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。
- 基于计算机的测试系统接地技术探讨(01-25)
- 基于DDS技术的声纳信号模拟器(01-25)
- 利用增益测试小诀窍获得最佳失真水平(01-12)
- 什么是离子注入技术(04-27)
- 感应式指针手表电池测试器(09-13)
- 有趣的人体反应速度测试电路(06-13)