40nm BSI CMOS Image Sensor预览

了重要的屏障 [P1]。这种屏蔽效应可以使入射掺杂离子的轨迹随机化，从而减轻离子沟道效应（ion channeling），并确保获得可控且可预测的掺杂分布 [P1]。该氧化层的物理生长依赖于硅衬底在高温下的热氧化 [T1]。氧气或水蒸气等氧化物种会扩散穿过持续生长的氧化层，在Si-SiO2界面处直接与硅晶格发生反应 [T1]。该化学反应的动力学过程受暴露硅的晶向影响极大，晶向决定了可用硅键的面密度，进而影响局部氧化速率 [T1]。由于该反应本质上会消耗衬底硅，因此生长过程实际上将晶格的最顶层转化为氧化物，从而消耗并中和了先前刻蚀步骤留下的微观残留损伤 [A2]。在此步骤中选择热氧化而非化学气相沉积（CVD），是因为热生长氧化层展现出了极为纯净的界面，其正界面电荷密度通常仅为 $10^{10} \text{ cm}^{-2}$ 左右 [T3]。这种几乎无电荷的界面对于保持理想的能带弯曲，并防止在工作偏压下出现不必要的表面积累或耗尽至关重要 [T3]。工艺参数，特别是氧化温度和环境气体混合比例，必须经过仔细平衡，以优化氧化层完整性并尽量减少长期漏电流 [T2]。虽然更高的温度有助于提高氧化层密度，并有助于缓解有源区边缘的机械应力以防止边缘位错 [A2]，但它们同时也消耗了更多的热预算（工程实践）。在此阶段过多的热预算会带来先前注入的Blanket B Well掺杂剂发生非预期扩散的风险，这可能会改变深阱分布并损害横向隔离（工程实践）。对于40nm BSI CMOS图像传感器而言，控制深阱内的电场和耗尽区对于最大限度地减少亚阈值漏电和静态功耗是必须的 [T2]。该屏障氧化层的厚度必须精确设定；如果太薄，则无法防止隧穿漏电或有效散射注入离子；但如果太厚，则需要更高的注入能量，从而导致过多的晶格损伤 [T2]。适当的氧化层生长可确保可预测的平带电压，并最大限度地减少可能导致阈值电压漂移并影响器件寿命期间可靠性的表面态产生 [T2]。