[發(fā)明專利]一種抗輻射加固柵介質(zhì)的EMCCD結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110394057.4
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113113440B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 汪朝敏;周建勇;韓恒利;王廷棟;江海波;何達;陳順昌;尹俊;王小東;劉昌林
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第四十四研究所
• 主分類號: H01L27/148
• 分類號: H01L27/148
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務(wù)所 50215
• 代理人: 盧勝斌

本發(fā)明屬于CCD器件技術(shù)鄰域，具體涉及一種抗輻射加固柵介質(zhì)的EMCCD結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括：光敏區(qū)、存儲區(qū)、水平區(qū)、電子倍增寄存器以及讀出放大器；光敏區(qū)的結(jié)構(gòu)包括硅襯底、柵介質(zhì)二氧化硅層、柵介質(zhì)氮化硅層以及多晶硅層；存儲區(qū)、水平區(qū)和電子倍增寄存器的介質(zhì)層的結(jié)構(gòu)與光敏區(qū)的結(jié)構(gòu)相似；電子倍增寄存器的柵介質(zhì)二氧化硅層比光敏區(qū)和存儲區(qū)的柵介質(zhì)二氧化硅層厚；本發(fā)明的EMCCD結(jié)構(gòu)中較薄的光敏區(qū)和存儲區(qū)的柵介質(zhì)二氧化硅層保證了EMCCD良好的抗輻射性能，較厚的電子倍增寄存器柵介質(zhì)二氧化硅層保證了EMCCD在高電壓工作時良好的絕緣性，解決了因電子倍增寄存器漏電而給圖像造成亮斑或者亮條的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于CCD器件技術(shù)鄰域，具體涉及一種抗輻射加固柵介質(zhì)的EMCCD結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

電子倍增電荷耦合器件(EMCCD)采用片上電子倍增技術(shù)，降低了器件噪聲，可很好滿足微弱光下成像要求。EMCCD用于空間圖像遙感、核輻射環(huán)境下等領(lǐng)域成像時，輻射會對EMCCD造成損傷。針對輻射損傷問題，通常的措施是把柵介質(zhì)二氧化硅做薄來提高抗輻射能力。但是，EMCCD的電子倍增寄存器工作電壓較普通CCD高，普通CCD驅(qū)動脈沖的高電平通常在5V—10V的范圍，EMCCD倍增相驅(qū)動脈沖的高電平通常在20V—50V的范圍。EMCCD高的電壓使得薄的柵介質(zhì)難以承受，往往出現(xiàn)漏電問題，給圖像帶來不希望有的亮斑或亮條，嚴重時喪失成像功能。

由于受限于工藝能力及思維局限，現(xiàn)有技術(shù)未考慮把光敏區(qū)、存儲區(qū)柵介質(zhì)厚度與電子倍增寄存器柵介質(zhì)厚度做成不一樣。

發(fā)明內(nèi)容

為解決以上現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出了一種抗輻射加固柵介質(zhì)的EMCCD結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括：光敏區(qū)、存儲區(qū)、水平區(qū)、電子倍增寄存器以及讀出放大器；所述光敏區(qū)與存儲區(qū)相連，所述存儲區(qū)與水平區(qū)相連，所述水平區(qū)和電子倍增寄存器連接，所述電子倍增寄存器與讀出放大器連接；光敏區(qū)的結(jié)構(gòu)包括硅襯底、柵介質(zhì)二氧化硅層、柵介質(zhì)氮化硅層以及多晶硅層；所述存儲區(qū)和所述電子倍增寄存器的介質(zhì)層的結(jié)構(gòu)與光敏區(qū)的結(jié)構(gòu)相似；電子倍增寄存器的柵介質(zhì)二氧化硅層比所述光敏區(qū)的柵介質(zhì)二氧化硅層厚；電子倍增寄存器的柵介質(zhì)二氧化硅層比所述存儲區(qū)的柵介質(zhì)二氧化硅層厚。

優(yōu)選的，電子倍增寄存器的柵介質(zhì)二氧化硅層厚度是所述光敏區(qū)的柵介質(zhì)二氧化硅層厚度的1.5～150倍。

優(yōu)選的，電子倍增寄存器的柵介質(zhì)二氧化硅層厚度是所述存儲區(qū)的柵介質(zhì)二氧化硅層厚度的1.5～150倍。

優(yōu)選的，光敏區(qū)柵介質(zhì)二氧化硅層厚度為5nm～60nm，存儲區(qū)的柵介質(zhì)二氧化硅層厚度為5nm～60nm。

優(yōu)選的，電子倍增寄存器的柵介質(zhì)二氧化硅層厚度為30nm～9000nm。

本發(fā)明的EMCCD結(jié)構(gòu)中電子倍增寄存器的柵介質(zhì)二氧化硅層比光敏區(qū)和存儲區(qū)的柵介質(zhì)二氧化硅層厚，較薄的光敏區(qū)和存儲區(qū)的柵介質(zhì)二氧化硅層保證了EMCCD良好的抗輻射性能，較厚的電子倍增寄存器柵介質(zhì)二氧化硅層保證了EMCCD在高電壓工作時良好的絕緣性，解決了因電子倍增寄存器漏電而給圖像造成亮斑或者亮條的問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的EMCCD圖像傳感器平面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的光敏區(qū)、存儲區(qū)剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的電子倍增寄存器剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的電子倍增寄存器的剖面圖。

具體實施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，所描述的實施例僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。