電荷転送装置、固体撮像装置およびそれらの製造方法
【課題】本発明の目的は、取り扱い電荷量の増大や転送効率の改善ができると共に、読出し電圧の上昇を低減することにより、寿命を延ばす、あるいは、寿命が同一で、読出し電圧の低減を図ることが可能なＣＣＤ型固体撮像装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る固体撮像装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に積層された第１酸化膜と、前記第１酸化膜上に配列されている複数の第１ゲート電極との間に第１窒化膜と第２酸化膜とを備え、隣接した前記第１ゲート電極間に形成されており、前記第１酸化膜と第２窒化膜あるいは第３酸化膜、あるいは第２窒化膜と第３酸化膜との複合膜により前記半導体基板と分離された複数の第２ゲート電極とを備え、前記第１窒化膜と前記第２窒化膜とは異なる厚さで、かつ前記第２酸化膜と第３酸化膜とも異なる厚さに形成した。
【解決手段】本発明に係る固体撮像装置は、半導体基板と、前記半導体基板上に積層された第１酸化膜と、前記第１酸化膜上に配列されている複数の第１ゲート電極との間に第１窒化膜と第２酸化膜とを備え、隣接した前記第１ゲート電極間に形成されており、前記第１酸化膜と第２窒化膜あるいは第３酸化膜、あるいは第２窒化膜と第３酸化膜との複合膜により前記半導体基板と分離された複数の第２ゲート電極とを備え、前記第１窒化膜と前記第２窒化膜とは異なる厚さで、かつ前記第２酸化膜と第３酸化膜とも異なる厚さに形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電荷転送装置、固体撮像装置およびそれらの製造方法に関し、特に、ゲート絶縁膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ、また、携帯電話に代表される携帯端末装置のカメラモジュールの撮像装置として固体撮像装置の需要が拡大している。
当該固体撮像装置では、更なる画質の向上、更なる低消費電力化の要求が強く、当該要求に応えるため、ノイズを抑制し、駆動電圧を低減する必要がある。
近年の固体撮像装置はＭＯＳ型とＣＣＤ型とに大別できるが、開発の歴史的沿革から、市場においてはＣＣＤ型の固体撮像装置が大勢を占める。
【０００３】
インターライントランスファ方式を採用した第１の従来のＣＣＤ型（以下、「ＩＴ−ＣＣＤ型」という。）固体撮像装置における垂直ＣＣＤでは、図８に示すように垂直ＣＣＤのうち一画素に相当する領域において、半導体基板１０１の主面にシリコン酸化膜１０２、シリコン窒化膜１０３、シリコン酸化膜１０４，１０６がこの順に積層されてなるゲート絶縁膜が配設され、シリコン酸化膜１０４の主面に第１ゲート電極１０５が、シリコン酸化膜１０６の主面に第２ゲート電極１０８がそれぞれ配設されている。第１のゲート電極１０５は電荷転送専用であり、第２のゲート電極１０８は受光部からの電荷の読み出しと読み出された電荷を転送する機能を併せ持つ。図示を省略しているが、半導体基板１０１は信号転送路を備えている。
【０００４】
当該ゲート絶縁膜では、製造工程上、各ゲート電極直下の領域ごとに膜厚差が生じることによって起こるノイズの発生等を抑制するため、いわゆるＯＮＯ構造を採用することが趨勢となっている（特許文献１参照）。
シリコン酸化膜１０２，１０４，１０６がシリコン窒化膜１０３を挟むようにこれらを積層させてなる、いわゆるＯＮＯ構造のゲート絶縁膜では、受光部から垂直ＣＣＤに信号電荷を読み出す度にホットエレクトロン効果によって電子がシリコン窒化膜１０３内にトラップされるという弊害がある。
【０００５】
この弊害は、図９に示した読み出し電圧増加量と使用時間との関係を表す特性図から分かるように、製造ロットによって多少のずれが生じるものの、従来の固体撮像装置において、使用時間の経過とともに信号電荷を読出すために必要な電圧を上昇させる。したがって、次第に規定の読み出し電圧では、受光部から垂直ＣＣＤへの信号電荷の読出しを困難にして、画質の劣化を発生させ、ＣＣＤ型固体撮像装置に対する高画質化の要求に反するという問題を引き起こす。
【特許文献１】特開平４−３３５５７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この問題を解決する手段として、読み出し時の固体撮像装置の駆動電圧を上げることも考えられるが、この手段を採用すると、低消費電力化の要求に逆行するだけでなくＣＣＤ型固体撮像装置においては電界が強くなることによる白キズの増加などの弊害が生じて画質向上の要求に反する。これに対して発明者は、図１０に示した読み出し電圧増加量とシリコン窒化膜の膜厚との関係を示す特性図から分かるように、シリコン窒化膜１０３の膜厚を薄くすることによって信号電荷読出し電圧の上昇を抑制できることを見出した。
【０００７】
しかし、あまりにシリコン窒化膜１０３を薄くすると、垂直ＣＣＤを構成する半導体基板１０１のポテンシャルが隣接電極によるフリンジ電界の影響を受けにくくなり、垂直ＣＣＤにおいて電荷を転送させる際、ドリフトを支配的にして規定時間内に電荷を転送することが困難になって画質の向上に反する。逆に規定時間内に転送するには高い電圧を印加する必要が生じ、低消費電力化の要求に反する。
【０００８】
そこで、図１１（ｂ）に示すように、第１の従来のＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置に比べて当該ポテンシャルの過度の変化を抑制するためにシリコン窒化膜２０３を覆うシリコン酸化膜２０４，２０６を厚く配設した。なお、図１１（ａ）は、第２の従来のＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の一画素３０６を示す概略構成図であり、同図（ｂ）は、図１１（ａ）にて示すＡ断面を矢視した概略断面図である。
【０００９】
すると、図１２（ｂ）に示すように、第１ゲート電極２０５を形成した後の酸化工程において、第１ゲート電極２０５の端がゲート絶縁膜と反対の方向に向けて反った状態になることが顕著に現れた。
これにより第１の従来のＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の垂直ＣＣＤに比べてシリコン酸化膜２０４の膜厚の均一な領域が顕著に減少し、すなわち電荷転送のために電極に要求される実効的な面積がＣ領域からＤ領域に顕著に減少して、第１の従来の垂直ＣＣＤに比べて第２の従来の垂直ＣＣＤにおいて取り扱い可能な電荷量が顕著に減少し、画質の劣化を誘発するという新たな問題が発生した。図１２（ａ）は、第２の従来のＣＣＤ型固体撮像装置の一画素３０６を示す概略構成図であり、同図（ｂ）は、図１２（ａ）にて示すＢ断面を矢視した概略断面図である。
【００１０】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ＣＣＤ型固体撮像装置に適用した場合に信号電荷読出し電圧の上昇を低減でき、かつ、取り扱い電荷量の減少を抑制して画質の劣化を抑制することのできる電荷転送装置とその製造方法とを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る電荷転送装置では、半導体基板の上面に第１の絶縁膜を積層させ、その上に、第１ゲート電極と、第２ゲート電極とを電荷転送方向に交互に並んだ状態で積層させ、上記第１ゲート電極と上記第２ゲート電極との間には、第２の絶縁膜が介在する構造を備えた電荷転送装置に対し、上記第１の絶縁膜では、窒化膜の上に酸化膜を積層した構成を有するようにし、上記酸化膜においては、上記窒化膜と上記第１ゲート電極との間に介在する部分の第１の厚みと、上記窒化膜と上記第２ゲート電極との間に介在する部分の第２の厚みとを異ならせ、かつ上記窒化膜においては、上記第１ゲート電極直下の部分の第３の厚みと、上記第２ゲート電極直下の部分の第４の厚みとを異ならせた。
【００１２】
本発明に係る電荷転送装置の製造方法では、半導体基板の一方の主面上に窒化膜を形成するステップと、上記窒化膜上にその主面に沿う１軸方向に点在するように第１の酸化膜と第１ゲート電極とをこの順に積重ねた状態で形成するステップと、上記第１ゲート電極の露出面から上記窒化膜の露出面に亘って酸素ラジカルを用いて当該露出面を酸化することのみによって第２の酸化膜を、上記第１の酸化膜の厚みと比べて少なくとも上記窒化膜上の部分の厚みが大きくなるように形成するステップと、上記第１ゲート電極と隣接するように上記第２の酸化膜の露出面に第２ゲート電極を上記１軸方向に形成するステップとを含ませた。
【００１３】
また、本発明に係る電荷転送装置の製造方法では、半導体基板の一方の主面上に窒化膜を形成するステップと、上記窒化膜上にその主面に沿う一軸方向に点在するように第１の酸化膜と第１ゲート電極とをこの順に積重ねた状態で形成するステップと、上記窒化膜の露出面から第１ゲート電極の露出面に亘って酸素ラジカルを用いた酸化法を用いて酸化した後パイロ酸化法を用いて当該露出面を酸化し、あるいはこの逆の順序で当該露出面を酸化することによって第２の酸化膜を、上記第１の酸化膜の厚みと比べて少なくとも上記窒化膜上の部分の厚みが大きくなるように形成するステップと、上記第１ゲート電極と隣接するように上記第２の酸化膜の露出面に第２ゲート電極を上記１軸方向に形成するステップとを含ませた。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、上記第１の絶縁膜を構成する上記酸化膜、上記窒化膜それぞれの厚みを、面内均一にせず、上記第１ゲート電極に覆われた部分と上記第２ゲート電極に覆われた部分とで、異なるようにしたので、上記窒化膜の厚みを上記各部分でホットエレクトロン効果に起因する弊害を抑制できる厚みに調整できると共に、上記酸化膜の厚みを上記各部分で電極の反りを抑制できる厚みに調整することができ、したがって、両方の問題を同時に解決することができる。
【００１５】
従来の各電荷転送装置を固体撮像装置に適用した場合、それぞれにおいてゲート絶縁膜を構成する酸化膜、窒化膜各々の厚みを面内均一に調整していたので、信号電荷読み出し電圧の上昇を抑制できるように窒化膜の厚みを減らすと、それに伴って容量維持の観点から酸化膜の厚みを増さなければならず、既述の取り扱い電荷量の減少という弊害が発生する。逆に取り扱い電荷量の減少を抑制するには酸化膜の厚みを減らせばよいが、それに伴って容量維持の観点から窒化膜の厚みを増さなければならず、信号電荷読み出し電圧の上昇を招く。
【００１６】
これに対して本発明では、第１ゲート電極直下と、第２ゲート電極直下とで酸化膜、窒化膜それぞれの厚みの適値が異なることに着目し、上記第１の絶縁膜を構成する酸化膜ならびに窒化膜それぞれの厚みを個別に適値に調整できる構成としたので、本発明では上記各弊害を同時に抑制することができる。
具体的には、本発明に係る電荷転送装置を固体撮像装置に組み込み、上記第２ゲート電極を、上記光電変換素子に蓄積された電荷を上記電荷転送路に読み出すゲート電極に割り当て、上記第１ゲート電極を電荷転送用のゲート電極に割り当てて駆動させた場合、上記窒化膜のうち、上記第２ゲート電極直下の部分の厚みを、上記第１ゲート電極直下の部分の厚みに比べて小さくすると、上記ホットエレクトロン効果が生じる部分に対応する上記窒化膜部分のみの厚みを減らすことができるので、第１の従来のＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置と比べて、ホットエレクトロン効果によって発生した電荷が上記窒化膜にトラップされることを抑制できる。
【００１７】
また、この場合に、上記酸化膜のうち、上記第１ゲート電極と上記窒化膜との間に介在する部分の厚みを、上記第２ゲート電極と上記窒化膜との間に介在する部分の厚みに比べて小さくすると、既述の取り扱い電荷量の減少を招く上記酸化膜部分の厚みのみを減らすことができるので、上記第１ゲート電極と上記第２ゲート電極との間に介在する第２の絶縁膜を、具体的には第２絶縁膜を酸化膜で形成する際に、上記第１ゲート電極と窒化膜との間に介在する酸化膜部分を透過する酸素原子の量を抑制することができ、第２の従来のＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置と比べて、電極の反りを抑制することができる。
【００１８】
したがって、本発明に係る電荷転送装置を固体撮像装置に組み込んだ場合には、第１の従来のＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置と比べて、光電変換素子から信号電荷を読み出す際に印加する電圧の経時的上昇を抑制することができ、かつ第２の従来のＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置と比べて、取り扱い電荷量の減少を抑制して画質の劣化を抑制することができる。
【００１９】
上記酸化膜のうち上記第１ゲート電極と上記窒化膜との間に介在する部分の厚みを上記第２ゲート電極と上記窒化膜との間に介在する部分の厚みより小さく、上記窒化膜のうち上記第１ゲート電極直下の部分の厚みを上記第２ゲート電極直下の部分の厚みより大きくすると、上記第１ゲート電極と上記半導体基板との間の静電容量と、上記第２ゲート電極と上記半導体基板との間の静電容量とを略等しくすることが可能になり、転送効率の低下を抑制することができて、好ましい。
【００２０】
上記第１ゲート電極が、上記電荷転送路に沿って電荷を転送する機能を併せ持っていても、上記効果と同様の効果を奏することができる。
本発明に係る製造方法では、上記第１ゲート電極の露出面から上記窒化膜の露出面に亘って酸素ラジカルを用いて当該露出面を酸化することのみによって上記酸化膜を形成するので、被酸化物の材質が異なっていても、同等のレートで酸化することができる。
【００２１】
一般的に、上記各ゲート電極はポリシリコンを主成分に含んでおり、かつポリシリコンを主成分に含む部材と窒化物とでは、酸化レートに大きな差のあることが知られている。
既述の製造工程から、当該ポリシリコンを主成分とする第１ゲート電極と窒化膜とが同時に酸化されることとなるが、当該酸化工程において酸素ラジカルを用いることなく酸化すると、ポリシリコンを主成分とする第１ゲート電極の酸化が進む一方で、窒化膜の酸化が進まず、窒化膜を酸化して所望の厚みの酸化膜を得るまでに第１ゲート電極が過剰に酸化されてしまい、ゲート電極として機能するために必要な実効的な面積を確保することが困難となる。
【００２２】
これに対して、本発明に係る製造方法では、酸素ラジカルを用いて酸化することのみによって上記酸化膜を形成するので、上記第１ゲート電極と上記窒化膜とが異なる材質であろうと、同等のレートで酸化することができ、上記第１ゲート電極と上記第２ゲート電極とを電気的に絶縁する酸化膜を形成しながら、上記第１ゲート電極を過剰に酸化することを抑制することができて、上記第１ゲート電極がその機能を発揮するために必要な実効的な面積を確保することができる。
【００２３】
なおかつ、本発明に係る製造方法では、上記第１の酸化膜の厚みと比べて少なくとも上記窒化膜上の部分の厚みが大きくなるように上記第２の酸化膜を、酸素ラジカルを用いて酸化することのみにより形成するので、上記第２の酸化膜のうち上記窒化膜上の部分の厚みが上記第１の酸化膜の厚みと比べて大きくなるように形成できるとともに、それに伴って上記第２ゲート電極直下の窒化膜の厚みを上記第１ゲート電極直下の窒化膜の厚みより小さくすることができる。
【００２４】
したがって、本発明に係る製造方法では、第１ゲート電極直下の酸化膜部分の厚みが第２ゲート電極直下の酸化膜部分の厚みより大きく形成できるとともに、同時に第２ゲート電極直下の窒化膜部分の厚みを第１ゲート電極直下の窒化膜部分の厚みより小さく形成できるので、本発明に係る電荷転送装置（固体撮像装置）を好適に製造することができる。
また、本発明に係る製造方法では、上記第１ゲート電極の露出面から上記窒化膜の露出面に亘ってこれらを酸化して酸化膜を形成する際に、酸素ラジカルを用いた酸化とパイロ酸化とを併用して酸化する。
【００２５】
酸化膜を薄く形成する酸化法として急速熱酸化法が知られており、また、質の高い酸化膜を形成する酸化法としてドライ酸化法が知られているが、パイロ酸化法によって酸化膜を形成すると、それらの酸化法によって形成された酸化膜と比べて、膜中の欠陥密度が低く、かつ同等の厚みの酸化膜を得ることができる。
したがって、当該パイロ酸化を用いることによって、酸化膜の経時絶縁破壊寿命を延伸させることができる。
【００２６】
そして、酸素ラジカルを用いて酸化処理を施せば、上記第１ゲート電極と上記窒化膜とが異なる材質であろうと、これらを同等のレートで酸化でき、上記第１ゲート電極と上記第２ゲート電極とを電気的に絶縁する酸化膜を形成しながら、上記第１ゲート電極を過剰に酸化することを抑制することができて、上記第１ゲート電極がその機能を発揮するために必要な実効的な面積を確保することができる。
【００２７】
なおかつ、本発明に係る製造方法では、上記第１の酸化膜の厚みと比べて少なくとも上記窒化膜上の部分の厚みが大きくなるように上記第２の酸化膜を、酸素ラジカルを用いた酸化法とパイロ酸化法とを併用することにより形成するので、上記第２の酸化膜のうち上記窒化膜上の部分の厚みが上記第１の酸化膜の厚みと比べて大きくなるように形成できるとともに、それに伴って上記第２ゲート電極直下の窒化膜の厚みを上記第１ゲート電極直下の窒化膜の厚みより小さくすることができる。
【００２８】
したがって、本発明に係る製造方法では、第１ゲート電極直下の酸化膜部分の厚みが第２ゲート電極直下の酸化膜部分の厚みより大きく形成できるとともに、同時に第２ゲート電極直下の窒化膜部分の厚みを第１ゲート電極直下の窒化膜部分の厚みより小さく形成できるので、本発明に係る電荷転送装置（固体撮像装置）を好適に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（実施の形態１）
以下に、本発明の第１の実施の形態に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施の形態に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の概略構成図である。図１に示すように、本実施の形態に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置では、半導体基板１に複数の受光部２が二次元状に配設されており、Ｙ方向に配列された受光部２に沿って垂直転送部（垂直ＣＣＤ）３が受光部２の列ごとに配設され、かつ受光部２の最終行に隣接するように水平転送部（水平ＣＣＤ）４がＸ方向に配列され、水平ＣＣＤ４の列の端にアンプ５が設けられている。受光部２はフォトダイオードであって、受光した光の強度に応じて電荷を蓄積する光電変換素子としての機能を有しており、１つの受光部２とこれに隣接する垂直ＣＣＤ３の一部とで１つの画素６が構成されている。
【００３０】
図１の矢印で示すように、受光部２に蓄積された電荷は、各受光部２に隣接する垂直ＣＣＤ３に読み出され、垂直ＣＣＤ３の列によってＹ方向に転送され、かつ水平ＣＣＤ４の列によってＸ方向に転送され、アンプ５によって増幅されて外部に出力される。
図２は、本実施の形態に係るＣＣＤ型固体撮像装置において垂直ＣＣＤの一部を拡大した要部断面図である。図２に示すように、本実施の形態に係る垂直ＣＣＤでは、半導体基板１の一方の主面上にシリコン酸化膜１２、シリコン窒化膜１３、シリコン酸化膜１４，１６がこの順に積層されてなるゲート絶縁膜が配設されており、シリコン酸化膜１４，１６上に第１ゲート電極１５と第２ゲート電極１８とが信号電荷を転送するために設けられている。第１ゲート電極１５と第２ゲート電極１８とは層間絶縁膜１７で分離され電気的に絶縁されている。半導体基板１には図示を省略しているが周知の信号転送路が設けられている。
【００３１】
本実施の形態では、第２ゲート電極１８が、電荷転送用の電極として用いられているのみならず、受光部２（図１参照）として機能するフォトダイオードからそこに蓄積された信号電荷を読み出すための信号電荷読み出し電極として用いられている。
ゲート絶縁膜において第２ゲート電極１８に覆われた部分では、シリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ｂが第１の従来の垂直ＣＣＤにおいて上記信号電荷読み出し電極に覆われたシリコン窒化膜の厚みに比べて小さいので、上記信号電荷を読み出す際にホットエレクトロン効果によって電子がシリコン窒化膜１３にトラップされることを抑制することができる。
【００３２】
他方、ゲート絶縁膜において第１ゲート電極１５に覆われた部分では、シリコン酸化膜１４の膜厚ｔ１４が第２の従来のＣＣＤにおいて電荷転送専用電極に接するシリコン酸化膜の厚みに比べて小さいので、第２の従来のＣＣＤに比べて、第１ゲート電極１５と第２ゲート電極１８とを電気的に分離するための層間絶縁膜を形成する際に第１ゲート電極１５の縁が反った状態になることを抑制でき、ＣＣＤ型固体撮像装置の電荷転送部（垂直ＣＣＤ３）において、半導体基板１のうち第１ゲート電極１５に覆われた部分でのポテンシャルに寄与する、第１ゲート電極１５の実効的な面積が減少することを抑制することができる。
【００３３】
本実施の形態では、ゲート絶縁膜のうち第２ゲート電極１８に覆われた部分と第１ゲート電極１５に覆われた部分とを対比すると、当該第２ゲート電極１８被覆部分のシリコン酸化膜１６の膜厚ｔ１６が当該第１ゲート電極１５被覆部分のシリコン酸化膜１４の膜厚ｔ１４に比べて厚い反面、当該第２ゲート電極１８被覆部分のシリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ｂが当該第１ゲート電極１５被覆部分のシリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ａに比べて薄くなるようにゲート絶縁膜が配設されている。
【００３４】
ゲート絶縁膜が上記構造を有することによって、第１ゲート電極１５と半導体基板１との間の静電容量と、第２ゲート電極１８と半導体基板１との間の静電容量との差が生じることを抑制することができる。
＜ゲート電極ごとの静電容量調整の例＞
第１ゲート電極１５と半導体基板１との間の静電容量と、第２ゲート電極と半導体基板１との間の静電容量とを略等しくするための一例を示す。例えば、第１ゲート電極１５に覆われたシリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ａが４０［ｎｍ］に設定され、このシリコン窒化膜１３を覆うシリコン酸化膜１４の膜厚ｔ１４が５［ｎｍ］に設定されているとき、第２ゲート電極１８に覆われたシリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ｂが２０［ｎｍ］に設定され、このシリコン窒化膜１３を覆うシリコン酸化膜１６の膜厚ｔ１６が１５［ｎｍ］に設定されていると、第１ゲート電極１５と半導体基板１との間の静電容量と、第２ゲート電極と半導体基板１との間の静電容量とを略等しくすることができる。
【００３５】
なぜなら、シリコン酸化膜に対してシリコン窒化膜の誘電率は約２倍であるので、シリコン酸化膜の誘電率に対するシリコン窒化膜の誘電率の比ε１（ｎ／ｏ）を約２倍とし、静電容量を略等しくするための膜厚計算をする際、シリコン酸化膜を基準にすると、シリコン窒化膜の膜厚に当該比ε１（ｎ／ｏ）の逆数を乗じて、すなわちシリコン窒化膜の膜厚を約半分にして計算をし、この計算結果に基づいて各々の膜厚を決定したからである。
【００３６】
具体的には、シリコン酸化膜１２が第１ゲート電極１５に覆われた部分から第２ゲート電極１８に覆われた部分にかけて均一に２０［ｎｍ］の膜厚で配され、シリコン窒化膜１３が第１ゲート電極１５に覆われた部分の膜厚が４０［ｎｍ］となるようにかつ第２ゲート電極１８に覆われた部分の膜厚が２０［ｎｍ］となるように配され、シリコン酸化膜１４が５．０［ｎｍ］の膜厚で配され、かつシリコン酸化膜１６が１５［ｎｍ］の膜厚で配されているとき、ゲート絶縁膜のうち第１ゲート電極１５に覆われた部分において、シリコン酸化膜を基準にして静電容量を等しくするための膜厚換算をすると、換算後の膜厚は２０＋（４０／２）＋５で４５［ｎｍ］となり、他方、ゲート絶縁膜のうち第２ゲート電極１８に覆われた部分において、シリコン酸化膜を基準にして静電容量を等しくするための膜厚換算をすると、換算後の膜厚は２０＋（２０／２）＋１５で４５［ｎｍ］となって、ゲート絶縁膜において第１ゲート電極に覆われた部分と第２ゲート電極に覆われた部分とを比較すると、静電容量を等しくする観点から換算した膜厚が等しくなり、第１ゲート電極１５と半導体基板１との間の静電容量と、第２ゲート電極１８と半導体基板１との間の静電容量とを略等しくすることができる。
【００３７】
なお、シリコン酸化膜に対してシリコン窒化膜の誘電率が２倍からずれる場合があっても、シリコン酸化膜の誘電率に対するシリコン窒化膜の誘電率の比εｘ（ｎ／ｏ）を適宜、改めて算出し、静電容量を略等しくするための膜厚計算をする際、シリコン酸化膜を基準にすると、シリコン窒化膜の膜厚にこの改めて算出した比εｘ（ｎ／ｏ）の逆数を乗じて計算をし、各々の膜厚を決定すればよい。
【００３８】
《実施の形態１に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の効果》
本実施の形態では、第２ゲート電極１８が、電荷転送用の電極として用いられているのみならず、受光部であるフォトダイオードからそこに蓄積された信号電荷を読み出すための信号電荷読み出し電極として用いられている。そして、ゲート絶縁膜において第２ゲート電極１８に覆われた部分では、シリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ｂが第１の従来の垂直ＣＣＤにおいて上記信号電荷読み出し電極に覆われたシリコン窒化膜の厚みに比べて小さいので、上記信号電荷を読み出す際にホットエレクトロン効果によって電子がシリコン窒化膜１３にトラップされることを抑制することができる。
【００３９】
したがって、本実施の形態に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置では、上記信号電荷を読み出す度に規定の読み出し電圧では読み出しにくくなるという弊害を抑制することができ、読み出し電圧を維持していても画質の劣化を抑制することができる。また、本実施の形態に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置では、上記弊害を抑制することができることから、画質の劣化を抑制するために読み出し電圧を上昇させる必要が無くなって、白キズの増加を抑制することができる。
【００４０】
他方、本実施の形態では、第１ゲート電極１５が電荷転送専用の電極として用いられている。そして、ゲート絶縁膜において第１ゲート電極１５に覆われた部分では、シリコン酸化膜１４の膜厚ｔ１４が第２の従来のＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置において電荷転送専用電極に接するシリコン酸化膜の厚みに比べて小さくなるように設けられたので、第１ゲート電極１５と第２ゲート電極１８とを電気的に分離するための層間絶縁膜を形成する際に第１ゲート電極１５の縁が反った状態になることを抑制することができ、これにより、完成品においてシリコン酸化膜１４の膜厚ｔ１４の均一な領域の面積が設計で見込んだ面積よりも減少して実効的な電荷転送部の面積が減少することを抑制できる。
【００４１】
したがって、本実施の形態に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置では、第２の従来のＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置に比べて、垂直ＣＣＤにおいて電荷を転送する際の取り扱い電荷量の減少を抑制することができ、画質の劣化を抑制することができる。
すなわち、従来のＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置に比べて、本実施の形態におけるＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置では、上記ゲート絶縁膜のうち機能の異なるゲート電極に覆われた部分間において、上記ゲート絶縁膜を構成するシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜のそれぞれの膜厚を異ならしめたことにより、受光部から信号電荷を読み出す際の弊害を抑制することができ、かつ読み出された信号電荷を転送する際の弊害を抑制することができる。
【００４２】
本実施の形態では、第１ゲート電極１５から第２ゲート電極１８にかけてこれらに覆われるように配されたゲート絶縁膜において、第１ゲート電極１５覆われた部分と第２ゲート電極１８に覆われた部分とを対比したとき、第１ゲート電極１５に覆われた部分におけるシリコン酸化膜１４の膜厚ｔ１４が第２ゲート電極１８に覆われた部分におけるシリコン酸化膜１６の膜厚ｔ１６より小さくなるように配する一方、第１ゲート電極１５に覆われた部分におけるシリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ａが第２ゲート電極１８に覆われた部分におけるシリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ｂより大きくなるように配した構成を採用したため、第１ゲート電極１５と半導体基板１との間の静電容量と、第２ゲート電極１８と半導体基板１との間の静電容量とを略等しくすることができる。
【００４３】
したがって、本実施の形態では、ゲート絶縁膜のうち第１ゲート電極に覆われた部分のポテンシャルと第２ゲート電極に覆われた部分のポテンシャルとを略等しくすることができ、転送効率の低下を抑制することができる。
（実施の形態２）
以下に、本発明の第２の実施の形態にかかるＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００４４】
図３，４は、実施の形態２に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法を示す概略工程図である。
本実施の形態に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法では、ゲート絶縁膜の堆積方法に特徴があり、その他の構成については従来のものと同様の工程で作製することから、ここでは、その他の構成についての説明を省略する。
【００４５】
まず、信号転送路形成済みの半導体基板１の主面に例えば熱酸化によってシリコン酸化膜１２を堆積させ、当該シリコン酸化膜１２の主面に例えばＣＶＤ法によってシリコン窒化膜１３を堆積させ、当該シリコン窒化膜１３の主面にシリコン酸化膜１４を、例えばＣＶＤ法によって堆積させ、あるいは、パイロ酸化法によってシリコン窒化膜１３を直接酸化して形成し、当該シリコン酸化膜１４の主面に例えばＣＶＤ法によって第１のポリシリコン膜５０５を堆積させる（図３（ａ）参照）。
【００４６】
そして、第１のポリシリコン膜５０５のうち所定の部分を選択的にドライエッチングにより除去して第１ゲート電極１５を形成する。その際に、シリコン酸化膜１４およびシリコン窒化膜１３の一部も除去する（図３（ｂ）参照）。
上記堆積・除去工程を経て、シリコン窒化膜１３の上にシリコン酸化膜１４と第１ゲート電極１５とをこの順に積み重ねて形成できる。
【００４７】
本実施の形態では、第１ゲート電極１５は信号電荷転送専用の電極として配されている。
次に、常圧に保たれた公知の拡散炉において水素と酸素とを燃焼させてＨ２Ｏを生成し、同じ拡散炉においてこのＨ２Ｏを用いて酸化処理を実行するいわゆるパイロ酸化法によって、第１ゲート電極１５からシリコン窒化膜１３、シリコン酸化膜１４に亘って露出している面に酸化処理を施し、ポリシリコンからなる第１ゲート電極１５の表面にたとえば２０［ｎｍ］程度のシリコン酸化膜１７を堆積させ、かつシリコン窒化膜１３の表面に約数［ｎｍ］のシリコン酸化膜１６を堆積させる（図３（ｃ）参照）。堆積されたシリコン酸化膜１６とシリコン酸化膜１７とを比較したときにその膜厚に差が生じるのは、シリコン窒化膜１３がポリシリコンからなる第１ゲート電極１５に比べて酸化され難いからである。
【００４８】
上記パイロ酸化処理に引き続いて、ラジカル酸素を含む酸化法(たとえば、プラズマ酸化、ＩＳＳＧ(Ｉｎ−Ｓｉｔｕ Ｓｔｅａｍ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ)など)を用いて、酸化処理を実行することにより、シリコン酸化膜１７を、その膜厚が４０［ｎｍ］程度になるまで成長させるとともに、シリコン窒化膜１３を覆うように設けられたシリコン酸化膜１６を、シリコン酸化膜１７の膜厚増加量の約８０％程度に相当する１０数［ｎｍ］成長させる（図４（ａ）参照）。
【００４９】
当該酸化工程において、ラジカル酸素を含む酸化法を用いているので、第１ゲート電極１５の酸化レートとシリコン窒化膜１３の酸化レートとを近づけることができ、上記実施の形態１にて言及したように、第１ゲート電極１５と半導体基板１との間の静電容量と、第２ゲート電極１８と半導体基板１との間の静電容量とが略等しくなるように膜厚調整をすることができる。
【００５０】
また、当該酸化工程において、上記ラジカル酸素を含む酸化法にパイロ酸化法を組み合わせている。当該パイロ酸化法によって酸化膜を形成すると、高速熱酸化（ＲＴＯ）法やドライ酸化法により形成された酸化膜と比べて、欠陥密度の低い酸化膜を、同等の厚みで形成することができるので、当該絶縁膜が経時的に絶縁破壊されることを抑制することができる。
【００５１】
次に、例えばＣＶＤ法によりシリコン酸化膜１６からシリコン酸化膜１７に亘ってそれらの表面に第２のポリシリコン膜５０８を堆積させ（図４（ｂ）参照）、第２のポリシリコン膜５０８のうち所定の部分を選択的にドライエッチングにより除去して、信号電荷の読み出しおよび転送機能を備えた第２ゲート電極１８を形成する（図４（ｃ）参照）。
上記製造工程を経て、シリコン酸化膜１２とシリコン酸化膜１４，１６とでシリコン窒化膜１３を挟むようにこれらを積層させてなるゲート絶縁膜を形成すると、当該ゲート絶縁膜のうち第１ゲート電極１５に覆われた部分と第２ゲート電極１８に覆われた部分とを対比したとき、第１ゲート電極１５に覆われた部分におけるシリコン酸化膜１４の膜厚ｔ１４が第２ゲート電極１８に覆われた部分におけるシリコン酸化膜１６の膜厚ｔ１６より小さくなるようにシリコン酸化膜１４，１６を堆積させることができ、なおかつ、第１ゲート電極１５に覆われた部分におけるシリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ａが第２ゲート電極１８に覆われた部分におけるシリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ｂより大きくなるようにシリコン窒化膜１３を堆積させることができる。
【００５２】
本実施の形態では、堆積したシリコン窒化膜１３を例えばドライエッチングによりその一部を除去した後、酸化していたが、これに限定されず、窒化膜１３の一部を除去せずに、ラジカル酸素を含む酸化法を用いて第１ゲート電極１５からシリコン窒化膜１３、シリコン酸化膜１４に亘って露出している面に酸化処理を施しても良い。ラジカル酸素を含む酸化法を採用することによってポリシリコンを主成分とする第１ゲート電極１５の酸化レートと窒化膜１３の酸化レートとをほぼ等しくすることができるので、あらかじめ窒化膜１３の一部を除去せずとも、第１ゲート電極１５からシリコン窒化膜１３、シリコン酸化膜１４に亘って露出している面に酸化処理を施す際にポリシリコンを主成分とする第１ゲート電極１５が窒化膜１３と比べて過剰に酸化されることを抑制でき、第１ゲート電極１５の露出面上ならびに窒化膜１３の露出面上に酸化膜１６、１７を所望の厚みになるように調節して堆積させることができる。
【００５３】
《実施の形態２に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法の効果》
本実施の形態に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法では、上記ゲート絶縁膜のうち第１ゲート電極１５に覆われた部分のシリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ａに比べて第２ゲート電極１８に覆われた部分のシリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ｂが小さくなるようにゲート絶縁膜を堆積させることができるので、ゲート絶縁膜のうち第２ゲート電極１８に覆われた部分においてシリコン窒化膜１３を薄膜化傾向に堆積させることができ、したがって、電荷転送機能および受光部からの電荷読み出し機能を有する第２ゲート電極１８に覆われた部分において、シリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ｂが、第１の従来の垂直ＣＣＤのうち上記信号電荷読み出し電極に覆われた部分のシリコン窒化膜の厚みに比べて小さくなるように堆積させることができ、上記信号電荷を受光部から読み出す際にホットエレクトロン効果によって電子がシリコン窒化膜１３にトラップされることを抑制可能な垂直ＣＣＤを備えたＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置を製造することができる。
【００５４】
よって、本実施の形態に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法では、上記受光部から信号電荷を読み出す度に規定の読み出し電圧では読みだし難くなるという弊害を抑制可能な垂直ＣＣＤを備えたＩＴ―ＣＣＤ型固体撮像装置を製造することができ、従来の読み出し電圧を維持していても画質の経時的劣化を抑制可能な垂直ＣＣＤを備えたＣＣＤ型固体撮像装置を製造することができる。また、本実施の形態に係るＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法では、上記弊害を抑制可能なＣＣＤ型個体撮像装置を製造することができることから、画質の経時的劣化を抑制するために読み出し電圧を上昇させる必要が無くなって、白キズの増加を抑制可能な垂直ＣＣＤを備えたＣＣＤ型固体撮像装置を製造することができる。
【００５５】
他方、本実施の形態にかかるＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法では、上記ゲート絶縁膜のうち第２ゲート電極１８に覆われた部分のシリコン酸化膜１６の膜厚ｔ１６に比べて第１ゲート電極１５に覆われた部分のシリコン酸化膜１４の膜厚ｔ１４が小さくなるようにゲート絶縁膜を堆積させることができるので、ゲート絶縁膜のうち第１ゲート電極に覆われた部分においてシリコン酸化膜１４を薄膜化傾向に堆積させることができ、したがって、転送機能のみ有する第１ゲート電極１５に覆われた部分において、シリコン酸化膜１４の膜厚ｔ１４が、第２の従来の垂直ＣＣＤのうち上記転送電極に覆われた部分のシリコン酸化膜の厚みに比べて小さくなるように堆積させることができて、第１ゲート電極１５と第２ゲート電極１８とを電気的に分離するための層間絶縁膜を形成する際に第１ゲート電極１５が反った状態になることを抑制することができ、これにより、第２の従来の垂直ＣＣＤに比べて、シリコン酸化膜１４の膜厚ｔ１４の均一な領域が減少して実効的な電荷転送部の面積が減少することを抑制できる。
【００５６】
よって、本実施の形態に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法では、第２の従来のＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置に比べて、垂直ＣＣＤにおいて電荷を転送する際の取り扱い電荷量の減少を抑制することができ、画質の劣化を抑制可能な垂直ＣＣＤを備えたＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置を製造することができる。
すなわち、本実施の形態に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法では、従来のＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法に比べて、上記ゲート絶縁膜における機能の異なるゲート電極に覆われた部分間において、上記ゲート絶縁膜を構成するシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜のそれぞれの膜厚が異なるように、上記ゲート絶縁膜を形成することができるので、受光部から信号電荷を読み出す際の弊害を抑制可能で、かつ読み出された信号電荷を転送する際の弊害を抑制可能な垂直ＣＣＤを備えたＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置を製造することができる。
【００５７】
本実施の形態では、ゲート絶縁膜を積層する際に、当該ゲート絶縁膜のうち第１ゲート電極１５に覆われる予定の部分と第２ゲート電極１８に覆われる予定の部分とを対比したとき、第１ゲート電極１５に覆われる予定の部分におけるシリコン酸化膜１４の膜厚ｔ１４が第２ゲート電極１８に覆われる予定の部分におけるシリコン酸化膜１６の膜厚ｔ１６より小さくなるように堆積させる一方、第１ゲート電極１５に覆われる予定の部分におけるシリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ａが第２ゲート電極１８に覆われる予定の部分におけるシリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ｂより大きくなるように堆積させたため、第１ゲート電極１５と半導体基板１との間の静電容量と、第２ゲート電極１８と半導体基板１との間の静電容量とを略等しくすることが可能な垂直ＣＣＤを備えたＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置を製造することができる。
【００５８】
したがって、本実施の形態では、ゲート絶縁膜のうち第１ゲート電極１５に覆われた部分のポテンシャルと第２ゲート電極１８に覆われた部分のポテンシャルとを略等しくすることができ、転送効率の低下を抑制可能な垂直ＣＣＤを備えたＩＴ―ＣＣＤ型固体撮像装置を製造することができる。
＜その他＞
図５は、実施の形態１に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置において、垂直ＣＣＤの一部の他のバリエーションを示した要部断面図である。
【００５９】
当該バリエーションでは、図５に示すように、層間絶縁膜３７の厚みｔ３７がシリコン酸化膜３６の厚みｔ３６よりも大きい。
一般的に、第１ゲート電極３５に印加される駆動電圧と第２ゲート電極３８に印加される駆動電圧との差は１０［Ｖ］以上あり、耐圧確保のために上記構成を採用することによって、層間絶縁膜３７において、その耐電圧能力を向上させることができ、駆動時における第１ゲート電極３５と第２ゲート電極３８との短絡を抑制する機能を向上させることができる。
【００６０】
図６は、実施の形態１に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置において、垂直ＣＣＤの一部の他のバリエーションを示した要部断面図である。図６に示すように、第２ゲート電極４８が第１ゲート電極４５を覆うように配設されていても良い。
図７は、実施の形態１に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置において、垂直ＣＣＤの一部の他のバリエーションを示した要部断面図である。当該バリエーションでは、図７に示すように、ゲート絶縁膜のうち第１ゲート電極５５とシリコン窒化膜５３との間にシリコン酸化膜が配設されていない。
【００６１】
当該構成を採用すると、第１ゲート電極５５と第２ゲート電極５８とを絶縁する層間絶縁膜５７を堆積させる際に第１ゲート電極５５が過剰に酸化されることに起因して第１ゲート電極５５が反った状態になることをさらに抑制することができるので、第１ゲート電極５５に覆われた部分でのゲート絶縁膜の膜厚がさらに均一になり、実効的な電荷転送部の面積が減少することをさらに抑制することができて、垂直ＣＣＤにおいて電荷を転送する際の取り扱い電荷量の減少をさらに抑制でき、その結果、画質の劣化をさらに抑制することができて、好ましい。
【００６２】
また、実施の形態１に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置において、ゲート電極は１層構造を取っているが、当該ゲート電極の構造はこれに限らず、例えば、ゲート絶縁膜を覆うように配されたゲート電極が、シリコン酸化膜をポリシリコンで挟んだような複数層構造を有していてもよい。
また、実施の形態２に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法では、シリコン酸化膜１６およびシリコン酸化膜１７をパイロ酸化法とラジカル酸素を含む酸化法とを用いて形成しているが、ラジカル酸素を含む酸化法だけを用いてもよい。
【００６３】
また、実施の形態２に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法では、シリコン酸化膜１６およびシリコン酸化膜１７の形成に際して、パイロ酸化法を実施した後にラジカル酸素を含む酸化法を実施しているが、順番を入れ替えてこれら酸化法を実施してもよく、すなわち、先にラジカル酸素を含む酸化法を実施した後にパイロ酸化法を実施してもよい。
【００６４】
また、上記各実施の形態に係る固体撮像装置ならびにその製造方法では、ＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置として説明を行ってきたが、当該固体撮像装置は、他の方式のＣＣＤ型固体撮像装置であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明に係る固体撮像装置は、取り扱い電荷量の減少を抑制でき、転送効率の改善ができると共に、読出し電圧の上昇を低減することにより、寿命を延ばす、あるいは、寿命が同一で、読出し電圧の低減を図ることが必要な、カメラ装置等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像装置において、垂直ＣＣＤの一部を示した要部断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す概略工程図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す概略工程図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像装置において垂直ＣＣＤの一部の他のバリエーションを示した要部断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像装置において垂直ＣＣＤの一部の他のバリエーションを示した要部断面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像装置において垂直ＣＣＤの一部の他のバリエーションを示した要部断面図である。
【図８】第１の従来の固体撮像装置における垂直ＣＣＤの一部を示した要部断面図である。
【図９】第１の従来の固体撮像装置における電荷読出し電圧の増加量と使用時間との関係を示した特性図である。
【図１０】第１の従来の固体撮像装置における電荷読出し電圧の増加量とシリコン窒化膜の膜厚との関係を示した特性図である。
【図１１】（ａ）は第２の従来の固体撮像装置における一画素を示した概略構成図であり、（ｂ）は（ａ）で示したＡ断面を矢視した要部断面図である。
【図１２】（ａ）は第２の従来の固体撮像装置における一画素を示した概略構成図であり、（ｂ）は（ａ）で示したＢ断面を矢視した要部断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１，３１，４１，５１ 半導体基板
２ 受光部
３ 垂直ＣＣＤ
４ 水平ＣＣＤ
５ アンプ
１２，３２，４２，５２ シリコン酸化膜
１３，３３，４３，５３ シリコン窒化膜
１５，３５，４５，５５ 第１ゲート電極
１７，３７，４７，５７ 層間絶縁膜
１８，３８，４８，５８ 第２ゲート電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電荷転送装置、固体撮像装置およびそれらの製造方法に関し、特に、ゲート絶縁膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ、また、携帯電話に代表される携帯端末装置のカメラモジュールの撮像装置として固体撮像装置の需要が拡大している。
当該固体撮像装置では、更なる画質の向上、更なる低消費電力化の要求が強く、当該要求に応えるため、ノイズを抑制し、駆動電圧を低減する必要がある。
近年の固体撮像装置はＭＯＳ型とＣＣＤ型とに大別できるが、開発の歴史的沿革から、市場においてはＣＣＤ型の固体撮像装置が大勢を占める。
【０００３】
インターライントランスファ方式を採用した第１の従来のＣＣＤ型（以下、「ＩＴ−ＣＣＤ型」という。）固体撮像装置における垂直ＣＣＤでは、図８に示すように垂直ＣＣＤのうち一画素に相当する領域において、半導体基板１０１の主面にシリコン酸化膜１０２、シリコン窒化膜１０３、シリコン酸化膜１０４，１０６がこの順に積層されてなるゲート絶縁膜が配設され、シリコン酸化膜１０４の主面に第１ゲート電極１０５が、シリコン酸化膜１０６の主面に第２ゲート電極１０８がそれぞれ配設されている。第１のゲート電極１０５は電荷転送専用であり、第２のゲート電極１０８は受光部からの電荷の読み出しと読み出された電荷を転送する機能を併せ持つ。図示を省略しているが、半導体基板１０１は信号転送路を備えている。
【０００４】
当該ゲート絶縁膜では、製造工程上、各ゲート電極直下の領域ごとに膜厚差が生じることによって起こるノイズの発生等を抑制するため、いわゆるＯＮＯ構造を採用することが趨勢となっている（特許文献１参照）。
シリコン酸化膜１０２，１０４，１０６がシリコン窒化膜１０３を挟むようにこれらを積層させてなる、いわゆるＯＮＯ構造のゲート絶縁膜では、受光部から垂直ＣＣＤに信号電荷を読み出す度にホットエレクトロン効果によって電子がシリコン窒化膜１０３内にトラップされるという弊害がある。
【０００５】
この弊害は、図９に示した読み出し電圧増加量と使用時間との関係を表す特性図から分かるように、製造ロットによって多少のずれが生じるものの、従来の固体撮像装置において、使用時間の経過とともに信号電荷を読出すために必要な電圧を上昇させる。したがって、次第に規定の読み出し電圧では、受光部から垂直ＣＣＤへの信号電荷の読出しを困難にして、画質の劣化を発生させ、ＣＣＤ型固体撮像装置に対する高画質化の要求に反するという問題を引き起こす。
【特許文献１】特開平４−３３５５７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この問題を解決する手段として、読み出し時の固体撮像装置の駆動電圧を上げることも考えられるが、この手段を採用すると、低消費電力化の要求に逆行するだけでなくＣＣＤ型固体撮像装置においては電界が強くなることによる白キズの増加などの弊害が生じて画質向上の要求に反する。これに対して発明者は、図１０に示した読み出し電圧増加量とシリコン窒化膜の膜厚との関係を示す特性図から分かるように、シリコン窒化膜１０３の膜厚を薄くすることによって信号電荷読出し電圧の上昇を抑制できることを見出した。
【０００７】
しかし、あまりにシリコン窒化膜１０３を薄くすると、垂直ＣＣＤを構成する半導体基板１０１のポテンシャルが隣接電極によるフリンジ電界の影響を受けにくくなり、垂直ＣＣＤにおいて電荷を転送させる際、ドリフトを支配的にして規定時間内に電荷を転送することが困難になって画質の向上に反する。逆に規定時間内に転送するには高い電圧を印加する必要が生じ、低消費電力化の要求に反する。
【０００８】
そこで、図１１（ｂ）に示すように、第１の従来のＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置に比べて当該ポテンシャルの過度の変化を抑制するためにシリコン窒化膜２０３を覆うシリコン酸化膜２０４，２０６を厚く配設した。なお、図１１（ａ）は、第２の従来のＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の一画素３０６を示す概略構成図であり、同図（ｂ）は、図１１（ａ）にて示すＡ断面を矢視した概略断面図である。
【０００９】
すると、図１２（ｂ）に示すように、第１ゲート電極２０５を形成した後の酸化工程において、第１ゲート電極２０５の端がゲート絶縁膜と反対の方向に向けて反った状態になることが顕著に現れた。
これにより第１の従来のＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の垂直ＣＣＤに比べてシリコン酸化膜２０４の膜厚の均一な領域が顕著に減少し、すなわち電荷転送のために電極に要求される実効的な面積がＣ領域からＤ領域に顕著に減少して、第１の従来の垂直ＣＣＤに比べて第２の従来の垂直ＣＣＤにおいて取り扱い可能な電荷量が顕著に減少し、画質の劣化を誘発するという新たな問題が発生した。図１２（ａ）は、第２の従来のＣＣＤ型固体撮像装置の一画素３０６を示す概略構成図であり、同図（ｂ）は、図１２（ａ）にて示すＢ断面を矢視した概略断面図である。
【００１０】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ＣＣＤ型固体撮像装置に適用した場合に信号電荷読出し電圧の上昇を低減でき、かつ、取り扱い電荷量の減少を抑制して画質の劣化を抑制することのできる電荷転送装置とその製造方法とを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る電荷転送装置では、半導体基板の上面に第１の絶縁膜を積層させ、その上に、第１ゲート電極と、第２ゲート電極とを電荷転送方向に交互に並んだ状態で積層させ、上記第１ゲート電極と上記第２ゲート電極との間には、第２の絶縁膜が介在する構造を備えた電荷転送装置に対し、上記第１の絶縁膜では、窒化膜の上に酸化膜を積層した構成を有するようにし、上記酸化膜においては、上記窒化膜と上記第１ゲート電極との間に介在する部分の第１の厚みと、上記窒化膜と上記第２ゲート電極との間に介在する部分の第２の厚みとを異ならせ、かつ上記窒化膜においては、上記第１ゲート電極直下の部分の第３の厚みと、上記第２ゲート電極直下の部分の第４の厚みとを異ならせた。
【００１２】
本発明に係る電荷転送装置の製造方法では、半導体基板の一方の主面上に窒化膜を形成するステップと、上記窒化膜上にその主面に沿う１軸方向に点在するように第１の酸化膜と第１ゲート電極とをこの順に積重ねた状態で形成するステップと、上記第１ゲート電極の露出面から上記窒化膜の露出面に亘って酸素ラジカルを用いて当該露出面を酸化することのみによって第２の酸化膜を、上記第１の酸化膜の厚みと比べて少なくとも上記窒化膜上の部分の厚みが大きくなるように形成するステップと、上記第１ゲート電極と隣接するように上記第２の酸化膜の露出面に第２ゲート電極を上記１軸方向に形成するステップとを含ませた。
【００１３】
また、本発明に係る電荷転送装置の製造方法では、半導体基板の一方の主面上に窒化膜を形成するステップと、上記窒化膜上にその主面に沿う一軸方向に点在するように第１の酸化膜と第１ゲート電極とをこの順に積重ねた状態で形成するステップと、上記窒化膜の露出面から第１ゲート電極の露出面に亘って酸素ラジカルを用いた酸化法を用いて酸化した後パイロ酸化法を用いて当該露出面を酸化し、あるいはこの逆の順序で当該露出面を酸化することによって第２の酸化膜を、上記第１の酸化膜の厚みと比べて少なくとも上記窒化膜上の部分の厚みが大きくなるように形成するステップと、上記第１ゲート電極と隣接するように上記第２の酸化膜の露出面に第２ゲート電極を上記１軸方向に形成するステップとを含ませた。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、上記第１の絶縁膜を構成する上記酸化膜、上記窒化膜それぞれの厚みを、面内均一にせず、上記第１ゲート電極に覆われた部分と上記第２ゲート電極に覆われた部分とで、異なるようにしたので、上記窒化膜の厚みを上記各部分でホットエレクトロン効果に起因する弊害を抑制できる厚みに調整できると共に、上記酸化膜の厚みを上記各部分で電極の反りを抑制できる厚みに調整することができ、したがって、両方の問題を同時に解決することができる。
【００１５】
従来の各電荷転送装置を固体撮像装置に適用した場合、それぞれにおいてゲート絶縁膜を構成する酸化膜、窒化膜各々の厚みを面内均一に調整していたので、信号電荷読み出し電圧の上昇を抑制できるように窒化膜の厚みを減らすと、それに伴って容量維持の観点から酸化膜の厚みを増さなければならず、既述の取り扱い電荷量の減少という弊害が発生する。逆に取り扱い電荷量の減少を抑制するには酸化膜の厚みを減らせばよいが、それに伴って容量維持の観点から窒化膜の厚みを増さなければならず、信号電荷読み出し電圧の上昇を招く。
【００１６】
これに対して本発明では、第１ゲート電極直下と、第２ゲート電極直下とで酸化膜、窒化膜それぞれの厚みの適値が異なることに着目し、上記第１の絶縁膜を構成する酸化膜ならびに窒化膜それぞれの厚みを個別に適値に調整できる構成としたので、本発明では上記各弊害を同時に抑制することができる。
具体的には、本発明に係る電荷転送装置を固体撮像装置に組み込み、上記第２ゲート電極を、上記光電変換素子に蓄積された電荷を上記電荷転送路に読み出すゲート電極に割り当て、上記第１ゲート電極を電荷転送用のゲート電極に割り当てて駆動させた場合、上記窒化膜のうち、上記第２ゲート電極直下の部分の厚みを、上記第１ゲート電極直下の部分の厚みに比べて小さくすると、上記ホットエレクトロン効果が生じる部分に対応する上記窒化膜部分のみの厚みを減らすことができるので、第１の従来のＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置と比べて、ホットエレクトロン効果によって発生した電荷が上記窒化膜にトラップされることを抑制できる。
【００１７】
また、この場合に、上記酸化膜のうち、上記第１ゲート電極と上記窒化膜との間に介在する部分の厚みを、上記第２ゲート電極と上記窒化膜との間に介在する部分の厚みに比べて小さくすると、既述の取り扱い電荷量の減少を招く上記酸化膜部分の厚みのみを減らすことができるので、上記第１ゲート電極と上記第２ゲート電極との間に介在する第２の絶縁膜を、具体的には第２絶縁膜を酸化膜で形成する際に、上記第１ゲート電極と窒化膜との間に介在する酸化膜部分を透過する酸素原子の量を抑制することができ、第２の従来のＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置と比べて、電極の反りを抑制することができる。
【００１８】
したがって、本発明に係る電荷転送装置を固体撮像装置に組み込んだ場合には、第１の従来のＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置と比べて、光電変換素子から信号電荷を読み出す際に印加する電圧の経時的上昇を抑制することができ、かつ第２の従来のＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置と比べて、取り扱い電荷量の減少を抑制して画質の劣化を抑制することができる。
【００１９】
上記酸化膜のうち上記第１ゲート電極と上記窒化膜との間に介在する部分の厚みを上記第２ゲート電極と上記窒化膜との間に介在する部分の厚みより小さく、上記窒化膜のうち上記第１ゲート電極直下の部分の厚みを上記第２ゲート電極直下の部分の厚みより大きくすると、上記第１ゲート電極と上記半導体基板との間の静電容量と、上記第２ゲート電極と上記半導体基板との間の静電容量とを略等しくすることが可能になり、転送効率の低下を抑制することができて、好ましい。
【００２０】
上記第１ゲート電極が、上記電荷転送路に沿って電荷を転送する機能を併せ持っていても、上記効果と同様の効果を奏することができる。
本発明に係る製造方法では、上記第１ゲート電極の露出面から上記窒化膜の露出面に亘って酸素ラジカルを用いて当該露出面を酸化することのみによって上記酸化膜を形成するので、被酸化物の材質が異なっていても、同等のレートで酸化することができる。
【００２１】
一般的に、上記各ゲート電極はポリシリコンを主成分に含んでおり、かつポリシリコンを主成分に含む部材と窒化物とでは、酸化レートに大きな差のあることが知られている。
既述の製造工程から、当該ポリシリコンを主成分とする第１ゲート電極と窒化膜とが同時に酸化されることとなるが、当該酸化工程において酸素ラジカルを用いることなく酸化すると、ポリシリコンを主成分とする第１ゲート電極の酸化が進む一方で、窒化膜の酸化が進まず、窒化膜を酸化して所望の厚みの酸化膜を得るまでに第１ゲート電極が過剰に酸化されてしまい、ゲート電極として機能するために必要な実効的な面積を確保することが困難となる。
【００２２】
これに対して、本発明に係る製造方法では、酸素ラジカルを用いて酸化することのみによって上記酸化膜を形成するので、上記第１ゲート電極と上記窒化膜とが異なる材質であろうと、同等のレートで酸化することができ、上記第１ゲート電極と上記第２ゲート電極とを電気的に絶縁する酸化膜を形成しながら、上記第１ゲート電極を過剰に酸化することを抑制することができて、上記第１ゲート電極がその機能を発揮するために必要な実効的な面積を確保することができる。
【００２３】
なおかつ、本発明に係る製造方法では、上記第１の酸化膜の厚みと比べて少なくとも上記窒化膜上の部分の厚みが大きくなるように上記第２の酸化膜を、酸素ラジカルを用いて酸化することのみにより形成するので、上記第２の酸化膜のうち上記窒化膜上の部分の厚みが上記第１の酸化膜の厚みと比べて大きくなるように形成できるとともに、それに伴って上記第２ゲート電極直下の窒化膜の厚みを上記第１ゲート電極直下の窒化膜の厚みより小さくすることができる。
【００２４】
したがって、本発明に係る製造方法では、第１ゲート電極直下の酸化膜部分の厚みが第２ゲート電極直下の酸化膜部分の厚みより大きく形成できるとともに、同時に第２ゲート電極直下の窒化膜部分の厚みを第１ゲート電極直下の窒化膜部分の厚みより小さく形成できるので、本発明に係る電荷転送装置（固体撮像装置）を好適に製造することができる。
また、本発明に係る製造方法では、上記第１ゲート電極の露出面から上記窒化膜の露出面に亘ってこれらを酸化して酸化膜を形成する際に、酸素ラジカルを用いた酸化とパイロ酸化とを併用して酸化する。
【００２５】
酸化膜を薄く形成する酸化法として急速熱酸化法が知られており、また、質の高い酸化膜を形成する酸化法としてドライ酸化法が知られているが、パイロ酸化法によって酸化膜を形成すると、それらの酸化法によって形成された酸化膜と比べて、膜中の欠陥密度が低く、かつ同等の厚みの酸化膜を得ることができる。
したがって、当該パイロ酸化を用いることによって、酸化膜の経時絶縁破壊寿命を延伸させることができる。
【００２６】
そして、酸素ラジカルを用いて酸化処理を施せば、上記第１ゲート電極と上記窒化膜とが異なる材質であろうと、これらを同等のレートで酸化でき、上記第１ゲート電極と上記第２ゲート電極とを電気的に絶縁する酸化膜を形成しながら、上記第１ゲート電極を過剰に酸化することを抑制することができて、上記第１ゲート電極がその機能を発揮するために必要な実効的な面積を確保することができる。
【００２７】
なおかつ、本発明に係る製造方法では、上記第１の酸化膜の厚みと比べて少なくとも上記窒化膜上の部分の厚みが大きくなるように上記第２の酸化膜を、酸素ラジカルを用いた酸化法とパイロ酸化法とを併用することにより形成するので、上記第２の酸化膜のうち上記窒化膜上の部分の厚みが上記第１の酸化膜の厚みと比べて大きくなるように形成できるとともに、それに伴って上記第２ゲート電極直下の窒化膜の厚みを上記第１ゲート電極直下の窒化膜の厚みより小さくすることができる。
【００２８】
したがって、本発明に係る製造方法では、第１ゲート電極直下の酸化膜部分の厚みが第２ゲート電極直下の酸化膜部分の厚みより大きく形成できるとともに、同時に第２ゲート電極直下の窒化膜部分の厚みを第１ゲート電極直下の窒化膜部分の厚みより小さく形成できるので、本発明に係る電荷転送装置（固体撮像装置）を好適に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（実施の形態１）
以下に、本発明の第１の実施の形態に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施の形態に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の概略構成図である。図１に示すように、本実施の形態に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置では、半導体基板１に複数の受光部２が二次元状に配設されており、Ｙ方向に配列された受光部２に沿って垂直転送部（垂直ＣＣＤ）３が受光部２の列ごとに配設され、かつ受光部２の最終行に隣接するように水平転送部（水平ＣＣＤ）４がＸ方向に配列され、水平ＣＣＤ４の列の端にアンプ５が設けられている。受光部２はフォトダイオードであって、受光した光の強度に応じて電荷を蓄積する光電変換素子としての機能を有しており、１つの受光部２とこれに隣接する垂直ＣＣＤ３の一部とで１つの画素６が構成されている。
【００３０】
図１の矢印で示すように、受光部２に蓄積された電荷は、各受光部２に隣接する垂直ＣＣＤ３に読み出され、垂直ＣＣＤ３の列によってＹ方向に転送され、かつ水平ＣＣＤ４の列によってＸ方向に転送され、アンプ５によって増幅されて外部に出力される。
図２は、本実施の形態に係るＣＣＤ型固体撮像装置において垂直ＣＣＤの一部を拡大した要部断面図である。図２に示すように、本実施の形態に係る垂直ＣＣＤでは、半導体基板１の一方の主面上にシリコン酸化膜１２、シリコン窒化膜１３、シリコン酸化膜１４，１６がこの順に積層されてなるゲート絶縁膜が配設されており、シリコン酸化膜１４，１６上に第１ゲート電極１５と第２ゲート電極１８とが信号電荷を転送するために設けられている。第１ゲート電極１５と第２ゲート電極１８とは層間絶縁膜１７で分離され電気的に絶縁されている。半導体基板１には図示を省略しているが周知の信号転送路が設けられている。
【００３１】
本実施の形態では、第２ゲート電極１８が、電荷転送用の電極として用いられているのみならず、受光部２（図１参照）として機能するフォトダイオードからそこに蓄積された信号電荷を読み出すための信号電荷読み出し電極として用いられている。
ゲート絶縁膜において第２ゲート電極１８に覆われた部分では、シリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ｂが第１の従来の垂直ＣＣＤにおいて上記信号電荷読み出し電極に覆われたシリコン窒化膜の厚みに比べて小さいので、上記信号電荷を読み出す際にホットエレクトロン効果によって電子がシリコン窒化膜１３にトラップされることを抑制することができる。
【００３２】
他方、ゲート絶縁膜において第１ゲート電極１５に覆われた部分では、シリコン酸化膜１４の膜厚ｔ１４が第２の従来のＣＣＤにおいて電荷転送専用電極に接するシリコン酸化膜の厚みに比べて小さいので、第２の従来のＣＣＤに比べて、第１ゲート電極１５と第２ゲート電極１８とを電気的に分離するための層間絶縁膜を形成する際に第１ゲート電極１５の縁が反った状態になることを抑制でき、ＣＣＤ型固体撮像装置の電荷転送部（垂直ＣＣＤ３）において、半導体基板１のうち第１ゲート電極１５に覆われた部分でのポテンシャルに寄与する、第１ゲート電極１５の実効的な面積が減少することを抑制することができる。
【００３３】
本実施の形態では、ゲート絶縁膜のうち第２ゲート電極１８に覆われた部分と第１ゲート電極１５に覆われた部分とを対比すると、当該第２ゲート電極１８被覆部分のシリコン酸化膜１６の膜厚ｔ１６が当該第１ゲート電極１５被覆部分のシリコン酸化膜１４の膜厚ｔ１４に比べて厚い反面、当該第２ゲート電極１８被覆部分のシリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ｂが当該第１ゲート電極１５被覆部分のシリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ａに比べて薄くなるようにゲート絶縁膜が配設されている。
【００３４】
ゲート絶縁膜が上記構造を有することによって、第１ゲート電極１５と半導体基板１との間の静電容量と、第２ゲート電極１８と半導体基板１との間の静電容量との差が生じることを抑制することができる。
＜ゲート電極ごとの静電容量調整の例＞
第１ゲート電極１５と半導体基板１との間の静電容量と、第２ゲート電極と半導体基板１との間の静電容量とを略等しくするための一例を示す。例えば、第１ゲート電極１５に覆われたシリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ａが４０［ｎｍ］に設定され、このシリコン窒化膜１３を覆うシリコン酸化膜１４の膜厚ｔ１４が５［ｎｍ］に設定されているとき、第２ゲート電極１８に覆われたシリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ｂが２０［ｎｍ］に設定され、このシリコン窒化膜１３を覆うシリコン酸化膜１６の膜厚ｔ１６が１５［ｎｍ］に設定されていると、第１ゲート電極１５と半導体基板１との間の静電容量と、第２ゲート電極と半導体基板１との間の静電容量とを略等しくすることができる。
【００３５】
なぜなら、シリコン酸化膜に対してシリコン窒化膜の誘電率は約２倍であるので、シリコン酸化膜の誘電率に対するシリコン窒化膜の誘電率の比ε１（ｎ／ｏ）を約２倍とし、静電容量を略等しくするための膜厚計算をする際、シリコン酸化膜を基準にすると、シリコン窒化膜の膜厚に当該比ε１（ｎ／ｏ）の逆数を乗じて、すなわちシリコン窒化膜の膜厚を約半分にして計算をし、この計算結果に基づいて各々の膜厚を決定したからである。
【００３６】
具体的には、シリコン酸化膜１２が第１ゲート電極１５に覆われた部分から第２ゲート電極１８に覆われた部分にかけて均一に２０［ｎｍ］の膜厚で配され、シリコン窒化膜１３が第１ゲート電極１５に覆われた部分の膜厚が４０［ｎｍ］となるようにかつ第２ゲート電極１８に覆われた部分の膜厚が２０［ｎｍ］となるように配され、シリコン酸化膜１４が５．０［ｎｍ］の膜厚で配され、かつシリコン酸化膜１６が１５［ｎｍ］の膜厚で配されているとき、ゲート絶縁膜のうち第１ゲート電極１５に覆われた部分において、シリコン酸化膜を基準にして静電容量を等しくするための膜厚換算をすると、換算後の膜厚は２０＋（４０／２）＋５で４５［ｎｍ］となり、他方、ゲート絶縁膜のうち第２ゲート電極１８に覆われた部分において、シリコン酸化膜を基準にして静電容量を等しくするための膜厚換算をすると、換算後の膜厚は２０＋（２０／２）＋１５で４５［ｎｍ］となって、ゲート絶縁膜において第１ゲート電極に覆われた部分と第２ゲート電極に覆われた部分とを比較すると、静電容量を等しくする観点から換算した膜厚が等しくなり、第１ゲート電極１５と半導体基板１との間の静電容量と、第２ゲート電極１８と半導体基板１との間の静電容量とを略等しくすることができる。
【００３７】
なお、シリコン酸化膜に対してシリコン窒化膜の誘電率が２倍からずれる場合があっても、シリコン酸化膜の誘電率に対するシリコン窒化膜の誘電率の比εｘ（ｎ／ｏ）を適宜、改めて算出し、静電容量を略等しくするための膜厚計算をする際、シリコン酸化膜を基準にすると、シリコン窒化膜の膜厚にこの改めて算出した比εｘ（ｎ／ｏ）の逆数を乗じて計算をし、各々の膜厚を決定すればよい。
【００３８】
《実施の形態１に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の効果》
本実施の形態では、第２ゲート電極１８が、電荷転送用の電極として用いられているのみならず、受光部であるフォトダイオードからそこに蓄積された信号電荷を読み出すための信号電荷読み出し電極として用いられている。そして、ゲート絶縁膜において第２ゲート電極１８に覆われた部分では、シリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ｂが第１の従来の垂直ＣＣＤにおいて上記信号電荷読み出し電極に覆われたシリコン窒化膜の厚みに比べて小さいので、上記信号電荷を読み出す際にホットエレクトロン効果によって電子がシリコン窒化膜１３にトラップされることを抑制することができる。
【００３９】
したがって、本実施の形態に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置では、上記信号電荷を読み出す度に規定の読み出し電圧では読み出しにくくなるという弊害を抑制することができ、読み出し電圧を維持していても画質の劣化を抑制することができる。また、本実施の形態に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置では、上記弊害を抑制することができることから、画質の劣化を抑制するために読み出し電圧を上昇させる必要が無くなって、白キズの増加を抑制することができる。
【００４０】
他方、本実施の形態では、第１ゲート電極１５が電荷転送専用の電極として用いられている。そして、ゲート絶縁膜において第１ゲート電極１５に覆われた部分では、シリコン酸化膜１４の膜厚ｔ１４が第２の従来のＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置において電荷転送専用電極に接するシリコン酸化膜の厚みに比べて小さくなるように設けられたので、第１ゲート電極１５と第２ゲート電極１８とを電気的に分離するための層間絶縁膜を形成する際に第１ゲート電極１５の縁が反った状態になることを抑制することができ、これにより、完成品においてシリコン酸化膜１４の膜厚ｔ１４の均一な領域の面積が設計で見込んだ面積よりも減少して実効的な電荷転送部の面積が減少することを抑制できる。
【００４１】
したがって、本実施の形態に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置では、第２の従来のＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置に比べて、垂直ＣＣＤにおいて電荷を転送する際の取り扱い電荷量の減少を抑制することができ、画質の劣化を抑制することができる。
すなわち、従来のＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置に比べて、本実施の形態におけるＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置では、上記ゲート絶縁膜のうち機能の異なるゲート電極に覆われた部分間において、上記ゲート絶縁膜を構成するシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜のそれぞれの膜厚を異ならしめたことにより、受光部から信号電荷を読み出す際の弊害を抑制することができ、かつ読み出された信号電荷を転送する際の弊害を抑制することができる。
【００４２】
本実施の形態では、第１ゲート電極１５から第２ゲート電極１８にかけてこれらに覆われるように配されたゲート絶縁膜において、第１ゲート電極１５覆われた部分と第２ゲート電極１８に覆われた部分とを対比したとき、第１ゲート電極１５に覆われた部分におけるシリコン酸化膜１４の膜厚ｔ１４が第２ゲート電極１８に覆われた部分におけるシリコン酸化膜１６の膜厚ｔ１６より小さくなるように配する一方、第１ゲート電極１５に覆われた部分におけるシリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ａが第２ゲート電極１８に覆われた部分におけるシリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ｂより大きくなるように配した構成を採用したため、第１ゲート電極１５と半導体基板１との間の静電容量と、第２ゲート電極１８と半導体基板１との間の静電容量とを略等しくすることができる。
【００４３】
したがって、本実施の形態では、ゲート絶縁膜のうち第１ゲート電極に覆われた部分のポテンシャルと第２ゲート電極に覆われた部分のポテンシャルとを略等しくすることができ、転送効率の低下を抑制することができる。
（実施の形態２）
以下に、本発明の第２の実施の形態にかかるＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００４４】
図３，４は、実施の形態２に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法を示す概略工程図である。
本実施の形態に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法では、ゲート絶縁膜の堆積方法に特徴があり、その他の構成については従来のものと同様の工程で作製することから、ここでは、その他の構成についての説明を省略する。
【００４５】
まず、信号転送路形成済みの半導体基板１の主面に例えば熱酸化によってシリコン酸化膜１２を堆積させ、当該シリコン酸化膜１２の主面に例えばＣＶＤ法によってシリコン窒化膜１３を堆積させ、当該シリコン窒化膜１３の主面にシリコン酸化膜１４を、例えばＣＶＤ法によって堆積させ、あるいは、パイロ酸化法によってシリコン窒化膜１３を直接酸化して形成し、当該シリコン酸化膜１４の主面に例えばＣＶＤ法によって第１のポリシリコン膜５０５を堆積させる（図３（ａ）参照）。
【００４６】
そして、第１のポリシリコン膜５０５のうち所定の部分を選択的にドライエッチングにより除去して第１ゲート電極１５を形成する。その際に、シリコン酸化膜１４およびシリコン窒化膜１３の一部も除去する（図３（ｂ）参照）。
上記堆積・除去工程を経て、シリコン窒化膜１３の上にシリコン酸化膜１４と第１ゲート電極１５とをこの順に積み重ねて形成できる。
【００４７】
本実施の形態では、第１ゲート電極１５は信号電荷転送専用の電極として配されている。
次に、常圧に保たれた公知の拡散炉において水素と酸素とを燃焼させてＨ２Ｏを生成し、同じ拡散炉においてこのＨ２Ｏを用いて酸化処理を実行するいわゆるパイロ酸化法によって、第１ゲート電極１５からシリコン窒化膜１３、シリコン酸化膜１４に亘って露出している面に酸化処理を施し、ポリシリコンからなる第１ゲート電極１５の表面にたとえば２０［ｎｍ］程度のシリコン酸化膜１７を堆積させ、かつシリコン窒化膜１３の表面に約数［ｎｍ］のシリコン酸化膜１６を堆積させる（図３（ｃ）参照）。堆積されたシリコン酸化膜１６とシリコン酸化膜１７とを比較したときにその膜厚に差が生じるのは、シリコン窒化膜１３がポリシリコンからなる第１ゲート電極１５に比べて酸化され難いからである。
【００４８】
上記パイロ酸化処理に引き続いて、ラジカル酸素を含む酸化法(たとえば、プラズマ酸化、ＩＳＳＧ(Ｉｎ−Ｓｉｔｕ Ｓｔｅａｍ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ)など)を用いて、酸化処理を実行することにより、シリコン酸化膜１７を、その膜厚が４０［ｎｍ］程度になるまで成長させるとともに、シリコン窒化膜１３を覆うように設けられたシリコン酸化膜１６を、シリコン酸化膜１７の膜厚増加量の約８０％程度に相当する１０数［ｎｍ］成長させる（図４（ａ）参照）。
【００４９】
当該酸化工程において、ラジカル酸素を含む酸化法を用いているので、第１ゲート電極１５の酸化レートとシリコン窒化膜１３の酸化レートとを近づけることができ、上記実施の形態１にて言及したように、第１ゲート電極１５と半導体基板１との間の静電容量と、第２ゲート電極１８と半導体基板１との間の静電容量とが略等しくなるように膜厚調整をすることができる。
【００５０】
また、当該酸化工程において、上記ラジカル酸素を含む酸化法にパイロ酸化法を組み合わせている。当該パイロ酸化法によって酸化膜を形成すると、高速熱酸化（ＲＴＯ）法やドライ酸化法により形成された酸化膜と比べて、欠陥密度の低い酸化膜を、同等の厚みで形成することができるので、当該絶縁膜が経時的に絶縁破壊されることを抑制することができる。
【００５１】
次に、例えばＣＶＤ法によりシリコン酸化膜１６からシリコン酸化膜１７に亘ってそれらの表面に第２のポリシリコン膜５０８を堆積させ（図４（ｂ）参照）、第２のポリシリコン膜５０８のうち所定の部分を選択的にドライエッチングにより除去して、信号電荷の読み出しおよび転送機能を備えた第２ゲート電極１８を形成する（図４（ｃ）参照）。
上記製造工程を経て、シリコン酸化膜１２とシリコン酸化膜１４，１６とでシリコン窒化膜１３を挟むようにこれらを積層させてなるゲート絶縁膜を形成すると、当該ゲート絶縁膜のうち第１ゲート電極１５に覆われた部分と第２ゲート電極１８に覆われた部分とを対比したとき、第１ゲート電極１５に覆われた部分におけるシリコン酸化膜１４の膜厚ｔ１４が第２ゲート電極１８に覆われた部分におけるシリコン酸化膜１６の膜厚ｔ１６より小さくなるようにシリコン酸化膜１４，１６を堆積させることができ、なおかつ、第１ゲート電極１５に覆われた部分におけるシリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ａが第２ゲート電極１８に覆われた部分におけるシリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ｂより大きくなるようにシリコン窒化膜１３を堆積させることができる。
【００５２】
本実施の形態では、堆積したシリコン窒化膜１３を例えばドライエッチングによりその一部を除去した後、酸化していたが、これに限定されず、窒化膜１３の一部を除去せずに、ラジカル酸素を含む酸化法を用いて第１ゲート電極１５からシリコン窒化膜１３、シリコン酸化膜１４に亘って露出している面に酸化処理を施しても良い。ラジカル酸素を含む酸化法を採用することによってポリシリコンを主成分とする第１ゲート電極１５の酸化レートと窒化膜１３の酸化レートとをほぼ等しくすることができるので、あらかじめ窒化膜１３の一部を除去せずとも、第１ゲート電極１５からシリコン窒化膜１３、シリコン酸化膜１４に亘って露出している面に酸化処理を施す際にポリシリコンを主成分とする第１ゲート電極１５が窒化膜１３と比べて過剰に酸化されることを抑制でき、第１ゲート電極１５の露出面上ならびに窒化膜１３の露出面上に酸化膜１６、１７を所望の厚みになるように調節して堆積させることができる。
【００５３】
《実施の形態２に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法の効果》
本実施の形態に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法では、上記ゲート絶縁膜のうち第１ゲート電極１５に覆われた部分のシリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ａに比べて第２ゲート電極１８に覆われた部分のシリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ｂが小さくなるようにゲート絶縁膜を堆積させることができるので、ゲート絶縁膜のうち第２ゲート電極１８に覆われた部分においてシリコン窒化膜１３を薄膜化傾向に堆積させることができ、したがって、電荷転送機能および受光部からの電荷読み出し機能を有する第２ゲート電極１８に覆われた部分において、シリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ｂが、第１の従来の垂直ＣＣＤのうち上記信号電荷読み出し電極に覆われた部分のシリコン窒化膜の厚みに比べて小さくなるように堆積させることができ、上記信号電荷を受光部から読み出す際にホットエレクトロン効果によって電子がシリコン窒化膜１３にトラップされることを抑制可能な垂直ＣＣＤを備えたＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置を製造することができる。
【００５４】
よって、本実施の形態に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法では、上記受光部から信号電荷を読み出す度に規定の読み出し電圧では読みだし難くなるという弊害を抑制可能な垂直ＣＣＤを備えたＩＴ―ＣＣＤ型固体撮像装置を製造することができ、従来の読み出し電圧を維持していても画質の経時的劣化を抑制可能な垂直ＣＣＤを備えたＣＣＤ型固体撮像装置を製造することができる。また、本実施の形態に係るＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法では、上記弊害を抑制可能なＣＣＤ型個体撮像装置を製造することができることから、画質の経時的劣化を抑制するために読み出し電圧を上昇させる必要が無くなって、白キズの増加を抑制可能な垂直ＣＣＤを備えたＣＣＤ型固体撮像装置を製造することができる。
【００５５】
他方、本実施の形態にかかるＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法では、上記ゲート絶縁膜のうち第２ゲート電極１８に覆われた部分のシリコン酸化膜１６の膜厚ｔ１６に比べて第１ゲート電極１５に覆われた部分のシリコン酸化膜１４の膜厚ｔ１４が小さくなるようにゲート絶縁膜を堆積させることができるので、ゲート絶縁膜のうち第１ゲート電極に覆われた部分においてシリコン酸化膜１４を薄膜化傾向に堆積させることができ、したがって、転送機能のみ有する第１ゲート電極１５に覆われた部分において、シリコン酸化膜１４の膜厚ｔ１４が、第２の従来の垂直ＣＣＤのうち上記転送電極に覆われた部分のシリコン酸化膜の厚みに比べて小さくなるように堆積させることができて、第１ゲート電極１５と第２ゲート電極１８とを電気的に分離するための層間絶縁膜を形成する際に第１ゲート電極１５が反った状態になることを抑制することができ、これにより、第２の従来の垂直ＣＣＤに比べて、シリコン酸化膜１４の膜厚ｔ１４の均一な領域が減少して実効的な電荷転送部の面積が減少することを抑制できる。
【００５６】
よって、本実施の形態に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法では、第２の従来のＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置に比べて、垂直ＣＣＤにおいて電荷を転送する際の取り扱い電荷量の減少を抑制することができ、画質の劣化を抑制可能な垂直ＣＣＤを備えたＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置を製造することができる。
すなわち、本実施の形態に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法では、従来のＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法に比べて、上記ゲート絶縁膜における機能の異なるゲート電極に覆われた部分間において、上記ゲート絶縁膜を構成するシリコン酸化膜およびシリコン窒化膜のそれぞれの膜厚が異なるように、上記ゲート絶縁膜を形成することができるので、受光部から信号電荷を読み出す際の弊害を抑制可能で、かつ読み出された信号電荷を転送する際の弊害を抑制可能な垂直ＣＣＤを備えたＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置を製造することができる。
【００５７】
本実施の形態では、ゲート絶縁膜を積層する際に、当該ゲート絶縁膜のうち第１ゲート電極１５に覆われる予定の部分と第２ゲート電極１８に覆われる予定の部分とを対比したとき、第１ゲート電極１５に覆われる予定の部分におけるシリコン酸化膜１４の膜厚ｔ１４が第２ゲート電極１８に覆われる予定の部分におけるシリコン酸化膜１６の膜厚ｔ１６より小さくなるように堆積させる一方、第１ゲート電極１５に覆われる予定の部分におけるシリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ａが第２ゲート電極１８に覆われる予定の部分におけるシリコン窒化膜１３の膜厚ｔ１３ｂより大きくなるように堆積させたため、第１ゲート電極１５と半導体基板１との間の静電容量と、第２ゲート電極１８と半導体基板１との間の静電容量とを略等しくすることが可能な垂直ＣＣＤを備えたＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置を製造することができる。
【００５８】
したがって、本実施の形態では、ゲート絶縁膜のうち第１ゲート電極１５に覆われた部分のポテンシャルと第２ゲート電極１８に覆われた部分のポテンシャルとを略等しくすることができ、転送効率の低下を抑制可能な垂直ＣＣＤを備えたＩＴ―ＣＣＤ型固体撮像装置を製造することができる。
＜その他＞
図５は、実施の形態１に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置において、垂直ＣＣＤの一部の他のバリエーションを示した要部断面図である。
【００５９】
当該バリエーションでは、図５に示すように、層間絶縁膜３７の厚みｔ３７がシリコン酸化膜３６の厚みｔ３６よりも大きい。
一般的に、第１ゲート電極３５に印加される駆動電圧と第２ゲート電極３８に印加される駆動電圧との差は１０［Ｖ］以上あり、耐圧確保のために上記構成を採用することによって、層間絶縁膜３７において、その耐電圧能力を向上させることができ、駆動時における第１ゲート電極３５と第２ゲート電極３８との短絡を抑制する機能を向上させることができる。
【００６０】
図６は、実施の形態１に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置において、垂直ＣＣＤの一部の他のバリエーションを示した要部断面図である。図６に示すように、第２ゲート電極４８が第１ゲート電極４５を覆うように配設されていても良い。
図７は、実施の形態１に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置において、垂直ＣＣＤの一部の他のバリエーションを示した要部断面図である。当該バリエーションでは、図７に示すように、ゲート絶縁膜のうち第１ゲート電極５５とシリコン窒化膜５３との間にシリコン酸化膜が配設されていない。
【００６１】
当該構成を採用すると、第１ゲート電極５５と第２ゲート電極５８とを絶縁する層間絶縁膜５７を堆積させる際に第１ゲート電極５５が過剰に酸化されることに起因して第１ゲート電極５５が反った状態になることをさらに抑制することができるので、第１ゲート電極５５に覆われた部分でのゲート絶縁膜の膜厚がさらに均一になり、実効的な電荷転送部の面積が減少することをさらに抑制することができて、垂直ＣＣＤにおいて電荷を転送する際の取り扱い電荷量の減少をさらに抑制でき、その結果、画質の劣化をさらに抑制することができて、好ましい。
【００６２】
また、実施の形態１に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置において、ゲート電極は１層構造を取っているが、当該ゲート電極の構造はこれに限らず、例えば、ゲート絶縁膜を覆うように配されたゲート電極が、シリコン酸化膜をポリシリコンで挟んだような複数層構造を有していてもよい。
また、実施の形態２に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法では、シリコン酸化膜１６およびシリコン酸化膜１７をパイロ酸化法とラジカル酸素を含む酸化法とを用いて形成しているが、ラジカル酸素を含む酸化法だけを用いてもよい。
【００６３】
また、実施の形態２に係るＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置の製造方法では、シリコン酸化膜１６およびシリコン酸化膜１７の形成に際して、パイロ酸化法を実施した後にラジカル酸素を含む酸化法を実施しているが、順番を入れ替えてこれら酸化法を実施してもよく、すなわち、先にラジカル酸素を含む酸化法を実施した後にパイロ酸化法を実施してもよい。
【００６４】
また、上記各実施の形態に係る固体撮像装置ならびにその製造方法では、ＩＴ−ＣＣＤ型固体撮像装置として説明を行ってきたが、当該固体撮像装置は、他の方式のＣＣＤ型固体撮像装置であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明に係る固体撮像装置は、取り扱い電荷量の減少を抑制でき、転送効率の改善ができると共に、読出し電圧の上昇を低減することにより、寿命を延ばす、あるいは、寿命が同一で、読出し電圧の低減を図ることが必要な、カメラ装置等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像装置において、垂直ＣＣＤの一部を示した要部断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す概略工程図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す概略工程図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像装置において垂直ＣＣＤの一部の他のバリエーションを示した要部断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像装置において垂直ＣＣＤの一部の他のバリエーションを示した要部断面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像装置において垂直ＣＣＤの一部の他のバリエーションを示した要部断面図である。
【図８】第１の従来の固体撮像装置における垂直ＣＣＤの一部を示した要部断面図である。
【図９】第１の従来の固体撮像装置における電荷読出し電圧の増加量と使用時間との関係を示した特性図である。
【図１０】第１の従来の固体撮像装置における電荷読出し電圧の増加量とシリコン窒化膜の膜厚との関係を示した特性図である。
【図１１】（ａ）は第２の従来の固体撮像装置における一画素を示した概略構成図であり、（ｂ）は（ａ）で示したＡ断面を矢視した要部断面図である。
【図１２】（ａ）は第２の従来の固体撮像装置における一画素を示した概略構成図であり、（ｂ）は（ａ）で示したＢ断面を矢視した要部断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１，３１，４１，５１ 半導体基板
２ 受光部
３ 垂直ＣＣＤ
４ 水平ＣＣＤ
５ アンプ
１２，３２，４２，５２ シリコン酸化膜
１３，３３，４３，５３ シリコン窒化膜
１５，３５，４５，５５ 第１ゲート電極
１７，３７，４７，５７ 層間絶縁膜
１８，３８，４８，５８ 第２ゲート電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の一方の主面に第１の絶縁膜が積層され、その上に、第１ゲート電極と第２ゲート電極とが並設され、前記第１ゲート電極と前記第２ゲート電極との間に第２の絶縁膜が介在する構造を備えた電荷転送装置であって、
前記第１の絶縁膜は、窒化膜の上に酸化膜を積層した構成を有しており、
前記酸化膜においては、前記窒化膜と前記第１ゲート電極との間に介在する部分の第１の厚みと、前記窒化膜と前記第２ゲート電極との間に介在する部分の第２の厚みとが異なり、かつ前記窒化膜においては、前記第１ゲート電極直下の部分の第３の厚みと、前記第２ゲート電極直下の部分の第４の厚みとが異なることを特徴とする電荷転送装置。
【請求項２】
前記第１の厚みが前記第２の厚みより小さく、前記第３の厚みが前記第４の厚みより大きいことを特徴とする請求項１に記載の電荷転送装置。
【請求項３】
前記第１ゲート電極と前記半導体基板との間の静電容量と、前記第２ゲート電極と前記半導体基板との間の静電容量とが、略等しくなるように、前記第１の厚み乃至前記第４の厚みが設定されていることを特徴とする請求項２に記載の電荷転送装置。
【請求項４】
前記基板には、前記第１ゲート電極および前記第２ゲート電極の配設位置に対応して電荷転送路が形成され、かつ前記電荷転送路と隣接するように、光電変換素子が設けられており、
前記第２ゲート電極は、前記素子から前記電荷転送路に電荷を読み出す機能を有し、前記第１ゲート電極は前記素子から前記電荷転送路に電荷を読み出す機能を有しないことを特徴とする請求項３に記載の電荷転送装置を備えた固体撮像装置。
【請求項５】
前記第２ゲート電極は、前記電荷を読み出す機能と前記電荷を前記電荷転送路に沿って転送する機能を併せ持ち、
前記第１ゲート電極は、前記電荷を前記電荷転送路に沿って転送する機能を有することを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
半導体基板の一方の主面上に窒化膜を形成するステップと、前記窒化膜上にその主面に沿う１軸方向に点在するように第１の酸化膜と第１ゲート電極とをこの順に積重ねた状態で形成するステップと、前記第１ゲート電極の露出面から前記窒化膜の露出面に亘って酸素ラジカルを用いて当該露出面を酸化することのみによって第２の酸化膜を、前記第１の酸化膜の厚みと比べて少なくとも前記窒化膜上の部分の厚みが大きくなるように形成するステップと、前記第１ゲート電極と隣接するように前記第２の酸化膜の露出面に第２ゲート電極を前記１軸方向に形成するステップとを含む電荷転送装置の形成方法。
【請求項７】
半導体基板の一方の主面上に窒化膜を形成するステップと、前記窒化膜上にその主面に沿う一軸方向に点在するように第１の酸化膜と第１ゲート電極とをこの順に積重ねた状態で形成するステップと、前記窒化膜の露出面から第１ゲート電極の露出面に亘って酸素ラジカルを用いた酸化法を用いて酸化した後パイロ酸化法を用いて当該露出面を酸化し、あるいはこの逆の順序で酸化することによって第２の酸化膜を、前記第１の酸化膜の厚みと比べて少なくとも前記窒化膜上の部分の厚みが大きくなるように形成するステップと、前記第１ゲート電極と隣接するように前記第２の酸化膜の露出面に第２ゲート電極を前記１軸方向に形成するステップとを含む電荷転送装置の形成方法。
【請求項８】
請求項６ないし７に記載の電荷転送装置の製造方法を含む固体撮像装置の製造方法。
【請求項１】
半導体基板の一方の主面に第１の絶縁膜が積層され、その上に、第１ゲート電極と第２ゲート電極とが並設され、前記第１ゲート電極と前記第２ゲート電極との間に第２の絶縁膜が介在する構造を備えた電荷転送装置であって、
前記第１の絶縁膜は、窒化膜の上に酸化膜を積層した構成を有しており、
前記酸化膜においては、前記窒化膜と前記第１ゲート電極との間に介在する部分の第１の厚みと、前記窒化膜と前記第２ゲート電極との間に介在する部分の第２の厚みとが異なり、かつ前記窒化膜においては、前記第１ゲート電極直下の部分の第３の厚みと、前記第２ゲート電極直下の部分の第４の厚みとが異なることを特徴とする電荷転送装置。
【請求項２】
前記第１の厚みが前記第２の厚みより小さく、前記第３の厚みが前記第４の厚みより大きいことを特徴とする請求項１に記載の電荷転送装置。
【請求項３】
前記第１ゲート電極と前記半導体基板との間の静電容量と、前記第２ゲート電極と前記半導体基板との間の静電容量とが、略等しくなるように、前記第１の厚み乃至前記第４の厚みが設定されていることを特徴とする請求項２に記載の電荷転送装置。
【請求項４】
前記基板には、前記第１ゲート電極および前記第２ゲート電極の配設位置に対応して電荷転送路が形成され、かつ前記電荷転送路と隣接するように、光電変換素子が設けられており、
前記第２ゲート電極は、前記素子から前記電荷転送路に電荷を読み出す機能を有し、前記第１ゲート電極は前記素子から前記電荷転送路に電荷を読み出す機能を有しないことを特徴とする請求項３に記載の電荷転送装置を備えた固体撮像装置。
【請求項５】
前記第２ゲート電極は、前記電荷を読み出す機能と前記電荷を前記電荷転送路に沿って転送する機能を併せ持ち、
前記第１ゲート電極は、前記電荷を前記電荷転送路に沿って転送する機能を有することを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
半導体基板の一方の主面上に窒化膜を形成するステップと、前記窒化膜上にその主面に沿う１軸方向に点在するように第１の酸化膜と第１ゲート電極とをこの順に積重ねた状態で形成するステップと、前記第１ゲート電極の露出面から前記窒化膜の露出面に亘って酸素ラジカルを用いて当該露出面を酸化することのみによって第２の酸化膜を、前記第１の酸化膜の厚みと比べて少なくとも前記窒化膜上の部分の厚みが大きくなるように形成するステップと、前記第１ゲート電極と隣接するように前記第２の酸化膜の露出面に第２ゲート電極を前記１軸方向に形成するステップとを含む電荷転送装置の形成方法。
【請求項７】
半導体基板の一方の主面上に窒化膜を形成するステップと、前記窒化膜上にその主面に沿う一軸方向に点在するように第１の酸化膜と第１ゲート電極とをこの順に積重ねた状態で形成するステップと、前記窒化膜の露出面から第１ゲート電極の露出面に亘って酸素ラジカルを用いた酸化法を用いて酸化した後パイロ酸化法を用いて当該露出面を酸化し、あるいはこの逆の順序で酸化することによって第２の酸化膜を、前記第１の酸化膜の厚みと比べて少なくとも前記窒化膜上の部分の厚みが大きくなるように形成するステップと、前記第１ゲート電極と隣接するように前記第２の酸化膜の露出面に第２ゲート電極を前記１軸方向に形成するステップとを含む電荷転送装置の形成方法。
【請求項８】
請求項６ないし７に記載の電荷転送装置の製造方法を含む固体撮像装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−２１６９２（Ｐ２００８−２１６９２Ａ）
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１８９９６８（Ｐ２００６−１８９９６８）
【出願日】平成１８年７月１１日（２００６．７．１１）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月１１日（２００６．７．１１）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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