奧林巴斯顯微鏡金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）電容器

在所有的電荷耦合器件（CCD）的心臟是一個(gè)光敏感的金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）電容器，其中有三個(gè)組成部分由金屬電極（或柵極）的，二氧化硅的絕緣膜，以及硅襯底。

MOS電容被分成兩類(lèi)設(shè)備，具有一個(gè)表面溝道結(jié)構(gòu)，而另一個(gè)具有一個(gè)埋溝的設(shè)計(jì)。 它是用于在現(xiàn)代的CCD的制造中，由于掩埋溝道結(jié)構(gòu)的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，后者的設(shè)備。 MOS電容器陣列被制造在一個(gè)p型硅襯底，其中，主電荷載體是帶正電荷的電子“空穴”（圖1中示出）。 在此之前的多步光刻驅(qū)動(dòng)的CCD的制造過(guò)程中，拋光的硅晶片用硼離子轟擊來(lái)創(chuàng)建本地化單個(gè)像素柵極組（圖1中未示出）的范圍內(nèi)積分的電荷溝道停止。 用硼離子的晶片浸漬后，二氧化硅一萬(wàn)埃層生長(zhǎng)在溝道停止。

在制造過(guò)程中的下一步驟是通過(guò)注入磷離子在*終將被覆蓋的多晶硅柵電極的區(qū)域以創(chuàng)建掩埋通道。 由磷形成的n型半導(dǎo)體中含有帶負(fù)電荷的電子作為主要的電荷載體，并形成一個(gè)pn結(jié)型二極管結(jié)構(gòu)，后者處理硅/二氧化硅接口深下方的勢(shì)阱本地化。 以及圖1所示的中央部的電位是二極管結(jié)構(gòu)的示意圖。

掩埋信道的主要功能是集成電子遠(yuǎn)離硅/二氧化硅接口，在這里他們可以成為電荷轉(zhuǎn)移期間捕獲的本地化。 由深p型硅基板內(nèi)定位的電荷，電荷的轉(zhuǎn)移發(fā)生更有效地以*小的殘留在柵極殘余電荷。

后掩埋通道在硅襯底內(nèi)形成，一層二氧化硅熱生長(zhǎng)在硅晶片表面上，以提供用于柵電極的絕緣基底。 接著，多晶硅（多晶硅）約5000埃厚的磷摻雜層上生長(zhǎng)的氧化物層的頂部上。 此多晶硅層包括柵電極（參見(jiàn)圖1），并是對(duì)可見(jiàn)光透明，使其成為在CCD一起使用的理想物質(zhì)。 雖然，一個(gè)完整的CCD的制造需要額外的步驟時(shí)，MOS電容器組件的基本知識(shí)已經(jīng)完成在這一點(diǎn)上。

當(dāng)電容器是無(wú)偏（沒(méi)有施加電壓），駐留在裝置的n區(qū)中的電子平衡到*低勢(shì)能：

其中q是電荷密度上的電子的幅度和Ψ是對(duì)靜電電位。 從這個(gè)等式中，它遵循電子將定位在哪里的靜電勢(shì)是*大的。 對(duì)于n區(qū)域A勢(shì)能圖示于圖2，它示出了電子合奏在電容器內(nèi)聚集（氧化物層下方約1微米）。

后的電荷的量已經(jīng)集成由相互作用的光子和一個(gè)電壓施加到與保持在地電位的硅襯底的柵電極，所述靜電勢(shì)曲線在圖2中繪制將趨向于展平在峰值。 作為柵極電壓增加時(shí)，電子捕獲在掩埋溝道的電位上升以線性方式。

還示出在圖1中是相鄰的門(mén)（用-V符號(hào)），該被偏壓以形成障礙，由中央門(mén)以及所創(chuàng)建的電勢(shì)。 奧林巴斯顯微鏡MOS電容器具有通過(guò)選擇性地改變?cè)诒舜讼鄬?duì)的三個(gè)門(mén)的偏置（或電壓）移動(dòng)至積分的電荷（由入射光子產(chǎn)生的）的能力。 這個(gè)集合與電子的轉(zhuǎn)移由電容器是基礎(chǔ)的CCD圖像傳感器。