[发明专利]降低CCD暗电流的CCD单元结构

说明书

技术领域

    本发明涉及一种CCD结构，尤其涉及一种降低CCD暗电流的CCD单元结构。 

背景技术

CCD（Charge-coupled Device，中文全称：电荷耦合器件）的暗电流是指CCD在无光信号或电信号输入的情况下，由CCD的材料产生的信号：由于CCD是在深耗尽状态下工作，因载流子的热产生，势阱会被逐渐填满，即使在没有光信号或电信号输入的情况下，这种热产生的载流子仍然存在，形成CCD的暗电流。 

其主要来源是衬底材料的热产生、耗尽区内的热产生和表面区界面态的热产生，以N沟道CCD为例，CCD的总的暗电流 主要来自以下几部分： 

                        

为CCD器件总的暗电流，为衬底材料的热产生暗电流，为耗尽区的热产生暗电流，为表面区界面态的热产生暗电流。

针对具体的CCD器件，可按如下公式分别计算出、、和的数值： 

                            

是电子电量，是硅体内的本征载流子浓度，是电子扩散长度，是衬底浓度，是电子载流子寿命。

                        

是衬底耗尽区宽度，是埋沟宽度。

                    

是俘获界面态俘获面积，是电子热运动速度，是波尔兹曼常数，是绝对温度，是界面态密度。

以一组实际器件参数为例，我们来计算一下、和的具体数值，各个参数取值如下：取值为1.6E-19C，取值为1.45E10/cm³，取值为0.187cm，取值为5E14/cm³，取值为0.001s，取值为0.0005cm，取值为0.00005cm, 取值为1.0E-15cm²，取值为1.0E7cm/s，取值为8.61E-5eV/K，取值为295K，取值为1.0E10/eV/cm²； 

基于前述的参数取值，由式可算得为1.43E-11安培/平方厘米；由式可算得为6.38E-10安培/平方厘米；由式可算得为9.47E-9安培/平方厘米；从计算结果可知，表面区界面态的热产生暗电流占到了暗电流总数的93.6%，或者说如果没有表面区界面态的热产生暗电流，暗电流将降低到原来的6.4%，即CCD暗电流的主要贡献者是，如果能够降低的数值，则可以使总的CCD暗电流的数值大幅下降。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提出了一种可降低表面区界面态的热产生暗电流的CCD单元结构，其结构为：包括由多个多晶硅电极组成的CCD单元，与CCD单元对应的埋沟信道，埋沟信道由第一埋沟信道和第二埋沟信道组成，第二埋沟信道的掺杂浓度低于第一埋沟信道的掺杂浓度，第二埋沟信道的位置正对其中一个多晶硅电极设置，第一埋沟信道的位置与其余的多晶硅电极相对，第二埋沟信道的宽度与一个多晶硅电极的宽度相同。 

所述CCD单元有多个，多个CCD单元成列设置；每个CCD单元对应一个第二埋沟信道，相邻两个第二埋沟信道的间隔距离相同。 

第一埋沟信道的掺杂浓度为3.0×10¹⁶/cm³；第二埋沟信道的掺杂浓度为1.0×10¹⁶/cm³。 

本发明的有益技术效果是：可有效降低表面区界面态的热产生暗电流，从而降低CCD器件总的暗电流，使CCD可在更弱的光照下对目标实现成像。 

附图说明

图1、现有的CCD器件结构示意图； 

图2、本发明的CCD器件结构示意图一；

图3、本发明的CCD器件结构示意图二。

具体实施方式

现有的CCD结构的结构为：衬底1，设置于衬底1之上的埋沟信道6（埋沟信道6又有N型和P型之分），设置于埋沟信道6之上的SiO₂层3，设置于SiO₂层3之上的多个多晶硅电极5（每个CCD单元所包含的多晶硅电极5数可以是3至6个），相邻两个多晶硅电极5之间绝缘。现有的埋沟信道6为掺杂浓度单一的整体结构。