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Die Erfindung betrifft eine ladungsgekoppelte Bildaufnahmevorrichtung zum Auffangen eines Strahlungsbildes und zur Umwandlung desselben in ein elektrisches Signal, die einen Halbleiterkörper enthält, in dem an einer Hauptoberfläche eine Anzahl voneinander getrennter, zueinander praktisch paralleler Ladungstransportkanäle definiert sind, wobei der Halbleiterkörper an derselben Hauptoberfläche mit einer Isolierschicht versehen ist, auf der für den Ladungstransport ein Elektrodensystem angebracht ist, das zum Auffangen des Strahlungsbildes mit Fenstern versehen ist, über die insbesondere kurzwelliges Licht in den Halbleiterkörper eindringen und darin Ladungsträger erzeugen kann, wobei die Ladungstransportkanäle durch Kanalbegrenzungsgebiete voneinander getrennt sind, die sich zumindest teilweise unter den Fenstern erstrecken,
und das Elektrodensystem eine erste Gruppe von jeweils mindestens zwei Elektroden, die sich in einer Richtung quer zu der Ladungstransportrichtung erstrecken, und darüberliegend eine zweite Gruppe von Elektroden enthält, die von den Elektroden der ersten Gruppe durch eine Isolierschicht getrennt sind.
In einer derartigen Bildaufnahmevorrichtung wird im strahlungsempfindlichen Teil ein dem Bestrahlungs- oder Belichtungsmuster entsprechendes Muster von Ladungspaketen erzeugt, das nach Beendigung der Integrationsperiode auf ein Speicherregister übertragen werden kann (frame-field-transfer). Die im Speicherregister gespeicherte Ladung wird dann Zeile für Zeile in ein Schieberegister geschoben, aus dem sie zur weiteren Verarbeitung seriell ausgelesen wird.
Mit Hilfe des Elektrodensystems können im darunterliegenden Halbleiterkörper Verarmungsgebiete induziert werden, in denen oder in deren Nähe durch Absorption von Strahlung Ladungsträger erzeugt werden können. Diese Ladungsträger können dann in den Verarmungsgebieten unter dem Elektrodensystem in Form der vorgenannten Ladungspakete gespeichert werden.
Die Empfindlichkeit einer derartigen Bildaufnahmevorrichtung kann vom Elektrodensystem beeinträchtigt werden. Bei Anwendung einer Metallschicht in diesem Elektrodensystem muss die Dicke des Metalls im allgemeinen sehr klein sein, weil es sonst für Strahlung undurchlässig wird. Das Anbringen derartiger dünner Metallschichten erfordert oft einen zusätzlichen Herstellungsschritt während des Herstellungsvorganges.
Absorption (und/oder Reflexion) durch das Elektrodensystem kann dadurch vermieden werden, dass Bestrahlung auf der Rückseite des Halbleiterkörpers angewandt wird. Dazu ist meistens aber ein kompliziertes und aufwendiges Herstellungsverfahren erforderlich.
Ein anderes Verfahren zur Vergrösserung der Empfindlichkeit ladungsgekoppelter Bildaufnahmevorrichtungen ist die Anwendung von Halbleitermaterial, z. B. polykristallinem Silizium, für das Elektrodensystem. Dadurch, dass der Absorptionskoeffizient von Silizium für Strahlung mit kürzerer Wellenlänge verhältnismässig hoch ist, ist diese Verbesserung für blaues Licht jedoch geringer als für langwelliges LichL
Beispielsweise in der NL-OS 7 610 700 bzw. der entsprechenden DE-OS 2 643 446 ist eine ladungsgekoppelte Bildaufnahmevorrichtung beschrieben, in der die Empfindlichkeit für blaues Licht dadurch vergrössert wird, dass das gemeinsame Elektrodensystem mit Fenstern versehen wird, über die das kurzwellige Licht in den Halbleiterkörper eindringen kann.
Diese Fenster werden dadurch erhalten, dass stets in zwei aufeinanderfolgenden, quer zur Ladungstransportrichtung liegenden Elektroden aneinander anschliessende Aussparungen angebracht sind. Bei der Herstellung derartiger Elektroden, insbesondere beim Anbringen der Aussparungen, sollen Ausrichttoleranzen berücksichtiyt werden, was in der Regel auf Kosten der benötigten Halbleiteroberfläche geht. Ausserdem ist der Widerstand an den Stellen der Aussparungen grösser als im übrigen Teil der Elektroden, wodurch die Ansprechzeit derselben ungünstig beeinflusst wird. Ausserdem liegen in der dargestellten Bildaufnahmevorrichtung die Fensterteile über dem Kanalgebiet, was einen Transportwirkungsverlust herbeiführen kann.
Erwünschtenfalls kann dieses Problem dadurch gelöst werden, dass eine transparente Elektrode angebracht wird, wozu jedoch der für integrierte Schaltungen üblichen Halbleitertechnologie fremde Verfahrensschritte erforderlich sind.
Ähnliche Vorrichtungen sind ferner in 1.) Abe et al,"A CCD Imager with Si02 Exposed Photosensor Arrays"IEEE Int. Electron Devices Meeting (12/77), pp. 542-545,2.) Sequin et al., Charge Transfer devices, Academic Press New York, (1975), pp. 12-15,38, 39,44-47, und 3. ) Sequin et al "Charge-Coupled Area Image Sensor Using Three Levels of Polysilicon" IEEE Trans. Electron Devices, Vol. ED-21 (11/74), pp. 712-720 beschrieben.
Es ist nun Ziel der Erfindung, eine ladungsgekoppelte Bildaufnahme-Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der ein derartiger Transportwirkungsverlust nicht auftritt, und die auf einfache Weise hergestellt werden kann. Der Erfindung liegt, dabei die Erkenntnis zugrunde, dass dies dadurch erreicht werden kann, dass ein Teil des Elektrodensystems gemäss einem Rastermuster angebracht wird.
Die erfindungsgemässe ladungsgekoppelte Bildaufnahmevorrichtung der eingangs angeführten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Elektroden der zweiten Gruppe über den Ladungstransportkanälen in einer Richtung im wesentlichen parallel zu der Ladungstransportrichtung entlang der ganzen Länge der zur Umwandlung des Strahlungsbildes bestimmten Teile der Ladungstransportkanäle und quer zu den Elektroden der ersten Gruppe erstrecken, räumlich getrennt voneinander liegen und zusammen mit den Elektroden der ersten Gruppe die strahlungsdurchlässigen Fenster frei lassen.
Dadurch, dass die Fenster durch frei werdende Stellen in einer Rasterkonfiguration gebildet werden, ist es nun nicht mehr erforderlich, Aussparungen in verschiedenen Elektroden in bezug aufeinander auszurichten. Die Elektroden der zweiten Gruppe, die zu bestimmten Ladungstransportkanälen gehören, erstrecken sich über diesen
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Kanälen, sodass kein Verlust der Transportwirkung auftritt. Weiters wird die Möglichkeit erhalten, die Abmessungen der Fenster innerhalb gewisser Grenzen frei zu wählen. Diese Wahlfreiheit ermöglicht es insbesondere, grössere Fenster herzustellen, sodass vor allem die Blauempfmdlichkeit erhöht werden kann.
Eine bevorzugte Ausführungsform der ladungsgekoppelten Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodensystem an Stellen ausserhalb der Fenster elektrisch leitende Verbindungselemente zwischen benachbarten Elektroden enthält, die alle Elektroden der zweiten Gruppe miteinander verbinden.
Dadurch wird eine kurze Ansprechzeit der Elektroden und damit eine hohe Transportgeschwindigkeit der Bildaufnahmevorrichtung erhalten. Ein zusätzlicher Vorteil ist der, dass elektrische Kontakte für die Elektroden der weiteren Gruppe nun neben denjenigen für Elektroden für andere Taktphasen liegen können. Dies kann entwurftechnische Vorteile bieten, insbesondere bei langen Ladungstransportkanälen. Ausserdem wird damit erreicht, dass nebeneinander liegende Zonen in verschiedenen Ladungstransportkanälen nahezu gleichzeitig angesteuert werden, sodass ein starker Synchronismus zwischen den Ladungstransportkanälen untereinander besteht. Auch dieser Vorteil gilt umso stärker, je länger die Ladungstransportkanäle und damit die Elektroden der weiteren Gruppe werden.
Dabei liegen die Verbindungselemente vorteilhaft im wesentlichen quer zu diesen Elektroden der zweiten Gruppe.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Bildaufnahmevorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Teile der Elektroden der zweiten Gruppe, die die Fenster begrenzen, in der Ladungstransportrichtung eine grössere Länge als in der Richtung quer zu dieser Richtung aufweisen.
Bei einer derartigen Ausführungsform kann die Oberfläche der Fenster erheblich vergrössert werden. Dadurch wird die Blauempfindlichkeit der Vorrichtung erhöht
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Bildaufnahmevorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper ein Siliziumsubstrat von einem ersten Leitfähigkeitstyp enthält, das an seiner Oberfläche mit einem Halbleitergebiet von einem zweiten, zum ersten entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp versehen ist, das mit dem Substrat einen an sich bekannten pn-Übergang bildet, der in einem Abstand zwischen 2 Jl1ss und 5 Jl1ss von der Halbleiteroberfläche liegt, auf dem sich eine weitere Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp befindet, welche die Kanalbegrenzungsgebiete vom zweiten Leitfähigkeitstyp enthält.
In einer derartigen Vorrichtung tragen Ladungsträger, die im Substrat erzeugt werden, nicht zum Photostrom bei und liefern daher keinen Beitrag zum Bildsignal. Ladungsträger, die in einem Abstand von 2 p. m bis 5 jim von der Oberfläche erzeugt werden, entstehen insbesondere durch Absorption von rotem Licht, für das Silizium verhältnismässig gut durchlässig ist. Die Erzeugung von Ladungsträgern infolge der Bestrahlung mit blauem oder grünem Licht findet im wesentlichen bis zu Tiefen von etwa 0, 1 go bzw. etwa 1 Jl1ss statt.
Ausserdem weicht die Empfindlichkeit für längere Wellenlängen bei Silizium stark von der Empfindlichkeitskurve des menschlichen Auges ab. Durch die genannte Massnahme wird der Einfluss langwelliger Strahlung praktisch beseitigt, wodurch die Empfindlichkeit der Vorrichtung besser der des menschlichen Auges angepasst ist. Dies ist insbesondere von Bedeutung für Aufnahmevorrichtungen zur Anwendung bei Farbbildwiedergabe. Ausserdem wird durch diese Massnahme das Auftreten von"Ausschmiereffekten"stark herabgesetzt.
Es ist hier weiter vorteilhaft, wenn der Halbleiterkörper mit Kanalbegrenzungsgebieten versehen ist, die sich wenigstens unter den ganzen Oberflächen der Fenster erstrecken.
Schliesslich ist es insbesondere für Farbbildaufnahmen günstig, wenn das Elektrodensystem eine Elektrodenstruktur für Dreiphasentransport enthält.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles noch weiter erläutert. Es zeigen : Die Fig. 1 schematisch das Prinzipschaltbild einer ladungsgekoppelten Bildaufnahmevorrichtung, Fig. 2 schematisch eine Draufsicht auf einen Teil des strahlungsempfindlichen Teiles einer derartigen Bildaufnahmevorrichtung, Fig. 3 schematisch einen Querschnitt durch die Bildaufnahmevorrichtung gemäss der Linie (ni-in) in Fig. 2, Fig. 4 schematisch einen Querschnitt durch diese Bildaufnahmevorrichtung gemäss der Linie (IV-IV) in Fig. 2, Fig. 5 schematisch einen Querschnitt durch diese Bildaufnahmevorrichtung gemäss der Linie (V-V) in Fig. 2, Fig. 6 eine qualitative "Veranschaulichung" der Strahlungsempfindlichkeit einer solchen Bildaufnahmevorrichtung nach der Erfindung im Vergleich zu jener des menschlichen Auges und die Fig.
7a, 8a, 9a bzw. Fig. 7b, 8b, 9b und 10 die Halbleiteranordnung der Bildaufnahmevorrichtung nach Fig. 3 bzw. Fig. 4 während verschiedender Stufen ihrer Herstellung.
Die Darstellungen in der Zeichnung sind schematisch und nicht massstäblich, wobei der Deutlichkeit halber in den Querschnitten insbesondere die Abmessungen in der Dickenrichtung übertrieben gross dargestellt sind. Halbleiterzonen vom gleichen Leitfähigkeitstyp sind im allgemeinen in derselben Richtung schraffiert ; in den verschiedenen Ausführungen sind einander entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.
In Fig. 1 ist das Prinzipschaltbild einer ladungsgekoppelten Bildaufnahmevorrichtung (1) vom sogenannten "frame-field-transfer"-Typ gezeigt. Eine derartige Bildaufnahmevorrichtung enthält einen strahlungsempfindlichen Aufnahmeteil (2), in dem während einer gewissen Belichtungsperiode ein dem Strahlungsbild entsprechendes Muster elektrischer Ladungsträger erzeugt wird. Nach der Belichtungsperiode wird das Muster elektrischer Ladungsträger zeitweilig in einem Speicherteil (3) gespeichert, aus dem das Muster sequentiell mit Hilfe eines Schieberegisters (4) ausgelesen wird. Für diese Auslesung können an sich bekannte Techniken angewandt
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werden.
Die Bildaufnahmevorrichtung gemäss den Fig. 2 bis 5 enthält einen Halbleiterkörper (5), der z. B. aus einem Siliziumsubstrat (6) vom n-Leitfähigkeitstyp mit einem spezifischen Widerstand von etwa 10 Ohm. cm (etwa 5. 1014 Donatoratome/cm3) und einem darauf angebrachten p-leitenden Gebiet (7) mit einer Dotierung von etwa 3. 1015 Akzeptoratomen/cm3 aufgebaut ist. Das p-leitende Gebiet (7) kann z. B. mit Hilfe epitaktischen Anwachsens oder mit Hilfe von Implantation und anschliessender Diffusion angebracht sein. An der Hauptoberfläche (8) des Halbleiterkörpers (5) ist eine Anzahl voneinander getrennter, zueinander praktisch paralleler Ladungstransportkanäle (in Fig. 1 mit (9) bezeichnet) definiert, in denen Ladungstransport stattfinden kann (in den Fig. 1 und 2 schematisch durch Pfeile (10) angedeutet).
Im vorliegenden Fall wird die Ladungstransportvorrichtung (nachstehend auch kurz"CCD"genannt) durch eine CCD mit Massentransport (PCCD oder BCCD) gebildet. Die Ladungstransportkanäle werden dabei durch n-leitende Gebiete (11), die voneinander durch p-leitende Kanalbegrenzungsgebiete (12) getrennt sind, und darunterliegende n-leitende Gebiete (25) gebildet. Die n-leitenden Gebiete (11,25) weisen im vorliegenden Beispiel eine mittlere Verunreinigungskonzentration von etwa 1016 Atomen/cm3 auf und sind etwa l) mi tief, während ihre Breite etwa
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Die Hauptoberfläche (8) ist mit einer Schicht (13) aus Isoliermaterial, z. B. Siliziumoxid, überzogen. Auf dieser Isolierschicht (13) ist eine erste Gruppe von Elektroden (15,16) angebracht, mit deren Hilfe Potentialmulden im Halbleitermaterial für Ladungsspeicherung und Ladungstransport erzeugt werden können.
Diese erste Gruppe von Elektroden (15,16) ist gegenseitig isoliert und erstreckt sich in einer Richtung quer zur Richtung der Ladungstransportkanäle.
Als Material für die Elektroden kann z. B. polykristallines Silizium gewählt werden. Da polykristallines Silizium für kurzwelliges (blaues) Licht verhältnismässig schlecht durchlässig ist, ist das Elektrodensystem mit Fenstern (14) versehen, die im vorliegenden Beispiel eine rechteckige Form aufweisen. Über diese Fenster (14) kann blaues Licht in den Halbleiterkörper (5) eindringen und dort Ladungsträger erzeugen.
Das Elektrodensystem enthält eine zweite Gruppe von Elektroden (18). Diese Elektroden (18) gehören zu je einem einen Ladungstransportkanal bildenden Gebiet (9,11) und erstrecken sich über diesen Gebieten (9,11) in einer Richtung parallel zur Ladungstransportrichtung (mit den Pfeilen (10) in den Fig. 1 und 2 angegeben). Die Elektroden (18) liegen quer zu den Elektroden (15,16) der ersten Gruppe und begrenzen auf diese Weise die strahlungsdurchlässigen Fenster (14) in der Längsrichtung der Ladungstransportkanäle (11), während die Elektroden (15,16) der ersten Gruppe die Fenster (14) in der Querrichtung der Ladungstransportkanäle (11) begrenzen.
Die Elektroden (18) bedecken die Ladungstransportkanäle (11) völlig, sodass, wenn Ladung unter diesen Elektroden (18) transportiert wird, kein Transportwirkungsverlust auftritt. Über den Ladungstransportkanälen (11) bilden die Elektroden (18) in diesem Beispiel zusammen mit den Elektroden (15, 16) ein Elektrodensystem für ein Dreiphasentaktsystem.
In der hier dargestellten Bildaufnahmevorrichtung sind die Elektroden (18) an Stellen ausserhalb der Fenster (14) miteinander durch Verbindungselemente (19) verbunden, die insbesondere quer zu den Elektroden (18) angebracht sind. Das Gesamtsystem (17) der Elektroden (18) erhält dadurch eine kürzere Ansprechzeit, während ausserdem der Anschluss des Elektrodensystems (17) neben dem Anschluss für die Elektroden (15) angebracht werden kann, was entwurftechnisch günstig ist.
Im vorliegenden Beispiel sind die Elektroden (18), sofern sie zwischen den Fenstern (14) liegen, in der zur Ladungstransportrichtung parallelen Richtung gesehen, länger als in der Richtung quer zu dieser Richtung. Die letztere Abmessung wird durch die erforderliche Auflösung und die zulässige Oberfläche der Bildaufnahmevorrichtung mitbestimmt. In Abhängigkeit von der Grösse der zu transportierenden Ladungspakete kann nun bei einer vorgegebenen Abmessung in der Transportrichtung eine derart günstige Oberfläche des Fensters gewählt werden, dass die Blauempfindlichkeit der Vorrichtung optimal ist.
Es sei erwähnt, dass die hier gezeigte Bildaufnahmevorrichtung zwischen den Kanälen (9,11) nicht die üblichen "Antiblooming"-Busse enthält. "Blooming" kann dadurch vermieden werden, dass überschüssige Ladungsträger mit Hilfe von Rekombination über Oberflächenzustände abgeführt werden, wie in der nicht vorveröffentlichten DE-OS 3 104 489 bzw. der NL-Patentanmeldung Nr. 8000998 beschrieben ist, auf deren Inhalt diesbezüglich verwiesen werden kann.
Nach der Integrationsperiode wird das dem Bestrahlungs- oder Belichtungsmuster entsprechende Muster von Ladungspaketen, wie bereits erwähnt, auf den Speicherteil (3) übertragen. Dieser Speicherteil (3) braucht keine Strahlung aufzufangen und also auch nicht mit Fenstern versehen zu sein, sodass er vollständig auf einer viel kleineren Oberfläche als der Aufnahmeteil (2) gebildet werden kann. Aus dem Speicherteil (3) wird das Muster mit Hilfe des Schieberegisters (4) (Fig. 1) sequentiell ausgelesen.
Im strahlungsempfindlichen Aufnahmeteil (2) werden im Betrieb der ladungsgekoppelten Bildaufnahmevorrichtung während der Integrationspenode Ladungsträger erzeugt. Im Querschnitt nach Fig. 4 ist die einfallende Strahlung durch Pfeile (20) angedeutet.
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Blaues Licht, das unbehindert über die Fenster (14) die Siliziumoberfläche (8) erreichen kann, erzeugt im wesentlichen Ladungsträger bis in eine Tiefe von etwa 0, 1 pm. Diese Ladungsträger werden in der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung nahezu ausschliesslich im p-leitenden Gebiet (12) erzeugt. Die infolge dieser Strahlung erzeugten Löcher bleiben im p-leitenden Gebiet (12) zurück, während sich die erzeugten Elektronen über die nächstliegenden Ladungstransportkanäle verteilen, die in der Vorrichtung nach Fig. 4 durch die n-leitenden Gebiete (11) definiert sind, z. B. dadurch, dass an die Elektroden (18) oder an die Elektroden (15,16) eine derartige Spannung angelegt wird, dass in den Ladungstransportkanälen unter den Elektroden (15,16 oder 18) Potentialmulden für Elektronen gebildet werden.
Grünes Licht erreicht die Oberfläche auch ausserhalb der Fenster (14) und erzeugt im wesentlichen Ladungsträger bis in eine Tiefe von etwa 1 jjm. Die in den Ladungstransportkanälen erzeugten Ladungsträger bewegen sich zu den nächstliegenden Potentialmulden in den betreffenden Kanälen. Für Ladungsträger, die in oder unter den Kanalbegrenzungsgebieten erzeugt sind, gilt, dass sich die Elektronen zu den Potentialmulden in den nächstliegenden, Ladungstransportkanäle bildenden Gebiete (11) bewegen, während die Löcher über die Kanalbegrenzungsgebiete (12) oder über die p-leitende Schicht (7) abgeführt werden.
Bei noch grösseren Wellenlängen des einfallenden Lichtes wird die Lichtempfindlichkeit von Silizium, als die Menge erzeugter Ladungsträger gemessen, stark von der Lichtempfindlichkeit des menschlichen Auges abweichen. Dies ist in Fig. 6 dargestellt, in der die Lichtempfindlichkeit (Y) von Silizium als die Funktion der Wellenlänge Lambda des einfallenden Lichtes durch die Kurve (21) angegeben ist. Vergleichsweise zeigt die Kurve (22) in Fig. 6 die Lichtempfindlichkeit des menschlichen Auges.
Aus dieser Figur geht hervor, dass vor
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den Halbleiterkörper ; die im Halbleiterkörper erzeugten Elektronen können auf diese Weise in Potentialminima eingefangen werden, die in einem Abstand von einigen Zehn pm von der Stelle des einfallenden Lichtes vom Elektrodensystem erzeugt werden und somit einen unerwünschten Signalbeitrag zu weiter entfernten Ladungstransportkanälen liefern. Durch das Anbringen des pn-Überganges (23) in einer Tiefe von etwa 3, 5 pu werden Elektronen, die in einer Tiefe von z.
B. 3 im oder grösser erzeugt werden, im wesentlichen im Substrat (6) eingefangen, sodass der Beitrag des roten Lichtes und insbesondere langwelligerer Strahlung zur Empfindlichkeitskurve der ladungsgekoppelten Bildaufnahmevorrichtung herabgesetzt wird und die gesamte Empfindlichkeitskurve der Vorrichtung derjenigen des menschlichen Auges näher kommt. Gleichzeitig wird durch diese Massnahme erreicht, dass Elektronen, die von einfallendem roten Licht erzeugt werden, nicht oder nahezu nicht zu von anderen als den nächstliegenden Ladungstransportkanälen stammenden Signalen beitragen. Dadurch werden sogenannten"Ausschmiereffekte"vermieden.
Die Halbleiteranordnung der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Art kann auf folgende Weise hergestellt werden (vgl. Fig. 7 bis 10) :
Es wird von einem n-leitenden Siliziumsubstrat (6) mit einer Dicke von etwa 400 gm und einem spezifischen Widerstand von etwa 10 Ohm. cm ausgegangen, was einer Verunreinigungskonzentration von etwa 5. 1014 Donatoratomen/cm3 entspricht. Auf diesem Substrat (6) wird durch Implantation und Ausdiffusion eine
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7a, 7b). Dann wird das n-leitende Gebiet (11,25) mit einer Dicke von etwa 1 im ebenfalls durch Implantation und Ausdiffusion angebracht, derart, dass die endgültige mittlere Konzentration an Donatoratomen in diesem Gebiet etwa 1016/cm3 beträgt. Auch werden z. B. durch Implantation p-leitende Gebiete (12a) bis in eine Tiefe von etwa 0, 5 gm erzeugt. Diese Gebiete (12a) weisen eine mittlere Verunreinigungskonzentration von etwa 3. 1017 Atomen/cm3 auf. Damit ist die Vorrichtung nach den Fig. 8a, 8b erhalten. Die Kanalbegrenzungsgebiete (12) werden praktisch völlig durch diese Gebiete (12a) definiert.
Danach wird die Hauptoberfläche (8) z. B. durch thermische Oxidation mit einer Oxidschicht mit einer Dicke von etwa 0, 1 pm versehen. Darauf wird eine Schicht aus polykristallinem Silizium mit einer Dicke von etwa 0, 6 (im erzeugt. Um diese Schicht gut leitend zu machen, wird sie während oder nach der Ablagerung z. B. mit Donatoratomen verunreinigt. Aus dieser Schicht aus polykristallinem Silizium werden mit Hilfe bekannter Ätztechniken die Elektroden (15) des Elektrodensystems gebildet. Anschliessend wird das nicht mit polykristallinem Silizium überzogene Oxid mit Hilfe bekannter Ätztechniken entfernt, und es wird neuerlich eine Oxidschicht angebracht, wonach eine zweite Schicht aus polykristallinem Silizium erzeugt wird. Aus dieser zweiten Schicht werden die Elektroden (16) des Elektrodensystems gebildet.
Dann wird wieder das nicht mit polykristallinem Silizium überzogene Oxid entfernt und danach wird wieder eine Oxidschicht angebracht. Damit ist die Isolierschicht (13) komplett. Zur Fertigstellung der Vorrichtung wird die ganze Oberfläche nun mit einer Schicht aus einem leitenden Material, wie z. B. dotiertem polykristallinem Silizium, mit einer Dicke von etwa 0, 4 go überzogen. Aus dieser leitenden Schicht werden mit Hilfe bekannter Ätztechniken die Elektroden (18) und die Querverbindungen (19) des Elektrodensystems (17) gebildet (Fig. 9a, 9b). Damit ist grundsätzlich die
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Vorrichtung nach den Fig. 3 und 4 fertiggestellt.
Um zu verhindern, dass durch etwaige Ausrichtfehler während der Herstellung die Ränder der Gebiete (12a) nicht völlig mit den Rändern der Fenster (14) zusammenfallen, wird, um zu erreichen, dass die Fenster (14) völlig über p-leitenden Kanalbegrenzungsgebieten (12) liegen, vorzugsweise noch ein zusätzlicher Implantationsschritt durch das Fenster (14) hindurch durchgeführt, wobei die Elektroden (15,16) aus polykristallinem Silizium und die Elektroden (18) als Maske verwendet werden. Die Implantation, die in Fig. 10 schematisch durch die Pfeile (24) angedeutet ist, erfolgt mit einer Energie von z. B. 80 keV und einer mittleren Dichte von etwa 1013 Ionen/cm2.
Infolge dieser Implantation bilden sich im vorliegenden Fall Randgebiete (12b), die zusammen mit den Gebieten (12a) an den Stellen der Fenster (14) aneinander anschliessende p-leitende Kanalbegrenzungsgebiete (12) bilden ; die Fenster (14) befinden sich völlig über diesen Gebieten.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das obenstehend Beispiel beschränkt, sondern es sind im Rahmen der Erfindung viele Abwandlungen und Modifikationen möglich. So brauchen die Verbindungselemente nicht senkrecht zu den Elektrodenstreifen (18) angeordnet zu sein, sondern sie können diese unter einem bestimmten Winkel kreuzen. Auch können statt zweier Elektroden (15,16) drei Elektroden in einer Richtung quer zur Ladungstransportrichtung und die Elektrodenstreifen (18) quer zu diesen Elektroden angeordnet werden, sodass eine Vorrichtung für ein Vierphasentaktsystem erhalten wird. Ausserdem können andere Arten von Transportvorrichtungen, wie z. B. Eimerkettenregister und Oberflächen-CCD's, verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE 1. Ladungsgekoppelte Bildaufnahmevorrichtung zum Auffangen eines Strahlungsbildes und zur Umwandlung desselben in ein elektrisches Signal, die einen Halbleiterkörper (5) enthält, in dem an einer Hauptoberfläche (8) eine Anzahl voneinander getrennter, zueinander praktisch paralleler Ladungstransportkanäle (9) definiert sind, wobei der Halbleiterkörper an derselben Hauptoberfläche mit einer Isolierschicht (13) versehen ist, auf der für den Ladungstransport ein Elektrodensystem angebracht ist, das zum Auffangen des Strahlungsbildes mit Fenstern (14) versehen ist, über die insbesondere kurzwelliges Licht in den Halbleiterkörper eindringen und darin Ladungsträger erzeugen kann, wobei die Ladungstransportkanäle durch Kanalbegrenzungsgebiete (12) voneinander getrennt sind, die sich zumindest teilweise unter den Fenstern (14) erstrecken,
und das Elektrodensystem eine erste Gruppe (15, 16) von jeweils mindestens zwei Elektroden, die sich in einer Richtung quer zu der Ladungstransportrichtung erstrecken, und darüberliegend eine zweite Gruppe von Elektroden enthält, die von den Elektroden der ersten Gruppe durch eine Isolierschicht getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Elektroden (18) der zweiten Gruppe über den Ladungstransportkanälen in einer Richtung im wesentlichen parallel zu der Ladungstransportrichtung entlang der ganzen Länge der zur Umwandlung des Strahlungsbildes bestimmten Teile der Ladungstransportkanäle und quer zu den Elektroden (15, 16) der ersten Gruppe erstrecken, räumlich getrennt voneinander liegen und zusammen mit den Elektroden der ersten Gruppe die strahlungsdurchlässigen Fenster (14) frei lassen.