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当今时代,由于CCD图像传感器在航空计测等方面的重要作用,拥有CCD新技术的各国及各公司都将CCD技术作为军事机密或商业机密,因此尽管CCD图像传感器技术的发展十分迅速,然而与CCD相关的技术、科研文献仍然十分缺乏。由于国内的半导体产业发展较晚,因此国内的CCD技术相对落后且发展缓慢,随着我国最近几年航空航天技术的迅速发展,目前CCD图像传感器相关的研究就成为十分重要的课题之一。本论文正是在针对上述问题,在充分了解CCD图像传感器器件的发展状况、分析了CCD器件工作原理的基础上构建了一个带有光电二极管结构的埋沟CCD器件模型,并就该器件模型作了相关的仿真、分析和优化设计。主要工作可概括为以下六个方面:1、对CCD图像传感器像素单元进行器件模型的建立,并设计了相关的器件和工艺参数,利用ISE、Silvaco TCAD等计算机工具全面地实现了该器件模型的二维数值分析和光电特性的模拟。具体内容在第三章3.1节中阐述。2、通过对CCD图像传感器像元沟道的阱容量进行定性分析和定量计算,设计了合理的势垒相和势阱相的栅电压,对建立的模型的沟道阱容量进行优化。具体内容在第三章3.2节中阐述。3、分析器件模型在沟道区掺杂浓度对器件击穿特性的影响,并确定了最大沟道掺杂浓度。具体内容在第三章3.5节中阐述。4、详细讨论了栅间隙长度和埋沟深度等参数对该CCD模型的电荷转移效率的影响。具体内容在第三章3.3和3.4节中阐述。5、分析了该模型光电二极管结构中的暗电流,并通过计算机模拟分析了少子寿命、表面态密度和温度对暗电流的影响,通过仿真说明了该模型结构采用掩埋型光电二极管结构的优点。具体内容在第四章4.1节中阐述。6、通过计算分析找出了CCD器件模型中的主要动态功耗源,从而整理得出了CCD图像传感器的动态功耗估算方法。具体内容在第四章4.2节中阐述。