JP2830215B2 - 電荷転送装置の製造方法 - Google Patents

電荷転送装置の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電荷転送装置の製造方法に関し、特に、転
送電極の材料として高融点金属を含む材料を用いた電荷
転送装置の製造に適用して好適なものである。
〔発明の概要〕
本発明は、電荷転送装置の製造方法において、シリコ
ン基板上に形成された酸化シリコン膜上に少なくとも窒
化シリコン膜をその下部に含む第1の絶縁膜を形成する
工程と、第1の絶縁膜上に高融点金属を含む材料から成
る第1の転送電極を形成する工程と、第1の転送電極を
マスクとして第1の絶縁膜をエッチングする工程と、第
1の転送電極を覆うように少なくとも窒化シリコン膜を
その下部に含む第2の絶縁膜を形成する工程と、第1の
転送電極に隣接して第2の絶縁膜上に高融点金属を含む
材料から成る第2の転送電極を形成する工程とを具備す
ることによって、第1の転送電極と第2の転送電極との
間に層間絶縁膜の高耐圧化を図ることができるととも
に、第1の転送電極の下のゲート絶縁膜と第2の転送電
極の下のゲート絶縁膜とを同一構造とすることができる
ようにしたものである。
〔従来の技術〕
電荷転送装置の一種にCCD(Charge Coupled Device)
撮像素子がある。従来、このCCD撮像素子の転送電極の
材料としては多結晶シリコン(Si)膜が用いられてお
り、リン(P)のドーピングや膜厚の最適化などにより
低抵抗化が達成されている。しかし、多結晶Si膜では10
Ω/□以下のシート抵抗を実現することは困難である。
このため、10Ω/□以下のシート抵抗が要求される場合
には、シート抵抗がより低い高融点金属膜や高融点金属
シリサイド膜を転送電極の材料として用いることが考え
られる。
このように転送電極の材料として高融点金属膜や高融
点金属シリサイド膜を用いる場合、一層目の転送電極と
二層目の転送電極との間の層間絶縁膜の形成方法として
は、次のような方法が考えられる。第1の方法は、高融
点金属膜または高融点金属シリサイド膜上にPがドープ
された多結晶Si膜を重ねた二層構造の膜や、高融点金属
膜または高融点金属シリサイド膜の上下をPがドープさ
れた多結晶Si膜ではさんだ三層構造の膜を用いて一層目
の転送電極を形成し、この二層構造または三層構造の膜
を直接熱酸化することにより層間絶縁膜を形成する方法
である。第2の方法は、一層目の転送電極を形成した後
にCVD法により全面に層間絶縁膜として二酸化シリコン
(SiO2)膜や窒化シリコン(Si3N4)膜を形成し、一層
目の転送電極の上方の部分におけるこの層間絶縁膜上の
レジストパターンを形成した後、このレジストパターン
をマスクとして層間絶縁膜をエッチングすることにより
一層目の転送電極よりもその両側にそれぞれ例えば0.2
μm程度だけ幅が広くなるように層間絶縁膜を残す方法
である。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、上述の第1の方法は、多結晶Si膜を熱酸化す
ることにより形成される層間絶縁膜に比べて耐圧の低い
層間絶縁膜しか形成することができないという問題があ
る。一方、上述の第2の方法は、層間絶縁膜をエッチン
グする際に用いるレジストパターンを一層目の転送電極
に対して自己整合的に形成することができないことか
ら、一層目の転送電極に対する層間絶縁膜の合わせ精度
が悪い。このような理由により、一層目の転送電極の下
のゲート絶縁膜と二層目の転送電極の下のゲート絶縁膜
とを同一構造とすることは困難である。
従って本発明の目的は、第1の転送電極と第2の転送
電極との間の層間絶縁膜の高耐圧化を図ることができる
電荷転送装置の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、第1の転送電極の下のゲート絶
縁膜と第2の転送電極の下のゲート絶縁膜とを同一構造
とすることができる電荷転送装置の製造方法を提供する
ことにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明は、電荷転送装置
の製造方法において、シリコン基板(1)上に形成され
た酸化シリコン膜(2)上に少なくとも窒化シリコン膜
(3)をその下部に含む第1の絶縁膜を形成する工程
と、第1の絶縁膜上に高融点金属を含む材料から成る第
1の転送電極(7)を形成する工程と、第1の転送電極
(7)をマスクとして第1の絶縁膜をエッチングする工
程と、第1の転送電極(7)を覆うように少なくとも窒
化シリコン膜(8)をその下部に含む第2の絶縁膜を形
成する工程と、第1の転送電極(7)に隣接して第2の
絶縁膜上に高融点金属を含む材料から成る第2の転送電
極(9)を形成する工程とを具備する。
〔作用〕
上述のように構成された本発明の電荷転送装置の製造
方法によれば、第1の転送電極(7)の下のゲート絶縁
膜は酸化シリコン膜(2)及び第1の絶縁膜により形成
され、第2の転送電極(9)の下のゲート絶縁膜は酸化
シリコン膜(2)及び第2の絶縁膜により形成されるの
で、第1の転送電極(7)の下のゲート絶縁膜と第2の
転送電極(9)の下のゲート絶縁膜とを同一構造とする
ことができる。一方、第1の転送電極(7)と第2の転
送電極(9)との間の層間絶縁膜は第2の絶縁膜により
形成される。この第2の絶縁膜は、CVD法などの方法に
より容易に形成することができる高耐圧の窒化シリコン
膜を含むので、転送電極の材料として高融点金属膜や高
融点金属シリサイド膜などの高融点金属を含む材料を用
いた場合においても、高耐圧の層間絶縁膜を得ることが
できる。
以上により、第1の転送電極(7)と第2の転送電極
(9)との間の層間絶縁膜の高耐圧化を図ることができ
るとともに、第1の転送電極(7)の下のゲート絶縁膜
と第2の転送電極(9)の下のゲート絶縁膜とを同一構
造とすることができる。
〔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。この実施例は、本発明を埋め込みチャネルCC
D(BCCD)の製造に適用した実施例である。なお、実施
例の全図において、同一の部分には同一の符号を付す。
第1図A〜第1図Eは本発明の一実施例によるBCCDの
製造方法を工程順に示し、第2図はこの実施例による製
造方法により製造されたBCCDの転送電極の平面図であ
る。ここで、第1図Eに示す断面は第2図のX−X線に
沿っての断面に対応する。
この実施例によるBCCDの製造方法においては、第1図
Aに示すように、まず例えばp型Si基板1上に例えば熱
酸化法によりSiO2膜2を形成した後、このSiO2膜2上に
例えば減圧CVD法によりSi3N4膜3を形成する。次に、こ
れらのSi3N4膜3及びSiO2膜2を介してp型Si基板1中
に例えばヒ素(As)のようなn型不純物を選択的にイオ
ン注入することにより、例えばn+型の半導体領域4を形
成する。次に、Si3N4膜3上に一層目の転送電極形成用
の材料として高融点金属を含む導体膜5を形成する。こ
の導体膜5としては、具体的には、例えばタングステン
(W)膜のような高融点金属膜、例えばタングステンシ
リサイド(WSi2)膜のような高融点金属シリサイド膜、
例えばPのような不純物がドープされた多結晶Si膜上に
高融点金属膜または高融点金属シリサイド膜を形成した
膜などを用いる。この後、この導体膜5上に、形成すべ
き一層目の転送電極に対応した形状のレジストパターン
6をリソグラフィーにより形成する。
次に、このレジストパターン6をマスクとして導体膜
5及びSi3N4膜3を順次エッチングした後、レジストパ
ターン6を除去する。これによって、第1図Bに示すよ
うに、高融点金属を含む導体膜から成る一層目の転送電
極7が形成されるとともに、この一層目の転送電極7の
下にSi3N4膜3がこの転送電極7と同一形状に残され
る。この一層目の転送電極7の下のSiO2膜2及びSi3N4
膜3によりこの一層目の転送電極7用のゲート絶縁膜が
形成される。
次に、第1図Cに示すように、例えば減圧CVD法によ
り全面にSi3N4膜8を形成した後、このSi3N4膜8上に一
層目の転送電極7に隣接して二層目の転送電極9を形成
する。この二層目の転送電極9を形成するには、一層目
の転送電極7を形成した場合と同様に、Si3N4膜8上に
上述の導体膜5と同様な高融点金属を含む導体膜(図示
せず)を形成し、この導体膜をエッチングによりパター
ンニングすればよい。一層目の転送電極7の間における
この二層目の転送電極9の下のSiO2膜2及びSi3N4膜3
により、この二層目の転送電極9用のゲート絶縁膜が形
成される。また、一層目の転送電極7と二層目の転送電
極9との間のSi3N4膜8により、この一層目の転送電極
7と二層目の転送電極9との間の層間絶縁膜が形成され
る。
次に、第1図Dに示すように、この二層目の転送電極
9上に例えば熱酸化法によりSiO2膜10を形成した後、こ
のSiO2膜10をマスクとしてSi3N4膜8をエッチングす
る。これによって、センサー部のSi3N4膜8がエッチン
グ除去される。次に、このセンサー部に例えばAsのよう
なn型不純物を選択的にイオン注入することによりn型
半導体領域11を形成する。このn型半導体領域11とp型
Si基板1とから成るpn接合によりセンサーが形成され
る。
次に、第1図Eに示すように、例えばCVD法により全
面に層間絶縁膜12を形成し、この層間絶縁膜12上に例え
ばアルミニウム(Ar)配線13を形成した後、全面にパッ
シベーション膜14を形成して、目的とするBCCDを完成さ
せる。ここで、層間絶縁膜12としては、例えばSiO2膜及
びリンシリケートガラス(PSG)膜から成るものなどを
用いることができる。また、パッシベーション膜14とし
ては、例えばプラズマCVD形成されたSiN膜などを用いる
ことができる。
この完成状態における一層目の転送電極7及び二層目
の転送電極9のパターンを第2図に示す。
以上のように、この実施例によれば、一層目の転送電
極7と二層目の転送電極9との間に層間絶縁膜をCVD法
により形成された高耐圧のSi3N4膜8により形成してい
るので、転送電極の材料として高融点金属を含む材料を
用いた場合においても、一層目の転送電極7と二層目の
転送電極9との間の層間絶縁膜の耐圧を十分に大きくす
ることができる。また、一層目の転送電極7の下のゲー
ト絶縁膜はSiO2膜2及びSi3N4膜3により形成され、二
層目の転送電極9の下のゲート絶縁膜はSiO2膜2及びSi
3N4膜8により形成されるので、一層目の転送電極7の
下のゲート絶縁膜と二層目の転送電極9の下のゲート絶
縁膜とを同一構造とすることができる。これによって、
電荷転送時に一層目の転送電極7の下の部分のp型Si基
板1に形成されるポテンシャル井戸と二層目の転送電極
9の下の部分のp型Si基板1に形成されるポテンシャル
井戸との間にゲート絶縁膜の構造の違いによるポテンシ
ャル差が生じることがなく、従って電荷の転送が容易と
なる。さらに、一層目の転送電極7は、金属元素に対す
るバリアとなるSi3N4膜でその周囲のかなりの部分を囲
まれた構造となるので、この転送電極7中に含まれる金
属元素の外部への拡散を抑えることができ、従って転送
電極7からのセンサー部への金属元素の拡散を防止する
ことができる。これによって、この実施例によるBCCDを
撮像素子として用いた場合において、金属汚染による画
像欠陥の発生を防止することができる。なお、高融点金
属を含む材料の使用により転送電極7,9の低抵抗化を図
ることができることは言うまでもない。
以上、本発明の実施例につき具体的に説明したが、本
発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発
明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施例におけるSi3N4膜3,8の上に熱酸
化法により薄いSiO2膜を形成することにより、一層目の
転送電極7の下のゲート絶縁膜及び二層目の転送電極9
の下のゲート絶縁膜をそれぞれSiO2/Si3N4/SiO2(ON
O)構造とすることも可能である。
また、上述の実施例においては、SiO2膜10をマスクと
してSi3N4膜8をエッチングする際に一層目の転送電極
7も多少エッチングされる可能性があるが、この一層目
の転送電極7のエッチングを防止するためには、例えば
二層目の転送電極形成用の導体膜をエッチングして二層
目の転送電極9を形成した後にセンサー形成用のイオン
注入を行えばよい。
さらに、上述の実施例においては、本発明をBCCDの製
造に適用した場合について説明したが、本発明は、BCCD
以外の各種の電荷転送装置の製造に適用することが可能
である。
〔発明の効果〕
本発明は、以上説明したように構成されているので、
第1の転送電極と第2の転送電極との間の層間絶縁膜の
高耐圧化を図ることができるとともに、第1の転送電極
の下のゲート絶縁膜と第2の転送電極の下のゲート絶縁
膜とを同一構造とすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図A〜第1図Eは本発明の一実施例によるBCCDの製
造方法を工程順に説明するための断面図、第2図は第1
図A〜第1図Eに示す製造方法により製造されたBCCDの
平面図である。 図面における主要な符号の説明 1:p型Si基板、2:SiO2膜、3,8:Si3N4膜、5:導体膜、7:一
層目の転送電極、9:二層目の転送電極。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリコン基板上に形成された酸化シリコン
    膜上に少なくとも窒化シリコン膜をその下部に含む第1
    の絶縁膜を形成する工程と、 上記第1の絶縁膜上に高融点金属を含む材料から成る第
    1の転送電極を形成する工程と、 上記第1の転送電極をマスクとして上記第1の絶縁膜を
    エッチングする工程と、 上記第1の転送電極を覆うように少なくとも窒化シリコ
    ン膜をその下部に含む第2の絶縁膜を形成する工程と、 上記第1の転送電極に隣接して上記第2の絶縁膜上に高
    融点金属を含む材料から成る第2の転送電極を形成する
    工程とを具備することを特徴とする電荷転送装置の製造
    方法。
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