阅读说明：本技术 一种减小交叠耦合的ccd栅结构 (CCD grid structure for reducing overlapping coupling ) 是由 王小东 汪朝敏 钟四成 白雪平 于 2019-09-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及电荷耦合器件的结构,特别涉及一种减小交叠耦合的CCD栅结构,所述栅结构包括至少两相、至少两个驱动栅平铺构成,在相邻的两个驱动栅中,第一驱动栅的上表面设置有至少两个凸式结构,第一驱动栅的凸式结构与第二驱动栅形成交叠区和非交叠区；其中交叠区由第一驱动栅上表面左右两边向上延伸形成突起,该突起部分向外延伸形成的凸式结构,该凸式结构与第二驱动栅形成上下交叠的状态,且第一驱动栅与第二驱动栅及其凸式结构之间无实质接触交叠；本发明制备的CCD结构与传统CCD结构相比,其驱动能力可以提高40％～50％,可减小CCD对复杂驱动电路的依赖,有利于简化CCD的驱动系统、减小耦合、提高CCD系统的性能。(The invention relates to a structure of a charge coupled device, in particular to a CCD (charge coupled device) gate structure for reducing overlapping coupling, which comprises at least two phases and at least two driving gates which are tiled, wherein at least two convex structures are arranged on the upper surface of a first driving gate in two adjacent driving gates, and the convex structures of the first driving gate and a second driving gate form an overlapping area and a non-overlapping area; the overlapped area is formed by upwards extending the left side and the right side of the upper surface of the first driving grid to form a protrusion, the protrusion part outwards extends to form a convex structure, the convex structure and the second driving grid form a vertically overlapped state, and the first driving grid, the second driving grid and the convex structure are not overlapped in a substantially contact mode; compared with the traditional CCD structure, the CCD structure prepared by the invention has the advantages that the driving capability can be improved by 40-50%, the dependence of the CCD on a complex driving circuit can be reduced, the simplification of a CCD driving system is facilitated, the coupling is reduced, and the performance of the CCD system is improved.)

一种减小交叠耦合的CCD栅结构

技术领域

本发明涉及电荷耦合器件(Charge coupled Device)的结构，特别涉及一种减小交叠耦合的CCD栅结构。

背景技术

电荷耦合器件CCD(Charge Coupled Device)是一种微型图像传感器，本身兼具光电转换功能和信号的存储、转移、转换等功能，可以将空间域内分布的图像，转换成为按时间域离散分布的电信号。具有灵敏度高、光谱响应宽、动态范围大、像元尺寸小、几何精度高、成像质量好、抗震动、抗辐射等优点。

如图1，传统CCD的转移栅交叠区域为两侧平行的方形交叠区域，交叠区域的宽度决定了CCD的转移性能。由于存在一定的工艺制作偏差，如果X方向上的交叠宽度d较小(典型的＜0.4μm)，制作后的CCD，可能存在交叠栅被过刻蚀，导致栅下电场不能很好控制信号的转移，造成转移效率低；如果交叠宽度d较大(典型的≥0.4μm)，制作后的CCD，由于交叠区域面积大，导致高频率、大摆幅、高压相等驱动相的驱动能力受限制，从而使得CCD的工作性能受影响。

发明内容

为了提高CCD的工作性能，本发明提出一种在减小交叠耦合的CCD栅结构，所述栅结构包括至少两相、至少两个驱动栅平铺构成，在相邻的两个驱动栅中，一个为第一驱动栅，另一个为第二驱动栅，第一驱动栅的上表面设置有至少两个凸式结构，第一驱动栅的凸式结构与第二驱动栅形成交叠区和非交叠区；其中交叠区由第一驱动栅上表面左右两边向上延伸形成突起，该突起部分向外延伸形成的凸式结构，该凸式结构与第二驱动栅形成上下交叠的状态，且第一驱动栅与第二驱动栅及其凸式结构之间无实质接触交叠。

进一步的，第一驱动栅和第二驱动栅形成的上下交叠的结构交叠的宽度大于等于0.4μm。

进一步的，若第一驱动栅的长度为L，且第一驱动栅上设置有N个凸式结构，则每个交叠区和非交叠区的长度为L/(2N-1)。

进一步的，第一驱动栅的上部的两侧向外延伸的部分与第一驱动栅的边呈90°或135°角，使第一驱动栅向外延伸的部分为矩形或者梯形。

进一步的，交叠区为信号转移区，非交叠区为非信号转移区。

进一步的，CCD器件中的栅结构包括两相或者两相以上的整数相驱动栅平铺构成。

与传统CCD结构相比，采用本发明制备的CCD结构，其驱动能力可以提高40％～50％，可满足CCD对高频率、大摆幅、高压相等高驱动能力的要求，减小对复杂驱动电路的依赖，有利于简化CCD的驱动系统、减小耦合、提高CCD系统的性能。

附图说明

图1为传统CCD驱动栅之间的交叠结构示意图；

图2为传统CCD驱动栅之间X方向上的交叠小于0.4μm时，过刻蚀后的结构图；

图3为本发明中的驱动栅交叠结构图，其中(a)为图3中切线X1处的剖面图，(b)为图3中切线X2处的剖面图；

其中，V1、第一驱动栅；V2、第二驱动栅；X1、交叠区处的切线；X2、非交叠区处的切线；d、驱动栅之间的交叠宽度。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了提高CCD的工作性能，本发明提出一种在减小交叠耦合的CCD栅结构，所述栅结构包括至少两相、至少两个驱动栅平铺构成，在相邻的两个驱动栅中，一个为第一驱动栅，另一个为第二驱动栅，第一驱动栅的上表面设置有至少两个凸式结构，第一驱动栅的凸式结构与第二驱动栅形成交叠区和非交叠区；其中交叠区由第一驱动栅上表面左右两边向上延伸形成突起，该突起部分向外延伸形成的凸式结构，该凸式结构与第二驱动栅形成上下交叠的状态，且第一驱动栅与第二驱动栅及其凸式结构之间无实质接触交叠；本发明针对传统CCD转移栅交叠区存在的问题，创造性的提出了凸凹式的交叠覆盖结构，而非两侧平行的常规方形交叠结构；这样既满足了凸出交叠区的有效交叠宽度(典型的≥0.4μm)，其交叠区栅下的电场可有效控制电荷的正常转移；又满足了交叠区面积的减小，从而减小交叠电容、减小交叠栅之间的耦合，使得每相邻两个驱动栅间的的交叠面积可降低40％～50％。尤其适用于多级转移的CCD，其总体交叠电容同样可降低40％～50％。

进一步的，第一驱动栅和第二驱动栅形成的上下交叠的结构交叠的宽度大于等于0.4μm；如图2，传统CCD驱动栅之间的交叠小于0.4μm时，过刻蚀后交叠区域在经过刻蚀工艺后，由于工艺偏差等非理想因素的存在，可能会造成两相交叠区太小或者无交叠现象，造成两相交叠区栅下电场存在势垒，导致转移效率下降，影响CCD性能，所以本发明选择的交叠宽度大于等于0.4μm。

进一步的，若第一驱动栅的长度为L，驱动栅上设置有N个凸凹交叠结构，若驱动栅的长度为L，且第一驱动栅上设置有N个凸式结构，则每个交叠区和非交叠区的长度为L/(2N-1)。

进一步的，第一驱动栅的上部的两侧向外延伸的部分与第一驱动栅的边呈90°或135°角，使第一驱动栅向外延伸的部分为矩形或者梯形；优选的，如图3，在本实施例中，采用的是135°角，使第一驱动栅向外延伸部分为梯形。

进一步的，CCD器件中的栅结构包括两相或者两相以上的整数相驱动栅；如图3，本发明以两相驱动栅、驱动栅的总数量为4，其中第一驱动栅数量为2，且该两个驱动栅为同相，第二驱动栅数量为2且为同相，第一驱动栅上的凸式结构为4个，相邻两相驱动凹凸式交叠的方式在不同位置交叠区域的差异，非交叠区域为第二驱动栅V2凹陷部分，与相邻的第一驱动栅V1相的栅齐平，两相之间栅下形成非交叠势垒，此区域不是专门的信号转移区，见图3(b)中X2切线结构，该非交叠区的势垒如图3(b)；交叠区域为第二驱动栅V2凸出的部分，覆盖相邻第一驱动栅V1，两相交叠典型宽度≥0.4μm，不会存在由于刻蚀的工艺偏差导致两相交叠的问题，同时又大大减小了两相的交叠电容，此区域为专门的信号转移区，见图3(a)中X1切线结构，该交叠区的势垒如图3(a)。

本发明可以使用在不限于2相驱动的结构中，两相以上的整数驱动栅均可使用。

在本发明中，第一驱动栅是指具有凸式结构的驱动栅，第一驱动栅的宽度、驱动栅的相可以根据实际情况选择；同理，第二驱动栅是指没有凸式结构的驱动栅，第二驱动栅的宽度、驱动栅的相也可以根据实际情况选择；第一驱动栅与第二驱动栅之间交替平铺构成本发明中的栅结构，例如图3中的四个驱动栅长度相同，但是四个驱动栅的相可以不同。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“外”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋转”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，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在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。