“噪声和电荷泵浦测量表明,在栅极氧化物中存在供体状边界陷阱,在正面照明配置中不存在。陷阱密度随与界面距离的变化呈指数关系,并达到2x10e17cm的值。在1.8nm处为-3.在制造过程中的不同步骤进行的电测量表明,这些边界陷阱是在背面配置的工艺循环中产生的,该背面循环包括晶片上侧翻转,键合,薄化和VIA开口。

陷阱使氧化物电场发生扭曲,并使平带电压相对于正面配置发生偏移,就好像背面配置中存在1.6x10e-8C/cm2的正电荷重心在1.7nm处一样,从而改变了漏极和栅极电流曲线。

我们发现,类似供体的边界陷阱也会影响背面设备的长期性能。进行随时间变化的介电击穿和负偏置温度不稳定性测量以评估寿命。正如预期的那样,两种情况下边界陷阱在寿命预测中的作用是不同的,但是无论如何,相对于正面照明的CMOS图像传感器,背面的可靠性都会下降。”

但对于背面照明配置下CMOS图像传感器的性能和可靠性下降的结论,FeliceRusso却认为:

该论文作者的意图并非表明“LFoundry数据表明BSI传感器不如FSI可靠”,而是评估特定BSI流程固有的潜在可靠性失败机制,而不是强调一般的BSI可靠性弱点。LFoundry生产的BSI传感器采用了多种处理技术,超出了所有产品的可靠性要求。

广泛被接受的BSI工艺对装料效果敏感,与特定的工艺流程和生产线无关。它可能导致氧化物降解,这主要与氧化物中施主状陷阱的另外分布有关,位于距氧化硅界面(边界/慢陷阱)的隧穿距离之内,并且可能与氧空位有关。

由大学发布的这项工作基于晶片级特征数据,该数据是在2018年使用专用的测试结构收集的,该结构经过适当修改以强调BSI主要工艺步骤对陷阱产生的影响而制造的专用测试结构。

为了解决这些潜在的固有故障机制,已实施了多种工程解决方案,以满足直至汽车级的所有可靠性要求。我们较早发表的着作表明BSI可以将FSITDDB寿命与经过适当设计的解决方案相匹配。可以理解,并非所有解决方案都可以发布。

结果已被用于进一步改善BSI产品的性能,并确定用于下一代BSI传感器的后续创新解决方案。

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