具備信號電荷選擇功能的ccd像元結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種具備信號電荷選擇功能的CCD像元結(jié)構(gòu)，包括有效信號儲存區(qū)、無效信號泄放區(qū)、有效信號讀出勢壘、信號分割勢壘、感光區(qū)、CCD處理單元、信號儲存區(qū)和光敏區(qū)勢壘；感光區(qū)與信號儲存區(qū)連接；信號儲存區(qū)輸出端分別與有效信號讀出勢壘和信號分割勢壘連接，有效信號讀出勢壘與有效信號儲存區(qū)的連接，信號分割勢壘與無效信號泄放區(qū)連接；有效信號儲存區(qū)的通過光敏區(qū)勢壘與CCD處理單元連接；有效信號讀出勢壘上方設(shè)置有有效信號讀出柵，信號分割勢壘上方設(shè)置有信號分割柵；本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：增強了CCD像元結(jié)構(gòu)的功能，可通過CCD像元結(jié)構(gòu)對感光區(qū)輸出的信號進行主動選擇，提高傳感器性能。
【專利說明】具備信號電荷選擇功能的CCD像元結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電荷耦合元件，尤其涉及一種具備信號電荷選擇功能的CCD像元結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]普通的CCD像元結(jié)構(gòu)的功能十分有限，只能進行信號收集(即從感光區(qū)將信號導(dǎo)出)和信號讀出(即將信號轉(zhuǎn)移至CCD處理單元)兩種操作，無法對CCD像元結(jié)構(gòu)收集到的信號進行選擇；為了改善CXD像元結(jié)構(gòu)的功能，有的CXD像元結(jié)構(gòu)上還附加了信號泄放區(qū)，通過信號泄放區(qū)形成的短板效應(yīng)來將多余的信號泄放掉，從而使CXD像元結(jié)構(gòu)對信號具備一定的選擇能力，但這種選擇是一種被動選擇，無法主動控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對【背景技術(shù)】中的問題，本發(fā)明提出了一種具備信號電荷選擇功能的CCD像元結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)為:所述CCD像元結(jié)構(gòu)包括有效信號儲存區(qū)、無效信號泄放區(qū)、有效信號讀出勢壘、信號分割勢壘、感光區(qū)、CCD處理單元、信號儲存區(qū)和光敏區(qū)勢壘；所述感光區(qū)的輸出端與信號儲存區(qū)的輸入端連接；信號儲存區(qū)的輸出端分別與有效信號讀出勢壘內(nèi)側(cè)和信號分割勢壘內(nèi)側(cè)連接，有效信號讀出勢壘外側(cè)與有效信號儲存區(qū)的一側(cè)連接，信號分割勢壘外側(cè)與無效信號泄放區(qū)連接；有效信號儲存區(qū)的另一側(cè)通過光敏區(qū)勢壘與CXD處理單元連接；有效信號讀出勢壘上方設(shè)置有有效信號讀出柵，信號分割勢壘上方設(shè)置有信號分割柵；
當向有效信號讀出柵施加高電壓時，信號儲存區(qū)內(nèi)的信號通過有效信號讀出勢壘轉(zhuǎn)移至有效信號儲存區(qū)，然后經(jīng)光敏區(qū)勢壘傳輸至CCD處理單元內(nèi)；當向信號分割柵施加高電壓時，信號儲存區(qū)內(nèi)的信號通過信號分割勢壘轉(zhuǎn)移至無效信號泄放區(qū)，轉(zhuǎn)移至無效信號泄放區(qū)的信號最終被泄放掉(信號泄放方式與現(xiàn)有技術(shù)相同，即在無效信號泄放區(qū)外接高電壓)。
[0004]另外，與現(xiàn)有技術(shù)相同地，信號儲存區(qū)和CXD處理單元上方均設(shè)置有控制用的多晶娃電極；
前述方案的原理是:采用本發(fā)明方案后，有效信號讀出柵和信號分割柵使信號儲存區(qū)的輸出端分別與有效信號儲存區(qū)和無效信號泄放區(qū)形成兩條通道；基于半導(dǎo)體行業(yè)的一般常識，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚，通過控制轉(zhuǎn)移柵上的電壓就能控制信號的走向，當我們在有效信號讀出柵上施加高電壓時，信號儲存區(qū)內(nèi)存儲的信號就會向有效信號儲存區(qū)轉(zhuǎn)移，當我們在信號分割柵上施加高電壓時，信號儲存區(qū)內(nèi)存儲的信號就會向無效信號泄放區(qū)轉(zhuǎn)移，這就使得我們可以通過控制有效信號讀出柵和信號分割柵上的電壓來控制CXD像元結(jié)構(gòu)內(nèi)的信號走向，從而使CCD像元結(jié)構(gòu)具備對信號進行主動選擇的能力，這種“主動選擇”極大的豐富了 CCD像元結(jié)構(gòu)的功能，技術(shù)人員可根據(jù)應(yīng)用需要制定靈活多變的控制策略，并且解決了現(xiàn)有技術(shù)僅能依賴短板效應(yīng)進行被動選擇的缺陷。[0005]本發(fā)明方案的一種簡單應(yīng)用如下:按時序向有效信號讀出柵和信號分割柵交替施加高電壓，并將施加高電壓的時序與CCD控制時序進行聯(lián)動。
[0006]為了有效利用空間，控制器件尺寸，本發(fā)明還針對各個功能區(qū)的分布位置提出了如下優(yōu)選方案:所述有效信號讀出勢壘、信號分割勢壘和感光區(qū)沿信號儲存區(qū)周向分布。
[0007]為了避免有效信號讀出柵和信號分割柵在控制信號轉(zhuǎn)移時發(fā)生相互干擾，本發(fā)明還作了如下改進:所述有效信號讀出勢壘和信號分割勢壘分別位于信號儲存區(qū)左右兩側(cè)。
[0008]優(yōu)選地，所述信號儲存區(qū)的橫截面為L形結(jié)構(gòu)體，有效信號讀出勢壘和信號分割勢壘分別位于L形結(jié)構(gòu)體上豎直段的兩側(cè)；所述感光區(qū)與信號儲存區(qū)的連接處位于L形結(jié)構(gòu)體上橫向段的外端。
[0009]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:增強了 C⑶像元結(jié)構(gòu)的功能，可通過CXD像元結(jié)構(gòu)對感光區(qū)輸出的信號進行主動選擇，提高傳感器性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1、本發(fā)明的原理示意圖；
圖2、本發(fā)明提出的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)方式的俯視圖(圖中將柵介質(zhì)層及柵介質(zhì)層以上的部分作了透明處理，其中，有效信號讀出柵所覆蓋的區(qū)域與有效信號讀出勢壘對應(yīng)，信號分割柵所覆蓋的區(qū)域與信號分割勢壘對應(yīng)，多晶硅柵一所覆蓋的區(qū)域與光敏區(qū)勢壘和CXD處理單元所組成的T形區(qū)域相對應(yīng)，多晶硅柵二所覆蓋的區(qū)域與信號儲存區(qū)相對應(yīng))；
圖3、圖2中所示結(jié)構(gòu)在A-A’位置處的剖面視圖；
圖4、圖2中所示結(jié)構(gòu)在B-B’位置處的剖面視圖；
圖中各個標記所對應(yīng)的結(jié)構(gòu)分別為:有效信號儲存區(qū)1、無效信號泄放區(qū)2、有效信號讀出柵3、信號分割柵4、感光區(qū)5、CCD處理單元6、信號儲存區(qū)7、溝阻8、光敏區(qū)勢壘9、有效信號讀出勢壘10、信號分割勢壘11、多晶硅柵一 12、多晶硅柵二 13、鋁層14、襯底層15、柵介質(zhì)層16。
【具體實施方式】
[0011]—種具備信號電荷選擇功能的(XD像元結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)為:所述(XD像元結(jié)構(gòu)包括有效信號儲存區(qū)1、無效信號泄放區(qū)2、有效信號讀出勢壘10、信號分割勢壘11、感光區(qū)5、CCD處理單元6、信號儲存區(qū)7和光敏區(qū)勢壘9 ;所述感光區(qū)5的輸出端與信號儲存區(qū)7的輸入端連接；信號儲存區(qū)7的輸出端分別與有效信號讀出勢壘10內(nèi)側(cè)和信號分割勢壘11內(nèi)側(cè)連接，有效信號讀出勢壘10外側(cè)與有效信號儲存區(qū)I的一側(cè)連接，信號分割勢壘11外側(cè)與無效信號泄放區(qū)2連接；有效信號儲存區(qū)I的另一側(cè)通過光敏區(qū)勢壘9與CXD處理單元6連接；有效信號讀出勢壘10上方設(shè)置有有效信號讀出柵3，信號分割勢壘11上方設(shè)置有信號分割柵4 ；
當向有效信號讀出柵3施加高電壓時，信號儲存區(qū)7內(nèi)的信號通過有效信號讀出勢壘10轉(zhuǎn)移至有效信號儲存區(qū)I，然后經(jīng)光敏區(qū)勢壘9傳輸至CXD處理單元6內(nèi)；當向信號分割柵4施加高電壓時，信號儲存區(qū)7內(nèi)的信號通過信號分割勢壘11轉(zhuǎn)移至無效信號泄放區(qū)2，轉(zhuǎn)移至無效信號泄放區(qū)2的信號最終被泄放掉。
[0012]進一步地，所述有效信號讀出勢壘10、信號分割勢壘11和感光區(qū)5沿信號儲存區(qū)7周向分布。
[0013]進一步地，所述有效信號讀出勢壘10和信號分割勢壘11分別位于信號儲存區(qū)7左右兩側(cè)。
[0014]進一步地，所述信號儲存區(qū)7的橫截面為L形結(jié)構(gòu)體，有效信號讀出勢壘10和信號分割勢壘11分別位于L形結(jié)構(gòu)體上豎直段的兩側(cè)；所述感光區(qū)5與信號儲存區(qū)7的連接處位于L形結(jié)構(gòu)體上橫向段的外端。
[0015]本發(fā)明的結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)有成熟的半導(dǎo)體工藝制作，本發(fā)明的核心創(chuàng)新點在于在信號儲存區(qū)7上設(shè)置了兩條信號轉(zhuǎn)移路徑(即有效信號讀出勢壘10和信號分割勢壘11 )，其余不涉及核心創(chuàng)新點的部分，如有未盡之處，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)以現(xiàn)有技術(shù)來理解。
【權(quán)利要求】
1.一種具備信號電荷選擇功能的CCD像元結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述CCD像元結(jié)構(gòu)包括有效信號儲存區(qū)(I)、無效信號泄放區(qū)(2)、有效信號讀出勢壘(10)、信號分割勢壘(11)、感光區(qū)(5)、(XD處理單元(6)、信號儲存區(qū)(7)和光敏區(qū)勢壘(9);所述感光區(qū)(5)的輸出端與信號儲存區(qū)(7)的輸入端連接；信號儲存區(qū)(7)的輸出端分別與有效信號讀出勢壘(10)內(nèi)側(cè)和信號分割勢壘(11)內(nèi)側(cè)連接，有效信號讀出勢壘(10)外側(cè)與有效信號儲存區(qū)(I)的一側(cè)連接，信號分割勢壘(11)外側(cè)與無效信號泄放區(qū)(2)連接；有效信號儲存區(qū)(I)的另一側(cè)通過光敏區(qū)勢壘(9)與CXD處理單元(6)連接；有效信號讀出勢壘(10)上方設(shè)置有有效信號讀出柵(3)，信號分割勢壘(11)上方設(shè)置有信號分割柵(4)； 當向有效信號讀出柵(3)施加高電壓時，信號儲存區(qū)(7)內(nèi)的信號通過有效信號讀出勢壘(10)轉(zhuǎn)移至有效信號儲存區(qū)(1)，然后經(jīng)光敏區(qū)勢壘(9)傳輸至CXD處理單元(6)內(nèi)；當向信號分割柵(4)施加高電壓時，信號儲存區(qū)(7)內(nèi)的信號通過信號分割勢壘(11)轉(zhuǎn)移至無效信號泄放區(qū)(2 )，轉(zhuǎn)移至無效信號泄放區(qū)(2 )的信號最終被泄放掉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備信號電荷選擇功能的CCD像元結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述有效信號讀出勢壘(10)、信號分割勢壘(11)和感光區(qū)(5)沿信號儲存區(qū)(7)周向分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具備信號電荷選擇功能的CCD像元結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述有效信號讀出勢壘(10)和信號分割勢壘(11)分別位于信號儲存區(qū)(7)左右兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具備信號電荷選擇功能的CCD像元結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述信號儲存區(qū)(7)的橫截面為L形結(jié)構(gòu)體，有效信號讀出勢壘(10)和信號分割勢壘(11)分別位于L形結(jié)構(gòu)體上豎直段的兩側(cè)；所述感光區(qū)(5)與信號儲存區(qū)(7)的連接處位于L形結(jié)構(gòu)體上橫向段的外端。
【文檔編號】H01L27/148GK103594480SQ201310627833
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】熊平, 史澤林, 李立, 羅海波, 向鵬飛, 唐遵烈 申請人:中國電子科技集團公司第四十四研究所