本發(fā)明涉及采用Si集成電路工藝的CCM制造方法，尤其涉及溢出通道和抗光暈通道的制作方法，屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
CCM(CCM，chargecarriermultiplier，電荷載流子倍增寄存器)是利用信號電荷載流子傳輸過程中載流子的碰撞電離實現(xiàn)了信號的電荷級接近零噪聲的線性放大倍增。應(yīng)用CCM結(jié)構(gòu)的圖像探測器可以實現(xiàn)對極微弱光信號的實時快速動態(tài)探測和全固態(tài)成像,顯著提高了成像器件的探測靈敏度及成像性能,在軍事偵察、天文觀測、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景。如圖8所示，CCM基本工作過程為：①CCM工作狀態(tài)下，首先將信號通道載流子耗盡；②信號通道在深耗盡狀態(tài)下，通過電極1電壓變化在信號通道中產(chǎn)生用于存儲信號電荷的勢阱，電極2施加直流電壓，在CCM工作過程中保持不變，電極3和電極4此時刻電壓維持低；③將信號電荷注入到電極1下方的勢阱中；④電極3的電壓升高，在信號通道中形成勢阱，當電極3電壓達到最大值時，電極1電壓仍維持在高，此時電極4電壓保持低；⑤電極1電壓開始下降，電極1下方勢阱中存儲的信號電荷向電極3下方的勢阱中轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移過程中信號電荷與晶格碰撞電離，信號電荷載流子產(chǎn)生倍增；⑥信號電荷倍增完成后，電極1電壓為低，電極4電壓開始升高，同時電極3電壓開始降低，當電極3的電壓變?yōu)榈椭?，電極4的電壓已經(jīng)達到最大值，經(jīng)過倍增的信號電荷轉(zhuǎn)移到電極4下方的勢阱中，這樣就通過不同相轉(zhuǎn)移電極的電壓變化，實現(xiàn)信號電荷轉(zhuǎn)移和倍增。信號電荷傳輸?shù)诫姾蓹z測節(jié)點、并在該節(jié)點上將信號電荷轉(zhuǎn)換成電壓通過緩沖放大器讀出，完成信號輸出。采用CCM技術(shù)的光電探測器具有像元尺寸小、信噪比高、暗電流低、靈敏度高等優(yōu)點,已被廣泛應(yīng)用于軍事、天文物理、工業(yè)檢測和監(jiān)控及醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域。隨著微弱光信號探測技術(shù)的發(fā)展，探測器探測目標光強范圍已經(jīng)從微弱星光拓展到日光，由于輸入光信號變化范圍大，就需要光電探測器即要有高靈敏度響應(yīng)，又能夠?qū)崿F(xiàn)強日照時清晰成像。但是，集成了無抗光暈結(jié)構(gòu)CCM的光電探測器在成像時,存在著強光環(huán)境、長積分時間和過度倍增等情況引起光暈的現(xiàn)象,導(dǎo)致成像質(zhì)量降低或不成像。因此，保證光電探測器具有高靈敏度、大輸入動態(tài)范圍以及抗光暈功能等特點，對于提升集成有CCM結(jié)構(gòu)的光電探測器性能及相關(guān)應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義。申請公布號為CN102572317A的"一種圖像傳感器抗光暈的方法"、申請公布號為CN201322802的"空間遙感CCD相機抗彌散控制電路"、申請公布號為CN20168255U的"一種抗縱向光暈的CCD攝像機裝置"、授權(quán)公告號為CN100484204C的"抗暈光面陣CCD圖像傳感器"和授權(quán)公告號為CN101848336B的"一種使CCD攝像機抗縱向光暈的方法"等方案都是通過增加成像系統(tǒng)分立電子元器件，改進探測器時序驅(qū)動的方法，實現(xiàn)抗彌散和抗暈性能，當成像系統(tǒng)中存在過多分立器件時，容易產(chǎn)生阻抗失配和電磁干擾，造成系統(tǒng)成像質(zhì)量下降；授權(quán)公告號為CN102290427B的"線陣CCD的一種抗暈結(jié)構(gòu)"是根據(jù)線陣CCD工藝提出一種只針對線陣CCD探測器的抗暈結(jié)構(gòu)，不能在CCM的抗光暈結(jié)構(gòu)中使用。申請公布號為CN103337509A的"電子倍增電荷耦合器件的抗彌散結(jié)構(gòu)及制作工藝"需要在信號通道區(qū)內(nèi)部制作抗彌散結(jié)構(gòu)，抗彌散結(jié)構(gòu)占用了信號通道區(qū)的有效面積，進而影響器件的探測靈敏度和信噪比等主要性能參數(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中集成有CCM結(jié)構(gòu)的光電探測器，在強光、長積分或倍增過大等情況下，發(fā)生光暈現(xiàn)象或不成像的問題，提出了一種CCM的抗光暈結(jié)構(gòu)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供電荷載流子倍增寄存器的抗光暈結(jié)構(gòu)，其特征是，在CCM信號通道區(qū)域之外制作一溢出通道，并且在CCM的信號通道和溢出通道之間用信號通道中的其中一個轉(zhuǎn)移電極作為抗光暈通道實現(xiàn)連接。信號通道邊界制作重摻雜的P型半導(dǎo)體(P+)作為溝阻，限制信號電荷載流子的輸運方向。所述溝阻上設(shè)置有缺口，使抗光暈通道穿過缺口將信號通道和溢出通道連接。由形成于襯底的介質(zhì)層上的第一電極、第二電極、第三電極和第四電極共同構(gòu)成信號通道中的轉(zhuǎn)移電極，各電極之間通過介質(zhì)層進行電學(xué)隔離，其中第一電極和第二電極有部分交疊，第二電極和第三電極之間存在部分交疊，第三電極和第四電極有部分交疊，第四電極和第二電極也有部分交疊，其中第二電極越過溝阻上的缺口與溢出通道發(fā)生部分交疊，第三電極穿越溝阻上的缺口并延伸過溢出通道；以上所有交疊和跨域的結(jié)構(gòu)之間都已通過介質(zhì)層進行了隔離，并且所有電極的設(shè)計都完全遵守版圖設(shè)計規(guī)則；通過在各相轉(zhuǎn)移電極上施加不同時鐘電壓驅(qū)動，使信號通道中的信號電荷載流子沿轉(zhuǎn)移電極進行單向傳輸。在信號通道區(qū)域之外制作重摻雜的N型半導(dǎo)體(N+)結(jié)構(gòu)作為溢出通道?？构鈺炌ǖ览眯盘柾ǖ擂D(zhuǎn)移電極中的一相泄放多余的電荷。由多個具有所述抗光暈通道的CCM單元級聯(lián)組成鏈式可控增益寄存器。本發(fā)明具有抗光暈結(jié)構(gòu)CCM的制作方法是在現(xiàn)有CCM半導(dǎo)體制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化CCM結(jié)構(gòu)，改進CCM制造流程，并且通過在CCM信號通道區(qū)域外制作抗光暈結(jié)構(gòu)，使光電探測器滿足在強光、長積分時間和微光等環(huán)境下的應(yīng)用要求。這種抗光暈結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、工藝兼容性好等優(yōu)點，該方法能夠拓展采用CCM結(jié)構(gòu)的光電探測器在攝影、監(jiān)控、偵察、航天遙感等民用及軍用領(lǐng)域的應(yīng)用。CCM的一種抗光暈結(jié)構(gòu)具體實現(xiàn)步驟如下：步驟1：首先選用高阻的P型Si材料熱生長氧化物作緩沖層，為后續(xù)的注入、光刻等工藝步驟做準備。步驟2：通過干氧氧化工藝生長高質(zhì)量的無針孔的SiO2薄膜，在SiO2薄膜上采用淀積工藝制作應(yīng)力匹配并且介電性能優(yōu)良的Si3N4薄膜，形成復(fù)合柵介質(zhì)。步驟3：通過氧化、淀積、光刻、注入、熱擴散、高溫退火等半導(dǎo)體工藝形成CCM的局部氧化隔離(LOCOS)、地(P+)、信號通道區(qū)(N-)、溝阻區(qū)(P+)等結(jié)構(gòu)。步驟4：通過薄膜氣相淀積、常規(guī)高溫熱擴散、圖形光刻和熱生長氧化介質(zhì)薄膜等半導(dǎo)體工藝步驟制作多晶硅電極。步驟5：采用圖形選擇性刻蝕、高溫及低溫腐蝕、常規(guī)高溫熱擴散、常規(guī)高溫熱擴驅(qū)動及常規(guī)氧化等具體工藝在信號通道區(qū)外制作溢出通道。步驟6：經(jīng)過生長介質(zhì)鈍化薄膜、選擇性刻蝕引線孔、引線孔低阻填充、真空蒸鋁、形成金屬引線、合金等工藝方法完成一種具有抗光暈結(jié)構(gòu)的CCM的工藝制造。本發(fā)明所達到的有益效果：由于，采用了CCM技術(shù)的光電探測器具有很高的量子效率、靈敏度和信噪比，在高增益時探測器的有效讀出噪聲小于一個電子，消除了以往探測器讀出噪聲對器件工作頻率的限制，而且在實時快速動態(tài)探測方面具有CCM結(jié)構(gòu)的光電探測器更有先天的優(yōu)勢，其探測靈敏度可達到對真正單光子事件的檢測，鑒于其優(yōu)越的性能，這種光電探測器已經(jīng)廣泛應(yīng)用在在最需要微光和大動態(tài)范圍的場景，如單分子探測、活細胞熒光顯微術(shù)(包括共焦顯微術(shù))、離子信號和弱發(fā)光探測、天文探測、自適應(yīng)光學(xué)、層析攝影、斷層攝影、等離子體診斷等。但是，采用CCM的光電探測器有時在強光或長積分的條件下會發(fā)生光暈現(xiàn)象，為了抑制這種現(xiàn)象，進一步提高這種光電探測器的成像品質(zhì)，擴大探測器的動態(tài)范圍，本發(fā)明設(shè)計了CCM的一種抗光暈結(jié)構(gòu)來提升CCM的性能，拓展CCM技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，應(yīng)該理解的是，前面對本發(fā)明總的說明和下面詳細說明都是示意性的，而非限制性的。本發(fā)明CCM的抗光暈結(jié)構(gòu)，在CCM信號通道區(qū)以外制作溢出通道，并且在CCM的信號通道和溢出通道之間用信號轉(zhuǎn)移通道中的電極作為抗光暈通道實現(xiàn)連接?？构鈺炌ǖ览眯盘柾ǖ擂D(zhuǎn)移電極中的一相泄放多余的電荷。采用信號通道的轉(zhuǎn)移電極作為抗光暈通道既能夠釋放掉過量電荷，又可以避免CCM轉(zhuǎn)移電極結(jié)構(gòu)和模式的改變，最大限度的降低了制作工藝對CCM性能的影響。附圖說明圖1是本發(fā)明實現(xiàn)途徑的原理圖；圖2是采用抗光暈結(jié)構(gòu)CCM三維示意圖；圖3是采用抗光暈結(jié)構(gòu)CCM俯視示意圖；圖4是具有抗光暈結(jié)構(gòu)CCM剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是具有抗光暈結(jié)構(gòu)CCM工作時序示意圖；圖6是采用抗光暈結(jié)構(gòu)CCM工作原理圖1；圖7是采用抗光暈結(jié)構(gòu)CCM工作原理圖2；圖8是現(xiàn)有技術(shù)中CCM工作示意圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。圖1是CCM的一種抗光暈結(jié)構(gòu)實現(xiàn)途徑的原理圖，各種具體實現(xiàn)方案均可依照此圖，通過圖1可知，CCM的一種抗光暈結(jié)構(gòu)主要由電極、溝阻、信號通道、溢出通道等部分構(gòu)成。圖2是采用抗光暈結(jié)構(gòu)CCM三維示意圖，通過圖2可知，經(jīng)過本發(fā)明方法優(yōu)化的具有抗光暈結(jié)構(gòu)CCM是一種層次化的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，主要由電極、介質(zhì)、溝阻、信號通道、溢出通道及襯底等部分構(gòu)成，應(yīng)當說明的是為了圖示簡捷，圖2中并未顯示場區(qū)介質(zhì)、各電極間介質(zhì)及側(cè)墻等結(jié)構(gòu)，圖1可認為是圖2結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖3是采用抗光暈結(jié)構(gòu)CCM俯視示意圖，圖3可視為是圖2的俯視圖。圖示中的結(jié)構(gòu)是層次化結(jié)構(gòu)，圖中轉(zhuǎn)移電極ΦA(chǔ)、ΦDC、ΦHV和ΦB分別對應(yīng)于圖2中電極1、電極2、電極3和電極4，通過作用在各相轉(zhuǎn)移電極上的時鐘電壓，信號電荷在信號通道中以電荷耦合的方式有規(guī)律傳輸實現(xiàn)電荷轉(zhuǎn)移，而且信號轉(zhuǎn)移過程中通過碰撞電離發(fā)生倍增，當倍增的信號電荷超過了勢阱最大存儲容量時，多余的信號電荷通過溢出通道實現(xiàn)泄放，防止了在信號通道中發(fā)生光暈，圖中溢出通道作用是為過量的信號電荷載流子提供釋放通路，圖中溝阻的作用主要是對轉(zhuǎn)移中信號電荷形成勢壘，約束信號轉(zhuǎn)移方向，轉(zhuǎn)移電極ΦDC在CCM工作時保持直流電平，在信號通道區(qū)與溢出通道間實現(xiàn)連接，作為過量電荷的抗光暈通道，轉(zhuǎn)移電極ΦHV通過高壓時鐘驅(qū)動可以完成CCM的主要功能：信號電荷載流子倍增，轉(zhuǎn)移電極ΦA(chǔ)和ΦB主要是完成信號電荷的傳輸，沿圖中虛線XY作垂直于晶圓的剖面圖，則有圖示4。圖4是采用抗光暈結(jié)構(gòu)的CCM剖面示意圖，圖中襯底采用高阻P型硅(Si)材料；信號通道區(qū)是通過輕摻雜工藝形成的N型(N-)區(qū)域作為體內(nèi)信號通道，在信號通道上方有復(fù)合柵介質(zhì)層，在介質(zhì)上設(shè)置有轉(zhuǎn)移電極；為了限制信號電荷載流子在垂直于輸運方向上的漂移擴散，用低溫離子注入的方法制作重摻雜的P型(P+)溝阻用作信號通道邊界；為了實現(xiàn)CCM的抗光暈功能，制作重摻雜N型(N+)區(qū)作為溢出通道，通過在轉(zhuǎn)移電極上施加的直流電壓實現(xiàn)信號通道與溢出通道的連接。圖5是具有抗光暈結(jié)構(gòu)CCM工作時序示意圖，CCM轉(zhuǎn)移電極雖然有四相，但是其中ΦDC這一相在CCM工作時始終保持不變，所以在圖示中未做出體現(xiàn)，其它三相電極的時序示意如圖所示，當CCM工作在圖中A區(qū)域時序時，帶有光暈結(jié)構(gòu)的CCM工作原理如圖6所示，當CCM工作在圖中B區(qū)域時序時，帶有抗光暈結(jié)構(gòu)的CCM工作原理如圖7所示。圖6是在圖5的A區(qū)域工作時序下，采用抗光暈結(jié)構(gòu)CCM工作原理圖1，表示信號電荷載流子的轉(zhuǎn)移和增益過程，根據(jù)圖5中A區(qū)域時序可知信號通道區(qū)轉(zhuǎn)移電極ΦHV相電極電壓為高，ΦB相電極電壓為低，ΦA(chǔ)相電極電壓正在發(fā)生從高到低的轉(zhuǎn)換，此時具有抗光暈結(jié)構(gòu)的CCM工作狀態(tài)是ΦHV相電極在信號通道區(qū)已經(jīng)形成勢阱，原本存儲在ΦA(chǔ)相下方勢阱中的信號電荷載流子由于ΦA(chǔ)相電極電壓的變化，正渡越過ΦDC相電極下方的信號通道區(qū)向ΦHV相電極下方的勢阱中轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移過程中在ΦDC相和ΦHV相間邊緣電場作用下發(fā)生碰撞電離，完成了信號電荷載流子的轉(zhuǎn)移和倍增，在此期間ΦB相電極電壓為低，對于信號電荷載流子相當于勢壘，所以，信號電荷載流子不向ΦB相電極下方信號通道區(qū)移動。圖7是在圖5的B區(qū)域工作時序下，采用抗光暈結(jié)構(gòu)CCM工作原理圖2，表示信號電荷載流子的抗光暈溢出過程，根據(jù)圖5中B區(qū)域時序可知信號通道區(qū)轉(zhuǎn)移電極ΦHV相電極電壓和ΦB相電極電壓均為低，ΦA(chǔ)相電極電壓為高，此時具有抗光暈結(jié)構(gòu)的CCM工作狀態(tài)是ΦHV相電極和ΦB相電極在信號通道中產(chǎn)生勢壘，ΦA(chǔ)相電極在信號通道區(qū)形成勢阱，當注入到ΦA(chǔ)相電極下方勢阱中的信號電荷載流子或經(jīng)過前級倍增轉(zhuǎn)移到ΦA(chǔ)相電極下方勢阱中的信號電荷載流子超過勢阱最大容量，在圖7中具體表現(xiàn)為高于滿阱深時，多余的信號電荷載流子就會渡越過ΦDC相電極下方的信號通道區(qū)溢入到溢出通道，完成過量電荷的釋放。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。