[發明專利]一種同時實現大信號處理和高頻轉移的CCD結構

有效

• 申請號: 202011214091.0
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112331688B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 汪朝敏;周建勇;韓恒利;王廷棟;江海波;何達;程順昌;尹俊;王小東;劉昌林
• 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

本發明涉及CCD器件技術領域，具體涉及一種同時實現大信號處理和高頻轉移的CCD結構，包括襯底、溝阻、多晶硅電極，輸出節點，靠近輸出節點的溝阻形狀為弧形，遠離輸出節點的形狀為直線形，所述溝阻左側中間位置具有一個向外凸起；所述多晶硅電極包括多層多晶硅電極，且各層多晶硅電極依次交替排列設置，多晶硅電極層之間不留間隙，多晶硅電極具有多條多晶硅柵，每條多晶硅柵位于溝阻外側的部分為直線，位于溝阻內側的部分為弧形，且越接近輸出節點，其弧度越大。本發明中通過弧形多晶硅電極實現CCD信號電子的逐步匯集，同時兼顧了大信號處理和高頻轉移的問題。

技術領域

本發明涉及CCD器件技術領域，具體涉及一種同時實現大信號處理和高頻轉移的CCD結構。

背景技術

電荷藕合器件(Charge Couple Devices,CCD)屬于一種集成電路，具有光電轉換、信號儲存、轉移(傳輸)、輸出、處理以及電子快門等多種獨特功能。電荷耦合器件(CCD)是由相距極近的MOS電容器排成陣列，加上適當的時序脈沖后，CCD能按可控方式，沿半導體襯底移動電荷量。CCD能執行廣泛的電子學功能，包括圖像傳感，數據存儲和信號處理，具有噪聲低、圖像均勻、體積小等優點，廣泛用于圖像攝取及信號處理等領域。為了進一步提高CCD器件感光靈敏度，減小多晶硅柵對光的吸收損失，提高CCD器件的量子效率，后續出現了透明柵電極CCD、多晶硅薄柵CCD、虛相CCD、背照CCD等多種結構的CCD器件。

如圖1、圖3、圖5、圖7和圖9所示，在傳統的多晶硅薄柵CCD結構中，部分信號電子輸出時距離輸出節點遠，由于信號電子轉移所需的時間與距離的平方成反比，遠的距離降低了工作頻率。如果減小圖中所示多晶硅電極的高度，雖然縮短了部分信號電子輸出時距離輸出節點遠的問題，提高了工作頻率，但是由于CCD的信號處理量與多晶硅電極的面積成正比，多晶硅電極高度的減小將導致多晶硅電極面積的減小，降低CCD的信號處理量。

發明內容

為了解決傳統CCD由于信號電子距離輸出節點距離遠而導致的電子轉移效率與信號處理量不能兼顧的問題，本發明提供一種同時實現大信號處理和高頻轉移的CCD結構，可以同時兼顧CCD信號處理量和高頻轉移的問題。

一種同時實現大信號處理和高頻轉移的CCD結構，包括：襯底、溝阻、多晶硅電極，輸出節點，所述溝阻為襯底上的摻雜區域，所述溝阻的外邊緣的上下兩側為直線形狀，所述溝阻的外邊緣的的左側為向左邊凸出的“凸”形直線形狀，所述溝阻的內邊緣左側部分為向外凸出的圓弧形狀，所述圓弧形狀的中間位置具有一個向左凸出的矩形線條，且凸出的矩形部分的形狀與溝阻外邊緣左側的“凸”形直線形狀相對應；溝阻的內邊緣的上下兩側均為直線形狀；所述溝阻的外邊緣與所述溝阻的內邊緣間隔一定距離；所述多晶硅電極為沉積于所述襯底上的條形薄膜，且所述多晶硅電極位于溝阻內側的形狀為弧形；所述輸出節點靠近溝阻左側中部位置，所述輸出節點設置于弧形多晶硅電極內側的襯底上。

進一步的，所述多晶硅電極包括多層多晶硅電極，分別是第一層多晶硅電極、第二層多晶硅電極、第三層多晶硅電極,……,第N層多晶硅電極。

進一步的，每層多晶硅電極具有多條多晶硅柵。

進一步的，對于沉積在襯底上的任意一層多晶硅電極，該多晶硅電極上的每條多晶硅柵位于溝阻外側的部分為直線條狀，位于溝阻內側的部分為弧線條狀，且弧線的曲率半徑隨著越靠近CCD輸出節點越大。

進一步的，對于沉積在襯底上的任意一層多晶硅電極，該層多晶硅電極的多個多晶硅柵連接在一起，該層多晶硅電極與其他層多晶硅電極為絕緣關系。