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(chǔ)和傳遞信息的光電轉(zhuǎn)換式的圖像傳感器。由于它有很多優(yōu)點(diǎn)，因此在影像傳感、數(shù)字存儲(chǔ)和信號(hào)處理這三個(gè)方面有廣泛的應(yīng)用，而且也在軍事、航空航天、民事等領(lǐng)域有著不俗的表現(xiàn)。
　　CCD-MOS為表界面器件，信號(hào)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(duì)CCD-MOS對(duì)界面態(tài)和界面層的高質(zhì)量要求，本文進(jìn)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(píng)估，并對(duì)工藝的改進(jìn)和提高提供適當(dāng)?shù)膮⒖家庖?。在高精度界面態(tài)測試研究中，對(duì)已有的界面態(tài)測試方法的進(jìn)行綜合分析，針對(duì)CCD-MOS的特點(diǎn)，確定了測量方法為精度較高的電導(dǎo)法。然后利用泰勒公式進(jìn)行了精度分析，并通過對(duì)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(jìn)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(shù)，對(duì)界面組分和結(jié)構(gòu)進(jìn)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(guān)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(guān)系，分析討論了界面的組分結(jié)構(gòu)與界面態(tài)大小的關(guān)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(dǎo)法。在此基礎(chǔ)上，通過對(duì)電導(dǎo)法測量公式進(jìn)行泰勒展開，分析該方法能達(dá)到的精度，并代入常規(guī)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果證明采用Agilent4294A測量界面態(tài)時(shí)精度能達(dá)到109c

4、m-2eV-1。并通過對(duì)寄生參數(shù)的建模分析，研究了其對(duì)測試的誤差影響，分析顯示：當(dāng)校準(zhǔn)后的寄生電阻在10Ω以下、寄生電容在10-11F以下時(shí)，寄生參數(shù)對(duì)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(jié)果滿足界面態(tài)基本理論，證明電導(dǎo)法涵蓋了準(zhǔn)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(duì)測量結(jié)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(diǎn)，對(duì)常

5、用的橢偏模型及其原理進(jìn)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(duì)靈敏度因子研究，模擬建模分析了入射角和測量精度的關(guān)系，結(jié)果顯示 Si3N4/SiO2/Si結(jié)構(gòu)樣品入射角為65°時(shí)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(jié)文獻(xiàn)，

6、提取了折射率與組分結(jié)構(gòu)的信息，并采用線性插值的方法建立了它們的關(guān)系，并利用橢偏法測試研究了Si3N4/SiO2/Si和SiO2/Si結(jié)構(gòu)樣品分析了界面處的組分與結(jié)構(gòu)。再結(jié)合界面態(tài)的測試結(jié)果，研究界面組分和界面態(tài)之間的聯(lián)系，研究結(jié)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(gè)突變的過程，那么界面態(tài)則會(huì)較低。反之，界面層較厚，界面組分有一個(gè)平緩過渡過程的樣品則界面態(tài)會(huì)較高。樣品的測試結(jié)果反映了界面組分結(jié)構(gòu)