内线转移CCD新型遮光工艺技术研究

摘要

电荷耦合器件（CCD）发明40多年以来取得了巨大的发展，特别在固体成像技术领域独树一帜。内线转移作为CCD的一种结构，其具有诸多优点，如结构简单，不需要单独的存储区，全部面积比帧转移结构CCD小，每个像素的感光部分彼此独立，能取得更高的空间频率，由于电荷包的垂直转移在遮光的垂直转移寄存器中进行，可降低正常照度下的垂直拖尾问题。但内线转移结构CCD有个缺点，就是由于其结构特点，器件工作中总会有少量的照射光进入垂直CCD中，影响了器件的成像质量。 本论文正是针对内线转移CCD的这一缺点，以内线转移CCD遮光工艺为研究对象。探讨目前国内采用铝作为遮光工艺技术的问题，研究新型遮光材料的工艺技术及集成技术，降低内线转移CCD的漏光率到千分之一以下。主要内容为： 1．研究内线转移CCD工艺技术，对内线转移8000×8000元可见光传感器件的主要设计、工艺技术及流程进行讨论，分析造成内线转移CCD漏光的原因，以及用金属铝作为遮光工艺存在的问题，指导新型遮光工艺技术的开发。 2．研究新型金属遮光层单项技术工艺，对比不同材料的遮光性能，提出了利用金属钨作为遮光材料。通过利用物理气相淀积的方式制作钨膜，对金属钨膜的淀积方式、淀积非均匀性、电阻率、应力等方面进行优化，开发了适合遮光的钨膜淀积工艺；采用反应离子刻蚀的方式刻蚀钨，对比了不同的刻蚀体系，从刻蚀速率、刻蚀非均匀性、刻蚀选择比及线宽控制等方面，开发出钨的刻蚀技术。 3．研究新型金属遮光层工艺集成技术，提出针对钨遮光技术的工艺集成方案。把遮光层工艺放在BPSG工艺之前，降低遮光层距离垂直CCD的距离；对遮光层下的器件结构和膜层做调整，解决了由于没有平坦化带来的刻蚀残留问题；对金属引线结构进行调整，利用钨做遮光层，铝做引线，解决钨做引线带来的RC延迟、高频性能下降的问题。 4．研究遮光性能的评价，结合国外对漏光的评价方法，提出了适合的漏光评价方法。利用该评价方式对比新型遮光工艺和铝遮光工艺的差别；内线转移器件垂直区漏光率降低到了0.06%，实现了国内内线转移CCD在漏光方面的技术突破。

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