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4.7.1 Dynamic Range 的定义 . 26
4.7.2 Dynamic Range 的影响因素 . 26
4.8 Uniformity 的定义及影响因素 . 27
4.8.1 Uniformity 的定义 27
4.8.2 Uniformity 的影响因素 28
4.9 Distortion 的定义及影响因素 . 29
4.9.1 Distortion 的定义 29
4.9.2 Distortion 的影响因素 29
5 CCD 成像各性能参数的测试结果及分析 31
5.1 MTF 的测试结果及分析 31
5.2 SNR 的测试结果及分析 32
5.3 Blooming 的测试结果及分析 . 33
5.4 CTF 的测试结果及分析 35
5.5 Dynamic Range 的测试结果及分析 37
5.6 Uniformity 的测试结果及分析 . 37
5.7 Distortion 的测试结果及分析 . 38
结 论 40
致 谢 41
参 考 文 献 . 42
1 绪论
1.1 本课题研究背景和意义
60 年代末期，半导体技术已在几个方面取得了突破性进展。首先是关于 Si-SiO2
界面态研究的进展，用 SiO2结合较少的渗透材料做出了低表面密度的双层介质材料，
使器件的稳定性得到了保证，其次是利用离子注入法生成了厚度约1μm的掺杂分布，
使创造高质量的绝缘膜成为可能；第三是制成了电子束曝光的专用光致抗蚀胶，使图
版的尺寸向微细方向又跨越了一大步；第四是解决了半导体材料的均匀性受器件制造
工序特别是高温工序的影响问题。其它还有器件方面的成就，如表面电荷晶体管已制
成；半导体动态存贮单元的实用化等等，所有这些成就都是CCD 诞生的基础，并为后
来的发展提供了必要的前提条件。
CCD 的概念提出后，第一个 8位 CCD 很快就制成了。由于它的潜力被许多科技工
作者所认识，所以在很短的时间内几乎所有的电子学领域都提出了应用的设想。如根
据 CCD 存贮电荷的能力直接提出了CCD 记忆电路和逻辑电路的方案；电荷作信息载体
的优越性导致了它用作信号处理的许多建议；硅对探测可见光辐射的能力，使人们很
快形成了CCD 图像传感器的概念，等等。
20 多年来，CCD 得到了很大的发展，特别是在固体成像和信号处理等技术领域，
已独树一帜，影响极大。但它仍处在发展阶段，最近的研究表明，它的潜力远远超过
了现有器件的能力，在光谱响应、电荷搜集、电荷转移效率、读出噪声等方面有可能
得到较大的改进。
在扩展 CCD 的工作频限方面，德克萨斯仪器公司(TI)已做出了波长响应范围为10-4
~1μm 的器件(TI 3P CCD)，他们的这个成就是在解决了薄氧化层的生长工艺和表
面抗反射涂层的技术之后取得的，从而将CCD的工作范围扩展到了x射线和紫外波段。
在提高电荷搜集效率方面，T1 3P CCD也达到了较高水平。它的光敏面较大(＞30
μm)，厚度与耗尽层的深度接近，这可使光子的“目标”更大，同时也为进入到半导
体内部的光子提供了理想条件，避免了光生电荷向非转移方向扩散，从而提高了电荷
搜集效率。
T1 3P CCD 的电荷转移效率为0.99995，在串联移位寄存器中，能够转移信号 2500
次。限制转移效率进一步提高的主要原因是寄生电荷包。目前已采取了一些有效的方
法，包括结构、工艺、使用条件等的改进，基本可消除寄生电荷包，从而使 CCD 向更