内线帧转移CCD制造技术

本发明专利技术公开了一种内线帧转移CCD，包括像元阵列、垂直转移栅、水平CCD结构和读出放大器，在所述像元阵列和垂直转移栅之间还设有存储单元阵列，所述像元阵列的像元中设有像元光敏区和像元垂直转移区，在所述像元光敏区和像元垂直转移区之间设有像元转移栅和像元转移栅下势垒。本发明专利技术提出了一种新的CCD结构，设置所述像元转移栅和像元转移栅下势垒实现像元光敏区中的光积分过程和光电荷转移过程的隔离，可在光敏区中设置像元倍增结构；设置存储单元阵列实现光电荷转移过程和信号读出过程的隔离，可在水平移位寄存器末端设置倍增移位寄存器，从而便于实现前级像元电荷倍增和后级移位寄存器倍增的双倍增功能。

【技术实现步骤摘要】
内线帧转移CCD
本专利技术涉及微光成像领域，特别涉及一种内线帧转移CCD。
技术介绍
传统电荷耦合器件(ChargeCoupleDevice,简称CCD)一般分为线阵类型CCD(LinearCCD)、全帧转移类型(FullFrameTransferCCD)、帧转移类型(FrameTransferCCD)、内线转移类型(InterlineTransferCCD)、时间延迟积分型(TimeDelayIntegrationCCD)、电子倍增型(ElectronMultiplyingCCD)等几种类型的CCD，每种类型CCD有自己的性能特点和光谱探测优势，应用于不同场景和领域。为提高CCD的探测灵敏度，实现微光甚至单光子探测，需要实现倍增功能，传统的内线转移CCD没有倍增功能和存储阵列，而帧转移CCD由于快态转移时信号是边转移边积分，很难实现光积分过程和转移过程的隔离，无法实现像元和移位寄存器的双倍增，因此需要一种能够方便实现像元和移位寄存器的双倍增功能的CCD结构。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供了一种容易实现倍增功能的内线帧转移CCD(InterlineFrameTransferCCD，简称IFTCCD)。本专利技术的技术方案如下：一种内线帧转移CCD，包括像元阵列、垂直转移栅、水平CCD结构和读出放大器，在所述像元阵列和垂直转移栅之间还设有存储单元阵列，所述像元阵列的像元中设有像元光敏区,所述像元光敏区的一侧设有像元垂直转移区，在所述像元光敏区和像元垂直转移区之间设有像元转移栅和像元转移栅下势垒，所述像元转移栅和像元转移栅下势垒用于像元光敏区中光积分过程和光电荷转移过程的隔离。进一步的，所述像元转移栅连接像元转移控制时序，所述像元转移控制时序用于通过像元转移栅控制像元转移栅下势垒处于开启或关闭状态。进一步的，所述像元阵列包括像元衬底，所述像元衬底上设有多个像元，每个所述像元的像元光敏区和像元垂直转移区均设置在像元衬底上，在所述像元光敏区和像元垂直转移区的上端设有像元光敏区表面介质层，在所述像元垂直转移区的正上方设有履盖在像元光敏区表面介质层上的像元垂直CCD转移栅，所述像元垂直CCD转移栅连接像元快态转移时序；所述像元垂直CCD转移栅包括至少两个驱动相，所述像元转移栅设置在像元垂直CCD转移栅的一个驱动相临近像元光敏区的一端，且所述像元垂直CCD转移栅的对应驱动相的一端交叠设置在像元转移栅上；在所述像元垂直转移区中对应像元垂直CCD转移栅每一相的一端分别设有像元垂直CCD转移栅下势垒，所述像元垂直CCD转移栅下势垒将像元垂直转移区分隔成多个像元垂直转移沟道；在所述像元光敏区的外沿设有一圈像元沟阻，所述像元沟阻中对应像元转移栅下方的位置处设有像元转移栅下势垒，所述像元转移栅下势垒的一端连接像元光敏区，另一端连接像元垂直转移沟道。进一步的，所述像元垂直CCD转移栅包括像元垂直CCD转移栅V1相和像元垂直CCD转移栅V2相两个驱动相，在所述像元垂直CCD转移栅V2相临近像元光敏区的一端设有像元转移栅，所述像元垂直CCD转移栅V2相的对应端交叠设置在像元转移栅上。进一步的，所述像元光敏区内部设有像元倍增结构，所述像元倍增结构能够实现光电荷在像元光敏区的信号倍增功能。进一步的，所述存储单元阵列包括存储单元衬底，所述存储单元衬底上设有多个存储单元，每个所述存储单元均包括设在存储单元衬底上的存储单元光敏区，所述存储单元光敏区的两侧设有存储单元沟阻，在所述存储单元光敏区的上端履盖有存储单元光敏区表面介质层，在所述存储单元光敏区表面介质层上端履盖有存储单元垂直CCD转移栅，所述存储单元垂直CCD转移栅连接存储单元快态转移时序，在所述存储单元垂直CCD转移栅的上端履盖有遮光层；所述存储单元垂直CCD转移栅包括至少两个驱动相，在所述存储单元光敏区中对应存储单元垂直CCD转移栅每一驱动相的一端分别设有存储单元垂直CCD转移栅下势垒，所述存储单元垂直CCD转移栅下势垒将存储单元光敏区分隔成多个存储单元垂直转移沟道。进一步的，所述存储单元快态转移时序与像元快态转移时序相互独立，当像元阵列的光电荷在像元快态转移时序的控制下通过像元垂直转移沟道快速转移到存储单元阵列后，存储单元阵列中各存储单元在存储单元快态转移时序的控制下通过存储单元垂直转移沟道将光电荷快速转移至各存储单元。进一步的，所述水平CCD结构包括与垂直转移栅连接的水平移位寄存器，所述水平移位寄存器的末端连接有水平输出栅，所述水平输出栅通过输出节点与读出放大器连接。进一步的，在所述水平移位寄存器与水平输出栅之间设有倍增移位寄存器，所述倍增移位寄存器的两端分别通过过扫位与水平移位寄存器和水平输出栅连接。有益效果：本专利技术提出了一种新的CCD结构，设置有像元转移栅、像元转移栅下势垒和存储单元阵列，像元转移栅和像元转移栅下势垒将像元光敏区和像元垂直转移区隔离，从而将像元光敏区中的光积分过程和光电荷转移过程隔离，便于在像元光敏区中设置像元倍增结构，实现像元的电荷倍增功能；存储单元阵列将光敏区和水平读出隔离，实现了光电荷转移过程和信号读出过程的隔离，便于在水平移位寄存器末端设置倍增移位寄存器，实现后级的移位寄存器电荷倍增功能，从而便于实现前级像元电荷倍增和后级移位寄存器倍增的双倍增功能。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为像元阵列的结构示意图；图3为图2中X方向的剖面示意图；图4为图2中Y方向的剖面示意图；图5为存储单元阵列的结构示意图；图6为图5中X方向的剖面示意图；图7为图5中Y方向的剖面示意图。图中，1.像元阵列，2.存储单元阵列，3.暗参考行，4.暗参考列，5.垂直转移栅，7.读出放大器，10.像元衬底，11.像元光敏区，12像元沟阻，13.像元转移栅，14.像元垂直CCD转移栅V1相，15.像元垂直CCD转移栅V2相，16.像元光敏区表面介质层，17.像元转移栅下势垒，18.像元垂直CCD转移栅下势垒，19.像元垂直转移沟道，20.像元倍增结构，21.存储单元光敏区，22.存储单元沟阻，23.遮光层，24.存储单元垂直转移栅VS1相，25.存储单元垂直转移栅VS2相，26.存储单元光敏区表面介质层，27.存储单元垂直CCD转移栅下势垒，28.存储单元垂直转移沟道，29.存储单元衬底，61.水平移位寄存器，62.过扫位，63.倍增移位寄存器，64.输出节点，65.水平输出栅。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术实施例中的技术方案，并使本专利技术实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术实施例中技术方案作进一步详细的说明。在本专利技术的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内线帧转移CCD，包括像元阵列、垂直转移栅、水平CCD结构和读出放大器，其特征在于，在所述像元阵列和垂直转移栅之间设有存储单元阵列，所述像元阵列的像元中设有像元光敏区,所述像元光敏区的一侧设有像元垂直转移区，在所述像元光敏区和像元垂直转移区之间设有像元转移栅和像元转移栅下势垒，所述像元转移栅和像元转移栅下势垒用于像元中光敏区光积分过程和光电荷转移过程的隔离。/n

【技术特征摘要】
1.一种内线帧转移CCD，包括像元阵列、垂直转移栅、水平CCD结构和读出放大器，其特征在于，在所述像元阵列和垂直转移栅之间设有存储单元阵列，所述像元阵列的像元中设有像元光敏区,所述像元光敏区的一侧设有像元垂直转移区，在所述像元光敏区和像元垂直转移区之间设有像元转移栅和像元转移栅下势垒，所述像元转移栅和像元转移栅下势垒用于像元中光敏区光积分过程和光电荷转移过程的隔离。


2.根据权利要求1所述的内线帧转移CCD，其特征在于，所述像元转移栅连接像元转移控制时序，所述像元转移控制时序用于通过像元转移栅控制像元转移栅下势垒处于开启或关闭状态。


3.根据权利要求1所述的内线帧转移CCD，其特征在于，所述像元阵列包括像元衬底，所述像元衬底上设有多个像元，每个所述像元的像元光敏区和像元垂直转移区均设置在像元衬底上，在所述像元光敏区和像元垂直转移区的上端设有像元光敏区表面介质层，在所述像元垂直转移区的正上方设有履盖在像元光敏区表面介质层上的像元垂直CCD转移栅，所述像元垂直CCD转移栅连接像元快态转移时序；
所述像元垂直CCD转移栅包括至少两个驱动相，所述像元转移栅设置在像元垂直CCD转移栅的一个驱动相临近像元光敏区的一端，且所述像元垂直CCD转移栅的对应驱动相的一端交叠设置在像元转移栅上；在所述像元垂直转移区中对应像元垂直CCD转移栅每一相的一端分别设有像元垂直CCD转移栅下势垒，所述像元垂直CCD转移栅下势垒将像元垂直转移区分隔成多个像元垂直转移沟道；在所述像元光敏区的外沿设有一圈像元沟阻，所述像元沟阻中对应像元转移栅下方的位置处设有像元转移栅下势垒，所述像元转移栅下势垒的一端连接像元光敏区，另一端连接像元垂直转移沟道。


4.根据权利要求3所述的内线帧转移CCD，其特征在于，所述像元垂直CCD转移栅包括像元垂直CCD转移栅V1相和像元垂直CCD转移栅V2相两个驱动相，在所述像元垂直CCD转移栅V2相临近像元光敏区的一端设有像...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小东，熊平，汪朝敏，钟四成，李立，
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