JPH04207076A

JPH04207076A - 固体撮像装置の製造方法

Info

Publication number: JPH04207076A
Application number: JP2340341A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Matsunaga; 誠之松長; Ikuko Inoue; 郁子井上
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-07-29

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、ＣＣＤを用いた固体撮像装置の製造方法に係
わり、特に転送電極形成方法の改良をはかった固体撮像
装置の製造方法に関する。

（従来の技術）近年、ビデオカメラや電子スチルカメラ等の撮像デバイ
スとして、ＣＣＤを用いた固体撮像装置が使用されてい
る。第４図はインターライン転送型固体撮像装置の概略
構成を示す平面図であり、１はフォトダイオード、２は
垂直ＣＣＤ。

３は水平ＣＣＤ、４は出力回路を示している。

ダイオード１に入射した光は光電変換され信号電荷とな
り、ダイオード１内に蓄積される。その後、垂直ＣＣＤ
２を下方に転送され、さらに水平ＣＣＤ３を左方に転送
され、出力回路４で電圧信号に変換されて出力される。

第５図（ａ）は上記装置の１画素構成を拡大して示す平
面図であり、第５図（ｂ）は同図（ａ）の矢視Ｘ−Ｘ断
面図である。半導体基板７上に第１層多結晶シリコンか
らなる第１の転送電極５及び第２層多結晶シリコンから
なる第２の転送電極６か形成され、第１及び第２の転送
電極５゜６は絶縁膜８を介して一部重なっている。これ
は、転送方向における電極５，６間の距離を短くして転
送効率を良くするためである。

しかし、このような構造では、製造方法か複雑であるこ
と、第１及び第２の転送電極５，６の耐圧向上が困難で
あること、平坦化が難しいなどの問題があった。また、
第１の転送電極５の側壁部のオーバハング部における第
２層多結晶シリコンのエツチング残りによって、隣接す
る電極間が短絡するという問題かあった。

これに対し、第６図（ａ）に平面図、第６図（ｂ）に同
図（ａ）の矢視Ｙ−Ｙ断面図を示すように、第１及び第
２の転送電極５，６を同一の電極材料、即ち単層多結晶
シリコンで形成する方法が考えられる。この方法では、
製造工程か簡単となり、電極間耐圧の向上及び平坦化を
はかることができ、さらに第２の電極材料のエツチング
残りもなくなる。しかし、現在のりソグラフィ技術では
マスクの開口幅を短くするにも限度があり、電極間スペ
ースを縮小化することは極めて難しい。

転送電極として要求されるギャップは０．４μｍ程度で
あるが、現在のりソグラフィ技術では１μｍ程度の加工
技術しかない。このため、電極間隙が要求される値より
も長くなり、固体撮像装置においては良好な転送効率を
得ることは困難であった。

（発明が解決しようとする課題）このように従来、ＣＣＤの転送電極を単層多結晶シリコ
ンで形成すると、電極間の距離を十分に短くすることが
できず、転送効率の低下を招くという問題があった。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、単層多結晶シリコンでＣＣＤの転送
電極を形成することができ、且つ電極間距離を十分短く
することのできる固体撮像装置の製造方法を提供するこ
とにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明の骨子は、転送電極形成のためのマスクとして、
セルファラインによる側壁残しの絶縁膜を用い、且つ電
極分離と受光部開口を独立したエツチングにより行うこ
とにある。

即ち本発明は、半導体基板に複数のフォトダイオードを
２次元状に配列すると共に、該ダイオードに隣接して複
数本の信号電荷転送部を配列してなり、信号電荷転送部
の転送電極を単一層の導電膜で形成した固体撮像装置の
製造方法において、半導体基板上にゲート絶縁膜を介し
て導電膜を形成したのち、この導電膜上にストライプ状
の開口を有する第１のマスク材料膜を形成し、次いで第
１のマスク材料膜の少なくとも側壁部にセルファライン
で第２のマスク材料膜を形成し、次いで第１及び第２の
マスク材料膜を用い導電膜を選択エツチングして該導電
膜に狭いギャップを形成し、次いで第１及び第２のマス
ク材料膜を除去したのち、受光部形成のための開口を有
する第３のマスク材料膜を形成し、次いで第３のマスク
材料膜を用い導電膜を選択エツチングして該導電膜に広
いスペースを形成することを特徴としている。

（作用）本発明によれば、フォトリソグラフィによる開口を有す
るマスクの側壁部にセルファラインで薄膜を形成するこ
とにより、マスクの開口よりも狭い幅の開口を形成する
ことができる。つまり、フォトリソグラフィで得られる
よりも狭い幅の開口を形成することができる。そして、
マスク及び側壁薄膜をマスクとして導電膜を選択エツチ
ングすることにより、電極間隙の極めて短い転送電極を
単層で形成することができる。

なお、受光部形成のための開口を上記導電膜のエツチン
グと同時に形成すると、側壁薄膜の影響により受光部開
口が狭くなる。しかし、本発明では受光部形成のための
開口を電極形成のためのエツチングとは別にマスクを設
けて行っているので、受光部開口を十分広くすることか
可能となる。

（実施例）以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の一実施例方法に係わる固体撮像装置の
製造工程を示す平面図、第２図は第１図の各部の矢視断
面を示す図である。

まず、第１図（ａ）に平面図を、第２図（ａ）に第１図
（ａ）の矢視Ａ−Ａ断面を示すように、半導体基板１０
上にゲート絶縁膜１２を介して多結晶シリコン膜１３を
堆積し、この上にＣＶＤ法等によりＳｉＯ２膜１４を堆
積する。そして、５ｉｎ２膜１４上にフォトレジスト１
５を塗布し、フォトリソグラフィによりレジスト１５に
ストライプ状の開口を開け、さらにレジスト１５をマス
クに５ｉ０２膜１４を選択エツチングする。なお、開口
のギャップＬ、は、フォトリソグラフィの限界である１
μｍ程度とする。

次いで、レジスト１５を除去したのち、第２図（ｂ）に
示すように、全面にＣＶＤ法等でＳｉＮ膜１６を堆積す
る。続いて、ＳｉＮ膜１６を異方性エツチングでエッチ
バックして、第１図（ｂ）に平面図を、第２図（ｃ）に
第１図（ｂ）の矢視Ｂ−Ｂ断面図を示すように、５ｉｏ
２膜１４の開口端部にＳｉＮ膜１６を残存させる。これ
により、開口部のギャップＬ２はＬｌよりも狭く　（例
えば０．４Ｊ１ｍ）なる。

次いで、５ｉ０２＠１４及びＳｉＮ膜１６をマスクとし
て異方性ドライエツチングにより、多結晶シリコン膜１
３を選択エツチングし、第２図（ｄ）に示すように、垂
直ＣＣＤ　（信号電荷転送部）１１上に電極間隙の極め
て短い転送電極１３ａ、１３ｂを形成する。ここで、エ
ッチャントを適当に選択することにより、ＳｉＮ膜１６
のエッチバックと多結晶シリコン７１１３の選択エツチ
ングを同時に行うこともできる。即ち、第２図（ｂ）〜
（ｄ）を連続して行うことができる。

次イテ、５ｉｎ２膜１４及びＳｉＮ膜１６を除去したの
ち、第１図（Ｃ）に平面図を、第２図（ｅ）に第１図（
ｃ）の矢視Ｃ−Ｃ断面図を示すように、全面にレジスト
１７を塗布し、受光部形成領域上のレジスト１７に開口
を形成する。ここで、第２図（ｂ）〜（ｄ）の工程は同
じエッチャントを用いて同時に行うことも可能である。

次いで、第１図（ｄ）及び第２図（ｆ）に示すように、
レジスト１７をマスクに異方性ドライエツチングで多結
晶シリコンＭ　１３　（１３ａ、１３ｂ　）を選択エツ
チングし、受光部領域上の多結晶シリコン膜１３を取り
除く。続いて、レジスト１７を除去したのち、基板１０
の露出面にイオン注入等により受光部１８を形成するこ
とにより、固体撮像装置が完成する。

このように本実施例方法によれば、５ｉ０２！１１４の
側壁部にセルファラインでＳｉＮ膜１６を残存させるこ
とにより、リソグラフィでは困難な微細幅の開口を形成
することができ、これを利用して多結晶シリコン膜１３
を選択エツチングすることにより、電極間隙の極めて狭
い転送電極１３ａ、１３ｂを形成することができる。

このため、単層多結晶シリコン１３から転送電極１３ａ
、１３ｂを形成することができ、且つ電極間隙を極めて
短くすることが可能となり、転送効率の高い固体撮像装
置を実現することができる。また、２層多結晶シリコン
で転送電極を形成する場合に比較して、表面の平坦性の
向上をはかり得る利点がある。

第３図は本発明の第２の実施例を説明するための工程断
面図である。なお、第２図と同一部分には同一符号を付
して、その詳しい説明は省略する。この実施例が先に説
明した実施例と異なる点は、転送電極のバターニングの
方法にある。

本実施例では、まず第３図（ａ）に示すように、シリコ
ン基板１０上に熱酸化法により厚さ　１００〜１０００
人の酸化膜（ゲート絶縁膜）１２を形成したのち、同図
（ｂ）に示すように厚さ　２０００〜ＢＤＤＯ人の多結
晶シリコン膜１３を堆積する。その後、気相拡散法等に
より燐或いは砒素を多結晶シリコン膜１３に拡散させ、
シート抵抗を２０Ω／ｃｍ２以下にする。

次いて、第３図（Ｃ）に示すように多結晶シリコン膜１
３を微少量酸化して酸化膜２１を形成したのち、その上
に多結晶シリコン膜２２及びＳｉＯ２膜１４を堆積する
。次いで、第３図（ｄ）に示すように、ＳｉＯ２膜１４
上にストライプ状の開口を有するレジスト１５を形成し
、このレジスト１５をマスクに５ｉｎ２膜１４を選択エ
ツチングする。

次いで、レジスト１５を除去したのち、第３図（ｅ）に
示すように、全面にＳｉＮ膜１６を堆積する。続いて、
異方性エツチングにより、第３図（ｆ’）に示すように
ＳｉＮ膜１６をエッチバックし、５ｉ０２膜１４の側壁
部にのみＳｉＮ膜１６を残す。

次いで、第３図（ｇ）に示すように、５ｉｎ２膜１４及
びＳｉＮ膜１６をマスクに多結晶シリコン膜２２を選択
エツチングする。続いて、第３図（ｈ）に示すように、
多結晶シリコン膜２２の側壁を酸化し酸化膜２３を形成
する。このとき、多結晶シリコンの酸化により形成され
た酸化膜２３はその体積が増大しており、酸化膜２３の
間隙は多結晶シリコン膜２２の間隙よりも狭くなってい
る。次いで、第３図（ｉ）に示すように、５ｉｎ２膜１
４．ＳｉＮ膜１６及び側壁酸化膜２３をマスクに多結晶
シリコン膜１３を選択エツチングすることにより、転送
電極１３ａ。

１３ｂを形成する。

このように本実施例によれば、側壁残しの技術と多結晶
シリコンの酸化による体積増大を利用することにより、
先の実施例よりもさらに狭　。

い電極間隙を実現することができる。なお、この実施例
は、固体撮像装置に限るものではなく、従来のりソグラ
フィでは実現できない狭い電極間隙を実現する際に利用
することが可能である。

なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。電極材料としては、多結晶シリコン以外に、モリ
ブデンシリサイド、タングステンシリサイド等の各種シ
リサイド及び各種金属を用いることもできる。その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施す
ることができる。

［発明の効果コ以上詳述したように本発明によれば、転送電極形成のた
めのマスクとして、セルファラインによる側壁残しの絶
縁膜を用いることにより、単層多結晶シリコンてＣＣＤ
の転送電極を形成することができ、且つ電極間距離を十
分短くすることのできる固体撮像装置を製造することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係わる固体撮像装置の
製造工程を示す平面図、第２図は第１図の各部の矢視断
面図、第３図は本発明の第２の実施例方法を説明するた
めの工程断面図、第４図乃至第６図はそれぞれ従来の固
体撮像装置の概略構成を説明するためのもので、第４図
は全体構成を示す平面図、第５図は２層多結晶シリコン
による１画素構成を拡大して示す図、第６図は単層多結
晶シリコンによる１画素構成を拡大して示す図である。１０・・・半導体基板、１１・・・垂直ＣＣＤ　（信号電荷転送部）、１２・・
・ゲート絶縁膜、１３・・・多結晶シリコン膜、１３ａ、１３ｂ−＝転送電極、１４・・・ＳｉＯ２膜（第１のマスク材料膜）、１５・
・・レジスト、１６・・・ＳｉＮ膜（第２のマスク材料膜）、１７・・
・レジスト（第３のマスク材料膜）。出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第　２　図第３図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体基板に複数のフォトダイオードを２次元状
に配列すると共に、該ダイオードに隣接して複数本の信
号電荷転送部を配列してなり、信号電荷転送部の転送電
極を単一層の導電膜で形成した固体撮像装置の製造方法
において、前記基板上にゲート絶縁膜を介して導電膜を形成する工
程と、前記導電膜上にストライプ状の開口を有する第１
のマスク材料膜を形成する工程と、第１のマスク材料膜
の少なくとも側壁部にセルフアラインで第２のマスク材
料膜を形成する工程と、次いで第１及び第２のマスク材
料膜を用いて前記導電膜を選択エッチングし、該導電膜
に狭いギャップを形成する工程と、第１及び第２のマス
ク材料膜を除去したのち、受光部形成のための開口を有
する第３のマスク材料膜を形成する工程と、第３のマス
ク材料膜を用いて前記導電膜を選択エッチングし、該導
電膜に広いスペースを形成する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。
（２）半導体基板に複数のフォトダイオードを２次元状
に配列すると共に、該ダイオードに隣接して複数本の信
号電荷転送部を配列してなり、信号電荷転送部の転送電
極を単一層の導電膜で形成した固体撮像装置の製造方法
において、前記基板上にゲート絶縁膜を介して導電膜を形成する工
程と、前記導電膜上に多結晶シリコン膜を形成する工程
と、前記多結晶シリコン膜上にストライプ状の開口を有
するマスク材料膜を形成する工程と、前記マスク材料膜
を用いて前記多結晶シリコン膜を選択エッチングする工
程と、前記多結晶シリコン膜を酸化して該多結晶シリコ
ン膜の側壁部にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記
マスク材料膜及びシリコン酸化膜を用いて前記導電膜を
選択エッチングする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。