CCD MOS表界面結(jié)構(gòu)特性與工藝及環(huán)境應(yīng)力的關(guān)系研究.pdf

1、當(dāng)前，隨著中國探月工程和火星探測等航天計(jì)劃的實(shí)施和進(jìn)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(shè)計(jì)、制造設(shè)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(shù)發(fā)展非常迅猛，然而日本及西方發(fā)達(dá)國家都將CCD技術(shù)視為商業(yè)機(jī)密和軍事機(jī)密，國內(nèi)外公開報(bào)道的與CCD相關(guān)的技術(shù)和文獻(xiàn)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(jié)構(gòu)

2、非常敏感的器件，而表界面結(jié)構(gòu)又受控于工藝，且各種環(huán)境應(yīng)力對其還有一定的影響。因此開展相關(guān)的研究有助于控制和改進(jìn)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(jié)構(gòu)與工藝及環(huán)境應(yīng)力之間的關(guān)系。
　　1. CCD用SiO2薄膜致密性表征方法及其與工藝的關(guān)系研究。
　　歸納總結(jié)了表征SiO2薄膜的致密性的各種方法的原理，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)分析了這些方法的優(yōu)缺點(diǎn)，確定了表征CCD用SiO2薄膜致密性的最佳方法，同時(shí)

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(yīng)力的分析及其與環(huán)境試驗(yàn)的關(guān)系研究。
　　基于基片曲率法利用輪廓儀研究了不同CCD MOS結(jié)構(gòu)的柵介質(zhì)層應(yīng)變，分析了金屬柵對柵介質(zhì)應(yīng)力的影響，測試了不同配比結(jié)構(gòu)柵介質(zhì)層的應(yīng)力，考察了溫沖后柵介質(zhì)層應(yīng)變的變化。測試結(jié)果表

4、面金屬柵可吸收柵介質(zhì)層應(yīng)力，三種不同柵介質(zhì)層結(jié)構(gòu)的CCD MOS中復(fù)合柵介質(zhì) SiO2/Si3N4配比為60/80nm的 CCD MOS結(jié)構(gòu)柵介質(zhì)層應(yīng)力最小，溫沖對柵介質(zhì)層應(yīng)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(jié)構(gòu)的表面形貌研究。
　　利用多種顯微測試技術(shù)紅外光譜法、橢偏法、基底曲率法和 AFM、SEM和LSCM顯微測試技術(shù)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(fù)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(jié)構(gòu)的CCD MOS的界面態(tài)及其與環(huán)境應(yīng)力的關(guān)系。
　　介紹了四種界面態(tài)模型，利用電導(dǎo)法來研究了不同柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)界面態(tài)的影響。結(jié)果顯示三種不同柵介質(zhì)層結(jié)構(gòu)的CCD MOS中復(fù)合柵介質(zhì)層SiO2/