一种钳位光电二极管的测试方法以及装置制造方法及图纸

本发明专利技术的实施方式提供一种钳位光电二极管的测试方法以及装置。该测试方法包括：确定施加于源极与漏极上的第一电压，并监测在第一电压作用下源极和漏极之间的第一测试电流得到第一IV曲线，其中，第一电压包括施加于源极与漏极中一个级的第一静态电压以及施加于源极与漏极中另一个级的第一动态电压；根据第一IV曲线确定施加于源极与漏极上的第二电压，并监测在第二电压作用下源极和漏极之间的第二测试电流得到第二IV曲线，其中，第二电压包括施加于源极与漏极中一个级的第二静态电压以及施加于源极与漏极中另一个级的第二动态电压；根据第一IV曲线和第二IV曲线确定钳位光电二极管中钳位层的钳位电压，钳位层接地。

A test method and device of clamping photodiode

【技术实现步骤摘要】
一种钳位光电二极管的测试方法以及装置
本专利技术的实施方式涉及微电子
，更具体地，本专利技术的实施方式涉及一种钳位光电二极管的测试方法以及装置。
技术介绍
本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。钳位光电二极管表面形成重掺杂半导体材料层作为钳位层，在钳位层下形成掩埋式光生电荷收集区，从而有助于对PN结进行隔离，抑制Si-SiO2表面态，减小暗电流的产生，显著提高成像质量。因此钳位光电二极管正逐渐取代常规的PN结光电二极管广泛应用于多种传感器，例如CMOS图像传感器、CCD图像传感器等。然而，在钳位光电二极管中光生电荷收集区位于钳位层下方，使得无法直接对光生电荷收集区施加电压，进而无法对钳位光电二极管的一些性能参数进行测试，尤其是无法实现对钳位电压的测试。钳位电压(Vpin)是一种用于描述钳位光电二极管的电荷存储能力的参数，钳位电压可在一定程度上反映在钳位光电二极管中电荷的传输效率，钳位电压等于光生电荷收集区在全耗尽状态下其内部存储的电荷所能转换得到的电压的最大值。目前，传统的钳位电压的测试方法通常为直接测试法，即监控悬浮扩散节点注入至光生电荷收集区的电荷，根据这些电荷随着悬浮扩散节点处施加电压Vinj的变化量来调节该电压Vinj，当由悬浮扩散节点向光生电荷收集区注入的电荷为零时将此时电压Vinj作为钳位电压。由于这种直接测试法需要直接在钳位光电二极管阵列上进行测试，导致这种直接测试法不仅实施难度高，还容易造成器件损伤。在每次测试钳位电压时这种直接测试法都需要经过电荷注入、信号读出等多个阶段，导致这种直接测试法的测试效率低。为了防止寄生电流的产生，需要将注入到读出的切换时间控制在几μs内，造成这种直接测试法对实验条件和时序控制的要求较高。综上，现有技术不能较佳地实现对钳位光电二极管性能参数的测试。
技术实现思路
在钳位光电二极管中光生电荷收集区位于钳位层下方，使得无法直接对光生电荷收集区施加电压，进而无法对钳位光电二极管的一些性能参数进行测试，尤其是无法实现对钳位电压的测试。本专利技术人发现，传统的直接测试法需要直接在钳位光电二极管阵列上进行多个阶段的测试，导致这种直接测试法对实验条件和时序控制的要求较高，存在实施难度高，测试效率低，还容易造成器件损伤等问题。为了克服现有技术存在的问题，本专利技术中提出了一种钳位光电二极管的测试方法以及装置。本专利技术实施方式的第一方面中，提供了一种钳位光电二极管的测试方法，该方法依据于如下结构：钳位光电二极管包括光生电荷收集区、钳位层以及设置在光生电荷收集区两侧的至少两个悬浮扩散节点，其中，至少两个悬浮扩散节点分别为源极和漏极，钳位层接地。该方法包括：确定施加于源极与漏极上的第一电压，并监测在第一电压作用下源极和漏极之间的第一测试电流得到第一IV曲线，其中，第一电压包括施加于源极与漏极中一个级的第一静态电压以及施加于源极与漏极中另一个级的第一动态电压；根据第一IV曲线确定施加于源极与漏极上的第二电压，并监测在第二电压作用下源极和漏极之间的第二测试电流得到第二IV曲线，其中，第二电压包括施加于源极与漏极中一个级的第二静态电压以及施加于源极与漏极中另一个级的第二动态电压；根据第一IV曲线和第二IV曲线确定钳位光电二极管中钳位层的钳位电压。在本专利技术的一个实施例中，确定施加于源极与漏极上的第一电压，并监测在第一电压作用下源极和漏极之间的第一测试电流得到第一IV曲线，包括：将第一静态电压设置为初始电压，并控制第一动态电压于从第一初值到第一最大值的第一动态变化范围内动态遍历；在第一动态电压动态遍历时监测经过源极和漏极之间的第一测试电流得到第一IV曲线。根据第一IV曲线确定施加于源极与漏极上的第二电压，并监测在第二电压作用下源极和漏极之间的第二测试电流得到第二IV曲线，包括：根据第一IV曲线确定钳位层的第一钳位电压值；将第二静态电压设置为第一钳位电压值，并控制第二动态电压于从第二初值到第二最大值的第二动态变化范围内动态遍历；在第二动态电压动态遍历时监测经过源极和漏极之间的第二测试电流得到第二IV曲线。根据第一IV曲线和第二IV曲线确定钳位光电二极管中钳位层的钳位电压，包括：根据第二IV曲线确定钳位层的第二钳位电压值；根据第一钳位电压值和第二钳位电压值确定钳位层的钳位电压。在本专利技术的一个实施例中，根据第一IV曲线确定钳位层的第一钳位电压值，包括：当第一测试电流停止随电压的升高而趋于饱和时，将第一测试电流对应的第一动态电压值确定为第一钳位电压值。在本专利技术的一个实施例中，根据第二IV曲线确定钳位层的第二钳位电压值，包括：当第二测试电流停止随电压的升高而趋于平稳时，将第二测试电流对应的第二动态电压值确定为第二钳位电压值。在本专利技术的一个实施例中，钳位光电二极管还包括半导体衬底，半导体衬底接地。在本专利技术的一个实施例中，钳位光电二极管还包括至少两个传输栅，至少两个传输栅连接于光生电荷收集区与至少两个悬浮扩散节点之间。在本专利技术的一个实施例中，施加于至少两个传输栅的栅极电压不小于至少两个传输栅的阈值电压；且栅极电压小于至少两个传输栅的击穿电压。在本专利技术实施方式的第二方面中，提供了一种钳位光电二极管的测试装置，用于执行如第一方面任一所述的方法，钳位光电二极管包括光生电荷收集区、钳位层以及设置在所述光生电荷收集区两侧的至少两个悬浮扩散节点，其中，所述至少两个悬浮扩散节点分别为源极和漏极，钳位层接地；所述测试装置包括：第一监测单元，用于确定施加于所述源极与所述漏极上的第一电压，并监测在所述第一电压作用下所述源极和所述漏极之间的第一测试电流得到第一IV曲线，其中，所述第一电压包括施加于所述源极与所述漏极中一个级的第一静态电压以及施加于所述源极与所述漏极中另一个级的第一动态电压；第二监测单元，用于根据所述第一IV曲线确定施加于所述源极与所述漏极上的第二电压，并监测在所述第二电压作用下所述源极和所述漏极之间的第二测试电流得到第二IV曲线，其中，所述第二电压包括施加于所述源极与所述漏极中一个级的第二静态电压以及施加于所述源极与所述漏极中另一个级的第二动态电压；处理单元，用于根据所述第一IV曲线和所述第二IV曲线确定所述钳位光电二极管中钳位层的钳位电压。在本专利技术实施方式的第三方面中，提供了一种钳位光电二极管，如第二方面所述的测试装置，所述测试装置用于执行如第一方面任一所述的方法，钳位光电二极管包括：所述光生电荷收集区，用于接收辐射生产光生电荷；所述至少两个悬浮扩散节点，设置于所述光生电荷收集区两侧，至少两个悬浮扩散节点作为所述测试装置的源极和漏极。在本专利技术实施方式的第四方面中，提供了一种阵列，包括多个如第三方面所述的钳位光电二极管以及至少一个如第二方面所述的测试装置，所述测试装置用于执行第一方面任一所述的方法。本专利技术实施例提供的技术方案中，通过将钳位光电二极管的至少两个悬浮扩散节点分别作为源极和漏极，控制施加于源极和漏极的第一电压并监测经过源极和漏极之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钳位光电二极管的测试方法，其特征在于，所述钳位光电二极管包括光生电荷收集区、钳位层以及设置在所述光生电荷收集区两侧的至少两个悬浮扩散节点，其中，所述至少两个悬浮扩散节点分别为源极和漏极，所述钳位层接地；所述测试方法包括：/n确定施加于所述源极与所述漏极上的第一电压，并监测在所述第一电压作用下所述源极和所述漏极之间的第一测试电流得到第一IV曲线，其中，所述第一电压包括施加于所述源极与所述漏极中一个级的第一静态电压以及施加于所述源极与所述漏极中另一个级的第一动态电压；/n根据所述第一IV曲线确定施加于所述源极与所述漏极上的第二电压，并监测在所述第二电压作用下所述源极和所述漏极之间的第二测试电流得到第二IV曲线，其中，所述第二电压包括施加于所述源极与所述漏极中一个级的第二静态电压以及施加于所述源极与所述漏极中另一个级的第二动态电压；/n根据所述第一IV曲线和所述第二IV曲线确定所述钳位光电二极管中钳位层的钳位电压。/n

【技术特征摘要】
1.一种钳位光电二极管的测试方法，其特征在于，所述钳位光电二极管包括光生电荷收集区、钳位层以及设置在所述光生电荷收集区两侧的至少两个悬浮扩散节点，其中，所述至少两个悬浮扩散节点分别为源极和漏极，所述钳位层接地；所述测试方法包括：
确定施加于所述源极与所述漏极上的第一电压，并监测在所述第一电压作用下所述源极和所述漏极之间的第一测试电流得到第一IV曲线，其中，所述第一电压包括施加于所述源极与所述漏极中一个级的第一静态电压以及施加于所述源极与所述漏极中另一个级的第一动态电压；
根据所述第一IV曲线确定施加于所述源极与所述漏极上的第二电压，并监测在所述第二电压作用下所述源极和所述漏极之间的第二测试电流得到第二IV曲线，其中，所述第二电压包括施加于所述源极与所述漏极中一个级的第二静态电压以及施加于所述源极与所述漏极中另一个级的第二动态电压；
根据所述第一IV曲线和所述第二IV曲线确定所述钳位光电二极管中钳位层的钳位电压。


2.如权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述确定施加于所述源极与所述漏极上的第一电压，并监测在所述第一电压作用下所述源极和所述漏极之间的第一测试电流得到第一IV曲线，包括：
将所述第一静态电压设置为初始电压，并控制所述第一动态电压于从第一初值到第一最大值的第一动态变化范围内动态遍历；
在所述第一动态电压动态遍历时监测经过所述源极和所述漏极之间的第一测试电流得到所述第一IV曲线；
所述根据所述第一IV曲线确定施加于所述源极与所述漏极上的第二电压，并监测在所述第二电压作用下所述源极和所述漏极之间的第二测试电流得到第二IV曲线，包括：
根据所述第一IV曲线确定所述钳位层的第一钳位电压值；
将所述第二静态电压设置为第一钳位电压值，并控制所述第二动态电压于从第二初值到第二最大值的第二动态变化范围内动态遍历；
在所述第二动态电压动态遍历时监测经过所述源极和所述漏极之间的第二测试电流得到所述第二IV曲线；
所述根据所述第一IV曲线和所述第二IV曲线确定所述钳位光电二极管中钳位层的钳位电压，包括：
根据所述第二IV曲线确定所述钳位层的第二钳位电压值；
根据所述第一钳位电压值和所述第二钳位电压值确定所述钳位层的钳位电压。


3.如权利要求2所述的测试方法，其特征在于，所述根据所述第一IV曲线确定所述钳位层的第一钳位电压值，包括：
当所述第一测试电流停止随电压的升高而趋于饱和时，将所述第一测试电流对应的所述第一动态电压值确定为所述第一钳位电压值。


4.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷述宇，
申请(专利权)人：宁波飞芯电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33