JPH08111521A

JPH08111521A - 固体撮像素子及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08111521A
Application number: JP6245461A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Matsuda; 健松田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-10-11
Filing date: 1994-10-11
Publication date: 1996-04-30

Abstract

(57)【要約】【目的】ＣＣＤ固体撮像素子の転送レジスタ部におい
て、電荷転送方向に隣り合う転送電極間の層間絶縁膜の
薄膜化、電気的耐圧向上を図る。【構成】半導体領域上にゲート絶縁膜２２を介して複
数の転送電極２３，２４が配列されてなる転送レジスタ
部を有した固体撮像素子において、電荷転送方向に隣り
合う転送電極２３及び２４間に減圧ＣＶＤ膜による絶縁
膜２６が形成された構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子及びその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤ固体撮像素子、例えばフレームイ
ンターライン転送（ＦＩＴ）方式、インターライン転送
（ＩＴ）方式等のＣＣＤ固体撮像素子における転送レジ
スタ部は、図１１に示すように、シリコン半導体領域１
上にＳｉＯ₂等のゲート絶縁膜２を介して例えば１層目
多結晶シリコンによる第１の転送電極３及び２層目多結
晶シリコンによる第２の転送電極４が電荷転送方向に沿
って複数配列形成して構成される。

【０００３】ここで、転送電極３及び４を被う絶縁膜
５、特に転送電極３及び４間を絶縁するための層間絶縁
膜５〔５Ａ，５Ｂ〕は、多結晶シリコンからなる転送電
極３を熱酸化することで形成される熱酸化膜が用いられ
ている。ゲート絶縁膜２は、シリコン半導体領域１表面
を熱酸化することで形成される熱酸化膜が用いられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の転送
電極３及び４間の層間絶縁膜５は、上述したように、多
結晶シリコンの熱酸化膜（いわゆる多結晶シリコン熱酸
化膜）であるため、（ｉ）単結晶シリコンの熱酸化膜に
比べて膜質が悪い、（ii）酸化膜５中に燐等の不純物が
混入する、（iii ）熱酸化後の多結晶シリコン（転送電
極）表面に突起（多結晶シリコンのグレイン成長のばら
つきによる突起）が生じる、等の理由によって層間絶縁
膜５自体の電気的耐圧が低くなる。従って、電荷転送方
向における転送電極３及び４間の層間絶縁膜５Ａの薄膜
化が困難であった。

【０００５】ここで、層間絶縁膜５Ａの厚さｄ₁によっ
て、層間絶縁膜５Ａの直下のシリコン半導体領域１中の
静電ポテンシャルが変化し、ポテンシャルの凹み６の深
さＺが変化する。即ち、層間絶縁膜５Ａの膜厚ｄ₁が厚
くなるほどポテンシャルの凹み６の深さＺが深くなる傾
向となる。このポテンシャルの凹み６の深さＺが深くな
るほど凹み６による電荷のトラップが多くなり、電荷の
転送効率が低下し、取り扱い電荷量が小さくなる。

【０００６】一方、ＣＣＤ固体撮像素子の小型化、画素
の高密度化に伴い、ポテンシャルの凹み６による電荷転
送効率の低下、取り扱い電荷量の減少が無視できなくな
ってきている。従って、上述した転送レジスタ部の転送
電極３及び４間の層間絶縁膜５Ａとしては、転送電極３
及び４間に印加される電位差以上の耐圧が確保される限
り、極力薄いことが望まれる。

【０００７】本発明は、上述の点に鑑み、転送レジスタ
部において、電荷転送方向に隣り合う転送電極間の層間
絶縁膜の薄膜化を可能にした固体撮像素子を提供するも
のである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の本発明に係る固体
撮像素子は、半導体領域２１上にゲート絶縁膜２２を介
して複数の転送電極２３，２４が配列されてなる転送レ
ジスタ部を有した固体撮像素子において、電荷転送方向
に隣り合う転送電極２３及び２４間に、減圧ＣＶＤ膜に
よる絶縁膜２６を形成して構成する。

【０００９】第２の本発明は、第１の発明の固体撮像素
子において、隣り合う転送電極２３及び２４間の絶縁膜
２６を減圧ＣＶＤ膜３６と熱酸化膜３５で形成して構成
する。

【００１０】第３の本発明に係る固体撮像素子の製造方
法は、半導体領域２１上にゲート絶縁膜２２を介して１
層目電極材２３Ａを形成し、該１層目電極材２３Ａをパ
ターニングして第１の転送電極２３を形成する工程と、
減圧ＣＶＤ法により第１の転送電極２３の表面を覆う絶
縁膜２６を被着形成する工程と、２層目電極材２４Ａを
被着形成し、２層目電極材２４Ａをパターニングして第
２の転送電極２４を形成する工程を有する。

【００１１】第４の本発明は、第３の発明の固体撮像素
子の製造方法において、その減圧ＣＶＤ法により第１の
転送電極２３の表面を覆う絶縁膜３６を被着形成する工
程の後に、第１の転送電極２３の表面を熱酸化して熱酸
化膜３５を形成する工程を有する。

【００１２】第５の本発明は、第３の発明又は第４の発
明の固体撮像素子の製造方法において、ゲート絶縁膜２
２を半導体領域２１の熱酸化膜で形成する。

【００１３】第６の本発明は、第３の発明又は第４の発
明の固体撮像素子の製造方法において、ゲート絶縁膜２
２を、熱酸化膜３１と、その上の半導体窒化膜３２と、
その上の半導体窒化膜３２の熱酸化膜３３との多層構造
で形成する。

【００１４】第７の本発明は、第３の発明又は第４の発
明の固体撮像素子の製造方法において、ゲート絶縁膜２
２を、熱酸化膜３１と、その上の半導体窒化膜３２と、
その上の減圧ＣＶＤ法による酸化膜との多層構造で形成
する。

【００１５】

【作用】第１の本発明においては、転送レジスタ部の電
荷転送方向に隣り合う転送電極２３及び２４間に減圧Ｃ
ＶＤ膜による絶縁膜２６を形成することにより、転送電
極２３及び２４間における層間絶縁膜の薄膜化が図れ、
かつ電気的耐圧が向上する。減圧ＣＶＤ膜２６は膜質が
よく電気的耐圧に優れ、しかも転送電極２３表面に対し
てステップカバレージ良く形成される。転送電極２３及
び２４間の層間絶縁膜の薄膜化により、図１１に示すポ
テンシャルの凹み６の深さも浅くなり、転送効率が向上
し、取り扱い電荷量が確保される。

【００１６】第２の本発明においては、隣り合う転送電
極２３及び２４間の絶縁膜２６を減圧ＣＶＤ膜３６と熱
酸化膜３５の２層構造とすることにより、ゲート絶縁膜
厚との関係で減圧ＣＶＤ膜３６が薄くなりすぎた場合で
も、熱酸化膜３５によって層間絶縁膜２６の薄膜化を図
りつつ、電気的耐圧を補償することができる。

【００１７】第３の本発明に係る製造方法においては、
１層目電極材２３Ａをパターニングして第１の転送電極
２３を形成した後、減圧ＣＶＤ法により第１の転送電極
２３の表面を覆う絶縁膜２６を被着形成することによ
り、薄く、且つ電気的耐圧に優れた膜質の良い層間絶縁
膜がステップカバレージ良く形成される。その後、この
薄い絶縁膜２６を挟んで隣り合う第２の転送電極２４が
形成されるので、電荷転送効率が向上し、取り扱い電荷
量が確保される転送レジスタ部を形成することができ
る。

【００１８】第４の本発明においては、第３の発明の製
造方法で、減圧ＣＶＤ法により第１の転送電極２３の表
面に絶縁膜３６を被着形成した後に、さらに、第１の転
送電極２３の表面を熱酸化して熱酸化膜３５を形成する
ことにより、第１の転送電極２３と第２の転送電極２４
間の層間絶縁膜２６が、減圧ＣＶＤ膜３６と熱酸化膜３
５の２層構造で形成され、薄膜化を図りつつ、電気耐圧
に優れた層間絶縁膜２６が形成される。また、ゲート絶
縁膜厚に影響を与えることがない。

【００１９】第５の本発明においては、電荷転送方向の
第１の転送電極２３と第２の転送電極２４間の層間絶縁
膜２６の薄膜化を可能にすると共に、ゲート絶縁膜２２
を半導体領域２１の熱酸化膜で形成することにより、膜
質のよいゲート絶縁膜２２を形成することができ、信頼
性の高い転送レジスタ部を形成できる。

【００２０】第６の本発明においては、ゲート絶縁膜２
２を、熱酸化膜３１と、その上の半導体窒化膜３２と、
その上の半導体窒化膜３２の熱酸化膜３３との多層構造
で形成することにより、１層目電極材２３Ａのパターニ
ング時に、同時にゲート絶縁膜２２が一部エッチングさ
れるも、半導体窒化膜３２がエッチングストッパーとな
って、最上層の熱酸化膜３３のみが除去されるだけであ
る。そして、次に減圧ＣＶＤ膜２６を形成するときに、
減圧ＣＶＤ膜２６を最上層の熱酸化膜３３と同じ膜厚で
形成することができるので、層間絶縁膜の薄膜化、高耐
圧化が図れると同時に、第１及び第２の転送電極下のゲ
ート絶縁膜厚を揃えることができる。

【００２１】第７の本発明においては、転送電極２３及
び２４間の層間絶縁膜２６の薄膜化に加えて、ゲート絶
縁膜２２を、熱酸化膜３１と、その上の半導体窒化膜３
２と、その上の減圧ＣＶＤによる酸化膜との多層構造で
形成することにより、１層目電極材２３Ａのパターニン
グ時に、同時にゲート絶縁膜２２を構成する最上層の酸
化膜が除去されても、その後、再び同じ減圧ＣＶＤ膜２
６が形成されるため、最終的には第１及び第２の転送電
極２３及び２４下のゲート絶縁膜２２を互いに同質膜と
することができ、各転送部の特性を均一にした転送レジ
スタ部が形成できる。

【００２２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００２３】本例は、フレームインターライン転送（Ｆ
ＩＴ）方式の固体撮像素子の垂直転送レジスタ部に適用
した場合である。フレームインターライン転送方式の固
体撮像素子は、図１に示すように、複数の受光部１１が
マトリックス状に配列され、各受光部列の一側にＣＣＤ
構造の垂直転送レジスタ部１２が形成されてなる撮像部
１３と、上記垂直転送レジスタ部１２に対応した複数の
ＣＣＤ構造の垂直転送レジスタ部１４からなる蓄積部１
５と、ＣＣＤ構造の水平転送レジスタ部１７と、水平転
送レジスタ部１７の終段に接続された出力部１８とを有
して成る。

【００２４】この固体撮像素子１９では、各受光部１１
から信号電荷が垂直転送レジスタ１２に読み出され、例
えば４相の駆動クロックパルスφ_IM1〜φ_IM4にて一旦
蓄積部１５の垂直転送レジスタ部１４に高速転送され蓄
積され、次いで、蓄積部１５において例えば４相の駆動
クロックパルスφ_ST1〜φ_ST4にて一水平ライン毎の信
号電荷が水平転送レジスタ部１７に転送される。以後、
信号電荷は、水平転送レジスタ部１７内を例えば２相の
駆動クロックパルスφ_H1及びφ_H2にて水平方向に転送さ
れ、出力部１８にて電荷−電圧変換されて出力される。

【００２５】而して、本発明では、特に、上記固体撮像
素子１９の垂直転送レジスタ部を構成する転送電極及び
相互間の絶縁膜、即ち層間絶縁膜を例えば図２〜図４
（いずれも図１のＡ−Ａ線上の断面）に示すように構成
する。

【００２６】先ず、図２の実施例を説明する。本例の垂
直転送レジスタ部１２は、シリコン半導体領域２１上に
例えば熱酸化膜（ＳｉＯ₂）によるゲート絶縁膜２２を
介して、１層目多結晶シリコンによる第１の転送電極２
３と、この第１の転送電極２３に一部跨がるように２層
目多結晶シリコンによる転送電極２４とが電荷転送方向
に沿って交互に配列形成されて成る。なお、半導体領域
２１中の不純物プロファイル等は特に表示していない。
また半導体領域２１の部位は、半導体基板、或いは半導
体基板上にエピタキシャル成長させた単結晶層でもよ
く、ＣＣＤとして動作するものであれば種類は問わな
い。

【００２７】そして、第１の転送電極２３及び第２の転
送電極２４間に、減圧ＣＣＤ法で成膜したＳｉＯ₂膜
（例えば低温形成方法、高温形成方法、或いは高温形成
方法のうちで有機シラン（ＴＥＯＳ）の分解を用いた方
法、等による減圧ＣＶＤ酸化膜）による層間絶縁膜２６
を形成する。２７は第２の転送電極２４を覆う絶縁膜で
ある。

【００２８】この減圧ＣＶＤ酸化膜による層間絶縁膜２
６は、従来の多結晶シリコン熱酸化膜に比べて電気的耐
圧が２〜４倍向上する。従って、同じ電気的耐圧とすれ
ば、上記層間絶縁膜２６の膜厚ｄ₂は、多結晶シリコン
熱酸化膜の１／２〜１／４の膜厚で足る。また、この層
間絶縁膜２６は、減圧ＣＶＤ法（特に高温形成法が可）
で成膜するため、段差被覆性（ステップカバレージ）も
良好で、１層目多結晶シリコンの第１の転送電極のパタ
ーンに依存する弱点（例えばシリコン酸化膜が局部的に
薄くなる所）もない。

【００２９】かかる図２の実施例によれば、第１及び第
２の転送電極２３及び２４の相互間の層間絶縁膜２６が
減圧ＣＶＤ膜で形成されるので、層間絶縁膜２６の膜厚
ｄ₂をより薄膜とすることができると共に、転送電極２
３及び２４間の電気的耐圧を向上することができる。従
って、この層間絶縁膜２６直下の静電ポテンシャルの凹
みが小さくなり、電荷転送効率が向上し、取り扱い電荷
量が大きくなる。

【００３０】図３の実施例に係る垂直転送レジスタ部１
２は、シリコン半導体領域２１上のゲート絶縁膜２２と
して、シリコン半導体領域２１の熱酸化膜３１と、シリ
コン窒化膜３２と、シリコン窒化膜３２を熱酸化して得
られた熱酸化膜３３からなる３層構造膜で形成し、第１
の転送電極２３及び第２の転送電極２４間に上例と同様
の減圧ＣＶＤ法で成膜したＳｉＯ₂膜による層間絶縁膜
２６を形成して構成する。

【００３１】第１の転送電極２３の形成の際の１層目多
結晶シリコンに対するパターニング時、ゲート絶縁膜２
２を構成する最上層の熱酸化膜３３の一部が同時にエッ
チングされる。この実施例では、減圧ＣＶＤによる層間
絶縁膜、即ちＳｉＯ₂膜２６を熱酸化膜３３と同じ膜厚
にして全面に成膜している。

【００３２】この図３の実施例によれば、上例と同様
に、第１及び第２の転送電極２３及び２４間の層間絶縁
膜２６の薄膜化ができ、転送電極２３及び２４間の電気
的耐圧向上が図れる。同時に、ゲート絶縁膜２２が３層
構造膜であるので、製造プロセスのエッチング工程で第
２の転送電極２４下のゲート絶縁膜２２の一部がエッチ
ング除去されるも、シリコン窒化膜３２がエッチングス
トッパーとなり、上層の熱酸化膜３３のみがエッチング
除去されるだけである。そして、この熱酸化膜３３が除
去されても、代わりに減圧ＣＶＤ膜２６が成膜されるの
で、最終的に第１及び第２の転送電極２３及び２４下の
ゲート絶縁膜２２の膜厚を揃えることができる。

【００３３】図４の実施例に係る垂直転送レジスタ部１
２は、シリコン半導体領域２１上にゲート絶縁膜２２と
して、シリコン半導体領域２１の熱酸化膜３１と、シリ
コン窒化膜３２と、シリコン窒化膜の熱酸化膜３３とか
らなる３層構造膜で形成し、第１の転送電極２３及び第
２の転送電極２４間に上例と同様の減圧ＣＶＤ法で成膜
したＳｉＯ₂膜による絶縁膜、即ち減圧ＣＶＤ膜３６を
形成し、さらに、１層目多結晶シリコンの第１の転送電
極２３の表面を熱酸化して熱酸化膜３５を形成し、この
減圧ＣＶＤ膜３６と熱酸化膜３５とで第１及び第２の転
送電極２３及び２４間の層間絶縁膜２６を形成して構成
する。

【００３４】この図４の実施例によれば、第１及び第２
の転送電極２３及び２４下のゲート絶縁膜２２の膜厚を
揃えるために、減圧ＣＶＤ膜３６の膜厚が薄くなり過ぎ
たような場合でも、減圧ＣＶＤ膜３６と熱酸化膜３５で
第１及び第２の転送電極２３及び２４間の層間絶縁膜２
６が構成されるので、電気的耐圧が得られ、且つ層間絶
縁膜２６の薄膜化が図れる。そして、この熱酸化膜３５
は第１の転送電極２３の表面に形成されるだけであるの
で、第１及び第２の転送電極２３及び２４下のゲート絶
縁膜２２は影響されず、均一な膜厚に維持される。

【００３５】尚、図４の減圧ＣＶＤ膜３６と熱酸化膜３
５とによる層間絶縁膜２６の構成は、ゲート絶縁膜２２
が図２の熱酸化膜のみの場合にも適用できる。

【００３６】次に、前述した本発明に係る垂直転送レジ
スタ部１２の製法例を示す。

【００３７】図５及び図６は、本発明に係る垂直転送レ
ジスタ部の製造方法の一例を示す。先ず、図５Ａに示す
ように、シリコン半導体領域２１上に熱酸化によるゲー
ト絶縁膜（ＳｉＯ₂）２２を形成した後、このゲート絶
縁膜２２上に１層目多結晶シリコン層２３Ａを例えばＣ
ＶＤ（化学気相成長）法にて堆積する。

【００３８】次に、図５Ｂに示すように、１層目多結晶
シリコン層２３Ａを選択エッチングによりパターニング
して第１の転送電極２３を形成する。この１層目多結晶
シリコン層２３Ａの選択エッチングの後、更にその下の
ゲート絶縁膜２２を選択エッチングする。

【００３９】次に、図５Ｃに示すように、全面にわたっ
て、減圧ＣＶＤ法によりＳｉＯ₂膜２６を堆積する。こ
の減圧ＣＶＤによるＳｉＯ₂膜２６は電気的耐圧が確保
できる範囲で十分薄く形成される。ここでは、出来る限
り、第１の転送電極２３下のゲート絶縁膜と転送電極２
３が形成されない部分（即ち爾後形成される第２の転送
電極２４下）のゲート絶縁膜の膜厚が同程度となるよう
にＳｉＯ₂膜２６を形成するを可とする。

【００４０】次に、図６Ｄに示すように、全面に２層目
多結晶シリコン層２４Ａを例えばＣＶＤ法にて堆積す
る。次いで、図６Ｅに示すように、２層目多結晶シリコ
ン層２４Ａを選択エッチングによりパターニングして第
２の転送電極２４を形成する。

【００４１】しかる後、例えば熱酸化して第２の転送電
極２４の表面にＳｉＯ₂による絶縁膜２７を形成し、目
的の垂直転送レジスタ部１２を形成する。

【００４２】この製法によれば、第１の転送電極２３を
形成した後、減圧ＣＶＤによるＳｉＯ₂膜２６を形成
し、次いで第２の転送電極２４を形成するので、第１及
び第２の転送電極２３及び２４間の層間絶縁膜は、減圧
ＣＶＤによるＳｉＯ₂膜２６で形成されることになる。
この減圧ＣＶＤのＳｉＯ₂膜、即ち層間絶縁膜２６はス
テップカバレージ良く形成され、薄い膜厚で電気的耐圧
が十分とれる。従って、電荷転送方向の第１及び第２の
転送電極２３及び２４間の層間絶縁膜２６を薄く形成す
ることができ、転送効率が良く、取り扱い電荷量が大き
い転送レジスタ部１２を形成することができる。

【００４３】図７及び図８は、本発明に係る垂直転送レ
ジスタ部の製造方法の他の例を示す。本例においては、
図７Ａ及び図７Ｂに示すように、前述と同様に、シリコ
ン半導体領域２１上に熱酸化によるゲート絶縁膜（Ｓｉ
Ｏ₂）２２を介して第１層目多結晶シリコン層２３Ａを
形成し、次いで１層目多結晶シリコン層２３Ａを選択エ
ッチングによりパターニングして第１の転送電極２３を
形成し、この１層目多結晶シリコン層２３Ａの選択エッ
チングの後、更にその下のゲート絶縁膜２２を選択エッ
チングする。

【００４４】次に、図７Ｃに示すように、全面にわたっ
て、減圧ＣＶＤ法によりＳｉＯ₂膜、即ち減圧ＣＶＤ膜
３６を堆積する。次いで、熱酸化処理して熱酸化膜（Ｓ
ｉＯ ₂膜）３５を形成する。即ち、この熱酸化は、第２
の転送電極２４が形成される部分のゲート絶縁膜、即ち
減圧ＣＶＤ膜３６と熱酸化膜３５の合計の膜厚が第１の
転送電極２３下のゲート絶縁膜２２と同じ膜厚となるよ
うに行う。ここで、熱酸化処理しても、第１の転送電極
２３下のゲート絶縁膜２２の膜厚は影響を受けない。一
方、この熱酸化処理で第１の転送電極２３の表面も熱酸
化されるが、多結晶シリコンであるために、ここでの熱
酸化膜３５は基板界面よりも膜厚が大きくなる。

【００４５】以後は、図８Ｄ〜図８Ｆに示すように、前
述と同様に、全面に２層目多結晶シリコン層２４Ａを例
えばＣＶＤ法にて堆積し、この２層目多結晶シリコン層
２４Ａを選択エッチングによりパターニングして第２の
転送電極２４を形成し、次いで例えば熱酸化して第２の
転送電極２４の表面にＳｉＯ₂による絶縁膜２７を形成
し、目的の垂直転送レジスタ部１２を形成する。

【００４６】この製法によれば、第１の転送電極２３及
び第２の転送電極２４下の夫々のゲート絶縁膜の膜厚を
揃えるために減圧ＣＶＤ膜３６が薄くなり過ぎたような
場合でも、図７Ｃの工程で減圧ＣＶＤ膜３６を形成した
後の熱酸化により、多結晶シリコンの第１の転送電極２
３の表面に厚い熱酸化膜３５が形成されることになり、
この熱酸化膜３５と減圧ＣＶＤ膜３６との２層構造膜で
層間絶縁膜２６が形成される。従って、第１及び第２の
転送電極２３及び２４間の電気的耐圧が得られると共
に、薄い層間絶縁膜２６を形成することができる。そし
て、減圧ＣＶＤ膜３６を形成した後、熱酸化するので、
第１の転送電極２３の膜厚ｄ₀₁が変化することがなく、
第１及び第２の転送電極２３及び２４下のゲート絶縁膜
ｄ₀₁及びｄ₀₂を同じにすることができる。

【００４７】図９及び図１０は、本発明に係る垂直転送
レジスタ部の製造方法の他の例を示す。本例は、図９Ａ
に示すように、シリコン半導体領域２１上にシリコン半
導体領域２１を熱酸化した熱酸化膜３１と、シリコン窒
化膜３２と、シリコン窒化膜３２を熱酸化した熱酸化膜
３３とからなる３層構造のゲート絶縁膜２２を形成した
後、このゲート絶縁膜２２上に１層目多結晶シリコン層
２３Ａを例えばＣＶＤ法にて堆積する。

【００４８】次に、図９Ｂに示すように、１層目多結晶
シリコン層２３Ａを選択エッチングによりパターニング
して第１の転送電極２３を形成する。この選択エッチン
グ時、下層のゲート絶縁膜２２の一部がエッチング除去
されるも、シリコン窒化膜３２がエッチングストッパー
となってゲート絶縁膜２２の表面の熱酸化膜３３のみが
選択的にエッチング除去される。

【００４９】次に、図９Ｃに示すように、第１の転送電
極２３の表面を含む全面に減圧ＣＶＤ法により絶縁膜
（ＳｉＯ₂膜）２６を堆積する。ここでは、絶縁膜２６
を熱酸化膜３３と同じ膜厚で形成する。

【００５０】即ち、第１の転送電極２３下のゲート絶縁
膜の膜厚ｄ₀₃と爾後形成される第２の転送電極２４下の
ゲート絶縁膜の膜厚ｄ₀₄とを等しくする。

【００５１】次に、図１０Ｄに示すように、全面に２層
目多結晶シリコン層２４Ａを例えばＣＶＤ法にて堆積す
る。次いで、図１０Ｅに示すように、２層目多結晶シリ
コン層２４Ａを選択エッチングによりパターニングして
第２の転送電極２４を形成する。

【００５２】しかる後、図１０Ｆに示すように、例えば
熱酸化して第２の転送電極２４の表面に絶縁膜２７を形
成し、目的の垂直転送レジスタ部１２を形成する。

【００５３】この製法によれば、前述と同様に、第１の
転送電極２３を形成した後、減圧ＣＶＤによる絶縁膜
（ＳｉＯ₂膜）２６を堆積することにより、この絶縁膜
２６によって最終的な第１及び第２の転送電極２３及び
２４間の層間絶縁膜が形成され、薄膜で且つ電気的耐圧
の向上した層間絶縁膜２６を有する転送レジスタ部１２
を形成することができる。

【００５４】また、ゲート絶縁膜２２を熱酸化膜３１、
シリコン窒化膜３２、熱酸化膜３３の３層構造とするこ
とにより、第１の転送電極２３を形成する際の選択エッ
チング時、ゲート絶縁膜２２の一部がエッチングされる
も、シリコン窒化膜３２がストッパーとなって表面の熱
酸化膜３３のみの除去で済み、選択エッチングのコント
ロールがし易くなる。同時に、減圧ＣＶＤの絶縁膜２６
の膜厚をゲート絶縁膜２２の表面の熱酸化膜３２と同程
度とするときには、第１及び第２の転送電極２３及び２
４下のゲート絶縁膜の膜厚ｄ₀₃及びｄ₀₄を揃えることが
できる。

【００５５】尚、図９及び図１０の例において、減圧Ｃ
ＶＤによる絶縁膜２６が薄すぎる場合には、耐圧が確保
できる範囲で、図９Ｃの減圧ＣＶＤによる絶縁膜２６を
形成した後、鎖線で示すように、熱酸化して第１の転送
電極２３の表面に熱酸化膜３６を形成し、この熱酸化膜
３６と減圧ＣＶＤの絶縁膜２６で第１及び第２の転送電
極２３及び２４間の層間絶縁膜を形成して、前述の図４
に示す転送レジスタ部を製造することができる。

【００５６】また、図示せざるも、図９〜図１０におい
て、上層の熱酸化膜３３に代えて絶縁膜２６と同様の減
圧ＣＶＤによる絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜２２を熱
酸化膜３１と、シリコン窒化膜３２と、減圧ＣＶＤの酸
化膜（ＳｉＯ₂）との３層構造膜とすることもできる。
このときには、第１の転送電極２３下のゲート絶縁膜
と、第２の転送電極２４下のゲート絶縁膜を同じ膜質と
することができ、各転送部が均一な特性を有する転送レ
ジスタ部を形成することができる。

【００５７】上述した実施例によれば、転送レジスタ部
の第１の転送電極２３及び第２の転送電極２４間の層間
絶縁膜の薄膜化を図ることができ、且つ、第１及び第２
の転送電極２３及び２４間の電気的耐圧を向上すること
ができる。従って、特に小型化、画素数の高密度化のＣ
ＣＤ固体撮像素子に適用して好適ならしめる。

【００５８】尚、上例においては、垂直転送レジスタ部
１２に適用したが、勿論、蓄積部１５の垂直転送レジス
タ部１４、或いは水平転送レジスタ部１７にも適用でき
る。また、２層多結晶シリコンの転送レジスタ部に適用
したが、その他３層以上の多結晶シリコンによる転送レ
ジスタ部にも適用できる。

【００５９】更に、本発明は、フレームインターライン
転送方式の他、インターライン転送方式のＣＣＤ固体撮
像素子にも適用することができる。

【００６０】

【発明の効果】本発明に係るＣＣＤ固体撮像素子によれ
ば、転送レジスタ部における電荷転送方向の隣り合う転
送電極間の層間絶縁膜を電気的耐圧を確保しつつ薄膜化
することができる。

【００６１】本発明に係るＣＣＤ固体撮像素子の製造方
法によれば、転送レジスタ部における電荷転送方向の隣
り合う転送電極間の層間絶縁膜を薄く且つ十分な電気的
耐圧をもって形成することができる。

【００６２】従って、本発明を導入することにより、固
体撮像素子の電荷転送効率を向上し、取り扱い電荷量を
大きくすることができ、例えば小型化、画素数の高密度
化された固体撮像素子に適用して好適ならしめるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＦＩＴ方式の固体撮像素子の構成
図である。

【図２】本発明の一例を示す図１のＡ−Ａ線上の断面図
である。

【図３】本発明の他の例を示す図１のＡ−Ａ線上の断面
図である。

【図４】本発明の他の例を示す図１のＡ−Ａ線上の断面
図である。

【図５】Ａ本発明の製法の一例を示す製造工程図であ
る。Ｂ本発明の製法の一例を示す製造工程図である。Ｃ本発明の製法の一例を示す製造工程図である。

【図６】Ｄ本発明の製法の一例を示す製造工程図であ
る。Ｅ本発明の製法の一例を示す製造工程図である。Ｆ本発明の製法の一例を示す製造工程図である。

【図７】Ａ本発明の製法の他の例を示す製造工程図で
ある。Ｂ本発明の製法の他の例を示す製造工程図である。Ｃ本発明の製法の他の例を示す製造工程図である。

【図８】Ｄ本発明の製法の他の例を示す製造工程図で
ある。Ｅ本発明の製法の他の例を示す製造工程図である。Ｆ本発明の製法の他の例を示す製造工程図である。

【図９】Ａ本発明の製法の他の例を示す製造工程図で
ある。Ｂ本発明の製法の他の例を示す製造工程図である。Ｃ本発明の製法の他の例を示す製造工程図である。

【図１０】Ｄ本発明の製法の他の例を示す製造工程図
である。Ｅ本発明の製法の他の例を示す製造工程図である。Ｆ本発明の製法の他の例を示す製造工程図である。

【図１１】従来の固体撮像素子の転送レジスタ部の例を
示す断面図である。

【符号の説明】

１，２１シリコン半導体領域２，２２ゲート絶縁膜３，４，２３，２４転送電極２６層間絶縁膜（減圧ＣＶＤ膜）３５熱酸化膜３６減圧ＣＶＤ膜３１熱酸化膜３２シリコン窒化膜３３熱酸化膜５層間絶縁膜６ポテンシャルの凹み１１受光部１２垂直転送レジスタ部１３撮像部１４垂直転送レジスタ部１５蓄積部１７水平転送レジスタ部１８出力部１９固体撮像素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体領域上にゲート絶縁膜を介して複
数の転送電極が配列されてなる転送レジスタ部を有した
固体撮像素子において、電荷転送方向に隣り合う前記転
送電極間に、減圧ＣＶＤ膜による絶縁膜が形成されて成
ることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】前記隣り合う転送電極間の絶縁膜が減圧
ＣＶＤ膜と熱酸化膜で形成されて成ることを特徴とする
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】半導体領域上にゲート絶縁膜を介して１
層目電極材を形成し、該１層目電極材をパターニングし
て第１の転送電極を形成する工程と、減圧ＣＶＤ法により前記第１の転送電極の表面を覆う絶
縁膜を被着形成する工程と、２層目電極材を被着形成し、該２層目電極材をパターニ
ングして第２の転送電極を形成する工程を有することを
特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項４】前記減圧ＣＶＤ法により第１の転送電極
の表面を覆う絶縁膜を被着形成する工程の後に、前記第
１の転送電極の表面を熱酸化して熱酸化膜を形成する工
程を有することを特徴とする請求項３に記載の固体撮像
素子の製造方法。
【請求項５】前記ゲート絶縁膜を前記半導体領域の熱
酸化膜で形成することを特徴とする請求項３又は４に記
載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項６】前記ゲート絶縁膜を、熱酸化膜とその上
の半導体窒化膜と、その上の該半導体窒化膜の熱酸化膜
との多層構造で形成することを特徴とする請求項３又は
４に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項７】前記ゲート絶縁膜を、熱酸化膜とその上
の半導体窒化膜とその上の減圧ＣＶＤ法による酸化膜と
の多層構造で形成することを特徴とする請求項３又は４
に記載の固体撮像素子の製造方法。