40nm BSI CMOS Image Sensor预览

减反射光学界面 [A2]。该 AlO 层的核心功能依赖于由化学钝化和场效应钝化组成的双重钝化机制 [P2]。化学钝化发生在沉积的 AlO——或在初始沉积循环期间形成的超薄界面氧化物——满足硅悬挂键需求时，从而降低界面陷阱密度 [P4]。同时，场效应钝化由自然结合在硅界面附近 Al₂O₃ 薄膜内的高密度固定负电荷驱动 [P4]。这些负电荷在结构上归因于非化学计量界面区域内多余的间隙氧或铝空位 [P4]。根据半导体静电学原理，这种负电荷会诱导局域能带弯曲，从而在静电上将少数载流子排斥远离界面，显著降低表面复合速率并抑制暗电流的产生 [P1]。原子层沉积（ALD）或等离子体增强原子层沉积（PEALD）非常适合该步骤，因为其循环的、自限制的反应提供了亚单层厚度控制，并能在微粗糙表面上实现完美的台阶覆盖性 [P4]。选择 Al₂O₃ 而非其他高 k 材料，是因为它具有稳健的负固定电荷密度，以及适用于减反射应用且兼容的折射率 [P1]。ALD 过程中氧前驱体的选择直接调节了薄膜密度、氢掺入量以及由此产生的固定电荷量级 [P2]。平衡这些参数至关重要；例如，虽然更强的氧化剂可以增加固定电荷，但它们可能会改变最大限度减少界面陷阱所需的精细界面化学键合 [P1]。在 40nm BSI CIS 制造中，激进缩小的像素尺寸显著降低了满阱容量，并使传感器对微小的漏电流高度敏感 [T2]。因此，必须最大化 AlO 层的场效应钝化，以在低光照条件下保持可接受的信噪比 [P1]。AlO 与后续高 k 材料的集成，确保了钝化堆叠能够同时满足严格的光学透射率和电学可靠性要求 [P4]。