提高PtSi_SBIRCCD量子效率和转移效率的方法研究

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1、系统工程与电子技术1992年第10期提高PtSi-SBIRCCD量子效率和转移效率的方法研究重庆光电技术研究所杨亚生摘要本丈阐述了提高PtSi基势垒红外CCD(P⑸-SBIRCCD)的童子效率和转移效牟的方法.探测器采罔具有抗反射层的优化薄PtSi光腔结构,提离了量子效半。为了提高转移效半,CCD移住寄存冴采用埋沟CCD,并且发现,降低埋沟中的杂頂浓度是关高君件庄77K液配工作温度下的转够效率的丁种有效方法。主题词肖君基勞垒探测器,电荷拥合器件,童子效率。OnImprovingQuantumEffici

2、encyandTransferEfficiencyofPtSi-SBIRCCDYangYashengChongqingOptoelectronicsResearchInstituteAbstrackInthispaper、themethodsofimprovingthequantumefficiencyandthetransfereffi-ciencyofPtSiSchottkybarrierinfraredCCD(PtSi-SBIRCCD)areexpounded.Thedetectorisde-si

3、gnedwithoptimumthinfilmPtSioptica)cavitywithantireflectivecoat,sothequantumefficiencyisimproved・Inordertoimprovethetransferefficiency,CCDshiftregisterisdesignedwithburiedchannelCCD・Redudngtheimpurityconcentrationintheburiedchannelisfoundtobeaneftectiveme

4、thodofimprovingthetransferefliciencyattheliquidnitrogenoperatingtemperature(77K).Keywords:Schottkybarrierdetector.InfraredCCD.Quantumefficiency,Transferefliciency・1、引言1973年,美国罗姆空军发展中心(RADC)的Shepherd等人提出了用于红外热成像的硅化物肖特基势垒探测器(SBD)列阵"】・此后,由于这种器件具有良好的红外响应均匀性和

5、与硅大规模集成电路工艺兼容的突岀优点,其研制工作取得了惊人的进展。近年来国外在长线阵和大面阵PtSi-SBIRCCD方面的发展尤其令人IK@01024.4X4096元线阵,512x512元面阵(CSD读出结构),128x128.160x244、256x256、488x640元面阵(ITCCD读岀结构)等在国外相继问世⑵.国内在这一领域也取得了重要成果.1991年,我们设计和制成了128x128元PtSi-SBIRCCD,并且在3〜5“m中红外波收稿日期:1992年4月2日—13—CCD水平序付奇存券图2

6、PtSi-SBDW理图段摄岀了清晰的室温H标热像。PtSi-SBIRCCD是一种单片式摄像器件,其制作方法是把对红外辐射敏感的PtSi-SBD与内线转移CCD(ITCCD)信号处理部分通过大规模集成电路工艺方法集成在同一硅衬底上.这种器件的研制已取得了很大的成就.目前国内外的研究者止致力于提髙器件性能的研究工作.笊十效率和转移效率是PtSi-SBIRCCD的两个重要性能参数,本文将分析研究提高这两个参数的方法.二、器件结构与工作原理图1示岀了以隔行打描模式工作的PtSi-SBIRCCD的结构原理图。器件

7、由四部分组成:若干个PtSi-SBD;CCD垂直移位寄存器;CCD水平移位寄存器;输出放大器。丸上怛它菱皿修QOO图IP⑸-SBIRCCD的止向结构图2为PtSi/P-Si肖特基势金1RCCD的丁•作原理图.器件采用背面光照T.作模式。入射的红外辐射先照到硅衬底,光F能疑小于硅能带间隙(垃=l.leV)的红外辐射透过硅衬底,到达很薄的PtSi层。在PtSi中通过内光电发射过程产生电子-空穴对,具有足够能量的热空穴越过PtSi—硅间的肖待基势进入硅衬底。因此,净的负电荷(电F)将存储在PtSi中,最后通过

8、转移,电子从PtSi中进人CCD垂直移位寄存器,完成红外辐射信号的探测。显然,要使人射的红外辐射在SBD中产生内光电发射,SBD的光谱能沐窗口须满足:式中仇"为肖特基势垒岛度;加为光「能三、提高量子效率的方法PtSi-SBIRCCD的缺点是最F效率低。为了提高最子效率,探测器结构采用U(1)薄PtSi膜;(2)光腔结构;(3)硅衬底背面加SiO抗反射层,如图3所示。PlSi层、铝反射镜以及二者之间的介质层构成了光腔。此结构的优点是:(1)减

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