JPH04279037A - 固体撮像素子の製造方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は固体撮像素子の製造方法
に関し、特に隣合う第１転送電極間のギャップと第２転
送電極用多結晶シリコン層の厚みとの関係に改良を施し
た固体撮像素子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＣＣＤ固体撮像素子には、高解像
度や低スミアなどの高画質化が要求されているおり、特
にＦＩＴ型のイメ−ジセンサは低スミアが可能なため注
目されている。ところで、このイメ−ジセンサは高速駆
動が要求されるため、転送電極配線の抵抗と容量をでき
るだけ小さくする必要がある。そこで、従来の２層の多
結晶シリコンゲ−ト電極構造（図２参照）から単層ゲ−
ト電極構造（図３参照）のＣＣＤ固体撮像素子が研究さ
れている。図２は、従来のＣＣＤ固体撮像素子の一例を
示す。図において、１はｐ型のＳｉ基板、２はこの基板
１上に形成されたｎ型の電荷転送路であり、この電荷転
送路２を含む基板１上に絶縁膜３を介して１層目の多結
晶シリコンからなるゲ−ト電極４，及びこのゲ−ト電極
４に一部がオ−バ−ラップする２層目の多結晶シリコン
からなるゲ−ト電極５が形成されている。なお、図中の
６は、両ゲ−ト電極間に介在する熱酸化膜である。また
、図３は、ゲ−ト電極４，５が互いにオ−バラップする
ことなく絶縁膜３上に互いに離間して形成されている状
態を示す。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＣＣＤ固体撮像素子によれば、ゲ−ト４，５間のギャッ
プ（Ｇ）が熱酸化膜６の膜厚で規定されていたため、Ｇ
＝０．１〜０．３μｍ程度に抑えられていた。しかし、
エッチングにより電極を作る場合、ギャップを０．５μ
ｍ以下にするのが難しく、ギャップ下のチャネルにポン
テンシャルのくぼみができるという問題点があった（図
４参照）。そこで、このくぼみの低減対策として、（１
）　イオン注入によってギャップ下の実行的なｎ型不純
物濃度を下げる度を高くする。 （２）　ゲ−ト酸化膜の膜厚を厚くする。

【０００４】（３）　ギャップ内の絶縁膜を誘電率の高
いＳｉＮにするなどの方法がとられているが、十分な対
策に至っていないのが現状である（セミコンダクタ−ワ
−ルド，１９９０年，５月号）。

【０００５】しかし、上記（１）　，（２）　の場合、
工程が複雑になるという問題を有する。また、（２）　
の場合、電荷転送路に光が漏れ込み易くなり、スミア特
性の劣化が懸念される。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
、ＬＤＤ構造のトランジスタの側壁スペ−サを形成する
方法を利用することにより、第１・第２電極間のギャッ
プを小さくできる固体撮像素子の製造方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板に
光電変換する感光部、及びこの感光部で光電変換された
電荷を転送する電荷転送路を形成する工程と、前記半導
体基板上に互いに離間された第１転送電極をゲ−ト絶縁
膜を介して形成する工程と、第１転送電極の表面に酸化
膜を形成する工程と、全面に前記第１転送電極間のギャ
ップの１／２に対して前記酸化膜表面から測定した膜厚
が大きくなるように多結晶シリコン層を堆積する工程と
、前記多結晶シリコン層を異方性エッチング法によりエ
ッチングして第１転送電極間に前記酸化膜を介して第２
転送電極を埋め込む工程とを具備することを特徴とする
固体撮像素子の製造方法である。

【０００８】本発明において、多結晶シリコン層の膜厚
ｄと第１転送電極間のギャップＧとの関係をｄ＞１／２
・Ｇとするのは、この関係をみたさないと、第２転送電
極間に２層目の多結晶シリコン層を堆積し、エッチング
後に多結晶シリコンが十分残存せず、目的とする第２電
荷転送電極が形成されないからである。

【０００９】

【作用】本発明においては、多結晶シリコン層の膜厚ｄ
と第１転送電極間のギャップＧとの関係をｄ＞１／２・
Ｇとすることにより、第１・第２転送電極間のギャップ
を１ｐｏｌｙ酸化膜厚分と小さくでき、ギャップ下のチ
ャネルのポテンシャルにくぼみが発生するのを回避でき
る。 また、従来の単層構造の固体撮像素子のようにイオン注
入，窒化膜の導入等の複雑なプロセスを行う必要がなく
、ゲ−ト酸化膜厚も変える必要もなく、スミアの心配も
ない。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例に係るＣＣＤ固体撮
像素子の製造方法について図１を参照して説明する。

【００１１】まず、ｐ型のＳｉ基板２１上に、ｎ型の電
荷転送路２２、ゲ−ト酸化膜２３を順次形成した。つづ
いて、前記ゲ−ト酸化膜２３上に多結晶シリコン層を堆
積した後、これをパタ−ニングして１層目の第１転送電
極２４ａ，２４ｂを形成した。ひきつづき、前記転送電
極を酸化して酸化膜２５を形成した（図１（Ａ）参照）
。

【００１２】次に、ＣＶＤ法により、全面に多結晶シリ
コン層２６を堆積した（図１（Ｂ）参照）。ここで、多
結晶シリコン層２６の膜厚ｄ（酸化膜２５表面から多結
晶シリコン層の上面までの距離）は、前記第１転送電極
２４ａ，２４ｂ間の距離（ギャップ）Ｇに対して、Ｇ＜
２ｄの関係にした。

【００１３】次に、前記多結晶シリコン層２６を異方性
エッチングにより均一にエッチングした。これにより、
多結晶シリコン層２６が酸化膜２５で覆われた第１転送
電極２４ａ，２４ｂのギャップに、側壁スペ−サが両側
からくっつく形で埋設されて第２転送電極２７が形成さ
れた（図１（Ｃ）参照）。

【００１４】しかして、上記実施例に係る固体撮像素子
の製造方法によれば、１層目の第１転送電極２４ａ，２
４ｂをゲ−ト酸化膜２３上に形成し、前記転送電極を酸
化して酸化膜２５を形成した後、全面に膜厚ｄが前記第
１転送電極２４ａ，２４ｂ間の距離（ギャップ）Ｇに対
してＧ＜２ｄの関係にある多結晶シリコン層２６を堆積
するため、この後多結晶シリコン層２６を異方性エッチ
ング法によりエッチングすることにより、多結晶シリコ
ン層２６が酸化膜２５で覆われた第１転送電極２４ａ，
２４ｂのギャップに、高さが第１転送電極と略同じで側
壁スペ−サが両側からくっつく形で埋設された第２転送
電極２７を形成することができる。従って、第１・第２
転送電極間のギャップを１ｐｏｌｙ酸化膜厚分と小さく
でき、ギャップ下のチャネルのポテンシャルにくぼみが
発生するのを回避できる。

【００１５】また、従来の単層構造の固体撮像素子のよ
うにイオン注入，窒化膜の導入等の複雑なプロセスを行
う必要がなく、ゲ−ト酸化膜厚も変える必要もなく、ス
ミアの心配もない。

【００１６】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、ＬＤ
Ｄ構造のトランジスタの側壁スペ−サを形成する方法を
利用することにより、第１・第２転送電極間のギャップ
を小さくでき、かつ工程が簡単でスミアの発生の恐もな
い固体撮像素子の製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るＣＣＤ固体撮像素子の
製造方法を工程順に説明するための断面図。

【図２】従来のＣＣＤ固体撮像素子の説明図。

【図３】従来のＣＣＤ固体撮像素子の断面図。

【図４】従来のＣＣＤ固体撮像素子によるチャネルポテ
ンシャル特性図。

【符号の説明】

２１…ｐ型のシリコン基板、２２…電荷転送路、２３…
ゲ−ト酸化膜、２４ａ，２４ｂ…第１転送電極、２５…
酸化膜、２６…多結晶シリコン層、２７…第２転送電極
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　半導体基板に光電変換する感光部、及
   びこの感光部で光電変換された電荷を転送する電荷転送
   路を形成する工程と、前記半導体基板上に互いに離間さ
   れた第１転送電極をゲ−ト絶縁膜を介して形成する工程
   と、第１転送電極の表面に酸化膜を形成する工程と、全
   面に前記第１転送電極間のギャップの１／２に対して前
   記酸化膜表面から測定した膜厚が大きくなるように多結
   晶シリコン層を堆積する工程と、前記多結晶シリコン層
   を異方性エッチング法によりエッチングして第１転送電
   極間に前記酸化膜を介して第２転送電極を埋め込む工程
   とを具備することを特徴とする固体撮像素子の製造方法
   。