[发明专利]具有多p阱结构的帧转移CCD及其制作方法

说明书

本发明涉及一种具有多p阱结构的帧转移CCD及其制作方法，包括在硅衬底材料的水平CCD区域、哑元区域和输出放大器区域进行硼离子注入工艺和推结，形成深结高掺杂浓度的第一p阱；在硅衬底材料的光敏区区域和存储区区域进行硼离子注入和推结形成第二p阱；对存储区区域的第二p阱进行硼离子注入，形成第三p阱；在硅衬底材料上制作帧转移CCD。本发明中，通过在N型硅衬底材料上的不同区域分别制作p阱结构，能够使帧转移CCD各区域的p阱的掺杂浓度和结深均不相同，从而使帧转移CCD的各区域拥有不同的耗尽电压，能够根据应用需求单独优化光敏区、存储区、水平CCD以及输出放大器等区域的掺杂分布，从而便于提升器件性能。

技术领域

本发明属于帧转移CCD技术领域，涉及一种具有多p阱结构的帧转移CCD及其制作方法。

背景技术

基于N型硅衬底制作的帧转移CCD作为面阵CCD的重要分支，在天文观测、空间遥感等光电成像领域得到了广泛的应用。现有基于N型硅衬底制作的帧转移CCD在N型硅衬底上制作单p阱。如图1和图2所示，为现有技术中单p阱结构的帧转移CCD架构，该CCD基于N型硅衬底材料制作，在N型衬底材料上制作单p阱的帧转移CCD，该帧转移CCD由单p阱构成。从图中可以看出，帧转移CCD的光敏区、存储区、水平CCD以及输出放大器区域皆位于此p阱之中，各个区域p阱掺杂分布一样，难以实现单独优化光敏区、存储区、水平CCD以及输出放大器区域掺杂分布，不便于提高器件性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有多p阱结构的帧转移CCD及其制作方法，以满足以CCD图像传感器为核心部件的相机成像系统应用需求。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种具有多p阱结构的帧转移CCD制作方法，包括以下步骤：

S1、取一用于制作帧转移CCD的N型硅衬底材料；

S2、在硅衬底材料的水平CCD区域、哑元区域和输出放大器区域进行硼离子注入工艺形成高掺杂浓度的第一p阱；

S3、采用推结工艺对第一p阱进行推结，形成深结高掺杂浓度的第一p阱；

S4、在硅衬底材料的光敏区区域和存储区区域进行硼离子注入工艺形成贯穿光敏区区域和存储区区域的第二p阱；所述第二p阱的掺杂浓度小于第一p阱；

S5、将硅衬底材料放入高温环境下进行推结工艺对第二p阱进行推结，同步对第一p阱进行再推结，所述第二p阱的结深小于第一p阱；

S6、对存储区区域的第二p阱进行硼离子注入，形成贯穿存储区区域的第三p阱；所述第三p阱的掺杂浓度大于第二p阱，所述第三p阱的结深小于第二p阱；

S7、在硅衬底材料上制作帧转移CCD。

进一步的，在所述S2步骤中，采用注入能量1.0MeV～2.0MeV的硼离子注入工艺形成第一p阱，形成的第一p阱的掺杂浓度为1e15cm^-3～1e16cm^-3。

进一步的，在所述S3步骤中，将硅衬底材料放入温度为1100℃～1200℃的高温环境下进行推结工艺，推结时间为8h～10h。

进一步的，在所述S3步骤的推结工艺之后，所述第一p阱的结深为5μm～8μm。

进一步的，在所述S4步骤中，采用注入能量1.0MeV～2.0MeV的硼离子注入工艺形成第二p阱，形成的第二p阱的掺杂浓度为5e14cm^-3～1e15cm^-3。

进一步的，在所述S5步骤中，将硅衬底材料放入温度为1100℃～1200℃的高温环境下进行推结工艺，推结时间为2h～3h。