[发明专利]具有超薄铂硅虚相栅电极的CCD像元结构及制作方法

说明书

本发明公开了一种具有超薄铂硅虚相栅电极的CCD像元结构及制作方法。所述具有超薄铂硅虚相栅电极的CCD像元结构包括衬底、外延层、沟道和沟阻，所述外延层设在衬底上，所述沟道和沟阻均设在外延层上，所述沟道的两侧均设有沟阻，所述沟道和沟阻上设有多晶硅栅电极和超薄铂硅虚相栅电极，所述多晶硅栅电极和超薄铂硅虚相栅电极交替排列设置，所述多晶硅栅电极与沟道和沟阻之间设有介质层，所述多晶硅栅电极上方设有氧化层，所述介质层下方注入有多晶硅下势阱,所述超薄铂硅虚相栅电极下方注入有铂硅虚相栅下势阱以及铂硅虚相栅下势垒。本发明有超薄铂硅虚相栅电极的CCD像元结构可实现对对紫外光和软X射线高灵敏探测。

技术领域

本发明涉及虚相CCD像元技术领域，特别是涉及一种具有超薄铂硅虚相栅电极的CCD像元结构及制作方法。

背景技术

CCD是由相距极近的MOS电容器排成阵列，加上适当的时序脉冲后，CCD能按可控方式，沿半导体衬底移动电荷量。CCD能执行广泛的电子学功能，包括图像传感，数据存储，信号处理和逻辑运算，其中在图像传感方面具有低暗电流、低噪声、高灵敏度，在航空、航天等军事领域得到广泛的应用。近年来，随着CMOS图像传感器的迅速发展，CCD图像传感器在军事和民用上受到严重挑战。为了进一步提高CCD器件感光灵敏度，开发了透明栅电极CCD、多晶硅薄栅CCD、虚相CCD、背照CCD等多种结构的CCD器件，主要目的是减小了多晶硅栅对光的吸收损失，提高CCD器件的量子效率。特别是背照CCD器件，完全消除了多晶硅栅对光的吸收，灵敏度得到显著提高，但背照器件制作工艺复杂，表面处理工艺要求极高，器件暗电流大，此外，背面离子注入存在高掺杂死层，降低了对紫外，软X射线的高灵敏探测。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种提高对探测紫外光和软X射线探测灵敏度的具有超薄铂硅虚相栅电极的CCD像元结构及制作方法。

为解决上述问题，本发明提供一种具有超薄铂硅虚相栅电极的CCD像元结构，所述具有超薄铂硅虚相栅电极的CCD像元结构包括衬底、外延层、沟道和沟阻，所述外延层设在衬底上，所述沟道和沟阻均设在外延层上，所述沟道的两侧均设有沟阻，所述沟道和沟阻上设有多晶硅栅电极和超薄铂硅虚相栅电极，所述多晶硅栅电极和超薄铂硅虚相栅电极交替排列设置，所述多晶硅栅电极与沟道和沟阻之间设有介质层，所述多晶硅栅电极上方设有氧化层，所述介质层下方注入有多晶硅下势阱,所述超薄铂硅虚相栅电极下方注入有铂硅虚相栅下势阱以及铂硅虚相栅下势垒。

进一步的，所述介质层为SiO2和Si3N4混合物。

进一步的，所述多晶硅栅电极连接有驱动相走线。

本发明还提供一种具有超薄铂硅虚相栅电极的CCD像元结构的制作方法，包括以下步骤：

S1、选取具有外延层的衬底，在外延层上生长栅氧，并淀积氮化硅薄膜，以形成复合介质层；

S2、生成沟道和沟阻；

S3、依次注入多晶硅势阱、硅化物虚相势垒和势阱；

S4、生成多晶硅栅电极；

S5、在多晶硅栅电极上生长氧化层；

S6、生成超薄铂硅虚相栅电极；

S7、生成多晶硅驱动相走线；

S8、氮气合金。

进一步的，生成超薄铂硅虚相栅电极包括：

S601、氮化硅刻蚀，去除预设位置处的氮化硅薄膜；

S602、氢气退火；

S603、腐蚀栅氧化层，淀积铂膜并真空退火；

S604、腐蚀未反应的铂膜；

S605、氧气退火。