KR100261919B1 - Charge transfer device - Google Patents

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KR100261919B1 KR1019970054044A KR19970054044A KR100261919B1 KR 100261919 B1 KR100261919 B1 KR 100261919B1 KR 1019970054044 A KR1019970054044 A KR 1019970054044A KR 19970054044 A KR19970054044 A KR 19970054044A KR 100261919 B1 KR100261919 B1 KR 100261919B1
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Abstract

PURPOSE: A charge transfer device is provided to form a movable gate between a charge supply and a drain to continuously move charges by the movement of a potential well formed on a silicon substrate when bias voltage is applied to the gate. CONSTITUTION: A charge supply(25) is doped on a silicon substrate(20). The charges are supplied to a drain(35) from the charge supply(25). A gate(30) is positioned to be supported by an elastic beam(31) between the charge supply(25) and drain(35) to transfer the charge to the drain(35). An operating electrode(40) generates electrostatic force for moving the gate(30). Contacts(26,36) and interconnections(27,37) are respectively formed in the charge supply(25) and drain(35).

Description

전하전달소자Charge transfer device

본 발명은 전하전달소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전하공급원과 드레인(Drain)사이에 움직이는 게이트(gate)를 구성시켜 전하공급원으로부터 공급되는 전하를 드레인으로 연속적으로 공급시키기 위한 전하전달소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charge transfer device, and more particularly, to a charge transfer device for continuously supplying charges supplied from a charge supply source to a drain by constructing a gate moving between the charge supply source and a drain. will be.

일반적으로 전하전달소자는 CCD소자를 이용하는 메모리, 카메라, 비디오 등의 영상매체에 활용된다. 도 1은 이러한 종래의 전하전달소자를 도시한 것으로, 이를 참조하여 그 구성 및 동작을 설명하고자 한다.In general, the charge transfer device is used in an image medium such as a memory, a camera, a video using a CCD device. 1 illustrates such a conventional charge transfer device, and its configuration and operation will be described with reference to this.

먼저, 그 구성은 실리콘기판(8)상에 전하공급원(6)이 마련되고, 일정거리 이격되어 드레인(drain)(7)이 마련된다. 또한 전하공급원(6)으로부터 공급되는 전하(charge)를 드레인(7)으로 이동시키기 위한 다수의 게이트(gate)(1-5)가 실리콘기판(8)과 공극(9)을 형성한 채 구성된다.First, the configuration is provided with a charge source 6 on the silicon substrate 8, a drain (7) is provided at a predetermined distance apart. In addition, a plurality of gates 1-5 for moving charges supplied from the charge source 6 to the drain 7 are formed with the silicon substrate 8 and the voids 9 formed therein. .

전술한 구성요소를 참조하여 동작을 설명하면, 외부로부터 공급된 전하는 전하공급원(6)을 통하여 드레인(7)으로 전달되는 바, 게이트(1-5)에 바이어스(bias)전압을 걸면 게이트(1-5)와 대응되는 위치에 있는 실리콘기판(8)상에 포텐샬 웰(potential well)(11-15)이 형성되어 전하공급원(6)으로부터 전하를 빼앗아 오게 된다. 즉, 일 예로 전하공급원(6)과 드레인(7)사이에는 1부터 5까지의 게이트가 구성된 경우, 각 게이트에 대응되는 위치의 실리콘기판(8)측을 11부터 15라 가정하고 드레인1에 바이어스전압을 걸면 실리콘기판에 포텐샬 웰 11이 형성되어 전하공급원(6)으로부터 전하를 빼앗아 오게 된다. 또한, 게이트1의 바이어스전압을 소거한 채 게이트2에 바이어스전압을 걸면 실리콘기판(8)에 포텐샬 웰 12가 형성되어 포텐샬 웰 11로부터 전하를 빼앗아오게 된다. 따라서, 게이트 1부터 5까지 순차적으로 바이어스전압을 걸면 전하는 이에 대응되는 포텐샬 웰 11부터 15까지를 따라 순차적으로 이동되어, 결국 드레인으로의 전하 전달이 이루어지게 된다.Referring to the above-described components with reference to the operation, the charge supplied from the outside is transferred to the drain 7 through the charge supply source 6, when the bias voltage to the gate (1-5) gate 1 Potential wells 11-15 are formed on the silicon substrate 8 at a position corresponding to −5 to take charge from the charge source 6. That is, as an example, when the gates 1 to 5 are configured between the charge supply source 6 and the drain 7, the silicon substrate 8 side at the position corresponding to each gate is assumed to be 11 to 15 and biased to the drain 1. When the voltage is applied, potential well 11 is formed on the silicon substrate to take charge from the charge source 6. In addition, when the bias voltage is applied to the gate 2 while the bias voltage of the gate 1 is erased, the potential well 12 is formed on the silicon substrate 8 to take charge from the potential well 11. Accordingly, when the bias voltage is sequentially applied to the gates 1 to 5, the charges are sequentially moved along the corresponding potential wells 11 to 15, and eventually the charge is transferred to the drain.

그러나 종래 전하전달소자는 다음과 같은 문제점을 가지고 있었다.However, the conventional charge transfer device had the following problems.

즉, 종래 전하전달소자는 전하의 이동이 제조시 정의된 게이트의 패턴에 따라 제한되는 문제점이 있었다. 따라서, 전하의 전하공급원에서 드레인까지 이동하는데 불연속적으로 전달되었다. 또한, 게이트와 게이트간 공간이 마련되어 제조시 전체적인 소자의 크기를 증대시키는 문제점이 있었다. 또한, 게이트와 게이트사이의 영역은 전하를 보존할 수 없는 등의 문제점이 있었다.That is, the conventional charge transfer device has a problem that the transfer of charge is limited according to the pattern of the gate defined at the time of manufacture. Thus, it was discontinuously transferred to the charge from the charge source to the drain. In addition, there is a problem that the space between the gate and the gate is provided to increase the size of the overall device during manufacturing. In addition, there is a problem that the region between the gate and the gate cannot hold electric charges.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 전하공급원과 드레인 사이에 위치의 이동이 가능한 게이트를 구비하여 게이트에 바이어스 전압을 걸었을 경우 게이트에 대응되어 실리콘기판에 형성되는 포텐샬 웰의 이동으로, 전하를 연속적으로 이동시킬 수 있는 전하전달소자를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a gate capable of moving a position between a charge supply source and a drain, and a potential formed on a silicon substrate corresponding to the gate when a bias voltage is applied to the gate. The movement of the well provides a charge transfer device capable of continuously moving charges.

본 발명의 다른 목적은 전하공급원과 드레인 사이에 위치의 이동이 가능한 게이트를 구비하여, 종래 게이트의 패턴을 생략하므로서 전하전달소자의 전체적인 크기를 줄일 수 있는 전하전달소자를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a charge transfer device having a gate capable of moving a position between a charge supply source and a drain, and thus reducing the overall size of the charge transfer device by omitting a conventional gate pattern.

도 1은 종래 전하전달소자의 단면도,1 is a cross-sectional view of a conventional charge transfer device;

도 2는 본 발명에 따른 전하전달소자의 정면도,2 is a front view of a charge transfer device according to the present invention;

도 3은 도 2의 Ⅱ-Ⅱ의 단면도,3 is a cross-sectional view of II-II of FIG.

도 4a는 종래 전하전달소자에서의 전하흐름도,Figure 4a is a charge flow chart in a conventional charge transfer device,

도 4b는 본 발명에 따른 전하전달소자의 전하흐름도이다.Figure 4b is a flow chart of the charge transfer device according to the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

20:실리콘기판 25:전하공급원 26,32,36:콘텍트20: Silicon substrate 25: Charge source 26, 32, 36: Contact

27,33,37:인출선 30:게이트 31:탄성빔27, 33, 37: leader line 30: gate 31: elastic beam

35:드레인 40:가동전극35: drain 40: movable electrode

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 실리콘기판, 상기 실리콘기판 위에 형성된 전하공급원, 상기 전하공급원으로부터 공급되는 전하를 공급받기 위한 드레인, 상기 전하공급원과 드레인 사이에 위치하며 상기 전하공급원에서 공급된 전하를 상기 드레인으로 전달하기 위한 게이트가 마련된 전하전달소자에 있어서, 상기 게이트는 일측이 탄성빔에 의하여 지지되며 상기 실리콘기판과 공극을 갖도록 형성되며, 상기 게이트를 상기 전하공급원과 상기 드레인 사이를 이동할 수 있도록 구동하는 가동전극이 마련된 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, a silicon substrate, a charge supply source formed on the silicon substrate, a drain for receiving charge supplied from the charge supply source, positioned between the charge supply source and the drain, In a charge transfer device provided with a gate for transferring the supplied charge to the drain, the gate is formed so that one side is supported by the elastic beam and has a gap with the silicon substrate, the gate between the charge supply source and the drain Characterized in that the movable electrode for driving so as to move.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, one preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 전하전달소자의 정면도, 도 3은 도 2의 Ⅱ-Ⅱ의 단면도, 도 4는 종래 전하전달소자에서의 전하흐름과 본 발명에 따른 전하전달소자에서의 전하흐름을 비교한 그래프이다.2 is a front view of a charge transfer device according to the present invention, FIG. 3 is a cross-sectional view of II-II of FIG. 2, and FIG. 4 shows charge flow in a conventional charge transfer device and charge flow in a charge transfer device according to the present invention. It is a graph comparing.

먼저, 도 2 및 도 3을 참조하여 그 구성을 설명하고자 한다.First, a configuration thereof will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

실리콘기판(20), 실리콘기판(20)위에 도핑 형성된 전하공급원(25), 전하공급원(25)으로부터 공급되는 전하를 공급받기 위한 드레인(35), 전하공급원(25)과 드레인(35)사이에 위치하여 전하공급원(25)에서 공급된 전하를 드레인(35)으로 전달하기 위한 게이트(30) 및 이를 지지하기 위한 탄성빔(31), 게이트(30)를 움직이게 하기 위한 정전기력을 발생시키기 위한 가동전극(40), 그리고 전하공급원(25)과 드레인(35)에는 전원공급을 위한 각각의 콘텍트(26,36) 및 인출선(interconnection)(27,37)이 형성된다. 그리고 미설명부호인 22는 게이트의 공극영역, 28,38은 절연층이다.The silicon substrate 20, the charge source 25 doped on the silicon substrate 20, the drain 35 for receiving the charge supplied from the charge source 25, between the charge source 25 and the drain 35 A gate 30 for transferring the charge supplied from the charge supply source 25 to the drain 35, an elastic beam 31 for supporting it, and a movable electrode for generating an electrostatic force for moving the gate 30. 40, and the charge source 25 and the drain 35 are formed with contacts 26 and 36 and interconnections 27 and 37 for power supply, respectively. Reference numeral 22 denotes a void region of the gate, and 28 and 38 an insulating layer.

전술한 구성요소중 게이트(30)는 실리콘기판(20)위에 이격되어 마련되며, 탄성빔(31)으로 지지된다. 즉, 탄성빔(31)의 일측은 게이트(30)와 일체로 형성되어 게이트(30)가 실리콘기판(20)과 소정거리 이격되어 공극(34)을 갖도록 지지하며, 타측은 실리콘기판(20)상에 고정된다. 그리고 탄성빔(31)의 타측에는 콘텍트(32) 및 인출선(33)이 마련되어 게이트(30)에 전원을 공급할 수 있도록 구성되어진다.Among the above-described components, the gate 30 is provided spaced apart from the silicon substrate 20 and is supported by the elastic beam 31. That is, one side of the elastic beam 31 is integrally formed with the gate 30 so that the gate 30 is spaced apart from the silicon substrate 20 by a predetermined distance to support the gap 34, and the other side is the silicon substrate 20. It is fixed on the phase. And the other side of the elastic beam 31 is provided with a contact 32 and the leader line 33 is configured to supply power to the gate (30).

그리고 가동전극(40)은 게이트(30)를 움직이게 하기 위한 구동원으로, 이는 정전기력을 발생시켜 게이트(30)를 전하공급원(25)과 드레인(35)사이를 이동시키게 된다.The movable electrode 40 is a driving source for moving the gate 30, which generates an electrostatic force to move the gate 30 between the charge source 25 and the drain 35.

전술한 구성으로 이루어진 전하전달소자의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the charge transfer device having the above configuration is as follows.

전하전달소자는 전하의 흐름을 제어신호에 따라 제어하기 위한 것으로, 전하를 전하공급원(25)에서 드레인(35)으로 전달하거나, 전하공급원(25)과 드레인(35) 사이에서 전하를 가두어 전하의 흐름을 제어하게 된다. 즉, 가동전극(40)은 정전기력을 발생시켜 게이트(30)를 전하공급원(25)측으로 이동시키면, 전하공급원(25)과 게이트(30)는 소정거리 이격되는데, 게이트(30)에 바이어스전압이 걸리게 되면 게이트(30)와 대응되는 위치의 실리콘기판(20)에 포텐샬 웰(21)이 형성된다. 따라서, 전하공급원(25)에 공급된 전하는 전계의 힘에 의하여 포텐샬 웰(21)로 이동하게 된다. 이때 가동전극(40)의 정전기력의 크기를 줄이게되면 되면 게이트(30)는 드레인(35)측으로 이동하게 되며, 게이트(30)의 바이어스전압에 의하여 실리콘기판(20)에 형성되는 포텐샬 웰(21) 역시 실리콘기판(20)상에서 게이트(30)를 따라 드레인(35)측으로 이동하게 된다. 이러한 게이트(30)의 이동은 게이트(30)의 지지빔인 탄성빔(31)에 의한 것으로, 가동전극(40)에서 발생된 정전기력에 의하여 전하공급원(25)측으로 이동된 게이트(30)는 가동전극(40)의 정전기력이 약화되면서 탄성빔(31)의 복원력에 의하여 원위치로 되돌아오게 된다. 그리고 가동전극(31)의 극성을 바꿔 정전기력을 발생시키게되면 가동전극(40)과 게이트(30)간에 인력(attraction)이 작용하여 게이트(30)는 드레인(35)측으로 이동되며, 드레인(35)과 소정거리 가까워지면 포텐샬 웰(21)에 보존된 전하는 드레인(35)으로 이동되게된다. 따라서, 전하는 전하공급원(25)으로부터 드레인(35)으로 양호하게 전달되게된다.The charge transfer device is used to control the flow of charge in accordance with a control signal. The charge transfer device transfers charge from the charge source 25 to the drain 35 or traps the charge between the charge source 25 and the drain 35 so as to control the charge. To control the flow. That is, when the movable electrode 40 generates an electrostatic force to move the gate 30 toward the charge source 25, the charge source 25 and the gate 30 are spaced apart by a predetermined distance, and the bias voltage is applied to the gate 30. When caught, the potential well 21 is formed in the silicon substrate 20 at the position corresponding to the gate 30. Thus, the charge supplied to the charge source 25 is moved to the potential well 21 by the force of the electric field. At this time, when the magnitude of the electrostatic force of the movable electrode 40 is reduced, the gate 30 moves to the drain 35 side, and the potential well 21 formed on the silicon substrate 20 by the bias voltage of the gate 30 is moved. Also on the silicon substrate 20 is moved along the gate 30 toward the drain 35 side. The movement of the gate 30 is caused by the elastic beam 31, which is a support beam of the gate 30, and the gate 30 moved toward the charge supply source 25 by the electrostatic force generated by the movable electrode 40 is movable. As the electrostatic force of the electrode 40 is weakened, it is returned to its original position by the restoring force of the elastic beam 31. When the electrostatic force is generated by changing the polarity of the movable electrode 31, an attraction force is applied between the movable electrode 40 and the gate 30 to move the gate 30 toward the drain 35, and the drain 35. When the distance is close to the predetermined distance, the charge stored in the potential well 21 is moved to the drain 35. Thus, the charge is well transferred from the charge source 25 to the drain 35.

또한, 가동전극(40)의 제어에 따라 공급되는 전하를 전하공급원(25)과 드레인(35) 사이의 특정위치에 머무르게 할 수 있다. 즉, 가동전극(40)의 정전기력을 제어하여 게이트(30)가 전하공급원(25)과 드레인(35) 사이의 특정위치에 정지토록 하면 게이트(30)와 대응되는 위치의 실리콘기판(20)상에 포텐샬 웰(21)이 형성된다. 따라서, 포텐샬 월(21)에 보존된 전하 역시 특정위치에 머무르게 된다.In addition, the charge supplied under the control of the movable electrode 40 can be kept at a specific position between the charge supply source 25 and the drain 35. That is, when the gate 30 is stopped at a specific position between the charge supply source 25 and the drain 35 by controlling the electrostatic force of the movable electrode 40, the silicon substrate 20 on the position corresponding to the gate 30 is formed. Potential wells 21 are formed in them. Therefore, the charge stored in the potential wall 21 also stays at a specific position.

그리고 게이트(30)와 실리콘기판(35)상에 형성되는 공극(34)은 다음과 같이 다양하게 구현할 수 있다. 즉, 이 공극(34)은 게이트(30)의 이동을 자유롭게 하기 위한 것으로, 진공 및 공기층으로 구현할 수 있다. 그리고 게이트(30)가 움직일 수 있는 영역의 실리콘기판(20) 표면에 얇은 절연막을 형성시키는데, 석영(SiO2) 또는 규화질소(Si3N4), 또는 이의 복합물로 구현할 수 있다.The gap 34 formed on the gate 30 and the silicon substrate 35 may be variously implemented as follows. That is, the void 34 is for freely moving the gate 30, and may be implemented in a vacuum and an air layer. In addition, a thin insulating film is formed on the surface of the silicon substrate 20 in the region in which the gate 30 can move. The thin film may be formed of quartz (SiO 2 ), nitrogen silicide (Si 3 N 4 ), or a combination thereof.

그리고 도 4는 종래 전하전달소자에서의 전하흐름과 본 발명에 따른 전하전달소자에서의 전하흐름을 비교한 그래프이다.4 is a graph comparing the charge flow in the conventional charge transfer device and the charge flow in the charge transfer device according to the present invention.

먼저, 도 4a는 종래 전하전달소자에 의한 전하의 흐름을 도시한 것으로, 이는 제조시 형성된 게이트의 패턴(G1-G5)에 따라 전하가 이동되므로서, 전하 이동이 불연속적으로 이동됨을 보여준다. 그리고 도 4b는 본 발명에 따른 전하전달소자에 의한 전하의 흐름을 도시한 것으로, 이는 게이트(30)가 전하공급원(25)과 드레인(35) 사이를 연속적으로 이동하므로서, 전하 역시 전하공급원(25)에서 드레인(35) 사이를 연속적으로 흐름을 알 수 있다.First, FIG. 4A illustrates a flow of charges by a conventional charge transfer device, which shows that charges are discontinuously shifted because charges are shifted according to a pattern G1 -G5 of a gate formed during manufacturing. 4b shows the flow of charge by the charge transfer device according to the present invention, which is also the charge source 25 as the gate 30 continuously moves between the charge source 25 and the drain 35. It can be seen that the flow continuously between the drain 35 in the).

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 전하공급원과 드레인 사이에 이동 가능한 가능한 게이트를 구비하므로서, 전하를 연속적으로 전달할 수 있게되어 안정적인 신호의 흐름을 제공할 수 있게 된다.As described in detail above, according to the present invention, since the gate is movable between the charge supply source and the drain, the charge can be transferred continuously, thereby providing a stable signal flow.

또한, 전하공급원과 드레인 사이에 이동 가능한 게이트를 구비하므로서, 종래 게이트의 패턴에 따른 전하전달소자의 크기를 억제할 수 있어, 전체적으로 소형화를 이룰 수 있게 된다.In addition, since the gate is movable between the charge supply source and the drain, the size of the charge transfer device according to the pattern of the conventional gate can be suppressed, resulting in miniaturization as a whole.

Claims (3)

실리콘기판, 상기 실리콘기판 위에 형성된 전하공급원, 상기 전하공급원으로부터 공급되는 전하를 공급받기 위한 드레인, 상기 전하공급원과 드레인 사이에 위치하며 상기 전하공급원에서 공급된 전하를 상기 드레인으로 전달하기 위한 게이트가 마련된 전하전달소자에 있어서,A silicon substrate, a charge supply source formed on the silicon substrate, a drain for receiving charge supplied from the charge supply source, positioned between the charge supply source and a drain, and having a gate for transferring charge supplied from the charge supply source to the drain In the charge transfer device, 상기 게이트는 일측이 탄성빔에 의하여 지지되며 상기 실리콘기판과 공극을 갖도록 형성되며, 상기 게이트를 상기 전하공급원과 상기 드레인 사이를 이동할 수 있도록 구동하는 가동전극이 마련된 것을 특징으로 하는 전하전달소자.The gate is one side is supported by the elastic beam and formed to have a gap with the silicon substrate, the charge transfer device, characterized in that the movable electrode for driving the gate to move between the charge source and the drain is provided. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가동전극은 상기 게이트에 정전기력을 가하여 인력과 청력에 의하여 상기 게이트를 구동시키는 것을 특징으로 하는 전하전달소자.And the movable electrode applies the electrostatic force to the gate to drive the gate by attraction and hearing. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가동전극은 상기 전하공급원과 상기 드레인의 어느 일측에 치우쳐 마련된 것을 특징으로 하는 전하전달소자.And the movable electrode is provided on one side of the charge supply source and the drain.
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KR19990032865A (en) 1999-05-15

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