能缩减电极信号延迟的正照帧转移CCD制造技术

一种能缩减电极信号延迟的正照帧转移CCD，所述正照帧转移CCD包括光敏区、过渡区、存贮区和延展存贮区，所述光敏区和过渡区上设置了驱动引线组，所述存贮区和延展存贮区上设置了连接引线组，驱动电平输出端输出的控制电平可以通过连接引线组和驱动引线组快速地传输到相应的驱动电极上，从而使正照帧转移CCD的各个功能单元可以高效地完成信号转移动作；本发明专利技术的有益技术效果是：提供了一种能缩减电极信号延迟的正照帧转移CCD，该正照帧转移CCD通过金属层来向像元传输控制电平，控制电平传输时间较短，使得正照帧转移CCD可以工作于较高的工作频率条件下，正照帧转移CCD的高速成像能力较强。

Positive frame transfer with reduced electrode signal delay CCD

A reduced electrode signal delay is full frame transfer CCD, the positive photo frame transfer CCD photosensitive area, transition area, storage area and the extension of storage area, the photosensitive region and the transition region is arranged on the drive wire group, the storage area and the extension of storage area is arranged on the connecting wire group. The control level of a driving output level of output can be connected with the driving lead and lead group group quickly transferred to the corresponding driving electrode, which is according to each function unit frame transfer CCD can efficiently complete the signal transfer action; the technical effect is: provide a kind of electrode can reduce the signal delay the photo frame transfer CCD, the photo frame transfer CCD through the metal layer to the pixel transmission control level, control level transmission time is short, the work frequency is full frame transfer CCD can work in high Under the condition, the high speed imaging ability of the forward frame transfer CCD.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种正照帧转移CCD，尤其涉及一种能缩减电极信号延迟的正照帧转移CCD。
技术介绍
正照帧转移CCD是一种典型的CCD类型，其结构中包括光敏区和存贮区，其中，光敏区包含多个像元，各个像元之间通过沟阻隔离，存贮区和光敏区结构相同，只是存贮区的上表面覆盖有用来遮挡光线的遮挡层；正照帧转移CCD工作时，光敏区先进行积分以产生光生电荷，积分过程完结后，先将光敏区内的光生电荷转移到存贮区中，然后再将存贮区中的光生电荷转移到后级电路中进行处理。为了记录快速变化的过程或快速移动的目标（例如高速弹头的飞行轨迹、汽车高速碰撞试验的过程、闪电的产生与消失等），需要采用高速成像技术，高速成像技术的核心为高速图像传感器，这就对CCD的工作频率提出了较高的要求。现有技术中，为了使正照帧转移CCD能够高速成像，通常采用多抽头并行输出结构将多路信号同时并行输出，再利用图像处理技术将多路信号合成为完整的图像，即便如此，正照帧转移CCD的工作频率仍然难以满足高速成像的要求，影响正照帧转移CCD工作频率进一步提高的主要因素是时钟引线的RC延迟：时钟引线存在于光敏区和存贮区中，用于为电荷转移提供控制电平，在常规设计中，时钟引线一般采用多晶硅制作，由于多晶硅材料本身的电阻率特性导致时钟引线具有一定的电阻，时钟引线会与衬底材料及中间的绝缘介质材料一起形成一个电容，由于电容存在充放电时间，受到电容充放电时间影响，控制电平在时钟引线上的传播时间相对较长，如果仅仅单方面的提高控制电平的工作频率，将会使得信号来不及转移，而基于现有工艺条件，RC延迟又无法得到进一步缩减，这就导致了正照帧转移CCD的工作频率难以得到进一步提高。
技术实现思路
针对
技术介绍
中的问题，本专利技术提出了一种能缩减电极信号延迟的正照帧转移CCD，其创新在于：所述正照帧转移CCD包括光敏区、过渡区、存贮区和延展存贮区；光敏区下端与过渡区上端连接，过渡区下端与存贮区上端连接，存贮区下端与延展存贮区连接；所述光敏区的列数和行数与存贮区的列数和行数相同，所述过渡区的列数和行数与延展存贮区的列数和行数相同；所述光敏区内位于同一列上的多个像元记为一个像元列，所述过渡区内位于同一列上的多个像元记为一个过渡像元列，所述存贮区内位于同一列上的多个存贮单元记为存贮列，所述延展存贮区内位于同一列上的多个存贮单元记为过渡存贮列；位置对应的像元列和过渡像元列记为一个成像列，位置对应的存贮列和过渡存贮列记为一个转移列；每个成像列中均设置有一第一驱动引线组，单个第一驱动引线组由多根第一金属层组成，第一金属层的轴向与成像列轴向平行，相邻第一金属层之间留有间隙；第一金属层布设在像元表面，第一金属层位于像元信道沟阻的上方，第一金属层的宽度小于或等于像元信道沟阻的宽度；单个第一驱动引线组中的第一金属层数量与单个像元所对应的驱动电极数量相同，单个像元中的多个驱动电极一一对应地与多根第一金属层连接，同一成像列中的多个像元均按相同方式与相应的第一驱动引线组中的多个第一金属层连接；每个转移列中均设置有一第二驱动引线组，单个第二驱动引线组由多根第二金属层组成，第二金属层的轴向与转移列轴向平行，相邻第二金属层之间留有间隙；所述存贮区和延展存贮区表面设置有用于遮挡光线的遮挡层，第二金属层布设在存贮区上方的遮挡层表面；单个第二驱动引线组中的第二金属层数量与单个存贮单元所对应的驱动电极数量相同，单个存贮单元所对应的驱动电极数量与单个像元所对应的驱动电极数量相同，遮挡层上设置有与驱动电极匹配的连接孔，驱动电极通过连接孔与第二金属层连接，单个存贮单元中的多个驱动电极一一对应地与多根第二金属层连接，同一转移列中的多个存贮单元均按相同方式与相应的第二驱动引线组中的多个第二金属层连接；所述过渡区上设置有第一连接引线组和第二连接引线组；第一连接引线组和第二连接引线组互相平行，第一连接引线组的轴向与第一驱动引线组的轴向垂直；第一连接引线组由多根第三金属层组成，单个第一连接引线组中的第三金属层数量与单个第二驱动引线组中的第二金属层数量相同；单个第二连接引线组由多根第四金属层组成，单个第一连接引线组中的第三金属层数量与单个第一连接引线组中的第三金属层数量相同；第一驱动引线组中的多根第一金属层与第一连接引线组中的多根第三金属层一一对应地连接，多个第一驱动引线组按相同方式与第一连接引线组连接；第二驱动引线组中的多根第二金属层与第二连接引线组中的多根第四金属层一一对应地连接，多个第二驱动引线组按相同方式与第二连接引线组连接；第三金属层的一端与第一驱动电平输出端连接，多根第三金属层分别对应多个第一驱动电平输出端；第四金属层的一端与第二驱动电平输出端连接，多根第四金属层分别对应多个第二驱动电平输出端。前述方案的原理是：基于现有知识可知，金属的电阻率远远小于多晶硅的电阻率，即便采用比多晶硅更厚的金属层来制作引线，金属层的方块电阻仍远小于多晶硅的方块电阻，显然，通过金属层来传输控制电平将大大缩减传输时间，这就使得正照帧转移CCD的工作频率可以得到进一步提高，为此，专利技术人进行了大量研究并最终提出了本专利技术的方案；在本专利技术中，考虑到正照帧转移CCD的信号转移需要以及为引线（即驱动引线组和连接引线组）布设提供物理空间，本专利技术在正照帧转移CCD中设置了过渡区以及与过渡区适配的延展存贮区（延展存贮区用于将过渡区中的信号向外转移），正照帧转移CCD工作时，由于过渡区上方被引线部分阻挡（虽然光敏区上也设置了第一金属层，但第一金属层位于像元信道沟阻的上方，像元信道沟阻本身就是成像死区，因此，第一金属层不会对光敏区的成像造成影响），因此，过渡区中的信号没有价值，在进行读出操作时，仅将过渡区中的信号通过延展存贮区向外转移，而不作采样处理，只对光敏区中的信号进行采样处理；采用本专利技术后，驱动电平输出端输出的控制电平可以通过连接引线组和驱动引线组快速地传输到相应的驱动电极上，从而使正照帧转移CCD的各个功能单元可以高效地完成信号转移动作，这就使得正照帧转移CCD可以工作于更高的工作频率条件下，提高正照帧转移CCD的高速成像能力。基于前述方案，本专利技术还提出了一种正照帧转移CCD信号输出控制方法，所述正照帧转移CCD如前所述，具体的信号输出控制方法包括：所述光敏区和过渡区所形成的成像区域记为像元区，所述存贮区和延展存贮区所形成的存贮区域记为存储区；具体的步骤为：1）单帧成像过程中，像元区内产生光生电荷后，将像元区内的光生电荷转移至存储区中，无用电荷转移至延展存贮区内，有用电荷转移至存贮区内；所述无用电荷为过渡区所对应的光生电荷，所述有用电荷为光敏区所对应的光生电荷；2）将存储区内的光生电荷输出至后级电路，输出过程中，先输出无用电荷，输出无用电荷时，后级电路不进行采样；3）无用电荷输出完毕后，继续将有用电荷输出至后级电路，输出过程中，后级电路正常采样。前述信号输出控制方法与本专利技术的硬件方案结合使用，配合合理的驱动时序，即可使正照帧转移CCD工作于较高的工作频率条件下，提高正照帧转移CCD的高速成像能力；需要说明的是，本专利技术仅对正照帧转移CCD的控制电平的传输方式进行了改变，正照帧转移CCD的工作原理与现有技术相同，故，关于正照帧转移CCD的其他一些工作细节本文未作详细介绍，如有未本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能缩减电极信号延迟的正照帧转移CCD，其特征在于：所述正照帧转移CCD包括光敏区、过渡区、存贮区和延展存贮区；光敏区下端与过渡区上端连接，过渡区下端与存贮区上端连接，存贮区下端与延展存贮区连接；所述光敏区的列数和行数与存贮区的列数和行数相同，所述过渡区的列数和行数与延展存贮区的列数和行数相同；所述光敏区内位于同一列上的多个像元记为一个像元列，所述过渡区内位于同一列上的多个像元记为一个过渡像元列，所述存贮区内位于同一列上的多个存贮单元记为存贮列，所述延展存贮区内位于同一列上的多个存贮单元记为过渡存贮列；位置对应的像元列和过渡像元列记为一个成像列，位置对应的存贮列和过渡存贮列记为一个转移列；每个成像列中均设置有一第一驱动引线组，单个第一驱动引线组由多根第一金属层组成，第一金属层的轴向与成像列轴向平行，相邻第一金属层之间留有间隙；第一金属层布设在像元表面，第一金属层位于像元信道沟阻的上方，第一金属层的宽度小于或等于像元信道沟阻的宽度；单个第一驱动引线组中的第一金属层数量与单个像元所对应的驱动电极数量相同，单个像元中的多个驱动电极一一对应地与多根第一金属层连接，同一成像列中的多个像元均按相同方式与相应的第一驱动引线组中的多个第一金属层连接；每个转移列中均设置有一第二驱动引线组，单个第二驱动引线组由多根第二金属层组成，第二金属层的轴向与转移列轴向平行，相邻第二金属层之间留有间隙；所述存贮区和延展存贮区表面设置有用于遮挡光线的遮挡层，第二金属层布设在存贮区上方的遮挡层表面；单个第二驱动引线组中的第二金属层数量与单个存贮单元所对应的驱动电极数量相同，单个存贮单元所对应的驱动电极数量与单个像元所对应的驱动电极数量相同，遮挡层上设置有与驱动电极匹配的连接孔，驱动电极通过连接孔与第二金属层连接，单个存贮单元中的多个驱动电极一一对应地与多根第二金属层连接，同一转移列中的多个存贮单元均按相同方式与相应的第二驱动引线组中的多个第二金属层连接；所述过渡区上设置有第一连接引线组和第二连接引线组；第一连接引线组和第二连接引线组互相平行，第一连接引线组的轴向与第一驱动引线组的轴向垂直；第一连接引线组由多根第三金属层组成，单个第一连接引线组中的第三金属层数量与单个第二驱动引线组中的第二金属层数量相同；单个第二连接引线组由多根第四金属层组成，单个第一连接引线组中的第三金属层数量与单个第一连接引线组中的第三金属层数量相同；第一驱动引线组中的多根第一金属层与第一连接引线组中的多根第三金属层一一对应地连接，多个第一驱动引线组按相同方式与第一连接引线组连接；第二驱动引线组中的多根第二金属层与第二连接引线组中的多根第四金属层一一对应地连接，多个第二驱动引线组按相同方式与第二连接引线组连接；第三金属层的一端与第一驱动电平输出端连接，多根第三金属层分别对应多个第一驱动电平输出端；第四金属层的一端与第二驱动电平输出端连接，多根第四金属层分别对应多个第二驱动电平输出端。...

【技术特征摘要】
1.一种能缩减电极信号延迟的正照帧转移CCD，其特征在于：所述正照帧转移CCD包括光敏区、过渡区、存贮区和延展存贮区；光敏区下端与过渡区上端连接，过渡区下端与存贮区上端连接，存贮区下端与延展存贮区连接；所述光敏区的列数和行数与存贮区的列数和行数相同，所述过渡区的列数和行数与延展存贮区的列数和行数相同；所述光敏区内位于同一列上的多个像元记为一个像元列，所述过渡区内位于同一列上的多个像元记为一个过渡像元列，所述存贮区内位于同一列上的多个存贮单元记为存贮列，所述延展存贮区内位于同一列上的多个存贮单元记为过渡存贮列；位置对应的像元列和过渡像元列记为一个成像列，位置对应的存贮列和过渡存贮列记为一个转移列；每个成像列中均设置有一第一驱动引线组，单个第一驱动引线组由多根第一金属层组成，第一金属层的轴向与成像列轴向平行，相邻第一金属层之间留有间隙；第一金属层布设在像元表面，第一金属层位于像元信道沟阻的上方，第一金属层的宽度小于或等于像元信道沟阻的宽度；单个第一驱动引线组中的第一金属层数量与单个像元所对应的驱动电极数量相同，单个像元中的多个驱动电极一一对应地与多根第一金属层连接，同一成像列中的多个像元均按相同方式与相应的第一驱动引线组中的多个第一金属层连接；每个转移列中均设置有一第二驱动引线组，单个第二驱动引线组由多根第二金属层组成，第二金属层的轴向与转移列轴向平行，相邻第二金属层之间留有间隙；所述存贮区和延展存贮区表面设置有用于遮挡光线的遮挡层，第二金属层布设在存贮区上方的遮挡层表面；单个第二驱动引线组中的第二金属层数量与单个存贮单元所对应的驱动电极数量相同，单个存贮单元所对应的驱动电极数量与单个像元所对应的驱动电极数量相同，遮挡层上设置有与驱动电极匹配的连接孔，驱动电极通过连接孔与第二金属层连接，单个存贮单元中的多个驱动电极一一对应地与多根第二金属层连接，同一转移列中的多个存贮单元均按相同方式与相应的第二驱动引线组中的多个第二金属层连接；所述过渡区上设置有第一连接引线组和第二连接引线组；第一连接引线组和第二连接引线组互相平行，第一连接引线组的轴向与第一驱动引线组的轴向垂直；第一连接引线组由多根第三金属层组成，单个第一连接引线组中的第三金属层数量与单个第二驱动引线组中的第二金属层数量相同；单个第二连接引线组由多根第四金属层组成，单个第一连接引线组中的第三金属层数量与单个第一连接引线组中的第三金属层数量相同；第一驱动引线组中的多根第一金属层与第一连接引线组中的多根第三金属层一一对应地连接，多个第一驱动引线组按相同方式与第一连接引线组连接；第二驱动引线组中的多根第二金属层与第二连接引线组中的多根第四金属层一一对应地连接，多个第二驱动引线组按相同方式与第二连接引线组连接；第三金属层的一端与第一驱动电平输出端连接，多根第三金属层分别对应多个第一驱动电平输出端；第四金属层的一端与第二驱动电平输出端连接，多根第四金属层分别对应多个第二驱动电平输出端。2.一种正照帧转移CCD信号输出控制方法，所述正照帧转移CCD包括光敏区、过渡区、存贮区和延展存贮区；光敏区下端与过渡区上端连接，过渡区下端与存贮区上端连接，存贮区下端与延展存贮区连接；所述光敏区的列数和行数与存贮区的列数和行数相同，所述过渡区的列数和行数与延展存...

【专利技术属性】
技术研发人员：王廷栋，刘昌林，翁雪涛，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十四研究所，
类型：发明
国别省市：重庆;50