[發明專利]大滿阱容量帶抗暈結構的CCD

有效

• 申請號: 201711102973.6
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107706203B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 王小東;汪朝敏;李博樂;涂戈
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十四研究所
• 主分類號: H01L27/148
• 分類號: H01L27/148
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 王海軍

本發明公開了一種大滿阱容量帶抗暈結構的CCD，所述CCD為多個像元構成的可見光幀轉移結構的面陣CCD；其創新在于：單個像元包括四個轉移控制柵、兩個勢壘區、兩個勢阱區和兩個抗暈柵；本發明的有益技術效果是：提供了一種大滿阱容量帶抗暈結構的CCD，該CCD具備較大的滿阱容量，像元的量子效率也較高，而且具備較強的抗暈能力，可有效提高圖像的對比度和動態范圍。

技術領域

本發明涉及一種CCD技術，尤其涉及一種大滿阱容量帶抗暈結構的CCD。

背景技術

可見光幀轉移結構的面陣CCD(下簡稱可見光面陣CCD)是一種高靈敏度的光電傳感器，在光譜測繪、圖形掃描、快速掃描成像、定標測量等系統中都有廣泛的應用，而且可見光面陣CCD具有很寬的光譜探測范圍，對近紫外到近紅外的光譜范圍都有較好的響應。

雖然，可見光面陣CCD性能優良，但是，現有的可見光面陣CCD的滿阱電子數一般在100ke^-～500ke^-范圍內，其滿阱容量較小，若將這種可見光面陣CCD用于衛星對地成像或者光譜掃描，由于成像區域較大，受器件滿阱容量限制，圖像的對比度和動態范圍都較低，，無法滿足衛星對地成像或光譜掃描的需求。

發明內容

針對背景技術中的問題，本發明提出了一種大滿阱容量帶抗暈結構的CCD，所述CCD為多個像元構成的可見光幀轉移結構的面陣CCD；其創新在于：單個像元包括四個轉移控制柵、兩個勢壘區、兩個勢阱區和兩個抗暈柵；所述勢壘區的周向輪廓為矩形，所述勢阱區的周向輪廓為矩形；所述勢壘區的左側邊所在方向記為A方向，與A方向垂直的方向記為B方向；勢壘區和勢阱區沿B方向排列：第一勢壘區的右側邊與第一勢阱區的左側邊相連，第一勢阱區的右側邊與第二勢壘區的左側邊相連，第二勢壘區的右側邊與第二勢阱區的左側邊相連，第二勢阱區的右側邊形成像元的輸出側；兩個勢壘區和兩個勢阱區所組成的區域記為轉移區，轉移區的周向輪廓為矩形；第一轉移控制柵設置在第一勢壘區表面，第二轉移控制柵設置在第一勢阱區表面，第三轉移控制柵設置在第二勢壘區表面，第四轉移控制柵設置在第二勢阱區表面；單個勢壘區在B方向上的尺寸為3μm，單個勢阱區在B方向上的尺寸為52μm，轉移區在A方向上的尺寸為62μm；兩個抗暈柵設置在成像區的上側；所述抗暈柵的周向輪廓為矩形，抗暈柵在B方向上的尺寸小于勢阱區在B方向上的尺寸；第一抗暈柵的下側邊與第一勢阱區的上側邊相連，第二抗暈柵的下側邊與第二勢阱區的上側邊相連，抗暈柵位于相應勢阱區的中部。

前述方案中設置了四個轉移控制柵，實際應用時，四個轉移控制柵作兩相轉移控制應用(即將將第一轉移控制柵和第二轉移控制柵短接作為一個轉移相使用，將第三轉移控制柵和第四轉移控制柵短接作為另一個轉移相使用)，之所以制作四個轉移控制柵，是為了使器件能夠與現有的多次多晶硅工藝相兼容；

將第一勢壘區的左側邊記為像元的輸入側；采用前述像元結構構成可見光面陣CCD時，將同一列上三個順次排列的像元分別記為像元1、像元2和像元3，像元1的輸出側與像元2的輸入側相連，像元2的輸出側與像元3的輸入側相連，同一列中的多個像元按前述方式連接，多個轉移區即形成一條轉移通道；可見光面陣CCD工作時，其單個工作周期可分為三個階段：第一階段是光積分階段，外部光線照射在像元上產生光生電子(光生電子存儲在勢阱區中)；第二階段是內部信號合并階段，通過轉移控制柵控制第一勢阱區內的光生電子轉移到第二勢阱區中，從而將兩個勢阱區內的光生電子合并；第三階段是轉移階段，仍然通過轉移控制柵，按常規的垂直轉移方式或水平轉移方式，使多個像元內的光生電子沿轉移通道順次向外轉移；