图6.7给出了测量增益随输入电流的变化规律(阵列芯片上128个点的所有位置的电流平均值)。数据显示主要给出了在金加工工艺完成后,未经退火以及附加退火工艺后的实验数据。如果没有经过退火工艺,输入电流低于10pA时测量获得的增益出现严重偏差。这种效果与栅氧化层界面态密度的增加相吻合,测量得到的数值显示栅氧界面态密度高于2×1011/cm^2(见表6,1)。

HCPL-2631

   这些过量的态密度转化为晶体管的反向亚阈值斜率,进一步劣化了关断电流特性,增加了结-衬底或者结-阱的漏电流[24],从而劣化了小电流时的输出-转移特性。在金工艺制作完成后,经过采用氮氢混合气氛退火工艺流程(№,H2气氛,退火温度硐0℃/3~sO℃,退火时间~sO血n),显著降低了栅氧化层界面态密度,最终获得理想的输出特性。

   目前为止,除了考虑CMOS前段工艺参数之外,也需要对金电极在退火及未退火条件时的特性进行研究。金和顶层金属铝线的电阻数据测量结果,以及相关 的通孔连线电阻数据在表6,1中给出。所有数据在没有经过退火工艺步骤和在3sO℃下退火工艺后的测试结果相似。经过400℃退火后,金的电阻增加了⒛%。此外,从图6.8的SEM照片可以看出,在400℃退火后电阻的增加与金层内的金颗粒重新排列和畸变有关。对于350℃温度下的金退火,sEM照片看起来跟没有退火步骤所获得的照片基本一样。因此,选定350℃退火条件为金电极的工艺窗口,这样CMOs前工艺制作的器件和CMOS后工艺制作的电极性能均为最优(如表6.1所示)。