JP2004349333A - 固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】水平転送ＣＣＤにおける高い転送効率と、垂直転送ＣＣＤにおける十分な耐圧とを両立する固体撮像装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】半導体基板１１０と、２層オーバーラップポリシリコン電極を構成する第１層ポリシリコン電極１２０と第２層ポリシリコン電極１３０と、半導体基板１１０の表面部に形成され、信号電荷の転送路となる埋め込みチャンネル領域１４０と、光電変換した信号電荷を蓄積するフォトダイオードが２次元状に配置されたフォトダイオード領域１５０とから構成され、水平転送ＣＣＤの電極間距離ｃは垂直転送ＣＣＤの電極間距離ａよりも短い。
【選択図】 図１
【解決手段】半導体基板１１０と、２層オーバーラップポリシリコン電極を構成する第１層ポリシリコン電極１２０と第２層ポリシリコン電極１３０と、半導体基板１１０の表面部に形成され、信号電荷の転送路となる埋め込みチャンネル領域１４０と、光電変換した信号電荷を蓄積するフォトダイオードが２次元状に配置されたフォトダイオード領域１５０とから構成され、水平転送ＣＣＤの電極間距離ｃは垂直転送ＣＣＤの電極間距離ａよりも短い。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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、カメラ、特にデジタルスチルカメラの撮像装置を構成する固体撮像装置には、主としてＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型固体撮像装置が利用されており、更なる高性能化、つまり、高画質化、使用可能な時間の向上、連写スピード性向上、軽量化等のため、固体撮像装置に対して多画素化、低消費電力化、高速化、小型化等が求められている。
【０００３】
これらの要求を満足するためには、いくつかの問題がある。特に、高いＣＣＤの転送効率を有する多画素固体撮像装置を実現しようとした場合、次のような問題ある。画素数の増大は転送段数の増加、つまり、転送効率の劣化を招くので、ＣＣＤの転送効率を高くするために転送電極間距離を短くする必要が生じる。また更に、水平転送ＣＣＤの転送電極には、駆動周波数が高く、消費電力を低減するため低い駆動電圧しか印加されず、転送効率を向上させることが困難であるので、水平転送ＣＣＤの転送効率を高くするためにも転送電極間距離を短くする必要が生じる。しかし、転送電極間距離は通常リソグラフィの限界によって決まる最小寸法と等しく設計されるため、転送電極間距離をリソグラフィの限界によって決まる最小寸法よりも短くしてＣＣＤの転送効率を高くすることができないのである。
【０００４】
このような問題を解決するための先行事例として、「固体撮像装置」（特許文献１参照）がある。この文献によれば、転送電極を２層オーバーラップポリシリコン構造にすることにより、転送電極間距離を短くし、ＣＣＤの転送効率を高くしている。
【０００５】
図３は、従来の固体撮像装置の転送電極配置を示す概略平面図である。
図３に示されるように、従来の固体撮像装置は、半導体基板３１０と、２層オーバーラップポリシリコン電極を構成する第１層ポリシリコン電極３２０と、第２層ポリシリコン電極３３０と、半導体基板３１０の表面部に形成され信号電荷の転送路となる埋め込みチャンネル領域３４０と、光電変換した信号電荷を蓄積するフォトダイオードが２次元状に配置されたフォトダイオード領域３５０とから構成される。なお、垂直転送ＣＣＤの転送電極間距離をｄとし、水平転送ＣＣＤの転送電極間距離をｅとする。また、水平転送ＣＣＤは異なる２つの電圧レベルＨ１、Ｈ２を加えることにより信号電荷の転送を行う２相駆動ＣＣＤであり、垂直転送ＣＣＤは異なる４つの電圧レベルＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４を加えることにより信号電荷の転送を行う４相駆動ＣＣＤである。
【０００６】
次に、以上のような転送電極配置を有する固体撮像装置を作製するための工程について説明する。
図４は、従来の固体撮像装置の転送電極配置を示す概略平面図および概略平面図のＡ‐Ａ’線における概略断面図である。なお、図３と同一の要素には同一の符号が付されており、それらに関する詳しい説明はここでは省略する。
【０００７】
まず、図４（ａ）に示されるように、半導体基板３１０のゲート絶縁膜４１０上に第１層ポリシリコン電極３２０を形成し、これを酸化して層間絶縁のための第１の酸化膜４２０を形成する。
次に、図４（ｂ）に示されるように、第１の酸化膜４２０上の隣接する２つの第１層ポリシリコン電極３２０の間に第２層ポリシリコン電極３３０を形成する。
【０００８】
このように、従来の固体撮像装置において、垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤの転送電極間距離ｄ、ｅは第１層ポリシリコン電極３２０と第２層ポリシリコン電極３３０との間の第１の酸化膜４２０の膜厚により決定されるために、リソグラフィの限界によって決まる最小寸法よりも小さくすることができる。
【０００９】
ここで、転送電極間距離を短くするとＣＣＤの転送効率が高くなることについて、図５を用いて説明する。
図５は、信号電荷の転送を説明するためのポテンシャル分布の変化図である。なお、図５のポテンシャル分布は、図３の平面図のＡ‐Ａ’線に沿った断面におけるものである。また、信号電荷の転送に際し、第１層ポリシリコン電極３２０ａ、第２層ポリシリコン電極３３０ａ、第１層ポリシリコン電極３２０ｂ、第２層ポリシリコン電極３３０ｂに印加される電位はそれぞれφＶ１、φＶ２、φＶ３、φＶ４である。
【００１０】
電位φＶ１と電位φＶ２とがハイレベルにある時間ｔ１において、第１層ポリシリコン電極３２０ａ、第２層ポリシリコン電極３３０ａにより制御される部分は第１層ポリシリコン電極３２０ｂ、第２層ポリシリコン電極３３０ｂにより制御される部分よりも深いポテンシャルとなり、第１層ポリシリコン電極３２０ａ、第２層ポリシリコン電極３３０ａにより制御される部分に信号電荷が蓄積される。
【００１１】
そして、電位φＶ３がハイレベルになった時間ｔ２において、第１層ポリシリコン電極３２０ａ、第２層ポリシリコン電極３３０ａ、第１層ポリシリコン電極３２０ｂにより制御される部分は第２層ポリシリコン電極３３０ｂにより制御される部分よりも深いポテンシャルとなり、第１層ポリシリコン電極３２０ａ、第２層ポリシリコン電極３３０ａ、第１層ポリシリコン電極３２０ｂにより制御される部分に信号電荷が蓄積される。
【００１２】
そして、電位φＶ１がローレベルになった時間ｔ３において、第２層ポリシリコン電極３３０ａ、第１層ポリシリコン電極３２０ｂにより制御される部分は第１層ポリシリコン電極３２０ａ、第２層ポリシリコン電極３３０ｂにより制御される部分よりも深いポテンシャルとなり、第２層ポリシリコン電極３３０ａ、第１層ポリシリコン電極３２０ｂにより制御される部分に信号電荷が蓄積される。よって、信号電荷が第１層ポリシリコン電極３２０ａ、第２層ポリシリコン電極３３０ａにより制御される部分から第２層ポリシリコン電極３３０ａ、第１層ポリシリコン電極３２０ｂにより制御される部分に転送されたこととなる。このとき、第１層ポリシリコン電極３２０ａにより制御される部分と第２層ポリシリコン電極３３０ｂにより制御される部分との間の領域にポテンシャルポケットが形成されるので、そのポテンシャルポケットに信号電荷がトラップされ、信号電荷は完全に転送されない。
【００１３】
ここで、転送電極間距離が一定である場合、ポテンシャルポケットの形成は、その両側の電極下のポテンシャルの差から決定され、ポテンシャルの差が一定の値よりも小さくなったときに起こる。よって、図５において、電位が印加された各電極下のポテンシャルの差は小さくなるので、電位が印加された転送電極間下にはポテンシャルポケットが形成され、また、電位が印加されていない各転送電極下のポテンシャルの差はゼロになるので、電位が印加されていない転送電極間下にもポテンシャルポケットが形成されるのに対して、電位が印加された転送電極下と電位が印加されていない転送電極下とのポテンシャルの差は大きくなるので、ポテンシャルポケットが形成されない。
【００１４】
また、一般にポテンシャルポケットの大きさは、転送電極間距離により決定され、転送電極間距離が短くなるほどお互いの転送電極の電界が作用し合って小さくなる。
このように、信号電荷の転送に際して、転送電極間下にはポテンシャルポケットが形成され、そのポテンシャルポケットが信号電荷の転送効率を低くする要因となっているので、ポテンシャルポケットを小さくする、つまり、転送電極間距離を短くすることによりＣＣＤの転送効率を高くすることができるのである。
【００１５】
なお、図５では４相駆動ＣＣＤについて説明したが、上記で述べたことは、一般的に水平転送ＣＣＤで用いられる２相駆動ＣＣＤについても同様に起こる。
【００１６】
【特許文献１】
特開平７−７４３３７号公報（第１６頁、第２４図）
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の固体撮像装置において、垂直転送ＣＣＤは電荷転送だけでなく受光部からの電荷読み出し機能も兼ねているため転送電極に高い駆動電圧が印加されるので、垂直転送ＣＣＤの転送電極間距離ｄを短くすると転送電極間の十分な耐圧を得ることができない。したがって、転送効率を向上させるため水平転送ＣＣＤの転送電極間距離ｅを短くすると、垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤは同一プロセスにより形成されるため、垂直転送ＣＣＤの転送電極間距離ｄと水平転送ＣＣＤの転送電極間距離ｅとは等しくなり、垂直転送ＣＣＤの転送電極間距離ｄが短くなるので、転送電極間の耐圧が不足する。
【００１８】
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、特に微細な画素で構成された多画素固体撮像装置において、水平転送ＣＣＤにおける高い転送効率と、垂直転送ＣＣＤにおける十分な耐圧とを両立することができる固体撮像装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に関わる固体撮像装置は、入射光を光電変換することにより生じた信号電荷を転送する固体撮像装置であって、半導体基板上に２次元状に配置された複数の光電変換部と、前記光電変換部から信号電荷を受け取って、垂直方向に転送する垂直転送ＣＣＤと、前記垂直転送ＣＣＤにより転送された信号電荷を受け取って、水平方向に転送する水平転送ＣＣＤとを備え、前記垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤの転送電極はそれぞれ２層以上の層構造で形成され、前記水平転送ＣＣＤの転送電極間距離は、前記垂直転送ＣＣＤの転送電極間距離よりも短いことを特徴とする。ここで、前記垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤの転送電極はそれぞれ２層構造で形成されてもよい。
【００２０】
これによって、垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤの転送電極はそれぞれ２層以上の層構造で形成され、垂直転送ＣＣＤの転送電極間距離は水平転送ＣＣＤの転送電極間距離よりも長いので、高い転送効率を有する水平転送ＣＣＤと、十分な耐圧を有する垂直転送ＣＣＤとを備えた固体撮像装置を実現することができるという効果が発揮される。
【００２１】
また、前記垂直転送ＣＣＤと前記水平転送ＣＣＤとが隣接する部分の転送電極間距離は、前記水平転送ＣＣＤの転送電極間距離と等しくてもよい。
これによって、垂直転送ＣＣＤの転送電極と水平転送ＣＣＤの転送電極との間の距離を短くすることができるので、垂直転送ＣＣＤの転送電極と水平転送ＣＣＤの転送電極との間での信号電荷の転送効率を改善することができるという効果が発揮される。
【００２２】
また、前記垂直転送ＣＣＤにおいて転送電極間には２層以上の膜が形成され、前記水平転送ＣＣＤにおいて転送電極間には１層以上の膜が形成され、前記垂直転送ＣＣＤにおいて転送電極間に形成された膜の膜厚の合計は、前記水平転送ＣＣＤにおいて転送電極間に形成された膜の膜厚の合計よりも大きくてもよい。ここで、前記垂直転送ＣＣＤにおいて転送電極間には２層の膜が形成され、前記水平転送ＣＣＤにおいて転送電極間には１層の膜が形成されてもよい。
【００２３】
これによって、垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤの転送電極間に形成される膜の膜厚の合計を制御することにより、垂直転送ＣＣＤの転送電極間距離を水平転送ＣＣＤの転送電極間距離よりも長くすることができる。
また、前記垂直転送ＣＣＤにおいて転送電極間に形成された膜の層数の総数は、前記水平転送ＣＣＤにおいて転送電極間に形成された膜の層数の総数よりも多く、前記垂直転送ＣＣＤにおいて転送電極間に形成された膜には、前記水平転送ＣＣＤにおいて転送電極間に形成された膜と同じ膜厚の膜が含まれてもよい。
【００２４】
これによって、垂直転送ＣＣＤの転送電極間にあって、水平転送ＣＣＤの転送電極間にない膜の膜厚の合計を制御することにより、垂直転送ＣＣＤにおける十分な耐圧を得るために必要となる転送電極間距離を設定することができるという効果が発揮される。
【００２５】
本発明は、また、半導体基板上に垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤの第１転送電極を形成する工程と、前記第１転送電極に第１の酸化膜を形成する工程と、前記水平転送ＣＣＤの第１転送電極に形成された第１の酸化膜を選択的に除去する工程と、前記垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤの第１転送電極に第２の酸化膜を形成する工程と、前記垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤの第１転送電極間に第２転送電極を形成する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とすることもできる。また、半導体基板上に垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤの第１転送電極を形成する工程と、前記第１転送電極に第１の酸化膜を形成する工程と、前記水平転送ＣＣＤの第１転送電極のみを含む領域を開口し、それ以外の部分を覆うレジスト層を形成する工程と、前記水平転送ＣＣＤの第１転送電極に形成された第１の酸化膜を選択的に除去する工程と、水平転送ＣＣＤの第１転送電極間にイオン注入してポテンシャルバリア領域を形成する工程と、前記レジスト層を除去する工程と、前記垂直転送ＣＣＤおよび前記水平転送ＣＣＤの第１転送電極に第２の酸化膜を形成する工程と、前記垂直転送ＣＣＤの第１転送電極と水平転送ＣＣＤの第１転送電極との間に第２転送電極を形成する工程とを含んでもよいし、前記第１の酸化膜をウェットエッチングにより除去してもよい。
【００２６】
これによって、高い転送効率を有する水平転送ＣＣＤと、十分な耐圧を有する垂直転送ＣＣＤとを同一プロセスにより形成することができるという効果が発揮される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態おける固体撮像装置について、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
図１は、本発明の本実施の形態における固体撮像装置の転送電極配置を示す概略平面図である。
本実施の形態の固体撮像装置は、水平転送ＣＣＤにおける高い転送効率と、垂直転送ＣＣＤにおける十分な耐圧とを両立することを目的とするものであって、半導体基板１１０と、２層オーバーラップポリシリコン電極を構成する第１層ポリシリコン電極１２０と、第２層ポリシリコン電極１３０と、半導体基板１１０の表面部に形成され、信号電荷の転送路となる埋め込みチャンネル領域１４０と、光電変換した信号電荷を蓄積するフォトダイオードが２次元状に配置されたフォトダイオード領域１５０とから構成される。ここで、垂直転送ＣＣＤのポリシリコン電極の電極間距離をａとし、垂直転送ＣＣＤのポリシリコン電極と水平転送ＣＣＤのポリシリコン電極との電極間距離をｂとし、水平転送ＣＣＤのポリシリコン電極の電極間距離をｃとする。また、電極間距離ａと電極間距離ｃとは以下の（１）式の関係を持つ。また、水平転送ＣＣＤは異なる２つの電圧レベルＨ１、Ｈ２を加えることにより信号電荷の転送を行う２相駆動ＣＣＤであり、垂直転送ＣＣＤは異なる４つの電圧レベルＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４を加えることにより信号電荷の転送を行う４相駆動ＣＣＤである。
ａ＞ｃ・・・（１）
以上のように構成された固体撮像装置において、垂直転送ＣＣＤがフォトダイオード領域１５０から出力された信号電荷を順次、水平転送ＣＣＤに向けて転送し、水平転送ＣＣＤが垂直転送ＣＣＤから受け取った信号電荷を出力部（図外）に転送することにより、映像信号が出力される。
【００２９】
次に、以上のように構成された固体撮像装置の転送電極配置の製造工程について図２に示す概略平面図および概略断面図（平面図のＡ‐Ａ’線における概略断面図）に沿って説明する。なお、図１と同一の要素には同一の符号が付されており、それらに関する詳しい説明はここでは省略する。
【００３０】
まず、図２（ａ）に示されるように、従来技術と同様の方法により、半導体基板１１０に形成されたゲート絶縁膜２１０上に第１層ポリシリコン電極１２０を形成し、これを酸化して層間絶縁のための第１の酸化膜２２０、２３０を形成する。なお、第１の酸化膜２２０は、垂直転送ＣＣＤの第１層ポリシリコン電極１２０上に形成されるものであり、第１の酸化膜２３０は、水平転送ＣＣＤの第１層ポリシリコン電極１２０上に形成されるものである。
【００３１】
次に、図２（ｂ）に示されるように、水平転送ＣＣＤの第１層ポリシリコン電極１２０のみを開口し、それ以外の部分を覆うように図２（ｂ）に示される平面図の斜線部にレジスト２４０を形成する。そして、フッ酸系の水溶液を用いて水平転送ＣＣＤの第１層ポリシリコン電極１２０上に形成された第１の酸化膜２３０を選択的に除去した後、ポテンシャルバリア領域を形成するために、図２（ｂ）に示される平面図の横縞線部にボロンイオン等のイオン注入を行う。なお、水平転送ＣＣＤの第１層ポリシリコン電極１２０上に形成された第１の酸化膜２３０の選択的な除去は、フッ酸系の水溶液を用いたウェットエッチングにより行った。しかし、水平転送ＣＣＤの第１層ポリシリコン電極１２０上に形成された第１の酸化膜２３０を選択的に除去できればそれに限られず、他のウェットエッチング方法またはウェットエッチング以外の方法、例えば、ドライエッチング方法であってもよい。また、水平転送ＣＣＤの第１層ポリシリコン電極１２０のみを開口し、それ以外の部分を覆うようにレジスト２４０を形成するとした。しかし、水平転送ＣＣＤの第１層ポリシリコン電極１２０に加えて、更に、垂直転送ＣＣＤの第１層ポリシリコン電極１２０の最終段の一部、つまり、水平転送ＣＣＤに最も近い垂直転送ＣＣＤの第１層ポリシリコン電極１２０の一部も開口し、それ以外の部分を覆うようにレジスト２４０を形成することにより、電極間距離ｂと電極間距離ｃとを等しくしてもよい。
【００３２】
次に、図２（ｃ）に示されるように、再度、全体を酸化して第１の酸化膜２２０と水平転送ＣＣＤの第１層ポリシリコン電極１２０との上に第２の酸化膜２５０を形成する。
次に、図２（ｄ）に示されるように、第１層ポリシリコン電極１２０の転送電極間に第２層ポリシリコン電極１３０を形成する。
【００３３】
以上のような方法で製造された固体撮像装置において、水平転送ＣＣＤの第１層ポリシリコン電極１２０上に形成された第２の酸化膜２５０の膜厚は、垂直転送ＣＣＤの第１層ポリシリコン電極１２０上に形成された酸化膜の膜厚、つまり、第１の酸化膜２２０と第２の酸化膜２５０とを合計した膜厚よりも薄くなるので、水平転送ＣＣＤの電極間距離は垂直転送ＣＣＤの電極間距離よりも短くなる。
【００３４】
以上のように本実施の形態によれば、水平転送ＣＣＤの電極間距離を短く設定することができ、かつ、垂直転送ＣＣＤの電極間距離を長く設定することができる。よって、本実施の形態の固体撮像装置は、水平転送ＣＣＤにおける高い転送効率と、垂直転送ＣＣＤにおける十分な耐圧とを両立する固体撮像装置を実現することができる。すなわち、水平転送ＣＣＤの転送電極間下に形成されるポテンシャルポケットを小さくすることができるので、水平転送ＣＣＤにおいて信号電荷を高速に転送することができる。さらに、低い駆動電圧でも十分な転送効率を得ることができるので、消費電力を削減することができる。
【００３５】
また、本実施の形態によれば、垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤをそれぞれ独立に形成せず、つまり、同一プロセスにより形成することができる。
また、本実施の形態によれば、水平転送ＣＣＤの電極間距離が短い。よって、水平転送ＣＣＤにおいて転送する信号電荷の最大量を増やすために水平転送ＣＣＤの面積を拡大する必要がないので、本実施の形態の固体撮像装置は、水平転送ＣＣＤの面積を拡大することなく取り扱い信号電荷量の飽和閾値を増大することができる。
【００３６】
また、本実施の形態によれば、電極間距離ｂと電極間距離ｃとを等しくすることができる。よって、電極間距離ｂは電極間距離ａよりも短くなり、垂直転送ＣＣＤのポリシリコン電極と水平転送ＣＣＤのポリシリコン電極との間での信号電荷の転送効率を改善することができるので、本実施の形態のＣＣＤ型固体撮像装置は、垂直転送ＣＣＤのポリシリコン電極と水平転送ＣＣＤのポリシリコン電極との間でのＦＰＮ（Ｆｉｘｅｄ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｎｏｉｓｅ）を抑制することができる。
【００３７】
また、本実施の形態によれば、垂直転送ＣＣＤの電極間距離は、第１の酸化膜２２０と第２の酸化膜２５０とを合計した膜厚により決定され、水平転送ＣＣＤの電極間距離は第２の酸化膜２５０により決定される。よって、それぞれの酸化の膜厚を制御することにより、垂直転送ＣＣＤの電極間距離、垂直転送ＣＣＤの電極間距離を独立して制御することができるので、本実施の形態のＣＣＤ型固体撮像装置は、高い自由度で垂直転送ＣＣＤ、水平転送ＣＣＤの電極間距離を設定することができる。
【００３８】
なお、本実施の形態において、ポリシリコン電極は２層オーバーラップポリシリコン構造で形成されるとした。しかし、ポリシリコン電極は、３層以上の構造で形成されてもよい。
また、本実施の形態において、水平転送ＣＣＤは２相駆動ＣＣＤであり、垂直転送ＣＣＤは４相駆動ＣＣＤであるとした。しかし、水平転送ＣＣＤは、これ以外の駆動方式、例えば４相駆動等であってもよいし、垂直転送ＣＣＤは、これ以外の駆動方式、例えば２相駆動等であってもよい。
【００３９】
また、本実施の形態において、第１層ポリシリコン電極１２０と第２層ポリシリコン電極１３０との間に形成される酸化膜は、垂直転送ＣＣＤにおいて２層の膜から形成され、水平転送ＣＣＤにおいて１層の膜から形成されるとした。しかし、水平転送ＣＣＤの転送電極間距離を垂直転送ＣＣＤの電極間距離よりも短くできればそれに限られず、垂直転送ＣＣＤにおいて酸化膜は２層以上の膜から形成され、水平転送ＣＣＤにおいて酸化膜は１層以上の膜から形成されてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る固体撮像装置によれば、水平転送ＣＣＤの電極間距離を垂直転送ＣＣＤの電極間距離よりも短くし、両電極間距離を最適設計することができるので、水平転送ＣＣＤの高速駆動時の転送効率向上および低電圧化、垂直転送ＣＣＤの転送電極と水平転送ＣＣＤの転送電極との間でのＦＰＮの改善、取り扱い信号電荷量の飽和閾値の増大、と同時に垂直転送ＣＣＤの耐圧確保が可能な優れた固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法を実現することができるという効果が奏される。また、本発明に係る固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法によれば、垂直転送ＣＣＤと水平転送ＣＣＤとは同一プロセスにより形成されるので、高性能な固体撮像装置を簡易に製造することができるという効果が奏される。
【００４１】
よって、本発明により、同一プロセスにより形成することが可能な高い転送効率を有する水平転送ＣＣＤと、十分な耐圧を有する垂直転送ＣＣＤとを備えた高画素固体撮像装置およびその製造方法を提供することが可能となり、カメラの撮影画像を高画質化し、さらに、カメラの消費電力を低減することができるので、本発明の固体撮像装置およびその製造方法の実用的価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における固体撮像装置の転送電極配置を示す概略平面図である。
【図２】同固体撮像装置の転送電極配置を示す概略平面図および概略断面図（平面図のＡ‐Ａ’線における概略断面図）である。
【図３】従来の固体撮像装置の転送電極配置を示す概略平面図である。
【図４】従来の固体撮像装置の転送電極配置を示す概略平面図および概略平面図のＡ‐Ａ’線における概略断面図である。
【図５】信号電荷の転送を説明するためのポテンシャル分布の変化図である。
【符号の説明】
１１０、３１０ 半導体基板
１２０、３２０、３２０ａ、３２０ｂ 第１層ポリシリコン電極
１３０、３３０、３３０ａ、３３０ｂ 第２層ポリシリコン電極
１４０、３４０ 埋め込みチャンネル領域
１５０、３５０ フォトダイオード領域
２１０ ゲート絶縁膜
２２０、２３０ 第１の酸化膜
２４０ レジスト
２５０ 第２の酸化膜
４１０ ゲート絶縁膜
４２０ 第１の酸化膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、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、カメラ、特にデジタルスチルカメラの撮像装置を構成する固体撮像装置には、主としてＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型固体撮像装置が利用されており、更なる高性能化、つまり、高画質化、使用可能な時間の向上、連写スピード性向上、軽量化等のため、固体撮像装置に対して多画素化、低消費電力化、高速化、小型化等が求められている。
【０００３】
これらの要求を満足するためには、いくつかの問題がある。特に、高いＣＣＤの転送効率を有する多画素固体撮像装置を実現しようとした場合、次のような問題ある。画素数の増大は転送段数の増加、つまり、転送効率の劣化を招くので、ＣＣＤの転送効率を高くするために転送電極間距離を短くする必要が生じる。また更に、水平転送ＣＣＤの転送電極には、駆動周波数が高く、消費電力を低減するため低い駆動電圧しか印加されず、転送効率を向上させることが困難であるので、水平転送ＣＣＤの転送効率を高くするためにも転送電極間距離を短くする必要が生じる。しかし、転送電極間距離は通常リソグラフィの限界によって決まる最小寸法と等しく設計されるため、転送電極間距離をリソグラフィの限界によって決まる最小寸法よりも短くしてＣＣＤの転送効率を高くすることができないのである。
【０００４】
このような問題を解決するための先行事例として、「固体撮像装置」（特許文献１参照）がある。この文献によれば、転送電極を２層オーバーラップポリシリコン構造にすることにより、転送電極間距離を短くし、ＣＣＤの転送効率を高くしている。
【０００５】
図３は、従来の固体撮像装置の転送電極配置を示す概略平面図である。
図３に示されるように、従来の固体撮像装置は、半導体基板３１０と、２層オーバーラップポリシリコン電極を構成する第１層ポリシリコン電極３２０と、第２層ポリシリコン電極３３０と、半導体基板３１０の表面部に形成され信号電荷の転送路となる埋め込みチャンネル領域３４０と、光電変換した信号電荷を蓄積するフォトダイオードが２次元状に配置されたフォトダイオード領域３５０とから構成される。なお、垂直転送ＣＣＤの転送電極間距離をｄとし、水平転送ＣＣＤの転送電極間距離をｅとする。また、水平転送ＣＣＤは異なる２つの電圧レベルＨ１、Ｈ２を加えることにより信号電荷の転送を行う２相駆動ＣＣＤであり、垂直転送ＣＣＤは異なる４つの電圧レベルＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４を加えることにより信号電荷の転送を行う４相駆動ＣＣＤである。
【０００６】
次に、以上のような転送電極配置を有する固体撮像装置を作製するための工程について説明する。
図４は、従来の固体撮像装置の転送電極配置を示す概略平面図および概略平面図のＡ‐Ａ’線における概略断面図である。なお、図３と同一の要素には同一の符号が付されており、それらに関する詳しい説明はここでは省略する。
【０００７】
まず、図４（ａ）に示されるように、半導体基板３１０のゲート絶縁膜４１０上に第１層ポリシリコン電極３２０を形成し、これを酸化して層間絶縁のための第１の酸化膜４２０を形成する。
次に、図４（ｂ）に示されるように、第１の酸化膜４２０上の隣接する２つの第１層ポリシリコン電極３２０の間に第２層ポリシリコン電極３３０を形成する。
【０００８】
このように、従来の固体撮像装置において、垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤの転送電極間距離ｄ、ｅは第１層ポリシリコン電極３２０と第２層ポリシリコン電極３３０との間の第１の酸化膜４２０の膜厚により決定されるために、リソグラフィの限界によって決まる最小寸法よりも小さくすることができる。
【０００９】
ここで、転送電極間距離を短くするとＣＣＤの転送効率が高くなることについて、図５を用いて説明する。
図５は、信号電荷の転送を説明するためのポテンシャル分布の変化図である。なお、図５のポテンシャル分布は、図３の平面図のＡ‐Ａ’線に沿った断面におけるものである。また、信号電荷の転送に際し、第１層ポリシリコン電極３２０ａ、第２層ポリシリコン電極３３０ａ、第１層ポリシリコン電極３２０ｂ、第２層ポリシリコン電極３３０ｂに印加される電位はそれぞれφＶ１、φＶ２、φＶ３、φＶ４である。
【００１０】
電位φＶ１と電位φＶ２とがハイレベルにある時間ｔ１において、第１層ポリシリコン電極３２０ａ、第２層ポリシリコン電極３３０ａにより制御される部分は第１層ポリシリコン電極３２０ｂ、第２層ポリシリコン電極３３０ｂにより制御される部分よりも深いポテンシャルとなり、第１層ポリシリコン電極３２０ａ、第２層ポリシリコン電極３３０ａにより制御される部分に信号電荷が蓄積される。
【００１１】
そして、電位φＶ３がハイレベルになった時間ｔ２において、第１層ポリシリコン電極３２０ａ、第２層ポリシリコン電極３３０ａ、第１層ポリシリコン電極３２０ｂにより制御される部分は第２層ポリシリコン電極３３０ｂにより制御される部分よりも深いポテンシャルとなり、第１層ポリシリコン電極３２０ａ、第２層ポリシリコン電極３３０ａ、第１層ポリシリコン電極３２０ｂにより制御される部分に信号電荷が蓄積される。
【００１２】
そして、電位φＶ１がローレベルになった時間ｔ３において、第２層ポリシリコン電極３３０ａ、第１層ポリシリコン電極３２０ｂにより制御される部分は第１層ポリシリコン電極３２０ａ、第２層ポリシリコン電極３３０ｂにより制御される部分よりも深いポテンシャルとなり、第２層ポリシリコン電極３３０ａ、第１層ポリシリコン電極３２０ｂにより制御される部分に信号電荷が蓄積される。よって、信号電荷が第１層ポリシリコン電極３２０ａ、第２層ポリシリコン電極３３０ａにより制御される部分から第２層ポリシリコン電極３３０ａ、第１層ポリシリコン電極３２０ｂにより制御される部分に転送されたこととなる。このとき、第１層ポリシリコン電極３２０ａにより制御される部分と第２層ポリシリコン電極３３０ｂにより制御される部分との間の領域にポテンシャルポケットが形成されるので、そのポテンシャルポケットに信号電荷がトラップされ、信号電荷は完全に転送されない。
【００１３】
ここで、転送電極間距離が一定である場合、ポテンシャルポケットの形成は、その両側の電極下のポテンシャルの差から決定され、ポテンシャルの差が一定の値よりも小さくなったときに起こる。よって、図５において、電位が印加された各電極下のポテンシャルの差は小さくなるので、電位が印加された転送電極間下にはポテンシャルポケットが形成され、また、電位が印加されていない各転送電極下のポテンシャルの差はゼロになるので、電位が印加されていない転送電極間下にもポテンシャルポケットが形成されるのに対して、電位が印加された転送電極下と電位が印加されていない転送電極下とのポテンシャルの差は大きくなるので、ポテンシャルポケットが形成されない。
【００１４】
また、一般にポテンシャルポケットの大きさは、転送電極間距離により決定され、転送電極間距離が短くなるほどお互いの転送電極の電界が作用し合って小さくなる。
このように、信号電荷の転送に際して、転送電極間下にはポテンシャルポケットが形成され、そのポテンシャルポケットが信号電荷の転送効率を低くする要因となっているので、ポテンシャルポケットを小さくする、つまり、転送電極間距離を短くすることによりＣＣＤの転送効率を高くすることができるのである。
【００１５】
なお、図５では４相駆動ＣＣＤについて説明したが、上記で述べたことは、一般的に水平転送ＣＣＤで用いられる２相駆動ＣＣＤについても同様に起こる。
【００１６】
【特許文献１】
特開平７−７４３３７号公報（第１６頁、第２４図）
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の固体撮像装置において、垂直転送ＣＣＤは電荷転送だけでなく受光部からの電荷読み出し機能も兼ねているため転送電極に高い駆動電圧が印加されるので、垂直転送ＣＣＤの転送電極間距離ｄを短くすると転送電極間の十分な耐圧を得ることができない。したがって、転送効率を向上させるため水平転送ＣＣＤの転送電極間距離ｅを短くすると、垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤは同一プロセスにより形成されるため、垂直転送ＣＣＤの転送電極間距離ｄと水平転送ＣＣＤの転送電極間距離ｅとは等しくなり、垂直転送ＣＣＤの転送電極間距離ｄが短くなるので、転送電極間の耐圧が不足する。
【００１８】
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、特に微細な画素で構成された多画素固体撮像装置において、水平転送ＣＣＤにおける高い転送効率と、垂直転送ＣＣＤにおける十分な耐圧とを両立することができる固体撮像装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に関わる固体撮像装置は、入射光を光電変換することにより生じた信号電荷を転送する固体撮像装置であって、半導体基板上に２次元状に配置された複数の光電変換部と、前記光電変換部から信号電荷を受け取って、垂直方向に転送する垂直転送ＣＣＤと、前記垂直転送ＣＣＤにより転送された信号電荷を受け取って、水平方向に転送する水平転送ＣＣＤとを備え、前記垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤの転送電極はそれぞれ２層以上の層構造で形成され、前記水平転送ＣＣＤの転送電極間距離は、前記垂直転送ＣＣＤの転送電極間距離よりも短いことを特徴とする。ここで、前記垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤの転送電極はそれぞれ２層構造で形成されてもよい。
【００２０】
これによって、垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤの転送電極はそれぞれ２層以上の層構造で形成され、垂直転送ＣＣＤの転送電極間距離は水平転送ＣＣＤの転送電極間距離よりも長いので、高い転送効率を有する水平転送ＣＣＤと、十分な耐圧を有する垂直転送ＣＣＤとを備えた固体撮像装置を実現することができるという効果が発揮される。
【００２１】
また、前記垂直転送ＣＣＤと前記水平転送ＣＣＤとが隣接する部分の転送電極間距離は、前記水平転送ＣＣＤの転送電極間距離と等しくてもよい。
これによって、垂直転送ＣＣＤの転送電極と水平転送ＣＣＤの転送電極との間の距離を短くすることができるので、垂直転送ＣＣＤの転送電極と水平転送ＣＣＤの転送電極との間での信号電荷の転送効率を改善することができるという効果が発揮される。
【００２２】
また、前記垂直転送ＣＣＤにおいて転送電極間には２層以上の膜が形成され、前記水平転送ＣＣＤにおいて転送電極間には１層以上の膜が形成され、前記垂直転送ＣＣＤにおいて転送電極間に形成された膜の膜厚の合計は、前記水平転送ＣＣＤにおいて転送電極間に形成された膜の膜厚の合計よりも大きくてもよい。ここで、前記垂直転送ＣＣＤにおいて転送電極間には２層の膜が形成され、前記水平転送ＣＣＤにおいて転送電極間には１層の膜が形成されてもよい。
【００２３】
これによって、垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤの転送電極間に形成される膜の膜厚の合計を制御することにより、垂直転送ＣＣＤの転送電極間距離を水平転送ＣＣＤの転送電極間距離よりも長くすることができる。
また、前記垂直転送ＣＣＤにおいて転送電極間に形成された膜の層数の総数は、前記水平転送ＣＣＤにおいて転送電極間に形成された膜の層数の総数よりも多く、前記垂直転送ＣＣＤにおいて転送電極間に形成された膜には、前記水平転送ＣＣＤにおいて転送電極間に形成された膜と同じ膜厚の膜が含まれてもよい。
【００２４】
これによって、垂直転送ＣＣＤの転送電極間にあって、水平転送ＣＣＤの転送電極間にない膜の膜厚の合計を制御することにより、垂直転送ＣＣＤにおける十分な耐圧を得るために必要となる転送電極間距離を設定することができるという効果が発揮される。
【００２５】
本発明は、また、半導体基板上に垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤの第１転送電極を形成する工程と、前記第１転送電極に第１の酸化膜を形成する工程と、前記水平転送ＣＣＤの第１転送電極に形成された第１の酸化膜を選択的に除去する工程と、前記垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤの第１転送電極に第２の酸化膜を形成する工程と、前記垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤの第１転送電極間に第２転送電極を形成する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とすることもできる。また、半導体基板上に垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤの第１転送電極を形成する工程と、前記第１転送電極に第１の酸化膜を形成する工程と、前記水平転送ＣＣＤの第１転送電極のみを含む領域を開口し、それ以外の部分を覆うレジスト層を形成する工程と、前記水平転送ＣＣＤの第１転送電極に形成された第１の酸化膜を選択的に除去する工程と、水平転送ＣＣＤの第１転送電極間にイオン注入してポテンシャルバリア領域を形成する工程と、前記レジスト層を除去する工程と、前記垂直転送ＣＣＤおよび前記水平転送ＣＣＤの第１転送電極に第２の酸化膜を形成する工程と、前記垂直転送ＣＣＤの第１転送電極と水平転送ＣＣＤの第１転送電極との間に第２転送電極を形成する工程とを含んでもよいし、前記第１の酸化膜をウェットエッチングにより除去してもよい。
【００２６】
これによって、高い転送効率を有する水平転送ＣＣＤと、十分な耐圧を有する垂直転送ＣＣＤとを同一プロセスにより形成することができるという効果が発揮される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態おける固体撮像装置について、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
図１は、本発明の本実施の形態における固体撮像装置の転送電極配置を示す概略平面図である。
本実施の形態の固体撮像装置は、水平転送ＣＣＤにおける高い転送効率と、垂直転送ＣＣＤにおける十分な耐圧とを両立することを目的とするものであって、半導体基板１１０と、２層オーバーラップポリシリコン電極を構成する第１層ポリシリコン電極１２０と、第２層ポリシリコン電極１３０と、半導体基板１１０の表面部に形成され、信号電荷の転送路となる埋め込みチャンネル領域１４０と、光電変換した信号電荷を蓄積するフォトダイオードが２次元状に配置されたフォトダイオード領域１５０とから構成される。ここで、垂直転送ＣＣＤのポリシリコン電極の電極間距離をａとし、垂直転送ＣＣＤのポリシリコン電極と水平転送ＣＣＤのポリシリコン電極との電極間距離をｂとし、水平転送ＣＣＤのポリシリコン電極の電極間距離をｃとする。また、電極間距離ａと電極間距離ｃとは以下の（１）式の関係を持つ。また、水平転送ＣＣＤは異なる２つの電圧レベルＨ１、Ｈ２を加えることにより信号電荷の転送を行う２相駆動ＣＣＤであり、垂直転送ＣＣＤは異なる４つの電圧レベルＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４を加えることにより信号電荷の転送を行う４相駆動ＣＣＤである。
ａ＞ｃ・・・（１）
以上のように構成された固体撮像装置において、垂直転送ＣＣＤがフォトダイオード領域１５０から出力された信号電荷を順次、水平転送ＣＣＤに向けて転送し、水平転送ＣＣＤが垂直転送ＣＣＤから受け取った信号電荷を出力部（図外）に転送することにより、映像信号が出力される。
【００２９】
次に、以上のように構成された固体撮像装置の転送電極配置の製造工程について図２に示す概略平面図および概略断面図（平面図のＡ‐Ａ’線における概略断面図）に沿って説明する。なお、図１と同一の要素には同一の符号が付されており、それらに関する詳しい説明はここでは省略する。
【００３０】
まず、図２（ａ）に示されるように、従来技術と同様の方法により、半導体基板１１０に形成されたゲート絶縁膜２１０上に第１層ポリシリコン電極１２０を形成し、これを酸化して層間絶縁のための第１の酸化膜２２０、２３０を形成する。なお、第１の酸化膜２２０は、垂直転送ＣＣＤの第１層ポリシリコン電極１２０上に形成されるものであり、第１の酸化膜２３０は、水平転送ＣＣＤの第１層ポリシリコン電極１２０上に形成されるものである。
【００３１】
次に、図２（ｂ）に示されるように、水平転送ＣＣＤの第１層ポリシリコン電極１２０のみを開口し、それ以外の部分を覆うように図２（ｂ）に示される平面図の斜線部にレジスト２４０を形成する。そして、フッ酸系の水溶液を用いて水平転送ＣＣＤの第１層ポリシリコン電極１２０上に形成された第１の酸化膜２３０を選択的に除去した後、ポテンシャルバリア領域を形成するために、図２（ｂ）に示される平面図の横縞線部にボロンイオン等のイオン注入を行う。なお、水平転送ＣＣＤの第１層ポリシリコン電極１２０上に形成された第１の酸化膜２３０の選択的な除去は、フッ酸系の水溶液を用いたウェットエッチングにより行った。しかし、水平転送ＣＣＤの第１層ポリシリコン電極１２０上に形成された第１の酸化膜２３０を選択的に除去できればそれに限られず、他のウェットエッチング方法またはウェットエッチング以外の方法、例えば、ドライエッチング方法であってもよい。また、水平転送ＣＣＤの第１層ポリシリコン電極１２０のみを開口し、それ以外の部分を覆うようにレジスト２４０を形成するとした。しかし、水平転送ＣＣＤの第１層ポリシリコン電極１２０に加えて、更に、垂直転送ＣＣＤの第１層ポリシリコン電極１２０の最終段の一部、つまり、水平転送ＣＣＤに最も近い垂直転送ＣＣＤの第１層ポリシリコン電極１２０の一部も開口し、それ以外の部分を覆うようにレジスト２４０を形成することにより、電極間距離ｂと電極間距離ｃとを等しくしてもよい。
【００３２】
次に、図２（ｃ）に示されるように、再度、全体を酸化して第１の酸化膜２２０と水平転送ＣＣＤの第１層ポリシリコン電極１２０との上に第２の酸化膜２５０を形成する。
次に、図２（ｄ）に示されるように、第１層ポリシリコン電極１２０の転送電極間に第２層ポリシリコン電極１３０を形成する。
【００３３】
以上のような方法で製造された固体撮像装置において、水平転送ＣＣＤの第１層ポリシリコン電極１２０上に形成された第２の酸化膜２５０の膜厚は、垂直転送ＣＣＤの第１層ポリシリコン電極１２０上に形成された酸化膜の膜厚、つまり、第１の酸化膜２２０と第２の酸化膜２５０とを合計した膜厚よりも薄くなるので、水平転送ＣＣＤの電極間距離は垂直転送ＣＣＤの電極間距離よりも短くなる。
【００３４】
以上のように本実施の形態によれば、水平転送ＣＣＤの電極間距離を短く設定することができ、かつ、垂直転送ＣＣＤの電極間距離を長く設定することができる。よって、本実施の形態の固体撮像装置は、水平転送ＣＣＤにおける高い転送効率と、垂直転送ＣＣＤにおける十分な耐圧とを両立する固体撮像装置を実現することができる。すなわち、水平転送ＣＣＤの転送電極間下に形成されるポテンシャルポケットを小さくすることができるので、水平転送ＣＣＤにおいて信号電荷を高速に転送することができる。さらに、低い駆動電圧でも十分な転送効率を得ることができるので、消費電力を削減することができる。
【００３５】
また、本実施の形態によれば、垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤをそれぞれ独立に形成せず、つまり、同一プロセスにより形成することができる。
また、本実施の形態によれば、水平転送ＣＣＤの電極間距離が短い。よって、水平転送ＣＣＤにおいて転送する信号電荷の最大量を増やすために水平転送ＣＣＤの面積を拡大する必要がないので、本実施の形態の固体撮像装置は、水平転送ＣＣＤの面積を拡大することなく取り扱い信号電荷量の飽和閾値を増大することができる。
【００３６】
また、本実施の形態によれば、電極間距離ｂと電極間距離ｃとを等しくすることができる。よって、電極間距離ｂは電極間距離ａよりも短くなり、垂直転送ＣＣＤのポリシリコン電極と水平転送ＣＣＤのポリシリコン電極との間での信号電荷の転送効率を改善することができるので、本実施の形態のＣＣＤ型固体撮像装置は、垂直転送ＣＣＤのポリシリコン電極と水平転送ＣＣＤのポリシリコン電極との間でのＦＰＮ（Ｆｉｘｅｄ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｎｏｉｓｅ）を抑制することができる。
【００３７】
また、本実施の形態によれば、垂直転送ＣＣＤの電極間距離は、第１の酸化膜２２０と第２の酸化膜２５０とを合計した膜厚により決定され、水平転送ＣＣＤの電極間距離は第２の酸化膜２５０により決定される。よって、それぞれの酸化の膜厚を制御することにより、垂直転送ＣＣＤの電極間距離、垂直転送ＣＣＤの電極間距離を独立して制御することができるので、本実施の形態のＣＣＤ型固体撮像装置は、高い自由度で垂直転送ＣＣＤ、水平転送ＣＣＤの電極間距離を設定することができる。
【００３８】
なお、本実施の形態において、ポリシリコン電極は２層オーバーラップポリシリコン構造で形成されるとした。しかし、ポリシリコン電極は、３層以上の構造で形成されてもよい。
また、本実施の形態において、水平転送ＣＣＤは２相駆動ＣＣＤであり、垂直転送ＣＣＤは４相駆動ＣＣＤであるとした。しかし、水平転送ＣＣＤは、これ以外の駆動方式、例えば４相駆動等であってもよいし、垂直転送ＣＣＤは、これ以外の駆動方式、例えば２相駆動等であってもよい。
【００３９】
また、本実施の形態において、第１層ポリシリコン電極１２０と第２層ポリシリコン電極１３０との間に形成される酸化膜は、垂直転送ＣＣＤにおいて２層の膜から形成され、水平転送ＣＣＤにおいて１層の膜から形成されるとした。しかし、水平転送ＣＣＤの転送電極間距離を垂直転送ＣＣＤの電極間距離よりも短くできればそれに限られず、垂直転送ＣＣＤにおいて酸化膜は２層以上の膜から形成され、水平転送ＣＣＤにおいて酸化膜は１層以上の膜から形成されてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る固体撮像装置によれば、水平転送ＣＣＤの電極間距離を垂直転送ＣＣＤの電極間距離よりも短くし、両電極間距離を最適設計することができるので、水平転送ＣＣＤの高速駆動時の転送効率向上および低電圧化、垂直転送ＣＣＤの転送電極と水平転送ＣＣＤの転送電極との間でのＦＰＮの改善、取り扱い信号電荷量の飽和閾値の増大、と同時に垂直転送ＣＣＤの耐圧確保が可能な優れた固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法を実現することができるという効果が奏される。また、本発明に係る固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法によれば、垂直転送ＣＣＤと水平転送ＣＣＤとは同一プロセスにより形成されるので、高性能な固体撮像装置を簡易に製造することができるという効果が奏される。
【００４１】
よって、本発明により、同一プロセスにより形成することが可能な高い転送効率を有する水平転送ＣＣＤと、十分な耐圧を有する垂直転送ＣＣＤとを備えた高画素固体撮像装置およびその製造方法を提供することが可能となり、カメラの撮影画像を高画質化し、さらに、カメラの消費電力を低減することができるので、本発明の固体撮像装置およびその製造方法の実用的価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における固体撮像装置の転送電極配置を示す概略平面図である。
【図２】同固体撮像装置の転送電極配置を示す概略平面図および概略断面図（平面図のＡ‐Ａ’線における概略断面図）である。
【図３】従来の固体撮像装置の転送電極配置を示す概略平面図である。
【図４】従来の固体撮像装置の転送電極配置を示す概略平面図および概略平面図のＡ‐Ａ’線における概略断面図である。
【図５】信号電荷の転送を説明するためのポテンシャル分布の変化図である。
【符号の説明】
１１０、３１０ 半導体基板
１２０、３２０、３２０ａ、３２０ｂ 第１層ポリシリコン電極
１３０、３３０、３３０ａ、３３０ｂ 第２層ポリシリコン電極
１４０、３４０ 埋め込みチャンネル領域
１５０、３５０ フォトダイオード領域
２１０ ゲート絶縁膜
２２０、２３０ 第１の酸化膜
２４０ レジスト
２５０ 第２の酸化膜
４１０ ゲート絶縁膜
４２０ 第１の酸化膜
Claims (9)
- 入射光を光電変換することにより生じた信号電荷を転送する固体撮像装置であって、
半導体基板上に２次元状に配置された複数の光電変換部と、
前記光電変換部から信号電荷を受け取って、垂直方向に転送する垂直転送ＣＣＤと、
前記垂直転送ＣＣＤにより転送された信号電荷を受け取って、水平方向に転送する水平転送ＣＣＤとを備え、
前記垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤの転送電極はそれぞれ２層以上の層構造で形成され、
前記水平転送ＣＣＤの転送電極間距離は、前記垂直転送ＣＣＤの転送電極間距離よりも短い
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 前記垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤの転送電極はそれぞれ２層構造で形成される
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。 - 前記垂直転送ＣＣＤと前記水平転送ＣＣＤとが隣接する部分の転送電極間距離は、前記水平転送ＣＣＤの転送電極間距離と等しい
ことを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像装置。 - 前記垂直転送ＣＣＤにおいて転送電極間には２層以上の膜が形成され、前記水平転送ＣＣＤにおいて転送電極間には１層以上の膜が形成され、
前記垂直転送ＣＣＤにおいて転送電極間に形成された膜の膜厚の合計は、前記水平転送ＣＣＤにおいて転送電極間に形成された膜の膜厚の合計よりも大きい
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。 - 前記垂直転送ＣＣＤにおいて転送電極間に形成された膜の層数の総数は、前記水平転送ＣＣＤにおいて転送電極間に形成された膜の層数の総数よりも多く、
前記垂直転送ＣＣＤにおいて転送電極間に形成された膜には、前記水平転送ＣＣＤにおいて転送電極間に形成された膜と同じ膜厚の膜が含まれる
ことを特徴とする請求項４記載の固体撮像装置。 - 前記垂直転送ＣＣＤにおいて転送電極間には２層の膜が形成され、前記水平転送ＣＣＤにおいて転送電極間には１層の膜が形成されている
ことを特徴とする請求項４又は５記載の固体撮像装置。 - 半導体基板上に垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤの第１転送電極を形成する工程と、
前記第１転送電極に第１の酸化膜を形成する工程と、
前記水平転送ＣＣＤの第１転送電極に形成された第１の酸化膜を選択的に除去する工程と、
前記垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤの第１転送電極に第２の酸化膜を形成する工程と、
前記垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤの第１転送電極間に第２転送電極を形成する工程とを含む
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 半導体基板上に垂直転送ＣＣＤおよび水平転送ＣＣＤの第１転送電極を形成する工程と、
前記第１転送電極に第１の酸化膜を形成する工程と、
前記水平転送ＣＣＤの第１転送電極のみを含む領域を開口し、それ以外の部分を覆うレジスト層を形成する工程と、
前記水平転送ＣＣＤの第１転送電極に形成された第１の酸化膜を選択的に除去する工程と、
水平転送ＣＣＤの第１転送電極間にイオン注入してポテンシャルバリア領域を形成する工程と、
前記レジスト層を除去する工程と、
前記垂直転送ＣＣＤおよび前記水平転送ＣＣＤの第１転送電極に第２の酸化膜を形成する工程と、
前記垂直転送ＣＣＤの第１転送電極と水平転送ＣＣＤの第１転送電極との間に第２転送電極を形成する工程とを含む
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 前記第１の酸化膜をウェットエッチングにより除去する
ことを特徴とする請求項７又は８記載の固体撮像装置の製造方法。
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