TW201803337A - 雙行並行ccd感測器及使用感測器之檢測系統 - Google Patents
雙行並行ccd感測器及使用感測器之檢測系統Info
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Abstract
一種雙行並行影像CCD感測器利用一雙行並行讀出電路，該雙行並行讀出電路包含兩對交叉連接之轉移閘極，以在高速度下以低雜訊將像素資料(電荷)自一對毗鄰像素行交替地轉移至一共用輸出電路。沿著該兩個毗鄰像素行，以一線時脈速率轉移的電荷係藉由該轉移閘極交替地傳遞至一求和閘極，該求合閘極係以該線時脈速率之兩倍的速率操作，以將該影像電荷傳遞至該共用輸出電路。在一項實施例中，利用一對稱Y形擴散部以合併來自該兩個像素行之該影像電荷。本發明亦闡述一種用線時脈同步來驅動該雙行並行CCD感測器之方法。本發明亦闡述一種使用該雙行並行CCD感測器來檢測一樣本之方法。
Description
本申請案係關於適合用於感測在可見光、UV、深UV (DUV)、真空UV (VUV)、極端UV (EUV)及X射線波長下之輻射且適合用於感測電子或其他帶電粒子的影像感測器及相關聯電子電路，且係關於用於操作此等影像感測器之方法。該等感測器及電路尤其適合用於檢測系統(包含用於檢測光罩、倍縮光罩及半導體晶圓之彼等檢測系統)中。
積體電路工業需要提供愈來愈高靈敏度以檢測較小缺陷及粒子同時針對一較低購置成本維持高生產量之檢測工具。半導體工業當前製造具有大約20 nm且更小之特徵尺寸之半導體裝置。在幾年之內，該工業將製造具有大約5 nm之特徵尺寸之裝置。大小為僅僅幾奈米之粒子及缺陷可能降低晶圓良率且必須經捕獲以確保高良率生產。此外，已付出努力來加速檢測以處理自現今之300 mm晶圓轉變至不久的將來之450 mm晶圓。因此，半導體工業受對可在高速度下達成高靈敏度之檢測工具之甚至更大需求驅動。 一影像感測器係一半導體檢測工具之一關鍵組件。其在判定缺陷偵測靈敏度及檢測速度中扮演著一重要角色。考量其影像品質、光靈敏度及讀出雜訊效能，CCD廣泛地用作用於半導體檢測應用之影像感測器。存在改良CCD影像感測器之靈敏度之兩種基本方式。第一種方式係增加信號之振幅，且第二種方式係降低雜訊位準。在過去幾十年，諸多努力已致力於兩種方式。由於已開發了諸如背側照射、抗反射塗層、全耗盡及顯微鏡之各種技術，因此CCD影像感測器之靈敏度已隨著量子效率之進展及因此信號強度之改良而增加。 CCD影像感測器遭受三個主要類型之雜訊，亦即散粒雜訊、暗電流雜訊及讀取雜訊。入射於一影像感測器上之光子帶有光子通量中之時間相依波動。該影像感測器在其使用像素合成(binning)及/或圖框平均化時展現較低散粒雜訊、入射光子通量之統計變化，此乃因然後每輸出像素將存在更多所收集光子。暗電流係藉由將電荷載子熱激發至一影像感測器之矽內之傳導帶中而產生。CCD冷卻、多針相(MPP)及/或暗影像相減技術已將暗電流雜訊抑制至使得其貢獻在高速檢測中所使用之短曝光時間(通常為幾毫秒至數百毫秒)內係可以忽略的之一位準。讀出雜訊自晶片上電子器件產生且可藉由用心設計之電子器件及影像處理技術而減少。 隨著讀出速度增加，讀出雜訊成為限制一CCD影像感測器之靈敏度之主導雜訊因素。CCD晶片上放大器需要高頻寬以在一高像素時脈速率下量測每一像素中之信號(影像)電荷。讀出雜訊由於高頻寬而增加。習用全圖框CCD影像感測器採用一串列讀出架構，因此要求一高像素時脈速率(諸如20MHz或更高)及高讀出速度。在此等高速度下減少讀出雜訊係困難的或不可能的。由於關於所檢測之物件之像素大小經減小以便偵測更小缺陷(舉例而言，藉由增加影像之光學放大率)，因此需要經增加讀出速度來維持總體檢測速度(例如，以在影像像素大小減小時保持每小時所檢測之晶圓數目大致恆定)。此意味讀出雜訊將趨於增加而非減小。 行並行CCD (CPCCD)影像感測器在此項技術中係已知的。CPCCD像素之每一行配備有促進每一影像電荷之並行讀出之一放大器。舉例而言，參見J. R. Janesick之「科學電荷耦合裝置(Scientific charge-coupled devices)」 (2001年，SPIE，第60頁)。行並行讀出放鬆對像素時脈速率之要求且可幫助在高讀出速度下減少讀出雜訊。然而，僅實施用於大像素CCD設計(諸如多於30 µm之像素寬度)之一行並行讀出架構係實際的。在具有一小行間距(諸如介於大約10 µm與大約25 µm之間的一間距，其最適合於高速半導體檢測應用)之一CCD感測器之情形中，由於空間約束而無法實施每行一個放大器佈局。此外，一行並行設計需要同時對所有輸出計時。彼產生高切換電流及高讀出雜訊。 因此，需要提供一種促進一檢測系統之高靈敏度及高速操作且克服以上缺點中之某些或所有缺點的CCD影像感測器。
本發明針對於雙行並行CCD影像感測器及藉助於以下方式促進高靈敏度及高速讀出操作兩者之一相關聯讀出方法：利用一新穎讀出電路來協調在相關聯的若干對毗鄰像素行中產生之電荷高速轉移至一單個(共用)浮動擴散部以用於由一單個(共用)放大器讀出。此每兩行一個放大器配置藉助於以下方式促進適合用於高速半導體檢測應用之具有小行間距(例如，介於大約10 µm與大約25 µm之間)之CCD感測器之產生：避免與每行一個放大器CPCCD感測器相關聯之高切換電流、高讀出雜訊及放大器空間問題。此外，使用係該線時脈速率速度之兩倍之一輸出時脈速率實施每兩行一個放大器配置，藉此避免與習用CPCCD感測器相關聯之高像素時脈速率問題且亦避免與串行讀出方法相關聯之高讀出雜訊問題兩者。 根據本發明之一實施例，一雙行並行CCD影像感測器包含配置成偶數數目個行之一像素陣列，且一新穎讀出電路包含分別耦合至該對相關聯行中之每一者中之至少一個像素之多個讀出結構。每一讀出結構包含：兩列轉移閘極，其經操作地耦合以自該對相關聯行接收影像電荷；一共用求和閘極，其經耦合以交替地接收自該等轉移閘極傳遞之影像電荷；及一輸出電路，其包含經組態以基於自該對相關聯行轉移之該等影像電荷而產生輸出電壓信號之一單個放大器。根據本發明之一態樣，每一對相關聯行中之該兩列轉移閘極有效地交叉耦合使得施加至一個行中之第一列(第一)轉移閘極之一(第一)轉移閘極控制信號實質上同時施加至該相關聯第二行中之第二列(第四)轉移閘極，且使得施加至該第二行中之該第一列(第二)轉移閘極之一第二轉移閘極控制信號實質上同時施加至該第一行中之該第二列(第三)轉移閘極。根據另一態樣，每一讀出結構之該求和閘極經組態以在不同時間週期期間自該兩個第二列(第三及第四)轉移閘極接收影像電荷，且經組態以根據一求和閘極控制信號將每一所接收影像電荷傳遞至一輸出電路(例如，耦合至一放大器之一浮動擴散部)。使毗鄰行中之該等轉移閘極交叉耦合且以此方式利用一共用求和閘極促進以低雜訊且以一合理時脈速率(亦即，線時脈速率之兩倍)將影像電荷自兩行像素高效且可靠轉移至一個共用輸出電路，藉此促進尤其適合用於檢測系統(包含用於檢測光罩、倍縮光罩及半導體晶圓之彼等檢測系統)中之影像感測器之產生。 根據另一實施例，在使多個對稱Y形埋入擴散部形成於其中之一半導體基板(例如單晶矽)上製作一影像感測器，每一對稱Y形埋入擴散部具有：平行之上游(第一及第二)伸長部分；一下游(第三)伸長部分，其中形成感測節點(亦即，浮動擴散部)；及一介入(第四) V形合併區段，其將該兩個上游伸長部分連接至該下游伸長部分。該等上游伸長部分分別界定上文提及之相關聯行。多晶矽像素閘極結構形成於該等上游伸長部分上方，藉此形成用於產生影像電荷且將該等影像電荷沿著該兩個相關聯通道朝向該V形合併區段轉移之像素。兩列轉移閘極由形成於該等上游(第一及第二)伸長部分之部分上方之多晶矽轉移閘極結構產生，其中兩個(第一及第三)轉移閘極經組態以將影像電荷自一個通道轉移至該V形合併區段，且兩個(第二及第四)轉移閘極經組態以將影像電荷自該相關聯第二通道傳遞至該V形合併區段。一求和閘極藉助於安置於該V形合併區段上方之一多晶矽閘極結構形成且經組態以藉助於該兩個上游(第一及第二)伸長部分自該兩個相關聯通道中之任一者接收影像電荷，且經組態以將該等所接收影像電荷傳遞至該下游伸長區段。如在上文所闡述之實施例中，該兩列轉移閘極中之該等轉移閘極電極有效地交叉耦合以促進影像電荷自該兩個相關聯行高效且可靠轉移至該求和閘極，且該求和閘極由一求和閘極控制信號控制從而以低雜訊且以一合理時脈速率(亦即，該線時脈速率之兩倍)將該等影像電荷自該兩個相關聯行傳遞至該共用輸出電路(感測節點)。藉由與該等交叉耦合之轉移閘極及求和閘極組合利用對稱Y形埋入擴散部以將影像電荷轉移至一感測節點(例如，安置於該下游伸長擴散部分中之一共用浮動擴散部)，本發明促進來自兩行像素之影像電荷之高度高效、高速且低雜訊轉移以用於使用經控制或以其他方式操作地耦合至該浮動擴散部之一單個放大器輸出。由於毗鄰行之該等轉移閘極交替地切換，因此至該等轉移閘極之該等時脈信號係大致平衡的且產生最少基板電流，因此允許高速計時同時維持一低雜訊位準。由於每一輸出連接至僅兩行(與每輸出可能具有12、16或更多行之一習用高速CCD相比較)，因此影像感測器中之像素時脈速率係線時脈速率之僅兩倍而非線時脈速率之12倍、16倍或更多倍。由於雜訊隨一更高頻寬而增加，因此具有一較低像素時脈速率之一影像感測器可比具有較高像素時脈速率之影像感測器雜訊少。 根據一特定實施例，安置於兩個不同列中之相關聯多晶矽轉移閘極結構之交叉耦合藉由連接於兩個相關聯轉移閘極結構之間的導電(例如，金屬或經摻雜多晶矽)鏈接結構達成。亦即，安置於一個行之該第一列中之一(第一)轉移閘極結構藉助於一(第一)導電鏈接結構電連接至安置於該相關聯第二行之該第二列中之一(第四)轉移閘極結構。此配置藉由以下操作而促進對兩個相關聯轉移閘極結構之可靠控制：將該相關聯轉移閘極控制信號施加至該(第一)轉移閘極結構，藉此該轉移閘極控制信號實質上同時施加至該(第四)轉移閘極結構(亦即，藉助於經由該(第一)導電鏈接結構之傳輸)。在一項實施例中，使用多晶矽實施該導電鏈接結構，其中該兩個相關聯轉移閘極結構及該導電鏈接結構經製作為一整體「Z」形複合多晶矽結構。此實施例避免與使用兩個金屬互連層相關聯之額外複雜度、成本及可能減少良率，或另一選擇係允許一第二金屬層用於減少時脈信號之串聯電阻從而達成更高速度操作。 根據另一特定實施例，使用一錐形多晶矽結構實施該求和閘極，該錐形多晶矽結構具有比其下游邊緣(亦即，面對該下游伸長擴散部分之邊緣)長之一上游邊緣(亦即，面對該等上游伸長擴散部分之邊緣)。該錐形求和閘極結構促進影像電荷自兩個上游伸長擴散部分高效轉移至該下游伸長擴散部分。在一較佳實施例中，一類似地錐形化輸出閘極結構安置於該V形合併區段之一下游部分上方(亦即，在該求和閘極結構與該下游伸長擴散部分之間)，且用於阻止電荷自該感測節點溢回至該求和閘極。 根據另一特定實施例，每一相關聯行對之該共用輸出電路包含形成於該下游(第三)伸長擴散部分中之一浮動擴散部及藉助於一導電(金屬或多晶矽)結構操作地耦合至該浮動擴散部之一晶片上預放大器。在一項實施例中，使用一多晶矽結構實施該導電結構，該多晶矽結構經形成且圖案化使得一下部/垂直多晶矽部分延伸穿過一觸點孔到達該浮動擴散部，且一上部/水平多晶矽部分自該下部/垂直多晶矽部分水平延伸且形成該晶片上預放大器之一第一級增益電晶體之該閘極結構。此配置促進該浮動擴散部與該多晶矽閘極結構之自對準，且促進在不需要一金屬互連件之情況下連接至該預放大器，藉此進一步減少雜訊及浮動擴散部電容且增加電荷轉換效率，因此改良感測器之信雜比。 利用本發明之該雙行並行CCD感測器之一檢測方法包含：將輻射引導且聚焦至該樣本上；及自該樣本接收輻射；及將所接收輻射引導至一CCD影像感測器。該所接收輻射可包含所散射輻射或所反射輻射。該CCD感測器併入一雙行並行讀出結構，該雙行並行讀出結構包括兩對轉移閘極、一共同求和閘極、一浮動擴散部(亦稱為一感測節點)及每兩行之一放大器。以使得所有行具有完全相同電荷轉移及信號讀出路徑之一方式實施該雙行並行讀出結構。在一項實施例中，該雙行並行CCD可與連接至該放大器之一多晶矽觸點一起使用一自對準浮動擴散部。在另一實施例中，該雙行並行CCD可包括該讀出結構中具有等化通道回應及最小化串音之金屬互連件。 該檢測方法可進一步包含產生時脈電壓波形且控制晶片上雙行並行讀出及晶片外信號處理電路之時序以用於感測器讀出之適當同步及輸出信號之數位化。闡述用以驅動該等晶片上雙行並行讀出及該等晶片外信號處理電路之時脈電壓波形及時序組態之三個例示性實施例。此等僅僅係以實例之方式以闡釋用於感測器輸出之同步之可能方法中之某些方法。以上時脈驅動方案可由一設備實施，該設備包含一類比轉數位轉換器(ADC)、一數位信號處理器、一時脈驅動器以及外部處理、儲存及控制電路。 亦闡述用於檢測一樣本之一系統。此系統包含：一照射源；一光偵測裝置；光學器件，其經組態以將光自該照射源引導至該樣本且將光輸出或反射自該樣本引導至該裝置；及一驅動電路。在一項實施例中，該光偵測裝置可包括一CCD陣列感測器，諸如一時間延遲積分(TDI)感測器。在另一實施例中，該裝置可包括一CCD線感測器。該CCD感測器併入一雙行並行讀出結構，該雙行並行讀出結構每對毗鄰行包括兩對轉移閘極、一共同求和閘極、一浮動擴散部及一放大器。CCD像素之每一行由一對轉移閘極端接。每一對毗鄰行組合成一共同求和閘極，且該共同求和閘極朝向一小浮動擴散部錐形化，其中一放大器將每一影像電荷轉換為一對應輸出電壓信號。以使得所有行具有實質上完全相同電荷轉移及信號讀出路徑特性之一方式實施該雙行並行讀出結構。該驅動電路將偏壓電壓及時脈信號供應至晶片上雙行並行讀出結構及晶片外信號處理電路以便以所要時序讀出感測器輸出。 在一項實施例中，該CCD感測器可進一步包括一半導體薄膜。在另一實施例中，該半導體薄膜可包含形成於該半導體薄膜之一第一表面上之電路元件及沈積於該半導體薄膜之一第二表面上之一純硼層。在再一實施例中，該系統可包含多個CCD感測器。 樣本可由一載台支撐，該載台在檢測期間相對於光學器件移動。可與載台之運動同步地自該感測器讀出電荷。 例示性檢測系統可包含自不同入射角及/或不同方位角及/或以不同波長及/或偏光狀態照射該樣本之一或多個照射路徑。例示性檢測系統可包含收集由該樣本在不同方向上反射或散射之光及/或對不同波長及/或對不同偏光狀態靈敏之一或多個收集路徑。
優先權申請 本申請案主張由Chuang等人於2016年4月6日提出申請之標題為「一雙行並行CCD感測器及使用一感測器之檢測系統(A DUAL-COLUMN-PARALLEL CCD SENSOR AND INSPECTION SYSTEMS USING A SENSOR)」之美國臨時專利申請案62/319,130之優先權。 本發明係關於用於半導體檢測系統之感測器之一改良。呈現以下說明以使熟習此項技術者能夠製成且使用本發明，如在一特定應用及其要求之內容脈絡中所提供。如本文中所使用，諸如「頂部」、「底部」、「上方」、「下方」、「下面」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」及「向下」之方向術語意欲出於說明目的而提供相對位置，且不意欲指定一絕對參照系。熟習此項技術者將明瞭對所闡述實施例之各種修改，且本文中所定義之一般原理可適用於其他實施例。因此，本發明不意欲受限於所展示及所闡述之特定實施例，而是欲被賦予與本文中所揭示之原理及新穎特徵一致之最寬廣範疇。 圖1圖解說明經組態以檢測諸如一晶圓、倍縮光罩或光罩之一樣本108之一例示性檢測系統100。樣本108放置於一載台112上以促進樣本108在光學器件下面移動至不同區域。載台112可包括一X-Y載台或一R-θ載台。在某些實施例中，載台112可在檢測期間調整樣本108之高度以維持聚焦。在其他實施例中，可調整一物鏡105以維持聚焦。 一照射源102可包括一或多個雷射及/或一寬頻光源。照射源102可發射DUV及/或VUV輻射。包含一物鏡105之光學器件103引導彼輻射朝向樣本且將其聚焦於樣本108上。光學器件103亦可包括鏡、透鏡、偏光鏡及/或分束器(為了簡單而未展示)。光學器件103將自樣本108反射或散射之光收集、引導且聚焦至在一偵測器總成104內之一感測器106上。 偵測器總成104包含本文中所闡述之感測器中之至少一者。在一項實施例中，將感測器106之輸出提供至一計算系統114，計算系統114分析該輸出。藉由可儲存於一載體媒體116上之程式指令118組態計算系統114。在一項實施例中，計算系統114控制檢測系統100及感測器106以根據本文中所揭示之一方法檢測樣本108上之一結構且讀出該感測器。 在一項實施例中，照射源102可係一連續源，諸如一弧光燈、一雷射泵激電漿光源或一CW雷射。在另一實施例中，照射源102可係一脈衝源，諸如一模式鎖定雷射、一Q切換雷射或由一Q切換雷射泵激之一電漿光源。在併入一Q切換雷射之檢測系統100之一項實施例中，使偵測器總成104內之該或該等感測器與雷射脈衝同步。 檢測系統100之一項實施例照射樣本108上之一線，且將所散射及/或所反射光收集於一或多個暗場及/或亮場收集通道中。在此實施例中，偵測器總成104可包含一線感測器或一電子撞擊線感測器。檢測系統100之另一實施例照射樣本108上之一區，且將所散射及/或所反射光收集於一或多個暗場及/或亮場收集通道中。在此實施例中，偵測器總成104可包含一陣列感測器或一電子撞擊陣列感測器。 在以下各項中闡述檢測系統100之各種實施例之額外細節：Romanovsky等人之標題為「晶圓檢測系統(Wafer inspection system)」且於2016年3月8日發佈之第9,279,774號美國專利、Armstrong等人之標題為「使用小反射折射物鏡之分裂場檢測系統(Split field inspection system using small catadioptric objectives)」之第7,957,066號美國專利、Chuang等人之標題為「一反射折射光學系統中用於雷射暗場照射之光束遞送系統(Beam delivery system for laser dark-field illumination in a catadioptric optical system)」之第7,345,825號美國專利、1999年12月7日發佈之標題為「具有寬範圍變焦能力之超寬頻UV顯微鏡成像系統(Ultra-broadband UV microscope imaging system with wide range zoom capability)」之第5,999,310號美國專利、2009年4月28日發佈之標題為「與二維成像一起使用雷射線照射之表面檢測系統(Surface inspection system using laser line illumination with two dimensional imaging)」之第7,515,649號美國專利。所有此等專利以引用方式併入本文中。 圖2A及圖2B圖解說明根據本發明之其他例示性實施例之併入本文中所闡述之感測器及/或方法之暗場檢測系統之態樣。在圖2A中，照射光學器件201包括一雷射系統220，雷射系統220產生由一鏡或透鏡203聚焦至所檢測之一晶圓或光罩(樣本) 211之表面上之一線205中之光202。所檢測之樣本可係圖案化或未圖案化的。收集光學器件210使用透鏡及/或鏡212及213將自線205散射之光引導至一感測器215。收集光學器件210之一光學軸線214不在線205之照射平面中。在某些實施例中，光學軸線214大致垂直於線205。感測器215包括一陣列感測器，諸如一線性陣列感測器。感測器215可包括如本文中所闡述之一感測器，及/或本文中所闡述之方法中之一者可用於讀出該感測器。 圖2B圖解說明多個暗場收集系統231、232及233之一項實施例，每一收集系統實質上類似於圖2A之收集光學器件210。收集系統231、232及233可與實質上類似於圖2A之照射光學器件201之照射光學器件組合使用。每一收集系統231、232及233併入本文中所闡述之感測器中之一或多者。樣本211支撐於載台221上，載台221使待檢測之區在光學器件下面移動。載台221可包括一X-Y載台或一R-θ載台，其較佳地在檢測期間實質上連續地移動以用最少停滯時間檢測樣本之大區。 在以下各項中闡述根據圖2A及圖2B中所圖解說明之實施例之檢測系統之更多細節：2016年5月12日提出申請之標題為「用於檢測及計量系統之具有可電控制孔徑之感測器(Sensor With Electrically Controllable Aperture For Inspection And Metrology Systems)」之美國專利申請案15/153,542；2009年4月28日發佈之標題為「與二維成像一起使用雷射線照射之表面檢測系統(Surface inspection system using laser line illumination with two dimensional imaging)」之美國專利7,515,649；及2003年8月19日發佈之標題為「用於偵測一表面之異常及/或特徵之系統(System for detecting anomalies and/or features of a surface)」之美國專利6,608,676。所有此等專利及專利申請案以引用方式併入本文中。 圖3圖解說明經組態以使用法向及傾斜照射光束兩者偵測諸如一未圖案化晶圓之一樣本上之粒子或缺陷之一檢測系統300。在此組態中，一雷射系統330提供一雷射光束301。一透鏡302透過一空間濾波器303聚焦光束301。透鏡304準直該光束且將其傳送至一偏光分束器305。分束器305將一第一偏光分量傳遞至法向照射通道且將一第二偏光分量傳遞至傾斜照射通道，其中該第一分量與該第二分量正交。在一法向照射通道306中，第一偏光分量係由光學器件307聚焦且由一鏡308反射朝向一樣本309之一表面。由樣本309 (諸如一晶圓或光罩)散射之輻射由一抛物面鏡310收集且聚焦至一感測器311。 在一傾斜照射通道312中，第二偏光分量由一分束器305反射至一鏡313 (其透過一半波板314反射此光束)且由光學器件315聚焦至樣本309。源自傾斜通道312中之傾斜照射束且由樣本309散射之輻射由抛物面鏡310收集且聚焦至感測器311。感測器311及經照射區(來自樣本309上之法向及傾斜照射通道)較佳地在抛物面鏡310之焦點處。 抛物面鏡310將來自樣本309之所散射輻射準直成一經準直光束316。經準直光束316然後由一物鏡317聚焦且穿過一分析器318到達感測器311。應注意，亦可使用具有除抛物面形狀以外之形狀的曲面鏡表面。一儀器320可提供光束與樣本309之間的相對運動，使得光點係跨越樣本309的表面掃描。感測器311可包括本文中所闡述之感測器中的一或多者。2001年3月13日授予Vaez-Iravani等人之標題為「樣本檢測系統(Sample inspection system)」之美國專利6,201,601、2016年3月8日授予Romanovsky等人之標題為「晶圓檢測(Wafer Inspection)」之美國專利9,279,774及2016年4月7日公佈之Vazhaeparambil等人之標題為「一暗場系統中之TDI感測器(TDI Sensor in a Darkfield System)」之美國公開申請案2016-0097727闡述檢測系統300之額外態樣及細節。此等文件係以引用方式併入本文中。 圖4圖解說明根據本發明之特定實施例之一例示性雙行並行CCD感測器400。感測器400包括偶數數目個行401-1至401-8。在一較佳實施例中，感測器400包括介於大約50個與大約10,000個之間的行。每一行401-1至401-8包括相等數目個正方形或矩形像素(例如，行401-1包含八個像素4011-11至4011-18，且行401-8包含八個像素4011-81至4011-88)。在一較佳實施例中，感測器400係一陣列雙行並行CCD，其中每一行包括介於大約50個與大約10,000個之間的像素。陣列之每一行中的像素數目可等於或可不等於行數目。在一替代實施例(未展示)中，感測器可係一線雙行並行CCD，其中每一行包括一單個像素。線感測器可併入一電阻閘極，該電阻閘極類似於2011年3月31日公開且由Armstrong等人提出申請之標題為「使用背側照射式線性感測器之檢測系統(Inspection System Using Back Side Illuminated Linear Sensor)」之美國公開申請案2011-0073982中所闡述的電阻閘極，或類似於上文引用之美國專利申請案15/153,543中所闡述的電阻閘極，該等申請案係以引用方式併入本文中。光、輻射或帶電粒子入射於感測器400上，從而引起每一像素中之影像電荷的產生。影像電荷係藉助於以下文所闡述之方式施加至像素之三相線控制(時脈)信號PV1、PV2及PV3沿像素行向下移動(PV1、PV2及PV3亦可稱為垂直時脈信號)。舉例而言，在像素4011-81中產生之一影像電荷回應於控制信號PV1至PV3而向下移動至像素4011-82，且隨後自像素至像素地沿著行401-8向下移動直至其到達像素4011-88為止。在一替代實施例中，可使用兩相線控制信號來代替三相線控制信號。組態有三相線控制信號之一感測器之一優點係：可藉由經施加至PV1至PV3之適當驅動信號來使電荷在任一方向上移動，然而兩相線控制信號可僅使電荷在一個方向上移動。使用三相線控制信號之一感測器可在像素陣列之頂部及底部兩者處組態有讀出電路，以達成在任一方向上讀出信號(圖4中僅展示在陣列之底部處之讀出電路402)。取決於需要單向還是雙向轉移，感測器400可使用兩相或三相線控制信號。 參考圖4之下部部分，雙行並行CCD感測器400亦包含用於將沿著行401-1至401-8轉移之影像電荷轉換成輸出電壓信號VOUT1
至VOUT4
之一讀出(輸出)電路402。讀出電路402包含分別自相關聯之一對毗鄰行401-1至401-8接收影像電荷的多個讀出結構402-1至402-4，藉此由與一毗鄰相關聯行共用之一讀出結構將沿著每一行傳遞的影像電荷轉換為輸出電壓信號。舉例而言，由讀出結構402-1將沿著行401-1及相關聯行401-2傳遞之影像電荷轉換為輸出電壓信號VOUT1
。類似地，讀出結構402-2轉換自相關聯行401-3及401-4接收的影像電荷以產生輸出電壓信號VOUT2
，讀出結構402-3轉換自相關聯行401-5及401-6接收的影像電荷以產生輸出電壓信號VOUT3
，且讀出結構402-4轉換自相關聯行401-7及401-8接收的影像電荷以產生輸出電壓信號VOUT4
。 每一讀出結構402-1至402-4包含經組態以根據轉移閘極控制信號C1及C2將各別影像信號轉移至一共用求和閘極之兩對轉移閘極，該共用求和閘極又根據一求和閘極控制信號SG將該等影像信號傳遞至一相關聯感測節點。舉例而言，讀出結構402-1包含安置於行401-1中之一第一轉移閘極對403-1及安置於行401-2中之一第二轉移閘極對403-2，其中控制轉移閘極對403-1及403-2以將各別影像信號自行401-1及401-2傳遞至共用求和閘極404-1，且求和閘極404-1經組態以將該等影像信號傳遞至一輸出電路407-1，在一項實例中，輸出電路407-1包含一浮動擴散部(感測節點) 405-1及一放大器406-1。類似地，讀出結構402-4包含經安置以將各別影像信號自行401-7及401-8傳遞至共用求和閘極404-4以用於自輸出電路407-4 (例如，浮動擴散部405-4及放大器406-4)傳輸之轉移閘極對403-7及403-8。當影像電荷沿行401-7向下移動時，轉移閘極對403-7控制影像電荷自像素4011-78轉移至共同求和閘極404-4中，且阻止影像電荷溢回至像素4011-78中。轉移閘極對403-8針對行401-8及彼行中之最後像素4011-88執行一類似功能。求和閘極404-4在電荷轉移期間累積影像電荷而不添加雜訊。在共同求和閘極404-4之底部處，形成一小浮動擴散部405-4以收集且儲存自共同求和閘極轉移之影像電荷。藉由時脈/控制信號C1、C2及SG控制轉移閘極對403-7及403-8以及共同求和閘極404-5，使得將來自兩個毗鄰行之影像電荷順序地計時輸出至浮動擴散部405-4中。圖8A、圖8B及圖8C中繪示以上時脈信號之電壓波形及時序組態。浮動擴散部405-4附接至一共用放大器406-4，共用放大器406-4將影像電荷轉換為電壓且將經緩衝電壓傳輸至一晶片外ADC (未展示)。下文闡釋放大器406-4之細節。 圖4A至圖4F繪示雙行並行CCD感測器400之一部分從而更加詳細地展示讀出結構402-4，且亦繪示在感測器400之例示性簡化操作期間兩個影像電荷C11及C12自行401-7及401-8轉移至讀出結構402-4。在此等圖中，在六個順序時間週期t0至t5處繪示感測器400之操作狀態，在每一圖之頂部處之括號中指示該等順序時間週期(例如，圖4A展示在由「400(t0)」指示之一初始時間週期t0期間之感測器400)。為簡化以下說明，圖4A至圖4F中僅繪示影像電荷C11及C12之位置，且為了清晰而省略在時間t0至t5期間由電路元件同時處理之其他影像電荷。讀出結構402-1至402-3 (圖4)之操作被理解為基本上完全相同於下文所闡述之彼操作。 圖4A展示當(第一及第二)影像電荷在傳遞至讀出結構402-4中之前分別儲存於像素4011-78及4011-88中時之感測器400(t0)。像素4011-78及4011-88分別經組態以產生(亦即，收集及/或暫時儲存)影像電荷C11及C12，且隨後根據一或多個線控制信號PVX (例如，圖4中所展示之三相信號PV1、PV2及PV3)將影像電荷C11及C12傳遞至讀出結構402-4。讀出結構402-4包含經組態以分別自像素4011-78及4011-88接收(亦即，直接或藉助於一或多個介入緩衝閘極，未展示)影像電荷C11及C12之第一列轉移閘極403-71及403-81、經組態以分別自轉移閘極403-71及403-81接收影像電荷C11及C12之第二列轉移閘極403-72及403-82、耦合至轉移閘極403-72及403-82之一求和閘極404-4及耦合至求和閘極404-4之一輸出電路(例如，一浮動擴散部405-4及放大器406-4)。應注意，第一轉移閘極403-71及第三轉移閘極403-72形成轉移閘極對403-7 (參見圖4)，且第二轉移閘極403-81及第四轉移閘極403-82形成轉移閘極對403-8 (圖4)，且每一對之轉移閘極之間的一信號路徑經組態使得將影像電荷C11及C12約束為分別僅在行401-7 (亦即，自轉移閘極403-71至403-72)及行401-8 (亦即，自轉移閘極403-81至403-82)中行進。 如圖4A中所指示，根據本發明之一態樣，第一列轉移閘極403-71及403-81與第二列轉移閘極403-72及403-82有效地交叉耦合(例如，如由連接於轉移閘極403-71與轉移閘極403-82之間的導體408-1且由連接於轉移閘極403-72與轉移閘極403-81之間的導體408-2所指示。在此配置之情況下，施加至(第一)轉移閘極403-71之一(第一)轉移閘極控制信號C1亦實質上同時施加至(第四)轉移閘極403-82，且施加至(第二)轉移閘極403-81之一(第二)轉移閘極控制信號C2實質上同時施加至(第三)轉移閘極403-72。如下文所闡釋，以此方式使毗鄰行中之轉移閘極有效地交叉耦合促進在交替時間週期期間影像電荷可靠轉移至一單個輸出電路(例如，藉助於求和閘極404-4)，藉此促進在兩個行401-7及401-8中產生之影像電荷藉助於一單個放大器406-4輸出。 根據本發明之另一態樣，求和閘極404-4經組態以在不同時間週期期間自第二列(第三及第四)轉移閘極403-72及403-82接收影像電荷，且經組態以根據求和閘極控制信號SG將每一所接收影像電荷傳遞至浮動擴散部405-4。如下文所闡述，轉移閘極403-71與轉移閘極403-82之交叉耦合及轉移閘極403-72與轉移閘極403-81之交叉耦合可靠地保證一次僅一個影像電荷轉移至求和閘極404-4，藉此促進影像電荷自兩個行401-7及401-8至一單個浮動擴散部405-4之簡化可靠轉移，浮動擴散部405-4經操作地耦合以藉助於放大器406-4產生一相關聯輸出信號。為促進自兩個行401-7及401-8輸出影像電荷，以係線控制信號PVX之線時脈速率之兩倍之一時脈速率提供求和閘極控制信號SG。 圖4B及圖4C繪示根據一簡化例示性實施例之在影像電荷C11及C12自像素4011-78及4011-88交替(順序)轉移至轉移閘極中期間在時間週期t1及t2處之感測器400。在時間週期t1 (圖4B)期間，線控制信號PVX及轉移閘極控制信號C1經致動/雙態切換以致使影像電荷C11自像素4011-78轉移至第一轉移閘極403-71中，且影像電荷C12自像素4011-88轉移至第二轉移閘極403-81中。在時間週期t2 (圖4C)期間，轉移閘極控制信號C1及C2經致動以致使影像電荷C11自第一轉移閘極403-71轉移至第三轉移閘極403-72中。 圖4D及圖4E繪示在影像電荷C11及C12自第二列轉移閘極403-72及403-82至求和閘極404-4中之後續順序轉移期間在時間週期t3及t4期間之感測器400。在(第一)時間週期t3 (圖4D)期間，(第一)轉移閘極控制信號C1、(第二)轉移閘極控制信號C2及求和閘極控制信號SG經致動/雙態切換以致使影像電荷C11自第二列轉移閘極403-72轉移至求和閘極404-4中，且同時致使影像電荷C12自第一列轉移閘極403-81轉移至第二列(第四)轉移閘極403-82中。應注意，回應於轉移閘極控制信號C1及C2之致動/雙態切換而操作地有益地協調圖4D中所繪示之兩個電荷轉移，此歸因於轉移閘極403-71與轉移閘極403-82及轉移閘極403-81與轉移閘極403-72之有效交叉耦合。在(第二)時間週期t4 (圖4E)期間，(第一)轉移閘極控制信號C1及求和閘極控制信號SG經致動/雙態切換以致使影像電荷C12自第二列轉移閘極403-82轉移至求和閘極404-4中。 圖4E及圖4F繪示在影像電荷C11及C12自求和閘極404-4順序轉移至浮動擴散部405-4中期間在時間週期t4及t5期間之感測器400。如圖4E中所指示，在(第二)時間週期t4期間，藉助於求和閘極控制信號SG控制求和閘極404-4以將影像電荷C11轉移至浮動擴散部405-4，藉此儲存於浮動擴散部405-4上之相關聯電荷致使放大器406-4產生對應於影像電荷C11之一輸出電壓信號VOUT-C11
。在後續時間週期t5 (圖4F)期間，藉由求和閘極控制信號SG控制求和閘極404-4以將影像電荷C11轉移至浮動閘極405-4中，藉此儲存於浮動擴散部405-4上之相關聯電荷致使放大器406-4產生對應於影像電荷C12之一輸出電壓信號VOUT-C12
。應注意，浮動擴散部405-4可在每一電荷轉移之間(亦即，在C11之轉移之後在C12之轉移之前)重設，或可僅在C11之轉移之前重設。圖4、圖4A至圖4F中未繪示重設電晶體及重設信號以便簡化各圖且更清晰地闡釋電荷轉移操作。 如由圖4A至圖4F中所展示之實例所確立，感測器400提供一每兩行一個放大器配置，該每兩行一個放大器配置藉助於以下方式促進具有小行間距(例如，介於大約10 µm與大約25 µm之間)之CCD感測器之產生：避免與每行一個放大器方法相關聯之高切換電流、高讀出雜訊及放大器空間問題，同時僅最低限度地增加輸出時脈速率(亦即，求和閘極控制信號SG具有係線控制信號PVX之線時脈速率之僅兩倍之一時脈速率)。 圖5圖解說明根據本發明之一例示性較佳實施例之一部分雙行並行CCD影像感測器500。 根據本發明之一態樣，感測器500包含用於促進影像電荷自兩個行511及512轉移至一個共用輸出電路之一對稱Y形埋入擴散部502。Y形埋入擴散部502包括形成於一半導體基板501中之一連續n摻雜區域且包含藉助於一V形合併區段502-4連接至一下游(第三)伸長部分502-3之平行之上游(第一及第二)伸長部分502-1及502-2。使用已知技術形成該連續n摻雜區域，使得由像素520-1及520-2累積之影像電荷(包括電子)被約束為沿著上游伸長部分502-1及502-2行進，且分別由V形合併區段502-4引導至下游伸長部分502-3中。 像素520-1及520-2藉助於分別形成於上游伸長部分502-1及502-2上方之多晶矽像素閘極結構515-1、515-2及515-3形成於各別相關聯行511及512中。額外像素可形成於每一行511及512中(例如，在圖中之像素520-1及520-2上面)。由像素520-1及520-2產生之影像電荷被約束為根據以下文所闡述之方式產生之三相像素控制信號PV1、PV2及PV3沿行511及512向下移動(亦即，藉由上游伸長擴散部分502-1及502-2)。 類似於先前實施例，感測器500包含兩列轉移閘極523-1至523-4，包含第一列(第一及第二)轉移閘極523-1及523-2以及第二列(第三及第四)轉移閘極523-3及523-4。第一列轉移閘極523-1及523-2由多晶矽轉移閘極結構504-11及504-12形成，多晶矽轉移閘極結構504-11及504-12分別操作地安置於上游(第一及第二)伸長擴散部分502-1及502-2上方在像素520-1及520-2與第二列轉移閘極之間。第二列轉移閘極523-3及523-4由多晶矽轉移閘極結構504-21及504-22形成，多晶矽轉移閘極結構504-21及504-22分別操作地安置於伸長擴散部分502-1及502-2上方在第一列與V形合併區段502-4之間。在此配置之情況下，(第一及第三)轉移閘極523-1及523-3經組態以將沿著通道511傳遞之影像電荷朝向V形合併區段502-4轉移，且(第二及第四)轉移閘極523-2及523-4經組態以將沿著相關聯第二通道512傳遞之影像電荷朝向V形合併區段502-4轉移。 如上文所陳述，形成轉移閘極523-1至523-4之轉移閘極結構有效地交叉耦合以促進影像電荷自行511及512高效且可靠轉移至求和閘極524。具體而言，(第一)轉移閘極523-1及(第四)轉移閘極523-4經耦合以接收在信號線562-1上傳輸之轉移閘極控制信號C1，且(第二)轉移閘極523-2及(第三)轉移閘極523-3經耦合以接收在信號線562-2上傳輸之轉移閘極控制信號C2。此配置在本文中稱為有效交叉耦合，此乃因第一轉移閘極523-1及第四轉移閘極523-4有效地耦合使得當(第一)轉移閘極控制信號C1施加於第一轉移閘極結構504-11上時，其實質上同時施加至(第四)轉移閘極結構504-22，且第二轉移閘極523-2及第三轉移閘極523-3有效地耦合使得當(第二)轉移閘極控制信號C2施加至第二轉移閘極結構504-12時，其實質上同時施加至第三轉移閘極結構504-21。 根據所繪示實施例，使用連接於兩個相關聯轉移閘極結構之間的一或多個導電(例如，金屬或經摻雜多晶矽)鏈接結構至少部分地達成有效交叉耦合。參考圖5中之兩個行之間的區域，第一列、第一行轉移閘極結構504-11實施為在分開行511及512之區域上方延伸至右側之一水平定向之伸長多晶矽閘極結構，且第二列、第二行轉移閘極結構504-22實施為在分開行511及512之區域上方延伸至左側之一水平定向之伸長多晶矽閘極結構。藉由使轉移閘極結構504-11及504-22之部分在水平方向上重疊，此兩個結構藉助於平行於行(垂直)方向而延伸之導電鏈接結構532來電連接。此鏈接配置促進對相關聯轉移閘極結構504-11及504-22之可靠交叉耦合控制，此乃因當轉移閘極控制信號C1施加至轉移閘極結構504-11時，其亦實質上同時施加至轉移閘極結構504-22 (亦即，藉助於經由導電鏈接結構532之傳輸)。 一求和閘極524形成於V形合併區域502-4上方，使得求和閘極524用於將影像電荷自任一行511或512轉移至下游伸長擴散部分502-3。在一項實施例中，求和閘極524實施為具有一上游邊緣505A之一錐形多晶矽結構，上游邊緣505A具有比求和閘極524之下游邊緣505B之一寬度W2長之一寬度W1 (亦即，在垂直於行511及512之一方向上所量測)。此錐形求和閘極結構促進影像電荷自上游伸長擴散部分502-1及502-2高效轉移至下游伸長擴散部分502-3。求和閘極505由求和閘極控制信號SG控制以依類似於上文參考求和閘極404-4所闡述之方式之一方式起作用，其中求和閘極控制信號SG之一時脈速率比像素控制信號PV1、PV2及PV3之一線時脈速率快兩倍。在一項實施例中，一額外錐形輸出閘極結構(參見結構506，圖5C)安置於V形合併區段502-4之一下游部分上方(亦即，在求和閘極結構505與下游伸長擴散部分502-3之間)，且用於阻止電荷自感測節點溢回至求和閘極505。 在操作期間，在像素520-1及520-2中產生之影像電荷沿著行511及512以由線時脈信號PV1、PV2及PV3判定之一時脈速率轉移。圖8A、圖8B及圖8C中展示各種控制信號之波形之實例。下文係對諸如圖8A、圖8B及圖8C中所展示之彼等波形之波形可如何轉移感測器500中之電荷之一簡化闡釋。應注意，圖8A、圖8B及圖8C包含用於存在於某些實施例中但圖5中未繪示之一緩衝閘極之控制信號VB。當轉移閘極控制信號C1在信號線562-1上產生一高電壓(亦即，比一低電壓更具正性之一電壓)時，在轉移閘極結構504-11及504-22下方形成電位井。類似地當轉移閘極控制信號C2在信號線562-2上產生一高電壓時，在轉移閘極結構504-12及504-21下方形成電位井。當將線時脈信號PV3驅動至一低電壓時，影像電荷自像素520-1及520-2下方轉移(或另一選擇係，當將(舉例而言)圖5G及圖8A中之緩衝閘極上之控制信號VB驅動至一低電壓時，影像電荷自行511及512中之介入緩衝閘極(未展示)下方轉移)至轉移閘極結構504-11及504-12下方。當控制信號C1及C2處於大致相等電位時通道502-1及502-2中之適當位置處之經植入障壁阻止電荷在閘極504-21及504-22下方轉移。使用經植入障壁來達成CCD中之兩相計時係眾所周知的。接下來，轉移閘極控制信號C1雙態切換使得信號線562-1上之電壓自高切換至低而轉移閘極控制信號C2仍為高，藉此轉移閘極504-11及504-22下方之電位井崩潰。因此，轉移閘極504-11下方之影像電荷移動至轉移閘極504-21下方，且轉移閘極504-22下方之一影像電荷移動至求和閘極505下方。當轉移閘極控制信號C2自高切換至低時，轉移閘極504-21下方之影像電荷移動至求和閘極結構505下方而轉移閘極504-12下方之影像電荷移動至轉移閘極504-22下方。藉由實例方式而非作為一限制，一高電壓可意指大致+5V之一電壓，然而一低電壓可意指大致-5V之一電壓(相對於基板之電位)。熟習相關技術者理解，將使用之適當電壓取決於諸多因素，包含埋入通道中之摻雜位準、多晶矽閘極電極之摻雜位準、介電層之厚度及介電常數以及像素及閘極結構之尺寸及全井容量。 藉由重複上文所闡述之操作，由兩個行(亦即，行511及512)中之像素產生之影像電荷藉助於共用(共同)求和閘極505順序地轉移至一單個輸出電路。同時，其他對行對為彼等對行提供之對應共同求和閘極下方之其電荷順序地計時。圖8A、圖8B及圖8C中更加詳細地繪示以上時脈信號之例示性電壓波形及時序組態。在圖5中所展示之較佳實施例中，每一行利用一個轉移閘極對來將影像電荷計時至共同求和閘極。在其他實施例中，每行兩個或兩個以上轉移閘極對可用於實施其他電荷轉移方案。應注意，感測器500亦可經操作以藉由以與線時脈相同之速率而非以線時脈頻率之兩倍讀出求和閘極505而在求和閘極505中對來自兩個行之電荷求和。此允許併入感測器500之一儀器具有折衷空間解析度以達成經改良信雜比之不同操作模式。 參考圖5之下部部分，輸出電路由以下各項實施：一浮動擴散部507，其形成於下游伸長擴散部分502-3中；及一晶片上預放大器電路509，其藉助於一適合(金屬或多晶矽)導電結構535操作地耦合至浮動擴散部507。晶片上預放大器509用於將儲存於浮動擴散部507上之影像電荷轉換為電壓信號，且將經緩衝電壓信號VOUT
遞送至輸出端子510。一預放大器廣泛地用於CCD感測器中以放大及/或緩衝信號且使該信號準備用於進一步處理。此項技術中已知之多個預放大器及緩衝器組態適合用於雙行並行CCD影像感測器500中。預放大器509可包括多個電晶體、電阻器及電容器。藉由實例之方式，放大器509可包括源極隨耦器之兩個級。第一級源極隨耦器包含一增益電晶體M1及一電流槽電晶體M2；第二級源極隨耦器包含一增益電晶體M3，藉此放大器509之輸出端子510由電晶體M3之源極端子形成。提供一重設電晶體508，重設電晶體508包含連接至浮動擴散部507之一源極端子、由一重設時脈信號RG控制之一閘極端子及連接至一重設電壓RD之一汲極端子。一典型操作(整合及讀出)循環藉由以下操作開始：藉助於雙態切換重設電晶體508將浮動擴散部507重設至電壓RD；等待一預定整合週期；然後對輸出端子510處之輸出電壓進行取樣。在整合週期期間，輸出端子510處之電壓位準改變(變得更具負性)與彙集至浮動擴散部507之影像電荷成比例之一量。在讀出週期期間，一ADC (未展示)量測類比電壓位準且將其轉換為一數位以用於進一步信號處理。該ADC可位於晶片上或晶片外。 圖5A至圖5G圖解說明與感測器500之產生相關聯之關鍵製作特徵，且包含圖5中未圖解說明之額外特徵。舉例而言，圖5A至圖5G展示五行而非僅兩行，且亦展示可選元件，諸如緩衝閘極。應注意，為了簡潔而僅展示預放大器之一部分，且下文參考圖7闡述預放大器之額外特徵。 圖5A展示在使用已知(例如，CMOS)半導體處理技術使適合摻雜劑擴散之後且在於基板之上表面上方形成一最下部介電層540之前之基板501。如上文所闡述，感測器500包含三個Y形埋入擴散部(通道) 502-0、502-1及502-2，其中出於說明性目的而僅展示擴散部502-0之一部分。每一Y形埋入擴散部包含形成五個通道之上游伸長部分：擴散部502-1之上游伸長擴散部分502-11及502-12形成第一及第二通道，擴散部502-2之上部伸長擴散部分502-21及502-22形成第三及第四通道，且擴散部502-0之上游伸長擴散部分502-02形成第五通道。在一項實施例中，埋入通道擴散部502-0、502-1及502-2使用已知技術由一n型摻雜劑形成，該n型摻雜劑擴散至形成於一p型單晶矽基板501A上之一磊晶矽層501B中。在一替代實施例中，埋入通道可藉由p型摻雜而形成於其中累積且轉移一影像電荷(包括電洞)之一n型半導體基板上方。V形埋入通道部分之寬度逐漸錐形化至下游埋入擴散部分502-03、502-13及502-23。下游埋入擴散部分之最小寬度(例如，埋入部分502-13之寬度W3)經設定使得隨後形成之求和閘極能夠容納自兩個相關聯上游埋入擴散部分(例如，埋入部分502-11及502-12)之兩者傳遞之影像電荷。 浮動擴散部507-0、507-1及507-2以及重設擴散部508-01、508-11及508-21分別由擴散至埋入通道502-0、502-1及502-2之窄端中之一n+摻雜劑形成。較佳地，浮動擴散部507以與全井信號位準一致之一最小可能大小形成以便減小浮動擴散部之電容。浮動擴散部電容之一減小導致電荷轉換效率(CCE)之一增加及因此輸出端子510處之一經改良信雜比。 圖5A中亦展示擴散部509-0M1D、509-1M1D、509-2M1D，其等形成預放大器509-0、509-1及509-2之第一級電晶體之源極、汲極及通道區域。下文參考連接至浮動擴散部507-0、507-1及507-2之多晶矽結構之形成論述此等擴散部之相關性。 圖5B繪示一第一多晶矽程序，在該第一多晶矽程序期間一第一組多晶矽結構(稱作「第一多晶矽結構」)形成於介電層540上。此等第一多晶矽結構包含第一像素閘極結構515-1、第一列轉移閘極結構504-1、求和閘極結構505、互連結構535A及重設閘極結構508-2。參考圖5B之左側，所繪示第一多晶矽結構包含與兩列像素520-1A及520-1B對應之兩個像素閘極結構515-11及515-12。五個第一列轉移閘極結構504-02、504-11、504-12、504-21及504-22形成為安置於對應上游伸長擴散部分上方之單獨結構(例如，第一列轉移閘極結構504-02在上游伸長擴散部分502-02上方延伸)。三個求和閘極結構505-0、505-1及505-2形成於各別V形擴散部分上方(例如，求和閘極結構505-0安置於V形擴散部分502-04上方)。三個導電結構535A-0、535A-1及535A-2形成於各別浮動擴散部上方(例如，導電結構535A-0安置於浮動擴散部507-0上方)。最終，三個重設閘極結構508-01、508-11及508-21形成於各別下游擴散部分上方(例如，重設閘極結構508-01安置於下游擴散部分502-03上方)。 如由位於圖5B之右下部分中之部分剖面所指示，在一項實施例中，每一導電結構535A-0、535A-1及535A-2經形成使得其包含延伸穿過介電層540到達對應浮動擴散部之下部/垂直多晶矽部分及水平延伸以形成第一級增益電晶體閘極結構之上部/水平多晶矽部分。舉例而言，參考該剖面，多晶矽部分535A-0包含：下部/垂直多晶矽部分535A-01，其延伸穿過形成於介電層540中之相關聯觸點孔541且接觸浮動擴散部507-0；及上部/水平多晶矽部分535A-02，其自下部/垂直多晶矽部分535A-01之一上部端水平延伸跨越介電層540之上表面，且在擴散部509-0M1D上方延伸以為預放大器509-0之第一級電晶體提供一閘極結構。此配置促進在不需要一金屬互連件之情況下每一感測節點與相關聯預放大器之間的操作連接，藉此減小浮動擴散部電容且增加電荷轉換效率，因此改良感測器之信雜比。此外，在一項實施例中，藉助於穿過與用於形成連接多晶矽部分之開口相同之開口形成浮動擴散部而使浮動擴散部自對準至導電結構535A-0、535A-1及535A-2。在一習用CCD感測器中，在觸點孔蝕刻及多晶矽(polysilicon)(亦即，多晶矽(polycrystalline silicon))沈積之前形成一浮動擴散部，且浮動擴散部、觸點孔及多晶矽之間的任一不對準引入寄生電容。在較佳實施例中，首先將觸點孔541蝕刻穿過介電層540，後續接著摻雜浮動擴散部507-0，且然後沈積第一多晶矽材料，藉此導電結構535A-0自對準至浮動擴散部507-0。因此，自對準浮動擴散部經形成且在不具有金屬互連件之情況下直接連接至第一級電晶體M1之多晶矽閘極。此技術可進一步減小浮動擴散部電容，增加電荷轉換效率，且因此改良本文中所闡述之CCD感測器中之信雜比。Vadasz之標題為「積體電路結構及用於製成電路結構之方法(Integrated circuit structure and method for making integrated circuit structure)」且於1972年10月24日發佈且以引用方式併入本文中之美國專利3,699,646闡述一埋入觸點及自對準擴散部之額外態樣及細節。 浮動擴散部507-0係圖5及其相關聯說明中詳細闡述之一重摻雜區域。一重設電晶體MR毗鄰於浮動擴散部之另一側，該浮動擴散部亦用作重設電晶體之源極端子。在藉助於雙態切換重設電晶體MR將浮動擴散部重設至一重設電壓RD之後，影像電荷由輸出閘極OG轉移至浮動擴散部且由晶片上放大器讀出。 圖5C繪示一第二多晶矽程序，在該第二多晶矽程序期間，第二多晶矽結構係形成於介電層540上。該等第二多晶矽結構包含第二像素閘極結構515-2、第二列轉移閘極結構504-2，及輸出閘極結構506。第二像素閘極結構515-2包含經部分地形成於介電層540之上表面上的像素閘極結構515-21及515-22，且包含在毗鄰第一多晶矽結構上方延伸的凸起部分(例如，第二多晶矽閘極結構515-21與第一像素閘極結構515-12部分地重疊)。類似地，緩衝閘極結構503包含：一平坦中央部分503A，其係部分地形成於介電層540之上表面上；一凸起第一邊緣部分503B，其經形成使得其在第一像素閘極結構515-11之一個邊緣上方延伸；及一凸起第二邊緣部分503C，其經形成使得其在第一列轉移閘極結構之第一(左側)邊緣上方(例如，在轉移閘極結構504-012上方)延伸。緩衝閘極503用於短暫地儲存自像素行移出之影像電荷，且將該等影像電荷轉移至轉移閘極。儘管針對每一行展示一個緩衝閘極503，但可使用零個、兩個或兩個以上緩衝閘極。在一項較佳實施例中，使用緩衝閘極之偶數數目個列，諸如兩列，使得驅動奇數列之時脈信號與驅動偶數列之時脈實質上180°異相，且因此產生最少基板電流，且將最小雜訊添加至輸出。五個單獨第二列轉移閘極結構504-022、504-121、504-122、504-221、504-222係以類似於緩衝閘極結構503之一方式形成，使得每一第二列轉移閘極結構包含一平坦中央部分、在第一列轉移閘極結構之第二(右側)邊緣上方延伸之一凸起第一邊緣部分，及在求和閘極結構505之左側邊緣上方延伸之一凸起第二邊緣。舉例而言，第二列轉移閘極結構504-022包含在第一列轉移閘極結構504-012之右側邊緣上方延伸之一凸起第一邊緣部分，及在求和閘極結構505-0之一第一(左側邊緣)上方延伸之一凸起第二邊緣。三個輸出閘極結構506-0、506-1及506-2係以一類似方式形成，使得每一輸出閘極結構包含一平坦部分，及分別在求和閘極結構505-0、506-1及506-2之第二(右側)邊緣上方延伸之一個凸起邊緣部分。第二多晶矽結構在第一多晶矽結構上方之所繪示重疊係使用已知技術來達成，且用於藉由減少閘極之間之埋入擴散通道中的電位障壁來阻止影像電荷的不完整轉移。亦可使用其他已知技術，諸如垂直地配置經安置於不同介電閘極絕緣體上的閘極結構。取決於感測器應用及電荷轉移要求，以上閘極中之每一者可係由一或多個多晶矽或非晶矽閘極結構來實施。 適當高度之所植入障壁被放置於在緩衝閘極及轉移閘極下方之埋入通道中的適當位置處，使得在每一閘極之一側附近達成低於另一側之一埋入通道電位。當一個閘極處於一高電位且一毗鄰閘極處於一低電位時，此較低埋入通道電位產生確保影像電荷僅在所要方向上轉移之一樓梯狀電位。當兩個毗鄰閘極處於相等電位時，此較低埋入通道電位產生阻止電荷自一個閘極漂移至另一閘極之一障壁。 輸出閘極結構506-0、506-1及506-2分別係安置於Y形埋入擴散部502-0、502-1及502-2之V形合併區段的下游部分上方(亦即，在求和閘極結構與下游伸長擴散部分之間)，且用於阻止電荷自感測節點溢回至求和閘極505-0、505-1及505-2。每一輸出閘極506-0至506-2包含經安置於介電(閘極絕緣體)層140上之一多晶矽(或非晶)矽閘極結構，且由使得在輸出閘極下方達成一適當電位之一電壓偏壓。在電荷自相關聯求和閘極505-0至505-2轉移至浮動擴散部507-0至507-2期間，輸出閘極結構506-0至506-2下方的電位高於共同求和閘極區域下方的電位，且低於浮動擴散部區域下方的電位；影像電荷沿電位「電梯」向上移動，且自求和閘極平滑地轉移至浮動擴散部。在轉移一影像電荷封包之後，求和閘極505-0至505-2上的電壓自低切換至高，每一求和閘極下方的電位變得高於毗鄰輸出閘極下方的電位；影像電荷由於輸出閘極下方之電位障壁而無法溢回至求和閘極。以類似於求和閘極505-0至505-2之一方式，輸出閘極結構506-0至506-2經佈局有分別朝向浮動擴散部507-0至507-2逐漸錐形化的寬度。 圖5D繪示一第三多晶矽程序，在該第三多晶矽程序期間第三多晶矽結構形成於介電層540上。第三多晶矽程序通常用於形成第三像素閘極結構515-3，在本發明實例中，第三像素閘極結構515-3包含部分地形成於介電層540之上表面上之像素閘極結構515-13及515-23，且包含在毗鄰第一多晶矽結構及第二多晶矽結構上方延伸之凸起部分。舉例而言，第三多晶矽閘極結構515-13與第一像素閘極結構515-11之左側邊緣部分地重疊，且亦與第二像素閘極結構515-21之一部分部分地重疊。類似地，第三多晶矽閘極結構515-23與第一像素閘極結構515-12之左側邊緣部分地重疊，且亦與第二像素閘極結構515-22之一部分部分地重疊。亦使用已知技術形成此等第三多晶矽結構。 一典型CCD製造技術使用三個不同多晶矽沈積來形成需要用於三相線(垂直)時脈之三個像素閘極結構。圖5A至圖5D中所繪示之該等第一、第二及第三多晶矽結構圖解說明用以製作感測器500之一種方式。第一、第二及第三多晶矽結構之替代組合可用於製作該感測器。舉例而言，緩衝閘極、、求合閘極及輸出閘極可由第二及第三多晶矽結構而非由第一及第二多晶矽結構製作。在另一實例中，個別閘極可由兩個不同多晶矽層之一組合製作。 圖5E繪示一第一金屬化(第一金屬)程序，在該第一金屬化程序期間一第一金屬互連件結構層形成於多晶矽結構上方。在下部介電層540上方形成且視情況根據已知技術平坦化一預金屬介電層550。然後穿過預金屬介電層550之上表面形成通往下伏結構之觸點開口(通孔)，然後在導通體開口中形成金屬導通體結構，且然後沈積且圖案化一金屬層以形成第一金屬結構。 根據例示性實施例，利用該第一金屬程序來形成金屬導電鏈接結構532A，使得每一第一列轉移閘極結構以滿足上文所闡述之同步閘極控制技術之一方式電連接至一相關聯第二列轉移閘極結構。具體而言，一個行中之每一第一列轉移閘極結構藉助於一相關聯金屬導電鏈接結構532A及對應金屬導通體連接至一毗鄰行中之一第二列轉移閘極結構。舉例而言，行512-0中之第一列轉移閘極結構504-012藉助於金屬導電鏈接結構532A-01連接至毗鄰行511-1中之第二列轉移閘極結構504-121，且如由圖5E之左上部分中所提供之部分剖面所指示，藉由穿過預金屬介電層550之金屬導通體555-1及555-2促進該連接。類似地，安置於行511-1、512-1及511-2中之第一列轉移閘極結構分別藉助於金屬導電鏈接結構532A-11、532A-12及532A-22分別連接至行512-1、511-2及512-2中之第二列轉移閘極結構。 圖5F及圖5G繪示一第二金屬化(第二金屬)程序，在該第二金屬化程序期間一第二金屬互連件結構層形成於多晶矽結構及第一金屬結構上方。該第二金屬程序藉由以下操作開始：在預金屬介電層550及第一金屬結構上方沈積且視情況平坦化一金屬間介電材料以形成一金屬間介電層560。然後穿過金屬間介電層560之上表面形成通往下伏結構之觸點開口(通孔)，然後在導通體開口中形成金屬導通體結構，且然後沈積且圖案化一第二金屬層以形成第二金屬結構。在例示性實施例中，利用第二金屬程序來形成用於將適當偏壓電壓及時脈/控制信號傳導至各種多晶矽閘極結構之金屬信號線，該等適當偏壓電壓及時脈/控制信號由一外部控制電路(未展示)產生且根據已知技術藉助於焊料凸塊或線接合施加至第二金屬信號線上。為了清晰，圖5F僅展示用於將轉移閘極控制信號C1及C2傳輸至金屬導電鏈接結構532A-01、532A-11、532A-12及532A-22之第二金屬(信號線)結構562-1及562-2，且圖5G中繪示在第二金屬程序期間形成之剩餘第二金屬結構；應理解，同時形成所有此等第二金屬結構。 參考圖5F，為促進上文所闡述之轉移閘極功能性，第二金屬(信號線)結構562-1及562-2以一交替配置連接至金屬導電鏈接結構532A-01、532A-11、532A-12及532A-22。亦即，信號線結構562-1藉助於一金屬導通體結構565-1連接至導電鏈接結構532A-01，金屬導通體結構565-1延伸穿過界定於金屬間介電層560中(亦即，蝕刻至金屬間介電層560中)之一導通體開口561-1。根據該交替配置，信號線結構562-2藉助於延伸穿過界定於金屬間介電層560中之一導通體開口561-2之一金屬導通體結構565-2連接至下一個導電鏈接結構532A-11，且信號線結構562-1連接至下一個導電鏈接結構532A-12。應注意，信號線562-1及562-2垂直於(亦即，在Y軸線方向上)金屬導電鏈接結構532A-01、532A-11、532A-12及532A-22 (在 例示性實施例中，其在X軸線方向上延伸)延伸。 圖5G展示剩餘第二金屬(信號線)結構562及形成於金屬間介電560上且用於將控制及偏壓信號傳輸至感測器500之對應閘極結構及擴散部的例示性導通體觸點結構。具體而言，利用六個像素信號線562P來將線時脈信號P1V、P2V及P3V傳輸至像素閘極結構515，利用一緩衝信號線562-3來將一緩衝控制(時脈)信號VB傳輸至緩衝閘極結構503，利用信號線562-4及562-5來將求和閘極控制信號SG傳輸至求和閘極結構505及輸出閘極506，利用一重設閘極信號線562-3來將一重設閘極控制信號RG傳輸至重設閘極結構508-2，且利用一重設偏壓信號線562-3來將一重設偏壓信號RD傳輸至重設擴散部508-1。應注意，為了簡單而將像素信號線562P指示為筆直金屬線，但實務上此等線通常配置成一V形圖案以便滿足用於製作感測器500之半導體程序之最少特徵(例如，線寬度及空間)要求。亦應注意，上文參考圖5F展示且闡述轉移閘極信號線562-1及562-2與相關聯轉移閘極結構504-1及504-2之間的連接。 圖6圖解說明根據本發明之另一例示性較佳實施例之一部分雙行並行CCD影像感測器600。類似於感測器500 (上文所闡述)，感測器600利用Y形埋入擴散部602-0、602-1及602-2來促進影像電荷自安置於相關聯行611-0至611-2中之像素(未展示)轉移，其中每一對相關聯行(例如，行611-1及611-2)共用以上文所闡述之方式形成之一單個感測節點。類似於先前實施例，感測器600包含由一多晶矽緩衝閘極結構603控制之一列緩衝閘極、由多晶矽轉移閘極結構(下文所闡述)、錐形多晶矽求和閘極結構605-0至605-2及錐形多晶矽輸出閘極結構606-0至606-2形成之兩列轉移閘極。影像感測器600實質上如上文參考感測器500所闡述而操作。 感測器600與感測器500之不同之處在於：使用整體「Z」形複合多晶矽結構實施由感測器600利用之兩列轉移閘極。如圖6之中心中所指示，一個此類「Z」形複合多晶矽結構604-11包含形成第一列(第一)轉移閘極結構604-111之一第一水平部分、形成第二列(第四)轉移閘極結構604-122之一第二水平部分及整體地連接轉移閘極結構604-111及604-122之一對角線(第一)多晶矽結構導電鏈接結構632-11。額外「Z」形複合多晶矽結構(例如，結構604-01及604-12)以虛線經指示以便更清晰地繪示轉移閘極結構604-111之特徵，但被理解為在結構上基本上完全相同。類似於感測器500，「Z」形複合多晶矽結構藉助於以一交替圖案將轉移控制信號C1及C2施加至「Z」形複合多晶矽結構而提供相關聯第一列轉移閘極與第二列轉移閘極之間的有效交叉耦合。具體而言，相關聯第一列(第一)轉移閘極結構604-111及第二列(第四)轉移閘極604-122透過由多晶矽結構604-11形成之整體連接來耦合，使得施加至轉移閘極結構604-111之一第一控制信號C1藉助於導電鏈接結構632-11傳輸至轉移閘極604-122。第二列轉移閘極604-121由「Z」形複合多晶矽結構604-01之下部水平部分形成，且相關聯第一列轉移閘極604-112由「Z」形複合多晶矽結構604-12之上部水平部分形成。多晶矽結構604-01及604-12安置於多晶矽結構604-11之相對側上，且因此經連接以接收控制信號C2，因此建立相關聯轉移閘極結構604-121與604-112之間的一有效耦合，使得當控制信號C2施加至轉移閘極結構604-121 (例如，藉助於第一列轉移閘極結構604-011及導電鏈接結構632-01)時，其亦實質上同時施加至相關聯第一列轉移閘極結構604-112 (其藉助於導電鏈接結構632-12將控制信號傳遞至第二列轉移閘極604-221)。 在圖6之底部處提供之剖面指示用於製作感測器600之一種可能方法。藉助於以下操作形成第一多晶矽結構：沈積第一多晶矽層；圖案化該層；蝕刻該層；及然後以製作CCD中所利用之正常方式氧化剩餘多晶矽結構。在該剖面中，此等第一多晶矽結構包含像素結構615及複合多晶矽結構之第一多晶矽部分，例如，形成第一列轉移閘極604-112及第二列轉移閘極604-122之「Z」形複合多晶矽結構604-01及604-11之部分604-01A及604-11A。然後使用一額外遮罩來曝露第一多晶矽部分604-01A及604-11A之上表面，且使用一適合蝕刻劑來移除氧化物以便促進自此等第一多晶矽結構至隨後形成之第二多晶矽結構之電連接。然後執行第二多晶矽程序，在該第二多晶矽程序期間第二多晶矽部分604-01B及604-11B形成於該等第一多晶矽部分上方以完成複合多晶矽結構。為提供毗鄰結構之較佳重疊，亦使用類似複合多晶矽結構形成緩衝閘極結構603及求和閘極結構605-1，且僅由一第二多晶矽結構形成輸出閘極結構606-1。 圖7圖解說明一晶片上放大器之金屬互連件之一例示性佈局，其中以等化回應及最小化串音最佳化感測器輸出。儘管可在CCD影像感測器中使用各種類型之放大器來將影像電荷轉換為電壓且驅動每一通道之輸出電路處之外部負載，但出於說明性目的而展示包括源極隨耦器之兩個級之一放大器。在一較佳實施例中，感測器輸出701之一個區塊包括雙級源極隨耦器放大器之四個通道，藉此圖7中為了簡潔而未展示第一級702 (第一級702靠近於浮動擴散部定位，如上文所闡述)。金屬互連件703-1、703-2、703-3及703-4分別將第一級702-1、702-2、702-3及702-4之輸出端子連接至第二級電晶體M3-1、M3-2、M3-3及M3-4之對應閘極端子。第二級電晶體之源極端子連接至金屬墊OS，亦即，M3-1連接至OS1，M3-2連接至OS2，M3-3連接至OS3，且M3-4連接至OS4。在一項實施例中，CCD影像感測器藉助一或多個ADC及其他信號處理電路覆晶接合至一第二半導體(例如，矽)基板。一ADC透過一焊料球讀取一金屬墊處之一感測器輸出信號。 針對每一雙級放大器，第一級電晶體保持為小以最小化浮動擴散部上之負載。此產生第一級702之一低跨導及低驅動能力。出於彼原因，第二級包括一較大電晶體M3以驅動可具有與數微微法拉一樣大之一輸入電容之一外部電路。由於大部分熱耗散發生在第二級中，因此鋪開大電晶體M3-1、M3-2、M3-3及M3-4係重要的。此外，在一較佳實施例中，具有大約50 µm至100 µm之一直徑之金屬墊OS1、OS2、OS3及OS4用於為覆晶接合提供良好機械強度。當一典型CCD像素之橫向寬度在一較佳實施例中介於大約10 µm與大約25 µm之間時，感測器輸出之四個通道可分組於區塊701中以便容納大電晶體及金屬墊。取決於像素大小、輸出電晶體大小及金屬墊大小，更少或更多通道可分組於感測器輸出之一個區塊中。然而，一個區塊中之通道數目應係儘可能地少以便使金屬互連件保持足夠短以用於高頻寬操作，同時維持一高電晶體及金屬墊密度。在較佳實施例中，一個區塊中之輸出通道數目介於2與8之間。 在一項實施例中，電晶體M3-1、M3-2、M3-3及M3-4分別靠近於金屬墊OS1、OS2、OS3及OS4放置。放大器之第一級與第二級之間的金屬互連件703-1、703-2、703-3及703-4具有不同長度以在區塊內鋪開電晶體M3-1、M3-2、M3-3及M3-4。為了通道驅動最靠近於放大器之第一級之金屬墊OS1，金屬互連件703-1係最短的且將在不存在金屬件704-1之情況下將一最小負載添加至第一級702-1。為了通道驅動最遠金屬墊OS4，金屬互連件703-4係最長的，且其電容成為第一級702-4上之總負載之主導貢獻者。具有連續變小區之金屬件704-1、704-2、704-3及704-4分別添加至金屬互連件703-1、703-2、703-3及703-4以平衡不同通道之間的互連電容。在等化總負載電容跨越所有四個通道之情況下，感測器輸出以均勻通道回應及最小化串音為特徵。應注意，在一項實施例中，可省略704-4，此乃因相關聯互連件703-4具有最大電容。亦應注意，儘管跡線703-1、703-2等之區通常係判定輸出之頻寬之最大因素，但其他因素(包含在跡線703-1、703-2等下面摻雜矽、任何多晶矽互連件之電阻及諸如圖5中所展示之M3之電晶體之跨導)可在不存在金屬件704-1、704-2等之情況下產生具有不同頻寬之不同輸出。金屬件704-1、704-2等之區可經選擇以便補償此等及其他因素。在一替代實施例中，第二級電晶體可靠近於第一級電晶體放置，其中不同長度跡線將彼等電晶體連接至諸如OS1、OS2、OS3及OS4之金屬墊。 圖8A圖解說明根據本發明之一項實施例之用以驅動晶片上雙行並行讀出結構之時脈信號之例示性電壓波形及時序組態。以任意單位標繪電壓及時間。未必按相同比例標繪不同時脈信號之電壓。 儘管在圖8A中所圖解說明之特定實施例中利用一三相CCD陣列感測器，但目前時脈驅動方案亦可適用於其他CCD區感測器及線感測器。三相CCD感測器之每一像素包括分別由連續相位時脈P1V、P2V及P3V驅動之三個多晶矽閘極。該等相位時脈同步至一線時脈(未展示)，該線時脈控制電荷自一列像素轉移至讀出結構。三個時脈信號中之每一者之相位相對於另外兩個時脈信號移位120度，從而使得電荷能夠沿如圖4中簡略闡述之行向下轉移。2009年10月27日發佈之標題為「TDI感測器之連續計時(Continuous clocking of TDI sensors)」之美國專利7,609,309及2011年5月31日發佈之標題為「用於TDI感測器之連續計時之設備(Apparatus for continuous clocking of TDI sensors)」之美國專利7,952,633闡述連續時脈驅動方案之額外態樣及細節。兩個專利皆以引用方式併入本文中。 參考圖5中所繪示之雙行並行讀出結構及圖8A中所圖解說明之其時脈驅動方案，時脈信號VB驅動緩衝閘極503之列，時脈信號C1及C2驅動兩列成對之轉移閘極504，時脈信號SG驅動共同求和閘極505之列，且時脈信號RG驅動諸如508之重設電晶體之閘極。此等時脈同步至一晶片外信號處理電路中之一ADC之一自由運行內部時脈ADC-C。在一時脈循環期間，時脈信號VB自低至高逐漸增加且在其達到一峰值之後急劇下降。在一習用CCD中，影像電荷以一恆定速率自像素轉移至一水平輸出暫存器(或轉移至類似於503之緩衝閘極)，此乃因類似於P1V、P2V、P3V及VB之時脈信號以一恆定頻率運行。在包含兩列緩衝閘極之一項實施例中，與VB異相大致180°之一第二緩衝閘極時脈信號(未展示)驅動彼第二列。在具有兩列以上緩衝閘極之另一實施例中，奇數列(以毗鄰於最後像素列之緩衝閘極列開始)由時脈信號VB驅動，且偶數列由與VB異相大致180°之一時脈信號驅動。使用偶數列緩衝閘極之一優點係：彼此異相大致180°之兩個緩衝閘極時脈信號使得來自此等時脈信號之電流大致抵消，從而最小化在感測器中流動之雜訊電流。在本發明之一項實施例中，互補時脈信號C1及C2使影像電荷自奇數及偶數行順序地移動至共同求和閘極505中，同時時脈信號SG以相位時脈P1V、P2V及P3V之頻率之兩倍之頻率將影像電荷傳輸至浮動擴散部。時脈信號RG重設浮動擴散部處之電壓以為下一時脈循環處之影像電荷做準備。時脈信號ST由一時序產生器產生且同步至ADC-C。在時脈信號RG重設浮動擴散部處之電壓之後，時脈信號ST觸發相關雙重取樣(CDS)，在該相關雙重取樣期間感測器輸出經取樣且準備用於數位化。 在一檢測系統中，影像獲取需要與樣本之運動同步。在此一系統中，影像感測器以時脈抖動或一線時脈與ADC時脈ADC-C之間的一變化相位不匹配操作。此可導致係不合意且可使檢測之靈敏度降級之影像模糊及影像滯後。在圖8A中所圖解說明之一項較佳實施例中，時脈信號VB、C1及C2連續地改變其頻率以追蹤影像，同時晶片上放大器及晶片外信號處理電路以一恆定頻率操作。出於說明性目的而考量一標稱10 MHz線時脈頻率。相位時脈P1V、P2V及P3V之頻率設定為10 MHz。在此實例中，時脈信號SG及RG之頻率設定為22 MHz，其比線時脈頻率之兩倍高10%。為了保持與線時脈頻率同步，時脈信號VB針對每五個線時脈循環跳過一半時脈循環，如在時間801附近所展示。互補時脈信號C1及C2因此亦跳過半時脈循環。由於重設時脈RG運行比線時脈頻率之兩倍高10%，因此針對每五個線時脈循環存在一個冗餘RG時脈循環。重設時脈頻率與線時脈頻率之其他比率係可能的，只要重設時脈頻率大於最高線時脈頻率之兩倍。此方案可藉由重設時脈頻率之適當選擇而適應由於(舉例而言)同步至以一稍微變化速度移動之一樣本之運動而稍微變化之一線時脈頻率。時脈抖動由冗餘RG時脈循環補償，其中影像電荷不轉移至浮動擴散部。因此，此線時脈同步方法可使時脈相位不匹配保持在所要極限內且緩解影像模糊及影像滯後。對應於冗餘RG時脈循環之資料不需要數位化，或可經數位化及丟棄(無論哪個更方便)。 圖8B圖解說明根據本發明之另一實施例之用以驅動晶片上雙行並行讀出結構及晶片外信號處理電路之時脈信號之例示性電壓波形及時序組態。以任意單位標繪電壓及時間。未必按相同比例標繪時脈信號之電壓。儘管在圖8B中所圖解說明之特定實施例中利用一三相CCD陣列感測器，但目前時脈驅動方案亦可適用於其他CCD區感測器及線感測器。個別時脈信號類似於圖8A而標記且執行實質上類似功能，但其相對時序係不同的，如下文所闡釋。 出於說明性目的，圖8B中展示一自由運行標稱10 MHz線時脈及一200 MHz ADC時脈ADC-C。展示具有50%之一放大頻率掃掠之一線時脈之效應以清晰地圖解說明本發明。在一典型檢測系統中，線時脈頻率變化可係百分之幾或更小。時脈信號P1V、P2V及P3V同步至線時脈，而時脈信號VB、C1、C2、SG及RG同步至ADC時脈ADC-C。該等時脈信號如圖8B中所繪示而操作。時脈信號ST自20 MHz掃掠至10 MHz以匹配自10 MHz掃掠至5 MHz之改變之線時脈。因此，時脈信號VB、C1及C2自10 MHz掃掠至5 MHz，且時脈信號SG及RG自20 MHz掃掠至10 MHz。當線時脈頻率減少時，晶片外信號處理電路校正線時脈與ADC時脈之間的相位不匹配且同時讀取感測器輸出。在此說明性實施例中，ADC時脈ADC-C以200 MHz之一恆定頻率操作。在此實施例中，不需要冗餘RG時脈循環。 圖8A及圖8B中所圖解說明之實施例利用ADC時脈ADC-C之一恆定頻率、重設閘極RG之一恆定脈衝寬度及重設閘極RG與觸發資料取樣之ST之上升邊緣之間的一恆定延遲。此組合產生重設脈衝至輸出信號(即使線時脈速率變化亦不顯著改變)的饋通及輸出信號之穩定時間。由於饋通係恆定的，因此可(舉例而言)自暗像素或暗影像量測饋通，且自影像信號減去饋通，從而產生更準確影像。 圖8C圖解說明根據本發明之再一實施例之用以驅動晶片上雙行並行讀出結構及晶片外信號處理電路之時脈信號之例示性電壓波形及時序組態。以任意單位標繪電壓及時間。未必按相同比例標繪時脈信號之電壓。儘管在圖8C中所圖解說明之特定實施例中利用一三相CCD陣列感測器，但目前時脈驅動方案亦可適用於其他CCD區感測器及線感測器。個別時脈信號類似於圖8A及圖8B經標記且執行實質上類似功能，但其相對時序係不同的，如下文所闡釋。 出於說明性目的，展示具有一自由運行標稱10 MHz線時脈及一200 MHz ADC時脈之一系統之時脈信號。以50%之一放大頻率掃掠展示該線時脈以清晰地圖解說明本發明。在一典型檢測系統中，線時脈頻率變化可係百分之幾或更小。時脈信號P1V、P2V及P3V同步至線時脈，而時脈信號VB、C1、C2、SG及RG同步至ADC時脈ADC-C。該等時脈信號如圖8C中所繪示而操作。ADC時脈ADC-C自200 MHz掃掠至100 MHz以追蹤改變之線時脈頻率。因此，時脈信號VB、C1及C2自10 MHz掃掠至5 MHz，且時脈信號SG及RG自20 MHz掃掠至10 MHz。類似於圖8B中所闡述之實施例，像素資料速率追蹤線時脈頻率，使得感測器輸出之讀出保持同步至線時脈。與圖8B中所展示之實施例(其中CCD時脈頻率掃掠，但ADC時脈ADC-C保持恆定)相比較，圖8C繪示其中CCD及ADC時脈之時脈頻率全部掃掠之一實施例。 在圖8A、圖8B及8C中所繪示之說明性實例中，驅動轉移閘極之時脈C1及C2經展示為矩形脈衝。在較佳實施例中，此等時脈經塑形以便減少雜訊同時確保高效高速信號轉移。其他時脈信號之上升及下降時間亦受控制以便確保高效電荷轉移且最小化雜訊。在一項實施例中，時脈C1及C2具有類似於針對緩衝時脈VB所圖解說明之彼等形狀但頻率為兩倍之大致半正弦波形狀。由於時脈C1及C2彼此異相實質上180°，因此由此等時脈產生之電流大致彼此抵消，從而減少可能使影像之信雜比降級之雜訊。 圖8A、圖8B及圖8C圖解說明用於讀出影像感測器之每一個別像素作為一單獨信號之時脈波形及時序。只要求合閘極及輸出閘極之全井容量與信號位準相比較係足夠大的，亦可能藉由每線時脈一次而非每線時脈兩次地將每一求和閘極下方之信號轉移至對應輸出閘極及浮動擴散部而對毗鄰像素對求和。可藉由(舉例而言)在將緩衝閘極下方之信號轉移至第一列轉移閘極之前將兩個線轉移至緩衝閘極中而對影像列一起求和。Chuang等人之標題為「使用一低雜訊感測器之暗場檢測(Dark-Field Inspection Using a Low-Noise Sensor)」且於2016年7月14日提供申請之美國專利申請案15/210,056中所闡述之系統及方法可與本文中所闡述之感測器組合使用。此專利申請案以引用方式併入本文中。 圖9係可實施本文中所闡述之特徵及方法之一設備900之一簡化圖式。該設備包含：一CCD影像感測器901，其包括本文中所揭示之雙行並行CCD感測器中之一者；晶片外信號處理電路902；及外部儲存、處理及控制電路903。CCD感測器901偵測入射輻射，將光產生之電子轉換為電壓，且將電壓信號輸出至晶片外信號處理電路902。為了簡潔，僅在晶片外信號處理電路902中繪示對於闡釋本發明必要之功能區塊。此等功能區塊包含ADC 9021、數位信號處理器9022及時脈驅動器9023。ADC 9021包括CDS及ADC電路且數位化CCD類比輸出信號。將ADC 9021之一數位輸出發送至數位信號處理器9022以用於後期處理及視情況資料壓縮。併入於數位信號處理器9022中之一時序產生器90221產生時脈信號，該等時脈信號由時脈驅動器9023緩衝以控制CCD感測器901及ADC 9021。舉例而言，時脈驅動器9023可提供如上文所闡述且圖8A、圖8B及圖8C中所圖解說明之時脈信號P1V、P2V、P3V、VB、C1、C2、SG、RG、ST及ADC-C。數位信號處理器9022與外部儲存、處理及控制電路903介接以用於進一步信號處理、控制及資料轉移，諸如時脈同步。 應注意，圖9中所繪示之設備可併入Brown等人之標題為「一低雜訊感測器及使用一低雜訊感測器之一檢測系統(A Low-Noise Sensor and an Inspection System Using a Low-Noise Sensor)」之美國專利9,347,890中所闡述之波形產生器，及/或該設備可實施彼申請案中所闡述之一方法。‘890專利以引用方式併入本文中。 CCD影像感測器中眾所周知且本文中將不更詳細地闡述緩衝閘極、轉移閘極、求和閘極、輸出閘極、讀出閘極、浮動擴散部及輸出放大器。圖4、圖5、圖6及圖7中所展示之組態僅僅係藉由實例之方式以闡釋雙行並行CCD感測器之操作。讀出結構之不同組態在不背離本發明之範疇之情況下係可能的。在一項例示性實施例中，可使用具有一或多個緩衝閘極之一或多個轉移閘極對。在另一例示性實施例中，三個轉移閘極可連接至一個求和閘極。在此例示性實施例中，每一行將包括三個轉移閘極，且三相時脈可用於將信號自每一行順序地計時輸入至求和閘極。此等三相時脈相對於彼此將異相120°。此一感測器可經闡述為一三行並行CCD感測器，但其將以實質上類似於本文中所闡述之雙行並行CCD感測器之一方式操作且在本發明之範疇內。 在另一例示性實施例中，可使用具有連接至晶片上放大器之一多晶矽觸點之一自對準浮動擴散部。在再一例示性實施例中，晶片上放大器之金屬互連件可經最佳化以等化通道回應且最小化串音。不包含不直接相關於本發明之常用半導體製造程序之細節以便避免使說明複雜。 上文所闡述之本發明之結構及方法之各種實施例僅係對本發明之原理之說明且不意欲將本發明之範疇限於所闡述之特定實施例。舉例而言，可在一檢測系統中利用一或多個CCD陣列感測器(包含三相感測器或其他多相感測器及/或CCD線感測器)來檢測一樣本。 本文中所闡述之影像感測器可併入至諸如Brown等人之標題為「用於高速成像應用之整合式多通道類比前端及數位化器(Integrated multi-channel analog front end and digitizer for high speed imaging applications)」且於2014年6月17日發佈之美國專利8,754,972中所闡述之模組或系統之一模組或系統中。此專利以引用方式併入本文中。 亦將理解，雖然將感測器或方法闡述為偵測光，但此等說明亦可適用於偵測包含紅外線、可見光、超紫外線、極端UV及X射線之不同波長之電磁輻射，且適用於偵測諸如電子之帶電粒子。 因此，本發明僅由以下申請專利範圍及其等效內容限制。
100‧‧‧檢測系統
102‧‧‧照射源
103‧‧‧光學器件
104‧‧‧偵測器總成
105‧‧‧物鏡
106‧‧‧感測器
108‧‧‧樣本
112‧‧‧載台
114‧‧‧計算系統
116‧‧‧載體媒體
118‧‧‧程式指令
201‧‧‧照射光學器件
202‧‧‧光
203‧‧‧鏡/透鏡
205‧‧‧線
210‧‧‧收集光學器件
211‧‧‧晶圓/光罩/樣本
212‧‧‧透鏡/鏡
213‧‧‧透鏡/鏡
214‧‧‧光學軸線
215‧‧‧感測器
220‧‧‧雷射系統
221‧‧‧載台
231‧‧‧暗場收集系統/收集系統
232‧‧‧暗場收集系統/收集系統
233‧‧‧暗場收集系統/收集系統
300‧‧‧檢測系統
301‧‧‧雷射光束/光束
302‧‧‧透鏡
303‧‧‧空間濾波器
304‧‧‧透鏡
305‧‧‧分束器
306‧‧‧法向照射通道
307‧‧‧光學器件
308‧‧‧鏡
309‧‧‧樣本
310‧‧‧抛物面鏡
311‧‧‧感測器
312‧‧‧傾斜照射通道/傾斜通道
313‧‧‧鏡
314‧‧‧半波板
315‧‧‧光學器件
316‧‧‧經準直光束
317‧‧‧物鏡
318‧‧‧分析器
320‧‧‧儀器
330‧‧‧雷射系統
400‧‧‧雙行並行CCD感測器/感測器
401-1‧‧‧行
401-2‧‧‧行
401-3‧‧‧行
401-4‧‧‧行
401-5‧‧‧行
401-6‧‧‧行
401-7‧‧‧行
401-8‧‧‧行
402-1‧‧‧讀出結構
402-2‧‧‧讀出結構
402-3‧‧‧讀出結構
402-4‧‧‧讀出結構
403-1‧‧‧轉移閘極對
403-2‧‧‧轉移閘極對
403-7‧‧‧轉移閘極對
403-71‧‧‧轉移閘極/第一轉移閘極
403-72‧‧‧轉移閘極/第三轉移閘極
403-8‧‧‧轉移閘極對
403-81‧‧‧轉移閘極/第二轉移閘極
403-82‧‧‧轉移閘極/第四轉移閘極
404-1‧‧‧求和閘極
404-4‧‧‧共用求和閘極/共同求和閘極/求和閘極
405-1‧‧‧浮動擴散部/感測節點
405-4‧‧‧浮動擴散部/浮動閘極
406-1‧‧‧放大器
406-4‧‧‧放大器/共用放大器
407-1‧‧‧輸出電路
407-4‧‧‧輸出電路
408-1‧‧‧導體
408-2‧‧‧導體
4011-11‧‧‧像素
4011-18‧‧‧像素
4011-78‧‧‧像素
4011-81‧‧‧像素
4011-88‧‧‧像素
402‧‧‧讀出電路/輸出電路
402-1‧‧‧讀出結構
402-2‧‧‧讀出結構
402-3‧‧‧讀出結構
402-4‧‧‧讀出結構
500‧‧‧雙行並行CCD影像感測器/感測器
501‧‧‧半導體基板/基板
501A‧‧‧P型單晶矽基板
501B‧‧‧磊晶矽層
502‧‧‧對稱Y形埋入擴散部/Y形埋入擴散部
502-0‧‧‧Y形埋入擴散部/擴散部/埋入通道擴散部/埋入通道
502-02‧‧‧上游伸長擴散部分
502-03‧‧‧下游埋入擴散部分/下游擴散部分
502-04‧‧‧V形擴散部分
502-1‧‧‧上游伸長部分/第一伸長部分/上游伸長擴散部分/第一伸長擴散部分/伸長擴散部分/通道/Y形埋入擴散部/擴散部/埋入通道擴散部/埋入通道
502-2‧‧‧上游伸長部分/第二伸長部分/上游伸長擴散部分/第二伸長擴散部分/伸長擴散部分/通道/Y形埋入擴散部/擴散部/埋入通道擴散部/埋入通道
502-3‧‧‧下游伸長部分/第三伸長部分/下游伸長擴散部分
502-4‧‧‧V形合併區段/V形合併區域
502-11‧‧‧上游伸長擴散部分/埋入部分
502-12‧‧‧上游伸長擴散部分/埋入部分
502-13‧‧‧下游埋入擴散部分/埋入部分
502-21‧‧‧上部伸長擴散部分
502-22‧‧‧上部伸長擴散部分
502-23‧‧‧下游埋入擴散部分
503‧‧‧緩衝閘極結構/緩衝閘極
503A‧‧‧平坦中央部分
503B‧‧‧凸起第一邊緣部分
503C‧‧‧凸起第二邊緣部分
504-012‧‧‧轉移閘極結構
504-022‧‧‧轉移閘極結構
504-1‧‧‧轉移閘極結構
504-11‧‧‧多晶矽轉移閘極結構/第一轉移閘極結構/轉移閘極結構/轉移閘極
504-12‧‧‧多晶矽轉移閘極結構/第二轉移閘極結構/轉移閘極結構/轉移閘極
504-121‧‧‧轉移閘極結構
504-122‧‧‧轉移閘極結構
504-2‧‧‧轉移閘極結構
504-21‧‧‧多晶矽轉移閘極結構/第三轉移閘極結構/轉移閘極結構/閘極/轉移閘極
504-22‧‧‧多晶矽轉移閘極結構/第四轉移閘極結構/轉移閘極結構/閘極/轉移閘極
504-221‧‧‧轉移閘極結構
504-222‧‧‧轉移閘極結構
505‧‧‧求和閘極/求和閘極結構/共用求和閘極/共同求和閘極
505-0‧‧‧求和閘極結構/求和閘極
505-1‧‧‧求和閘極結構/求和閘極
505-2‧‧‧求和閘極結構/求和閘極
505A‧‧‧上游邊緣
505B‧‧‧下游邊緣
506‧‧‧錐形輸出閘極結構/結構/輸出閘極結構/輸出閘極
506-0‧‧‧輸出閘極結構/求和閘極結構/輸出閘極
506-1‧‧‧輸出閘極結構/求和閘極結構/輸出閘極
506-2‧‧‧輸出閘極結構/求和閘極結構/輸出閘極
507‧‧‧浮動擴散部
507-0‧‧‧浮動擴散部
507-1‧‧‧浮動擴散部
507-2‧‧‧浮動擴散部
508‧‧‧重設電晶體
508-01‧‧‧重設擴散部/重設閘極結構
508-1‧‧‧重設擴散部
508-11‧‧‧重設擴散部/重設閘極結構
508-2‧‧‧重設閘極結構
508-21‧‧‧重設擴散部/重設閘極結構
509‧‧‧晶片上預放大器電路/晶片上預放大器/預放大器/放大器
509-0‧‧‧預放大器
509-0M1D‧‧‧擴散部
509-1‧‧‧預放大器
509-1M1D‧‧‧擴散部
509-2‧‧‧預放大器
509-2M1D‧‧‧擴散部
510‧‧‧輸出端子
511‧‧‧行/通道
511-1‧‧‧行
511-2‧‧‧行
512‧‧‧行/第二通道
512-0‧‧‧行
512-1‧‧‧行
512-2‧‧‧行
515‧‧‧像素閘極結構
515-1‧‧‧多晶矽像素閘極結構/第一像素閘極結構
515-11‧‧‧像素閘極結構/第一像素閘極結構
515-12‧‧‧像素閘極結構/第一像素閘極結構
515-13‧‧‧像素閘極結構/第三多晶矽閘極結構
515-2‧‧‧多晶矽像素閘極結構/第二像素閘極結構
515-21‧‧‧像素閘極結構/第二多晶矽閘極結構
515-22‧‧‧像素閘極結構/第二像素閘極結構
515-23‧‧‧像素閘極結構/第三多晶矽閘極結構
515-3‧‧‧多晶矽像素閘極結構/第三像素閘極結構
520-1‧‧‧像素
520-1A‧‧‧像素
520-2‧‧‧像素
523-1‧‧‧轉移閘極/第一轉移閘極
523-2‧‧‧轉移閘極/第二轉移閘極
523-3‧‧‧轉移閘極/第三轉移閘極
523-4‧‧‧轉移閘極/第四轉移閘極
524‧‧‧求和閘極
532‧‧‧導電鏈接結構
532A‧‧‧金屬導電鏈接結構
532A-01‧‧‧金屬導電鏈接結構/導電鏈接結構
532A-11‧‧‧金屬導電鏈接結構/導電鏈接結構
532A-12‧‧‧金屬導電鏈接結構/導電鏈接結構
532A-22‧‧‧金屬導電鏈接結構
535‧‧‧導電結構
535A‧‧‧互連結構
535A-0‧‧‧導電結構/多晶矽部分
535A-01‧‧‧下部/垂直多晶矽部分
535A-02‧‧‧上部/水平多晶矽部分
535A-1‧‧‧導電結構
535A-2‧‧‧導電結構
540‧‧‧最下部介電層/介電層/下部介電層
541‧‧‧觸點孔
550‧‧‧預金屬介電層
555-1‧‧‧金屬導通體
555-2‧‧‧金屬導通體
560‧‧‧金屬間介電層
561-1‧‧‧導通體開口
561-2‧‧‧導通體開口
562‧‧‧第二金屬(信號線)結構
562P‧‧‧像素信號線
562-1‧‧‧信號線/第二金屬(信號線)結構/信號線結構/轉移閘極信號線
562-2‧‧‧信號線/第二金屬(信號線)結構/信號線結構/轉移閘極信號線
562-3‧‧‧緩衝信號線/重設閘極信號線/重設偏壓信號線
562-4‧‧‧信號線
562-5‧‧‧信號線
565-1‧‧‧金屬導通體結構
565-2‧‧‧金屬導通體結構
600‧‧‧部分雙行並行CCD影像感測器/感測器/影像感測器
602-0‧‧‧Y形埋入擴散部
602-1‧‧‧Y形埋入擴散部
602-2‧‧‧Y形埋入擴散部
603‧‧‧多晶矽緩衝閘極結構/緩衝閘極結構
604-01‧‧‧結構/「Z」形複合多晶矽結構/多晶矽結構
604-01A‧‧‧部分/第一多晶矽部分
604-01B‧‧‧第二多晶矽部分
604-011‧‧‧轉移閘極結構
604-11‧‧‧「Z」形複合多晶矽結構/多晶矽結構
604-11A‧‧‧部分/第一多晶矽部分
604-111‧‧‧轉移閘極結構/第一轉移閘極結構
604-112‧‧‧轉移閘極/轉移閘極結構
604-12‧‧‧結構/「Z」形複合多晶矽結構/多晶矽結構
604-121‧‧‧轉移閘極/轉移閘極結構
604-122‧‧‧轉移閘極結構/第四轉移閘極/轉移閘極
604-221‧‧‧轉移閘極
605-0‧‧‧錐形多晶矽求和閘極結構
605-1‧‧‧錐形多晶矽求和閘極結構
605-2‧‧‧錐形多晶矽求和閘極結構
606-0‧‧‧錐形多晶矽輸出閘極結構
606-1‧‧‧錐形多晶矽輸出閘極結構
606-2‧‧‧錐形多晶矽輸出閘極結構
611-0‧‧‧行
611-1‧‧‧行
611-2‧‧‧行
632-01‧‧‧導電鏈接結構
632-11‧‧‧對角線(第一)多晶矽結構導電鏈接結構/導電鏈接結構
632-12‧‧‧導電鏈接結構
701‧‧‧感測器輸出/區塊
702-1‧‧‧第一級
702-2‧‧‧第一級
702-3‧‧‧第一級
702-4‧‧‧第一級
703-1‧‧‧金屬互連件/跡線
703-2‧‧‧金屬互連件/跡線
703-3‧‧‧金屬互連件
703-4‧‧‧金屬互連件
704-1‧‧‧金屬件
704-2‧‧‧金屬件
704-3‧‧‧金屬件
704-4‧‧‧金屬件
900‧‧‧設備
901‧‧‧CCD影像感測器/CCD感測器
902‧‧‧晶片外信號處理電路
9021‧‧‧類比轉數位轉換器
9022‧‧‧數位信號處理器
90221‧‧‧時序產生器
9023‧‧‧時脈驅動器
903‧‧‧外部儲存、處理及控制電路
C1‧‧‧轉移閘極控制信號/第一轉移閘極控制信號/轉移控制信號/第一控制信號/控制信號/時脈信號/時脈
C2‧‧‧轉移閘極控制信號/第二轉移閘極控制信號/轉移控制信號/第二控制信號/控制信號/時脈信號/時脈
C11‧‧‧影像電荷
C12‧‧‧影像電荷
M1‧‧‧增益電晶體/增益級電晶體
M2‧‧‧電流槽電晶體
M3‧‧‧增益電晶體/電晶體
M3-1‧‧‧第二級電晶體/電晶體
M3-2‧‧‧第二級電晶體/電晶體
M3-3‧‧‧第二級電晶體/電晶體
M3-4‧‧‧第二級電晶體/電晶體
OS1‧‧‧金屬墊
OS2‧‧‧金屬墊
OS3‧‧‧金屬墊
OS4‧‧‧金屬墊
PV1‧‧‧三相線控制(時脈)信號/垂直時脈信號/控制信號/三相信號/三相像素控制信號/像素控制信號/線時脈信號
PV2‧‧‧三相線控制(時脈)信號/垂直時脈信號/控制信號/三相信號/三相像素控制信號/像素控制信號/線時脈信號
PV3‧‧‧三相線控制(時脈)信號/垂直時脈信號/控制信號/三相信號/三相像素控制信號/像素控制信號/線時脈信號
PVX‧‧‧線控制信號
RD‧‧‧電壓/重設電壓/重設偏壓信號
RG‧‧‧重設時脈信號/重設閘極控制信號/時脈信號/重設時脈/重設閘極
SG‧‧‧求和閘極控制信號/時脈信號/控制信號
t0‧‧‧時間週期/初始時間週期/時間
t1‧‧‧時間週期/時間
t2‧‧‧時間週期/時間
t3‧‧‧時間週期/時間
t4‧‧‧時間週期/時間
t5‧‧‧時間週期/時間
VB‧‧‧控制信號/緩衝控制信號/時脈信號/緩衝時脈
VOUT‧‧‧經緩衝電壓信號
VOUT1‧‧‧輸出電壓信號
VOUT2‧‧‧輸出電壓信號
VOUT3‧‧‧輸出電壓信號
VOUT4‧‧‧輸出電壓信號
VOUT-C11‧‧‧輸出電壓信號
VOUT-C12‧‧‧輸出電壓信號
W1‧‧‧寬度
W2‧‧‧寬度
W3‧‧‧寬度
102‧‧‧照射源
103‧‧‧光學器件
104‧‧‧偵測器總成
105‧‧‧物鏡
106‧‧‧感測器
108‧‧‧樣本
112‧‧‧載台
114‧‧‧計算系統
116‧‧‧載體媒體
118‧‧‧程式指令
201‧‧‧照射光學器件
202‧‧‧光
203‧‧‧鏡/透鏡
205‧‧‧線
210‧‧‧收集光學器件
211‧‧‧晶圓/光罩/樣本
212‧‧‧透鏡/鏡
213‧‧‧透鏡/鏡
214‧‧‧光學軸線
215‧‧‧感測器
220‧‧‧雷射系統
221‧‧‧載台
231‧‧‧暗場收集系統/收集系統
232‧‧‧暗場收集系統/收集系統
233‧‧‧暗場收集系統/收集系統
300‧‧‧檢測系統
301‧‧‧雷射光束/光束
302‧‧‧透鏡
303‧‧‧空間濾波器
304‧‧‧透鏡
305‧‧‧分束器
306‧‧‧法向照射通道
307‧‧‧光學器件
308‧‧‧鏡
309‧‧‧樣本
310‧‧‧抛物面鏡
311‧‧‧感測器
312‧‧‧傾斜照射通道/傾斜通道
313‧‧‧鏡
314‧‧‧半波板
315‧‧‧光學器件
316‧‧‧經準直光束
317‧‧‧物鏡
318‧‧‧分析器
320‧‧‧儀器
330‧‧‧雷射系統
400‧‧‧雙行並行CCD感測器/感測器
401-1‧‧‧行
401-2‧‧‧行
401-3‧‧‧行
401-4‧‧‧行
401-5‧‧‧行
401-6‧‧‧行
401-7‧‧‧行
401-8‧‧‧行
402-1‧‧‧讀出結構
402-2‧‧‧讀出結構
402-3‧‧‧讀出結構
402-4‧‧‧讀出結構
403-1‧‧‧轉移閘極對
403-2‧‧‧轉移閘極對
403-7‧‧‧轉移閘極對
403-71‧‧‧轉移閘極/第一轉移閘極
403-72‧‧‧轉移閘極/第三轉移閘極
403-8‧‧‧轉移閘極對
403-81‧‧‧轉移閘極/第二轉移閘極
403-82‧‧‧轉移閘極/第四轉移閘極
404-1‧‧‧求和閘極
404-4‧‧‧共用求和閘極/共同求和閘極/求和閘極
405-1‧‧‧浮動擴散部/感測節點
405-4‧‧‧浮動擴散部/浮動閘極
406-1‧‧‧放大器
406-4‧‧‧放大器/共用放大器
407-1‧‧‧輸出電路
407-4‧‧‧輸出電路
408-1‧‧‧導體
408-2‧‧‧導體
4011-11‧‧‧像素
4011-18‧‧‧像素
4011-78‧‧‧像素
4011-81‧‧‧像素
4011-88‧‧‧像素
402‧‧‧讀出電路/輸出電路
402-1‧‧‧讀出結構
402-2‧‧‧讀出結構
402-3‧‧‧讀出結構
402-4‧‧‧讀出結構
500‧‧‧雙行並行CCD影像感測器/感測器
501‧‧‧半導體基板/基板
501A‧‧‧P型單晶矽基板
501B‧‧‧磊晶矽層
502‧‧‧對稱Y形埋入擴散部/Y形埋入擴散部
502-0‧‧‧Y形埋入擴散部/擴散部/埋入通道擴散部/埋入通道
502-02‧‧‧上游伸長擴散部分
502-03‧‧‧下游埋入擴散部分/下游擴散部分
502-04‧‧‧V形擴散部分
502-1‧‧‧上游伸長部分/第一伸長部分/上游伸長擴散部分/第一伸長擴散部分/伸長擴散部分/通道/Y形埋入擴散部/擴散部/埋入通道擴散部/埋入通道
502-2‧‧‧上游伸長部分/第二伸長部分/上游伸長擴散部分/第二伸長擴散部分/伸長擴散部分/通道/Y形埋入擴散部/擴散部/埋入通道擴散部/埋入通道
502-3‧‧‧下游伸長部分/第三伸長部分/下游伸長擴散部分
502-4‧‧‧V形合併區段/V形合併區域
502-11‧‧‧上游伸長擴散部分/埋入部分
502-12‧‧‧上游伸長擴散部分/埋入部分
502-13‧‧‧下游埋入擴散部分/埋入部分
502-21‧‧‧上部伸長擴散部分
502-22‧‧‧上部伸長擴散部分
502-23‧‧‧下游埋入擴散部分
503‧‧‧緩衝閘極結構/緩衝閘極
503A‧‧‧平坦中央部分
503B‧‧‧凸起第一邊緣部分
503C‧‧‧凸起第二邊緣部分
504-012‧‧‧轉移閘極結構
504-022‧‧‧轉移閘極結構
504-1‧‧‧轉移閘極結構
504-11‧‧‧多晶矽轉移閘極結構/第一轉移閘極結構/轉移閘極結構/轉移閘極
504-12‧‧‧多晶矽轉移閘極結構/第二轉移閘極結構/轉移閘極結構/轉移閘極
504-121‧‧‧轉移閘極結構
504-122‧‧‧轉移閘極結構
504-2‧‧‧轉移閘極結構
504-21‧‧‧多晶矽轉移閘極結構/第三轉移閘極結構/轉移閘極結構/閘極/轉移閘極
504-22‧‧‧多晶矽轉移閘極結構/第四轉移閘極結構/轉移閘極結構/閘極/轉移閘極
504-221‧‧‧轉移閘極結構
504-222‧‧‧轉移閘極結構
505‧‧‧求和閘極/求和閘極結構/共用求和閘極/共同求和閘極
505-0‧‧‧求和閘極結構/求和閘極
505-1‧‧‧求和閘極結構/求和閘極
505-2‧‧‧求和閘極結構/求和閘極
505A‧‧‧上游邊緣
505B‧‧‧下游邊緣
506‧‧‧錐形輸出閘極結構/結構/輸出閘極結構/輸出閘極
506-0‧‧‧輸出閘極結構/求和閘極結構/輸出閘極
506-1‧‧‧輸出閘極結構/求和閘極結構/輸出閘極
506-2‧‧‧輸出閘極結構/求和閘極結構/輸出閘極
507‧‧‧浮動擴散部
507-0‧‧‧浮動擴散部
507-1‧‧‧浮動擴散部
507-2‧‧‧浮動擴散部
508‧‧‧重設電晶體
508-01‧‧‧重設擴散部/重設閘極結構
508-1‧‧‧重設擴散部
508-11‧‧‧重設擴散部/重設閘極結構
508-2‧‧‧重設閘極結構
508-21‧‧‧重設擴散部/重設閘極結構
509‧‧‧晶片上預放大器電路/晶片上預放大器/預放大器/放大器
509-0‧‧‧預放大器
509-0M1D‧‧‧擴散部
509-1‧‧‧預放大器
509-1M1D‧‧‧擴散部
509-2‧‧‧預放大器
509-2M1D‧‧‧擴散部
510‧‧‧輸出端子
511‧‧‧行/通道
511-1‧‧‧行
511-2‧‧‧行
512‧‧‧行/第二通道
512-0‧‧‧行
512-1‧‧‧行
512-2‧‧‧行
515‧‧‧像素閘極結構
515-1‧‧‧多晶矽像素閘極結構/第一像素閘極結構
515-11‧‧‧像素閘極結構/第一像素閘極結構
515-12‧‧‧像素閘極結構/第一像素閘極結構
515-13‧‧‧像素閘極結構/第三多晶矽閘極結構
515-2‧‧‧多晶矽像素閘極結構/第二像素閘極結構
515-21‧‧‧像素閘極結構/第二多晶矽閘極結構
515-22‧‧‧像素閘極結構/第二像素閘極結構
515-23‧‧‧像素閘極結構/第三多晶矽閘極結構
515-3‧‧‧多晶矽像素閘極結構/第三像素閘極結構
520-1‧‧‧像素
520-1A‧‧‧像素
520-2‧‧‧像素
523-1‧‧‧轉移閘極/第一轉移閘極
523-2‧‧‧轉移閘極/第二轉移閘極
523-3‧‧‧轉移閘極/第三轉移閘極
523-4‧‧‧轉移閘極/第四轉移閘極
524‧‧‧求和閘極
532‧‧‧導電鏈接結構
532A‧‧‧金屬導電鏈接結構
532A-01‧‧‧金屬導電鏈接結構/導電鏈接結構
532A-11‧‧‧金屬導電鏈接結構/導電鏈接結構
532A-12‧‧‧金屬導電鏈接結構/導電鏈接結構
532A-22‧‧‧金屬導電鏈接結構
535‧‧‧導電結構
535A‧‧‧互連結構
535A-0‧‧‧導電結構/多晶矽部分
535A-01‧‧‧下部/垂直多晶矽部分
535A-02‧‧‧上部/水平多晶矽部分
535A-1‧‧‧導電結構
535A-2‧‧‧導電結構
540‧‧‧最下部介電層/介電層/下部介電層
541‧‧‧觸點孔
550‧‧‧預金屬介電層
555-1‧‧‧金屬導通體
555-2‧‧‧金屬導通體
560‧‧‧金屬間介電層
561-1‧‧‧導通體開口
561-2‧‧‧導通體開口
562‧‧‧第二金屬(信號線)結構
562P‧‧‧像素信號線
562-1‧‧‧信號線/第二金屬(信號線)結構/信號線結構/轉移閘極信號線
562-2‧‧‧信號線/第二金屬(信號線)結構/信號線結構/轉移閘極信號線
562-3‧‧‧緩衝信號線/重設閘極信號線/重設偏壓信號線
562-4‧‧‧信號線
562-5‧‧‧信號線
565-1‧‧‧金屬導通體結構
565-2‧‧‧金屬導通體結構
600‧‧‧部分雙行並行CCD影像感測器/感測器/影像感測器
602-0‧‧‧Y形埋入擴散部
602-1‧‧‧Y形埋入擴散部
602-2‧‧‧Y形埋入擴散部
603‧‧‧多晶矽緩衝閘極結構/緩衝閘極結構
604-01‧‧‧結構/「Z」形複合多晶矽結構/多晶矽結構
604-01A‧‧‧部分/第一多晶矽部分
604-01B‧‧‧第二多晶矽部分
604-011‧‧‧轉移閘極結構
604-11‧‧‧「Z」形複合多晶矽結構/多晶矽結構
604-11A‧‧‧部分/第一多晶矽部分
604-111‧‧‧轉移閘極結構/第一轉移閘極結構
604-112‧‧‧轉移閘極/轉移閘極結構
604-12‧‧‧結構/「Z」形複合多晶矽結構/多晶矽結構
604-121‧‧‧轉移閘極/轉移閘極結構
604-122‧‧‧轉移閘極結構/第四轉移閘極/轉移閘極
604-221‧‧‧轉移閘極
605-0‧‧‧錐形多晶矽求和閘極結構
605-1‧‧‧錐形多晶矽求和閘極結構
605-2‧‧‧錐形多晶矽求和閘極結構
606-0‧‧‧錐形多晶矽輸出閘極結構
606-1‧‧‧錐形多晶矽輸出閘極結構
606-2‧‧‧錐形多晶矽輸出閘極結構
611-0‧‧‧行
611-1‧‧‧行
611-2‧‧‧行
632-01‧‧‧導電鏈接結構
632-11‧‧‧對角線(第一)多晶矽結構導電鏈接結構/導電鏈接結構
632-12‧‧‧導電鏈接結構
701‧‧‧感測器輸出/區塊
702-1‧‧‧第一級
702-2‧‧‧第一級
702-3‧‧‧第一級
702-4‧‧‧第一級
703-1‧‧‧金屬互連件/跡線
703-2‧‧‧金屬互連件/跡線
703-3‧‧‧金屬互連件
703-4‧‧‧金屬互連件
704-1‧‧‧金屬件
704-2‧‧‧金屬件
704-3‧‧‧金屬件
704-4‧‧‧金屬件
900‧‧‧設備
901‧‧‧CCD影像感測器/CCD感測器
902‧‧‧晶片外信號處理電路
9021‧‧‧類比轉數位轉換器
9022‧‧‧數位信號處理器
90221‧‧‧時序產生器
9023‧‧‧時脈驅動器
903‧‧‧外部儲存、處理及控制電路
C1‧‧‧轉移閘極控制信號/第一轉移閘極控制信號/轉移控制信號/第一控制信號/控制信號/時脈信號/時脈
C2‧‧‧轉移閘極控制信號/第二轉移閘極控制信號/轉移控制信號/第二控制信號/控制信號/時脈信號/時脈
C11‧‧‧影像電荷
C12‧‧‧影像電荷
M1‧‧‧增益電晶體/增益級電晶體
M2‧‧‧電流槽電晶體
M3‧‧‧增益電晶體/電晶體
M3-1‧‧‧第二級電晶體/電晶體
M3-2‧‧‧第二級電晶體/電晶體
M3-3‧‧‧第二級電晶體/電晶體
M3-4‧‧‧第二級電晶體/電晶體
OS1‧‧‧金屬墊
OS2‧‧‧金屬墊
OS3‧‧‧金屬墊
OS4‧‧‧金屬墊
PV1‧‧‧三相線控制(時脈)信號/垂直時脈信號/控制信號/三相信號/三相像素控制信號/像素控制信號/線時脈信號
PV2‧‧‧三相線控制(時脈)信號/垂直時脈信號/控制信號/三相信號/三相像素控制信號/像素控制信號/線時脈信號
PV3‧‧‧三相線控制(時脈)信號/垂直時脈信號/控制信號/三相信號/三相像素控制信號/像素控制信號/線時脈信號
PVX‧‧‧線控制信號
RD‧‧‧電壓/重設電壓/重設偏壓信號
RG‧‧‧重設時脈信號/重設閘極控制信號/時脈信號/重設時脈/重設閘極
SG‧‧‧求和閘極控制信號/時脈信號/控制信號
t0‧‧‧時間週期/初始時間週期/時間
t1‧‧‧時間週期/時間
t2‧‧‧時間週期/時間
t3‧‧‧時間週期/時間
t4‧‧‧時間週期/時間
t5‧‧‧時間週期/時間
VB‧‧‧控制信號/緩衝控制信號/時脈信號/緩衝時脈
VOUT‧‧‧經緩衝電壓信號
VOUT1‧‧‧輸出電壓信號
VOUT2‧‧‧輸出電壓信號
VOUT3‧‧‧輸出電壓信號
VOUT4‧‧‧輸出電壓信號
VOUT-C11‧‧‧輸出電壓信號
VOUT-C12‧‧‧輸出電壓信號
W1‧‧‧寬度
W2‧‧‧寬度
W3‧‧‧寬度
圖1圖解說明一例示性檢測系統。 圖2A及圖2B圖解說明具有線照射及一或多個收集通道之一例示性檢測系統。 圖3圖解說明具有法向及傾斜照射之一例示性檢測系統。 圖4圖解說明一例示性雙行並行CCD感測器。 圖4A、圖4B、圖4C、圖4D、圖4E及圖4F圖解說明在操作期間圖4之例示性雙行並行CCD感測器之一部分。 圖5圖解說明根據本發明之另一例示性實施例製作之包含一讀出結構之一部分雙行並行CCD感測器。 圖5A、圖5B、圖5C、圖5D、圖5E、圖5F及圖5G係圖解說明圖5之例示性雙行並行CCD感測器之製作之部分分解透視圖。 圖6係展示根據本發明之一項實施例之具有一多晶矽轉移閘極結構之一自對準浮動擴散部之一例示性佈局之一簡化平面圖。 圖7係展示根據本發明之一替代實施例之一晶片上放大器之金屬互連件之一例示性佈局之一簡化平面圖。 圖8A、圖8B及圖8C圖解說明根據本發明之實施例之用以驅動晶片上雙行並行讀出及晶片外信號處理電路之時脈信號之例示性電壓波形及時序組態。 圖9圖解說明用於與影像感測器讀出同步地驅動一雙行並行CCD影像感測器及晶片外信號處理電路之一例示性設備。
100‧‧‧檢測系統
102‧‧‧照射源
103‧‧‧光學器件
104‧‧‧偵測器總成
105‧‧‧物鏡
106‧‧‧感測器
108‧‧‧樣本
112‧‧‧載台
114‧‧‧計算系統
116‧‧‧載體媒體
118‧‧‧程式指令
Claims (27)
- 一種影像感測器，其包含： 第一像素及第二像素，其分別經組態以根據一或多個像素控制信號來產生第一影像電荷及第二影像電荷；及 一讀出電路，其包括： 第一轉移閘極及第二轉移閘極，其經組態以分別自該第一像素及該第二像素接收該第一影像電荷及該第二影像電荷； 第三轉移閘極及第四轉移閘極，其經組態以分別自該第一轉移閘極及該第二轉移閘極接收該第一影像電荷及該第二影像電荷； 一求和閘極，其經耦合至該第三轉移閘極及該第四轉移閘極；及 一輸出電路，其經耦合至該求和閘極， 其中該第一轉移閘極及該第四轉移閘極經耦合且該第二轉移閘極及該第三轉移閘極經耦合，使得經施加至該第一轉移閘極之一第一控制信號係實質上同時施加至該第四轉移閘極，且使得經施加至該第二轉移閘極之一第二轉移閘極控制信號係實質上同時施加至該第三轉移閘極，且 其中該求和閘極經組態以在一第一時間週期期間自該第三轉移閘極接收該第一影像電荷，且隨後根據一求和閘極控制信號將該第一影像電荷轉移至該輸出電路，且該求和閘極進一步經組態以在一第二時間週期期間自該第四轉移閘極接收該第二影像電荷，且隨後根據該求和閘極控制信號將該第二影像電荷轉移至該輸出電路。
- 如請求項1之感測器，其中該輸出電路包括：一浮動擴散部，其經組態以接收且儲存該第一影像電荷及該第二影像電荷；及一放大器，其經耦合至該浮動擴散部且經組態以在該第一影像電荷被儲存於該浮動擴散部上時產生一第一輸出電壓信號，且在該第二影像電荷被儲存於該浮動擴散部上時產生一第二輸出電壓信號。
- 如請求項1之感測器，進一步包括經配置成偶數數目個行之一像素陣列， 其中該讀出電路包含複數個讀出結構，每一該讀出結構經連接至相關聯之一對該等行，且包含四個轉移閘極、一求和閘極及一放大器。
- 如請求項3之感測器，其中每一該讀出結構之該放大器包括一金屬互連件，其中不同放大器之該等金屬互連件的電容係實質上類似的。
- 如請求項3之感測器，其中每一該放大器包括一金屬互連件，其中不同放大器之該等金屬互連件的面積係實質上類似的。
- 如請求項3之感測器，其中該像素陣列由一或多個像素列組成。
- 一種影像感測器，其包括： 一半導體基板； 一Y形埋入擴散部，其係形成於該基板中，且包含藉助於一V形合併區段而被連接至一第三伸長部分之平行的第一伸長部分及第二伸長部分； 複數個像素閘極結構，其分別係形成於該第一伸長部分及該第二伸長部分上方； 第一轉移閘極結構及第二轉移閘極結構，其分別係形成於該第一伸長部分及該第二伸長部分上方，且係安置於該等像素閘極結構與該V形合併區段之間； 第三轉移閘極結構及第四轉移閘極結構，其分別係形成於該第一伸長部分及該第二伸長部分上方，且分別係安置於該第一轉移閘極結構及該第二轉移閘極結構與該V形合併區段之間； 一求和閘極結構，其經形成於該V形合併區段上方；及 一輸出電路，其經耦合至該第三伸長部分， 其中該第一轉移閘極結構及該第四轉移閘極結構經耦合，使得經施加至該第一轉移閘極結構之一第一控制信號係實質上同時施加至該第四轉移閘極結構，且 其中該第二轉移閘極結構及該第三轉移閘極結構經耦合，使得經施加至該第二轉移閘極結構之一第二控制信號係實質上同時施加至該第三轉移閘極結構。
- 如請求項7之影像感測器，其中該第一轉移閘極結構及該第四轉移閘極結構係由一第一導電鏈接結構連接，使得經施加至該第一轉移閘極結構之該第一控制信號係由該第一導電鏈接結構傳輸至該第四轉移閘極結構。
- 如請求項8之影像感測器，其中該第一導電鏈接結構包括金屬及多晶矽中之一者。
- 如請求項8之影像感測器，其中該第一轉移閘極結構、該第四轉移閘極結構及該第一導電鏈接結構構成一整體複合多晶矽結構。
- 如請求項7之影像感測器，其中該求和閘極結構經組態以在一第一時間週期期間自該第一伸長部分接收一第一影像電荷，且隨後根據一求和閘極控制信號將該第一影像電荷轉移至該第三伸長部分，且該求和閘極進一步經組態以在一第二時間週期期間自該第二伸長部分接收一第二影像電荷，且隨後根據一求和閘極控制信號將該第二影像電荷轉移至該第三伸長部分。
- 如請求項7之影像感測器，其中該求和閘極結構包括具有面對該第一伸長部分及該第二伸長部分之一上游邊緣，及面對該第三伸長部分之一下游邊緣之一錐形多晶矽結構，且其中該上游邊緣之一長度大於該下游邊緣之一長度。
- 如請求項7之影像感測器，進一步包括經安置於該求和閘極結構與該第三伸長部分之間之一錐形輸出閘極結構。
- 如請求項7之影像感測器，其中該輸出電路包括： 一浮動擴散部，其係形成於該第三伸長部分中；及 一放大器，其經安置於該基板上，且係藉由一導電結構操作地耦合至該浮動擴散部。
- 如請求項14之影像感測器， 其中該放大器包括一第一級增益電晶體，且 其中該導電結構包括一多晶矽結構，該多晶矽結構包含延伸穿過一觸點孔到達該浮動擴散部之一下部多晶矽部分，及自該下部多晶矽部分延伸之一水平多晶矽部分，其中該水平多晶矽部分之一部分形成該第一級增益電晶體之一閘極結構。
- 一種檢測一樣本之方法，該方法包括： 將輻射引導且聚焦至該樣本上； 自該樣本接收輻射，且將所接收輻射引導至一影像感測器，該感測器包括一雙行並行CCD； 與該接收同時地相對於該輻射移動該樣本； 用經同步至該樣本相對於該輻射之運動的線時脈信號來驅動該影像感測器，該等線時脈信號致使電荷自該影像感測器之一個列轉移至一毗鄰列； 用一緩衝時脈信號來驅動該影像感測器之一列緩衝閘極，該緩衝時脈信號致使電荷自該影像感測器之一邊緣列轉移至該列緩衝閘極； 用一第一轉移時脈信號來驅動該影像感測器之一第一列轉移閘極中之一第一轉移閘極及該影像感測器之一第二列轉移閘極中之一第一轉移閘極； 用一第二轉移時脈信號來驅動該影像感測器之該第一列轉移閘極中之一第二轉移閘極及該影像感測器之該第二列轉移閘極中之一第二轉移閘極； 用一類比轉數位轉換器(ADC)來數位化該影像感測器之一輸出信號；及 用比該等線時脈信號之一頻率之兩倍大之一時脈頻率來驅動該ADC； 其中該第一轉移時脈信號致使一電荷自該第一列轉移閘極中之該第一轉移閘極轉移至該第二列轉移閘極中之該第二轉移閘極，且 其中該第二轉移時脈信號致使一電荷自該第一列轉移閘極中之該第二轉移閘極轉移至該第二列轉移閘極中之該第一轉移閘極。
- 如請求項16之方法，其中該第一轉移時脈信號進一步致使一電荷自該第二列轉移閘極中之該第一轉移閘極轉移至一求和閘極，且 其中該第二轉移時脈信號進一步致使一電荷自該第二列轉移閘極中之該第二轉移閘極轉移至該求和閘極。
- 如請求項16之方法，進一步包括以一實質上恆定脈衝寬度來驅動該影像感測器之一重設閘極，該重設閘極經連接至經組態以自該求和閘極或自經連接至該求和閘極之一輸出閘極接收電荷之一浮動擴散部；及 在重設閘極脈衝之後，觸發該ADC而以一實質上恆定時間間隔對該輸出信號取樣。
- 如請求項16之方法，進一步包括：用該第一轉移時脈信號來驅動該影像感測器之一第三列轉移閘極中之一第一轉移閘極；用該第二轉移時脈信號來驅動該第三列轉移閘極中之一第二轉移閘極；及用一第三轉移時脈信號來驅動該第一列轉移閘極、該第二列轉移閘極及該第三列轉移閘極中之第三閘極。
- 如請求項16之方法，其中該等線時脈之一頻率隨相對運動之速度變化而變化。
- 如請求項20之方法，進一步包括暫停或跳過一緩衝時脈信號之一個循環，以使該緩衝時脈信號保持與該線時脈同步。
- 如請求項20之方法，進一步包括減慢或拉伸一緩衝時脈信號之一個循環，以使該緩衝時脈信號保持與該線時脈同步。
- 一種用於檢測一樣本之檢測系統，該檢測系統包括： 一輻射源，其產生輻射； 光學器件，用於將輻射引導且聚焦至該樣本上，接收自該樣本反射或散射之輻射，且將該所接收輻射引導至一影像感測器，該影像感測器包括一雙行並行CCD； 一計算系統，用於控制該檢測系統，自該影像感測器接收影像資料，且分析該影像資料以定位該樣本上之一缺陷或量測該樣本之一尺寸； 其中該雙行並行CCD包括經配置成偶數數目個行之一矩形或正方形像素陣列；及 一輸出結構，其經組態以自該像素陣列之每一行接收電荷，該輸出結構包括： 一第一列轉移閘極及一第二列轉移閘極，該第二列轉移閘極經組態以自該第一列轉移閘極接收電荷； 一列求和閘極，其經組態以自該第二列轉移閘極接收電荷；及 一列輸出閘極，每一輸出閘極經組態以自一對應求和閘極接收電荷，且將電荷傳輸至一對應浮動擴散部及輸出放大器。
- 如請求項23之檢測系統，其中該等光學器件進一步經組態以將一線照射於該樣本上。
- 如請求項23之檢測系統，其中該等光學器件係進一步針對該樣本之法向照射及傾斜照射兩者而組態。
- 如請求項25之檢測系統，其中該樣本包括一未經圖案化晶圓。
- 如請求項25之檢測系統，其中該輸出結構進一步包括一列緩衝閘極，該列緩衝閘極經組態以自該像素陣列之每一行接收電荷，且將彼等電荷傳輸至該第一列轉移閘極。
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