattern 4a) and the entire surface of the second-layer polysilicon pattern 6a. (Figure 1 (1)).

このようにして得られる上記ポリシリコンパターン4a
、6aは交互に配列しており、それらが電荷転送素子の
各ゲート電極となる。そして、これらの各ゲート電極は
CVD法によって堆積形成された二酸化シリコン膜7.
10.12によって覆われることになる。
The polysilicon pattern 4a obtained in this way
, 6a are arranged alternately and serve as each gate electrode of the charge transfer element. Each of these gate electrodes is made of a silicon dioxide film 7 deposited by the CVD method.
10.12.

この製造方法の場合、熱酸化による二酸化シリコン膜3
と、CVD法によるシリコン窒化膜11および二酸化シ
リコン111110.12の3層構造でゲート絶縁膜が
構成されるので酸化工程は1回のみとなり、1層目のゲ
ート電極(ポリシリコンパターン4a)下と2層目のゲ
ート電極(ポリシリコンパターン6g)下とでN″″不
純物層2における不純物濃度に差が生じない。したがっ
て、シリコン基板1における各ゲート電極下のボテンシ
ャルに差が生じない。
In this manufacturing method, silicon dioxide film 3 is formed by thermal oxidation.
Since the gate insulating film is composed of a three-layer structure of silicon nitride film 11 and silicon dioxide 111110.12 by the CVD method, the oxidation process is only performed once, and the oxidation process is performed only once, and the oxidation process is performed only once. There is no difference in the impurity concentration in the N″″ impurity layer 2 under the second layer gate electrode (polysilicon pattern 6g). Therefore, there is no difference in the potential under each gate electrode on the silicon substrate 1.

第2図は、上記3層構造のゲート絶縁膜に寄生する容量
が、膜厚1000人の二酸化シリコン膜単層で構成した
ゲート絶縁膜に寄生する容量と同等になるための1.シ
リコン窒化膜11の膜厚d2と二酸化シリコン膜12,
3の各膜厚d  、dとの膜厚配分の関係を示すグラフ
である。第2図から明らかなように、上記3層構造のゲ
ート絶縁膜において、例えばシリコン窒化膜11の膜厚
d2を200人、二酸化シリコン膜3,120膜厚(d
  +d3)を900人とすれば上記と同等の■ 容量となるが、このときのゲート絶縁膜の全体の膜厚は
1100人となり、二酸化シリコン膜単層で構成したゲ
ート絶縁膜とほぼ同等の膜厚に抑えることができる。ま
た、この場合のシリコン窒化膜11は上層の二酸化シリ
コン膜12を工・ソチングするときのエツチングストッ
パーとして形成されるものであるから、その膜厚d2は
200人程堆積十分であり問題はない。
FIG. 2 shows the 1. The film thickness d2 of the silicon nitride film 11 and the silicon dioxide film 12,
3 is a graph showing the relationship of film thickness distribution with each film thickness d and d of No. 3. As is clear from FIG. 2, in the gate insulating film of the three-layer structure, for example, the thickness d2 of the silicon nitride film 11 is 200, and the thickness d2 of the silicon dioxide film 3 is 120.
If +d3) is 900 people, the capacity will be the same as above, but the total thickness of the gate insulating film in this case will be 1100 people, which is almost the same as the gate insulating film made of a single layer of silicon dioxide film. It can be kept thick. Furthermore, since the silicon nitride film 11 in this case is formed as an etching stopper when etching and soching the upper silicon dioxide film 12, its film thickness d2 is sufficient for about 200 people to deposit, and there is no problem.

また、上述したように各ゲート電極はCVD法によって
堆積形成される二酸化シリコン膜7,10.12により
て覆われることから、その二酸化シリコン膜7.10.
12の形成に伴いゲート電極つまりポリシリコンパター
ン4a、6aが酸化されることはなく、シたがって酸化
によるゲート電極のシート抵抗の増加は生じない。例え
ば20Ω/口のシート抵抗に抑えるためには、従来であ
れば後工程の酸化による膜厚の減少を考慮して約600
0人の膜厚のポリシリコン膜を堆積しなければならない
が、この実施例の場合、ポリシリコン膜の膜厚は350
0人程度堆積く、その上部を覆う二酸化シリコン膜の膜
厚も500人程堆積よいので、全体でも約6000人程
度の厚みしかならない。そのため、ゲート電極部での段
差も従来より小さくなり、後工程での加工もそれだけ容
易になる。なお、上記実施例は2相CCDに適用したが
、3相以上のCCDについても同様の方法で製造可能で
ある。
Further, as described above, since each gate electrode is covered with the silicon dioxide film 7, 10.12 deposited by the CVD method, the silicon dioxide film 7, 10.
The gate electrodes, that is, the polysilicon patterns 4a and 6a, are not oxidized with the formation of the gate electrode 12, and therefore the sheet resistance of the gate electrodes does not increase due to oxidation. For example, in order to suppress the sheet resistance to 20Ω/hole, conventionally the resistance was approximately 60Ω, taking into account the reduction in film thickness due to oxidation in the post-process.
In this example, the thickness of the polysilicon film is 350 mm.
The thickness of the silicon dioxide film covering the top of the silicon dioxide film is about 500, so the total thickness is only about 6,000. Therefore, the step difference at the gate electrode portion is also smaller than before, and processing in subsequent steps becomes easier. Note that although the above embodiment was applied to a two-phase CCD, a CCD of three or more phases can also be manufactured by the same method.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明によれば半導体基板とゲート電
極との間に介在させる絶縁膜の形成において熱酸化の工
程を1回だけで済ませるようにしているので、半導体基
板の不純物層において不純物濃度に差異が生じることが
なく、したがってゲート電極間でのポテンシャル差を無
くすことができる。
As described above, according to the present invention, the thermal oxidation step is completed only once in forming the insulating film interposed between the semiconductor substrate and the gate electrode, so that the impurity concentration in the impurity layer of the semiconductor substrate is reduced. Therefore, it is possible to eliminate potential differences between the gate electrodes.

また、第1のゲート電極の形成後に酸化工程を持ち込ま
ないようにしているので、ゲート電極の実質的な導体膜
厚が酸化によって減少することがなく、したがってゲー
ト電極部全体の膜厚を厚くすることなくゲート電圧の抵
抗を低減できる。
In addition, since the oxidation process is not carried out after the formation of the first gate electrode, the actual conductor film thickness of the gate electrode does not decrease due to oxidation, and therefore the film thickness of the entire gate electrode portion can be increased. The resistance of the gate voltage can be reduced without any problems.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明による電荷転送素子の製造方法の一実
施例の工程を示す断面図、第2図はその製造方法によっ
て得られる3層構造のゲート絶縁膜における膜厚配分の
関係を示すグラフ、第3図は固体撮像装置の概略的な平
面構成を示す模式図、第4図は第3図のIV−IV矢視
断面図、第5図は従来の電荷転送素子の製造方法の工程
を示す断面図、第6図はその電荷転送素子のゲート電極
下でのポテンシャルの状態を示す説明図、第7図は第3
図の■−■矢視断面図、第8図は上記電荷転送素子への
クロック信号の伝達の遅延を説明するための波形図であ
る。 図において、1はP型シリコン基板、2はN不純物層、
3,10.12は二酸化シリコン膜、4.6はポリシリ
コン膜、4a、6aはポリシリコンパターン、11はシ
リコン窒化膜である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the steps of an embodiment of the method for manufacturing a charge transfer device according to the present invention, and FIG. 2 is a graph showing the relationship between film thickness distribution in a gate insulating film with a three-layer structure obtained by the manufacturing method. , FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic planar configuration of a solid-state imaging device, FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 3, and FIG. 5 shows the steps of a conventional method for manufacturing a charge transfer device. 6 is an explanatory diagram showing the state of potential under the gate electrode of the charge transfer element, and FIG.
8 is a waveform diagram for explaining the delay in transmitting the clock signal to the charge transfer element. In the figure, 1 is a P-type silicon substrate, 2 is an N impurity layer,
3, 10.12 are silicon dioxide films, 4.6 is a polysilicon film, 4a and 6a are polysilicon patterns, and 11 is a silicon nitride film. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第1導電型の半導体基板の一主面上に第2導電型
の不純物層を形成する工程と、 熱酸化法によって前記不純物層上に第1の絶縁膜を形成
する工程と、 前記第1の絶縁膜上にエッチングストッパー用薄膜を形
成する工程と、 CVD法によって前記エッチングストッパー用薄膜上に
第2の絶縁膜を形成する工程と、 導電体膜からなり相互に間隔を間隔を隔てて配列される
複数の第1のゲート電極を前記第2の絶縁膜上に形成す
る工程と、 前記第2の絶縁膜のうち前記第1のゲート電極間から露
出する領域、をエッチングして除去したあと、その第2
の絶縁膜の除去領域および第1のゲート電極上の全面に
わたって覆う第3の絶縁膜をCVD法によって形成する
工程と、 導電体膜からなり相互に間隔を隔てて配列される複数の
第2のゲート電極を、前記第3の絶縁膜上でかつ前記第
1のゲート電極と交互に配列する位置に形成する工程と
を含むことを特徴とする電荷転送素子の製造方法。
(1) a step of forming an impurity layer of a second conductivity type on one main surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type; a step of forming a first insulating film on the impurity layer by a thermal oxidation method; a step of forming a thin film for etching stopper on the first insulating film; a step of forming a second insulating film on the thin film for etching stopper by a CVD method; forming a plurality of first gate electrodes arranged in a row on the second insulating film; and etching and removing a region of the second insulating film exposed from between the first gate electrodes. After that, the second
a step of forming a third insulating film covering the removed region of the insulating film and the entire surface of the first gate electrode by a CVD method; A method for manufacturing a charge transfer device, comprising the step of forming gate electrodes on the third insulating film at positions alternately arranged with the first gate electrodes.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5476808A (en) * 1991-03-15 1995-12-19 Sony Corporation Method of making CCD solid state image sensing device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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