CCD MOS表界面結構特性與工藝及環(huán)境應力的關系研究.pdf

1、當前，隨著中國探月工程和火星探測等航天計劃的實施和進展，CCD圖像傳感器的作用日漸明顯，對CCD的需求將會越來越大，對其質(zhì)量和性能要求也會越來越高。然而國內(nèi)CCD在工藝、設計、制造設備和可靠性研究方面都和國外存在著一定的差距。盡管國外CCD技術發(fā)展非常迅猛，然而日本及西方發(fā)達國家都將CCD技術視為商業(yè)機密和軍事機密，國內(nèi)外公開報道的與CCD相關的技術和文獻資料非常缺乏，因而展開對CCD的研究非常重要。
　　CCD是一種對表界面結構

2、非常敏感的器件，而表界面結構又受控于工藝，且各種環(huán)境應力對其還有一定的影響。因此開展相關的研究有助于控制和改進工藝、提高器件可靠性。本文基于此，從以下四個方面研究了CCD MOS表界面結構與工藝及環(huán)境應力之間的關系。
　　1. CCD用SiO2薄膜致密性表征方法及其與工藝的關系研究。
　　歸納總結了表征SiO2薄膜的致密性的各種方法的原理，并結合實驗分析了這些方法的優(yōu)缺點，確定了表征CCD用SiO2薄膜致密性的最佳方法，同時

3、還測試分析研究了不同工藝制得的SiO2薄膜的致密性。研究表明折射率法為表征SiO2薄膜致密性最為適宜的方法，在本文三種工藝制得的SiO2樣品中，未經(jīng)退火的干氧工藝制得的SiO2薄膜致密性最好。
　　2.柵介質(zhì)層應力的分析及其與環(huán)境試驗的關系研究。
　　基于基片曲率法利用輪廓儀研究了不同CCD MOS結構的柵介質(zhì)層應變，分析了金屬柵對柵介質(zhì)應力的影響，測試了不同配比結構柵介質(zhì)層的應力，考察了溫沖后柵介質(zhì)層應變的變化。測試結果表

4、面金屬柵可吸收柵介質(zhì)層應力，三種不同柵介質(zhì)層結構的CCD MOS中復合柵介質(zhì) SiO2/Si3N4配比為60/80nm的 CCD MOS結構柵介質(zhì)層應力最小，溫沖對柵介質(zhì)層應變有一定的影響，但對后工序的影響是不可忽視的。
　　3.不同批次CCD MOS結構的表面形貌研究。
　　利用多種顯微測試技術紅外光譜法、橢偏法、基底曲率法和 AFM、SEM和LSCM顯微測試技術觀察了不同批次的SiO2薄膜和Si3N4膜及Al膜的表面形貌

5、，分析了表面形貌，并分析了工藝的重復性和穩(wěn)定性。分析表明熱氧化工藝和熱蒸發(fā)工藝較好，但LPCVD淀積Si3N4膜工藝條件還存在一定的缺陷。
　　4.研究了不同結構的CCD MOS的界面態(tài)及其與環(huán)境應力的關系。
　　介紹了四種界面態(tài)模型，利用電導法來研究了不同柵介質(zhì)結構CCD MOS的界面態(tài)，分析了溫沖、紫外線照射和X射線照射對CCD MOS結構界面態(tài)的影響。結果顯示三種不同柵介質(zhì)層結構的CCD MOS中復合柵介質(zhì)層SiO2/