Матричный фотоприемник на приборах с зарядовой связью

 

(19)SU(11)993778(13)A1(51)  МПК ⁵    _H01L27/04(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 17.12.2012 - прекратил действиеПошлина:

(54) МАТРИЧНЫЙ ФОТОПРИЕМНИК НА ПРИБОРАХ С ЗАРЯДОВОЙ СВЯЗЬЮ

Изобретение относится к микроэлектронике, а более конкретно к интегральным фотоэлектрическим преобразователям на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС), и может быть использовано в телевизионных системах для обработки оптической информации. Известен матричный фотоприемник на ПЗС, содержащий электроды переноса заряда, а также дополнительно электрод хранения фонового заряда, управляющие электроды и область стока фонового заряда. Разрешающая способность матричных приемников на основе таких ячеек не может быть сделана достаточно высокой из-за дополнительных электродов. Известен матричный фотоприемник на приборах с зарядовой связью с межстрочным считыванием, содержащий полупроводниковую подложку, покрытую слоем диэлектрика с расположенными на нем в каждой ячейке электродами накопления и переноса заряда, а также сброса фонового заряда, в которой имеются области с повышенной концентрации основной примеси, где расположен области противоположного подложке типа проводимости. Недостатком такого приемника является недостаточная разрешающая способность отдельно выполненного электрода сброса фонового заряда. Целью изобретения является увеличение разрешающей способности. Цель достигается тем, что в матричном фотоприемнике на приборах с зарядовой связью с межстрочным считыванием, содержащем полупроводниковую подложку, покрытую слоем диэлектрика с расположен- ными на нем в каждой ячейке электродами накопления и переноса заряда, а также сброса фонового заряда, в которой имеются области с повышенной концентрацией основной примеси, в которых расположены области противоположного подложке типа проводимости, электрод сброса фонового заряда в каждой ячейке объединен из электродов переноса заряда. При этом число элементов в ячейке матричного фотоприемника уменьшено и таким образом увеличена разрешающая способность приемника за счет уменьшения общей площади ячейки. На фиг. 1 изображена топологическая схема двух ячеек фотоприемника; на фиг. 2 - ее структура. Приемник выполнен на полупроводниковой подложке 1, например, из кремния n-типа проводимости. В приповерхностном объеме подложки выполнены области 2p-типа проводимости, расположенные в областях 3 n-типа, служащие областями сброса фонового заряда и имеющие концентрацию примеси выше 10¹⁸ см^-3, расположенные в областях 3 n-типа проводимости, предназначенные для разделения строк матрицы фотоприемника и имеющие концентрацию (7 - 10) ˙ 10¹⁷ см^-3. Подложка покрыта слоем 4 диэлектрика, например окислом кремния, толщиной 0,1 мкм. На слое 4 расположены электроды, например, из поликристаллического кремния: накопления 5, переноса заряда в регистре 6, 7 и 8 и электрод 9 считывания информационного заряда. Электроды между собой разделены слоем 10 окисла кремния. В каждой фоточувствительной области на участке, примыкающем к области 2, сформированы области 11, имеющие промежуточную концентрацию доноров по отношению к подложке и области 3 (3 - 5) ˙ 10¹⁷ см^-3, причем по периметру 12 полупроводниковой подложки 1 они совмещены с краем отверстия, выполненного в накопительном электроде 5 и перекрываемого тактовым электродом переноса 7. Таким образом, электрод 7 является также электродом области 11. Фотоприемник работает следующим образом. Во время накопления на электроды 4 подается напряжение отрицательной полярности U_н, на областях 2 постоянно поддерживается небольшое запирающее напряжение U_ст, на электродах 9 небольшой положительный потенциал, обеспечивающий разделение зарядов в областях накопления и регистра переноса, в котором под действием тактовых напряжений U_т ≃ 10 В происходит считывание предшествующего кадра. Время накопления обычно равно времени считывания кадра, поэтому после завершения процедуры считывания кадра регистр свободен от заряда, а в областях накопления фотоприемника завершено накопление зарядовых пакетов, содержащих информационную и фоновую составляющие. Для их разделения на электрод 8 подается тактовый потенциал U_т, а на электрод 9 - отрицательное напряжение U_н, достаточное для перевода под электрод 8 информационной части накопленного заряда. Затем на электроде 9 вновь устанавливается положительный потенциал, на электрод 7 подается напряжение U_ст ≃ 15 В, превышающее U_т, и порог инверсии поверхностной проводимости в областях 11, а потенциал на электроде 5 понижается, вследствие чего фоновая составляющая накопленного заряда переходит в область 2. При установлении на электроде 7 потенциала U_т, а на электроде 5 потенциала U_н начинается новый цикл накопления и считывания зарядов. Технико-экономические преимущества приемника обусловлены меньшим числом элементов в ячейке. Этим достигается сокращение размеров ячейки не менее, чем на 20% , что в такой же мере улучшает разрешающую способность и позволяет увеличить степень интеграции прибора не менее чем в 1,5 раза без снижения процента выхода годных за счет упрощения электродной структуры. (56) Патент США N 4190351, кл. 357-24, опублик. 1980. Патент США 4040076, кл. 357-24, опублик. 1977.

Формула изобретения

МАТРИЧНЫЙ ФОТОПРИЕМНИК НА ПРИБОРАХ С ЗАРЯДОВОЙ СВЯЗЬЮ с межстpочным считыванием, содеpжащий полупpоводниковую подложку, покpытую слоем диэлектpика с pасположенными на нем в каждой ячейке электpодами накопления и пеpеноса заpяда, а также сбpоса фонового заpяда, в котоpой имеются области с повышенной концентpацией основной пpимеси, где pасположены области пpотивоположного подложке типа пpоводимости, отличающийся тем, что, с целью увеличения pазpешающей способности, электpод сбpоса фонового заpяда в каждой ячейке объединен с одним из электpодов пеpеноса заpяда.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2