JPH05182992A - 固体撮像素子の製造方法 - Google Patents

固体撮像素子の製造方法

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JPH05182992A
JPH05182992A JP35975291A JP35975291A JPH05182992A JP H05182992 A JPH05182992 A JP H05182992A JP 35975291 A JP35975291 A JP 35975291A JP 35975291 A JP35975291 A JP 35975291A JP H05182992 A JPH05182992 A JP H05182992A
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oxide film
film
forming
pattern
charge transfer
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JP35975291A
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Kiyohiko Sakakibara
清彦 榊原
Satoshi Yamakawa
聡 山川
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 同一工程で形成したゲート酸化膜上に、複数
の電荷転送電極群を形成することができ、これにより電
荷転送電極群間のポテンシャル変化を抑えることができ
る固体撮像素子の製造方法を得る。 【構成】 半導体基板11上に、酸化膜12を形成する
工程と、酸化膜12上に窒化膜13を形成する工程とを
含み、これら膜上に複数の電荷転送電極群を形成する際
に、第1の電荷転送電極群15が形成されるべきパター
ンの反転パターンで酸化膜14を形成し、この酸化膜に
より、エッチバック法又はリフトオフ法で第1の電荷転
送電極群15をなす導電膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は固体撮像素子の製造方
法に関し、特に電極の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年の固体撮像素子の微細化に伴い、単
位画素面積は増々、縮小され、これに対し十分な信号電
荷を転送するためにCCD埋め込みチャネル深さは浅く
形成される傾向にある。
【0003】図4は従来の固体撮像素子のCCD部のゲ
ート電極の製造方法を示す。図において、21は半導体
基板(一般にはP型)、22はゲート酸化膜であるシリ
コン酸化膜、23,25はポリシリコン膜、24はレジ
スト、26はCCD埋め込みチャネルである。
【0004】次に、従来の固体撮像素子の電極の製造方
法について工程順に説明する。P型半導体基板21上に
熱酸化法によりゲート酸化膜22を形成する(図4(a)
)。次に前記酸化膜22上にポリシリコン膜23を形
成し、第1の電極群を設けるべき領域上のポリシリコン
膜23上にレジスト24をパターニングする(図4
(b))。前記レジスト24をマスクとしてポリシリコン
膜23、シリコン酸化膜22をエッチング除去し、第1
の電極群23を形成する(図4(c) )。
【0005】ここで一般に、ポリシリコン膜に対し酸化
膜および窒化膜はエッチングの選択比を大きく設定する
ことが困難である。このため、一般的には、第1の電極
群23を形成した後、第2の電極群を設けるべき領域の
酸化膜の全面除去を行い、改めてゲート酸化膜22を形
成する必要がある(図4(d) )。この際のポリシリコン
23表面の酸化膜22を層間絶縁膜として、第2の電極
群25を同様に形成する(図4(e) )。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の電極の製造方法
は、以上のようになされているので、図4(c) において
シリコン酸化膜22を除去する際、及び図4(d) におい
て基板表面を酸化する際に、第2の電極群を形成する領
域の基板表面が第1の電極群を形成する基板に比べ薄く
なってしまうため、図4(f) に示すように、これらの領
域でCCD埋め込みチャネルの深さが異なっていた。こ
こで図4(f) は図4(e) のI領域を拡大したものであ
る。
【0007】また、一般にCCD埋め込みチャネルはリ
ン又はヒ素をドープして形成されており、これら不純物
はシリコン酸化の際に、酸化膜にとり込まれず、Si表
面にパイルアップする傾向にある。このため、第1,第
2の電極群での不純物分布は、図5に示すようになる。
ここで、図5の横軸の深さはシリコン基板と酸化膜との
界面を基準(0)とした。ところで、接合が浅くなると
ポテンシャルは低くなり、一方表面濃度が高くなるとポ
テンシャルは高くなるが、この場合接合が浅くなるとい
う効果の方が強いため、図6に示すように第2の電極群
のポテンシャルの方が低くなり、電極群間でポテンシャ
ル変化が生じる。このポテンシャル変化により、CCD
の最大電荷転送量の低下や、転送効率の劣化を招くとい
う問題点があった。
【0008】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、第1,第2の電極群のゲート
酸化膜に同一形成されたものを用いることが可能な固体
撮像素子の電極の製造方法を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明に係る固体撮像
素子の製造方法は、半導体基板上に第1の酸化膜を形成
し、前記第1の酸化膜上に窒化膜を形成し、前記窒化膜
上に第1の電荷転送電極群が形成されるべきパターンの
反転パターンで第2の酸化膜を形成し、前記第2の酸化
膜の反転パターンを形成した窒化膜上に導電膜を堆積
し、前記導電膜上にレジストを表面が平坦になるように
堆積し、エッチバック法により前記レジストと前記導電
膜を前記第2の酸化膜の反転パターンが露出するまでエ
ッチングすることにより第1の電荷転送電極群を形成
し、前記第1の酸化膜と窒化膜を残すように前記第2の
酸化膜の反転パターンを除去し、第2の電荷転送電極群
を形成するようにしたものである。
【0010】また、この発明に係る固体撮像素子の製造
方法は、半導体基板上に第1の酸化膜を形成し、前記第
1の酸化膜上に窒化膜を形成し、前記窒化膜上に、第1
の電荷転送電極群が形成されるべきパターンの反転パタ
ーンで第2の酸化膜を形成し、前記第2の酸化膜の反転
パターンの側面に付着しないように前記第2の酸化膜の
反転パターン及び前記窒化膜上に導電膜を堆積し、リフ
トオフ法により前記第2の酸化膜の反転パターンを除去
することにより第1の電荷転送電極群を形成し、前記第
2の酸化膜の反転パターンを除去した領域に第2の電荷
転送電極群を形成するようにしたものである。
【0011】また、この発明に係る固体撮像素子の製造
方法は、半導体基板の一主面上に、熱酸化法によって絶
縁膜を形成し、前記絶縁膜上にCVD法によって窒化膜
を形成し、前記窒化膜上にCVD法により酸化膜を形成
し、前記酸化膜を所定のパターンにパターニングして電
極の分離部を形成し、前記電極の分離部を形成した窒化
膜上に電極となる導電膜を形成し、前記導電膜上にレジ
ストを表面が平坦になるように堆積し、エッチバック法
により電極分離の酸化膜が露出するまでエッチングする
ようにしたものである。
【0012】
【作用】この発明においては、上記構成ことによって、
第2のゲート電極群を形成するべき領域のゲート酸化
膜,窒化膜上で、第1のゲート電極群を直接パターニン
グする工程を含まないため、一回で形成したゲート酸化
膜を第1,第2のゲート電極で用いることが可能とな
り、これによりゲート電極間でのCCD埋め込みチャネ
ル深さの差が抑えられ、電極群間で均一なポテンシャル
を得ることができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図について説明す
る。図1は本発明の第1の実施例による固体撮像素子の
電極の製造方法を示す図である。図において、11はシ
リコン基板、12,14はシリコン酸化膜、13はシリ
コン窒化膜、15,17はポリシリコン膜、16はレジ
ストである。
【0014】次に製造工程を順に説明する。先ず、シリ
コン基板11を酸化し、絶縁膜となるシリコン酸化膜1
2を形成する。さらに、このシリコン酸化膜12上に窒
化膜13を形成する(図1(a) )。この窒化膜13は後
工程で、シリコン酸化膜12がエッチングされないよう
にストッパーとなる。
【0015】次に、前記窒化膜13上に、第1のゲート
電極群が形成されるパターンの反転パターンで酸化膜1
4を堆積し、パターニングする(図1(b) )。次に前記
酸化膜14上にポリシリコン膜15を堆積する(図1
(c) )。次に前記ポリシリコン膜15に、ポリシリコン
膜と同じエッチングレートを有するレジスト16をその
レジスト表面が平坦となるように堆積する(図1(d)
)。次にレジスト16及びポリシリコン膜15を同時
にエッチングする。この際、各々のエッチングレートが
等しいため、エッチバック法によりレジストの平坦面を
保ちつつエッチングが進む。この状態で、前記酸化膜1
4が露出するまでエッチングを行う(図1(e))。
【0016】前記のように、一般にポリシリコン膜に対
し、シリコン酸化膜および窒化膜はそのエッチングにお
いて選択比を大きくとることが困難である。しかるに、
この製造法では第2の電極が形成されるべき領域のゲー
ト酸化膜12が、第1のゲート電極形成の際にシリコン
酸化膜14で覆われているため、膜厚等が変化すること
はない。また、前記シリコン酸化膜14は、一般に酸化
膜と窒化膜のエッチングでの選択比を大きく設定するこ
とが可能なため、第2のゲート電極となるべき領域のゲ
ート酸化膜12、および窒化膜13を保ったまま除去す
ることが可能である。
【0017】このようにして、シリコン酸化膜14を除
去した後、従来の製造法と同様に、前記第1のゲート電
極群15表面を酸化し、第2のゲート電極群17を堆積
し、パターニングする(図1(f) )。なお、前記実施例
では、第1の電極群の形成にエッチバック法を用いてい
るが、これはリフトオフ法を用いることも可能である。
【0018】図2は本発明の第2の実施例による固体撮
像素子の電極製造方法を示す図であり、これはリフトオ
フ法により第1の電極群を形成するものである。図2
(a) 、(b) に示すようにシリコン酸化膜14を形成した
後に、ポリシリコン膜15を適当な方法で推積すると、
図2(c) に示すように、シリコン酸化膜14により第1
の電極群領域のポリシリコン膜15を第2の電極群領域
のポリシリコン膜15と分離して堆積することができ
る。この後に、リフトオフ法によりシリコン酸化膜14
を除去することにより、図2(d) に示すように、第1の
電極群領域にのみポリシリコン膜15を形成することが
できる。ここで、シリコン酸化膜14の除去は、ポリシ
リコン膜15,シリコン窒化膜に対しエッチング性をも
たず、シリコン酸化膜14に対してのみエッチング性を
もつエッチング剤を用いてウェットエッチングを行うこ
とにより達成できる。この時同時にシリコン酸化膜14
上のポリシリコン膜15も除去され、第1の電極群のみ
が形成されることとなる。この後、上記第1の実施例と
同様にして、第2の電極群を形成する。
【0019】図3はこの発明の第3の実施例による固体
撮像素子の電極製造方法を示す図である。図において、
32,34はシリコン酸化膜、33はシリコン窒化膜、
36はポリシリコン膜、35,37はレジストである。
【0020】次に製造工程を順に説明する。先ずシリコ
ン基板31を酸化し、絶縁膜となるシリコン酸化膜32
を形成する(図3(a) )。次に、上記シリコン酸化膜3
2上にCDV法によってシリコン窒化膜33を堆積す
る。この窒化膜は後工程でのエッチングストッパーとな
る(図3(b) )。次いで上記シリコン窒化膜33上に、
CVD法によってシリコン酸化膜34を堆積する(図3
(c) )。
【0021】さらに、上記シリコン酸化膜34上にレジ
ストを塗布し、写真製版工程を経て所定間隔を隔てて配
列される複数のレジストパターン35を形成する(図3
(d))。次に上記レジストパターン35をマスクとして
シリコン酸化膜34をエッチングしてパターニングし、
レジスト35を除去する。この酸化膜は、電極の分離を
行う(図3(e) )。
【0022】次にパターニングしたシリコン酸化膜3
4、シリコン窒化膜33上に、電荷結合素子の電極とな
るポリシリコン膜36を堆積する(図3(f) )。次に、
上記ポリシリコン膜36上にレジスト37を表面が平ら
になる膜厚になるように塗布する(図3(g) )。
【0023】最後に、上記レジスト37と、ポリシリコ
ン膜36のエッチングレートが等しくなる条件下で、エ
ッチバック法によるエッチングを行い、電極分離の酸化
膜34が、ポリシリコン膜36上に露出するまでエッチ
ングを行う(図3(h) )。
【0024】このように、第1、第2、第3の実施例に
よる固体撮像素子の電極製造方法においては、第2のゲ
ート電極群を形成するべき領域のゲート酸化膜,窒化膜
上で、第1のゲート電極群を直接パターニングする工程
を含まないため、第1、第2の電極群のゲート酸化膜に
一回で形成したものを用いることができ、一回で同時に
形成したゲート酸化膜上に第1および第2のゲート電極
群を形成することが可能であり、このためゲート電極群
間のポテンシャル変化を抑えることができ、CCDの最
大電荷輸送量の低下や輸送効率の劣化を防ぐことができ
る。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明の固体撮像素子の製
造方法によれば、半導体基板上に第1の酸化膜を形成
し、前記第1の酸化膜上に窒化膜を形成し、前記窒化膜
上に第1の電荷転送電極群が形成されるべきパターンの
反転パターンで第2の酸化膜を形成し、前記第2の酸化
膜の反転パターンを形成した窒化膜上に導電膜を堆積
し、前記導電膜上にレジストを表面が平坦になるように
堆積し、エッチバック法により前記レジストと前記導電
膜を前記第2の酸化膜の反転パターンが露出するまでエ
ッチングすることにより第1の電荷転送電極群を形成
し、前記第1の酸化膜と窒化膜を残すように前記第2の
酸化膜の反転パターンを除去し第2の電荷転送電極群を
形成するようにしたので、一回で同時に形成したゲート
酸化膜上に第1および第2のゲート電極群を形成するこ
とが可能であり、このためゲート電極群間のポテンシャ
ル変化を抑えることができ、CCDの最大電荷輸送量の
低下や輸送効率の劣化を防ぐことができるという効果が
ある。
【0026】また、半導体基板上に第1の酸化膜を形成
し、前記第1の酸化膜上に窒化膜を形成し、前記窒化膜
上に、第1の電荷転送電極群が形成されるべきパターン
の反転パターンで第2の酸化膜を形成し、前記第2の酸
化膜の反転パターンの側面に付着しないように前記第2
の酸化膜の反転パターン及び前記窒化膜上に導電膜を堆
積し、リフトオフ法により前記第2の酸化膜の反転パタ
ーンを除去することにより第1の電荷転送電極群を形成
し、前記第2の酸化膜の反転パターンを除去した領域に
第2の電荷転送電極群を形成するようにしたので、上記
と同様、一回で同時に形成したゲート酸化膜上に第1お
よび第2のゲート電極群を形成することが可能であり、
このためゲート電極群間のポテンシャル変化を抑えるこ
とができ、CCDの最大電荷輸送量の低下や輸送効率の
劣化を防ぐことができるという効果がある。
【0027】また、半導体基板の一主面上に、熱酸化法
によって絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上にCVD法によ
って窒化膜を形成し、前記窒化膜上にCVD法により酸
化膜を形成し、前記酸化膜を所定のパターンにパターニ
ングして電極の分離部を形成し、前記電極の分離部を形
成した窒化膜上に電極となる導電膜を形成し、前記導電
膜上にレジストを表面が平坦になるように堆積し、エッ
チバック法により電極分離の酸化膜が露出するまでエッ
チングするようにしたので、一回で同時に形成したゲー
ト酸化膜上に第1および第2のゲート電極群を形成する
ことが可能であり、このためゲート電極群間のポテンシ
ャル変化を抑えることができ、CCDの最大電荷輸送量
の低下や輸送効率の劣化を防ぐことができるという効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例による固体撮像素子の製
造法を示す図である。
【図2】本発明の第2の実施例による固体撮像素子の製
造法を示す図である。
【図3】本発明の第3の実施例による固体撮像素子の製
造法を示す図である。
【図4】従来の固体撮像素子の製造方法を示す図であ
る。
【図5】従来の固体撮像素子の電極群間でのチャネル不
純物分布の差を示す図である。
【図6】従来の固体撮像素子の電極群間でのポテンシャ
ル差を示す図である。
【符号の説明】
11 シリコン基板 12 シリコン酸化膜 13 シリコン窒化膜 14 シリコン酸化膜 15 ポリシリコン膜 16 レジスト 17 ポリシリコン膜 21 シリコン基板 22 シリコン酸化膜 23 ポリシリコン膜 24 レジスト 25 ポリシリコン膜 26 CCD埋め込みチャネル層 31 シリコン基板 32 シリコン酸化膜 33 シリコン窒化膜 34 シリコン酸化膜 35 レジスト 36 ポリシリコン膜 37 レジスト

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に第1の酸化膜を形成する
    工程と、 前記第1の酸化膜上に窒化膜を形成する工程と、 前記窒化膜上に、第1の電荷転送電極群が形成されるべ
    きパターンの反転パターンで第2の酸化膜を形成する工
    程と、 前記第2の酸化膜の反転パターンを形成した窒化膜上に
    導電膜を堆積する工程と、 前記導電膜上にレジストを表面が平坦になるように堆積
    する工程と、 エッチバック法により、前記レジストと前記導電膜を前
    記第2の酸化膜の反転パターンが露出するまでエッチン
    グし、第1の電荷転送電極群を形成する工程と、 前記第1の酸化膜と窒化膜を残すように前記第2の酸化
    膜の反転パターンを除去し、第2の電荷転送電極群を形
    成する工程とを有することを特徴とする固体撮像素子の
    製造方法。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に第1の酸化膜を形成する
    工程と、 前記第1の酸化膜上に窒化膜を形成する工程と、 前記窒化膜上に、第1の電荷転送電極群が形成されるべ
    きパターンの反転パターンで第2の酸化膜を形成する工
    程と、 前記第2の酸化膜の反転パターンの側面に付着しないよ
    うに前記第2の酸化膜の反転パターン及び前記窒化膜上
    に導電膜を堆積する工程と、 リフトオフ法により、前記第2の酸化膜の反転パターン
    を除去し、第1の電荷転送電極群を形成する工程と、 前記第2の酸化膜の反転パターンを除去した領域に第2
    の電荷転送電極群を形成する工程とを有することを特徴
    とする固体撮像素子の製造方法。
  3. 【請求項3】 半導体基板の一主面上に、熱酸化法によ
    って絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜上にCVD法によって窒化膜を形成する工程
    と、 前記窒化膜上にCVD法により酸化膜を形成する工程
    と、 前記酸化膜を所定のパターンにパターニングし、電極の
    分離部を形成する工程と、 前記電極の分離部を形成した窒化膜上に電極となる導電
    膜を形成する工程と、 前記導電膜上にレジストを表面が平坦になるように堆積
    する工程と、 エッチバック法により、電極分離の酸化膜が露出するま
    でエッチングする工程とを有することを特徴とする固体
    撮像素子の製造方法。
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