设计并研制了一种四谱段时间延迟积分电荷耦合器件(TDICCD)图像传感器，器件将四个TDICCD集成在同一芯片上，通过在光窗对应位置上镀不同的窄带滤光膜实现多谱段分光。该TDICCD图像传感器的像元尺寸为28μm×28μm，水平寄存器的有效像元数为3072元，行频为10kHz，电荷转移效率高达0.99999，饱和输出电压为2650mV，抗弥散能力大于等于100倍，动态范围为7143∶1。
时间延迟积分 四谱段 电荷耦合器件 图像传感器 time delay integration four spectral CCD image sensor
电荷耦合器件(CCD)多晶硅交叠区域绝缘介质对成品率和器件可靠性具有重要的影响。将氮化硅和二氧化硅作为CCD多晶硅层间复合绝缘介质, 采用扫描电子显微镜(SEM)和电学测试系统研究了多晶硅层间氮化硅和二氧化硅复合绝缘介质对CCD多晶硅栅间距和多晶硅层间击穿电压的影响。研究结果表明, 多晶硅层间复合绝缘介质中的氮化硅填充了多晶硅热氧化层的微小空隙, 可以明显改善绝缘介质质量。多晶硅层间击穿电压随着氮化硅厚度的增加而增大, 但太厚的氮化硅会导致CCD暗电流明显增大。由于复合绝缘介质质量好, 可以减小CCD多晶硅的氧化厚度。
绝缘介质 多晶硅 电荷耦合器件 insulation dielectric polysilicon charge-coupled device
1 重庆光电技术研究所, 重庆 400060
2 中国人民解放军驻重庆气体压缩机厂军事代表室, 重庆 400060
利用无掩模反应离子刻蚀法制备黑硅, 研究了黑硅微结构密度和高度对其光学特性的影响。采用场发射扫描电子显微镜和带积分球的紫外-可见-近红外分光光度计分别表征黑硅微结构形貌和光学特性。研究结果表明, 黑硅微结构密度增大和高度增加, 则黑硅吸收率增大, 高度较大的微结构更加有利于增强黑硅近红外光吸收。无掩模反应离子刻蚀法制备的黑硅的吸收率在高温退火过程中保持稳定。
黑硅 微结构 光学性能 black silicon micro-structure optical property
CCD多晶硅交叠区域绝缘介质对成品率和器件可靠性具有重要的影响。采用扫描电子显微镜和电学测试系统研究了CCD栅介质工艺对多晶硅层间介质的影响。研究结果表明: 栅介质工艺对多晶硅层间介质形貌具有显著的影响。栅介质氮化硅淀积后进行氧化, 随着氧化时间延长, 靠近栅介质氮化硅区域的多晶硅层间介质层厚度增大。增加氮化硅氧化时间到320 min, 多晶硅层间薄弱区氧化层厚度增加到227 nm。在前一次多晶硅氧化后淀积一层15 nm厚氮化硅, 能够很好地填充多晶硅层间介质空隙区, 不会对CCD工作电压产生不利的影响。
栅介质 多晶硅 电荷耦合器件 gate dielectric polysilicon charged-coupled device
采用光学表面分析（OSA）方法，研究了硅片湿法清洗工艺中清洗液SC1的浓度配比和温度对硅片表面颗粒和缺陷的影响。研究结果表明，当NH4OH浓度较小，则硅片表面颗粒数增加，而缺陷减少；当SC1温度降低为45℃时，硅片表面颗粒增加数仅为60每片（颗粒尺寸大于等于0.2μm），且无缺陷产生。优化工艺参数后，明显改善了硅片湿法清洗工艺的质量。
硅片湿法清洗 缺陷 清洗液浓度 清洗液温度 wafer wet cleaning defect concentration temperature
多晶硅表面对于电荷耦合器件(CCD)的制作非常重要。采用扫描电子显微镜(SEM)和电学分析技术研究了低压化学气相(LPCVD)法淀积的多晶硅形貌对击穿特性的影响。研究结果表明, 减小多晶硅表面颗粒尺寸有助于改善多晶硅氧化层击穿特性。多晶硅氧化层击穿特性与多晶硅和绝缘层交界面的平滑度有关。多晶硅薄膜表面平整度变差, 则多晶硅与氧化层之间的界面平滑性变差, 多晶硅介质层击穿强度降低。
击穿强度 氧化 多晶硅 breakdown strength oxidation polysilicon
为了研制出高性能电荷耦合器件(CCD), 减少硅片清洗工艺Fe离子沾污是关键。利用表面光电压(SPV)法, 研究了硅片清洗过程的Fe离子沾污。研究表明, SPM (H2SO4/H2O2)→SC-1清洗, 去除Fe离子污染的效果比较差; 用SPM→SC-1→SC-2清洗, 去除Fe离子杂质的效果较好, Fe离子污染减少了2个数量级。增加SC-1和SC-2清洗次数可以减少Fe离子沾污, 但效果不明显。当化学试剂中金属杂质含量由1×10-8cm-3减少到1×10-9cm-3, 清洗工艺Fe离子沾污减少到8.0×1010cm-3。
硅片清洗 铁沾污 电荷耦合器件 表面光电压 silicon wafers cleaning iron contamination charge-coupled device SPV
