емою ФПЗС зі зворотним засвіченням. Накопичення заряду в неосвітлених осередках відбувається з двох причин:
. Термічна генерація рухливих носіїв заряду в збідненим шарі.
. Дифузійне розтікання носіїв, фотогенерованих в квазінеітральной області (КНО) підкладки.
Усунення термічної генерації можливо при охолодженні підкладки, а підбором величин керуючих напруг ширина КНО може бути мінімізована і в найменшій мірі КНО впливатиме на характеристику зображення. Кількісно оцінити зазначені процеси можна тільки за допомогою приладно-технологічного моделювання.
Рис.2.2. Схема процесу визначення модуляції вихідного сигналу.
Для отримання величини модуляції залежно від просторового дозволу, тобто ФПМ, необхідно використовувати метод крайової функції розсіювання. Цей метод був відпрацьований за допомогою приладно-технологічного моделювання.
Для отримання ФПМ для початку необхідно отримати крайову функцію розсіювання (КФР), що представляє із себе залежність величин фотогенерованих зарядів у фотоприйомних осередках ФПЗС від положення світи (ріс.2.3.б).
Рис.2.3. Зображення (а) і крайова функція розсіювання (б).
Отримання КФР припускає сканування зображення при освітленні перпендикулярно поверхні. КФР дає хороший опис переходу від освітленої ділянки до неосвітленій. Можна бачити, що такий перехід не є миттєвим, як в ідеальних приладах, а являє собою плавний перехід від темного до світлого. Причиною розмиття переходу є дифузія.
Наступний крок це взяття похідною від КФР. Результатом взяття похідною буде функція лінії розсіяння (ФЛР) (Ріс.2.4.а).
Рис.2.4. Функція лінії розсіяння (а) і функція передачі модуляції (б)
ФЛР являє собою ступінь розмиття краю отриманого зображення. При прагненні системи до ідеальної ФЛР буде прагнути до дельта-функції. Після Фур'є перетворення ФЛР отримаємо ФПМ. Ідеальна ФПМ повинна у всьому діапазоні дозволів мати максимальний контраст близький до одиниці, тобто не перекручувати контраст вихідного об'єкта. Але насправді такого не відбувається. На графіку (Ріс.2.4.б) бачимо, що на низьких частотах затухання мало, але швидко збільшується при збільшенні частоти.
. 2 Шляхи вирішення
Мета роботи являє собою розробку методики моделювання технологічного процесу і фотоелектричних характеристик ФПЗС зі зворотним засвіченням. У процесі роботи визначаються оптимальні конструктивно-технологічних параметри підкладки ФПЗС і величини керуючих впливів на основі результатів моделювання величини модуляції сигналу фотоприймальний ПЗС-осередки.
Розв'язувана завдання полягає у відпрацюванні методики практичного моделювання значення модуляції вихідного сигналу ФПЗС зі зворотним засвіченням на базі комерційного пакету приладно-технологічного моделювання Sentaurus TCAD (Synopsys). Відпрацювання методики полягає в розробці етапів проектування для оптимізації структури та отримання чисельної моделі, що дає реальні параметри техпроцесу.
Засоби рішення: двовимірне приладно-технологічне моделювання за допомогою програмного комплексу SENTAURUS TCAD (Synopsys)
. 3 2D моделювання структури
Двовимірне моделювання проводилося за допомогою наступних програм комплексу SENTAURUS TCAD:
- програма технологічного моделювання Sentaurus Process
- програма створення структури Sentaurus Structure Editor (SSE),
програма створення сітки Sentaurus Mesh (SMesh),
програма моделювання фізичних процесів Sentaurus Device (SDevice),
програма візуалізації результату моделювання Tecplot SV.
Рис. 2.5. Блок-схема послідовності моделювання та файлового оточення програм
Основною частиною роботи був процес розробки методики оптимізації структури для отримання необхідних параметрів приладів. В якості методики виділено етапи приладно-технологічного проектування, представлені на рис.2.6.
З реального технологічного процесу виготовлення експериментального зразка беруться параметри техпроцесу і застосовуються для чисельного моделювання техпроцесу в програмі Sentaurus Process. Чисельне моделювання з використанням зв'язки програм Sentaurus Process - SMesh - SDevice може займати велику кількість часу для однієї структури і не підходить для перебору різних параметрів структури (опору і товщини підкладки, керуючі напруги і т.д.) для визначення оптимального значення параметрів приладу для максималізації модуляції вих...
