CCD纵向抗晕结构设计与优化.pdf

武利翻 ：CCD纵向抗晕结构设计与优化 CCD纵向抗晕结构设计与优化 武利翻 (西安邮电学院，陕西 西安 710121) 摘 要：为 了抑制 CCD图像传感器在强光照射时出现光晕和弥散现象，建立 了CCD纵 向抗晕结构模型，运用半导体器 件数值模拟软件 MEDICI，对建立的纵 向抗晕CCD器件结构进行数值计算 。结果表 明：IPW 层杂质浓度越低 ，电势越高，则 电子势垒越低 ，则导入衬底 的过量栽流子越多，对应的抗晕能力越强。得到了CCD纵 向抗晕结构的一种优化结构 。 关键词 ：CCD；光晕 ；纵 向抗晕；器件仿真 中图分类号：TN915．43—34；TP212 文献标识码 ：A 文章编号：1004—373X(2o10)16-0172—03 DesignandOptimization ofCCD ImageSensorwithVerticalAnti—bloom ingStructure W U Lj—fan (XianUniversityofPost Telecommunications，Xi’an710121，China) Abstract：A modelofCCD verticalanti—bloomingstructureisproposedtoeliminatebloomingand smearofCCD image sensorinbrightlight．MEDICIisasemiconductordevicenumericalsimulation softwarewhichcanbeusedtocomputethe valueofestablishedCCD verticalanti—bloomingstructure．Resultsshow thatanti—bloominghasanincreasedperformance，be— causethattheelectronicpotentialbarrierislowerandthemoreexcesscarriersareimportedintothesubstratefollowingthede— cliningofthe1PW impurityconcentration．Anoptimum structureisobtained． Keywords：CCD；blooming；verticalanti—blooming；devicesimulation 0 引 言 近年来 ，CCD固体 图像传感器 已被广泛应用于军 事、天文物理 、工业检测和监控及医学诊断等领域，CCD 摄像器件摄取 的目标图像 ，光强从月光到 日光 ，且变化 的动态范围大，这就要求 CCD既有高灵敏度响应，又要 在 日照强光下摄取的图像清晰。但是 ，CCD摄像器件 在强光照射时会出现光晕 (blooming)和拖影 (smear)现 象，而对于固体摄像器件 ，这些现象会严重影响到 CCD 图 1 有光晕现象的图片 的成像质量和清晰度 ，这就要求 CCD在强光照时具有 1 CCD纵向抗晕结构 的机理 抗晕能力。 光晕就是图像 中存在亮点，在显示屏上出现一个白 图2可以用来说明CCD摄像器件 的光晕纵向控制 色区域向周围扩展，从而 出现柱状或线状 白道 的现象， 原理口]。如前面所述 ，当V-CCD的驱动脉冲为高电平 这种现象如图 1所示 。就 CCD摄像器件而言，当强光 时，P—N结光 电二极管的光生信号电荷被转移到 V— 照时，积分期结束前 ，光敏单元的势阱已是满阱，即达到 CCD中。这时，光 电二极管 的电位与 TG 区的沟道电 饱和状态，这时强光照而产生的过量 电子，因超过信号 位 。相同，在电势曲线