[发明专利]改善CCD输出一致性的放大器结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种CCD设计、制造技术，具体涉及一种改善CCD输出一致性的放大器结构。

背景技术  

源跟随放大器是一种常用的CCD（电荷耦合器）输出放大器，它由顺序连接的输出栅、输出二极管、输出放大器栅组成，其中输出二极管与输出放大器栅的连线将输出二极管接触孔与输出放大器栅接触孔连接起来。

假设输出二极管的左右之间的长度为10微米，放大器的电荷-电压转换灵敏度由                                               表征，由下式给出：

其中，为放大器的电荷-电压转换灵敏度，为电子电量，其值为1.6×10^-19库仑，为输出节点对地电容, 由下式给出：

其中，为一级MOS放大器的栅电容，为输出二极管浮置扩散电容，其值由下式给出。

其中，为单位面积的输出二极管浮置扩散电容，为输出二极管面积。

由前述的推导过程可知，输出二极管面积的大小对放大器的电荷-电压转换灵敏度存在影响，因此，对于镜像对称的放大器，只有在保证两个放大器的输出二极管的面积一致的基础上，才能保证两个输出二极管的输出一致性。

由于由于加工时设备套刻误差的存在，不可能使两个输出二极管的面积完全一致，只能尽量缩小差值。

套刻误差是这样发挥负面效果的：镜像对称的放大器上的左端口输出放大器（见图1）和右端口输出放大器（见图2），由于加工时设备的套刻误差，左端口输出放大器和右端口输出放大器上的输出二极管同时向左或向右发生偏移，而两个输出栅之间的距离又相对固定，这就导致两个放大器上的输出二极管与各自那侧的输出栅连接后，输出二极管的面积不同，造成两个输出二极管的输出不一致。图3、4即为出现向左套刻误差时的输出二极管的面积变化示意图，图3中阴影部即为左端口输出放大器上的输出二极管面积的增加量，图4中阴影部即为右端口放大器上的输出二极管面积的减少量；当出现向右套刻误差时，输出二极管的面积变化与向左套刻误差时相反。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提出了一种可缩小因套刻误差引起的输出二极管面积差的方案，包括输出二极管和输出栅，其改进在于：输出二极管为变截面结构，输出二极管的小截面端与输出栅连接。

所述的小截面端宽度大于或者等于4微米。

所述的小截面端长度为1～2微米。

本发明的有益技术效果是：输出二极管与输出栅之间通过小截面结构连接，在套刻误差一定的情况下，可有效减少输出二极管的面积变化量，提高两个输出二极管的输出一致性。

附图说明

图1、镜像对称的放大器上的左端口输出放大器结构示意图；

图2、镜像对称的放大器上的右端口输出放大器结构示意图；

图3、向左套刻误差时的左端口输出放大器上输出二极管的面积变化示意图；

图4、向左套刻误差时的右端口输出放大器上输出二极管的面积变化示意图；

图5、本发明的结构示意图；

其中： 输出二极管1、输出放大器栅2、输出二极管与输出放大器栅的连线3、输出栅4、输出二极管接触孔5、输出放大器栅接触孔6、小截面端7。

具体实施方式

套刻误差是由加工设备引起的，新设备或高精度设备也只能使套刻误差尽量减少，而不能完全消除；虽然套刻误差无法完全消除，但是，通过本发明的改进后，可以使同一设备加工出的左、右端口放大器上的两个输出二极管1的面积差缩小，具体方案为：

包括输出二极管1和输出栅4，所改进的部分为：将输出二极管1设计为变截面结构，让输出二极管1的小截面端7与输出栅4连接；图5所示即为改进后的左端口放大器结构，右端口放大器结构与之对称。

设输出二极管1的大截面端宽度（即图中所示上、下方向上的长度）为10微米，小截面端宽度为5微米，若套刻误差为2微米，当输出二极管1的大截面端与输出栅4连接时，单个输出二极管1的面积变化量为10×2=20平方微米，两个输出二极管1的面积差为10×2×2=40平方微米；

当输出二极管1的小截面端与输出栅4连接时，单个输出二极管1的面积变化量为5×2=10平方微米，两个输出二极管1的面积差为5×2×2=20平方微米；

通过前面的简单计算所得出的数据对比可以看出，在前述的参数条件下，采用小截面端连接比采用大截面端连接面积差减少了20平方微米。