一种内线转移ccd减小smear的结构
技术领域
1.本发明属于ccd技术领域，特别涉及一种内线转移ccd减小smear的结构。
背景技术：
2.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。内线转移ccd由于感光区和垂直转移区物理上隔离，具有光信号转移过程不受光敏区光积分的影响、每帧信号之间不会发成干扰、易于小型化等特点，广泛用于安防、机器视觉等领域。
3.内线转移ccd像素内光敏区和垂直转移区之间由沟阻实现物理隔离，由于在光积分过程中，光子在光敏区、沟阻隔离区同时产生光电子，将会有一部分光电子随机扩散到转移区，造成内线转移ccd的smear现象，影响ccd成像质量。
技术实现要素：
4.为了提高ccd光电成像性能，本发明提出一种内线转移ccd减小smear的结构，包括在内线转移ccd像元隔离区进行一次或多次势阱注入，使产生一个或多个阶梯势垒呈现台阶式分布，该势垒台阶由垂直转移沟道向光敏区逐渐降低，形成台阶势垒指向光敏区的梯度分布。
5.进一步的，在内线转移ccd像元隔离区使用p型硼离子进行一次或多次势阱注入。
6.进一步的，在内线转移ccd像元隔离区使用n型磷离子进行一次或多次势阱注入。
7.本发明从像元结构设计方面优化内线转移ccd光敏区结构，在不压缩光敏区占空比的前提下(金属只在垂直转移区挡光，不占用光敏区面积)，减小感光过程smear现象的发生可能性，提高有效光电荷的收集效率，减小smear的影响，提高ccd光电成像性能，提高成像质量。
附图说明
8.图1为本发明中内线转移ccd减小smear的结构示意图；
9.图2为本发明中内线转移ccd减小smear的结构在图1的x方向上剖面结构示意图；
10.图3为传统内线转移ccd smear现象的产生机理示意图；
11.图4为本发明中包含一个阶梯势垒的一种内线转移ccd减小smear的结构和原理示意图；
12.图5为本发明中包含多个阶梯势垒的一种内线转移ccd减小smear的结构和原理示意图；
13.其中，101、光敏区；102、垂直转移v1相；103、垂直转移v2相；104、沟阻；105、势阱注入；201、光敏区介质层；202、垂直挡光；203、垂直转移沟道；204、芯片衬底。
具体实施方式
14.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。
15.本发明提出一种内线转移ccd减小smear的结构，包括在内线转移ccd像元隔离区进行一次或多次势阱注入，使产生一个或多个阶梯势垒呈现台阶式分布，该势垒台阶由垂直转移沟道向光敏区逐渐降低，形成台阶势垒指向光敏区的梯度分布。
16.现有技术是在垂直转移区和像元靠近垂直转移区的部分区域设置金属挡光层，试图减小像元区边缘靠近垂直转移区一侧入射光在沟阻隔离区产生光电子的数量和几率，从而减小这部分光电子随机扩散到转移区造成内线转移ccd smear现象的几率。明显缺点是该挡光金属需要占据像元较大的面积实现挡光。以22
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22μm像元尺寸计算，感光区面积约220μm2占空比约45％，像元边缘区单侧典型遮光尺寸为1～2μm，遮光总面积达60～100μm2，挡光后有效感光区占空比约25％～33％，造成内线转移ccd占空比更加低，灵敏度严重下降。
17.本发明从像元结构设计上优化内线转移ccd光敏区结构，在不压缩光敏区占空比的前提下，减小感光过程smear现象的发生可能性，提高有效光电荷的收集效率，减小smear的影响，提高ccd光电成像性能，提高成像质量。
18.本发明提出的内线转移ccd减小smear的结构，在内线转移ccd像元隔离区进行一次或多次势阱注入，使产生一个或多个阶梯势垒呈现台阶式分布，该势垒台阶由垂直转移沟道向光敏区逐渐降低，形成台阶势垒指向光敏区的梯度分布。该台台阶势垒梯度的存在，使得在光积分过程中，在沟阻隔离区产生的光电子被收集在光敏区势阱中，而不会被收集在垂直转移势阱中，从而最大程度避免smear现象的发生，提高内线转移ccd的成像质量。
19.如图1，本发明内线转移ccd减小smear的结构包括光敏区101、垂直转移栅v1相102、垂直转移栅v2相103、沟阻104以及势阱注入105，图1中x轴方向的剖面图如图2所示，可以从图中看出垂直转移栅v1相102设置在，光敏区介质层201上，垂直转移栅v1相102的表面设置有垂直挡光202、且在光敏层101对应的垂直转移栅v1相102下方，设置有垂直转移沟道203，垂直转移沟道203和光敏层101的连接处设置有沟阻104和势阱注入105，且沟阻104靠近垂直转移沟道203一侧，势阱注入105靠近光敏区101一侧。
20.传统的内线转移ccd如图3所示，该结构中没有设置势阱注入，没有形成台阶状的转移势垒。
21.如图4，本发明通过一次注入的方式形成阶梯势垒，光子入射形成的光生电子进入光敏区势阱时，在光敏区势阱和垂直转移沟道势阱交界处的光子更容易进入设置有阶梯的光敏区势阱。
22.如图5，本发明通过多次注入离子，形成台阶状的势垒，台阶状势垒本领域技术人员可以根据现有技术通过控制离子注入浓度等操作实现；多阶梯势垒更够更好的让电子进入光敏区势阱。
23.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。
24.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。
25.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。
技术特征：
1.一种内线转移ccd减小smear的结构，其特征在于，包括在内线转移ccd像元隔离区进行一次或多次势阱注入，使产生一个或多个阶梯势垒呈现台阶式分布，该势垒台阶由垂直转移沟道向光敏区逐渐降低，形成台阶势垒指向光敏区的梯度分布。2.根据权利要求1所述的一种内线转移ccd减小smear的结构，其特征在于，在内线转移ccd像元隔离区使用p型硼离子进行一次或多次势阱注入。3.根据权利要求1所述的一种内线转移ccd减小smear的结构，其特征在于，在内线转移ccd像元隔离区使用n型磷离子进行一次或多次势阱注入。
技术总结
本发明属于CCD技术领域，特别涉及一种内线转移CCD减小smear的结构，包括在内线转移CCD像元隔离区进行一次或多次势阱注入，使产生一个或多个阶梯势垒呈现台阶式分布，该势垒台阶由垂直转移沟道向光敏区逐渐降低，形成台阶势垒指向光敏区的梯度分布；本发明在不压缩光敏区占空比的前提下，减小感光过程smear现象的发生可能性，提高有效光电荷的收集效率，减小smear的影响，提高CCD光电成像性能，提高成像质量。成像质量。成像质量。
技术研发人员：王小东 李佳 涂戈
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第四十四研究所
技术研发日：2021.12.23
技术公布日：2022/4/5
再多了解一些
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