4×288 TDI CCD信号读出电路

采用硅工艺设计、制作了 4× 2 88TDICCD红外焦平面HgCdTe阵列专用信号读出电路。文章详细介绍了 4× 2 88TDICCD信号读出电路的设计及制作 ,并给出了测试结果。

高分辨率4096×96TDI可见光CCD的研制

采用硅工艺，实现了高分辨率4096×96TDI可见光CCD设计及制作。本文介绍了高分辨率4096×96TDI可见光CCD的结构设计及制作，给出了测试结果。

横向抗弥散多光谱TDI CCD图像传感器

时间延迟积分电荷耦合器件(TDI CCD)主要应用于弱光信号探测,其在强光应用场合容易出现弥散现象。针对该问题,研制了横向抗弥散多光谱TDI CCD图像传感器。该器件包含四个多光谱段(B1～B4区),有效像元数为3 072元,像元尺寸为28μm×28μm。大像元可以在弱光环境下提供良好的光谱区分能力,通过滤光片可获得蓝光、绿光、红光和近红外波段的图像。为了减小抗弥散对器件满阱电子数的不利影响,采用了紧凑的抗弥散结构,仅占像元面积的7.1%。器件满阱电子数为500ke-,抗弥散能力为100倍,读出噪声小于等于70e-,动态范围大于等于7143∶1。

减少硅片湿法清洗工艺铁离子沾污研究

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1×10-8 cm-3减少到1×10-9 cm-3,清洗工艺Fe离子沾污减少到8.0×1010 cm-3。

LPCVD多晶硅形貌对氧化层击穿特性的影响

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。

埋沟CCD器件工作状态的设计

文章针对埋沟CCD器件的设计 ,详细介绍了CCD的工作状态及器件性能参数的设计考虑。对工作在不同状态的CCD ,着重讨论了其信号容量、低噪声读出、工作速度等参数及其限制。

MPP CCD扩散暗电流温度特性分析

研究了MPP CCD扩散暗电流的温度特性,分析了扩散暗电流在不同温度下对器件总暗电流的贡献和不同处理方式对评估器件高温暗电流的影响,并对此进行了实验验证。结果表明,扩散暗电流在高温下对器件总暗电流的影响很大,占据支配地位,是器件高温暗电流的主要来源。提出了两种优化方法,以降低扩散暗电流对器件高温暗电流的影响,提高MPP CCD的高温环境工作能力。

CCD彩色滤光片的制备与集成技术研究

介绍了彩色CCD的器件结构和成像原理,采用彩色光刻胶光刻法实现了彩色滤光片的制备,并通过分析彩色滤光片缓冲层、滤光片厚度和固化工艺等对滤光片性能的影响,获得了彩色滤光片的片上集成技术,并将其集成在512×512帧转移CCD器件上,完成了性能评价与成像验证。测试结果表明:制备的彩色滤光片主线透过率大于80%,光谱串扰小于15%,色纯度大于75%,集成该滤光片的彩色CCD成像色彩空间与sRGB相当,能够满足大多数CCD相机彩色成像的要求。

消除CCD不良背景的工艺研究

对电荷耦合器件(CCD)交流成像中存在的背景发白、亮条、亮点、拖影和固定图像噪声等不良背景进行了分析,并提出了调整栅介质生长方法、本征吸杂、低温退火等消除不良背景的具体工艺方法,获得了高质量的CCD器件。测试结果表明,其交流成像中的不良背景得到了有效控制。

黑硅的无掩模反应离子刻蚀法制备及光学性能研究

采用无掩模反应离子刻蚀法制备了黑硅。利用扫描电子显微镜及紫外-可见-近红外分光光度计研究了黑硅的微结构和光学特性。结果表明,黑硅微结构高度为2.0~3.5μm,径向尺寸90~400nm,间距200~610nm。在400~1 000nm光谱范围内黑硅吸收率为94%,是单晶硅的1.5倍;在1 200~1 700nm光谱范围吸收率为55%~60%,是B掺杂单晶硅的20倍。制备的黑硅的光学带隙为0.600 6eV,吸收光谱明显向红外方向偏移。

一种单片集成的光接收电路的设计

基于一种光接收器件的电路结构,利用硅基BJT工艺对光电二极管和接收电路进行了设计。通过引入辅助开关电路以及双结光电二极管,提高了输出晶体管的关断速度。测试结果显示,该光接收电路在870nm波长下的数据速率可达到10MBd。

黑硅微结构与光学特性研究

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。

表面光电压法研究氧化工艺铁离子沾污

表面光电压法(SPV)能精确测量硅片的Fe离子浓度,是一种快速、非破坏性的高灵敏度测试方法。采用表面光电压技术研究了氧化工艺中的Fe离子沾污。研究表明,氧气、氮气、三氯乙烯中含有的微量杂质是氧化工艺中Fe离子沾污的主要来源。通过对氧气、氮气进行进一步纯化处理、减少三氯乙烯杂质质量分数到1.0×10-8、更换传输气体的不锈钢管路等措施,将氧化工艺Fe离子沾污减少了一个数量级。

浮胶引起的缺陷对CCD成像的影响分析

针对大面阵CCD成像黑缺陷多的特点,从机理和制作工艺上进行了分析研究。结果表明,CCD成像黑缺陷主要由光刻工艺缺陷引起。光刻LOCOS、地和沟阻工艺中产生的浮胶是CCD成像黑缺陷的主要来源。在制作多晶硅栅过程中,光刻浮胶可产生成像黑缺陷或导致信号电荷转移问题。最后,提出了减少光刻工艺产生浮胶的方法。

LPCVD氮化硅淀积工艺铁离子沾污研究

采用表面光电压技术研究了低压化学气相淀积(LPCVD)法氮化硅淀积工艺的Fe离子沾污。研究表明,在氮化硅淀积工艺中,NH3和SiH2Cl2气体是Fe离子沾污的主要来源。通过对氮气进一步纯化处理、提高NH3和SiH2Cl2气体纯度和更换传输气体的金属管路等措施,氧化工艺Fe离子沾污减少了一个数量级。

工艺过程对MPP CCD暗电流的影响研究

采用测试硅材料少子寿命的方法评价了MPPCCD制作工艺中各工艺过程对器件暗电流的影响，然后对CCD的工艺过程进行了优化，并将优化后的工艺过程应用到了1024×1024可见光MPPCCD的工艺制作中。采用优化后的工艺制作的器件暗电流比优化工艺前的下降了50％，典型值为20～30pA／cm2。

反应离子刻蚀氮化硅过程的损伤研究

针对反应离子刻蚀氮化硅过程中无图形60nm栅氧的等离子体损伤问题进行了研究。采用接触电势差技术研究了反应刻蚀中电荷在硅片表面上的沉积,利用非接触式CV测试技术研究了Si/SiO2界面态的变化。研究表明,电荷沉积与Si/SiO2界面态密度增加有较好的对应关系,电荷沉积较多的区域具有更高的界面态密度。然而,电荷沉积量与界面态密度不成正比例。

HgCdTe红外焦平面用1×288 CCD读出电路

设计和研制了一种采用多晶硅交叠栅结构的1×288红外信号处理器读出电路。制作中采用了多重吸杂技术和大剂量离子注入技术,提高了电路的信号处理能力,降低了信号噪声。该电路具有分割、抗晕、背景撇出功能。其功耗小于等于50mW,动态范围大于等于60dB,转移效率大于等于99.99％。详细介绍了这种1×288红外读出电路的理论设计和研制方法,给出了工艺流程及器件的测试方法。

64×64元InSb阵列CMOS读出电路

根据 6 4× 6 4元InSb红外探测器对读出电路的要求 ,运用电路模拟和CAD技术 ,设计并研制了以X -Y寻址方式的 6 4× 6 4元InSb红外探测器用信号读出电路。文章重点介绍了6 4× 6 4元InSb阵列CMOS读出电路的工作原理和设计考虑。

采区设计数学模型的最优解

本文研究了近年来提出的采区优化设计数学模型,运用几何规划的方法证明了模型的全局收敛性,给出了求最优解的Hooke—Jeeves算法。在算法中通过控制步长解决了对变量取整限制的问题。