DE2341855A1 - BUCKET CHAIN CARGO TRANSPORT COMPONENT - Google Patents

BUCKET CHAIN CARGO TRANSPORT COMPONENT

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DE2341855A1 DE19732341855 DE2341855A DE2341855A1 DE 2341855 A1 DE2341855 A1 DE 2341855A1 DE 19732341855 DE19732341855 DE 19732341855 DE 2341855 A DE2341855 A DE 2341855A DE 2341855 A1 DE2341855 A1 DE 2341855A1
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Description

BLUMBACH ■ WESER ■ BERGEN & KRAMERBLUMBACH ■ WESER ■ BERGEN & KRAMER

PATENTANWÄLTE IN WIESBADEN UND MÜNCHEN PATENT LAWYERS IN WIESBADEN AND MUNICH

DIPI.-ING. C 6. BlUMBACH · DiPL-PHYS. Dr. W. WESER · DIPL-ING. DR. JUR. P. BERGEN DIPL-ING. R. KRAMER DIPI.-ING. C 6. BlUMBACH · DiPL-PHYS. Dr. W. WESER DIPL-ING. DR. JUR. P. BERGEN DIPL-ING. R. KRAMER

WIESBADEN · SONNENBERGER STRASSE 43 ■ TEL (06121) 542943, 561798 MÜNCHEN WIESBADEN · SONNENBERGER STRASSE 43 ■ TEL (06121) 542943, 561798 MUNICH

WESTERN ELECTRIC COMPANY, INCORPORATED BERGLUND NEWYORK, N.Y., USAWESTERN ELECTRIC COMPANY, INCORPORATED BERGLUND NEWYORK, N.Y., USA

EIMERKETTEN-LADUNGSTRANSPORT-BAUELEMENTBUCKET CHAIN CARGO TRANSPORT COMPONENT

Die Erfindung betrifft ein Eimerketten-Ladungstransport-Bauelement mit einem eine Hauptfläche aufweisenden Speichermedium, einer Mehrzahl in Abstand voneinander längs einer Bahn auf der Haupt" fläche liegender, lokalisierter zonenunbeweglicher Ladung, einer über der Fläche und den Zonen angeordneten Isolierschicht, und einer Mehrzahl lokalisierter Elektroden, die über der dielektrischen Schicht angeordnet und zu den lokalisierten Zonen so ausgerichtet sind, daß getrennte Elektroden sich über den Raum zwischen einem getrennten Paar aufeinander folgender Zonen" sowie über eine Zone des Paares weiter als über dessen andere erstrecken. The invention relates to a bucket chain charge transport device with a storage medium having a main surface, a plurality of spaced apart along a path on the main " localized, zone-immobile charge lying on the surface, an insulating layer arranged over the surface and the zones, and a plurality of localized electrodes disposed over the dielectric layer and so aligned with the localized zones are that separate electrodes extend across the space between a separate pair of consecutive zones "as well extend further over one zone of the pair than the other.

Wie auf diesem Gebiet inzwischen wohl bekannt ist, funktionieren die Ladungstransport-Bauelemente des Eimerkettentyps durch selektives Übertragen von Paketen oder NichtVorhandensein vonAs is well known in the art by now, work the bucket chain type charge transport devices by selectively transferring packets or the absence of

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Paketen beweg!icher Ladungsträger der Reihe nach von Zone zu Zone entlang der Oberfläche eines Halbleiterkörper, der einen Körperteil des einen Halbleitertyps und eine Mehrzahl in Abstand voneinander liegender lokalisierter Zonen des anderen Halbleitertyps umfaßt. In diesen Bauelementen wird jede Zone als eine Potentialmulde betrieben, deren Grenze durch den die Zone definierenden pn-Ubergang festgelegt ist.Parcels of load carriers move one after the other from zone to Zone along the surface of a semiconductor body comprising a body part of one semiconductor type and a plurality of spaced apart includes mutually lying localized zones of the other semiconductor type. In these components, each zone is considered to be one Potential well operated, the limit of which is determined by the pn junction defining the zone.

Konzeptionell einfach kann man sich die Ladungstransport-Bauelemente vom Eimerketten! yp als eine Kaskade von IGFETS (Insulated Gate Field Effect Transistor) vorstellen, in der [ede der Oberflächenzonen als drain eines besonderen IGFET und als source des nächstfolgenden IGFET dient. Zu irgendeinem gegebenen Arbeitszeitpunkt kann'dann ein Paar aufeinanderfolgender Zonen als source bzw. drain eines IGFET aufgefaßt werden^ und die darüberllegende Transportelektrode kann als die gate-EIektrode des IGFET aufgefaßt werden.Conceptually simple, you can get the load transport components from the bucket chain! Imagine yp as a cascade of IGFETS (Insulated Gate Field Effect Transistor), in which each of the surface zones serves as the drain of a particular IGFET and as the source of the next IGFET. At any given time of operation, a pair of successive zones can then be regarded as the source and drain of an IGFET, respectively, and the overlying transport electrode can be regarded as the gate electrode of the IGFET.

Bekanntlich ist ein bedeutender Faktor bei der Signalverschlechterung in solchen Bauelementen das, was als "dynamischer Drain-Leitwert" bezeichnet worden ist, ein RückkoppeIungseffekt, der 409821/0730 As is well known, a significant factor in signal degradation in such devices is what has been termed "dynamic drain conductance", a feedback effect, the 409821/0730

zu einer Vergrößerung des effektiven Abstandes zwischen Source und Drain während eines Transportvorgangs führt und auf der Verringerung der Drain-Spannung während des Transportes von Ladungsträgern hierin beruht. Dieser Effekt ist von C. N. Berglund und R. J. Strain beschrieben worden in dem Artikel "Fabrication and Performance Considerations of Charge Transfer Dynamic Shift Registers", der in Bell System Technical Journal, Band 51, Nr. 3, März 1972, Seite 655 erschienen ist.to an increase in the effective distance between source and Drain during a transport process and leads to the reduction of the drain voltage during the transport of charge carriers is based on this. This effect has been described by C. N. Berglund and R. J. Strain in the article "Fabrication and Performance Considerations of Charge Transfer Dynamic Shift Registers, "published in Bell System Technical Journal, Volume 51, No. 3, March 1972, page 655.

Eine Methode zur bedeutenden Reduzierung des Effektes des dynamischen Drainleitwertes wurde von F. L. J. Sangster in dem Artikel "Integrated Bucket-Brigade Delay Line Using MOS Tedrodes" beschrieben, der in Philips Technical Review, Band 31, 1970, Seite 266 erschienen ist. Sangstefjs Methode umfaßt die Verdoppelung der Zahl der IGFETS pro Bit gespeicherter Information und weist auf die Verwendung einer Leiterbahn zur Vorspannung der hinzugefügten IGFETS zusätzlich zu dem Leiterbahnenpaar auf, das normalerweise zur Koppelung von Taktsignalen auf die Eimerbrigaden-Elektroden verwendet wird. Anders ausgedrückt umfaßt Sangster^ Methoae die Verwendung der doppelte Anzahl von Oberflächenzpnen pro Bit gespeicherter Informationen und eine 50-prozentige ErhöhungOne method of significantly reducing the effect of the dynamic drain conductance was proposed by F. L. J. Sangster in the Article "Integrated Bucket-Brigade Delay Line Using MOS Tedrodes" described in Philips Technical Review, Volume 31, 1970, Page 266 has appeared. Sangstefj's method involves doubling the number of IGFETS per bit of stored information and indicates the use of a trace to bias the added IGFETS in addition to the pair of conductor tracks, which are normally used to couple clock signals to the bucket brigade electrodes is used. In other words, Sangster ^ Methoae involves the use of twice the number of surface cells per Bits of stored information and a 50 percent increase

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der Leiterbahnenzahl, die zur Herbeiführung eines planmäßigen Informationstransportes durch das Bauelement verwendet wird. Diese Methode wird für viele Anwendungen als übermäßig komplex betrachtet und bringt zusätzlich eine größere Abmessung pro Bit gespeicherter Information mit sich. Beide Nachteile sollen durch die Erfindung verringert werden.the number of conductors required to bring about a scheduled transport of information is used by the component. This method is considered overly complex for many applications, and brings with it in addition, a larger dimension per bit of stored information with it. Both disadvantages are intended to be reduced by the invention.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch ein Eimerketten-Ladungstransport-Bauelement gelöst, das gekennzeichnet ist durch separate, einem jeden Zwischenraum zwischen einem Paar aufeinanderfolgender Zonen zugeordnete Einrichtungen zur Erzeugung einer Mehrzahl unterschiedlicher Schwellenwertspannungen in dem Zv/ischenraum derart, daß die Schwellenwertspannungen vom hinteren zum vorderen Teil des Zwischenraums abnehmen und ein praktisch abrupter Übergang zwischen aufeinander folgenden Schwellenwertspannungen vorhanden ist.This problem is addressed in accordance with the invention by a bucket chain charge transport device solved, which is characterized by separate, each space between a pair of successive zones associated devices for generating a plurality of different Threshold voltages in the intermediate space such that the threshold voltages from the rear to the front part of the intermediate space decrease and there is a practically abrupt transition between successive threshold voltages.

In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Teils eines grundsätzlichen bekannten Eimerkettenbauelementes entlang des Informationskanals, Fig. 1 is a cross-sectional view of part of a basic known one Bucket chain component along the information channel,

Fig. 2 eine Querschnitssansicht längs des Informationskanals eines Eimerkettenbauelementes gemäß einer ersten zu beschreiben-Figure 2 is a cross-sectional view along the information channel of a To describe bucket chain component according to a first

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den erfindungsgemäßen Ausführungsform,the embodiment according to the invention,

Fig. 3 ein Diagramm, in dem typische Oberflächenpotentiale3 shows a diagram in which typical surface potentials

im Aufbau der Figur 2 beim Anlegen typischer Arbeitsspannungen dargestellt sind, are shown in the structure of Figure 2 when typical working voltages are applied,

Fig. 4A eine vergrößerte Ansicht eines besonders wichtigen Teils4A is an enlarged view of a particularly important part

des Aufbaus der Figur 2,the structure of Figure 2,

Fig. 4B ein Diagramm, in dem typische Oberflächenpotentiale4B is a diagram showing typical surface potentials

dargestellt sind, die beim typischen Betrieb des Aufbaus der Figuren 2 und 4A auftreten, wobei eine Arbeitsspannung angelegt ist, und are shown, the typical operation of the structure of Figures 2 and 4A occur with a working voltage applied, and

Fig. 5 eine Querschnittsansicht längs des InformationskanalsFigure 5 is a cross-sectional view along the information channel

eines Teils eines Eimerketten-Bauelementes gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform.a part of a bucket chain component according to another embodiment of the invention.

Es sei darauf hingewiesen, daß zur Vereinfachung und besseren Klarheit der Darstellung und Erläuterung die Figuren nicht unbedingt maßstabsgerecht sind.It should be noted that for convenience and clarity the illustration and explanation, the figures are not necessarily to scale.

Die vorliegende Erfindung beruht einmal auf der Erkenntnis, daß Songster's zusätzliche Leitungsbahn vermieden werden kann., sofem seine zugefügten Transistoren so aufgebaut sind, daß sie eineThe present invention is based on the recognition that Songster's additional conduction path can be avoided its added transistors are constructed in such a way that they are a

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Schwellenwertspannung haben, die von der der ursprünglichen Ladungstransporttransistoren verschieden ist und beruht auf der weiteren Erkenntnis, daß durch Verwendung der verschiedenen Schwellenwertspannungen Sangster^s hinzugefügte Oberflächenzonen auch eliminiert werden können. Have threshold voltage different from that of the original charge transport transistors is different and is based on the further knowledge that by using the different threshold voltages Sangster ^ s added surface zones can also be eliminated.

In einer als Beispiel anzusehenden erfindungsgemäßen Ausführungsform umfaßt ein Eimerkettenaufbau erste und zweite, voneinander verschiedene Schwellenwertspannungen in jedem Transportbereich zwischen einem jeden Paar aufeinanderfolgender Speicherplätze, Der Transportbereich ist zusätzlich gekennzeichnet durch einen praktisch abrupten Übergang zwischen den ersten und zweiten Schwellenwertspannungen und durch die Tatsache, daß die Schwellenwertspannung des bezüglich der Informationstransportrichtung hinteren Teils eines jeden Transportbereichs größer ist als die Schwel lenwertsoännung des vorderen Teils des Transportbereichs.In an embodiment according to the invention, which can be seen as an example a bucket string assembly comprises first and second different from each other Threshold voltages in each transport area between Each pair of consecutive storage locations, the transport area is also characterized by a practical abrupt transition between the first and second threshold voltages and by the fact that the threshold voltage the rear part of each transport area with respect to the information transport direction is greater than the threshold value of the front part of the transport area.

Diese Differenz in der Schwellenwertspannung reduziert im Verein mit einem praktisch abrupten Übergang dazwischen die Rückkoppelung der Spannung von der übernehmenden Zone (Drain) zur übergebenden Zone (Source) genauso wirksam wie Sangster* sThis difference in threshold voltage, coupled with a practically abrupt transition therebetween, reduces feedback the voltage from the receiving zone (drain) to the transferring zone (source) is just as effective as Sangster * s

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Zwei-Transistor-pro-Bit Aufbau, und zwar ohne dessen oben beschriebene übermäßige Komplexheit.Two transistor-per-bit structure without the one described above excessive complexity.

Es wird nun spezieller Bezug auf die Zeichnung genommen. In Fig. 1 Ist eine Querschnittsansicht längs des Informationskanals eines Teils Π eines grundsätzlichen bekannten Eimerketten-Bauelementes gezeigt, wie es beispielsweise im US-Patent 3 660 697 offenbart ist. Wie dargestellt ist, umfaßt der Teil 11 ein Speichermedium, den Körper 12, der beispielsweise n-halble?tend ist und über dem eine Isolierschicht 13, typischerweise Siliciumoxid, gebildet ist. Über dem Isolator 13 ist eine Mehrzahl von Feldplattenelektroden 14M, 15M, 14N und 15N angeordnet, von denen jede in E? ns-zu Ei ns- Übereinstimmung mit einer Mehrzahl lokalisierter Zonen 18M, 19M, 18N und 19N angrenzend an die Oberfläche des Körperteils 12 ausgerichtet ist. Wie in der Zeichnung weiter angedeutet ist, wo der Körperteil 12 n-haIbleitend ist, sind die Oberftöchenzonen 18 und 19 von stark dotierter p-Halbleitfähigkeit.Specific reference will now be made to the drawing. In Fig. 1 Figure 3 is a cross-sectional view along the information channel of a part Π of a fundamentally known bucket chain component, as disclosed, for example, in US Pat. No. 3,660,697. As shown is, the part 11 comprises a storage medium, the body 12, which is, for example, n-semiconducting and over which an insulating layer 13, typically silicon oxide, is formed. Above the insulator 13 is a A plurality of field plate electrodes 14M, 15M, 14N and 15N are arranged, each of which in E? ns-to-one match with a plurality localized zones 18M, 19M, 18N and 19N adjacent to the surface of the body part 12 is aligned. As is further indicated in the drawing, where the body part 12 is n-semiconducting, the upper surface areas are 18 and 19 of heavily doped p-type semiconductivity.

Aus Figur 1 ist zu ersehen, daß die Elektroden und die lokalisierten Zonen zueinander in einem solchen Verhältnis angeordnet sind, daß jede Elektrode beträchtlich mehr über die rechts darunterliegende Zone als über die links darunterliegende Zone reicht. Spezieller ausgedrückt überdeckt beispielsweise die Elektrode 15M einenFrom Figure 1 it can be seen that the electrodes and the localized Zones are arranged in relation to one another in such a way that each electrode is considerably larger than the one below it on the right Zone than the zone below on the left. More specifically, for example, the electrode 15M covers one

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beträchtlich größeren Teil der Zone 19M (rechts darunterliegend) als der Zone 18M (links darunterliegend).considerably larger part of Zone 19M (below on the right) than that Zone 18M (below on the left).

Ein Paar Leiterbahnen 16 und 17 sind je mit jeder zweiten Elektrode verbunden/ d.h. Leiterbahn 16 ist mit der Elektrode 14 und Leiterbahn 17 mit der Elektrode 15 verbunden. Im Betrieb werden zwei Phasen-Taktspannungen V. und V- über die Leiterbahnen 16 und 17 an die Elektroden 14 bzw. 15 angelegt. Bekanntlich sind die Spannungen V1 und V~ vorteilhafterweise ausreichend groß, um die Halbleiteroberfläche des Teils 11 immer in Verarmung zu halten, um die Wirkungen der Oberflächenzustände auf die zu transportierende Ladung minimal zu machen.A pair of conductor tracks 16 and 17 are each connected to every second electrode / ie conductor track 16 is connected to electrode 14 and conductor track 17 to electrode 15. During operation, two phase clock voltages V. and V- are applied to electrodes 14 and 15 via conductor tracks 16 and 17, respectively. It is known that the voltages V 1 and V ~ are advantageously large enough to keep the semiconductor surface of the part 11 always depleted in order to minimize the effects of the surface conditions on the charge to be transported.

In einer Takfphase, beispielsweise wenn die Amplitude von V. größer als die von V„ ist, werden .die Zonen 18 unter den Elektroden 14 zu einem viel größeren Oberflächenpotential getrieben, als die ZonenIn a clock phase, for example when the amplitude of V. is greater than that of V ", the zones 18 under the electrodes 14 become a much larger surface potential than the zones

19 unter den Elektroden 15. Als Folge dieser beabsichtigten eingebauten Differenz im Oberflächenpotential, das von der asymetrischen Anordnung der Elektroden bezüglich der Zonen herrührt, werden be-,.-wegliche Ladungsträger, die sich vor dem Anlegen dieser momentan ~ beschriebenen Taktphase in den Zonen 19 befanden, von ihrer jeweiligen Zone 19 in die in Figur 1 unmittelbar rechts liegende Zone transportiert.19 under the electrodes 15. As a result of this intended built-in Difference in the surface potential, which arises from the asymmetrical arrangement of the electrodes with respect to the zones, becomes movable Charge carriers that were in the zones 19 before the application of this momentarily described clock phase, from their respective Zone 19 transported into the zone immediately to the right in FIG. 1.

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Aus der obigen Beschreibung des Aufbaus und der Arbeitsweise ist zu ersehen, daß jedes Paar benachbarter Zonen, z.B. 18Mund 19M, 19Mund 18N, und 18 N und 19N aufgefaßt werden kann als Source und Drain eines IGFET (Insulated Gate Field Effect Transistor). In einem solchen Zusammenhang kann dann der n-Oberflächenteil zwischen einem jeden Teil benachbarter Zonen aufgefaßt werden als der Kanal eines IGFET.From the above description of the structure and the mode of operation is to see that each pair of adjacent zones, e.g. 18M and 19M, 19Mund 18N, and 18N and 19N can be regarded as the source and drain of an IGFET (Insulated Gate Field Effect Transistor). In such a context, the n-surface part between any part of adjacent zones can be understood as the channel of an IGFET.

Man wird jedoch sehen, daß keine Drain- und Source-Elektroden vorhanden sind, welche die Spannungen an den Source- und Drain-Zonen aufrechterhalten, wenn der Transport der Ladungsträger vorangeht. Wenn Ladungsträger in eine Zone transportiert werden, verringert sich als Folge davon der Betrag des Oberflächenpotentials in dieser Zone und demgemäß die Spannung der Zone selbst, während ein jeder nachfolgender beweglicher Ladungsträger in diese eintritt. In einem Aufbau der in Figur 1 dargestellten Art erzeugt dieses abnehmende Potential eine effektive Längenzunahme des IGFET-Kanals und macht es somit schwieriger für weitere Ladungen, transportiert zu werden. Dies ist der Effekt, der oben als "dynamischer Drain-Leitwert" bezeichnet worden ist.It will be seen, however, that there are no drain and source electrodes which maintain the voltages at the source and drain regions when the transport of the charge carriers precedes. When charge carriers are transported into a zone, the magnitude of the surface potential in this zone and accordingly the voltage of the zone itself decrease as a result as each subsequent mobile charge carrier enters it. In a structure of the type shown in Figure 1, this decreasing potential creates an effective increase in length of the IGFET channel and thus makes it more difficult for further charges to be transported. This is the effect referred to above as "dynamic drain conductance".

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ι οι ο

Diesen Kanalverlängerungseffekt kann man verstehen, wenn man bedenkt, daß die in den Zonen 18 und 19 induzierten Spannungen typisch erweise von einer Polarität sind, die zur Erzeugung einer Sperrvorspannung an den diesen Zonen zugeordneten pn-Ubergängen ausreicht. Als Folge davon erstreckt sich ein Verarmungsbereich von der Zone in alle Richtungen und, was wichtig ist, nach links in Figur 1 in den Kanalbereich. Die Wirkung dieser Ausdehnung des Verarmungsbereiches in den Kanal i steine effekt! ve Verringern ng der Kanallänge. Wie es für IGFETS bekannt ist, erzeugt eine Verringerung der Kanal länge eine höheren .Übertragungsleitwert, welcher für eine gegebene angelegte Spannung einen leichteren Transport der Ladungsträger von Source nach Drain ermöglicht. Verringert sich der Betrag des Oberflächenpotentials in den Drainzonen, verringert sich der Verarmungsbereich in seiner Breite und verlängert den Kanal effektiv, womit der Übertragungsleitwert sukzessiv verringert wird und gleichzeitig den Transport der restlichen Ladungen immer schwieriger macht.This channel lengthening effect can be understood if one considers that the voltages induced in zones 18 and 19 prove typical are of a polarity which is sufficient to generate a reverse bias at the pn junctions associated with these zones. As a result a depletion region of this extends from the zone in all directions and, importantly, to the left in Figure 1 into the channel region. The effect of this expansion of the depletion area in the channel is stone effect! ve Reduce the channel length. Like it for IGFETS is known, a decrease in the channel length produces a higher transmission conductance, which for a given applied voltage enables the charge carriers to be transported more easily from source to drain. If the amount of the surface potential in the drain zones, the depletion area is reduced in width and effectively extends the channel, which successively reduces the transmission conductance and at the same time the transport of the rest Makes charges more and more difficult.

Es ist leicht einzusehen, daß diese Wirkung sich mit zunehmender zutransportierender Ladung erhöht. So wird beispielsweise ein relativ großes Ladungsträgerpaket, das möglicherweise eine "Eins" darstellt, mehr gedämpft als ein relativ kleines Ladungsträgerpaket, das eine 1NuII" repräsentiert. Da die Wirkung nicht gleichmäßig ist, kannIt is easy to see that this effect increases as the load to be transported increases. For example, a relatively large charge carrier packet that may represent a "one" is more attenuated than a relatively small charge carrier packet that represents a 1 NuII ". Since the effect is not uniform, can

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1111

eine beträchtliche Signalverschlechterung resultieren.significant signal degradation result.

Da, Wie oben ausgeführt, die Arbeitsweise des Aufbaus der Figur 1 nicht direkt analog mit der IGFET-Arbeitsweise ist, da ja keine direkte elektrische Verbindung zu den Zonen existiert, und da es außerdem viel einfacher für die folgende Beschreibung ist, wird die Verwendung der IGFET-Terminologie an dieser Stelle abgebrochen. Stattdessen werden die lokalisierten Zonen als "Ladungsspeicherplätze" und die Kanalbereiche zwischen Zonen entlang der Oberfläche als "Transportbereiche" bezeichnet. Zusätzlich ist die Verwendung der Ausdrücke "vorn" und "hinten" nützlich, was auf die Bewegungsrichtung der Signal information darstellenden beweglichen Ladungsträger bezogen ist. Da durch die eingebaute Asymetrie im Aufbau der Figur 1 festgelegt ist, daß diese Richtung die des Transports nach rechts ist, werden die am weitesten rechts liegenden Teile irgendeines besonderen Merkmals als vordere Teile und die am meisten links liegenden Teile als die hinteren Teile bezeichnet. Since, as stated above, the mode of operation of the structure of FIG is not directly analogous to the IGFET mode of operation, since there is no direct electrical connection to the zones, and there is also is much simpler for the following description, the use of IGFET terminology is discontinued at this point. Instead, the localized zones are called "charge storage sites" and the channel areas are along between zones on the surface as "transport areas". Additionally, the use of the terms "front" and "back" is useful what is related to the direction of movement of the signal information representing movable charge carriers. Because through the built-in Asymmetry in the structure of Figure 1 is defined that this direction that of transport to the right, the rightmost parts of some particular feature become front parts and the leftmost parts are referred to as the rear parts.

Unter Beachtung dieser Terminologie und der obigen Beschreibung des grundsätzlichen bekannten Eimerketten-Bauelementes und seiner Probleme wird als nächstes der in Figur 2 dargestellte Aufbau betrach-Taking into account this terminology and the above description of the fundamentally known bucket chain component and its Problems will be considered next in the structure shown in Figure 2.

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tet, eine Querschnittsansicht längs des Informationskanals eines Teils eines Eimerketten-Bauelementes gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform.tet, a cross-sectional view along the information channel of a part a bucket chain component according to a first embodiment of the invention.

Wie gezeigt ist, umfaßt der Teil 21 einen Halbleiterkörperteil 22, der beispielsweise n-halbleitend ist und angrenzend an dessen Oberfläche eine Mehrzahl p-leitender lokalisierter Zonen 28 und 29 umfaßt, die den Zonen 18 und 19 in Figur 1 entsprechen. Über der Oberfläche des Körpers 22 und den Zonen 28 und 29 ist eine Isolierschicht 23 ungleichmäßiger Dicke angeordnet, und über dem Isolator 23 befindet sich eine Mehrzahl von Elektroden 24 und 25. Wie man sehen kann, umfaßt jede Elektrode zwei unterschiedliche Teile, wobei der vordere Teil mit dem'Zusatz B und der hintere Teil mit dem Zusatz A gekennzeichnet ist.As shown, the portion 21 comprises a semiconductor body portion 22, the is for example n-semiconducting and, adjacent to the surface thereof, comprises a plurality of p-conducting localized regions 28 and 29 which correspond to zones 18 and 19 in FIG. Above the surface of the body 22 and the zones 28 and 29, an insulating layer 23 is more uneven Thickness, and over the insulator 23 are a plurality of electrodes 24 and 25. As can be seen Each electrode comprises two different parts, the front part being marked with the suffix B and the rear part with the suffix A. is.

Spezieller ausgedruckt, ist eine Mehrzahl von Elektroden 24 und 25 in Eins-zu-Eins-Übereinstimmung mit der Mehrzahl lokalisierter Zonen 28 und 29 angeordnet. Wie zu ersehen ist, reicht der vordere Teil 24MB der Elektrode 24 über einen großen Prozentsatz der Zone 28M und erstreckt sich auch etwa bis in die Mitte über dem Raum zwischen der Zone 28M und der direkt vorausgehenden p-leitenden Zone; 0»r hintereMore specifically, there are a plurality of electrodes 24 and 25 in one-to-one correspondence with the plurality of located zones 28 and 29 arranged. As can be seen, the front portion 24MB of the electrode 24 extends over a large percentage of the zone 28M also approximately to the middle above the space between the zone 28M and the immediately preceding p-type zone; 0 »r rear

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mit 24MA bezeichnete Teil der Elektrode 24M reicht im wesentlichen lediglich über die hintere Hälfte des Zwischenraums, d.h. des Transportbereichs, zwischen der Zone 28M und der direkt vorausgehenden Zone.Part of the electrode 24M labeled 24MA is essentially only sufficient across the rear half of the space, i.e. the transport area, between zone 28M and the immediately preceding zone.

In gleicher Weise umfaßt jede der Elektroden 25M, 24N und 25N Teile A und B analog zu den beschriebenen Teilen A und B der Elektrode 24M.Likewise, each of the electrodes 25M, 24N and 25N comprises parts A and B analogous to the described parts A and B of the electrode 24M.

Für den Betrieb ist bei Zuführung von Zwei-Phasen Taktspannungen V, und V- über Leitungsbahnen 26 und 27 an die Elektroden 24 und 25 eine typische Oberflächenpotentialverteilung (beim Nichfvorhandensein Signal information darstellender beweglicher Leitungsträger) chematisch im Diagramm der Figur 3 dargestellt. In Figur 3 ist die Größe des Oberflächenpotenfials im Aufbau der Figur 2 in Abwärtsrichtung zunehmend dargestellt, wobei ein willkürlich gewählter Nullbezugspegel an der Basis des Pfeils 31 angenommen/wird. Wie ersichtlich ist, steht die horizontale Abmessung des Diagramms von Figur 3 in Übereinstimmung mit der horizontalen Abmessung des Aufbaus nach Figur 2. Wie man weiter sehen kann, ist im Diagramm der Figur 3 angenommen, daß der Betrag der Spannung V„ größer als der der Spannung V. ist.For operation, when two-phase clock voltages V, and V- are supplied via conductor tracks 26 and 27 to electrodes 24 and 25, a typical surface potential distribution (if there is no signal information-representing movable conductor carrier) is shown chemically in the diagram in FIG. In FIG. 3, the size of the surface potential in the structure of FIG. 2 is shown increasing in the downward direction, an arbitrarily selected zero reference level at the base of the arrow 31 being assumed. As can be seen, the horizontal dimension of the graph of Figure 3 is in accordance with the horizontal dimension of the structure shown in Figure 2. As can be seen further, it is assumed in the diagram of Figure 3 that larger the magnitude of the voltage V "than that of the Voltage V. is.

Im Betrieb erzeugt eine an die Elektrode 24M angelegte Spannung unter dem Teil 24 MA ein erstes Oberflächenpotential SI, dessen In operation , a voltage applied to the electrode 24M generates a first surface potential SI under the part 24 MA, its

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Betrag kleiner als der eines zweiten Oberflächenpotentials S2 unter dem hinteren Teil desjenigen Teils der Elektrode 24MB ist, der nicht über der Zone 28M liegt, wobei der kleinere Betrag auf dem größeren Abstand des Teils 24MA von der Halbleiteroberfläche beruht. Bei der in Figur 2 dargestellten Halbleiterart sind die Spannungen V, und V_ typischerweise negativ, um einen Betrieb im Verarmungsmodus zu bewirken, in diesem Fall tendieren die negativ ionisierten Akzeptoren in der Zone 28M dazu, die Größte des Oberfiächenpotentials in der negativen Richtung zu erhöhen.Amount smaller than that of a second surface potential S2 below the rear part of that part of the electrode 24MB which is not above the Zone 28M lies, the smaller amount being due to the greater distance of the part 24MA from the semiconductor surface. In the case of the FIG The type of semiconductor shown are the voltages V, and V_ typically negative to cause depletion mode operation, in this case the negatively ionized acceptors in zone 28M tend to have the greatest surface potential in the negative direction to increase.

Lm anderen Halb-Bit, d.h. im Transportbereich und in dem der Elektrode 25M zugeordneten Speicherplatz 29M sind die Oberflächenpotentiale in Figur 3 unter der Annahme gezeichnet, daß V„ ausreichend größer als V1 ist, so daß die Mindestgröße des durch die hintere Kante 25MA der Elektrode 25M verursachten Oberflächenpotentials S4 anziehender, d. .h. von größerem Betrag, ist als das dem vorderen Teil der dem Halb-Bit direkt vorausgehenden Transportzone zugeordnete Oberflächenpotential S2. Genauer gesagt, das. durch die Spannung V_ verursachte, der Elektrode 25M zugeführte Oberflächenpotential kann man als drei Keile aufweisend ansehen wie die des Oberflächenpotentials unter der Elektrode 24M, mit der Ausnahme, daß es in Richtung erhöhter Anziehung für bewegliche Träger verschoben ist.In the other half bit, that is, in the transport sector and in which the electrode 25M unallocated space 29M marked the surface potentials in Figure 3, assuming that V "is sufficiently greater than V 1, so that the minimum size of the through the rear edge 25MA Electrode 25M caused surface potential S4 more attractive, i.e. .H. is of a greater amount than the surface potential S2 assigned to the front part of the transport zone directly preceding the half-bit. More specifically, the surface potential applied to electrode 25M caused by voltage V_ can be viewed as having three wedges like that of the surface potential under electrode 24M, except that it is shifted in the direction of increased attraction for movable supports.

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Wie dargestellt ist, ist das Oberflächenpotential S3 der Zone 28M praktisch gleich dem Oberflächenpotential S4 des hinteren Teils der nachfolgenden Transportzone, was auf der reichlichen Menge beweglicher Ladungsträger in der stark dotierten Zone 28M beruht. Wie man sehen kann, wiederholt sich das Potentialdiagramm mit Zwei-Elektroden-Periodizität, beispielsweise von der hinteren Kante der Elektrode 24M zur hinteren Kante von 24N.As shown, the surface potential S3 of the zone is 28M practically equal to the surface potential S4 of the rear part of the subsequent transport zone, which is due to the copious amount of mobile charge carriers in the heavily doped zone 28M. As you can see that the potential diagram repeats itself with two-electrode periodicity, for example, from the rear edge of electrode 24M to the rear edge of 24N.

An diesem Punkt sei darauf hingewiesen, daß die relativen Potentialunterschiede innerhalb eines gegebenen Halb-Bits konstant bleiben und durch den physikalischen Aufbau festgelegt sind. Genauer gesagt, der Unterschied zwischen dem Oberflächenpotential S2 und dem Oberflächenpotential Sl wird, unter Annahme vollständiger Entleerung im Bereich von Sl, lediglich durch die Differenz in der Oxyddicke unter der Elektrode 24M verursacht. Die Abruptheit des Übergangs von Sl zu S2 beruht auf der Abruptheit im Übergang von den dickeren zu den dünneren Oxydteilen. Der Unterschied im Potential zwischen S2 und S3 beruht auf den relativen Konzentrationen der Donatoratome im Transportbereich und der Akzeptoratome im Speicherplatz 28M. Natürlich ist dieselbe physikalische Struktur unter jeder Elektrode wiederholt oder kann wiederholt werden, und so sind die relativen Pegel der Keile unter der Elektrode 25M undAt this point it should be noted that the relative potential differences remain constant within a given half-bit and are determined by the physical structure. More precisely, the difference between the surface potential S2 and the surface potential Sl becomes, assuming complete emptying in the region of S1, caused only by the difference in oxide thickness under electrode 24M. The abruptness of the transition from S1 to S2 is due to the abruptness in the transition from the thicker ones to the thinner oxide parts. The difference in potential between S2 and S3 is due to the relative concentrations of the Donor atoms in the transport area and the acceptor atoms in storage space 28M. Of course, the same physical structure is below each electrode repeated or can be repeated, and so on are the relative levels of the wedges under electrode 25M and

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anderen Elektroden dieselben wie diejenigen unter der Elektrode 24M. Eine solche'Beziehung ist in Figur 3 dargestellt.other electrodes are the same as those under electrode 24M. Such a relationship is shown in FIG.

In Figur 4A ist eine vergrößerte Ansicht eines besonders wichtigen Keils des erfindungsgemäßen Aufbaus der Figur 2 dargestellt, wobei ein typischer Transportbereich die Mitte bildet. Figur 4B ist ein mit Figur 4A fluchtendes Diagramm und zeigt typische Oberflächenpotentiale S, die bei typischem Betrieb des Aufbaus der Figuren 2 und 4A auftreten.Referring to Figure 4A, there is an enlarged view of a particularly important wedge of the structure according to the invention of FIG. 2, with a typical transport area forming the center. Figure 4B is similar to Figure 4A aligned diagram and shows typical surface potentials S, which occur during typical operation of the structure of FIGS. 2 and 4A.

Wie man sehen kann, stellt die Struktur der Figur 4A gerade eine vergrößerte Ansicht desjenigen Teils der Figur 2 dar, der den am meisten rechts liegenden Teil der Zone 28M, den Transportbereich zwischen den Zonen 28M und 29M, den am weitesten links liegenden Teil der Zone 29M und den isolator und den darüberliegenden Elektrodenaufbau umfaßt. Wie ersichtlich ist, schließt der Transportbereich zwischen den Zonen 28M und 29M zwei Teile ein, die mit Tl bzw. T2 bezeichnet sind. Tl ist derjenige Teil/ vorteilhafterweise etwa die Hälfte, der Transportzone, der am nächsten an Zone 2ΘΜ liegt und unter dem am weitesten links liegenden Teil der Elektrode 25M liegt, wobei dieser Teil mit 25MA bezeichnet ist. Der Teil 25MA ist in größerem Abstand angeordnet, d.h. Über einer größeren Isolatordicke, als der Teil 25MB/ der Über der anderenAs can be seen, the structure of FIG. 4A is just an enlarged view of that part of FIG most of the right-hand part of zone 28M, the transport area between zones 28M and 29M, the left-most part Part of zone 29M and includes the insulator and the overlying electrode structure. As can be seen, the transport area closes between the zones 28M and 29M two parts, which are designated with T1 and T2, respectively. Tl is that part / advantageously about half of the transport zone closest to zone 2ΘΜ and below the leftmost part of electrode 25M, this part being labeled 25MA. The part 25MA is arranged at a greater distance, i.e. above one larger insulator thickness than the 25MB part / the above the other

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Hälfte T2 der Transportzone liegt.Half T2 of the transport zone lies.

Wie in Figur 4B dargestellt ist, erzeugt das Anlegen einer Spannung an die Elektrode 25M eine Oberflächenpotentialverteilung im Transportbereich, welcher zwei unterschiedliche Pegel S4 und S5 in den Bereichen TI bzw. T2 umfaßt, und es existiert ein relativ abrupter Übergang zwischen den beiden Pegeln des Oberflächenpotentials, der auf dem relativ abrupten übergang zwischen den unterschiedlichen Isolatordicken beruht. Wie oben erwähnt worden ist, sind sowohl das Vorhandensein der beiden Pegel als auch die Existenz des relativ abrupten Übergangs dazwischen aus noch zu erklärenden Gründen wichtig für diese Erfindung.As shown in Figure 4B, applying a voltage to the Electrode 25M has a surface potential distribution in the transport area, which has two different levels S4 and S5 in the areas TI and T2, and there is a relatively abrupt transition between the two levels of surface potential that is on the relatively abrupt one transition between the different insulator thicknesses is based. As mentioned above are both the presence of the two levels and the existence of the relatively abrupt transition between them important for this invention for reasons to be explained.

Zunächst sei jedoch bemerkt, daß das Vorhandensein der zwei unterschiedlichen Pegel des Oberflächenpotentials im Transportbereich eines Aufbaus, wie er in Figur 4A dargestellt ist, lediglich auf der Tatsache beruht, daß der Elektrodenteil 25MA über einem dickeren Isolatorbereich angeordnet ist und deshalb einen größeren Abstand von einer Halbleiteroberfläche aufweist, als der Elektrodenteil 25MB. Wie im einschlägigen Stand der Technik bekannt ist, resultiert diese beschriebene Differenz im Oberflächenpotential, das durch Anlegen einer gleichförmigen Spannung an die Elektrode 25M verursacht wird, aus dem unterschiedlichen Abstand der Teile von 25M von der HaIb-First of all, however, it should be noted that the presence of the two different levels of surface potential in the transport area of a structure, as shown in Figure 4A, is based solely on the fact that the electrode part 25MA is arranged over a thicker insulator area and therefore a greater distance from one Has semiconductor surface than the electrode part 25MB. As is known in the relevant prior art, this described difference in the surface potential, which is caused by the application of a uniform voltage to the electrode 25M, results from the different spacing of the parts of 25M from the half

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lederoberfläche und erzeugt darunter entsprechend unterschiedliche Schwellenwertspannungen. Somit kann man sagen, daß der Aufbau nach Figur 4A den Teilen Tl und T2 zugeordnete unterschiedliche Schwellenwertspannungen aufweist und ferner einen relativ abrupten Übergang dazwischen hat.leather surface and creates correspondingly different ones underneath Threshold voltages. It can thus be said that the structure according to FIG. 4A is assigned different parts Tl and T2 Has threshold voltages and further has a relatively abrupt transition therebetween.

Mit besonderer Bezugnahme auf Figur 4B wird nun die Wichtigkeit der beiden unterschiedlichen Schwellenwertspannungen im Verein mit einem relativ abrupfen Übergang dazwischen erklärt. Zuerst sei bemerkt, daß der Strom, d.h. die Flußrate von Leitungsträgern, durch denTransportbereich für irgendeine gegebene, an die darüberliegende Elektrode angelegte Spannung durch den Teil des Transportbereichs begrenzt ist, der die größere Schwellenwertspannung aufweist, da der Teil der darunterliegenden Oberfläche weniger anziehend auf bewegliche Ladungsträger ist. Somit wird in den Figuren 4A und 4B die Stromflußrate durch den Transportbereich durch den hinteren Teil Tl des Transportbereichs begrenzt. Da der Stromfluß solchermaßen begrenzt ist, haben Längenvariationen des dem Bereich T2 zugeordneten Halbkanals aufgrund von Variationen der Verarmungsbreite, in Figur 4B mit XD2 bezeichnet, die ihrerseits auf Variationen des Oberflächenpotentials S6 beruhen, die durch den Übergang von beweglichen Ladungsträgern in die Zone 29M verursacht werden, 409821/0730 With particular reference to Figure 4B, the importance of the two different threshold voltages in conjunction with a relatively abrupt transition between them will now be explained. First of all, it should be noted that the current, i.e. the flow rate of conduction carriers, through the transport area for any given voltage applied to the overlying electrode is limited by the part of the transport area which has the greater threshold voltage, since the part of the underlying surface is less attractive to movable ones Load carrier is. Thus, in FIGS. 4A and 4B, the current flow rate through the transport area is limited by the rear part T1 of the transport area. Since the current flow is limited in this way, length variations of the half-channel assigned to the area T2 due to variations in the depletion width, denoted by XD2 in FIG , 409821/0730

sehr geringe Wirkung auf die Leichtigkeit, mit welcher der Strom durch den gesamten Transportbereich fließen kann. Dies beruht natürlich darauf, daß der Stromfluß prinzipiell durch den Halbkanal Tl begrenzt ist, der lediglich in zweiter Ordnung durch Spannungsvariationen bei S6 beeinflußt wird.very little effect on the ease with which the current passes through the entire transport area can flow. This is of course based on the fact that the flow of current is limited in principle by the half-channel T1 which is only influenced in the second order by voltage variations at S6.

Unter Beachtung des obigen werden nun einige andere herausragende Eigenschaften der Struktur und der Oberflächenpotentia !verteilung, wie sie in den Figuren 4A und 4B dargestellt sind, behandelt. Als erstes ist der Oberflächenpotentia!übergang zwischen den Bereichen Tl und T2 als relativ abrupt beschrieben und in Figur 4B dargestellt worden. Der Abruptheitsgrad, der zur Verwendung in dieser Erfindung vorteilhaft ist, fuhrt nicht selbst zu einer präzisen Quantifizierung. Aufgrund eines Unterschiedes zwischen den Potentialen S4und S5 tritt jedoch im Übergangsbereich zwischen diesen zwei Potentialen ein elektrisches Feld auf, und aufgrund dieses elektrischen Feldes ergibt sich eine Verarmungszone, deren Breite in Figur 4B mit XDl angegeben ist. Alles, was man Über den Abruptheitsgrad, der im übergang zwischen den Oberflächenpotentialen S4 und S5 erwünscht ist, sagen kann, ist, daß ein solcher übergang ausreichend abrupt sein soll, um ein elektrisches Feld ausreichender Stärke zur Herstellung einer Verarmungszone XDl zu erzeugen, so daß die Konzentration beweg-With the above in mind, some other outstanding properties will now be discussed the structure and the surface potential distribution as shown in FIGS. 4A and 4B. as The first is the surface potential transition between the areas T1 and T2 have been described as being relatively abrupt and shown in Figure 4B. The degree of abruptness for use in this invention is advantageous, does not in itself lead to a precise quantification. Due to a difference between the potentials S4 and S5 occurs however, in the transition area between these two potentials, an electric field occurs, and results from this electric field a depletion zone, the width of which is indicated in Figure 4B with XDl. All that can be said about the degree of abruptness in the transition between the surface potentials S4 and S5 is desirable, can say, is that such a transition should be sufficiently abrupt, to generate an electric field of sufficient strength to produce a depletion zone XDl, so that the concentration moves

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licher Träger im Kanalbereich an der linken Kante des Verarmungsbereiches XDl, bezogen auf die Konzentration solcher Träger an der linken Kante des Bereiches Pl7 d.h. benachbart der rechten Kante der Zone 28M, effektiv nach Null geht. Nur wenn diese Bedingung erfüllt wird, wird der Effekt zweiter Ordnung der Variationen im Oberflächenpotential S6 auf den oben erwähnten überfragungsleitwert erreicht.Licher carrier in the channel area at the left edge of the depletion area XD1, based on the concentration of such carriers at the left edge of the area P1 7 ie adjacent to the right edge of the zone 28M, effectively goes to zero. Only when this condition is met is the second order effect of the variations in the surface potential S6 on the above-mentioned transmission conductance achieved.

Die Größe der Differenz zwischen den Potentialen S4 und S5 ist erfindungsgemäß auch von Wichtigkeit, führt aber auch nicht zu einer präzisen Quantifizierung. Man glaubt jedoch, daß diese Differenz we-The size of the difference between the potentials S4 and S5 is according to the invention also of importance, but also does not lead to a precise quantification. However, it is believed that this difference

_3 nigstens kT sein sollte, was bei 300 Grad Celsius etwa 26 X 10 Volt ist, und da13 sie nicht größer sein sollte, als die Größe der Differenz zwischen den Oberflächenpotentialen S3 und S6, wie durch die angelegten Spannungen V1 uncl V« verursacht werden, wobei letztere Differenz typischerweise im Bereich von 10 Volt liegt. In der Praxis wird eine Differenz von etwa 1 oder 2 Volt zwischen den Oberflächenpotentialen S 4 und S5 fUr praktikabel gehalten. Diese Differenz kann leicht mit einfachen Herstellungsmäßigen Unterschieden in den Oxyddicken unter den Elektrodenteilen erreicht werden._3 nigstens should kT be, which is about 26 X 10 volts at 300 degrees Celsius, and DA13 it should not be larger, than the magnitude of the difference between the surface potentials S3 and S6, as caused by the applied voltages V 1 Uncl V " , the latter difference typically being in the range of 10 volts. In practice, a difference of about 1 or 2 volts between the surface potentials S 4 and S 5 is considered to be practicable. This difference can easily be achieved with simple manufacturing differences in the oxide thicknesses among the electrode parts.

Die Gesamtlänge des Kanalbereichs, d.h. der Abstand zwischen der The total length of the duct area, i.e. the distance between the

Zone 28Mund der Zone 29M, sollte vorzugsweise so groß sein, daß 409821/0730Zone 28M and Zone 29M should preferably be so large that 409821/0730

der Verarmungsbereich XD2 von der Zone 29M sich nie vollständig bis zu rechten Kante des Verarmungsbereiches XDl erstreckt, selbst unter den größten erwarteten zugeführten Betriebsspannungen, da ansonsten der Effekt zweiter Ordnung, wie er erfindungsgemäß gewünscht wird, nicht voll erreicht wird. Auch sollte die Breite des Halbkanals Tl so groß sein, daß die linke Kante des Verarmungsbereichs XDT sich nie bis zur Zone 28M erstreckt.the depletion area XD2 from zone 29M never fully extends extends to the right edge of the depletion region XDl, even below the highest expected operating voltages supplied, since otherwise the second order effect, as is desired according to the invention, is not fully reached. The width of the half-channel Tl should also be so be large that the left edge of the depletion region XDT never extends to zone 28M.

Als Beispiel der relativen Abmessungen und Abstände, wie sie in dem .Aufbau der soweit beschriebenen Art anwendbar sind, kann das folgende als derzeit typisch betrachtet werden, obwohl, wie man ersehen wird, gemäß der hier gegebenen Lehre weitere Variationen in allen Parametern möglich sind. Der Körperteil 22 kann auf eine Konzentration von 10 Donatoren pro Kubikzentimeter dotiert werden und die p-leitenden lokalisierten Zonen auf eine möglichst zweckmäßig er-As an example of the relative dimensions and clearances as shown in the Structure of the type described so far are applicable, the following may be considered to be typical at present, although as will be seen, further variations in all of them according to the teaching herein Parameters are possible. The body part 22 can be doped to a concentration of 10 donors per cubic centimeter and the p-conducting localized zones to be as expedient as possible

19 reichbare Konzentration, typischerweise wenigstens 10 Akzeptoren pro Kubikzentimeter. Die Zonen 28 und 29 können seitliche Abmessungen längs des Kanals von 40 Mikrometer aufweisen und der Abstand zwischen den Zonen kann ungefähr 10 Mikrometer betragen. Der Isolator 23 kann 1000 Angström-Silicium-Oxyd in den dünneren Teilen und 3000 Angström-Sillcium-Oxyd in den dickeren Teilen aufweisen, d.h. unter den hinteren Kanten wie 25MA der Elektroden. Mit diesen Abmessungen können19 attainable concentration, typically at least 10 acceptors per cubic centimeter. The zones 28 and 29 can have lateral dimensions along the channel of 40 microns and the spacing between the zones can be about 10 microns. The isolator 23 can 1000 angstrom silicon oxide in the thinner parts and 3000 angstrom silicon oxide in the thicker parts, i.e. under the rear edges like 25MA of the electrodes. With these dimensions you can

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die Elektroden eine seitliche Abmessung längs des Kanals von 40 Mikrometern haben, mit 10 Mikrometer-Abständen dazwischen, um eine einfache Herstellung zu ermöglichen. Ein solcher Aufbau kann mit Taktspannungen V. und V_ von 10 bzw. 20 Volt betrieben werden.the electrodes have a lateral dimension along the channel of 40 micrometers have, with 10 micron intervals in between, to make an easy Enable manufacture. Such a structure can be operated with clock voltages V. and V_ of 10 and 20 volts, respectively.

Nachdem nun eine besondere Ausführungsform der Erfindung im Detail beschrieben worden ist, wird auf Figur 5 Bezug genommen, welche eine andere Ausführungsform zeigt, in welcher die Schwellenwertspannungsunterschiede längs des Kanals durch Unterschiede in der .Kanaldotierung anstelle den Unterschieden in den isolatordicken erzeugt werden. Genauer gesagt, stellt der Aufbau der Figur 5 eine Querschnittsansicht längs des Informationskanals eines Teils 31 eines zweifach-Schwellenwert-Eimerkettenbauelementes gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung dar. Wie gezeigt ist, umfaßt das Teil 31 einen Halbleiterkörperteil 32, beispielsweise n-halbleitend, und weist an dessen Oberflächen angrenzend eine Mehrzahl p-leitender lokalisierter Zonen 38 und 39 gleich den Zonen 18, 19, 28 und in den vorausgehenden Figuren auf. Über der Oberfläche des Körpers 32 und den Zonen ist eine Isolierschicht 33 praktisch gleichmäßiger Dicke angeordnet, und darüber befindet sich eine Mehrzahl Elektroden 34 und 35. Wie man sehen kann, unterscheidet sich Figur 5 von Figur 1 lediglich darin, daß in Figur 5 die hintere Hälfte eines jedenAfter now a particular embodiment of the invention in detail reference is made to Figure 5 which shows another embodiment in which the threshold voltage differences generated along the channel by differences in the .Kanaldotierung instead of the differences in the insulator thicknesses will. More specifically, the structure of Figure 5 is a cross-sectional view along the information channel of a portion 31 of a double-threshold bucket string component according to another Embodiment of the invention. As shown, the part 31 comprises a semiconductor body part 32, for example n-semiconducting, and has a plurality of p-type conductors adjoining its surfaces localized zones 38 and 39 similar to zones 18, 19, 28 and in the previous figures. Above the surface of the body 32 and the zones, an insulating layer 33 of practically uniform thickness is arranged, and there are a plurality of electrodes 34 and 35. As can be seen, Figure 5 differs from Figure 1 only in that in Figure 5 the rear half of each

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Transportbereiches eine η-leitende Zone 40 oder 41 umfaßt, die stärker dotiert ist als der Körperteil 32.Transport area includes a η-conductive zone 40 or 41, which is stronger is doped as the body part 32.

Wenn über die Leiterbahnen 36 und 37 negative Spannungen auf die Elektroden geführt werden, erzeugt das Vorhandensein stärker dotierter η-leitender Zonen 40 und 41 in den Transportbereichen bekanntlich darunter eine Schwellenwertspannung, die größer als diejenige im weniger stark dotierten Bereich ist, d.h. im vorderen Teil der Transportbereiche. Diese Differenz der Schwellenwertspannung resultiert von der Wirkung der ionisierten Donatordotierstoffe in den stärker dotierten Zonen 40 und 41. Wie den mit diesem Gebiet defaßten klar ist, hat das Vorhandensein der Zonen 40 und 41 die Folge, daß der Aufbau nach Figur 5 Potential Verteilungen erzeugt, die der stufenförmigen Isolatorstruktur der Figuren 2 und 4A gleich ist. Deshalb wird eine weitergehende ausführliche Beschreibung des Aufbaus nach Figur 5 für nicht notwendig gehalten.If negative voltages are applied to the electrodes via the conductor tracks 36 and 37, the presence of more heavily doped ones creates As is known, η-conductive zones 40 and 41 in the transport areas include a threshold voltage which is greater than that is in the less heavily doped area, i.e. in the front part of the transport areas. This difference in threshold voltage results on the effect of the ionized donor dopants in the more heavily doped zones 40 and 41. As defined with this area As is clear, the presence of the zones 40 and 41 has the consequence that the structure according to FIG step-shaped insulator structure of Figures 2 and 4A is the same. Therefore, a further detailed description of the structure is given not considered necessary according to Figure 5.

Es ist nun einleuchtend, daß die wichtigen Eigenschaften eines erfindungsgemäßen Aufbaus das Vorhandensein von mehr als einer un terschiedlichen Schwellenwertspannung im Transportbereich des Eimerkettenbauelementes mit einem praktisch abrupten Ubergarg dazwischen wichtig ist. Es ist jedoch selbstverständlich, daß die It is now evident that the important properties of a structure according to the invention, the presence of more than one different threshold voltage in the transport area of the bucket chain component with a practically abrupt transom in between is important. It goes without saying, however, that the

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verschiedenen angeführten Anordnungen lediglich Beschreibungen der allgemeinen Prinzipien der Erfindung sind, und daß zahlreiche Modifikationen für Fachleute auf diesem Gebiet im Rahmen dieser Erfindung naheliegen. Beispielsweise ist es offensichtlich, daß die Halbleiterarten ausgetauscht v/erden können, vorausgesetzt, daß entsprechende Spannungspolaritätsänderungen vorgenommen werden.the various arrangements listed are only descriptions of the general principles of the invention; and numerous modifications to those skilled in the art within the scope of this invention. For example, it is obvious that the semiconductor species can be exchanged / grounded, provided that appropriate voltage polarity changes are made.

Es ist ebenfalls offensichtlich, daß eine große Vielzahl anderer Methoden angewendet werden kann, um die Mehrzahl Schwellenwertspannungen in jedem Transportbereich erfindungsgemäß bereit zu stellen. Beispielsweise können die Elektroden aus aneinandergrenzenden Segmenten unterschiedlicher Metalle gebildet werden, die unterschiedliche Verhaltensfunktionen haben, oder der Isolator kann Teile geeigneter unterschiedlicher dielektrischer Konstanten aufweisen, oder die Elektroden können aus sich überlappenden, isolierten Metallen (oder andere η leitenden Materialien wie Silizium) gebildet sein mit einer Vorspannung zwischen zugeordneten Teilen. Es gibt natürlich noch andere Möglichkeiten im Rahmen dieser Erfindung.It is also apparent that a wide variety of other methods can be used to provide the plurality of threshold voltages in each transport area according to the invention. For example, the electrodes can be formed from adjacent segments of different metals that have different behavioral functions or the insulator may have parts of suitably different dielectric constants, or the electrodes can be formed from overlapping, insulated metals (or other η conductive materials such as silicon) with a bias between assigned parts. There are of course other possibilities within the scope of this invention.

Schließlich können selbstverständlich im Rahmen dieser Erfindung Transportbereiche mit mehr als zwei Schwellenwertbereichen verwendet werden. Wenn drei verwendet werden, wird der RückkoppeIeffekt,Finally, within the scope of this invention, transport areas with more than two threshold value areas can of course be used. If three are used, the feedback effect will be

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auf den diese Erfindung gerichtet ist, auf einen Effekt dritter Ordnung ! reduziert. Werden vier verwendet, wird eine Reduzierung auf einen Effekt .vierter Ordnung erzielt, usw. Werden mehr als zwei Schwellenwertspannungen verwendet, wäre eine Anordnung zu bevorzugen mit aufeinanderfolgend abnehmenden Schwellenwertspannungen in Informationstransportrichtung und natürlich sollte zwischen aufeinanderfolgenden Schwellenwertbereichen der Mehrzahl ein abrupter Übergang vorhanden sein. Allerdings erhöht eine Vergrößerung der Anzahl unterschiedlicher Schwellenwertbereiche die Bauelementgröße und bringt beträchtliche fabrikatorische Probleme mit sich. Demgemäß ist die Verwendung lediglich zweier solcher Bereiche als mit derzeitiger Technologie vorteilhaftester Kompromiß anzusehen.to which this invention is directed is a third order effect ! reduced. If four are used, a reduction to a fourth order effect is achieved, etc. If more than two threshold voltages is used, an arrangement would be preferable with successively decreasing threshold voltages in the information transport direction and of course there should be an abrupt transition between successive threshold ranges of the plurality to be available. However, increasing the number of different threshold ranges increases the device size and involves considerable manufacturing problems. Accordingly, the use of only two such areas is not the current one Technology to view the most advantageous compromise.

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Claims (1)

PATENT - ANSPRÜCHEPATENT CLAIMS ( 1. jEimerketten-Ladungstransporf-Bauelement mit einem eine Hauptfläche aufweisendem Speichermedium, einer Mehrzahl in Abstand voneinander längs einer Bahn auf der Hauptfläche liegender, lokalisierter Zonen unbeweglicher Ladung, einer über der Fläche und den Zonen angeordneten Isolierschicht, und einer Mehrzahl lokalisierter Elektroden, die über der dielektrischen Schicht angeordnet und zu den lokalisierten Zonen so ausgerichtet sind, daß getrennte Elektroden sich über den Raum zwischen einem getrennten Paar aufeinander folgender Zonen sowie über eine Zone des Paares weiter als über dessen andere erstrecken, gekennzeichnet durch ( 1. Bucket chain charge transport device comprising a storage medium having a main surface, a plurality of localized zones of immobile charge lying at a distance from one another along a path on the main surface, an insulating layer arranged over the surface and the zones, and a plurality of localized electrodes, the disposed over the dielectric layer and aligned with the localized zones such that separate electrodes extend farther than the other across the space between a separate pair of successive zones and over one zone of the pair, characterized by separate, einem jeden Zwischenraum zwischen einem Paar aufeinanderfolgender Zonen zugeordnete Einrichtungen (25MA, 25MB, 40,41) zur Erzeugung einer Mehrzahl unterschiedlicher Schwellenwertspannungen in dem Zwischenraum derart, daß die Schwellenwertspannungen vom hinteren zum vorderen Teil des Zwischenraums abnehmen, und ein praktisch abrupter Übergang zwischen aufeinander folgenden Schwellenwertspannungen vorhanden ist.separate, every space between a pair of consecutive ones Devices (25MA, 25MB, 40, 41) assigned to zones for generating a plurality of different threshold voltages in the space such that the threshold voltages from the rear to the front of the space decrease, and there is a practically abrupt transition between successive threshold voltages. 409821/0730409821/0730 ■ . ■ η - ■. ■ η - 2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die . -. Schwel leriwertspannungserzeugungsetnrichftjng über den hinteren2. The component according to claim 1, characterized in that the. -. Threshold voltage generation line across the rear Teil des Zwischenraums einen dickeren Isollerschlchttell als über . dem vorderen Teil des Zwischenraums aufweist.Part of the space has a thicker Isollerschlchttell than over. the front part of the gap. 3. Bauelement nach Anspruch 1, .·-.■ :r dadurch gekennzeichnet, " ,, ""--.3. Component according to claim 1,. · -. ■ : r characterized in that ",,""-. daß die Schwellenwertspannungserzougungselnrlchtgng zur Herbeiführung verschiedener Schwellenwertspannungen im hinteren Teil . -des Zwischenraums eine größere DoHerstoffkonzentratlcn als Im ' . vorderen Teil des Zwischenraums aufweist. ■ ·" -that the threshold voltage generation facility for bringing about different threshold voltages in the rear part. -The interspace has a greater concentration of oxygen than Im '. having front part of the gap. ■ · "- 4. Bauelement nach Anspruch 1/ ' ' . ':S....■;_; gekennzeichnet durch4. Component according to claim 1 / ". ' : S .... ■; _; marked by an die Mehrzahl lokalisierter Elektroden angeschlossene Scraltungs- ' mitte (V. / V.) zum Zufuhren von Zwel-Phasenspannungen, deren : Circuit center (V. / V.) connected to the plurality of localized electrodes for supplying two-phase voltages, whose : Grüße und Polarität zum Informationstransport ausreicht, nicht aber dazu, eine Verarmungsschicht sich von einer lokalisierten Zone bis -In die Mitte des Zwischenraums zwischen dieser Zone und der direkt . -vorausgehenden Zone erstrecken zu lassen. ■Greetings and polarity are sufficient to convey information, but not To do this, a depletion layer extends from a localized zone to -In the middle of the gap between this zone and the directly. - to extend the preceding zone. ■ 5· Bauelement, nach Anspruch A, dadurch geJcennzelchntr,5 component according to claim A, characterized by 40·021/073040 021/0730 ORIGINAL l^fSPECTEbORIGINAL l ^ fSPECTEb ifif daß die Spannungszufuhr-Schaltmittel ein Paar Leiterbahnen (26r 27, 36/37) umfassen, wobei jede zweite Elektrode mit der einen und die restlichen Elektroden mit der anderen Leiterbahn je gemeinsam verbunden sind.that the voltage supply switching means comprise a pair of conductor tracks (26 r 27, 36/37), each second electrode being connected to one conductor track and the remaining electrodes to the other conductor track each being commonly connected. 6. Bauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwei-Phasenspannungen an den Leiterbahnen anliegen.6. The component according to claim 5, characterized in that the two-phase voltages are applied to the conductor tracks. 7. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichermedium Siliziumhalbleitermaterial ist und die Isolierschicht Silfziumoxyd aufweist.7. Component according to claim 1, characterized in that that the storage medium is silicon semiconductor material and the insulating layer comprises silicon oxide. 8. Bauelement nach Anspruch 1, ■ dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl zwei ist, wobei der hintere Teil des Zwischenraums die größere Schwellenwertspannung aufweist.8. The component according to claim 1, ■ characterized in that the plurality is two with the rear portion of the gap has the larger threshold voltage. 409821/0730409821/0730
DE19732341855 1972-08-23 1973-08-18 Bucket string charge transport semiconductor device Expired DE2341855C3 (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US28296272A 1972-08-23 1972-08-23
US28296272 1972-08-23

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DE2341855A1 true DE2341855A1 (en) 1974-05-22
DE2341855B2 DE2341855B2 (en) 1976-05-13
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0008691A1 (en) * 1978-08-31 1980-03-19 International Business Machines Corporation Storage cell for a charge transfer bucket-brigade circuit

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EP0008691A1 (en) * 1978-08-31 1980-03-19 International Business Machines Corporation Storage cell for a charge transfer bucket-brigade circuit

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JPS5232957B2 (en) 1977-08-25
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CA968885A (en) 1975-06-03
NL7311381A (en) 1974-02-26
JPS4960686A (en) 1974-06-12
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