阅读说明：本技术 具有增透膜的多谱段tdiccd结构 (Multi-spectrum TDICCD structure with antireflection film ) 是由 杨洪 白雪平 姜华男 李金� 翁雪涛 于 2020-04-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种具有增透膜的多谱段TDICCD结构,包括多个谱段,每个谱段均包括级数选通栅和多个像元,每个像元的左端和右端均设有沟阻,每个所述像元均包括增透膜开窗区域和垂直CCD区域,在所述增透膜开窗区域的上端和下端均设有沟阻,在所述增透膜开窗区域履盖有增透膜,所述垂直CCD区域履盖有复合栅介质,所述复合栅介质履盖有垂直CCD驱动栅。本发明提出了一种新的TDICCD结构,通过采用增透模开窗结构大大减少了垂直CCD驱动栅的覆盖面积,在开窗区域内增大了光线的透射率；级数选通栅CSS引线和垂直CCD驱动栅引线采用分区走线的结构,提高了像元占空比,改善了器件的量子效率。(The invention discloses a multi-spectrum TDICCD structure with an antireflection film, which comprises a plurality of spectrum sections, wherein each spectrum section comprises a series gating grid and a plurality of pixels, the left end and the right end of each pixel are respectively provided with a channel resistor, each pixel comprises an antireflection film windowing region and a vertical CCD region, the upper end and the lower end of the antireflection film windowing region are respectively provided with a channel resistor, the antireflection film windowing region is covered with an antireflection film, the vertical CCD region is covered with a composite grid medium, and the composite grid medium is covered with a vertical CCD driving grid. The invention provides a novel TDICCD structure, which greatly reduces the coverage area of a vertical CCD driving grid by adopting an anti-reflection mode windowing structure, and increases the light transmittance in a windowing area; the series gating CSS lead and the vertical CCD driving grid lead adopt a structure of zone routing, so that the pixel duty ratio is improved, and the quantum efficiency of the device is improved.)

具有增透膜的多谱段TDICCD结构

技术领域

本发明涉及微光成像领域，特别涉及一种具有增透膜的多谱段TDICCD结构。

背景技术

目前，TDICCD(Time Delayed and Integration CCD，即时间延迟积分CCD)在航空航天领域广泛应用，为了使采用TDICCD图像传感器的成像系统具有高信噪比，就要求TDICCD图像传感器具备高量子效率特性，现有技术中，一般采用背面进光设计实现TDICCD图像传感器的高量子效率特性，该设计虽然可以提升器件量子效率，但是与常规正照CCD制作工艺相比，背面进光CCD图像传感器需要背照工艺，由于背照工艺较为复杂，使得背面进光CCD图像传感器成品率低，制作成本高。在不考虑背面进光方式下，可以考虑在像元区域制作微透镜以提升量子效率，但是在航空航天领域，由于太空辐照环境，制作了微透镜的TDICCD图像传感器容易成像模糊。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供了一种能够改善TDICCD图像传感器量子效率特性，并满足以TDICCD图像传感器为核心部件的成像系统信噪比要求的具有增透膜的多谱段TDICCD结构。

本发明的技术方案如下：

一种具有增透膜的多谱段TDICCD结构，包括像元阵列，所述像元阵列包括衬底和间隔设置在衬底上的多个谱段，每个所述谱段均包括至少一个级数选通栅和多个像元，每个所述像元的左端和右端均设有沟阻，每个所述像元均包括增透膜开窗区域，所述增透膜开窗区域履盖有增透膜，在所述增透膜开窗区域的上端和下端均设有沟阻；所述增透膜开窗区域的一侧设有垂直CCD区域，所述垂直CCD区域履盖有复合栅介质，所述复合栅介质履盖有垂直CCD驱动栅，所述垂直CCD驱动栅包括至少两个驱动相；在垂直方向上，同一列像元的垂直CCD驱动栅的相同驱动相通过一个垂直CCD驱动栅引线连接；每个所述级数选通栅分别通过一个级数选通栅CSS引线与级数调节处的像元的垂直CCD驱动栅下端的驱动相电连接。

进一步的，所述增透膜和复合栅介质均包括二氧化硅层和氮化硅层。

进一步的，所述垂直CCD驱动栅的中部沿垂直方向设有履盖在增透膜上的横向抗晕栅，所述垂直CCD驱动栅的每一驱动相对应横向抗晕栅的位置处分别开设有第一接触孔；在垂直方向上，相邻像元的横向抗晕栅互相连通。

进一步的，所述横向抗晕栅采用一次多晶硅，所述垂直CCD驱动栅采用二次多晶硅和三次多晶硅；所述级数选通栅CSS引线采用三次多晶硅，且与对应的垂直CCD驱动栅驱动相的三次多晶硅电连接。

进一步的，所述垂直CCD驱动栅包括垂直CCD驱动栅CI1相、垂直CCD驱动栅CI2相、垂直CCD驱动栅CI3相和垂直CCD驱动栅CI4相四个驱动相，所述垂直CCD驱动栅CI1相和垂直CCD驱动栅CI3相采用二次多晶硅，所述垂直CCD驱动栅CI2相和垂直CCD驱动栅CI4相采用三次多晶硅。

进一步的，所述级数选通栅CSS引线和垂直CCD驱动栅引线采用分区走线的结构，所述级数选通栅CSS引线沿水平方向布线，履盖在对应的像元增透膜开窗区域下端的沟阻上；所述垂直CCD驱动栅引线沿垂直方向布线，履盖在垂直CCD驱动栅的各驱动相上。

进一步的，所述垂直CCD驱动栅引线与垂直CCD驱动栅的驱动相连接处的宽度大于非连接处的宽度，且垂直CCD驱动栅引线与垂直CCD驱动栅的驱动相连接处的中部开设有第二接触孔。

有益效果：本发明提出了一种新的TDICCD结构，通过采用增透模开窗结构大大减少了垂直CCD驱动栅的覆盖面积，在开窗区域内增大了光线的透射率；级数选通栅CSS引线和垂直CCD驱动栅引线采用分区走线的结构，避免了级数选通栅遮挡像元造成像元占空比减小，器件量子效率降低的情况；垂直CCD驱动栅引线的连接处宽于非连接处，可以减小非连接处的宽度，从而减小对垂直CCD驱动栅的覆盖面积，提高像元占空比，改善器件的量子效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为像元的结构示意图；

图3为图2的A-A'向剖面示意图；

图4为级数选通栅CSS引线与垂直CCD驱动栅引线的结构示意图；

图5为图4中垂直CCD驱动栅的二次多晶硅和沟阻、增透模开窗区域的结构示意图；

图6为图4中级数选通栅、级数选通栅CSS引线和垂直CCD驱动栅的三次多晶硅的结构示意图。

图中，1.衬底，2.谱段，3.级数选通栅，4.级数选通栅CSS引线，5.沟阻，6.增透膜开窗区域，7.垂直CCD区域，8.二氧化硅层，9.氮化硅层，11.垂直CCD驱动栅CI1相，12.垂直CCD驱动栅CI2相，13.垂直CCD驱动栅CI3相，14.垂直CCD驱动栅CI4相，15.横向抗晕栅，16.第一接触孔，17.垂直CCD驱动栅引线，18.第二接触孔。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中技术方案作进一步详细的说明。

在本发明的描述中，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含义。

如图1所示，本发明的实施例包括像元阵列，所述像元阵列包括衬底1和间隔设置在衬底1上的多个谱段2。

如图2和图3所示，每个所述谱段2均包括至少一个级数选通栅3和多个像元，每个所述像元的左端和右端均设有沟阻5，每个所述像元均包括增透膜开窗区域6，所述增透膜开窗区域6履盖有增透膜，在所述增透膜开窗区域6的上端和下端均设有沟阻5，所述增透膜开窗区域的一侧设有垂直CCD区域7，所述垂直CCD区域7履盖有复合栅介质，所述复合栅介质履盖有垂直CCD驱动栅；所述增透膜和复合栅介质均包括二氧化硅层8和氮化硅层9。由于增透膜开窗区域6采用了开窗结构，未被多晶硅覆盖，实现了对于波长在350nm～780nm的紫外入射光和可见入射光的增透作用，提高了多谱段TDICCD的量子效率。

所述垂直CCD驱动栅的中部沿垂直方向设有履盖在氮化硅层9上的横向抗晕栅15，在垂直方向上，相邻像元的横向抗晕栅15互相连通；所述横向抗晕栅15采用一次多晶硅，所述垂直CCD驱动栅采用二次多晶硅和三次多晶硅；来自增透膜开窗区域6、垂直CCD区域7的过剩光生电子能够经由横向抗晕栅15排出，从而实现光晕抑制。

所述垂直CCD驱动栅包括至少两个驱动相；由于四驱动相结构相对于两驱动相结构和三驱动相结构满阱特性更优，转移效率更高，为更好地匹配采用像元增透膜开窗结构后量子效率提高的情况，作为优选，本实施例的垂直CCD驱动栅包括垂直CCD驱动栅CI1相11、垂直CCD驱动栅CI2相12、垂直CCD驱动栅CI3相13和垂直CCD驱动栅CI4相14四个驱动相，所述垂直CCD驱动栅CI1相11和垂直CCD驱动栅CI3相13采用二次多晶硅，所述垂直CCD驱动栅CI2相12和垂直CCD驱动栅CI4相14采用三次多晶硅；所述垂直CCD驱动栅CI1相11、垂直CCD驱动栅CI2相12、垂直CCD驱动栅CI3相13和垂直CCD驱动栅CI4相14对应横向抗晕栅15的位置处分别开设有第一接触孔16。垂直CCD驱动栅的多晶硅栅采用“镂空”设计，露出了“镂空”区域下方的横向抗晕栅15，便于横向抗晕栅15的布孔走线，而且能够降低横向抗晕栅15的电阻，实现横向抗晕15的有效电学连接。

在垂直方向上，同一列像元的各垂直CCD驱动栅CI1相11之间、各垂直CCD驱动栅CI2相12之间、各垂直CCD驱动栅CI3相13之间以及各垂直CCD驱动栅CI4相14之间，分别通过一个垂直CCD驱动栅引线17连接，所述垂直CCD驱动栅引线17采用金属引线，且沿垂直方向布线，履盖在垂直CCD驱动栅的各驱动相上，所述垂直CCD驱动栅引线17与垂直CCD驱动栅的驱动相连接处的宽度大于非连接处的宽度，在垂直CCD驱动栅引线17与垂直CCD驱动栅驱动相连接处的中部还可以开设第二接触孔18，从而可以只将垂直CCD驱动栅引线17的连接处保留较宽的宽度以增大接触面积便于连接，其余部分可以设计得很窄，从而在确保实现垂直CCD驱动栅引线17有效电学连接的同时减少垂直CCD驱动栅引线17对于垂直CCD驱动栅的覆盖，提高像元占空比，改善图像传感器量子效率。

每个所述级数选通栅3均通过级数选通栅CSS引线4与级数调节处的像元的垂直CCD驱动栅CI4相14电连接；所述级数选通栅CSS引线4采用三次多晶硅，且沿水平方向布线，在经过像元的增透膜开窗区域6时，履盖该增透膜开窗区域6下端的沟阻5上。为匹配像元增透膜开窗结构，水平方向上相邻像元之间的垂直CCD多晶硅栅是相互独立的，类似孤岛，不能如同常规设计一样通过多晶硅实现电学连接；因此，为匹配像元的增透膜开窗结构，本实施例中，级数选通栅CSS引线4和垂直CCD驱动栅引线17采用分区走线的结构，避免了级数选通栅4使用金属引线时发生遮挡像元，减小像元占空比，降低器件量子效率的情况，并减少了垂直CCD驱动栅引线17对于垂直CCD驱动栅的覆盖。

如图4所示，下面以2×3阵列的谱段实现1级可调为例进行说明，当然，像元也可多于2列和/或多于3行，可调级数也可为其他级数或多个级数可调。如图5所示，像元的垂直CCD驱动栅CI1相11和垂直CCD驱动栅CI3相13均采用二次多晶硅；如图6所示，级数选通栅CSS引线4和像元的垂直CCD驱动栅CI2相12和垂直CCD驱动栅CI4相14均采用三次多晶硅，第2行第1列的像元的垂直CCD驱动栅CI4相14的三次多晶硅通过级数选通栅CSS引线4与级数选通栅3电连接，第2行第2列的像元的垂直CCD驱动栅CI4相14的三次多晶硅通过级数选通栅CSS引线4与第2行第1列的像元的垂直CCD驱动栅CI4相14的三次多晶硅电连接；没有级数选通信号时，第2行像元的垂直CCD驱动栅CI4相14与其他行的垂直CCD驱动栅CI4相14工作原理相同，有级数选通信号时，第2行像元的垂直CCD驱动栅CI4相14受级数选通信号控制，阻止光生电子向下一行的像元传送，实现级数选择。

本发明中，一次多晶硅、二次多晶硅和三次多晶硅用于表示在TDICCD的制作过程中多晶硅制作的先后顺序，其中，一次多晶硅表示最先制作在TDICCD上的多晶硅，二次多晶硅表示在TDICCD上第二次制作的多晶硅，三次多晶硅表示在TDICCD上第三次制作的多晶硅。

本发明未描述部分与现有技术一致，在此不做赘述。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明的专利保护范围之内。