Фоточувствительный прибор с зарядовой связью

 

Использование: фоточувствительный прибор с зарядовой связью может быть использован в устройствах для передачи,анализа и обработки изображений. Сущность изобретения: фоточувствительный прибор с зарядовой связью выполнен на полупроводниковой подложке и огражден на ней стопорной диффузионной шиной. На участках, свободных от функциональных элементов схемы, создают охранные зоны в виде закороченных p-n-переходов, которые примыкают к стопорной диффузионной шине, причем размеры охранной зоны должны быть не менее диффузионной длины для носителей заряда в полупроводниковой подложке , а место закоротки должно быть внутри р-п-перехода. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 01 L27/148

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4839859/25 (22) 07.05.90 (46) 30.03.93, Бюл. ¹ 12 (71) Научно-производственное объединение

"Электрон" (72) В.А.Арутюнов и О,В,Сорокин (56) Секен К., Томпсет M.Ïðèáîðû с переносом заряда, М.: Мир, 1978, с. 156 — 217. Хоувз М„Морган Д, Приборы с зарядовой связью, М,; Энергоиздат, 1981, с, 307, (54) ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР С

ЗАРЯДОВОЙ СВЯЗЬЮ (57) Использование: фоточувствительный прибор с зарядовой связью может быть исИзобретение относится к полупроводниковой электронике, а именно к устройствам для преобразования оптических изображений в электрические сигналы, Оно может быть использовано в телевизионной технике в системах обнаружения, передачи и анализа изображений.

Цель изобретения — повышение точности фотоэлектрического преобразования путем ограничения притока зарядов с периферии схемы, На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого прибора. В качестве примера взят двухрегистровый линейный фоточувствительный прибор с зарядовой связью. Это может быть и любой другой линейный или матричный прибор с зарядовой связью, Прибор содержит ряд фоточувствительных элементов 1, секцию 2 переноса зарядов с четных фоточувствительных элементов 8, секцию 3 переноса зарядов с нечетных фоточувствительных элементов, считывающие регистры 4, вход,, Ы2„„1805513А1 пользован в устройствах для передачи, анализа и обработки изображений. Сущность изобретения: фоточувствительный прибор с зарядовой связью выполнен на полупроводниковой подложке и огражден на ней стопорной диффузионной шиной, На участках, свободных от функциональных элементов схемы, создают охранные зоны в виде закороченных р — fl-переходов, которые примыкают к стопорной диффузионной шине, причем размеры охранной зоны должны быть не менее диффузионной длины для носителей заряда в полупроводниковой подложке, а место закоротки должно быть внутри р-п-перехода, 2 ил, ные устройства 5 считывающих регистров, выходное устройство 6 считывающих регистров, охранную зону 7, стопорную диффузионную шину 8, На фиг. 1 положение охранной зоны 7 показано для примера. Подобные зоны могут быть размещены на любых местах прибора с зарядовой связью, свободных от его функциональных элементов. Стопорная диффузионная шина 8 (пунктир) показана частично. Такие шины помещают во всех местах, где нужно устранить паразитные зарядовые связи, в частности ими ограждают с внешней сТороны указанные функциональные секции приборас1 по 6.

Структурная схема охранной зоны 7 показаны на фиг, 2, где стопорная диффузионная шина 8, полупроводниковая подложка 9,: слой диэлектрика 10, диффузионная область 11, противоположная подложке 9 по типу проводимости и образующая р — n-переход, шинка 12, закорачивающая р-и-переход на подложку 9, Световое изображение

1805513

Так как охранная зона должна перехва- 45 тывать возможно больший поток паразитивных зарядов, то ее следует помещать вплотную к той стопорной шине, которая ограждает прибор с зарядовой связью с внешней стороны. Это не будет нарушать работу прибора, так как стопорная шина создает надежный потенциальный барьер для перехода зарядов между функциональными элементами прибора и р — n-переходом охранной зоны. 55 проецируют на ряд фоточувствительных элементов 1 например фотодиодов. Излучение, проникающее в фотодиоды 1, генерирует электронно-дырочные пары, которые разделяются на переходе фотодиодов. Неосновные носители заряда, например дырки, уходят из фотодиодов 1 в потенциальные ямы секций переноса зарядов 2 и 3, После завершения процесса накопления заряда считывают, для чего их переводят s считывающие регистра 4. Затем эти заряды последовательно сдвигают вдоль регистров 4 до их выходного устройства 6, вырабатывающего импульсы выходного напряжения соответственно величине поступающих зарядов, Выходные устройства 5 служат для ввода фоновых зарядов, повышающих эффективноСть переноса информационных зарядов по регистрам 4, Участок 7 или любой подобный eMy,расположенный в другом месте, функциойирует как фотодиод в режиме короткого замыкания, Электронно-дырочные пары, генерируемые в полупроводниковой подложке 9 на участке 7 и в диффузионной области

11, определяющей участок 7, разделяются на р — и-переходе и создают ЭДС между полупроводниковой подложкой 9 и диффузионной областью 11. Ток этой ЭДС замыкается шинкой 12, выполненной, например, из алюминия. Дырки и электроны комбинируют на контактной площадке шинки 12 с полупроводниковой подложкой 9 или с диффузионной областью 11. Тем самым участок 7, захватывая электронно-дырочные пары, ограждает функциональные элементы прибора с зарядовой связью от поступления к ним таких электронно-дырочных пар, которые генерируются за пределами функциональных элементов, Тем самым повышается точность фотоэлектрического преобразования, осуществляемого прибором с зарядовой связью.

В противоположную от стопорной шины сторону охранная зона может, в принципе, простираться до тех пор, пока она не будет ограничена другими конструктивными элементами. Минимальная ширина охранной зоны должна соответствовать диффузионной длине L электронно-дырочных пар, так как неравновесная концентрация этих пар убывает с расстоянием х от источника их генерации в подложке по закону ехр (-х/L). Для кремния, применяемого для изготовления фоточувствительных приборов с зарядовой связью L 30 мкм.

Место закоротки должно быть внутри контура р-п-перехода, в районе геометрического центра охранной зоны, При этом, вопервых, схема получается компактной, а во-вторых ее инерционность становится минимальной, так как минимальной становится траектория захваченного диффузионной областью 11 заряда до места контакта с закорачивающей шинкой 12. Шинка 12 кроме закорачивания р — n-перехода экранирует полупроводниковую подложку от проникновения в нее света, поэтому расширение ее поверх слоя 10 диэлектрика улучшает функционирование прибора. Размер шинки 12 при этом ограничивается только возможностью закоротки с другими шинками прибора, Форма охранной зоны, т.е. р-и-перехода с закорачивающей шинки может быть, в принципе, любой. Предложенные структуры могут быть помещены в любом свободном месте интегральной схемы устройства, так как к ним не требуется подводки, например, так, как показано на фиг. 1, т. е. в окружении фун кцио нал ьн ых элементов.

Формула изобретения

Фоточувствительный прибор с зарядовой связью, выполненный на полупроводниковой подложке и изолированный стопорной шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения точности фотоэлектрического преобразования путем ограничения притока зарядов с периферии схемы, на участках, свободных от функциональных элементов схемы, создают охранные зоны в виде закороченных р — n-переходов, которые примыкают к стопорной диффузионной шине, причем линейные размеры охранной зоны выполнены не меньшими диффузионной длины носителей заряда в полупроводниковой подложке, а место закоротки выполнено внутри контура р-п-перехода.

1805513 стиг, /

Составитель О.Сорокин

Техред М. Моргентал КоРРектоР Н,Король Редактор

Заказ 945 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101