电荷耦合横向滤波器制造技术

本发明专利技术涉及一种并入串出型的电荷耦合横向滤波器，它具有第一种导电型的隐埋沟道，并具有扩散到另一种构成时钟电极的埋沟的许多区．输入端也由制备在与另一种导电型的相关区中制备的第一种导电型区域所组成．这些区的尺寸形成加权因子，并构成双极晶体管的发射极，其基极由时钟电极构成，而集电极则由沟道构成．待滤波的输入信号首先被转换成电流，然后再把该电流分配给所有的各发射极．把具有正、负加权因子的各级结合在一起，构成一个ＣＣＤ是很容易的．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种由多级串接的电荷耦合器件组成的电荷耦合横向滤波器。它包括供施加输入信号用的第一装置;用来使输入信号与加权因子相乘的、将该输入信号形成若干加权的信号，再把加权的信号以并行方式加至电荷耦合器件的所说级中去的第二装置;以及用来将加入的信号通过电荷耦合器件传至与读出装置相连的输出端的第三装置。这种电荷耦合器件是埋沟型的，在其半导体主体的表面上有一传输电荷的通道，并具有主要由一种导电型形成的表面层。该表面层可以在其整个厚度上是耗尽的，并提供一排构成所说的第三装置之要素的电荷，该表面层还包括一组第二导电型的表面区。这些电极全部与电荷耦合器件所说的各级连在一起，而且每一个表面区之内或之上均有第一导电型的一个区，这些电极被第二导电型的相关表面区的中间部分与第一导电型的半导体层分开。在文献经常提到电荷耦合横向滤波器。大多数常用的电荷耦合器件(CCD)是由MOS元件组成的。在该器件中，用于存储和传输电荷包的电极都是在传输电荷通道上面的一层薄氧化层上形成一些导电层。在一结构密排的实施例中，输入信号是串联地加至CCD的输入端上的，而加权的输出信号则以并行方式从CCD的各级引出。然后，在相加器中将它们彼此相加。前段所述的这种电荷耦合横向滤波器尤其可从E.A.Wolshei-mer的、于1983年4月出版的、IEEE Journal of Solid State Circuits，Volume SC-18，No.2，PP 193～200的、题为“一种以高速线性电荷注入的并入串出结型电荷耦合器件滤波器”(A PISO JCCD Filter with High-SpeedLinear Charge Injection)的论文得知。在该种器件中，采用了一种埋沟型的CCD。该电荷传输通道是由生长在p-型基片上的一个n型外延层形成的。该电极是由构成外延层的P-N结的p-型表面区组成的。因有这些结，故该器件被称作JCCD(结型 CCD)。工作时，这些结加反向偏置。与上述常规横向滤波器相反，由所有的输入信号形成若干个以并行方式加到CCD的加权信号，经过电荷传输通道，并在CCD中与先前引入的加权信号相加。相加后的信号经过通道传至通道的输出端。在该输出端输出信号能以串行方式取出(PISO＝并入一串出)。这种公知的器件特别具有下列优点，即能采用双极制造工艺，因此滤波器能与双极电路集成在一个公共半导体主体上。为了引入加权后的输入信号，n-型区可在相连的p-型区中形成，这样可得到一个双极晶体管结构，其中的n区构成发射极，作为CCD电极的p型表面区构成基极，而n型电荷传输通道的下面部位构成了其集电极。在上述出版物中，介绍了一种在CCD输入级引入加权信号作为发射极电流的方法。在已知的滤波器中，对每个输入级均能执行其电压/电流转换。除滤波器的系数或加权因子在CCD外部形成之外，该法还要求一个快速外围电路。此外，还采用二条JCCD线，一条供正加权因子使用，另一条供负加权因子使用。本专利技术的目的尤其在于提供开头段落所述的那种电荷耦合横向滤波器，结构较简单，所需要的外围电路数量也较少。本专利技术更进一步的目的在于提供一种把具有正加权因子和负加权因子的那些级安排在一个公共JCCD上的电荷耦合横向滤波器。本专利技术尤其以这样一个公认的事实为基础，即它可以方便地把待滤波的信号先转换成电流，然后再按照加权因子所决定的比值将电流分配到所有的各个级上。根据本专利技术的电荷耦合横向滤波器，其特征是提供一种用以将输入信号按其幅值的大小转换成电流的装置，第一导电型区的表面面积构成了所说的加权因子，而这些区又被一起连接到一个提供所说的电流的一个公共接点上。采用本专利技术，电路布局变得十分简单，对所说的若干级仅仅需要一个电压/电流转换，此外所需的本来由分立元件构成的加权因子，则可以集成在该CCD之中。一个由于正系数和负系数只要求单一的CCD的结构密排的最佳实施例之特征在于一排电极除了包括第二导电型的所说的一组表面区(以下称作第一组)之外，还包括第二导电型的第二组表面区，后者均与所说的电荷耦合器件的各级相连;每个这些表面区之内或之上都有一个第一导电型的区，这些表面区被相连的第二导电型表面区的中间部位与第一导电型半导体层分开，每一个这种第一导电型的区表面面积构成一个所说的加权因子，而这些区均接在一个公共接点(以下称作第二接点)上;并具备一个把与输入信号幅值成反比的电流加到第二接点上的装置。现在参照一个实施例和附图，对本专利技术加以更全面的描述。图1为根据本专利技术的一种电荷耦合横向滤波器的电路框图。图2为这种滤波器一实施例的纵向剖面图。图3是图2所示的实施例俯视图。图4和图5都是图2所示实施例的剖面图。图6为这种滤波器的部分电路。图7为图2所示器件运行时所用的时钟电压。图8为时钟电压存在时，在传输通道中的电位分配情况。图9为本专利技术滤波器的第二实施例的俯视图。图10表明了图9所示器件的电路。图11为本专利技术的滤波器的第三实施例的电路框图。图12为本专利技术的滤波器的第四实施例的电路框图。图1表明了本专利技术所涉及的一种电荷耦合横向滤波器的原理电路框图。该电路包括一个电荷耦合器件1，在此器件内，电荷是按顺时针方向转移的，于输出端2取出输入信号。器件1代表着一系列的级3，彼此之间有电荷转移。各个级3均备有并行输入端4，通过它们可提供并行的输入信号。这些输入信号通过将待滤波信号S与加权因子α0、α1、α2等相乘后得到的。对于瞬时输出信号，下列公式是成立的Vout(t)＝Σn=0N]]>αnS(t-nT)其中，T代表每级的延时。系数αo…αn可从所要求的滤波器特性计算出来。图2示出了本专利技术的并入串出式的横向滤波器的电路图，剖面图中所示的电荷耦合器件就是前述出版物中的JCCD型器件。图3～5示出了这种电荷耦合器件的部分俯视图以及垂直电荷转移方向上的几个剖面图。该器件是在半导体主体6上构成的，其结构可选用在一个P型硅基片7上再生长一层n型外延层8的常规双极集成电路之结构。JCCD的隐埋沟道是在外延层8的岛形部位9形成的。外延层8的侧向边界由岛形隔离层10所限定。在本实施例中，隔离岛是由从半导体主体的表面穿过外延层8延伸至基片7的P型区所组成的。当然，本专利技术并不受此限制，其它的便于应用的公知的隔离工艺也是适用的。例如，其中的P型区10可用氮化硅结构或沟槽来代替。由P-N结16与沟道9分开的P型区12、13、14和15所构成的电极代替了通常用来引入时钟电压的MOS电极。由俯视图3以及剖面图4和5可知，区域12～15大体上延伸在沟道9的整个宽度上。很明显，在岛状隔离层是用介质材料(如SiO2)或沟槽构成的情况下，区域12～15可延伸在沟道(岛)10的整个宽度上。但是，在岛状隔离层是由P型区构成的本申请案的情况下，在区域10和电极12～15之间应留有足够大的空隙18，至少在加电压后，使区域10和电极12～15不被击穿。本案中，空隙18的尺寸大约选用4微米左右。为了得到空隙18的一个精确定义，隔离层10是由两部分组成的，即10a和10b。部分10a，所谓的深部分，从半导体主体表面延伸至基片7。该区一般在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由若干多级串接的电荷耦合器件组成的电荷耦合横向滤波器，包括供施加输入信号用的第一装置；用以使输入信号与加权因相乘的、将该输入信号形成若干加权的信号，再把加权后的信号以并行方式加至电荷耦合器件的所说级中去的第二装置；以及用以将加入的信号通过电荷耦合器件传至与读出装置相连的输出端的第三装置；这种电荷耦合器件是埋沟型的，在其半导体主体的表面上有一传递电荷的通道，并具有主要由一种导电型形的表面层，该表面层，可以在其整个厚度上是耗尽的，并提供一排构成所说的第三装置之要素的电荷，该表面层还包括一组第二导电型的表面区，这些电极全部与电荷耦合器件所说的各级连在一起，而且每一个表面区之内或之上均有第一导电型的一个区，这些电极被第二导电型的相关表面区的中间部分与第一导电型的半导体层分开，其特征是提供一种用以将输入信号按其幅值的大小转换成电流的装置，第一导电型区的表面积构成了所说的加权因子，而这些又被一起连接到一个提供所说的电流的一个公共接点上。

【技术特征摘要】
1.一种由若干多级串接的电荷耦合器件组成的电荷耦合横向滤波器，包括供施加输入信号用的第一装置；用以使输入信号与加权因相乘的、将该输入信号形成若干加权的信号，再把加权后的信号以并行方式加至电荷耦合器件的所说级中去的第二装置；以及用以将加入的信号通过电荷耦合器件传至与读出装置相连的输出端的第三装置；这种电荷耦合器件是埋沟型的，在其半导体主体的表面上有一传递电荷的通道，并具有主要由一种导电型形的表面层，该表面层，可以在其整个厚度上是耗尽的，并提供一排构成所说的第三装置之要素的电荷，该表面层还包括一组第二导电型的表面区，这些电极全部与电荷耦合器件所说的各级连在一起，而且每一个表面区之内或之上均有第一导电型的一个区，这些电极被第二导电型的相关表面区的中间部分与第一导电型的半导体层分开，其特征是提供一种用以将输入信号按其幅值的大小转换成电流的装置，第一导电型区的表面积构成了所说的加权因子，而这些又被一起连接到一个提供所说的电流的一个公共接点上。2.根据权利要求1所要求的一种电荷耦合横向滤波器，其特征在于一排电极除了包括第二导电型的所说的一组表面区(以下称作第一组)之外，还包括第二导电型的第二组表面区，后者均与所说的电荷耦合器件的各级相连;并且每个这些表面区之内或之上都有一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：克莱夫斯特，蒙特古，帕特尔斯，
申请(专利权)人：菲利浦光灯制造公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]