專利名稱：降低ccd暗電流的ccd單元結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種CCD結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種降低CCD暗電流的CCD單元結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
CCD( Charge-coup led Device,中文全稱電荷耦合器件)的暗電流是指CCD在無光信號或電信號輸入的情況下，由CCD的材料產(chǎn)生的信號由于CCD是在深耗盡狀態(tài)下工作， 因載流子的熱產(chǎn)生，勢阱會被逐漸填滿，即使在沒有光信號或電信號輸入的情況下，這種熱產(chǎn)生的載流子仍然存在，形成CCD的暗電流。其主要來源是襯底材料的熱產(chǎn)生、耗盡區(qū)內(nèi)的熱產(chǎn)生和表面區(qū)界面態(tài)的熱產(chǎn)生， 以N溝道CXD為例，CXD的總的暗電流主要來自以下幾部分
V呀“對^
I-為CCD器件總的暗電流，Im為襯底材料的熱產(chǎn)生暗電流，為耗盡區(qū)的熱產(chǎn)生暗電流，4#為表面區(qū)界面態(tài)的熱產(chǎn)生暗電流。 針對具體的CCD器件，可按如下公式分別計(jì)算出i* Jm^m和‘的數(shù)值 Γ _ ^hK.
啼雙Λ=
ff是電子電量，巧是硅體內(nèi)的本征載流子濃度，、是電子擴(kuò)散長度，JVj是襯底濃度， 是電子載流子壽命。/ _ =^——念
2rm-
^是襯底耗盡區(qū)寬度，I是埋溝寬度。Q=艦’啊9
^s是俘獲界面態(tài)俘獲面P Vft是電子熱運(yùn)動速度，I是波爾茲曼常數(shù)，T是絕對溫度， ^是界面態(tài)密度。以一組實(shí)際器件參數(shù)為例，我們來計(jì)算一下/_、/_和/_的具體數(shù)值，各個參數(shù)取值如下？取值為1.6E-19C，A取值為1.45E10/cm3，Ita取值為0. 187cm, Jfj取值為5E14/cm3，&取值為0. 001s, 5取值為0. 0005cm, 取值為0. 00005cm, A取值為 1. 0E-15cm vft 取值為 1. 0E7cm/s, Jfc 取值為 8. 61E-5eV/K, τ 取值為 295Κ，Mss 取值為1. ΟΕΙΟ/eV/cm2 ；
基于前述的參數(shù)取值，由Φ式可算得^r為1. 43Ε-11安培/平方厘米；由φ式可算得
為6. 38E-10安培/平方厘米；由φ式可算得“為9. 47Ε-9安培/平方厘米；從計(jì)算結(jié)果可知，表面區(qū)界面態(tài)的熱產(chǎn)生暗電流占到了暗電流總數(shù)的93. 6%，或者說如果沒有表面區(qū)界面態(tài)的熱產(chǎn)生暗電流，暗電流將降低到原來的6. 4%，即CCD暗電流的主要貢獻(xiàn)者是，
如果能夠降低‘的數(shù)值，則可以使總的CCD暗電流的數(shù)值大幅下降。

發(fā)明內(nèi)容
針對背景技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出了一種可降低表面區(qū)界面態(tài)的熱產(chǎn)生暗電流的CCD單元結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)為包括由多個多晶硅電極組成的CCD單元，與CCD單元對應(yīng)的埋溝信道，埋溝信道由第一埋溝信道和第二埋溝信道組成，第二埋溝信道的摻雜濃度低于第一埋溝信道的摻雜濃度，第二埋溝信道的位置正對其中一個多晶硅電極設(shè)置，第一埋溝信道的位置與其余的多晶硅電極相對，第二埋溝信道的寬度與一個多晶硅電極的寬度相同。所述CXD單元有多個，多個CXD單元成列設(shè)置；每個CXD單元對應(yīng)一個第二埋溝信道，相鄰兩個第二埋溝信道的間隔距離相同。第一埋溝信道的摻雜濃度為3. OX IOlfVcm3;第二埋溝信道的摻雜濃度為 1. 0X1016/cm3。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是可有效降低表面區(qū)界面態(tài)的熱產(chǎn)生暗電流，從而降低 CCD器件總的暗電流，使CCD可在更弱的光照下對目標(biāo)實(shí)現(xiàn)成像。


圖1、現(xiàn)有的CXD器件結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2、本發(fā)明的CCD器件結(jié)構(gòu)示意圖一； 圖3、本發(fā)明的CXD器件結(jié)構(gòu)示意圖二。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)有的CXD結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為襯底1，設(shè)置于襯底1之上的埋溝信道6 (埋溝信道6 又有N型和P型之分)，設(shè)置于埋溝信道6之上的SW2層3，設(shè)置于SW2層3之上的多個多晶硅電極5 (每個CXD單元所包含的多晶硅電極5數(shù)可以是3至6個)，相鄰兩個多晶硅電極5之間絕緣。現(xiàn)有的埋溝信道6為摻雜濃度單一的整體結(jié)構(gòu)。基于前述的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，CCD在光積分時或CCD信號處于暫存狀態(tài)時，存儲信號電子的那相電極下的SiA層3與埋溝信道6之間的界面電勢必須高于襯底1電勢，否則信號將會跑到相鄰的電極，CCD不能存儲信號，電極下的S^2層3與埋溝信道6之間的界面電勢與
襯底ι電勢不相等，有利于表面區(qū)界面態(tài)發(fā)射電子，產(chǎn)生大量的暗電流，這就是^r數(shù)值較
大的原因。為了降低的數(shù)值，在前述現(xiàn)有CCD結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，本發(fā)明所作的改進(jìn)為將埋溝
信道6制作為第一埋溝信道6-1和第二埋溝信道6-2兩部分，且第二埋溝信道6-2的摻雜濃度低于第一埋溝信道6-1的摻雜濃度，第二埋溝信道6-2的位置正對齊其中一個多晶硅電極5設(shè)置，第一埋溝信道6-1的位置與其余的多晶硅電極5相對(也即覆蓋其余的多晶硅電極5所對應(yīng)的區(qū)域)，第二埋溝信道6-2的寬度與一個多晶硅電極5的寬度相同。采用本發(fā)明的方案后，3102層3與第一埋溝信道6-1之間的界面電勢、5102層3與第二埋溝信道6-2之間的界面電勢都與襯底1電勢相同；由于第二埋溝信道6-2的摻雜濃度低于第一埋溝信道6-1的摻雜濃度，信號電子存儲在第一埋溝信道6-1內(nèi)且不會跑到第二埋溝信道6-2內(nèi)，由于SiO2層3與第一埋溝信道6-1之間的界面電勢、SiO2層3與第二埋溝信道6-2之間的界面電勢都與襯底1電勢相同，此時界面態(tài)處于穩(wěn)定狀態(tài)，難以發(fā)射電
子，此時的數(shù)值可以降低到可以忽略的水平，只剩下Jlis■和的暗電流，可以使其余
參數(shù)相同的CCD的總暗電流降低到現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的CCD的總暗電流的10%以下，暗電流降低后， CCD可在更弱的光照下對目標(biāo)實(shí)現(xiàn)成像。本發(fā)明的改進(jìn)應(yīng)用到CCD陣列后所形成的結(jié)構(gòu)是所述CCD單元有多個，多個CCD 單元成列設(shè)置；每個CXD單元對應(yīng)一個第二埋溝信道6-2，相鄰兩個第二埋溝信道6-2的間隔距離相同。第一埋溝信道6-1和第二埋溝信道6-2的摻雜濃度的優(yōu)選方案為第一埋溝信道 6-1的摻雜濃度為3. OX IOlfVcm3 ；第二埋溝信道6_2的摻雜濃度為1. OX 1016/cm3。
權(quán)利要求
1.一種降低CCD暗電流的CCD單元結(jié)構(gòu)，包括由順次排列的多個多晶硅電極(5)組成的C⑶單元，與CXD單元對應(yīng)的埋溝信道(6)，其特征在于埋溝信道(6)由第一埋溝信道(6-1)和第二埋溝信道(6-2)組成，第二埋溝信道(6-2)的摻雜濃度低于第一埋溝信道 (6-1)的摻雜濃度，第二埋溝信道(6-2)的位置正對其中一個多晶硅電極(5)設(shè)置，第一埋溝信道(6-1)的位置與其余的多晶硅電極(5)相對，第二埋溝信道(6-2)的寬度與一個多晶硅電極(5)的寬度相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低CCD暗電流的CCD結(jié)構(gòu)，其特征在于所述CCD單元有多個，多個CXD單元成列設(shè)置；每個CXD單元對應(yīng)一個第二埋溝信道(6-2)，相鄰兩個第二埋溝信道(6-2)的間隔距離相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的降低CCD暗電流的CCD結(jié)構(gòu)，其特征在于第一埋溝信道(6-1)的摻雜濃度為3. 0 X IO1Vcm3 ；第二埋溝信道(6-2 )的摻雜濃度為1.0X 1016/cm3o
全文摘要
本發(fā)明公開了一種降低CCD暗電流的CCD單元結(jié)構(gòu)，包括由順次排列的多個多晶硅電極組成的CCD單元，與CCD單元對應(yīng)的埋溝信道，其改進(jìn)在于埋溝信道由第一埋溝信道和第二埋溝信道組成，第二埋溝信道的摻雜濃度低于第一埋溝信道的摻雜濃度，第二埋溝信道的位置正對其中一個多晶硅電極設(shè)置，第一埋溝信道的位置與其余的多晶硅電極相對，第二埋溝信道的寬度與一個多晶硅電極的寬度相同。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是可有效降低表面區(qū)界面態(tài)的熱產(chǎn)生暗電流，從而降低CCD器件總的暗電流，使CCD可在更弱的光照下對目標(biāo)實(shí)現(xiàn)成像。
文檔編號H01L29/768GK102263130SQ20111016224
公開日2011年11月30日 申請日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月16日
發(fā)明者汪朝敏, 翁雪濤 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第四十四研究所