JP3214432B2 - 固体撮像装置の製造方法 - Google Patents
固体撮像装置の製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、固体撮像装置の
製造方法に係り、詳しくは、異なる膜厚のゲート絶縁膜
を有する電荷転送部と出力増幅部とを備えてなる固体撮
像装置の製造方法に関する。
製造方法に係り、詳しくは、異なる膜厚のゲート絶縁膜
を有する電荷転送部と出力増幅部とを備えてなる固体撮
像装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、固体撮像装置の代表として、
ＣＣＤ(Charge Coupled Device)が知られている。この
ＣＣＤは、共通の半導体基板に形成された、入射光を光
電変換する受光部と、この受光部により光電変換された
電荷を転送する電荷転送部と、その電荷を検出して信号
を出力する出力増幅部とを備えている。ここで、受光
部、電荷転送部及び出力増幅部は、いずれも半導体基板
上に形成されたゲート絶縁膜を構成要素として、各々が
上記のような役割を担うようになっている。
ＣＣＤ(Charge Coupled Device)が知られている。この
ＣＣＤは、共通の半導体基板に形成された、入射光を光
電変換する受光部と、この受光部により光電変換された
電荷を転送する電荷転送部と、その電荷を検出して信号
を出力する出力増幅部とを備えている。ここで、受光
部、電荷転送部及び出力増幅部は、いずれも半導体基板
上に形成されたゲート絶縁膜を構成要素として、各々が
上記のような役割を担うようになっている。
【０００３】図１４は、例えばインターライン転送方式
に用いられる従来の固体撮像装置（以下、第１の従来技
術ともいう）の概略を示す構成図で、半導体基板の受光
領域にマトリクス状に配置された複数のフォトダイオー
ドからなる受光部５１が形成され、この受光部５１には
一列ごとに垂直方向に配置されて、受光部５１から読出
した電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送部（垂直シ
フトレジスタ）５２が形成されている。また、その垂直
電荷転送部５２の下方には、垂直方向に転送されてきた
電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部（水平シフト
レジスタ）５３が形成され、さらにこの水平電荷転送部
５３には隣接して出力増幅部５４が形成されている。
に用いられる従来の固体撮像装置（以下、第１の従来技
術ともいう）の概略を示す構成図で、半導体基板の受光
領域にマトリクス状に配置された複数のフォトダイオー
ドからなる受光部５１が形成され、この受光部５１には
一列ごとに垂直方向に配置されて、受光部５１から読出
した電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送部（垂直シ
フトレジスタ）５２が形成されている。また、その垂直
電荷転送部５２の下方には、垂直方向に転送されてきた
電荷を水平方向に転送する水平電荷転送部（水平シフト
レジスタ）５３が形成され、さらにこの水平電荷転送部
５３には隣接して出力増幅部５４が形成されている。
【０００４】図１５は、水平電荷転送部５３及び出力増
幅部５４を示す断面図である。水平電荷転送部５３は、
Ｐ型半導体基板５５に形成された電荷転送路となるＮ型
半導体層５６上に形成されて、ゲート絶縁膜５７を介し
て形成されたポリシリコン膜等からなる第１層目電荷転
送電極５８と、この第１層目電荷転送電極５８と酸化膜
５９を介して、かつゲート絶縁膜５７を介して形成され
たポリシリコン膜等からなる第２層目電荷転送電極６０
とを有している。ゲート絶縁膜５７は、窒化膜（Ｓｉ3
Ｎ4）６１の両面に酸化膜（ＳｉＯ2）６２、６４を形成
した多層膜から構成されている。なお、Ｐ型半導体基板
５５の別の位置には受光部が形成されているが、図示を
省略している。
幅部５４を示す断面図である。水平電荷転送部５３は、
Ｐ型半導体基板５５に形成された電荷転送路となるＮ型
半導体層５６上に形成されて、ゲート絶縁膜５７を介し
て形成されたポリシリコン膜等からなる第１層目電荷転
送電極５８と、この第１層目電荷転送電極５８と酸化膜
５９を介して、かつゲート絶縁膜５７を介して形成され
たポリシリコン膜等からなる第２層目電荷転送電極６０
とを有している。ゲート絶縁膜５７は、窒化膜（Ｓｉ3
Ｎ4）６１の両面に酸化膜（ＳｉＯ2）６２、６４を形成
した多層膜から構成されている。なお、Ｐ型半導体基板
５５の別の位置には受光部が形成されているが、図示を
省略している。
【０００５】一方、出力増幅部５４は、Ｐ型半導体基板
５５の他の位置に形成されたＮ+ 型半導体領域からなる
ソース領域６５及びドレイン領域６６と、酸化膜からな
るゲート絶縁膜６７を介して形成されたポリシリコン膜
等からなるゲート電極６８とを有するＭＯＳ(Metal Oxi
de Semiconductor)型トランジスタ６９により構成され
ている。ここで、ＭＯＳ型トランジスタ６９は、インピ
ーダンス変換特性に優れたソースフォロワ接地回路で用
いられることが多い。なお、垂直電荷転送部５２におい
ても水平電荷転送部５３と略同様な構造に形成されてい
る。
５５の他の位置に形成されたＮ+ 型半導体領域からなる
ソース領域６５及びドレイン領域６６と、酸化膜からな
るゲート絶縁膜６７を介して形成されたポリシリコン膜
等からなるゲート電極６８とを有するＭＯＳ(Metal Oxi
de Semiconductor)型トランジスタ６９により構成され
ている。ここで、ＭＯＳ型トランジスタ６９は、インピ
ーダンス変換特性に優れたソースフォロワ接地回路で用
いられることが多い。なお、垂直電荷転送部５２におい
ても水平電荷転送部５３と略同様な構造に形成されてい
る。
【０００６】図１６乃至図２０は、第１の従来技術であ
る上記固体撮像装置の製造方法を工程順に示す工程図で
ある。以下、その製造方法について工程順に説明する。
まず、図１６に示すように、あらかじめＮ型半導体層５
６を形成したＰ型半導体基板５５を用いて、水平電荷転
送部及び出力増幅部を形成すべき領域に、順次、酸化膜
６２、窒化膜６１及び酸化膜６３からなる多層膜を形成
する。これにより、水平電荷転送部５３及び出力増幅部
５４を形成する領域に各々ゲート絶縁膜５７、６７を形
成する。次に、図１７に示すように、水平電荷転送部を
形成する領域のみにゲート絶縁膜５７を介して、ポリシ
リコン膜等からなる第１層目電荷転送電極５８を形成す
る。次に、図１８に示すように、第１層目電荷転送電極
５８直下以外の酸化膜６３を除去した後、高温ＣＶＤ(C
hemical Vapor Deposition）法により、新たにＣＶＤ酸
化膜６４を形成する。次に、図１９に示すように、第１
層目電荷転送電極５８であるポリシリコン膜を酸化処理
してその表面部分及び側面部分に酸化膜を成長させる。
これにより第１層目電荷転送電極５８の表面部分及び側
面部分の酸化膜６４は厚く形成される。これは、第１層
目電荷転送電極５８とこの後に形成される第２層目電荷
転送電極６０との間の絶縁性を十分に確保するためであ
る。次に、図２０に示すように、全面にポリシリコン膜
を形成した後、フォトリソグラフィ法によりパターニン
グして、第２層目電荷転送電極６０及び出力増幅部形成
領域にゲート電極６８を形成する。次に、ゲート電極６
８を利用したセルフアライン法により、Ｎ型不純物をイ
オン打ち込みして、Ｎ+型ソース領域６５及びドレイン
領域６６を形成して、ＭＯＳ型トランジスタ６９を形成
する。以上の工程を経て、第１の従来技術の固体撮像装
置（図１５）が製造される。
る上記固体撮像装置の製造方法を工程順に示す工程図で
ある。以下、その製造方法について工程順に説明する。
まず、図１６に示すように、あらかじめＮ型半導体層５
６を形成したＰ型半導体基板５５を用いて、水平電荷転
送部及び出力増幅部を形成すべき領域に、順次、酸化膜
６２、窒化膜６１及び酸化膜６３からなる多層膜を形成
する。これにより、水平電荷転送部５３及び出力増幅部
５４を形成する領域に各々ゲート絶縁膜５７、６７を形
成する。次に、図１７に示すように、水平電荷転送部を
形成する領域のみにゲート絶縁膜５７を介して、ポリシ
リコン膜等からなる第１層目電荷転送電極５８を形成す
る。次に、図１８に示すように、第１層目電荷転送電極
５８直下以外の酸化膜６３を除去した後、高温ＣＶＤ(C
hemical Vapor Deposition）法により、新たにＣＶＤ酸
化膜６４を形成する。次に、図１９に示すように、第１
層目電荷転送電極５８であるポリシリコン膜を酸化処理
してその表面部分及び側面部分に酸化膜を成長させる。
これにより第１層目電荷転送電極５８の表面部分及び側
面部分の酸化膜６４は厚く形成される。これは、第１層
目電荷転送電極５８とこの後に形成される第２層目電荷
転送電極６０との間の絶縁性を十分に確保するためであ
る。次に、図２０に示すように、全面にポリシリコン膜
を形成した後、フォトリソグラフィ法によりパターニン
グして、第２層目電荷転送電極６０及び出力増幅部形成
領域にゲート電極６８を形成する。次に、ゲート電極６
８を利用したセルフアライン法により、Ｎ型不純物をイ
オン打ち込みして、Ｎ+型ソース領域６５及びドレイン
領域６６を形成して、ＭＯＳ型トランジスタ６９を形成
する。以上の工程を経て、第１の従来技術の固体撮像装
置（図１５）が製造される。
【０００７】図２１は、第２の従来技術を示す断面図で
ある。この第２の従来技術が、上述の第１の従来技術の
それと大きく異なるところは、水平電荷転送部が単層の
電荷転送電極を有している点である。すなわち、同図に
示すように、水平電荷転送部５３には、ゲート絶縁膜５
７を介してポリシリコン膜等からなる電荷転送電極７０
が形成されている。なお、上記以外の点では、上述の第
１従来技術の構成と略同様であるので、図２１におい
て、図１６乃至図２０の構成部分と同一の各部には、同
一の符号を付してその説明を省略する。
ある。この第２の従来技術が、上述の第１の従来技術の
それと大きく異なるところは、水平電荷転送部が単層の
電荷転送電極を有している点である。すなわち、同図に
示すように、水平電荷転送部５３には、ゲート絶縁膜５
７を介してポリシリコン膜等からなる電荷転送電極７０
が形成されている。なお、上記以外の点では、上述の第
１従来技術の構成と略同様であるので、図２１におい
て、図１６乃至図２０の構成部分と同一の各部には、同
一の符号を付してその説明を省略する。
【０００８】図２２及び図２３は、第２の従来技術であ
る固体撮像装置の製造方法を工程順に示す工程図であ
る。まず、図２２に示すように、あらかじめＮ型半導体
層５６を形成したＰ型半導体基板５５を用いて、水平電
荷転送部及び出力増幅部を形成すべき領域に、熱酸化法
により酸化膜を形成して、各々ゲート絶縁膜５７、６７
を形成する。次に、図２３に示すように、全面にポリシ
リコン膜を形成した後、フォトリソグラフィ法によりパ
ターニングして、電荷転送電極７０及び出力増幅部形成
領域にゲート電極６８を形成する。次に、ゲート電極６
８を利用したセルフアライン法により、Ｎ+ 型ソース領
域６５及びドレイン領域６６を形成して、ＭＯＳ型トラ
ンジスタ６９を形成する。以上の工程を経て、第２の従
来技術の固体撮像装置（図２１）が製造される。
る固体撮像装置の製造方法を工程順に示す工程図であ
る。まず、図２２に示すように、あらかじめＮ型半導体
層５６を形成したＰ型半導体基板５５を用いて、水平電
荷転送部及び出力増幅部を形成すべき領域に、熱酸化法
により酸化膜を形成して、各々ゲート絶縁膜５７、６７
を形成する。次に、図２３に示すように、全面にポリシ
リコン膜を形成した後、フォトリソグラフィ法によりパ
ターニングして、電荷転送電極７０及び出力増幅部形成
領域にゲート電極６８を形成する。次に、ゲート電極６
８を利用したセルフアライン法により、Ｎ+ 型ソース領
域６５及びドレイン領域６６を形成して、ＭＯＳ型トラ
ンジスタ６９を形成する。以上の工程を経て、第２の従
来技術の固体撮像装置（図２１）が製造される。
【０００９】ところで、上述の第１及び第２の従来技術
（図１５び図２１）の共通の特徴として、水平電荷転送
部５３のゲート絶縁膜５７の膜厚と、出力増幅部５４の
ＭＯＳ型トランジスタ６９のゲート絶縁膜６７の膜厚と
が等しく形成されている、ことがあげられる。
（図１５び図２１）の共通の特徴として、水平電荷転送
部５３のゲート絶縁膜５７の膜厚と、出力増幅部５４の
ＭＯＳ型トランジスタ６９のゲート絶縁膜６７の膜厚と
が等しく形成されている、ことがあげられる。
【００１０】一般に、固体撮像装置の電荷転送部におい
ては、そのゲート絶縁膜５７は電荷の転送効率を維持す
る関係で十分な膜厚を有していることが必要であり、比
較的大きな膜厚が要求される。一方、出力増幅部５４に
おいては、ＭＯＳ型トランジスタのゲート絶縁膜６７は
出力増幅部５４のゲインを向上させる相互コンタクタン
スを得る関係で好ましい膜厚を有していることが必要で
あり、比較的小さな膜厚が要求される。しかしながら、
２つの要求を両立させることは不可能であり、固体撮像
装置では、電荷転送部の転送効率の維持を優先させなけ
ればならないので、ゲート絶縁膜の膜厚を比較的大きく
形成して、出力増幅部のゲインを犠牲にせざるを得なか
った。
ては、そのゲート絶縁膜５７は電荷の転送効率を維持す
る関係で十分な膜厚を有していることが必要であり、比
較的大きな膜厚が要求される。一方、出力増幅部５４に
おいては、ＭＯＳ型トランジスタのゲート絶縁膜６７は
出力増幅部５４のゲインを向上させる相互コンタクタン
スを得る関係で好ましい膜厚を有していることが必要で
あり、比較的小さな膜厚が要求される。しかしながら、
２つの要求を両立させることは不可能であり、固体撮像
装置では、電荷転送部の転送効率の維持を優先させなけ
ればならないので、ゲート絶縁膜の膜厚を比較的大きく
形成して、出力増幅部のゲインを犠牲にせざるを得なか
った。
【００１１】ここで、ゲート絶縁膜に関して、電荷転送
部のゲート絶縁膜の膜質と、出力増幅部のゲート絶縁膜
の膜質とを異ならせた固体撮像装置が、例えば特開平５
ー２０６４３８号公報に開示されている。図２４は、上
記公報記載の固体撮像装置を示す断面図で、半導体基板
７１上に形成されて、第１層目電荷転送電極７２と第２
層目電荷転送電極７３とを有する電荷転送部７４のゲー
ト絶縁膜７５は、ＭＯＮＯＳ(Metal Oxide Nitride Oxi
deSemiconductor)構造からなる酸化膜が形成されてい
る。一方、その出力増幅部７６のＭＯＳ型トランジスタ
７７のゲート絶縁膜７８は、ＭＯＳ構造からなる酸化膜
が形成されている。これにより、電荷転送部７４ではゲ
ート絶縁膜７５の膜厚の均一化を図り、また、出力増幅
部７６ではゲート絶縁膜７８でのトラップの影響を防止
してＶTHの安定化を図っている。
部のゲート絶縁膜の膜質と、出力増幅部のゲート絶縁膜
の膜質とを異ならせた固体撮像装置が、例えば特開平５
ー２０６４３８号公報に開示されている。図２４は、上
記公報記載の固体撮像装置を示す断面図で、半導体基板
７１上に形成されて、第１層目電荷転送電極７２と第２
層目電荷転送電極７３とを有する電荷転送部７４のゲー
ト絶縁膜７５は、ＭＯＮＯＳ(Metal Oxide Nitride Oxi
deSemiconductor)構造からなる酸化膜が形成されてい
る。一方、その出力増幅部７６のＭＯＳ型トランジスタ
７７のゲート絶縁膜７８は、ＭＯＳ構造からなる酸化膜
が形成されている。これにより、電荷転送部７４ではゲ
ート絶縁膜７５の膜厚の均一化を図り、また、出力増幅
部７６ではゲート絶縁膜７８でのトラップの影響を防止
してＶTHの安定化を図っている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、同公報
に記載の従来技術では、電荷転送部及び出力増幅部に形
成するゲート絶縁膜の膜質を各々所期の目的が得られる
ように異ならせているだけなので、電荷転送部の転送効
率の維持及び出力増幅部のゲインの向上を図るのが困難
になる、という問題がある。すなわち、同公報に記載の
従来技術においては、電荷転送部では膜厚の均一なゲー
ト酸化膜を、出力増幅部ではＶTHの安定なゲート酸化膜
を得ることを目的としているために、両部のゲート酸化
膜の膜厚の相対的な関係については考慮されていない。
に記載の従来技術では、電荷転送部及び出力増幅部に形
成するゲート絶縁膜の膜質を各々所期の目的が得られる
ように異ならせているだけなので、電荷転送部の転送効
率の維持及び出力増幅部のゲインの向上を図るのが困難
になる、という問題がある。すなわち、同公報に記載の
従来技術においては、電荷転送部では膜厚の均一なゲー
ト酸化膜を、出力増幅部ではＶTHの安定なゲート酸化膜
を得ることを目的としているために、両部のゲート酸化
膜の膜厚の相対的な関係については考慮されていない。
【００１３】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、電荷転送部の転送効率の維持及び出力増幅部の
ゲインの向上を図ることができる固体撮像装置の製造方
法を提供することを目的としている。
もので、電荷転送部の転送効率の維持及び出力増幅部の
ゲインの向上を図ることができる固体撮像装置の製造方
法を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、入射光を受光部により光電
変換した電荷を転送する電荷転送部と、上記電荷を検出
して信号を出力する出力増幅部とを備えてなる固体撮像
装置の製造方法であって、半導体基板上の上記電荷転送
部及び上記出力増幅部を形成する領域に、順次に、熱酸
化膜、窒化膜及びＣＶＤ酸化膜を積層した多層膜を形成
する絶縁膜形成工程と、上記電荷転送部を形成する領域
に第１層目電荷転送電極を形成する第１層目電荷転送電
極形成工程と、上記第１層目電荷転送電極直下以外の上
記ＣＶＤ酸化膜を除去した後、新たにＣＶＤ酸化膜を形
成する酸化膜形成工程と、上記第１層目電荷転送電極を
酸化処理して上記新たに形成したＣＶＤ酸化膜の膜厚を
増加させる酸化工程と、上記出力増幅部を形成する領域
の上記多層膜を除去する多層膜除去工程と、上記出力増
幅部を形成する領域にゲート絶縁膜となる酸化膜を形成
すると同時に、上記電荷転送部を形成する領域の上記新
たに形成したＣＶＤ酸化膜の膜厚を増加させる第２酸化
工程と、上記電荷転送部を形成する領域に上記多層膜及
び上記新たに形成したＣＶＤ酸化膜を介して第２層目電
荷転送電極を形成すると同時に、上記出力増幅部を形成
する領域にゲート電極を形成する電極形成工程とを含む
ことを特徴としている。
に、請求項１記載の発明は、入射光を受光部により光電
変換した電荷を転送する電荷転送部と、上記電荷を検出
して信号を出力する出力増幅部とを備えてなる固体撮像
装置の製造方法であって、半導体基板上の上記電荷転送
部及び上記出力増幅部を形成する領域に、順次に、熱酸
化膜、窒化膜及びＣＶＤ酸化膜を積層した多層膜を形成
する絶縁膜形成工程と、上記電荷転送部を形成する領域
に第１層目電荷転送電極を形成する第１層目電荷転送電
極形成工程と、上記第１層目電荷転送電極直下以外の上
記ＣＶＤ酸化膜を除去した後、新たにＣＶＤ酸化膜を形
成する酸化膜形成工程と、上記第１層目電荷転送電極を
酸化処理して上記新たに形成したＣＶＤ酸化膜の膜厚を
増加させる酸化工程と、上記出力増幅部を形成する領域
の上記多層膜を除去する多層膜除去工程と、上記出力増
幅部を形成する領域にゲート絶縁膜となる酸化膜を形成
すると同時に、上記電荷転送部を形成する領域の上記新
たに形成したＣＶＤ酸化膜の膜厚を増加させる第２酸化
工程と、上記電荷転送部を形成する領域に上記多層膜及
び上記新たに形成したＣＶＤ酸化膜を介して第２層目電
荷転送電極を形成すると同時に、上記出力増幅部を形成
する領域にゲート電極を形成する電極形成工程とを含む
ことを特徴としている。
【００１５】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の固体撮像装置の製造方法に係り、上記出力増幅部を
形成する領域に上記ゲート電極を利用したセルフアライ
ン法によりソース領域及びドレイン領域を形成するＭＩ
Ｓ型トランジスタ形成工程とを含むことを特徴としてい
る。
載の固体撮像装置の製造方法に係り、上記出力増幅部を
形成する領域に上記ゲート電極を利用したセルフアライ
ン法によりソース領域及びドレイン領域を形成するＭＩ
Ｓ型トランジスタ形成工程とを含むことを特徴としてい
る。
【００１６】また、請求項３記載の発明は、請求項１又
は２記載の固体撮像装置の製造方法に係り、上記第１層
目電荷転送電極及び上記第２層目電荷転送電極の材料と
して、ポリシリコン膜を用いることを特徴としている。
は２記載の固体撮像装置の製造方法に係り、上記第１層
目電荷転送電極及び上記第２層目電荷転送電極の材料と
して、ポリシリコン膜を用いることを特徴としている。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。 ◇第１実施例 図１は、この発明の第１実施例である固体撮像装置を示
す断面図、また、図２乃至図８は、同固体撮像装置の製
造方法を工程順に示す工程図である。この例の固体撮像
装置は、同図に示すように、例えばＰ型の単結晶シリコ
ンからなる半導体基板１に電荷転送路となるＮ型半導体
層２が形成され、半導体基板１には水平電荷転送部３及
び出力増幅部４が形成されている。水平電荷転送部３
は、膜厚が略８５０オンク゛ストロームのゲート絶縁膜５を介し
て形成されたポリシリコン膜等からなる第１層目電荷転
送電極６と、この第１層目電荷転送電極６と膜厚が略２
０００オンク゛ストロームの酸化膜７を介して、かつゲート絶縁
膜５を介して形成されたポリシリコン膜等からなる第２
層目電荷転送電極８とを有している。ゲート絶縁膜５
は、膜厚が略５００オンク゛ストロームの熱酸化膜９、膜厚が略
２００オンク゛ストロームの窒化膜１０及び膜厚が略１５０オンク゛ス
トロームのＣＶＤ酸化膜７，１１が積層された多層膜から構
成されている。これにより、ゲート絶縁膜５は、水平電
荷転送部３の転送効率を維持するのに十分な膜厚を有す
るように図られている。なお、Ｐ型半導体基板１の別の
位置には受光部が形成されているが、図示を省略してい
る。
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。 ◇第１実施例 図１は、この発明の第１実施例である固体撮像装置を示
す断面図、また、図２乃至図８は、同固体撮像装置の製
造方法を工程順に示す工程図である。この例の固体撮像
装置は、同図に示すように、例えばＰ型の単結晶シリコ
ンからなる半導体基板１に電荷転送路となるＮ型半導体
層２が形成され、半導体基板１には水平電荷転送部３及
び出力増幅部４が形成されている。水平電荷転送部３
は、膜厚が略８５０オンク゛ストロームのゲート絶縁膜５を介し
て形成されたポリシリコン膜等からなる第１層目電荷転
送電極６と、この第１層目電荷転送電極６と膜厚が略２
０００オンク゛ストロームの酸化膜７を介して、かつゲート絶縁
膜５を介して形成されたポリシリコン膜等からなる第２
層目電荷転送電極８とを有している。ゲート絶縁膜５
は、膜厚が略５００オンク゛ストロームの熱酸化膜９、膜厚が略
２００オンク゛ストロームの窒化膜１０及び膜厚が略１５０オンク゛ス
トロームのＣＶＤ酸化膜７，１１が積層された多層膜から構
成されている。これにより、ゲート絶縁膜５は、水平電
荷転送部３の転送効率を維持するのに十分な膜厚を有す
るように図られている。なお、Ｐ型半導体基板１の別の
位置には受光部が形成されているが、図示を省略してい
る。
【００２５】第１層目電荷転送電極６を覆っている酸化
膜７の表面部分及び側面部分は、厚く形成されて、第２
層目電荷転送電極８との間の絶縁性を十分に確保するよ
うに図られている。この酸化膜７は、第１層目電荷転送
電極６の表面部分及び側面部分に形成されたＣＶＤ酸化
膜が、この後に行われる第１層目電荷転送電極６である
ポリシリコン膜の酸化処理により厚く形成されている。
膜７の表面部分及び側面部分は、厚く形成されて、第２
層目電荷転送電極８との間の絶縁性を十分に確保するよ
うに図られている。この酸化膜７は、第１層目電荷転送
電極６の表面部分及び側面部分に形成されたＣＶＤ酸化
膜が、この後に行われる第１層目電荷転送電極６である
ポリシリコン膜の酸化処理により厚く形成されている。
【００２６】一方、出力増幅部４は、Ｐ型半導体基板１
の他の位置に形成されたＮ+ 型半導体領域からなるソー
ス領域１３及びドレイン領域１４と、膜厚が略４００オン
ク゛ストロームのゲート絶縁膜（酸化膜）１５を介して形成さ
れたポリシリコン膜等のゲート電極１６とを有するＭＯ
Ｓ型トランジスタ１７により構成されている。これによ
り、ゲート絶縁膜１５は、出力増幅部４のゲインを向上
させる相互コンタクタンスを得るのに好ましい膜厚を有
するように図られている。なお、垂直電荷転送部におい
ても水平電荷転送部３と略同様な構造に形成されてい
る。
の他の位置に形成されたＮ+ 型半導体領域からなるソー
ス領域１３及びドレイン領域１４と、膜厚が略４００オン
ク゛ストロームのゲート絶縁膜（酸化膜）１５を介して形成さ
れたポリシリコン膜等のゲート電極１６とを有するＭＯ
Ｓ型トランジスタ１７により構成されている。これによ
り、ゲート絶縁膜１５は、出力増幅部４のゲインを向上
させる相互コンタクタンスを得るのに好ましい膜厚を有
するように図られている。なお、垂直電荷転送部におい
ても水平電荷転送部３と略同様な構造に形成されてい
る。
【００２７】次に、図２乃至図７を参照して、この例の
固体撮像装置の製造方法について工程順に説明する。ま
ず、図２に示すように、あらかじめＮ型半導体層２を形
成したＰ型半導体基板１を用いて、水平電荷転送部３及
び出力増幅部４を形成する領域に、順次に、熱酸化法に
より膜厚が略５００オンク゛ストロームの熱酸化膜９、ＣＶＤ法
により膜厚が略２００オンク゛ストロームの窒化膜１０及びＣＶ
Ｄ法により膜厚が略１５０オンク゛ストロームのＣＶＤ酸化膜１
１を形成する。これにより、水平電荷転送部３に膜厚が
略８５０オンク゛ストロームのゲート絶縁膜５が形成される。こ
のとき、出力増幅部４にも熱酸化膜９、窒化膜１０及び
ＣＶＤ酸化膜１１が形成される。
固体撮像装置の製造方法について工程順に説明する。ま
ず、図２に示すように、あらかじめＮ型半導体層２を形
成したＰ型半導体基板１を用いて、水平電荷転送部３及
び出力増幅部４を形成する領域に、順次に、熱酸化法に
より膜厚が略５００オンク゛ストロームの熱酸化膜９、ＣＶＤ法
により膜厚が略２００オンク゛ストロームの窒化膜１０及びＣＶ
Ｄ法により膜厚が略１５０オンク゛ストロームのＣＶＤ酸化膜１
１を形成する。これにより、水平電荷転送部３に膜厚が
略８５０オンク゛ストロームのゲート絶縁膜５が形成される。こ
のとき、出力増幅部４にも熱酸化膜９、窒化膜１０及び
ＣＶＤ酸化膜１１が形成される。
【００２８】次に、図３に示すように、ＣＶＤ法により
全面にポリシリコン膜を形成した後、フォトリソグラフ
ィ法によりパターニングして、水平電荷転送部３に第１
層目電荷転送電極６を形成する。
全面にポリシリコン膜を形成した後、フォトリソグラフ
ィ法によりパターニングして、水平電荷転送部３に第１
層目電荷転送電極６を形成する。
【００２９】次に、図４に示すように、第１層目電荷転
送電極６直下以外の高温ＣＶＤ酸化膜１１を除去した
後、高温ＣＶＤ(温度略８２０℃）法により、新たに膜
厚が１５０オンク゛ストロームの酸化膜７を形成する。高温ＣＶ
Ｄ法によれば緻密な酸化膜を形成することができる。
送電極６直下以外の高温ＣＶＤ酸化膜１１を除去した
後、高温ＣＶＤ(温度略８２０℃）法により、新たに膜
厚が１５０オンク゛ストロームの酸化膜７を形成する。高温ＣＶ
Ｄ法によれば緻密な酸化膜を形成することができる。
【００３０】次に、図５に示すように、第１層目電荷転
送電極６であるポリシリコン膜を酸化処理してその表面
部分及び側面部分に酸化膜を成長させる。これにより第
１層目電荷転送電極６の表面部分及び側面部分における
酸化膜７は、増速酸化されるようになるので、膜厚が略
２０００オンク゛ストロームに増加される。これは、第１層目電
荷転送電極６とこの後に形成される第２層目電荷転送電
極８との間の絶縁性を十分に確保するためである。
送電極６であるポリシリコン膜を酸化処理してその表面
部分及び側面部分に酸化膜を成長させる。これにより第
１層目電荷転送電極６の表面部分及び側面部分における
酸化膜７は、増速酸化されるようになるので、膜厚が略
２０００オンク゛ストロームに増加される。これは、第１層目電
荷転送電極６とこの後に形成される第２層目電荷転送電
極８との間の絶縁性を十分に確保するためである。
【００３１】次に、図６に示すように、水平電荷転送部
３を形成する領域にフォトレジストを塗布してフォトレ
ジスト膜１８を形成した後、このフォトレジスト膜１８
をマスクとして、出力増幅部４を形成する領域の熱酸化
膜９、窒化膜１０及びＣＶＤ酸化膜１１をエッチングに
より除去する。
３を形成する領域にフォトレジストを塗布してフォトレ
ジスト膜１８を形成した後、このフォトレジスト膜１８
をマスクとして、出力増幅部４を形成する領域の熱酸化
膜９、窒化膜１０及びＣＶＤ酸化膜１１をエッチングに
より除去する。
【００３２】次に、図７に示すように、フォトレジスト
膜１８を除去した後、熱酸化法により、出力増幅部４に
膜厚略４００オンク゛ストロームのゲート絶縁膜（熱酸化膜）１
５を形成する。これにより、ゲート絶縁膜１５は、出力
増幅部４のゲインを向上させる相互コンタクタンスを得
るのに好ましい膜厚を有するように形成される。その熱
酸化のとき同時に、水平電荷転送部３の第１層目電荷転
送電極６がさらに酸化されるようになるので、その酸化
膜７の膜厚は略２５００オンク゛ストロームに増加する。これに
よって、第１層目電荷転送電極６と第２層目電荷転送電
極８との間の絶縁性をさらに十分なものとすることがで
きる。
膜１８を除去した後、熱酸化法により、出力増幅部４に
膜厚略４００オンク゛ストロームのゲート絶縁膜（熱酸化膜）１
５を形成する。これにより、ゲート絶縁膜１５は、出力
増幅部４のゲインを向上させる相互コンタクタンスを得
るのに好ましい膜厚を有するように形成される。その熱
酸化のとき同時に、水平電荷転送部３の第１層目電荷転
送電極６がさらに酸化されるようになるので、その酸化
膜７の膜厚は略２５００オンク゛ストロームに増加する。これに
よって、第１層目電荷転送電極６と第２層目電荷転送電
極８との間の絶縁性をさらに十分なものとすることがで
きる。
【００３３】次に、図８に示すように、ＣＶＤ法により
全面にポリシリコン膜を形成した後、フォトリソグラフ
ィ法によりパターニングして、水平電荷転送部３に第２
層目電荷転送電極８を形成すると共に、出力増幅部４に
ゲート電極１６を形成する。次に、ゲート電極１６を利
用したセルフアライン法により、Ｎ型不純物をイオン打
ち込みして、Ｎ+ 型ソース領域１３及びドレイン領域１
４を形成して、ＭＯＳ型トランジスタ１７を形成する。
このようにして、図１の固体撮像装置が製造される。
全面にポリシリコン膜を形成した後、フォトリソグラフ
ィ法によりパターニングして、水平電荷転送部３に第２
層目電荷転送電極８を形成すると共に、出力増幅部４に
ゲート電極１６を形成する。次に、ゲート電極１６を利
用したセルフアライン法により、Ｎ型不純物をイオン打
ち込みして、Ｎ+ 型ソース領域１３及びドレイン領域１
４を形成して、ＭＯＳ型トランジスタ１７を形成する。
このようにして、図１の固体撮像装置が製造される。
【００３４】このように、この実施例の構成によれば、
水平電荷転送部３のゲート絶縁膜５は、転送効率を維持
するのに十分な膜厚を有し、出力増幅部４のゲート絶縁
膜１５は、出力増幅部４のゲインを向上させる相互コン
タクタンスを得るのに好ましい膜厚を有しているので、
電荷転送部の転送効率の維持及び出力増幅部のゲインの
向上を図ることができる。
水平電荷転送部３のゲート絶縁膜５は、転送効率を維持
するのに十分な膜厚を有し、出力増幅部４のゲート絶縁
膜１５は、出力増幅部４のゲインを向上させる相互コン
タクタンスを得るのに好ましい膜厚を有しているので、
電荷転送部の転送効率の維持及び出力増幅部のゲインの
向上を図ることができる。
【００３５】◇第２実施例 図９は、この発明の第２実施例である固体撮像装置を示
す断面図、また、図１０乃至図１３は、同固体撮像装置
の製造方法を工程順に示す工程図である。この第２実施
例の固体撮像装置の構成が、上述の第１実施例のそれと
大きく異なるところは、水平電荷転送部３ａを、各々単
層の電荷転送電極１９及びゲート絶縁膜５ａで構成する
ようにした点である。
す断面図、また、図１０乃至図１３は、同固体撮像装置
の製造方法を工程順に示す工程図である。この第２実施
例の固体撮像装置の構成が、上述の第１実施例のそれと
大きく異なるところは、水平電荷転送部３ａを、各々単
層の電荷転送電極１９及びゲート絶縁膜５ａで構成する
ようにした点である。
【００３６】すなわち、同図に示すように、水平電荷転
送部３ａには、ゲート絶縁膜５ａを介してポリシリコン
膜等からなる電荷転送電極１９が形成されている。な
お、上記以外の点では、上述の従来例と略同様であるの
で、図９において、それと同一の各部には、同一の符号
を付してその説明を省略する。
送部３ａには、ゲート絶縁膜５ａを介してポリシリコン
膜等からなる電荷転送電極１９が形成されている。な
お、上記以外の点では、上述の従来例と略同様であるの
で、図９において、それと同一の各部には、同一の符号
を付してその説明を省略する。
【００３７】次に、図１０乃至図１３を参照して、この
例の固体撮像装置の製造方法について工程順に説明す
る。まず、図１０に示すように、あらかじめＮ型半導体
層２を形成したＰ型半導体基板１を用いて、水平電荷転
送部３ａ及び出力増幅部４を形成する領域に、順次に、
熱酸化法により膜厚が略５００オンク゛ストロームの熱酸化膜９
を形成する。
例の固体撮像装置の製造方法について工程順に説明す
る。まず、図１０に示すように、あらかじめＮ型半導体
層２を形成したＰ型半導体基板１を用いて、水平電荷転
送部３ａ及び出力増幅部４を形成する領域に、順次に、
熱酸化法により膜厚が略５００オンク゛ストロームの熱酸化膜９
を形成する。
【００３８】次に、図１１に示すように、水平電荷転送
部３ａを形成する領域にフォトレジスト１８を塗布した
後、このフォトレジスト１８をマスクとして、出力増幅
部４を形成する領域の熱酸化膜９をエッチングにより除
去する。
部３ａを形成する領域にフォトレジスト１８を塗布した
後、このフォトレジスト１８をマスクとして、出力増幅
部４を形成する領域の熱酸化膜９をエッチングにより除
去する。
【００３９】次に、図１２に示すように、フォトレジス
ト１８を除去した後、熱酸化法により出力増幅部４に膜
厚が略４００オンク゛ストロームのゲート絶縁膜１５を形成す
る。これにより、ゲート絶縁膜１５は、出力増幅部４の
ゲインを向上させる相互コンタクタンスを得るのに好ま
しい膜厚を有するように形成される。また、この熱酸化
のとき、同時に、酸化膜９の膜厚は、略１７００オンク゛スト
ロームに増加して水平電荷転送部のゲート絶縁膜５ａとな
る。これにより、ゲート絶縁膜５ａは、転送効率を維持
するのに十分な膜厚を有するように形成される。
ト１８を除去した後、熱酸化法により出力増幅部４に膜
厚が略４００オンク゛ストロームのゲート絶縁膜１５を形成す
る。これにより、ゲート絶縁膜１５は、出力増幅部４の
ゲインを向上させる相互コンタクタンスを得るのに好ま
しい膜厚を有するように形成される。また、この熱酸化
のとき、同時に、酸化膜９の膜厚は、略１７００オンク゛スト
ロームに増加して水平電荷転送部のゲート絶縁膜５ａとな
る。これにより、ゲート絶縁膜５ａは、転送効率を維持
するのに十分な膜厚を有するように形成される。
【００４０】次に、図１３に示すように、ＣＶＤ法によ
り全面にポリシリコン膜を形成した後、フォトリソグラ
フィ法によりパターニングして、水平電荷転送部３ａに
電荷転送電極１９を形成すると共に、出力増幅部４にゲ
ート電極１６を形成する。次に、ゲート電極１６を利用
したセルフアライン法により、Ｎ型不純物をイオン打ち
込みして、Ｎ+ 型ソース領域１３及びドレイン領域１４
を形成して、ＭＯＳ型トランジスタ１７を形成する。以
上によって、図９の半導体装置が製造される。
り全面にポリシリコン膜を形成した後、フォトリソグラ
フィ法によりパターニングして、水平電荷転送部３ａに
電荷転送電極１９を形成すると共に、出力増幅部４にゲ
ート電極１６を形成する。次に、ゲート電極１６を利用
したセルフアライン法により、Ｎ型不純物をイオン打ち
込みして、Ｎ+ 型ソース領域１３及びドレイン領域１４
を形成して、ＭＯＳ型トランジスタ１７を形成する。以
上によって、図９の半導体装置が製造される。
【００４１】このように、この例の構成によっても、第
１実施例において述べたのと略同様の効果を得ることが
できる。加えて、この実施例によれば、単層の電荷転送
電極１９を有しているので、構造が簡単なので、製造プ
ロセスを簡略化できる。
１実施例において述べたのと略同様の効果を得ることが
できる。加えて、この実施例によれば、単層の電荷転送
電極１９を有しているので、構造が簡単なので、製造プ
ロセスを簡略化できる。
【００４２】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があってもこの発明に含まれる。例えば、電荷転送
電極の数は、１つ又は２つに限らずに、３つ以上設けて
も良い。また、各ゲート絶縁膜の膜厚は、必要に応じて
変更できる。また、半導体基板の導電型は反対のものを
用いても良い。また、上述の実施例では、出力増幅部の
ゲート絶縁膜として、熱酸化膜を用いたが、これに限ら
ず、緻密性に優れたＣＶＤ酸化膜を用いても良い。ま
た、出力増幅部４は、ＭＩＳ(Metal Insulator Semicon
ductor)型トランジスタ構造である限り、ＭＯＳ構造に
限らず、例えばＭＯＮＯＳ構造等でも良い。
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があってもこの発明に含まれる。例えば、電荷転送
電極の数は、１つ又は２つに限らずに、３つ以上設けて
も良い。また、各ゲート絶縁膜の膜厚は、必要に応じて
変更できる。また、半導体基板の導電型は反対のものを
用いても良い。また、上述の実施例では、出力増幅部の
ゲート絶縁膜として、熱酸化膜を用いたが、これに限ら
ず、緻密性に優れたＣＶＤ酸化膜を用いても良い。ま
た、出力増幅部４は、ＭＩＳ(Metal Insulator Semicon
ductor)型トランジスタ構造である限り、ＭＯＳ構造に
限らず、例えばＭＯＮＯＳ構造等でも良い。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、電荷転送部のゲート絶縁膜は、転送効率を維持
するのに十分な膜厚を有し、出力増幅部のゲート絶縁膜
は、出力増幅部のゲインを向上させる相互コンタクタン
スを得るのに好ましい膜厚を有しているので、電荷転送
部の転送効率の維持及び出力増幅部のゲインの向上を図
ることができる。
よれば、電荷転送部のゲート絶縁膜は、転送効率を維持
するのに十分な膜厚を有し、出力増幅部のゲート絶縁膜
は、出力増幅部のゲインを向上させる相互コンタクタン
スを得るのに好ましい膜厚を有しているので、電荷転送
部の転送効率の維持及び出力増幅部のゲインの向上を図
ることができる。
【図１】この発明の第１実施例である固体撮像装置の層
構成を部分的に示す部分断面図ある。
構成を部分的に示す部分断面図ある。
【図２】同固体撮像装置の製造方法を示す工程図であ
る。
る。
【図３】同固体撮像装置の製造方法を示す工程図であ
る。
る。
【図４】同固体撮像装置の製造方法を示す工程図であ
る。
る。
【図５】同固体撮像装置の製造方法を示す工程図であ
る。
る。
【図６】同固体撮像装置の製造方法を示す工程図であ
る。
る。
【図７】同固体撮像装置の製造方法を示す工程図であ
る。
る。
【図８】同固体撮像装置の製造方法を示す工程図であ
る。
る。
【図９】この発明の第２実施例である固体撮像装置を示
す断面図ある。
す断面図ある。
【図１０】同固体撮像装置の製造方法を示す工程図であ
る。
る。
【図１１】同固体撮像装置の製造方法を示す工程図であ
る。
る。
【図１２】同固体撮像装置の製造方法を示す工程図であ
る。
る。
【図１３】同固体撮像装置の製造方法を示す工程図であ
る。
る。
【図１４】第１の従来技術を説明するための図で、イン
ターライン転送方式に用いられる従来の固体撮像装置の
電気的構成を示すブロック図である。
ターライン転送方式に用いられる従来の固体撮像装置の
電気的構成を示すブロック図である。
【図１５】同固体撮像装置の層構成を部分的に示す部分
断面図である。
断面図である。
【図１６】同固体撮像装置の製造方法を示す工程図であ
る。
る。
【図１７】同固体撮像装置の製造方法を示す工程図であ
る。
る。
【図１８】同固体撮像装置の製造方法を示す工程図であ
る。
る。
【図１９】同固体撮像装置の製造方法を示す工程図であ
る。
る。
【図２０】同固体撮像装置の製造方法を示す工程図であ
る。
る。
【図２１】第２の従来技術を説明するための図で、従来
の他の固体撮像装置の層構成を部分的に示す部分断面図
である。
の他の固体撮像装置の層構成を部分的に示す部分断面図
である。
【図２２】同固体撮像装置の製造方法を示す工程図であ
る。
る。
【図２３】同固体撮像装置の製造方法を示す工程図であ
る。
る。
【図２４】従来の他の固体撮像装置を示す断面図であ
る。
る。
１ 半導体基板 ２ 半導体層 ３，３ａ 水平電荷転送部 ４ 出力増幅部 ５，５ａ ゲート絶縁膜 ６ 第１層目電荷転送電極 ７ 酸化膜 ８ 第２層目電荷転送電極 ９ 熱酸化膜 １０ 窒化膜 １１ ＣＶＤ酸化膜 １３ ソース領域 １４ ドレイン領域 １５ ゲート絶縁膜 １６ ゲート電極 １７ ＭＯＳ型トランジスタ １８ フォトレジスト １９ 電荷転送電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−185970（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−207043（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−3216（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−206438（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−204142（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 27/148 H01L 21/339 H01L 29/762
Claims (3)
- 【請求項１】 入射光を受光部により光電変換した電荷
を転送する電荷転送部と、前記電荷を検出して信号を出
力する出力増幅部とを備えてなる固体撮像装置の製造方
法であって、 半導体基板上の前記電荷転送部及び前記出力増幅部を形
成する領域に、順次に、熱酸化膜、窒化膜及びＣＶＤ酸
化膜を積層した多層膜を形成する絶縁膜形成工程と、 前記電荷転送部を形成する領域に第１層目電荷転送電極
を形成する第１層目電荷転送電極形成工程と、 前記第１層目電荷転送電極直下以外の前記ＣＶＤ酸化膜
を除去した後、新たにＣＶＤ酸化膜を形成する酸化膜形
成工程と、 前記第１層目電荷転送電極を酸化処理して前記新たに形
成したＣＶＤ酸化膜の膜厚を増加させる酸化工程と、 前記出力増幅部を形成する領域の前記多層膜を除去する
多層膜除去工程と、 前記出力増幅部を形成する領域にゲート絶縁膜となる酸
化膜を形成すると同時に、前記電荷転送部を形成する領
域の前記新たに形成したＣＶＤ酸化膜の膜厚を増加させ
る第２酸化工程と、 前記電荷転送部を形成する領域に前記多層膜及び前記新
たに形成したＣＶＤ酸化膜を介して第２層目電荷転送電
極を形成すると同時に、前記出力増幅部を形成する領域
にゲート電極を形成する電極形成工程と、 を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記出力増幅部を形成する領域に前記ゲ
ート電極を利用したセルフアライン法によりソース領域
及びドレイン領域を形成するＭＩＳ型トランジスタ形成
工程とを含むことを特徴とする請求項１記載の固体撮像
装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記第１層目電荷転送電極及び前記第２
層目電荷転送電極の材料として、ポリシリコン膜を用い
ることを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像装置
の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02320098A JP3214432B2 (ja) | 1998-02-04 | 1998-02-04 | 固体撮像装置の製造方法 |
| US09/243,440 US6472255B1 (en) | 1998-02-04 | 1999-02-03 | Solid-state imaging device and method of its production |
| KR1019990003694A KR19990072416A (ko) | 1998-02-04 | 1999-02-04 | 고체촬상장치및그제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02320098A JP3214432B2 (ja) | 1998-02-04 | 1998-02-04 | 固体撮像装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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