本发明专利技术公开了一种提高抗电离效应辐照能力的CCD放大器结构，包括衬底，所述衬底上设有有栅氧层、第一场氧和第二场氧，所述第一场氧上设有输出栅和第一加固栅；所述第二场氧上设有第二加固栅，所述第二加固栅与第一加固栅连接形成加固栅，所述加固栅与衬底电连接；在所述加固栅的表面设有隔离钝化层，所述隔离钝化层上设有复位栅和放大器栅极。本发明专利技术中，通过在输出节点、复位漏、复位栅、放大器栅极、源极、漏极周围的场氧上增加抗辐射的加固栅，并向加固栅施加偏置电压来抑制复位栅和放大器栅极在场氧和栅氧过渡区的寄生晶体管的漏电流，同时可隔绝辐照后场氧对输出节点、复位漏、源极、漏极的不利影响。漏极的不利影响。漏极的不利影响。
【技术实现步骤摘要】
提高抗电离效应辐照能力的CCD放大器结构
[0001]本专利技术涉及图像传感器领域，特别涉及一种提高抗电离效应辐照能力的CCD放大器结构。
技术介绍
[0002]抗辐射是宇航用CCD满足空间环境应用的基本要求。高能光子及高能电子对CCD的辐照效应主要表现为电离效应，导致现有技术中，CCD放大器的输出节点、复位漏、放大器源极和漏极周围为厚的场氧，且放大器的复位栅和放大器栅极一部分在薄的栅氧上，一部分在场氧上。电离辐照效应导致栅介质中SiO2内固定正电荷及SiO2/Si界面态密度增加，将在Si表面感生出电荷，使SiO2/Si界面电势发生变化，导致MOS管的阈值电压漂移。CCD信号电荷在存储及转移时，界面态与信号电荷相互作用，使复位栅和放大器栅极在场氧和栅氧过渡区的寄生晶体管的源漏之间漏电流变大，从而引起放大器源极和漏极之间、以及复位漏和输出节点之间的漏电流变大而使得器件性能恶化，甚至导致器件失效。
[0003]通常情况下，要提高CCD抗电离辐照效应的方法主要有：
[0004](1)减小栅介质中SiO2厚度，采用薄的栅氧；
[0005](2)采用MPP(Multi phase pinned，多相钉扎)技术，抑制器件表面暗电流的产生；
[0006](3)采用抗辐照加固工艺，抑制Si
‑
SiO2界面态产生的电子，降低界面态对器件暗电流、转移效率的不利影响；
[0007](4)采用抗辐照封装材料对芯片进行保护。这些技术措施主要是从提高CCD器件MOS管的栅极的抗电离效应角度出发来提高器件的抗辐照能力。
[0008]由于CCD信号是通过源跟随放大器把电荷信号转变为电压信号后将信号读出。放大器的复位栅和放大器栅极一部分在在薄的栅氧上，一部分在厚的场氧上。复位栅和放大器栅极在场氧和栅氧过渡区产生一个寄生晶体管，以输出节点、复位漏或放大器源漏为寄生晶体管源漏，这个寄生晶体管对电离辐照效应十分敏感。改善放大器抗电离效应能力也是提高器件抗辐照能力的一个重要手段。以上抗辐照加固技术可以提高复位栅和放大器栅极的栅氧的抗辐照能力，但是电离辐照效应会导致复位栅和放大器栅极在场氧和栅氧过渡区的寄生晶体管的源漏之间漏电流变大，从而引起放大器源极和漏极之间、以及复位漏和输出节点之间的漏电流变大而使得器件性能恶化。同时，由于沟阻氧化层厚，电离辐照效应也会增大复位漏、放大器源极和漏极本身的暗电流。
技术实现思路
[0009]本专利技术要解决的技术问题是提供了一种能够提高抗电离效应辐照能力的CCD放大器结构。
[0010]本专利技术的技术方案如下：
[0011]一种提高抗电离效应辐照能力的CCD放大器结构，包括衬底，其特征在于，所述衬底上层叠有栅氧层，所述衬底上还设有贯穿栅氧层的“U”形凹槽和环形凹槽，所述“U”形凹
槽中设有第一场氧，所述环形凹槽中设有第二场氧，所述第一场氧3和第二场氧4的上端面均高于栅氧层的上端面；
[0012]所述第一场氧的开口端设有输出栅，所述输出栅的一端与第一场氧连接，中部与第一场氧内侧的栅氧层连接，另一端分别与第一场氧及第一场氧外侧的栅氧层连接；在所述第一场氧上设有“U”形结构的第一加固栅，所述第一加固栅位于输出栅的一侧；所述第一加固栅的内侧向内延伸，并层叠在第一场氧内侧的栅氧层上；
[0013]所述第二场氧上设有环形结构的第二加固栅，所述第二加固栅的内侧向内延伸，并层叠在第二场氧内侧的栅氧层上，所述第二加固栅与第一加固栅连接形成加固栅，所述加固栅通过金属段与衬底电连接；在所述加固栅的表面设有隔离钝化层；
[0014]在所述第一加固栅的上方设有复位栅，所述复位栅的一端与隔离钝化层连接，中部与第一加固栅内侧的栅氧层连接，另一端分别与隔离钝化层、第一场氧以及第一场氧外侧的栅氧层连接；所述复位栅的一侧设有复位漏，另一侧设有输出节点，所述复位漏和输出节点均层叠在第一加固栅内侧的栅氧层上；
[0015]在所述第二加固栅的上方设有放大器栅极，所述放大器栅极的一端与隔离钝化层连接，中部与第二加固栅内侧的栅氧层连接，另一端分别与隔离钝化层、第二场氧以及第二场氧外侧的栅氧层连接；所述放大器栅极的一侧设有放大器源极，另一侧设有放大器漏极，所述放大器源极和放大器漏极均层叠在第二加固栅内侧的栅氧层上；在所述输出栅、复位栅和放大器栅极的表面均设有栅钝化层。
[0016]进一步的，所述栅氧层的厚度范围为10nm～100nm，所述第一场氧和第二场氧的厚度范围均为400nm～1000nm。
[0017]进一步的，所述第一加固栅层叠在第一场氧内侧的栅氧层上部分的宽度大于或等于2μm；所述第二加固栅层叠在第二场氧内侧的栅氧层上部分的宽度大于或等于2μm。
[0018]进一步的，所述栅钝化层和隔离钝化层的厚度相等，所述隔离钝化层的厚度大于或等于100nm，所述输出栅与第一加固栅之间的缝隙的宽度等于隔离钝化层的厚度。
[0019]进一步的，所述第一场氧包括第一水平段、第二水平段和第一垂直段，所述第一水平段和第二水平段的一端通过第一垂直段连接，形成“U”形结构；所述第一水平段和第一垂直段的外侧分别设有未被第一加固栅履盖的隔离区域。
[0020]进一步的，所述输出栅的一端层叠第二水平段上，另一端分别层叠在第一水平段和第一场氧外侧的栅氧层上，所述输出栅的中部向下凸出形成输出栅下凸部，所述输出栅下凸部两侧的端面分别与第一水平段和第二水平段连接，下端面与栅氧层连接。
[0021]进一步的，所述复位栅的一端层叠第二水平段上方的隔离钝化层上，另一端分别层叠在第一水平段上方的隔离钝化层上及第一场氧外侧的栅氧层上，所述复位栅的中部向下凸出形成复位栅下凸部，所述复位栅下凸部两侧的端面分别与对应位置的隔离钝化层连接，下端面与栅氧层连接。
[0022]进一步的，所述第二场氧包括第三水平段、第四水平段、第二垂直段和第三垂直段，所述第三水平段和第四水平段的两端分别通过第二垂直段和第三垂直段连接，形成环形结构；所述第二垂直段、第三垂直段和第四水平段的外侧分别设有未被第二加固栅履盖的隔离区域。
[0023]进一步的，所述放大器栅极的一端层叠第三水平段上方的隔离钝化层上，另一端
分别层叠在第四水平段上方的隔离钝化层上及第二场氧外侧的栅氧层上，所述放大器栅极的中部向下凸出形成放大器栅极下凸部，所述放大器栅极下凸部两侧的端面分别与对应位置的隔离钝化层连接，下端面与栅氧层连接。
[0024]进一步的，所述金属段的一端位于隔离钝化层的上方，另一端位于衬底的上方，所述隔离钝化层对应金属段的位置处开设有第一接触孔，所述金属段通过第一接触孔与加固栅电连接，所述栅氧层对应金属段的位置处开设有第二接触孔，所述金属段通过第二接触孔与衬底电连接。
[0025]有益效果：本专利技术中，通过在输出节点、复位漏、复位栅、放大器栅极、源极、漏极周围的场氧上增加抗辐射的加固栅，并将加固栅与衬底连接，在衬底施加偏置电压来抑制复位栅和放大器栅极在场氧和栅氧过渡区的寄本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种提高抗电离效应辐照能力的CCD放大器结构，包括衬底，其特征在于，所述衬底上层叠有栅氧层，所述衬底上还设有贯穿栅氧层的“U”形凹槽和环形凹槽，所述“U”形凹槽中设有第一场氧，所述环形凹槽中设有第二场氧，所述第一场氧和第二场氧的上端面均高于栅氧层的上端面；所述第一场氧的开口端设有输出栅，所述输出栅的一端与第一场氧连接，中部与第一场氧内侧的栅氧层连接，另一端分别与第一场氧及第一场氧外侧的栅氧层连接；在所述第一场氧上设有“U”形结构的第一加固栅，所述第一加固栅位于输出栅的一侧；所述第一加固栅的内侧向内延伸，并层叠在第一场氧内侧的栅氧层上；所述第二场氧上设有环形结构的第二加固栅，所述第二加固栅的内侧向内延伸，并层叠在第二场氧内侧的栅氧层上，所述第二加固栅与第一加固栅连接形成加固栅，所述加固栅通过金属段与衬底电连接；在所述加固栅的表面设有隔离钝化层；在所述第一加固栅的上方设有复位栅，所述复位栅的一端与隔离钝化层连接，中部与第一加固栅内侧的栅氧层连接，另一端分别与隔离钝化层、第一场氧以及第一场氧外侧的栅氧层连接；所述复位栅的一侧设有复位漏，另一侧设有输出节点，所述复位漏和输出节点均层叠在第一加固栅内侧的栅氧层上；在所述第二加固栅的上方设有放大器栅极，所述放大器栅极的一端与隔离钝化层连接，中部与第二加固栅内侧的栅氧层连接，另一端分别与隔离钝化层、第二场氧以及第二场氧外侧的栅氧层连接；所述放大器栅极的一侧设有放大器源极，另一侧设有放大器漏极，所述放大器源极和放大器漏极均层叠在第二加固栅内侧的栅氧层上；在所述输出栅、复位栅和放大器栅极的表面均设有栅钝化层。2.根据权利要求1所述的提高抗电离效应辐照能力的CCD放大器结构，其特征在于，所述栅氧层的厚度范围为10nm～100nm，所述第一场氧和第二场氧的厚度范围均为400nm～1000nm。3.根据权利要求1所述的提高抗电离效应辐照能力的CCD放大器结构，其特征在于，所述第一加固栅层叠在第一场氧内侧的栅氧层上部分的宽度大于或等于2μm；所述第二加固栅层叠在第二场氧内侧的栅氧层上部分的宽度大于或等于2μm。4.根据权利要求1所述的提高抗电离效应辐照能力的CCD放大器结构，其特征在于，所述栅钝化层和隔离钝化层的厚度相等，所述隔离钝化层的厚度大于或等于100n...
【专利技术属性】
技术研发人员：欧黎，廖乃镘，刘昌林，李林佩，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十四研究所，
类型：发明
国别省市：
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