[其他]电荷耦合器件用的半导体器件

说明书

电荷耦合器件用的一种半导体器件包括一个信号输入部分，一个将输入信号转变为载流子并转移该载流子的电荷转移装置，以及一个将载流子转变为信号的信号输出部分。这些装置和部分都配置在一块半导体衬底上。在被转移的载流子是电子时，信号输出部分能将被转移的载流子转变为正比于被转移电子电荷的输出信号电压；而在被转移的载流子是正空穴时，则转变为反比于被转移正空穴电荷的输出信号电压。

本发明一般涉及电荷耦合器件用的半导体器件。更详细地说，本发明涉及的半导体器件能将从电荷转移装置所转移的载流子转换为各信号并输出这些信号。

电荷耦合器件用的半导体器件（它是本发明的背景技术）一般包括一个信号输入部分，一个将输入信号转变为载流子并转移该载流子的电荷转移装置和一个将载流子转变为信号的信号输出部分，这些装置和部分都是配置在半导体衬底上。

这种半导体器件的输出部分包括一层连到地的p型硅衬底、一层薄的由n型离子注入制得的n型区和一层由SiO₂制得的绝缘层。该薄的n型层位于p型硅衬底的上表面，而SiO₂绝缘层则在n型层的上表面。在绝缘层的上表面设有一个转移电极、一个输出栅电极（OG电极）、一个浮置栅电极（FG电极）和一个预充电栅电极（PG电极），这些电极可以按横向方向配置。由n型离子注入制得的起n⁺型扩散区作用的预充电漏区（PD）也形成在P型硅衬底的上表面以毗连n型层区域。通过给各有一预定周期和电压的OG电极和PG电极供应时钟脉冲φ_OG和φ_PG，被转移到位于转移电极下面某一处的n型层区的电子就可以被转移到位于FG电极下面某一处的n型层区（其周期由时钟脉冲φ_OG和φ_PG确定），之后再被转移到PD区。

此外，有一个复位电压输入端（要加到FG电极的复位电压就是由此输入）被连到场效应晶体管（FET）的漏电极。FET的源极被连到FG电极，而FET的栅电极则被连到复位脉冲φ_FG1加到其上的复位脉冲输入端。当加到复位脉冲输入端的复位脉冲φ_FG1是高电平时，FET被导通并施加复位电压V_RS给FG电极，以便给FG电极复位。

而且，FG电极通过一缓冲器连到输出端，以便该输出端可以获得根据FG电极的电压变化的输出信号。

在这种类型的半导体器件中，被转移的电子在由时钟脉冲φ_OG和φ_PG所确定的时间里在FG电极下面某一处的n型层区中积累，之后，该电子被在时钟脉冲之间被转移到PD区。根据本器件，当电子被转移到PD区时，复位脉冲φ_FG1可以变为高电平。当复位脉冲φ_FG1是高电平时，FET导通，并施加复位电压V_RS给电极FG，以便给FG电极复位。另一方面，当电子被转移至FG电极下面某一处的n型层区时，复位脉冲φ_FG可变为低电平，使FET截止而不对FG电极施加复位电压V_RS，以便借助缓冲器为输出端提供由电子产生的FG电极的电压变化，这个电压变化用作输出信号。

在这种类型的半导体器件中，当电子由FG电极下面某一处的n型层区被转移至PD区时，加到FG电极的电压V_FG基本上等于复位电压V_RS，而在电子被转移时，复位电压V_RS并不加至FG电极。因此，加至FG电极的电压反比于按复位电压V_RS的被转移电子的电荷，即被转移的电子数越大，加至FG电极的电压V_FG就越低。

然而，根据本发明的这种器件，为要得到响应电压时正比于被转移电子电荷的输出信号，需要将一个倒相器连接到输出端。

在这种半导体器件中，可用n型硅衬底代替P型硅衬底，同时正空穴可用来作为被转移的电荷。此时，可以得到能响应电压时正比于正空穴电荷的输出信号。但为了要得到响应电压时反比于正空穴电荷的输出信号，也需要将一个倒相器连接到输出端。

因此，本发明的一个主要目的就是要消除上述的缺点，并提供一种在其中不需要用倒相器的半导体器件。