JPH0567767A

JPH0567767A - 固体撮像装置およびその製造方法

Info

Publication number: JPH0567767A
Application number: JP4046738A
Authority: JP
Inventors: Wataru Kamisaka; 渡上坂; Hiroyuki Okada; 裕幸岡田; Yasuyuki Deguchi; 康之出口
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-03-06
Filing date: 1992-03-04
Publication date: 1993-03-19
Also published as: EP0502521A1; DE69216261D1; DE69216261T2; US5424775A; EP0502521B1

Abstract

(57)【要約】【目的】スミアがなく、十分な絶縁耐圧を示し、かつ
再生画像における白傷の発生を抑制する。【構成】シリコン基板１にｐ型ウエル２が形成されて
いる。ｐ型ウエル２にはフォトダイオードのｎ^-型領域
３、ｐ型領域４、垂直ＣＣＤ部のｎ型領域５、ｐ⁺型領
域６、およびｐ⁺型領域７が形成され、さらに、ｐ⁺⁺型
領域８がフォトダイオードのｎ^-型領域３上に形成され
ている。シリコン基板１上には、ゲート酸化膜９、シリ
コン窒化膜１０、およびポリシリコン電極１１が形成さ
れている。ポリシリコン電極１１の表面にはポリシリコ
ン酸化膜２１、シリコン窒化膜２２、およびシリコン窒
化膜２２を熱酸化して形成した上部酸化膜２３が形成さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラ等に利用
される固体撮像装置およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、固体撮像装置はビデオカメラ等に
実用化され、広く普及されてきている。固体撮像装置は
高性能化，高画質化が進むに従い、固体撮像装置の持つ
諸特性に対して厳しい要望がなされている。特に、強い
光が固体撮像装置に入射された時、画面に白い縦線が現
われるスミアという現象が問題となっている。このスミ
アは、垂直シフトレジスタ部に光が入射した場合に発生
する。このため垂直シフトレジスタ部上にアルミニウム
遮光膜を設けることにより、スミアの低減を行なってい
る。

【０００３】以下、従来の固体撮像装置について、図面
を参照しながら説明する。図７は従来の技術による固体
撮像装置の光電変換部（以下、フォトダイオードと記
す）と垂直シフトレジスタ部（以下、垂直ＣＣＤ部と記
す）にまたがる固体撮像装置の断面図である。

【０００４】１はｎ^-型シリコン基板、２はｐ型ウエ
ル、３はｎ^-型領域、４はｐ型領域、５はｎ型領域、６
はｐ⁺型領域、７はｐ⁺型領域、８はｐ⁺⁺型領域、９はゲ
ート酸化膜、１０はシリコン窒化膜、１１はポリシリコ
ン電極、１２はポリシリコン酸化膜、１３はＣＶＤ法に
よる酸化膜、１４は高融点金属遮光膜、１５は層間絶縁
膜、１６はアルミニウム遮光膜、１７は保護膜である。

【０００５】まず、ｎ^-型シリコン基板１にｐ型ウエル
２が形成されている。ｐ型ウエル２にはフォトダイオー
ドとなるｎ^-型領域３が形成されている。またｐ型ウエ
ル２にはｐ型領域４が形成されている。ｐ型領域４はｎ
^-型シリコン基板１中で発生する雑音となる電荷が垂直
ＣＣＤ部へ拡散するのを防止する働きがある。垂直ＣＣ
Ｄ部はｎ型領域５で形成されている。フォトダイオード
で発生した信号電荷を、フォトダイオードから垂直ＣＣ
Ｄ部へ読み出す際、読み出すためのポテンシャルの制御
を行なうｐ⁺型領域６がフォトダイオードと垂直ＣＣＤ
部との間に形成されている。固体撮像装置はフォトダイ
オードと垂直ＣＣＤ部とが一対となり、それがマトリ
ック状に形成されている。この対と隣合う対との間を電
気的に分離するためにｐ⁺型領域７が形成されている。
ｐ⁺型領域７はイオン注入により形成される。そして、
暗電流を低減するため、ｐ⁺⁺型領域８がフォトダイオー
ドのｎ^-型シリコン基板１表面に形成されている。この
ようにして埋め込み型フォトダイオードを形成する。

【０００６】次に、ゲート酸化膜９とシリコン窒化膜１
０を成長させる。シリコン窒化膜１０上にポリシリコン
膜を堆積する。このポリシリコン膜をエッチングにより
駆動電極となるポリシリコン電極１１を形成する。

【０００７】次にポリシリコン電極１１を熱酸化し、ポ
リシリコン酸化膜１２を成長させる。この後、酸化膜１
３を成長する。そして、スミア対策として、高融点金属
遮光膜１４を形成する。その後平坦化を行なう層間絶縁
膜１５、アルミニウム遮光膜１６、保護膜１７を順次形
成する。

【０００８】上記の技術において、フォトダイオード部
を除いた領域に高融点金属、もしくは高融点金属を含有
する膜を遮光膜とすること、高融点金属上にリフロー膜
を形成して熱処理すること、さらにリフロー膜上に配線
を行なうことが特開平１−２５３２６８号に提案されて
いる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では、高融点金属遮光膜１４をポリシリコン電
極１１の近い場所に設けると、ポリシリコン電極１１に
直接入射してくる光やアルミニウム遮光膜１６下の層間
絶縁膜１５を介して入射される光に対する高融点金属遮
光膜１４の遮光特性が向上される。これによってスミア
は低減される。

【００１０】ポリシリコン電極１１を酸化して形成され
たポリシリコン酸化膜１２は、ポリシリコン電極１１端
の下部で、その膜厚が薄くなる。また、ポリシリコンを
熱酸化して形成される熱酸化膜は絶縁特性が悪い。ポリ
シリコンを熱酸化して形成される熱酸化膜の絶縁耐圧
は、単結晶シリコン上に形成した熱酸化膜の絶縁耐圧と
比較すると、１／２〜１／３倍の値になる。ポリシリコ
ン電極１１端の下部での領域の絶縁耐圧を向上させるた
めには、ポリシリコン酸化膜１２の膜厚や酸化膜１３の
膜厚を十分に厚くすることが必要となる。

【００１１】しかし、ポリシリコン酸化膜１２と酸化膜
１３とからなる層間絶縁膜を厚膜化すると、スミアが発
生し易くなる。なぜならフォトダイオードが形成された
シリコン基板１の表面で反射した光はポリシリコン酸化
膜１２と酸化膜１３とからなる層間絶縁膜を介してポリ
シリコン電極１１に入射される。このため遮光膜による
遮光効果が低減し、スミア特性が劣化する。

【００１２】また、スミア特性を向上させるために層間
絶縁膜を薄膜化すると、高融点金属遮光膜１４とポリシ
リコン電極１１との間の絶縁耐圧が低下する。絶縁耐圧
の低下によって撮像動作ができなくなる。

【００１３】すなわち、固体撮像装置のスミア特性は、
ポリシリコン電極１１と高融点金属遮光膜１４との間の
十分な絶縁耐圧を持たせることのできる、ポリシリコン
酸化膜１２と酸化膜１３との膜厚によって律速されてい
る。このように従来の方法では、スミアを十分低減する
ことは困難であった。

【００１４】また、高融点金属遮光膜１４をフォトダイ
オード上の近傍に形成した場合、その高融点金属遮光膜
１４中の高融点金属が酸化膜中を拡散し、フォトダイオ
ードに到達する。フォトダイオードでは、拡散された高
融点金属が結晶欠陥を誘起されることがある。固体撮像
装置ではこのような結晶欠陥から白傷とよばれる固体撮
像装置上の欠陥として検出される。白傷は固体撮像装置
の信頼性を低下させるため、大きな問題点となる。

【００１５】本発明は、上記従来の課題を解決するため
のもので、スミアがなく、十分な絶縁耐圧を示し、かつ
白傷の発生を抑制する固体撮像装置を提供することを目
的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の固体撮像装置は、半導体基板に形成された光
電変換部と垂直シフトレジスタ部とを少なくとも有し、
前記垂直シフトレジスタ部の駆動電極である導電性電極
とその導電性電極を覆うように形成された少なくとも窒
化絶縁膜と、前記窒化絶縁膜上に形成された高融点金属
遮光膜とで構成されている。

【００１７】この目的を達成するために本発明の固体撮
像装置は、半導体基板に形成された光電変換部と垂直シ
フトレジスタ部とを少なくとも有し、前記垂直シフトレ
ジスタ部を囲むように形成されたＨｉ−Ｃ構造を持ち、
前記垂直シフトレジスタ部の駆動電極である導電性電極
とその導電性電極を覆うように形成された少なくとも窒
化絶縁膜と、前記窒化絶縁膜上に形成された高融点金属
遮光膜とで構成されている。

【００１８】この目的を達成するために本発明の固体撮
像装置の製造方法は、半導体基板に形成された光電変換
部と垂直シフトレジスタ部とを少なくとも有し、前記垂
直シフトレジスタ部の駆動電極である導電性電極とその
導電性電極を覆うように形成された少なくとも窒化絶縁
膜と、前記窒化絶縁膜上に形成された高融点金属遮光膜
と、前記高融点金属遮光膜上に層間絶縁膜を介して導電
性遮光膜で構成されている。

【００１９】

【作用】上記構成により、光電変換部に蓄積できる電荷
量より多い電荷が発生しても光電変換部から他の領域へ
と排出することができる。

【００２０】また、ｐ型ウエルの不純物濃度を所定値に
設定することで、この固体撮像装置が動作する時に、光
電変換部を容易に空乏化させることができる。

【００２１】また、シリコン基板１中で発生する信号の
内雑音となる電荷が垂直シフトレジスタ部へ拡散するの
を防止することができる。

【００２２】また、垂直シフトレジスタ部をｐ型領域が
囲んだＨｉ−Ｃ構造をもつ固体撮像装置を得ることがで
きる。

【００２３】また、ｐ⁺型領域を所定の深さと表面濃度
にすることで、固体撮像装置を動作させる電圧零ボルト
または１５ボルトの時に、垂直シフトレジスタ部から光
電変換部に電荷が逆流するのを防止したり、あるいは光
電変換部から電荷が垂直シフトレジスタ部に流入させる
ことができる。

【００２４】また、ｐ⁺型領域の幅を所定の値にするこ
とで、トランジスタのｇｍ特性の悪化を防ぎ、ショート
チャネル効果による光電変換部の出力値の低下を防止で
きる。

【００２５】またｐ⁺型領域の表面濃度を所定値にする
ことで、隣接した光電変換部に蓄積された信号電荷が流
れ込むのを防ぎ、隣接したｎ型領域にナローチャネル効
果を生じるのを防止できる。

【００２６】またｐ⁺⁺型領域８を所定の深さと所定の表
面濃度にすることで暗電流を低減させることができる。

【００２７】またシリコン窒化膜はポリシリコンゲート
電極を形成する際、ポリシリコンゲート電極端部にゲー
トバーズビークが形成されるのを抑制できる。

【００２８】ゲート絶縁膜に少なくともシリコン窒化膜
を用いた固体撮像装置で、光電変換部で得られた電荷を
読み出すことを容易にすることができる。

【００２９】また、ポリシリコン酸化膜を用いること
で、層間絶縁膜の耐圧を確保することができる。また、
ポリシリコン電極を形成する時のエッチングで生じたポ
リシリコン膜のエッチング残りによって生じるリークを
防ぐことができる。

【００３０】また上部酸化膜を用いることで、プールー
・フレンケル電流を低減させることができ、さらには耐
圧の向上を図ることができる。

【００３１】また、ポリシリコン酸化膜とシリコン窒化
膜と上部酸化膜の積層膜を用いると、膜厚比に対する耐
圧比が１.６倍にすることができる。

【００３２】また高融点金属遮光膜を所定の値にするこ
とで、固体撮像装置では十分な遮光効果が得られる。

【００３３】また遮光膜としてアルミニウム遮光膜と高
融点金属遮光膜を用いるため、光電変換部の感度を向上
でき、高出力の光電変換部を得ることができる。

【００３４】また高融点金属遮光膜の下層にはポリシリ
コン酸化膜とシリコン窒化膜と上部熱酸化膜が存在する
ため、絶縁膜中のピンホール等がほぼ完全に消滅し、低
電圧で絶縁破壊を起こす現象であるＡモード，Ｂモード
不良が解消され、十分な絶縁耐圧が確保される。すなわ
ち、固体撮像装置を動作させることにより発生する絶縁
破壊は起こらなくなり、高い信頼性が得られる。

【００３５】また、減圧ＣＶＤ法によりシリコン窒化膜
を成長しているため、ポリシリコン電極端下部のポリシ
リコン酸化膜の膜厚が薄い領域にもシリコン窒化膜が成
長することにより、薄い膜厚のシリコン窒化膜で、ウィ
ークスポットを消滅させることができる。

【００３６】さらに、高融点金属遮光膜の下層にはシリ
コン窒化膜があることより、高融点金属遮光膜は光電変
換部を含むシリコン基板中への拡散を妨げられる。その
ため結晶欠陥の発生が抑制され、結果的に白傷のない固
体撮像装置の実現される。

【００３７】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００３８】図１は本発明の第１の実施例である固体撮
像装置の断面図を示すものである。図１において、従来
例の図４と同一部分には同一番号を付す。

【００３９】シリコン基板１にｐ型ウエル２が形成され
ている。シリコン基板１は、面方位（１００）のｎ^-型
基板である。シリコン基板１の不純物濃度は約１０¹⁴ｃ
ｍ^-3である。

【００４０】ｐ型ウエル２の深さは約５μｍである。ま
たｐ型ウエル２の不純物濃度は約１０¹⁵ｃｍ^-3である。
ｐ型ウエル２は光電変換部（以下、フォトダイオードと
記す）の不要電荷を排出するのに設けられている。すな
わちシリコン基板１に形成されたフォトダイオードでは
外部から入射した光によって電荷が形成され、内部に一
時的に蓄積される。その電荷が多量に発生しフォトダイ
オードに蓄積できる電荷量より多くなると、フォトダイ
オードから他の領域へと流入される。このような電荷
は、垂直シフトレジスタ部（以下、垂直ＣＣＤ部と記
す）に入ると、ブルーミングを発生させる原因となる。
このようなブルーミングの発生はｐ型ウエル２を形成す
ることで防止できる。ｐ型ウエル２は零ボルトに固定さ
れている。フォトダイオードとｐ型ウエル２とシリコン
基板１との構造となっている。このためそれらの領域内
に形成されるポテンシャル分布は、フォトダイオードで
発生した電荷がｐ型ウエル２を通りシリコン基板１へと
排出されやすいように分布している。

【００４１】ｐ型ウエル２の不純物濃度を上記の値に設
定すると、この固体撮像装置が動作する時に、フォトダ
イオードを容易に空乏化させることができる。フォトダ
イオードを容易に空乏化させることができれば、フォト
ダイオードでの変換できる信号量を増加させることがで
きる。

【００４２】ｐ型ウエル２の深さは、フォトダイオード
の深さとその両者間の耐圧によって決定される。フォト
ダイオードの深さは、可視光領域の光が入射した時、十
分な光電変換効率を得るためには約２μｍ程度必要であ
る。

【００４３】ｐ型ウエル２にはフォトダイオードとなる
ｎ^-型領域３が形成されている。ｎ^-型領域３に外部より
光が入射すると、ｎ^-型領域３内部に電子とホールとの
エレクトロンペアが発生する。電子は隣接する垂直ＣＣ
Ｄ部をへて信号電荷となる。ホールはｐ型ウエル２を通
ってシリコン基板１の外部に取り出される。このように
フォトダイオードは入射した光を電気信号に変換する部
分である。

【００４４】またｐ型ウエル２にはｐ型領域４が形成さ
れている。ｐ型領域４はシリコン基板１中で発生する信
号の内雑音となる電荷が垂直ＣＣＤ部へ拡散するのを防
止する働きがある。

【００４５】ここでｐ型領域４の深さは約１μｍであ
る。またｐ型領域４の不純物濃度は約１０¹⁶ｃｍ^-3であ
る。

【００４６】ｐ型領域４は垂直ＣＣＤ部となるｎ型領域
５を囲むのに用いる。一般にこのような構造をＨｉ−Ｃ
構造と呼ぶ。

【００４７】ｐ型領域４の深さを深くしようとすると、
横方向への拡散が同時に進む。このためｐ型領域４はフ
ォトダイオードのｎ^-型領域３にまで侵入する。フォト
ダイオードにｐ型領域４が侵入すると、フォトダイオー
ドの出力が低下してしまう。

【００４８】ｐ型領域４の不純物濃度はｐ型ウエル２の
それより高濃度であれば、Ｈｉ−Ｃ構造を実現できる。

【００４９】垂直ＣＣＤ部はｎ型領域５で形成されてい
る。垂直ＣＣＤ部はフォトダイオードで形成された信号
電荷を所定の領域に転送するための転送領域である。

【００５０】ここでｎ型領域５の深さは約０.５μｍで
ある。またｎ型領域５の不純物濃度は１０¹⁶−１０¹⁷ｃ
ｍ^-3である。

【００５１】ｎ型領域５の不純物濃度は、フォトダイオ
ードで形成された電荷を転送する。ｎ型領域５の面積は
フォトダイオードの面積より小さい。このためフォトダ
イオードの電荷を転送するためにはｎ型領域５の不純物
濃度を高くしておかなければならない。なぜならｎ型領
域５の深さをもっと深くして、面積を向上させようとす
ると、固体撮像装置の駆動電圧を変えなければならな
い、また垂直ＣＣＤ部の転送効率を悪化させる。

【００５２】図面では、ｐ型領域４の両端とｎ型領域５
の両端を一致しているが、上記Ｈｉ−Ｃ構造を実現する
ためにはｐ型領域４の方を広くしておくことが必要であ
る。

【００５３】またフォトダイオードで発生した信号電荷
を、フォトダイオードから垂直ＣＣＤ部へ読み出す際、
フォトダイオードのポテンシャルより垂直ＣＣＤ部のポ
テンシャルを低くする。また垂直ＣＣＤ部に運ばれた信
号電荷がフォトダイオードに逆流したり、あるいは垂直
ＣＣＤ部に信号電荷が存在している際に、フォトダイオ
ードで形成された信号電荷が垂直ＣＣＤ部へと流れ込ま
ないようにする必要がある。このため読み出し時のポテ
ンシャルの制御を行なうｐ⁺型領域６がフォトダイオー
ドと垂直ＣＣＤ部との間に形成されている。フォトダイ
オードから垂直ＣＣＤ部に信号電荷が転送される時は、
ｐ⁺型領域６内のポテンシャルをフォトダイオード内の
ポテンシャルより低く、かつ垂直ＣＣＤ部のポテンシャ
ルと同じか少し高くなるように制御されている。垂直Ｃ
ＣＤ部に信号電荷が貯ると、その信号電荷がフォトダイ
オードに逆流しないようにｐ⁺型領域６内のポテンシャ
ルはフォトダイオード内のポテンシャルより高く、かつ
垂直ＣＣＤ部のポテンシャルより高くなるように制御さ
れる。

【００５４】ここでｐ⁺型領域６の深さは約１μｍであ
る。またｐ⁺型領域６のシリコン基板１表面での表面濃
度は１０¹⁶〜１０¹⁷ｃｍ^-3である。

【００５５】固体撮像装置を動作させる電圧零ボルトま
たは１５ボルトの時に、垂直ＣＣＤ部からフォトダイオ
ードに電荷が逆流するのを防止したり、あるいはフォト
ダイオードから電荷が垂直ＣＣＤ部に流入させることが
必要である。このためそれぞれの状態で最適なポテンシ
ャル分布を持たせ得るしきい値電圧となるようにｐ⁺型
領域６の深さや不純物濃度は設定されている。

【００５６】ｐ⁺領域６の幅は約１μｍ以下にするのが
よい。もしｐ⁺領域６の幅が１μｍより大きい場合に
は、トランジスタのｇｍ特性が悪くなる。ｇｍ特性が悪
くなると、フォトダイオードに蓄積された信号電荷を完
全に読み出すことができなくなる。逆にｐ⁺領域６の幅
が１μｍより小さい場合には、ショートチャネル効果が
発生する。ショートチャネル効果によってパンチスルー
が生じ易くなり、結果的にはフォトダイオードの出力値
が小さく成ってしまう。

【００５７】固体撮像装置はフォトダイオードと垂直Ｃ
ＣＤ部とが一対となり、それがマトリック状に形成され
ている。この対と隣合う対との間を電気的に分離するた
めにｐ⁺型領域７が形成されている。ｐ⁺型領域７はイオ
ン注入により形成される。

【００５８】ここでｐ⁺型領域７の深さは約１μｍであ
る。またｐ⁺型領域７の表面濃度は１０¹⁷−１０¹⁸ｃｍ
^-3である。

【００５９】ｐ⁺型領域７の表面濃度は、隣接したフォ
トダイオードに蓄積された信号電荷が流れ込まないよう
にするのに上記範囲に設定することが必要である。表面
濃度が１０¹⁷ｃｍ^-3より少ない場合には、隣接したフォ
トダイオードの信号電荷が流れ込む。表面濃度が１０¹⁸
ｃｍ^-3より多い場合には隣接したｎ型領域５にナローチ
ャネル効果を生じる。ナローチャネル効果が生じると垂
直ＣＣＤ部の転送部の容量が減少する。このため固体撮
像装置のダイナミックレンジが小さくなり、転送効率が
低下してしまう。

【００６０】ｐ⁺領域７の幅は約１μｍ以下にするのが
よい。もしｐ⁺領域７の幅が１μｍより大きい場合に
は、転送領域が縮小してしまう。すなわちフォトダイオ
ードに蓄積された信号電荷を完全に読み出すことができ
なくなる。逆にｐ⁺領域７の幅が１μｍより小さい場合
には、ショートチャネル効果が発生する。ショートチャ
ネル効果によって、隣接したフォトダイオードと垂直Ｃ
ＣＤ部との間にパンチスルーが生じ易くなる。結果的に
は、隣接したフォトダイオードの情報を読み出す時の解
像度が低下する。さらにフォトダイオードの出力が低下
してしまう。

【００６１】そして、ｐ⁺⁺型領域８がフォトダイオード
のｎ^-型シリコン基板１表面に形成されている。

【００６２】ｐ⁺⁺型領域８を形成すると暗電流を低減さ
せることができる。ここでｐ⁺⁺型領域８の深さは約０.
５μｍ以下に設定される。またｐ⁺⁺型領域８の表面濃度
は１０¹⁸〜１０¹⁹ｃｍ^-3である。一般にシリコン基板１
と後で述べるゲート酸化膜の界面を暗電流が流れる。暗
電流の量は通常数１０〜数１００エレクトロンである。
暗電流が発生することは、固体撮像装置において致命的
な欠陥となる。すなわち光が照射されていない状態（ダ
ーク状態）でも、暗電流が発生していると、固体撮像装
置によって映し出された画面にザラと呼ばれるムラが生
じる。このようなザラによって画像信号のＳ／Ｎ比が決
定される。暗電流によって被写体の最低での照度が決っ
てしまう。また、暗電流が多いと固体撮像装置のダイナ
ミックレンジが小さくなってしまう。

【００６３】ｐ⁺⁺型領域８の深さはできるだけ浅くする
のがよい。ｐ⁺⁺型領域８の深さが深くなると、シリコン
基板１の深さ方向にフォトダイオードの距離が小さくな
ってしまう。

【００６４】ｐ⁺⁺型領域８の不純物濃度を上記範囲に設
定することで、電子の再結合する割合を増加させること
ができる。これによって暗電流を少なくできる。

【００６５】このようにしてフォトダイオードのｎ型領
域４がシリコン基板１内部に埋め込まれた埋め込み型フ
ォトダイオードを形成することができる。

【００６６】シリコン基板１上には、ゲート酸化膜９が
成長されている。ゲート酸化膜９は、パイロ酸化法で形
成される。ゲート酸化膜９の膜厚は約５０ｎｍ程度であ
る。ゲート酸化膜９の膜厚は、転送効率を上げるために
は５０ｎｍ以上にしておくことが望ましい。

【００６７】ゲート酸化膜９上の所定領域にシリコン窒
化膜１０が成長されている。シリコン窒化膜１０はシリ
コン基板１に形成されたフォトダイオードの一部とｐ⁺
領域６および垂直ＣＣＤ部を含む領域上方のゲート酸化
膜９上に形成される。

【００６８】シリコン窒化膜１０は、ＣＶＤ法を用いて
形成される。シリコン窒化膜１０の膜厚は約５０ｎｍで
ある。シリコン窒化膜１０はポリシリコンゲート電極を
形成する際、ポリシリコンゲート電極端部にゲートバー
ズビークが形成されるのを抑制するために設けられてい
る。

【００６９】シリコン窒化膜１０は、減圧ＣＶＤ法を用
いて形成される。シリコン窒化膜１０の膜厚は約５０ｎ
ｍである。シリコン窒化膜１０を減圧ＣＶＤ法で形成す
るのはゲート電極直下のゲート絶縁膜として使用するた
めである。

【００７０】シリコン窒化膜１０はシリコン基板１に形
成されたフォトダイオードの一部と重なって形成されて
いる。これはフォトダイオードで得られた電荷を読み出
すことを容易にするためである。

【００７１】シリコン窒化膜１０が垂直ＣＣＤ部より外
側まで形成されている、すなわち分離領域にまでかかっ
ていたら、分離領域と隣接したフォトダイオードの電荷
を読み出してしまうことになる。このためシリコン窒化
膜１０と分離領域との重なる量を適当に制御しておかな
くてはならない。

【００７２】シリコン窒化膜１０が垂直ＣＣＤ部の右端
より内側に形成されていると、フォトダイオードで得ら
れた電荷を読み出すことが困難になる。

【００７３】シリコン窒化膜１０上には駆動電極となる
導電性電極であるポリシリコン電極１１が形成されてい
る。

【００７４】ポリシリコン電極１１は、減圧ＣＶＤ法を
用いて形成されている。ポリシリコン電極１１のシート
抵抗は数１０オームである。またポリシリコン電極１１
の膜厚は約５００ｎｍである。ポリシリコン電極１１
は、フォトダイオードで形成された信号電荷を読み出
し、転送するための高周波パルスを印加する電極として
使用される。このようにポリシリコン電極１１には高周
波パルスが印加されるので、ポリシリコン電極１１の抵
抗はできるだけ低抵抗であることが望ましい。

【００７５】ポリシリコン電極１１の表面には熱酸化に
よって得られたポリシリコン酸化膜２１が成長されてい
る。

【００７６】ポリシリコン酸化膜２１は、パイロ酸化法
を用いて形成される。ポリシリコン酸化膜の膜厚は約１
５０ｎｍである。ポリシリコン酸化膜２１は、層間絶縁
膜の耐圧を確保するために形成されている。またポリシ
リコン電極１１を形成する時のエッチングで生じたポリ
シリコン膜のエッチング残りによって、駆動電圧を印加
した際、ポリシリコン膜のエッチング残りを通してリー
クが生じる。ポリシリコン酸化膜２１は、このようなリ
ークを防ぐために形成されている。

【００７７】ポリシリコン酸化膜２１表面には窒化絶縁
膜であるシリコン窒化膜２２が形成されている。

【００７８】シリコン窒化膜２２は、減圧ＣＶＤ法を用
いて形成されている。シリコン窒化膜２２の膜厚は約３
０ｎｍ程度である。シリコン窒化膜２２は層間絶縁膜と
して使用される。

【００７９】シリコン窒化膜２２表面にシリコン窒化膜
２２を熱酸化して形成した上部酸化膜２３が形成されて
いる。

【００８０】上部酸化膜２３は、パイロ酸化によって形
成される。上部酸化膜２３の膜厚は約５ｎｍである。上
部酸化膜２３は、内部に流れる電流（プールー・フレン
ケル電流）に対するバリアの働きをする。上部酸化膜２
３で形成されるバリアによって、電流はシリコン窒化膜
２２中にトラップされにくくなる。そのためこのような
電流（プールー・フランケル電流）を低減させることが
できる。さらに上部酸化膜２３を形成することによって
耐圧の向上を図ることができる。

【００８１】従来技術としてポリシリコン酸化膜のみを
用いた場合、ポリシリコン酸化膜の膜厚を１５０ｎｍに
したときの耐圧は５０ボルトである。これに対して本実
施例のように、ポリシリコン酸化膜の膜厚と、シリコン
窒化膜と上部酸化膜の合計膜厚をそれぞれ１５０ｎｍ、
３０ｎｍとした場合には、耐圧は８０ボルトになる。す
なわち全体の膜厚が１.２倍にすると、従来の場合と比
べて耐圧の比が１.６倍向上している。

【００８２】上部酸化膜２３の表面には高融点金属遮光
膜１４が形成されている。高融点金属遮光膜１４は、ス
パッタ法あるいはＣＶＤ法を用いて形成される。

【００８３】高融点金属遮光膜１４の膜厚は約２００ｎ
ｍ以上である。高融点金属遮光膜１４として例えば、タ
ングステンシリサイドの場合、その膜厚が２００ｎｍで
あれば、入射波長８００ｎｍの光が高融点金属遮光膜１
４を透過する率を０.１％以下にする事ができる。この
ように高融点金属遮光膜１４の膜厚を２００ｎｍ以上に
することで固体撮像装置では十分な遮光効果が得られ
る。十分な遮光効果が得られると、高融点金属遮光膜１
４を透過した光によって発生するスミアを低減させるこ
とができる。

【００８４】高融点金属遮光膜１４およびフォトダイオ
ード上のゲート酸化膜９が露出した領域に層間絶縁膜１
５が形成されている。層間絶縁膜１５としてＢＰＳＧ
（Boron-Phosphosilicate-Glass）膜が用いられる。表
面を層間絶縁膜１５によって平坦化させる必要がない場
合には、ＮＳＧ（Non-doped Silicate Glass）膜を用い
てもよい。層間絶縁膜１５は、ＣＶＤ法を用いて形成さ
れる。層間絶縁膜１５の膜厚は数１００ｎｍ程度以上あ
る。

【００８５】層間絶縁膜１５表面で凹凸形状の凸部上に
アルミニウム遮光膜１６が形成されている。

【００８６】このように層間絶縁膜１５直下の高融点金
属遮光膜１４とアルミニウム遮光膜１６とを遮光膜とし
て用いることで固体撮像装置の遮光効果を一層向上させ
ることができる。

【００８７】アルミニウム遮光膜１６の端部は高融点金
属遮光膜１４の端部とほぼ等しい幅にできることが理想
的である。なぜならそれらの幅が等しく、その位置がほ
ぼ同じで有ればフォトダイオードの感度を向上でき、高
出力のフォトダイオードを得ることができる。

【００８８】ここではアルミニウム遮光膜１６をスパッ
タ法によって形成した。アルミニウム遮光膜１６の膜厚
は、約１μｍである。またアルミニウム遮光膜１６は遮
光膜として用いるとともに配線材料として使用される。

【００８９】アルミニウム遮光膜１６の表面およびフォ
トダイオード上の層間絶縁膜１５が露出した領域に保護
膜１７が形成されている。

【００９０】保護膜１７は、プラズマＣＶＤ法を用いて
形成される。保護膜１７の膜厚は数１００ｎｍである。

【００９１】保護膜１７には光に対する透過性の高い膜
を用いる必要がある。このため上部酸化膜やシリコン窒
化膜を用いるのがよい。これらの膜はピンホールがほと
んどなく、またクラックが発生し難く、さらにはイオン
性の汚染に対する耐性が高い。

【００９２】すなわち第１の実施例である固体撮像装置
では、シリコン窒化膜内のトラップを介してプール・フ
レンケル電流が流れる時、シリコン窒化膜の上下に形成
された酸化膜がバリアとなって、リーク電流を流れなく
することができる。

【００９３】図２に本発明の第２の実施例である固体撮
像装置の断面図を示す。第２の実施例と第１の実施例と
の相違は、ポリシリコン電極と高融点金属遮光膜との間
に形成される絶縁膜の種類である。

【００９４】まず、シリコン基板１にｐ型ウエル２が形
成されている。ｐ型ウエル２にはフォトダイオードとな
るｎ^-型領域３が形成されている。またｐ型ウエル２に
はｐ型領域４が形成されている。ｐ型領域４は垂直ＣＣ
Ｄ部となるｎ型領域５を囲むのに用いる。一般にこのよ
うな構造をＨｉ−Ｃ構造と呼ぶ。

【００９５】垂直ＣＣＤ部はｎ型領域５で形成されてい
る。垂直ＣＣＤ部はフォトダイオードで形成された信号
電荷を所定の領域に転送するための転送領域である。

【００９６】図面では、ｐ型領域４の両端とｎ型領域５
の両端を一致しているが、上記Ｈｉ−Ｃ構造を実現する
ためにはｐ型領域４の方を広くしておくことが必要であ
る。

【００９７】読み出し時のポテンシャルの制御を行なう
ｐ⁺型領域６がフォトダイオードと垂直ＣＣＤ部との間
に形成されている。

【００９８】固体撮像装置はフォトダイオードと垂直Ｃ
ＣＤ部とが一対となり、それがマトリック状に形成され
ている。この対と隣合う対との間を電気的に分離するた
めにｐ⁺型領域７が形成されている。そして、ｐ⁺⁺型領
域８がフォトダイオードのｎ^-型シリコン基板１表面に
形成されている。ｐ⁺⁺型領域８を形成すると暗電流を低
減させることができる。

【００９９】シリコン基板１上には、ゲート酸化膜９が
成長されている。ゲート酸化膜９上の所定領域にシリコ
ン窒化膜１０が成長されている。

【０１００】シリコン窒化膜１０はシリコン基板１に形
成されたフォトダイオードの一部とｐ⁺領域６および垂
直ＣＣＤ部を含む領域上方のゲート酸化膜９上に形成さ
れる。

【０１０１】シリコン窒化膜１０上には駆動電極となる
ポリシリコン電極１１が形成されている。

【０１０２】ポリシリコン電極１１の表面にはシリコン
窒化膜２２が形成されている。シリコン窒化膜２２は、
減圧ＣＶＤ法を用いて形成されている。シリコン窒化膜
２２の膜厚は約１００ｎｍ程度である。シリコン窒化膜
２２は層間絶縁膜として使用される。

【０１０３】シリコン窒化膜２２表面にシリコン窒化膜
２２を熱酸化して形成した上部酸化膜２３が形成されて
いる。

【０１０４】上部酸化膜２３は、パイロ酸化によって形
成される。上部酸化膜２３の膜厚は約５０ｎｍである。
上部酸化膜２３は、内部に流れる電流（プールー・フレ
ンケル電流）に対するバリアの働きをする。上部酸化膜
２３中を流れる電流は、上部酸化膜２３のトラップによ
って捕獲される。そのためこのような電流（プールー・
フランケル電流）を低減させることができる。さらに上
部酸化膜２３を形成することによって耐圧の向上を図る
ことができる。

【０１０５】上部酸化膜２３の表面には高融点金属遮光
膜１４が形成されている。高融点金属遮光膜１４および
フォトダイオード上のゲート酸化膜９が露出した領域に
層間絶縁膜１５が形成されている。層間絶縁膜１５表面
で凹凸形状の凸部上にアルミニウム遮光膜１６が形成さ
れている。アルミニウム遮光膜１６の表面およびフォト
ダイオード上の層間絶縁膜１５が露出した領域に保護膜
１７が形成されている。

【０１０６】このように第２の実施例では、ポリシリコ
ン電極１１の表面には熱酸化によって得られたポリシリ
コン酸化膜２１が成長されていない。

【０１０７】ポリシリコン酸化膜２１の形成目的は、上
記したように、層間絶縁膜の耐圧を確保することと、ポ
リシリコン電極１１を形成する時のエッチングで生じた
ポリシリコン膜のエッチング残りによって、駆動電圧を
印加した際、ポリシリコン膜のエッチング残りを通して
リークが生じるのを防止することにある。

【０１０８】このため第２の実施例では、このポリシリ
コン酸化膜２１がないがシリコン窒化膜２２の膜厚を厚
くすることで層間絶縁膜の耐圧を確保している。第１の
実施例のもう一方の目的であるエッチング残りによるリ
ークについては、第２の実施例では防止できない。しか
し、エッチング残りはポリシリコン電極１１を形成する
時に、オーバーエッチングしておくことで十分に回避で
きる。このように第２の実施例でも上記エッチング残り
を防止する点以外の効果については第１の実施例と全く
同じ効果を生じる。

【０１０９】図３に本発明の第３の実施例である固体撮
像装置の断面図を示す。第３の実施例と第２の実施例と
の相違は、ポリシリコン電極と高融点金属遮光膜との間
に形成される絶縁膜の種類である。

【０１１０】まず、シリコン基板１にｐ型ウエル２が形
成されている。ｐ型ウエル２にはフォトダイオードとな
るｎ^-型領域３が形成されている。またｐ型ウエル２に
はｐ型領域４が形成されている。ｐ型領域４は垂直ＣＣ
Ｄ部となるｎ型領域５を囲むのに用いる。一般にこのよ
うな構造をＨｉ−Ｃ構造と呼ぶ。

【０１１１】垂直ＣＣＤ部はｎ型領域５で形成されてい
る。垂直ＣＣＤ部はフォトダイオードで形成された信号
電荷を所定の領域に転送するための転送領域である。

【０１１２】図面では、ｐ型領域４の両端とｎ型領域５
の両端を一致しているが、上記Ｈｉ−Ｃ構造を実現する
ためにはｐ型領域４の方を広くしておくことが必要であ
る。

【０１１３】読み出し時のポテンシャルの制御を行なう
ｐ⁺型領域６がフォトダイオードと垂直ＣＣＤ部との間
に形成されている。

【０１１４】固体撮像装置はフォトダイオードと垂直Ｃ
ＣＤ部とが一対となり、それがマトリック状に形成され
ている。この対と隣合う対との間を電気的に分離するた
めにｐ⁺型領域７が形成されている。そして、ｐ⁺⁺型領
域８がフォトダイオードのｎ^-型シリコン基板１表面に
形成されている。ｐ⁺⁺型領域８を形成すると暗電流を低
減させることができる。

【０１１５】シリコン基板１上には、ゲート酸化膜９が
成長されている。ゲート酸化膜９上の所定領域にシリコ
ン窒化膜１０が成長されている。

【０１１６】シリコン窒化膜１０はシリコン基板１に形
成されたフォトダイオードの一部とｐ⁺領域６および垂
直ＣＣＤ部を含む領域上方のゲート酸化膜９上に形成さ
れる。

【０１１７】シリコン窒化膜１０上には駆動電極となる
ポリシリコン電極１１が形成されている。

【０１１８】ポリシリコン電極１１の表面にはシリコン
窒化膜２２が形成されている。シリコン窒化膜２２は、
減圧ＣＶＤ法を用いて形成されている。シリコン窒化膜
２２の膜厚は約１００ｎｍ程度である。シリコン窒化膜
２２は層間絶縁膜として使用される。シリコン窒化膜２
２の表面には高融点金属遮光膜１４が形成されている。

【０１１９】高融点金属遮光膜１４およびフォトダイオ
ード上のゲート酸化膜９が露出した領域に層間絶縁膜１
５が形成されている。層間絶縁膜１５表面で凹凸形状の
凸部上にアルミニウム遮光膜１６が形成されている。ア
ルミニウム遮光膜１６の表面およびフォトダイオード上
の層間絶縁膜１５が露出した領域に保護膜１７が形成さ
れている。

【０１２０】このように第３の実施例では、第２の実施
例と同様にポリシリコン電極１１の表面には熱酸化によ
って得られたポリシリコン酸化膜２１が成長されていな
いこと。またシリコン窒化膜２２の表面にシリコン窒化
膜２２を熱酸化して形成した上部酸化膜２３が形成され
ていないことである。

【０１２１】ポリシリコン酸化膜２１の形成目的は、第
２の実施例で説明した。ポリシリコン酸化膜２１がない
ことで生じる欠点は第２の実施例と同様にポリシリコン
膜のエッチング残りを通してリークが生じる点である。
これについてはエッチング時のエッチング時間を長くす
ることで解決される。

【０１２２】さらに第２の実施例と異なり、シリコン窒
化膜２２上に上部酸化膜２３が形成されていないため、
つぎのような欠点がある。すなわち、上部酸化膜２３が
あると、プールー・フレンケル電流に対するバリアの働
きをし、耐圧を向上させるが、第３の実施例では逆にこ
の点が欠点でもある。

【０１２３】耐圧についてはシリコン窒化膜２２の膜厚
を十分に厚く形成することで回避できる。プールー・フ
レンケル電流に対するバリアの働きについては多少劣
る。しかし、固体撮像装置の特性上、使用目的に合わせ
て用いることができる。

【０１２４】もちろん第３の実施例でも上記欠点以外の
効果は第１の実施例で説明した場合と同様である。

【０１２５】以上のように高融点金属遮光膜の下にポリ
シリコン酸化膜とシリコン窒化膜と上部酸化膜が存在す
る第１の実施例、また高融点金属遮光膜の下にシリコン
窒化膜と上部酸化膜が存在する第２の実施例、あるいは
高融点金属遮光膜の下にシリコン窒化膜が存在する第３
の実施例で形成すると、絶縁膜中のピンホールやウイー
クスポット等が完全に消滅する。ここでウイークスポッ
トとは、ポリシリコン電極を熱酸化するとポリシリコン
電極下端に膜厚の薄いポリシリコン酸化膜が形成される
位置を言う。本実施例では、このウイークスポットに膜
厚の均一なシリコン窒化膜が少なくとも形成されている
ので実質的な膜厚は厚い。このためピンホールやウイー
クスポットが原因で発生する不良が解消される。特に、
低電圧を印加した時に起こる絶縁破壊に対して有効であ
る。

【０１２６】このことをより詳細に図面を用いて説明す
る。図４は従来の固体撮像装置のＩ−Ｖ特性を示す。こ
れはポリシリコン電極上にポリシリコン酸化膜とＴＥＯ
Ｓ酸化膜が形成されている。ポリシリコン酸化膜の膜厚
は１５０ｎｍであり、ＴＥＯＳ酸化膜の膜厚は３０ｎｍ
である。

【０１２７】横軸は印加電圧（Ｖ）であり、縦軸は電流
（Ｉ）である。この場合、電流が１０^-7アンペアになる
時の印加電圧は約１２ボルトである。また印加電圧が約
１９ボルトで完全に絶縁破壊が生じていることが分か
る。

【０１２８】図５は本発明の第２の実施例である固体撮
像装置のＩ−Ｖ特性を示す。これはポリシリコン電極上
にポリシリコン酸化膜とシリコン窒化膜が形成されてい
る。ポリシリコン酸化膜の膜厚は１５０ｎｍであり、シ
リコン窒化膜の膜厚は４０ｎｍである。

【０１２９】横軸は印加電圧（Ｖ）であり、縦軸は電流
（Ｉ）である。この場合、電流が１０^-7アンペアになる
時の印加電圧は約７８ボルトである。このように従来の
固体撮像装置と比べて約６倍程度絶縁破壊に至るための
印加電圧値を高くできる。

【０１３０】このように本実施例では、十分な絶縁耐圧
が確保され、高い信頼性を持つ固体撮像装置である。

【０１３１】本発明の固体撮像装置の製造方法の実施例
について図面を参照しながら説明する。

【０１３２】図６は固体撮像装置の製造方法を説明する
工程順断面図である。まず、ｎ^-型シリコン基板１の主
面上に約１００ｎｍの熱酸化膜を形成する。熱酸化膜を
通してシリコン基板１全面にボロンイオンを注入する。
この後、熱処理を行ってｐ型ウエル２を形成する。

【０１３３】また熱処理は、窒素雰囲気中で熱処理温度
１０００℃以上で数時間行う。この熱処理によってイオ
ン注入されたボロンイオンを活性化させる。

【０１３４】次に、シリコン基板１上にフォトレジスト
を塗布する。フォトダイオードを形成するｎ^-領域３を
露光・現像してレジストパターンを形成する。このレジ
ストパターンをマスクにリンイオンを注入する。

【０１３５】この時のイオン注入条件は、加速電圧が数
１００ｋｅＶ、注入量が約１０¹²ｃｍ^-2で行う。この
後、熱処理を窒素雰囲気中で行う。これによってｎ^-型
領域３の注入深さは約２μｍとなる。

【０１３６】このようにしてｐ型ウエル２の所定領域に
フォトダイオードとなるｎ^-型領域３が形成される。

【０１３７】さらに同レジストパターンをマスクにして
ボロンイオンを注入する。この時のイオン注入条件は、
加速電圧が数１０ｋｅＶ、注入量が約１０¹³〜１０¹⁴ｃ
ｍ^-2で行う。これによってｐ⁺⁺型領域８の注入深さは約
０.５μｍとなる。

【０１３８】このようにして暗電流を低減するためのｐ
⁺⁺型領域８がフォトダイオードのｎ ^-型シリコン基板１
表面に形成される。

【０１３９】次にシリコン基板１上のフォトレジストを
除去し、再度シリコン基板１上にフォトレジストを塗布
する。ｐ型領域４を露光・現像してレジストパターンを
形成する。このレジストパターンをマスクにボロンイオ
ンを注入する。

【０１４０】この時のイオン注入条件は、加速電圧が約
１００ｋｅＶ、注入量が１０¹²ｃｍ ^-2で行う。これによ
ってｐ型領域４の注入深さは約１μｍとなる。

【０１４１】ｎ型領域５を、前記したようにＨｉ−Ｃ構
造にするためにはｐ型領域４の深さを１μｍ程度にする
ことが必要である。

【０１４２】このようにしてｐ型ウエル２にシリコン基
板１中で発生する雑音となる電荷が垂直ＣＣＤ部へ拡散
するのを防止するｐ型領域４が形成される。

【０１４３】さらに同レジストパターンをマスクにして
リンイオンを注入する。この時のイオン注入条件は、加
速電圧が約１００ｋｅＶ、注入量が１０¹²ｃｍ ^-2で行
う。これによってｎ型領域５の注入深さは約０.５μｍ
となる。

【０１４４】このようにして垂直ＣＣＤ部であるｎ型領
域５が形成されている。次にシリコン基板１上のフォト
レジストを除去し、再度シリコン基板１上にフォトレジ
ストを塗布する。ｐ⁺型領域６を露光・現像してレジス
トパターンを形成する。このレジストパターンをマスク
にボロンイオンを注入する。

【０１４５】この時のイオン注入条件は、加速電圧が数
１００ｋｅＶ、注入量が１０¹²ｃｍ ^-2で行う。これによ
ってｐ⁺型領域６の注入深さは約１μｍとなる。このよ
うな条件で注入することで、フォトダイオードと垂直Ｃ
ＣＤ部との間のしきい値を制御することができる。

【０１４６】このようにしてフォトダイオードで発生し
た信号電荷を、フォトダイオードから垂直ＣＣＤ部へ読
み出す際、読み出すためのポテンシャルの制御を行なう
ｐ⁺型領域６がフォトダイオードと垂直ＣＣＤ部との間
に形成されている。

【０１４７】次にシリコン基板１上のフォトレジストを
除去し、再度シリコン基板１上にフォトレジストを塗布
する。ｐ⁺型領域７を露光・現像してレジストパターン
を形成する。このレジストパターンをマスクにボロンイ
オンを注入する。

【０１４８】この時のイオン注入条件は、加速電圧が数
１０ｋｅＶ、注入量が約１０¹³ｃｍ ^-2で行う。これによ
ってｐ⁺型領域７の注入深さは約１μｍとなる。

【０１４９】ｐ⁺型領域７は隣の素子との分離を行うの
で動作時に印加される電圧で導通してしまわないよう、
しきい値電圧を高くする。この目的でｐ⁺型領域７の不
純物濃度を比較的高濃度にしている。特にｐ⁺型領域６
の不純物濃度と比較して高濃度にしておけばよい。

【０１５０】このようにして、固体撮像装置はフォトダ
イオードと垂直ＣＣＤ部とが一対となり、それがマトリ
ック状に形成されている。この対と隣合う対との間を電
気的に分離するためにｐ⁺型領域７が形成されている。

【０１５１】以上の工程によって、フォトダイオードの
表面層をｐ型層で覆った埋め込み型フォトダイオードを
形成する（図６Ａ）。

【０１５２】次に、シリコン基板１上にゲート酸化膜９
を形成する。ゲート酸化膜９は、減圧ＣＶＤ法を用いて
形成される。ゲート酸化膜９の膜厚は約５０ｎｍであ
る。

【０１５３】次に、ゲート酸化膜９上にシリコン窒化膜
１０を成長させる。ゲート窒化膜１０は、減圧ＣＶＤ法
を用いて形成される。ゲート窒化膜１０の膜厚は約５０
ｎｍである。

【０１５４】シリコン窒化膜１０は、後の工程でゲート
電極を形成し、ゲート電極を酸化する際、ゲート電極端
部に発生するゲートバーズビークを抑制することができ
る。

【０１５５】さらに続けてシリコン窒化膜１０上にポリ
シリコン膜を堆積する。ポリシリコン膜は、減圧ＣＶＤ
法を用いて形成される。ポリシリコン膜の膜厚は約５０
０ｎｍである。この時の、シート抵抗は数１０オームで
ある。

【０１５６】ポリシリコン膜直下のシリコン窒化膜１０
はゲートバーズビークが形成されるのを防止する。ゲー
トバーズビークが形成されるとポリシリコン電極の端部
が盛り上がる。ポリシリコン電極に電圧が印加される
と、シリコン基板１内にポテンシャルが形成される。こ
のポテンシャルの形状はシリコン基板１内で均一にする
必要がある。しかし、ゲートバーズビークが発生する
と、その端部に生じるポテンシャルは低くなる。このよ
うにゲートバーズビークが生じた位置にはポテンシャル
のコブができる。このようなコブは電子の取り残し等の
生じる原因となる。このため固体撮像装置は効率的に信
号電荷を転送することが困難になる。

【０１５７】この後、ポリシリコン膜上にフォトレジス
トを塗布する。転送電極となるｐ型領域５とｐ⁺型領域
６さらにはフォトダイオードとなるｎ^-領域３の一部を
含む領域以外を露光・現像してレジストパターンを形成
する。このレジストパターンをマスクにドライエッチン
グを行う。ドライエッチングによって上層のポリシリコ
ン膜と下層のシリコン窒化膜１０とを同じ幅でエッチン
グする。

【０１５８】このようにして駆動電極となるポリシリコ
ン電極１１を形成する。ドライエッチングは、ガスに六
弗化硫黄と臭化水素との混合ガス系を用いる。

【０１５９】このガスを用いてエッチングすることで、
エッチングによるパターン寸法精度を高めることができ
る。またフォトレジストとポリシリコン膜、フォトレジ
ストとシリコン窒化膜との選択比がそれぞれ高いため安
定したエッチングをすることができる。またポリシリコ
ン膜とシリコン窒化膜との境界面に形成される上部酸化
膜に対するエッチングレートを容易に制御されるので所
定の形状のパターンを得ることができる。

【０１６０】次にポリシリコン電極１１を熱酸化し、ポ
リシリコン酸化膜２１を成長させる（図６Ｂ）。

【０１６１】ポリシリコン酸化膜２１は、パイロ酸化法
を用いて形成される。ポリシリコン酸化膜２１の膜厚は
約１５０ｎｍである。

【０１６２】ここで、従来例の場合、高融点金属遮光膜
１４とポリシリコン電極１１との間の絶縁耐圧が低い。
通常、高融点金属遮光膜１４とポリシリコン電極１１と
に挟まれた領域に形成される酸化膜の膜厚が１５０ｎｍ
の時で、絶縁耐圧は５０ボルト、膜厚が２００ｎｍの時
で６５ボルトである。このためポリシリコン酸化膜１２
厚を約２００ｎｍ以上にする必要があった。

【０１６３】本実施例では、高融点金属遮光膜１４とポ
リシリコン電極１１との間にポリシリコン酸化膜２１を
単独に用いるのではなく、以下に示すような積層膜にし
ている。

【０１６４】次に、ポリシリコン酸化膜２１上に減圧Ｃ
ＶＤ法でシリコン窒化膜２２を成長する。シリコン窒化
膜２２の膜厚は例えば３０ｎｍである。

【０１６５】減圧ＣＶＤ法を用いて形成されたシリコン
窒化膜２２はその膜厚の均一性が高く、下地段差に対し
てステップカバレジが良好である。

【０１６６】シリコン窒化膜２２を採用することによ
り、十分な絶縁耐圧が得られることより、例えば合計で
１５０ｎｍ以下の膜厚にすることができる。合計膜厚が
１５０ｎｍ以下であれば絶縁耐圧は６５ボルトにするこ
とができる。合計膜厚を１５０ｎｍより厚くすると、絶
縁耐圧に対しては大きくなるが、高融点金属遮光膜１４
を避けてこの積層膜に入射する光が増加する。この光が
フォトダイオードに入射する。いわゆる光の漏れ込みが
増加する。

【０１６７】その後シリコン窒化膜２２の表面を熱酸化
して約５ｎｍの上部に上部酸化膜２３を形成する。

【０１６８】上部酸化膜２３の成膜条件は、パイロ酸化
法を用いて形成される。上部酸化膜２３の膜厚を５ｎｍ
と薄くしているのは、膜厚を厚く形成するには熱処理時
間が長くなり、上記種種の拡散領域の不純物プロファイ
ルが変化するのを防ぐためである。

【０１６９】この後、所望の膜厚の高融点金属遮光膜１
４を成長する。高融点金属遮光膜１４の成膜条件は、減
圧ＣＶＤ法やスパッタ法が用いられる。

【０１７０】高融点金属遮光膜１４の膜厚は約２００ｎ
ｍである。高融点金属遮光膜１４としてタングステンシ
リサイド膜を用いている。タングステンシリサイド膜は
その膜厚が約２００ｎｍであれば、膜を透過する光の割
合が０.１％以下となる。このように光に対する良好な
遮光膜となる（図６Ｃ）。

【０１７１】この後、高融点金属遮光膜１４上にフォト
レジストを塗布する。垂直ＣＣＤ部を覆う領域以外を露
光・現像してレジストパターンを形成する。このレジス
トパターンをマスクにドライエッチングを行う。一度の
ドライエッチングによって上層の高融点金属遮光膜１４
と上部酸化膜２３とシリコン窒化膜２２とを同時にパタ
ーンニングする。

【０１７２】すなわち、高融点金属遮光膜１４の下部に
は全て上部酸化膜２３とシリコン窒化膜２２が存在し、
エッチング工程の工程数は従来例と同一である。

【０１７３】ドライエッチングは、ガスに六弗化硫黄と
臭化水素との混合ガス系を用いる。このガスを用いてエ
ッチングすることで、エッチングによるパターン寸法精
度を高めることができる。またシリコン窒化膜をエッチ
ングする場合にも、流量を変更するだけで容易に選択比
の高い、安定したエッチングをすることができる。

【０１７４】次に、高融点金属遮光膜１４およびフォト
ダイオード上のゲート酸化膜９が露出した領域に層間絶
縁膜１５が形成される。

【０１７５】層間絶縁膜１５の成膜は、ＣＶＤ法を用い
て行われる。層間絶縁膜１５の膜厚は数１００ｎｍ以上
とする。層間絶縁膜１５によって基板表面を平坦化する
ためＢＰＳＧ膜を用いている。

【０１７６】層間絶縁膜１５表面で凹凸形状の凸部上に
アルミニウム遮光膜１６が形成される。

【０１７７】アルミニウム遮光膜１６は、スパッタ法を
用いて形成される。アルミニウム遮光膜１６の膜厚は約
１μｍ程度である。

【０１７８】アルミニウム遮光膜１６と高融点金属遮光
膜１４とによって、遮光効果が完全なものとなる。

【０１７９】この後、アルミニウム遮光膜１６上にフォ
トレジストを塗布する。垂直ＣＣＤ部を覆う領域以外を
露光・現像してレジストパターンを形成する。このレジ
ストパターンをマスクにドライエッチングを行う。

【０１８０】ドライエッチングには、三塩化ボロンと塩
素とＣＨＣｌ３系の混合ガス系が用いられる。

【０１８１】次にアルミニウム遮光膜１６の表面および
フォトダイオード上の層間絶縁膜１５が露出した領域に
保護膜１７が形成されている。

【０１８２】保護膜１７は、プラズマＣＶＤ法を用いて
形成される。これを用いることでステップカバレジが良
好で、光に対する透過性の高い保護膜１７が形成され
る。

【０１８３】保護膜１７の膜厚は数１００ｎｍ程度であ
る。保護膜１７の膜厚をこれより大きくすると、光に対
する透過性が悪くなる。光の透過性が悪くなるとフォド
ダイオードの出力値が低下する（図６Ｄ）。

【０１８４】本実施例では従来技術と比較して、大幅な
工程数の増加なしに、スミア値を従来の１／２〜１／３
に低減することができる。

【０１８５】また、シリコン窒化膜２２は、減圧ＣＶＤ
法による成長のため、ポリシリコン電極１１端下部のポ
リシリコン酸化膜２１の薄い箇所にも入り込むため、絶
縁耐圧のウイークスポットを消滅させることが可能とな
る。

【０１８６】また、シリコン窒化膜２２成長後の上部酸
化膜２３により、シリコン窒化膜２２中のピンホールも
消滅し、ポリシリコン電極１１と高融点金属遮光膜１４
間の絶縁耐圧はポリシリコン酸化膜２１の薄膜化、ＣＶ
Ｄ法によるシリコン窒化膜２２の薄膜化により向上す
る。

【０１８７】特にその耐圧向上は、低電圧領域において
顕著であり、従来低電圧領域でnAオーダーで流れていた
電流値が数十pAになる。

【０１８８】また、０.１μＡを判定電流とした時の絶
縁耐圧は、従来の約５０Ｖから約８０Ｖへと向上し、高
い信頼性が得られたことが確認された。

【０１８９】なお、シリコン窒化膜２２の膜厚は、所望
の絶縁耐圧により１０〜１００ｎｍの範囲で任意に設定
することが可能である。

【０１９０】例えば、シリコン窒化膜２２の膜厚を１０
０ｎｍから１０００ｎｍと厚膜化すると、ポリシリコン
電極１１と高融点金属遮光膜１４間の絶縁耐圧は、３０
Ｖから１００Ｖ以上に増加し、従来のポリシリコン酸化
膜１２の場合の絶縁耐圧に比較して、約１／３以下の膜
厚で所望の絶縁耐圧を得ることができる。

【０１９１】

【発明の効果】以上のように本発明は、高融点金属遮光
膜の下層にポリシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とその
シリコン窒化膜の表面を酸化して形成した熱酸化膜とを
積層した構成の絶縁膜を有するので、絶縁膜の薄膜化に
よるスミア特性と信頼性が向上し、高融点金属の拡散に
よる結晶欠陥の発生を抑え、白傷のない固体撮像装置を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である固体撮像装置の断
面図

【図２】本発明の第２の実施例である固体撮像装置の断
面図

【図３】本発明の第３の実施例である固体撮像装置の断
面図

【図４】従来の固体撮像装置の電流−電圧特性を示す図

【図５】本発明の固体撮像装置の電流−電圧特性を示す
図

【図６】同固体撮像装置の製造方法を示す工程断面図

【図７】従来の固体撮像装置の断面図

【符号の説明】

１シリコン基板（半導体基板）１１ポリシリコン電極１４高融点金属遮光膜２１ポリシリコン酸化膜２２シリコン窒化膜２３熱酸化膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板に形成された光電変換部と垂
直シフトレジスタ部とを少なくとも有し、前記垂直シフ
トレジスタ部の駆動電極である導電性電極とその導電性
電極を覆うように形成された少なくとも窒化絶縁膜と、
前記窒化絶縁膜上に形成された高融点金属遮光膜とで構
成されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】窒化絶縁膜がシリコン窒化膜であること
を特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】窒化絶縁膜の代りに、シリコン窒化膜と
そのシリコン窒化膜の表面を熱酸化して形成した熱酸化
膜とを積層されていることを特徴とする請求項１記載の
固体撮像装置。
【請求項４】窒化絶縁膜の代わりに、ポリシリコン酸
化膜とシリコン窒化膜とそのシリコン窒化膜の表面を熱
酸化して形成した熱酸化膜とを積層されていることを特
徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項５】導電性電極下端部にゲートバーズビーク
が形成されていないことを特徴とする請求項１記載の固
体撮像装置。
【請求項６】半導体基板に形成された光電変換部と垂
直シフトレジスタ部とを少なくとも有し、前記垂直シフ
トレジスタ部を囲むように形成されたＨｉ−Ｃ構造を持
ち、前記垂直シフトレジスタ部の駆動電極である導電性
電極とその導電性電極を覆うように形成された少なくと
も窒化絶縁膜と、前記窒化絶縁膜上に形成された高融点
金属遮光膜とで構成されていることを特徴とする固体撮
像装置。
【請求項７】光電変換部が埋め込み型フォトダイオー
ドであることを特徴とする請求項６記載の固体撮像装
置。
【請求項８】半導体基板に形成された光電変換部と垂
直シフトレジスタ部とを少なくとも有し、前記垂直シフ
トレジスタ部の駆動電極である導電性電極とその導電性
電極を覆うように形成された少なくとも窒化絶縁膜と、
前記窒化絶縁膜上に形成された高融点金属遮光膜と、前
記高融点金属遮光膜上に層間絶縁膜を介して導電性遮光
膜で構成されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項９】半導体基板に光電変換部と垂直シフトレ
ジスタ部とその駆動電極となる導電性電極を形成した
後、その導電性電極を含む前記半導体基板上に窒化絶縁
膜を成長する工程と、その窒化絶縁膜上を含む前記半導
体基板上に高融点金属遮光膜を形成する工程と、前記導
電性電極を覆うように前記高融点金属遮光膜、前記窒化
絶縁膜をパターン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装置の製造方法。
【請求項１０】半導体基板に光電変換部と垂直シフト
レジスタ部とその駆動電極となる導電性電極を形成した
後、その導電性電極の表面に導電性電極の酸化膜を形成
する工程とその酸化膜上を含む前記半導体基板上に窒化
絶縁膜を成長する工程と、その窒化絶縁膜上を含む前記
半導体基板上に高融点金属遮光膜を形成する工程と、前
記導電性電極を覆うように前記高融点金属遮光膜、前記
窒化絶縁膜および前記酸化膜をパターンエッチングする
工程とを有することを特徴とする固体撮像装置の製造方
法。
【請求項１１】半導体基板に光電変換部と垂直シフト
レジスタ部とその駆動電極となる導電性電極を形成した
後、その導電性電極の表面に導電性電極の酸化膜を形成
する工程とその酸化膜上を含む前記半導体基板上に窒化
絶縁膜を成長する工程と、その窒化絶縁膜の表面を熱酸
化して上部酸化膜を形成する工程と、その上部酸化膜上
を含む前記半導体基板上に高融点金属遮光膜を形成する
工程と、前記導電性電極を覆うように前記高融点金属遮
光膜、前記酸化膜、前記窒化絶縁膜および上部酸化膜を
パターンエッチングする工程とを有することを特徴とす
る固体撮像装置の製造方法。