DE2201395C3 - Ladungsübertragungsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents
Ladungsübertragungsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselbenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Ladungsübertnigungsvorrichtung
mit einem integrierten System zur Speicherung und Übertragung von Ladungen, welches als Träger
einen dotierten Halbleiter aufweist, der mit einer dünnen Isolierschicht überzogen ist, die mindestens eine
Anordnung von 2a (a = eine ganze Zahl) leitenden, längs einer Achse aufeinanderfolgenden Elektroden
trägt, und Vorrichtungen zum Injizieren einer bestimm-
ten Ladung von Minoritätsträgern unter mindestens die erste der Elektroden aufweist. Eine solche Ladungsübertragungsvorrichtung
ist besonders, jedoch nicht ausschließlich als Schieberegister, Verzögerungsleitung
und optischer Speicher verwendbar.
Die Ladungsübertragungsvorrichtungen (in angelsächsischer
Terminologie: »charge coupled device«) gehören zu den integrierten Systemen, die als Substrat
einen dotierten Halbleiter vorn Leitungstyp η oder ρ aufweisen, der mit einer dünnen Isolierschicht, deren
Dicke in der Größenordnung von 0,1 μηι liegt, überzogen ist sowie regelmäßig auf der Schicht verteilte
leitende Elektroden aufweist. Die meistverwendeten dieser Systeme werden mit der Abkürzung MOS
(Metalloxidsemikonduktor) bezeichnet, da sie meist aus einem Halbleitersubstrat (ζ. B. Silicium η), einer dünnen
Schicht des Oxids des Halbleiters (im genannten Fail SiO2) und Metallelektroden (z. B. Aluminium) bestehen,
jedoch sei darauf hingewiesen, daß, wenn die Abkürzung »MOS« hier benutzt wird, sie auch ein nicht unter
dieses Schema fallendes System bezeichnen kann, in dem beispielsweise die Isolierschicht nicht ein Oxid ist,
insbesondere wenn sie, mindestens teilweise, ein Nitrid ist (M!S-Strukturen: Metall-lsolator-Semikonduktor)
oder in denen die Elektroden beispielsweise aus sehr stark dotiertem Silicium bestehen.
Die in den MOS-Ladungsübertragungsvorrichtungen gespeicherten und verschobenen Ladungen bestehen
aus Minoritätsträgern, die von Potentiallöchern zurückgehalten
werden, die unter bestimmten, auf geeignete Potentiale gebrachten Elektroden erzeugt werden. Um
Ladungen von einer Elektrode zur folgenden zu übertragen, verschiebt man die Potentiallöcher von
einer Elektrode zur nächsten, wobei die Verschiebungsrichtung in den bis heute vorhandenen Ladungsübertra-
gungsvorrichtungen (die weiter unten beschrieben werden) durch Anordnung einer Zusatzelektrode
bestimmt ist
Die MOS-Ladungsübertragungsvorrichtungen zeigen gegenüber den üblichen integrierten Schaltungen mit
bipolaren Transistoren oder Feldeffekttransistoren den Vorteil einer größeren Kompaktheit und vor allem
einer viel weniger Stufen umfassenden Herstellung. Dagegen stellen sie, wie weiter unten erläutert, einen
dynamischen Speicher dar, in dem die Dauer der Informationsspeicherung begrenzt ist. Außerdem erfordert
die Übertragung von Informationen bisher die Verwendung von drei Taktgebern, die durch sich
überkreuzende Kreise mit den Elektroden verbunden sind, was der Einfachheit der Herstellung und
Benutzung entgegenläuft.
Aufgabe der Erfindung ist also, Ladungsübertragungsvorrichtungen,
welche nur zwei Taktgeber für die Speicherung und Übertragung der Ladungen benötigen
und daher einfacher herzustellen und zu benutzen sind, und ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Ladungsübertragungsvorrichtung
der eingangs angegebenen Art, welche die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches
1 angegebenen Merkmale aufweist. λο
Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Das durch die Erfindung geschaffene
Herstellungsverfahren weist die in Anspruch 8 oder 9 angegebenen Merkmale auf.
Die Verteilung der Dotierung im oberflächlichen ('S
Bereich, der unter der Anordnung der Elektroden liegt, führt zum Vorhandensein mehrerer Schwellenspannuneen
im oberflächlichen Bereich des Trägers und entsprechend bei der Übertragung zum Auftreten eines
elektrischen Feldes parallel zur Oberfläche des Trägers, wobei die Feldlinien von einer zur benachbarten
Elektrode nur in Richtung der Achse (in der die Elektroden aufeinanderfa'gend angeordnet sind) verlaufen.
Der Ausdruck »Schwellenspannung« bezeichnet hier und im folgenden die Mindestspannung, welche, wenn
sie genügend lange an eine Elektrode angelegt wird, unter dieser Elektrode zur Ansammlung einer bestimmten
Menge von Ladungen des zu den Ladungen des Trägers entgegengesetzten Typs führt
Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung (vgl. Anspruch 2) erfolgt die Veränderung der Dotierung des
Oberflächenbereichs, indem unter jeder Elektrode unter deren stromaufwärts liegendem Rand ein Oberflächenbereich
mit höherer Dotierung als unter dem Rest der Elektrode erzeugt wird.
Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung (vgl. Anspruch 3) weist der Träger zwischen den
Elektroden einen Oberflächenbereich auf, in der das Vorhandensein der Donator- oder Akzeptordotierung
(z. B. Phosphor) mindestens teilweise durch die Anwesenheit eines Akzeptors oder Donators (z. B. Bor)
kompensiert ist.
Be; der ersten Ausführungsform sind für eine
wirksame Übertragung der Ladungen von einer Speicherzelle zur folgenden Zelle verhältnismäßig hohe
Steuerspannungen erforderlich. Bei der zweiten Ausführungsform werden die Ladungen mindestens teilweise
unter den Zwischenelektrodenräumen gespeichert, und ihre Zahl ist sehr schwer zu regeln. Obwohl also die
erste Ausführungsform durchaus praktisch uurchführbar ist, wird eine Ladungsübertragungsvorrichtung
bevorzugt, welche die beiden oben beschriebenen Maßnahmen gemeinsam benutzt und von den angegebenen
Nachteilen frei ist. Diese Ausführungsform der Erfindung weist die Merkmale des Patentanspruchs 5
auf.
Die Erfindung wird erläutert durch die folgende Beschreibung einer nur als Beispiel angegebenen
Ausführungsform der Ladungsübertragungsvorrichtung, die dabei mit einem bekannten integrierten System
zur Speicherung und Übertragung von Ladungen verglichen wird. Die Beschreibung bezieht sich auf die
Zeichnungen. Hierin zeigen
Fig. la, Ib und Ic Prinzipschemas der wesentlichen
Teile des bekannten integrierten Systems im Schnitt längs einer durch die Elektroden gehenden, zum Träger
senkrechten Ebene, wobei der Bereich der Raumladung — die bei der Speicherung unter den Elektroden 1,4...
3a+1 von freien Trägern leere Zone — (Fig. la), der
Übertragung (F i g. Ib) und der Speicherung unter der Elektroden 2, 5,... 3a+ 2 (Fig. Ic) gestrichelt gezeigi
sind,
Fig. 2a, 2b und 2c, ähnlich den Fig. 1, schematisd
gestrichelt, die Bereiche der Raumladung jeweils bei dei Speicherung unter den ungeradzahligen Elektroden 1
3... (F ig. 2a), bei der Übertragung (Fig. 2b) und be der Speicherung unter den geradzahligen Elektroden 2
4 ... (F i g. 2c) der erfindungsgemäßen Ladungsübertra gungsvorrichtung,
F i g. 3 im gleichen Längenmaßstab wie die F i g. 2 dii
Veränderungen der Schwellenspannung Vs längs de
Trägers,
F i g. 4 schematisch eine Art der Zusatzdotierung de Trägers durch Ionenimplantation unter einem Ram
jeder Elektrode,
22 Ol 395
F i g. 5 ein Schema einer nach dem in F i g. 4 gezeigten Verfahren erhaltenen Konzentrationsverteilung.
Das bekannte integrierte System zur Speicherung und Übertragung von Ladungen, von dem ein Teil
schcmatisch in den Fig. la, Ib und Ic gezeigt ist, weist
einen aus Silicium η bestehenden Halbleiterträger 16 auf. Dieser Träger von einigen hundert μιτι Dicke trägt
eine Isolierschicht 18 aus Siliciumoxid, deren Dicke in der Größenordnung von 0,1 μιη liegt. Auf dem Oxid sind
Elektroden angeordnet, die in ein und derselben Achse mit gleichbleibendem Abstand aufeinanderfolgen, mit 1,
2, 3...9 numeriert sind und in üblicher Weise durch Abscheidung und Photogravur hergestellt sein können.
Diese Elektroden bestehen beispielsweise aus Aluminium. Eine Anordnung von parallelen Linien von
Elektroden, beispielsweise rechteckigen oder quadratischen, welche ein Matrixnetz bildet, kann hergestellt
werden, um beispielsweise mehrere Schieberegister oder eine Retina herzustellen.
Man kann sich vorstellen, daß die Elektroden 3 Gruppen bilden, wobei sich die Elektroden jeder
Gruppe von den Elektroden einer anderen Gruppe durch Verschiebung um einen Schritt des Netzes der
Elektroden ableiten. Oberflächenleiter JO, 12 und 14 verbinden alle Elektroden einer Gruppe. Nicht gezeigte
Taktgeber ermöglichen eine synchrone Veränderung der an den Leiter 10 angelegten Potentiale Pi. der an
den Leiter 12 angelegten Potentiale P2 und der an den
Leiter 14 angelegten Potentiale Λ- Das integrierte
System enthält noch Vorrichtungen, wodurch positive Ladungen mindestens unter die erste Elektrode injiziert
werden können. In dem in Fig. la (der Speicherung entsprechend) gezeigten Fall sind die Ladungen unter
den Elektroden 1 und 7 gezeigt, während keinerlei Ladung unter der Elektrode 4 vorhanden ist. wo das
Halbleitermaterial 16 stark verarmt ist. Man kann willkürlich dem logischen Niveau I das Vorhandensein
von Ladungen und dem logischen Niveau 0 die Abwesenheit von Ladung unter einer Elektrode der
Ordnung 3a + 1 zuordnen, wobei a eine ganze positive Zahl oder 0 ist.
Mit den Leitern 10, 12 und 14 verbundene Taktgeber ermöglichen, den bezüglich des Trägers gemessenen
Potentialen Pi. P2 und Pi drei Höhen V1. V2 und V3 zu
geben, welche jeweils als Ruhe- <xier Polarisationsniveau,
Speicherniveau und Übertragungsniveau bezeichnet werden. Das Niveau V, wird genügend klein
gewählt, daß der Halbleiter 16 unter einer auf dieses
Potential gebrachten Elektrode kaum an Ladungsträgern verarmt. Das im Absolutwert höher als Vt liegende
Niveau V2 ist so gewählt, daß. wenn es in der Nähe
Minoritätsträger gibt, sie unter diese Elektrode gezogen werden (Fall der Elektroden I und 7 in Fig. la) und
outer der Elektrode eine starke Verarmung erfolgt, wenn keine Minoritätsträger vorhanden sind (Elektrode
4 η Fig. la). Diese letztgenannte Bedingung erfordert
offensichtlich, dad der Absolutwert von V2 höher als die
dem Halbleiter entsprechende SchweUenspanrmng ist.
Schließlich dient das Niveau Vj. welches im Absolutwert
höher ab das Niveau Vt ist dazu, die Obertragimg von
Ladungen von benachbarten Elektroden unter die auf dieses Niveau gebrachte Elektrode zu bewirken.
Wahrend der tnformatmnsspeicherttngen unter den
Elektroden der Ordnung 3a + I (FaR der Fig. la)
geben die Taktgeber den Potentialen Pt. Pi und Pt
jeweils die Werte V* V, und V,. Ihn die Übertragung
unter die Elektroden der Ordnung 3a ♦ 2 zu bewirken,
bringen die Taktgeber die Potentiale P,. Pj und P, auf die
Niveaus V2 (Speicherung), V) (Übertragung) und Vi
(Ruhe), das heißt, sie erhöhen den Absolutwert des Potentials der Elektroden der Ordnung 3a + 2. Die
Ladungen verschieben sich von den bei der Spannung
s V2 befindlichen Elektroden unter die bei der Spannung
Vj befindlichen Elektroden (Fig. Ib). Schließlich bringen
die Taktgeber die Potentiale Pu P2 und Pj auf die
Niveaus Ki, V2 bzw. V| (Fig. Ic), was der gleichen
Verteilung wie in Fig. la, jedoch um eine Elektrode
ίο verschoben, entspricht.
Die maximale Arbeitsfrequenz ist begrenzt durch die Dauer des Übergangs der Ladungen von einer
Elektrode zur folgenden, und die Mindestfrequenz durch die Auffüllung der stark verarmten Bereiche
is (Elektrode 4 in Fig. la) durch thermische Erzeugung
von Raumladung in den Bereichen, welche die Information zerstört, indem sie die gespeicherten
Minoritätsträger beseitigt. Diese Auffüllung kann verlangsamt werden, indem man ein Material verwen-
jo det, dessen verbotenes Band breiter als das des Siliciums
ist.
Die beschriebene Vorrichtung erfordert drei Taktgeber,
somit schwierig herzustellende Verbindungen im Fall von integrierten Schaltungen. Außerdem erfordert
die Speicherung einer Binärinformalion einen Platz e (Fig. 1a), welcher 3 Elektroden entspricht. Um die
Übertragung der Ladungen gerichtet vornehmen zu können, muß wegen des homogenen Charakters des
Halbleiterträgers eine einzige der Elektroden, welche derjenigen benachbart sind, von wo die Ladungen
verschoben werden sollen, auf die Spannung V3 gebracht werden.
Die in den F i g. 2 und 3 gezeigte erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine Verringerung des Platzbedarfs
zur Speicherung einer Binärinformation auf die Länge zweier Elektroden und damit entsprechend eine
Erhöhung der Informationsdichte, wobei nur zwei Taktgeber benutzt werden. Dafür verwendet das
integrierte System der F i g. 2 und 3 einen Träger, der nicht mehr homogen dotiert ist. Während die Masse des
Trägers 16' beispielsweise Silicium η ist. weisen die
Oberflächenbereiche 20 des Halbleiters, die unter den jeweils an der gleichen Seite aller Elektroden f. 2'.
3'... liegenden Rändern liegen, eine höher«· Dotierung
4s auf. die ihre Schwelienspannung erhöht. Wenn beispielsweise
mit νΏ die Schwellenspannung für die Masse des
Halbleiters Si-η und mit Vn die Schwellenspannung für
den mit Sin" * bezeichneten stark dotierten Halbleiter
bezeichnet ist. gilt Vn >
Vs2. In der in den F i g. 2 und 3
so gezeigten Ausführungsform ist außerdem der Oberflächenbereich e des Halbleiters zwischen den Elektroden
mit einer Verunreinigung von entgegengesetzter Art wie die der Masse des Halbleiters dotiert (Akzeptor im
Fall daß der Träger SiSchim η ist). Man führt so eine
ss Teilkompensation herbei welche die Schwelleospannung auf einen Wert V5I bringt, der im absoluten Wert
geringer als Ve and V11 ist Wie aus dem fegenden
ersichtlich, beschleunigt das Vorhandensein dieser kompensierten Zone 22 die Übertragung von Ladungen
*o von Elektrode zu Elektrode, richtet sie tmd gestaltet sie
wirksamer.
Die Elektroden Γ. 2". 3\.. der Vorrichtung der
F1 g. 2 und 3 sind in einer geraden Zahl la vorbanden.
Die ungerad/ahtigen Elektroden s«d mit einem erste«
«* (nicht gezeigten) Taktgeber verbunden, der sie auf ein
Potential P". bringt welches 3 Niveaus annehmen kann.
Die geradzahligen Elektroden sind in ähntecher Weise
mit einem zweiten Taktgeber r, der sie auf ein
901 *
22 Ol 395
Potential P'-i bringt, welches die gleichen drei Niveaus
annehmen kann. Die Zone der Raumladung, deren Grenze in Fig.2a schematisch gestrichelt gezeichnet
ist, entspricht der Speicherung von Informationen unter den ungeradzahligen Elektroden: Die aus Minoritätsträgern
bestehenden Ladungen (Löchern, da das Material Silicium η ist) sind unter den Elektroden Γ und 3'
festgehalten, die durch den Leiter 10' auf ein Potential Vi gebracht sind, das in seinem absoluten Wert über Vsi
liegt. Unter der Elektrode 5', die ebenfalls auf das Potential Vj gebracht ist und unter der keine Ladung
vorhanden ist, ist der Halbleiter stark verarmt. Die geradzahligen Elektroden sind durch den Leiter 12' bei
einer niedrigen Ruhespannung Vi gehalten.
Die gerichtete Übertragung von Ladungen erfolgt, wenn die Taktgeber das Potential P'2 auf einen Wert V3,
der im absoluten Wert größer als Vn ist, bringen, während P\ beim Wert V2 angehalten wird. Die Grenze
des Raumladungsbereichs unter den Elektroden nimmt die in Fig.2b gezeigte Form an. Es erscheint ein
elektrisches Feld, dessen Kraftlinien parallel zur Oberfläche des Halbleitermaterials sind und das
bestrebt ist, die Ladungen der ungeradzahligen Elektroden rasch und vollständig unter die geradzahligen
Elektroden zu übertragen. Die durch die unterschiedliche Dotierung erzeugte Richtwirkung ergibt sich aus
Fig. 2b.
Schließlich setzt eine neue Speicherung ein, diesmal unter den geradzahligen Elektroden, wenn die Taktgeber
das Potential ΡΊ auf den Wert Vi und das Potential
P'\ auf den Wert Vi zurückbringen (F i g. 2c). Wie aus
dem in den F i g. 2 und 3 gezeigten Fall ersichtlich, entspricht der Platzbedarf e'einer Binärinformation nur
der Länge von zwei Elektroden.
Das beschriebene integrierte System kann mit einer höheren Informationsdichte für die gleichen Zwecke
verwendet werden wie die bekannten integrierten Systeme zur Ladungsübertragung. Es kann insbesondere
als dynamischer Speicher mit elektrischer Auslesung oder als photoempfindliches Element (optischer Speicher
oder künstliche Retina) verwendet werden. In den beiden Fällen erfolgt die Auslesung in Reihe. Der
unmittelbare optische Zugang durch den Träger kann erleichtert werden durch Verwendung eines zusammengesetzten
Trägers, der aus einer Schicht von Silicium auf Korund besteht
In den beiden Fällen können, wie bekannt, die mit der
letzten Elektrode zusammenwirkenden Detektorkreise einen umgekehrt polarisierten p-n-Übergang oder eine
Diode mit Oberflächensperrschicht aufweisen. Die Einführung der Information, wenn diese elektrischer Art
ist, kann ebenfalls in bekannter Weise mit Hilfe ähnlicher Bauelemente, wie Diffusionsdiodeu, Oberflächensperrschicht-Diode
(Schottky Diode) oder MOS-Kapazität mit starker Verarmung, vorgenommen werden.
Für die Einführungsschaltung und die Informationslesung sei auf Veröffentlichungen verwiesen, die in »Bell
System Technical Journal Briefs«, April 1970, Seite 587 bis 600 und in »Electronics«, 11. Mai 1970, Seite 112 bis
119, erschienen sind.
Die heterogene Dotierung des Oberflächenbereichs des Halbleiters kann insbesondere durch Anwendung
von lonenstrahlimplantation vorgenommen werden, wie in Fig.4 gezeigt. Nachdem die Isolierschicht 18'
ic und die Metallelektroden nach einem durchaus üblichen Verfahren hergestellt sind, erfolgt die Zusatzdotierung
der Bereiche 20 durch einen zur Oberfläche schrägen Ionenstrahl. Schließlich, und wenn es zur weiteren
Begünstigung der Übertragung von Ladungen erforderlieh ist, wird die Kompensation der Bereiche 11' mit
Hilfe eines diesmal zur Oberfläche senkrechten Ionenstrahls bewirkt.
Beispielsweise kann man als Halbleiter Silicium η verwenden und dann die Implantation unter Verwendung
eines Strahls von Phosphorionen mit einer mittleren Energie von 180 keV vornehmen.
Der Auftreffwinkel θ des Strahls ist nicht kritisch. Für gewöhnliche Dicken der Elektrode kann man im
allgemeinen einen Winkel θ zwischen 10° und 30° benutzen.
Beispielsweise zeigt F i g. 5 eine Tiefendotierung, die in Silicium η vorgenommen werden kann, das mit einer
500 Ä dicken Oxidschicht 18' überzogen und mit Aluminiumelektroden von 1 μτη Dicke mit in einem
Winkel von 30° abgeschrägten Kanten versehen ist. Der verwendete Strahl besteht aus Phosphorionen von
180 keV, die auf den Träger unter einem Winkel von 17° 11' auftreffen. Man erhielt die in F i g. 5 gezeigte
Verteilung, wo die Kurven die Grenzen der Zonen angeben, wo die Dotierung jeweils größer als 1015,10"
und 1017 Ionen pro cm3 ist Zur Verdeutlichung ist der für
die Oxidschicht und die Elektroden einerseits und den Träger andererseits benutzte Höhenmaßstab verschieden.
In der gleichen Figur ist gestrichelt die Veränderung der Schwellenspannung Vs längs des Trägers
angegeben: die Erhöhung dieser Spannung Vs jenseits
des durch die Elektroden bedeckten Bereichs kann anschließend durch Zufügung von Bor mit Hilfe eines
zum Träger senkrechten Ionenstrahl (in Fig.A
gestrichelt) nach einem üblichen Verfahren beseitig) werden.
Die Erfindung umfaßt selbstverständlich auch Abwandlungen der beschriebenen und gezeigten besonderen
Ausführungsformen. Insbesondere ist wichtig zt beachten, daß die erfindungsgemäße Ladungsübertragungsvorrichtung
mit Halbleitern mit breitem verbotenem Band hergestellt werden kann, beispielsweise
zusammengesetzten Halbleitern, was viel längere Zeiten der Gleichgewichtswiederherstellung in dei
SS Inversionsschicht und damit einen Betrieb des System: bei viel niedrigeren Frequenzen ermöglicht
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
709810/20
Claims (9)
1. Ladungsübertragungsvorrichtung mit einem
integrierten System zur Speicherung und Übertragung von Ladungen, welches als Träger einen
dotierten Halbleiter aufweist, der mit einer dünnen Isolierschicht überzogen ist, die mindestens eine
Anordnung von 2a (a = eine ganze Zahl) leitenden, längs einer Achse aufeinanderfolgenden Elektroden ι ο
trägt, und Vorrichtungen zum Injizieren einer bestimmten Ladung von Minoritätsträgern unter
mindestens die erste der Elektroden aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger
(16') unter der Anordnung (Γ. 2'...) einen dotierten
Oberflächenbereich aufweist, dessen Dotierung so verändert ist, daß eine Potentialschwelle für die
Minorkätsträger stromaufwärts (bezüglich der Übertragungsrichtung der Ladungen) von einem
Ladungsspeicherbereich erzeugt wird, der ungefähr mit dem unter der einen der Elektroden liegenden
Bereich zusammenfällt, sowie gekennzeichnet durch Vorrichtungen, weiche das Potential aller ungeradzahligen
Elektroden (!', 3', 5'...) auf ein und denselben Wert und das Potential aller geradzahligen
Elektroden (2\ 4'...) auf ein und denselben Wen festlegen und diese Werte in Zyklen
verändern, von denen jeder die Übertragung der Ladung von einer Elektrode von zweien auf
diejenige der benachbarten Elektroden bewirkt, deren Potentialschwelle sich auf der Seite befindet,
von wo die Ladung herkommt.
2. Ladungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das integrier te
System unter jeder Elektrode eine Oberflächenschicht aufweist, deren Dotierung unter dem
stromaufwärts liegenden Rand (20) der Elektrode höher als unter dem Rest der Elektrode ist.
3. Ladungsübertragjngsvorrichtung nach Anspruch ! oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Träger zwischen den Elektroden eine Oberflächenschicht (22) aufweist, in der die Anwesenheit des
Donator- oder Akzeptordotierungsmittels mindestens teilweise durch die Anwesenheit eines
Akzeptors bzw. Donators kompensiert ist.
4. Ladungsübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Übertragungsvorrichtungen an zwei aufeinanderfolgenden Elektroden nacheinander:
in einer ersten Stufe eine Speicherspannung V2,
welche die gegebenenfalls unter der ersten der beiden Elektroden befindliche Ladung zurückhalten
kann, und eine Polarisationsspannung V1. die geringer als V2 ist, anlegen;
in einer zweiten Stufe die Spannung V2 und eine
Übertragungsspannung Vj, die größer als V2 ist,
anlegen:
in einer ersten Stufe eines folgenden Zyklus Spannungen Vi und V2 anlegen.
5. Ladungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter
zwischen den Elektroden einen mindestens teilweise kompensierten Oberflächenbereich und
unter jeder Elektrode und unter dem auf ein und derselben Seite jeder der Elektroden gebildeten <
>5 Rand einen stärker als der Rest des Halbleiterträgers unter den Elektroden dotierten Oberflächenbereich
aufweist, wobei der kompensierte Bereich, der stark dotierte Bereich und der Rest des unter dei
Elektroden liegenden Halbleiterträgers Schwellen spannungen von jeweils Vsi. V53 und V» aufweiser
sowie gekennzeichnet durch Vorrichtungen zun Injizieren von Binärinformationen in Form voi
Ladungen von Minoritätsträgern in den Halbleite und durch Vorrichtungen zum Speichern um
Weiterbewegen der Binärinformation längs dei Folge von Elektroden, wobei diese Vorrichtunger
eine erste Zeitbasis, um nacheinander an dif ungeradzahligen Elektroden Spannungen V
(Speicherspannung) (V2 > Vy2), V2, Vi (Polarisa
tionsspannung - V, < Vx.), Vj (Übertragungsspan
nung — Vj > Vs3) anzulegen, welche einen Durch
laufzyklus von einer ungeradzahligen Elektro· de zur folgenden ungeradzahligen Elektrode, da:
heißt von einer Speicherzelle zur folgender Speicherzelle, bilden, und eine zweite Zeitbasi«
aufweisen, um gleichzeitig an die geradzahligen Elektroden die jeweiligen Spannungen Vj, V2, Vj..
anzulegen, welche dem gleichen Zyklus entsprechen und von einer ungeradzahligen zur folgenden
ungeradzahligen Elektrode gehen; wobei die Ladungen der Minoritätsträger sich bei der Injektion und
Speicherung für jede Gruppe von zwei Elektroden unter der auf das Potential V>
gebrachten lokalisieren.
6. Ladungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
Halbleitcrträger aus Silicium besteht, eine Zusatzdotierung an Donatorionen unter einem der Ränder
jeder Elektrode und eine durch Dotierung mit p-Elementen kompensierte Zone zwischen den
Elektroden aufweist.
7. Ladungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger
aus Silicium η und die Isolierschicht aus SiO2, das
Dotierungselement des Siliciums aus Phosphor und der zur Kompensation dienende Akzeptor aus Bor
bestehen.
8. Verfahren zur Herstellung der Ladungsübertragungsvorrichtung
nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Halbleiterträger
eine Isolierschicht und eine Anordnung leitender Elektroden hergestellt werden und die
Dotierung des Halbleiters unter einem der Ränder der Elektroden durch Ionenimplantation mittels
eines zum Träger schrägen Ionenstrahl verstärkt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz von Ionen in den Bereichen
zwischen den Elektroden durch Ionenimplantation mittels eines zum Träger senkrechten Strahls eines
Akzeptors, wenn das Dotierungsmittel ein Donator ist, bzw. eines Donators, wenn das Dotierungsmittel
ein Akzeptor ist, kompensiert wird.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7101182 | 1971-01-14 | ||
FR7101182A FR2123592A5 (de) | 1971-01-14 | 1971-01-14 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2201395A1 DE2201395A1 (de) | 1972-07-27 |
DE2201395B2 DE2201395B2 (de) | 1976-07-22 |
DE2201395C3 true DE2201395C3 (de) | 1977-03-10 |
Family
ID=
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