在 CMOS 圖像傳感器中使用碳注入減少氟擴散和改善暗電流

2021-12-28 52RD

首爾國立科技大學發表了Su-Young 和 Sung-Hoon Choa的 MDPI 論文「 Reduction of Fluorine Diffusion and Improvement of Dark Current Using Carbon Implantation in CMOS Image Sensor 」。摘要如下：

最近，市場對高解析度互補金屬氧化物半導體 (CMOS) 圖像傳感器的需求急劇增加。

然而，隨著像素尺寸減小到亞微米，圖像的質量會下降。尤其是暗電流可以作為一個大的噪源，導致傳感器圖像質量的降低。氟離子注入通常用於通過降低陷阱態密度來改善暗電流。然而，注入的氟擴散到矽表面的外部並在退火工藝後消失。

文中分析了碳注入對CMOS圖像傳感器的氟擴散和暗電流特性的影響。由於在FD區域的N+區以5.0×10^14和1×10^15個離子/cm2的劑量注入碳，氟的保留量比未注入碳分別提高了131%和242%以上，說明碳注入濃度越高，退火後的氟保留量越高。隨著保留氟濃度的增加，電子或空穴的少數載流子通過更多的 Si-F 鍵形成而減少，導致薄層電阻增加。當以 1.0 × 10^15 離子/cm2 注入碳時，與未注入碳相比，缺陷像素、暗電流、瞬態噪聲和閃爍分別提高了 25%、9.4%、1% 和 28%。因此，通過碳注入可以改善退火後氟的擴散，從而改善暗電流特性。


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