基于CMOS技术设计智能探测器研究

必进行这次光刻，只要对整个硅片进行大面积注入即可。但是，对于智能探测器工艺，由于存在光电二极管区，因此不能进行这样处理。我们在P阱注入后再加入一块N阱版，挡住光电二极管区，只对电路区进行注入，这样，就达到了分别优化的目的。

　　(3)P阱场注和有源区注入

这次光刻是利用常规CMOS工艺的P阱场注形成光电二极管的有源区注入，该步骤有待于优化。

　　(4)P+注入

如图4所示，本次注入在形成电路的P+区的同时，还对光电二极管的接触区进行了P+注入，以形成良好的接触。

　　(5)孔版

常规CMOS工艺一次即可刻出接触孔，但对光电二极管，不但要刻接触孔，而且还要刻掉光电二极管光敏面上的LPCVD层，因此，如3.1节所述，我们使用“孔版”和“孔和有源区版”来达到此目的。第一次光刻接触孔和光电二极管的有源区，腐蚀掉LPCVD层，第二次光刻所有的接触孔，腐蚀掉氮化硅层和二氧化硅层。
(6)钝化版

与常规CMOS工艺的不同之处是，为了避免影响透光，在刻压焊块上的钝化层的同时，还要刻掉光电二极管有源区表面的钝化层。

这一步也需要重点优化。实际上，我们已经作了一些优化工作。例如，可先不做孔和有源区光刻，等刻完钝化后再用该版掩蔽湿法刻去光电二级管有源区的厚氧化层。这样，可以省去刻铝后的PECVD氧化硅钝化，另外还可提高氧化层刻蚀的终点监测。但是，该方法也存在一定的缺点，即横向钻蚀较厉害。故尚有待于进一步优化。

5 测试结果

我们使用类似于图1的系统对智能探测器的噪声进行了测试，结果表明，其运行速度达到了每秒1 MHz的数据输出速率。不同增益水平下的输出噪声如图5所示。从图中可以发现，从0.5pF至3.5pF的所有增益范围内，智能探测器的噪声水平均达到了1250uV-230uV的水平。这个水平完全可以达到食品检测和安全检测所要求的精度。

6 结论

本文讨论的集成光电智能探测器，是基于CMOS技术设计和制造的片上系统。在一片硅片上，既实现了传感器功能，又实现了CMOS信号处理电路，有效地提高了芯片的处理能力和附加价值。经测试，其功能完全符合设计要求，读出速度达到1 MHz的水平，而噪声水平在0.5pF-3.5pF的增益范围内，达到1250uV-230uV，具备应用于食品检测和工业CT等X射线探测领域的基本条件。