ПРИБОР С ЗАРЯДОВОЙ СВЯЗЬЮ Советский патент 1996 года по МПК H01L27/142 

Изобретение относится к электронной технике и может использовано для создания приборов с зарядовой связью и фотоэлектрических преобразователей на их основе, в частности твердотельных передающих телевизионных камер.

Известен ПЗС, содержащий полупроводниковую подложку, покрытую диэлектрической пленкой с размещенными на ее поверхности металлическими затворами переноса [1]
Этот прибор имеет пониженную светочувствительность, так как полезный сигнал формируется только за счет той части светового потока, которая проникает в кремний через зазоры между затворами переноса.

Известны также ПЗС с затворами переноса из поликристаллического кремния [2]
В такой конструкции свет, проникая сквозь поликристаллический кремния, генерирует носители заряда по всей площади подложки под затворами переноса.

Описанный прибор наиболее близок к предложенному по технической сущности и достигаемому результату.

Недостаток его заключается в том, что он имеет пониженную чувствительность в коротковолновой (синей) части видимого диапазона света, что связано с сильным поглощением света такой длины волны поликристаллическим кремнием. Это затрудняет использование ПЗС в системах цветного телевидения, в которых требуются приемники, обладающие одинаковой чувствительностью в синей, зеленой и красной областях спектра.

Цель изобретения повышение чувствительности ПЗС в коротковолновой области спектра.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенном ПЗС поверх затворов переноса сформирован слой люминофора, толщина слоя люминофора равна
,
где K₁ коэффициент поглощения коротковолнового света в люминофоре;
K₂ коэффициент поглощения люминофором излучаемого им света.

На чертеже показана конструкция ПЗС.

На полупроводниковой подложке 1, например кремниевой, расположен диэлектрический слой 2 из двуокиси кремния, на котором выполнены затворы 3 из поликристаллического кремния. Поверх затворов нанесен слой 4 люминофора.

Прибор работает следующим образом. Коротковолновое излучение падает на слой люминофора и вызывает излучение с большей длиной волны, которое и проникает через затворы в подложку.

Пример. Был создан линейный ПЗС предложенной конструкции с 512 элементами разложения. Подложкой служил кремний n-типа с удельным сопротивлением 20 ом•см и ориентацией (100). Толщина подложки 300 мкм. С помощью термического окисления, пиролитического осаждения поликристаллического кремния и фотолитографии были сформированы затворы переноса (толщина слоя двуокиси кремния составляла , поликристаллического кремния ). В качестве люминофора был использован Cd_0,85Zn_0,13SiAg, пленка которого толщиной ≈ 10 мкм была нанесена на поверхность ПЗС центрифугированием. Чувствительность прибора в синей области видимого спектра была в 1,7 2,2 раза выше, чем у обычных ПЗС с поликремниевыми затворами. Наибольший эффект нанесение люминофора оказывает в том случае, когда его толщина l связана с коэффициентами поглощения люминофором коротковолнового света K₁ и излученного света K₂ следующим соотношением
.

Использование слоя люминофора позволяет повысить чувствительность прибора в коротковолновой части спектра за счет того, что люминофор преобразует коротковолновое излучение, сильно поглощающееся в слое поликристаллического кремния затворов, в длинноволновое, которое проходит через затворы и поглощается в подложке и обеспечивает высокий квантовый выход и, следовательно, высокую чувствительность.

1. Прибор с зарядовой связью, включающий полупроводниковую подложку, диэлектрический слой и размещенные на его поверхности затворы переноса из поликристаллического кремния, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности в коротковолновой области спектра, поверх затворов переноса сформирован слой люминофора.

2. Прибор по п.1, отличающийся тем, что толщина слоя люминофора l равна (lnK₂ - lnK₁)/(K₂ - K₁), где K₁ - коэффициент поглощения коротковолнового света в люминофоре;
K₂ - коэффициент поглощения люминофором излучаемого им света.

1. Прибор с зарядовой связью, включающий полупроводниковую подложку, диэлектрический слой и размещенные на его поверхности затворы переноса из поликристаллического кремния, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности в коротковолновой области спектра, поверх затворов переноса сформирован слой люминофора. 2. Прибор по п.1, отличающийся тем, что толщина слоя люминофора l равна (lnk₂ lnk₁)/(k₂ k₁), где k₁ коэффициент поглощения коротковолнового света в люминофоре;
k₂ коэффициент поглощения люминофором излучаемого им света.