圖6.7給出了測量增益隨輸入電流的變化規律(陣列芯片上128個點的所有位置的電流平均值)。數據顯示主要給出了在金加工工藝完成后,未經退火以及附加退火工藝后的實驗數據。如果沒有經過退火工藝,輸入電流低于10pA時測量獲得的增益出現嚴重偏差。這種效果與柵氧化層界面態密度的增加相吻合,測量得到的數值顯示柵氧界面態密度高于2×1011/cm^2(見表6,1)。

HCPL-2631

   這些過量的態密度轉化為晶體管的反向亞閾值斜率,進一步劣化了關斷電流特性,增加了結-襯底或者結-阱的漏電流[24],從而劣化了小電流時的輸出-轉移特性。在金工藝制作完成后,經過采用氮氫混合氣氛退火工藝流程(№,H2氣氛,退火溫度硐0℃/3~sO℃,退火時間~sO血n),顯著降低了柵氧化層界面態密度,最終獲得理想的輸出特性。

   目前為止,除了考慮CMOS前段工藝參數之外,也需要對金電極在退火及未退火條件時的特性進行研究。金和頂層金屬鋁線的電阻數據測量結果,以及相關 的通孔連線電阻數據在表6,1中給出。所有數據在沒有經過退火工藝步驟和在3sO℃下退火工藝后的測試結果相似。經過400℃退火后,金的電阻增加了⒛%。此外,從圖6.8的SEM照片可以看出,在400℃退火后電阻的增加與金層內的金顆粒重新排列和畸變有關。對于350℃溫度下的金退火,sEM照片看起來跟沒有退火步驟所獲得的照片基本一樣。因此,選定350℃退火條件為金電極的工藝窗口,這樣CMOs前工藝制作的器件和CMOS后工藝制作的電極性能均為最優(如表6.1所示)。