CCD電荷測試及界面特性研究.pdf

1、CCD是一種利用電荷包的方式來存儲和傳遞信息的光電轉換式的圖像傳感器。由于它有很多優(yōu)點，因此在影像傳感、數(shù)字存儲和信號處理這三個方面有廣泛的應用，而且也在軍事、航空航天、民事等領域有著不俗的表現(xiàn)。
　　CCD-MOS為表界面器件，信號通過電荷包在襯底表界面處傳輸。它的性能受界面態(tài)及界面特性影響非常大。因此，針對CCD-MOS對界面態(tài)和界面層的高質(zhì)量要求，本文進行了高精度界面態(tài)測試和界面特性研究，本研究有助于CCD-MOS工藝效果的

2、評估，并對工藝的改進和提高提供適當?shù)膮⒖家庖?。在高精度界面態(tài)測試研究中，對已有的界面態(tài)測試方法的進行綜合分析，針對CCD-MOS的特點，確定了測量方法為精度較高的電導法。然后利用泰勒公式進行了精度分析，并通過對測試等效電路建立模型分析研究寄生電阻、寄生電容所引進的誤差，確定了具體的測試流程。在界面特性研究中，采用高精度和高靈敏度的橢圓偏振術，對界面組分和結構進行分析。其中，借助于靈敏度因子，來分析測試精度與測試主要影響因素入射角的關系，

3、優(yōu)化了橢偏測試條件。并研究了適用于CCD-MOS擬合的橢偏模型。最后，通過研究折射率與組分的關系，分析討論了界面的組分結構與界面態(tài)大小的關系。具體研究內(nèi)容如下：
　　CCD-MOS高精度界面態(tài)測試研究。分析適用于CCD-MOS的界面態(tài)測試方法，決定本文采用精度較高的電導法。在此基礎上，通過對電導法測量公式進行泰勒展開，分析該方法能達到的精度，并代入常規(guī)數(shù)據(jù)進行計算，結果證明采用Agilent4294A測量界面態(tài)時精度能達到109c

4、m-2eV-1。并通過對寄生參數(shù)的建模分析，研究了其對測試的誤差影響，分析顯示：當校準后的寄生電阻在10Ω以下、寄生電容在10-11F以下時，寄生參數(shù)對精度的影響可以忽略。采用多電壓測試的方式研究界面態(tài)的分布情況，樣品測試結果滿足界面態(tài)基本理論，證明電導法涵蓋了準靜態(tài)法測試的信息和內(nèi)容。
　　CCD-MOS橢偏測試模型及測試條件的研究。通過研究測試因素對測量結果的影響，優(yōu)化了橢偏的測試條件。首先根據(jù)樣品工藝流程和各層膜的特點，對常

5、用的橢偏模型及其原理進行分析，確定了各層薄膜擬合的物理模型，其中 SiO2薄膜采用柯西模型，Si3N4薄膜采用洛倫茲振子模型，表面粗糙層、Si3N4和 SiO2的過渡層以及SiO2和襯底間的界面層，采用Bruggeman有效介質(zhì)模型。通過對靈敏度因子研究，模擬建模分析了入射角和測量精度的關系，結果顯示 Si3N4/SiO2/Si結構樣品入射角為65°時測量精度較高。
　　CCD-MOS界面特性的橢偏測試研究。首先通過歸納總結文獻，

6、提取了折射率與組分結構的信息，并采用線性插值的方法建立了它們的關系，并利用橢偏法測試研究了Si3N4/SiO2/Si和SiO2/Si結構樣品分析了界面處的組分與結構。再結合界面態(tài)的測試結果，研究界面組分和界面態(tài)之間的聯(lián)系，研究結果顯示如下界面特性：如果樣品界面層較小，并且從SiO2薄膜到襯底Si組分變化是一個突變的過程，那么界面態(tài)則會較低。反之，界面層較厚，界面組分有一個平緩過渡過程的樣品則界面態(tài)會較高。樣品的測試結果反映了界面組分結構