DE2410136A1

DE2410136A1 - Ladungsgekoppelte anordnung

Info

Publication number: DE2410136A1
Application number: DE2410136A
Authority: DE
Inventors: Donald Jack Silversmith; Robert Joseph Strain
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1973-03-02
Filing date: 1974-03-02
Publication date: 1974-09-05
Also published as: US3838438A; JPS502876A; FR2220095A1; BE811761A; NL7402734A

Description

Western Electric Company

Incorporated Silversmith 1-10

Ladungsgekoppelte Anordnung

Die Erfindung betrifft eine ladungsgekoppelte Anordnung mit einem Halbleiterspeichermedium und einem Informationskanal mit einer Vielzahl von Elektroden sowie sowie einer jeder Elektrode zugeordneten Sperrschicht, um die unter jeder Elektrode gebildete Potentialsenke unsymmetrisch zu machen, wenn Spannung an die Elektrode angelegt wird.

Es sind bereits viele Detektoren und Regeneratoren bekannt, die in einer Ladungstransportanordnnng verwendet werden können. Man stellt in solchen Detektoren und Regeneratoren üblicherweise Ladungen fest, indem man elektrisch freiliegende ("schwimmende") Elektroden in

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ausreichender Nähe zu einem ersten Informationskanal anordnet, um die an einer bestimmten Stelle im Kanal gespeicherten und übertragenen Ladungsträger zu ermitieln. Regeneration erfolgt durch passives Ankoppeln der freiliegenden Elektroden an eine Feldplattenelektrode, die die Zufuhr von neu injizierten Ladungsträgern zu einem zweiten Informationskanal selektiv steuert.

Die bezeichnete Detektor- und Regenerations anordnung weist im Betrieb viele Nachteile auf. Ein erster Nach- * teil besteht darin, daß die Spannung an der freiliegenden Elektrode nicht so gut gesteuert wird, wie es manchmal vor Eintreffen eines Ladungsträgerpakets, das die Information wiedergibt, erforderlich ist. Ein anderer Nachteil, der epäter noch detailliert er diskutiert wird, besteht darin, daß in einer solchen Anordnung, die Spannung die zwischen "eins" und "null" unterscheidet, eine genügend frei wählbari veränderliche ist, sondern ziemlich von übermäßig einschränkenden Kompromissen abhängt, ein Umstand, der in manchen Fällen zu einer nicht mehr

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optimalen Betriebsweise führen kann.

Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht darin, diese Nachteile zu beheben.

Zur Lösung der Aufgabe geht die Erfindung von einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art aus und ist gekennzeichnet durch.

der Feststellung und Regenierung von gespeicherter Information dienende Mittel mit

einem ersten Feldeffekttransistor mit isolierter Gateelektrode fIGFET), der eine Source- und eine Drainzone und eine Gateelektrode aufweist, einer stark dotierten Detektorzone unter dem Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Elektroden, einer Spannung t ankoppele inrichtung, die die Spannung der stark dotierten Zone an die Gate-Elektrode des ersten IGFET ankoppelt,
einer IGFET-Diode, die eine Gate-Elektrode und eine

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damit verbundene Drain-Zone sowie eine elektrisch mit dem Drain des ersten IGFET verbundene Source-Zone aufweißt,

sowie einer ersten Feldplattenelektrodenanordnung und einer Sperrschicht anordnung informationsstromabwärts von der stark dotierten Zone zum Rücksetzen der Spannung der stark dotierten Zone in Abhängigke it von einer vor einer leststelloperation an die Feldplattenelektrode angelegten Spannung.

Ein erfindungsgemäße β Merkmal besteht darin, daß Regenerierungemittel ohne den zuvor erwähnten Kompromiß bei der Auswahl einer Diskriminationsspannung vorgesehen sind.

Ein als Beispiel gewähltes erfindungsgemäßes Aus führung* -beispiel weist auf: Ih Ladungstransportvorrichtungen mit eingebauten Potentialschwellen, die dafür sorgen, daß Ladungen in einer Richtung transportiert werden, eine stark

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dotierte Detektorzone, die einer der Potentialschwellen benachbart ist, im wesentlichen nur zwischen zwei aufeinanderfolgenden Elektroden längs des Informationskanals angeordnet ist, sich außerhalb des Kanals fortsetzt und passiv mit einem Steuerpunkt einer Verstärkereinrichtung verbunden ist, die auf demselben Materialstück wie der Informations kanal selbst gebildet und angeordnet ist.

In einem Regenerator-Ausfuhrungsbeispiel ist die zuvor genannte Detektorzone passiv mit der G ate-Elektrode eines ersten IGFET verbunden, der die Verstärkungsfunktion ausübt, ferner ist eine IG FET-Diode in Reihe mit der Source-Drain-Schaltung des IGFET verbunden, um die Steuerung bei Abgabe dee regenerierten Signals wirksam zu verbessern.

Die Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen zeigen:

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Fig. IA eine Draufsicht auf einen Teil eines Informa

tions kanals einer Ladungstransport vorrichtung und eine Detektor-Einrichtung,

Fig. IB eine Schnittansicht eines Teils der in der Fig.

IA cargestellten Anordnung,

Fig. 2A eine perspektivische Ansicht eines als Aus

führungsbeispiel gewählten Regenerators,

Fig. 2B eine etwas vergrößert dargestellte perspekti

vische Ansicht der in der Fig. 2A dargestellten Anordnung, und

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Abgabeteil einer be

vorzugten Regenerator-Ausführungsform.

Um die nachfolgenden Ausführungen einfacher und klarer zu halten, sind die Zeichnungen 1 bis 3 nicht maßstabgerecht dargestellt.

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In den Figuren IA und IB ist eine Draufsicht und eine entsprechende Schnittansicht eines Teiles 10 eines Informations kanals einer Ladungstransportvorrichtung und eine Detektoreinrichtung dargestellt. Aus den Zeichnungen ist xu entnehmen, daß der bezeichnete Informationskanal unter einer Vielzahl von Feldplattenelektroden HX, 12X, HY, etc. liegt. Wie technisch allgemein üblich, befindet sich der Kanal unterhalb einer relativ dünnen isolierenden Schicht 13 im Bereich zwischen den in der Fig. IA unterbrochen dargestellten Linien 13* und 13** und zwar zusammen mit dem restlichen Oberflächenteil eines Speichermediums, wel«h letzteres durch eine relativ dickere isolierende Schicht überdeckt ist.

Der in den Figuren IA und IB dargestellte spezielle Typ eines Informationskanals einer Ladungstransportvorrichtung ist in der Technik als leitend verbundene, ladungsgekoppelte Vorrichtung (Conductively Connected Charge Coupled Device: (C4D-Typ) bekannt. Aus den Figuren geht hervor, daß Vorrichtungen der bezeichneten Art

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vom C4D-Typ aufweisen: ein η-leitendes Halbleiterspeiche rmedium 19 mit einer relativ geringen Dotierstoffkonzentration, relativ stärker dotierte lokalisierte η-leitende Zonen 17X, 18X und 17 Y, die unter dem hinteren Teü jeder Feldplattenelektrode angeordnet sind, und verhältnismäßig noch stärker dotierte p⁺-leitende Zonen 16W, 15X, 16Xund 15Y, die im wesentlichen nur unter den Zwischenräumen zwischen den aufeinanderfolgenden Feldplattenelektroden angeordnet sind.

Im Betrieb werden die beiden negativen Spannungen (-V₁) und (-V) über eine Zweiphasentaktanordnung alternativ an aufeinanderfolgende Elektroden angelegt. Die negativen Spannungen reichen aus« um in den Zonen 17 und 18 eine beträchtliche Verarmung an freien Elektronen herbeizuführen und setzen dort also die nicht beweglichen, positiv ionisierten Donatoren frei. Diese positiv ionisierten Donatoren bewirken, daß der Betrag des negativen Oberflftchenpotentials unter dem Teil der Elektrode, unter dem sie

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sich befinden, kleiner wird. Somit bilden sie darunter eine Sperre, die ausreicht, Information in Abhängigkeit von den angelegten zweiphasigen Taktsignalen in einer Richtung zu transportieren. Weil die Sperren oder Sperrschichten (barriere) prinzipiell unter dem Teil der Elektroden, der am weitesten links liegt, wird Information entsprechend der Lage der Figuren IA und IB nach rechts transportiert. Deshalb können Merkmale rechts von einem jeweils betrachteten Punkt als "informationsstromabwärts" und Merkmale links von einem jeweils betrachteten Punkt als " informations stromaufwärts" bezeichnet werden.

Im Betrieb wirken die stark dotierten p--Zonen 15 und 16 im wesentlichen als Leiter, die den Transport von beweglichen Ladungsträgern (in diesem Falle Löchern) vom Speicherplatz unter der linken Nachbarelektrode zum Speicherplatz unter der rechts benachbarten Elektrode erleichtern. Das Oberflächenpotential irgendeiner speziellen ρ -Zone, z.B. der Zone 16X ist nach Beendigung eines Ladungsträge !"transportes vom Speicherplatz links zum Speicherplatz

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ίο

rechts immer dasselbe. Das ist der Fall, weil das bezeichnete Oberflächenpotential zu dieser Zeit dasselbe wie das Oberflächenpotential der rechts benachbarten Sperrschicht, z.B. 17Y ist, das fast vollständig von der Dotierstoffdichte in der Sperrzone und der angelegten Taktspannung, ζ. Β . (-V₂) bestimmt wird und im wesentlichen unabhängig von der transportierten Ladungsträgerzahl ist.

Doch ist das Potential der ρ -Zone 16X kurz vor einem Ladungstransport, wenn Ladungsträger in der Potentialsenke rechts von der Sperre 18X gespeichert sind, nicht dasselbe, wie das Potential der Sperrschicht 17Y, sondern ist vielmehr gleich dem Potential, das den unter der Elektrode 12X gespeicherten beweglichen Ladungsträgern zugeordnet ist. Deshalb hängst das Potential der stark dotierten Zone 16X während einer Speicherzwischen ze it allein von der darin gespeicherten und links benachbarten Ladungsträgerzahl ab und kann zur Feststellung dieser Ladungsträger verwendet werden.

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In der Fig. IA ist eine zum Feststellen von Ladungsträgern geeignete Detektoranordnung dargestellt. Die Fig. IB ist eine Schnittansicht der Fig. 1Λ in Richtung der Pfeile IB. Wie aus der Fig. IB zu entnehmen ist, weist die dort abgebildete Anordnung eine direkte, vorzugsweise ohmische Verbindung mit einer Zone 16X und einen Leiter 22 auf, der das Potential dieser Zone an die G ate-Elektrode eines IGFET ankoppelt, dessen Source- und Drain-Anschlüsse 23 und 24 austauschbar sind. Om leichter eine Verbindung mit dem in der Fig. IB gezeigten IGFE₊T herstellen zu können, ist, die Zone 16X in dem strichliert wiedergegebenen Gebiet über die den unteren Informationskanalrand bildende Linie 13** hinweg aus dem Informations kanal herausgeführt. Wie zu erkennen ist, steht die Zone über ein Kontaktfenster 21, das durch die über der bezeichneten Zone befindliche isolierende Schicht geführt ist, mit einem metallischen Auflagekontakt 22 in Berührung, welch letzterer dann wiederum bis zwischen die beiden ρ -Zonen 23 und 24 reicht. Der Teil der Elektrode 22, der auf dem Zwischenraum zwischen den Zonen 23 und 24 aufliegt, soll als Gate-Elektrode dee IGFET

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arbeiten, ohne daß es für erforderlich gehalten wird, nachstehend noch weitere Betrachtungen über dieses Thema anzustellen.

Natürlich braucht die ρ -Zone, z.B. die Zone 16X nicht wirklich aus dem Kanal herausgeführt zu werden, sondern kann vielmehr mit Hilfe irgendeiner geeigneten Einrichtung kontaktiert werden, die zwischen den angrenzenden Elektroden, z.B. 12X und HY angeordnet ist.

Wenn die größere der beiden negativen Taktspannungen, nämlich (-V-) an die Elektrode 12X angelegt wird, dann wird die ρ -Zone 16X i..m negativsten. Der dabei erreichte negative Wert reicht aus, den IGFET mit den zugeordneten Zonen 23 und 24 in den leitenden Zustand zu Überführen (turn on). In tinalogen Anwendungefällen wird der IGFET so angepaßt und vorgespannt, daß er als Sourcefolger arbeitet. Im Falle von digitalen Anwendungen wird dtr IGFET so angepaßt, und vorgespannt, daß er als Schwellenwert-

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element arbeitet, d. h. in der Weise, daß er im wesentlichen in den leitenden Zustand versetzt wird, wenn eine Ladungsträgermenge, die einen speziellen logischen Zustand darstellt, in der Zone 16X zugegen ist, bzw. daß er im wesentlichen in den nichtleitenden Zustand überfahrt wird, wenn eine Ladungsträgermenge, die den anderen logischen Zustand repräsentiert, in der Zone 16X vorliegt.

Spezieller gesagt, kann der IGFET in logischen Anwendungsfällen betriebsmäßig so angepaßt und vorgespannt werden, daß, wenn eine logische "EINS", die durch ein Paket positiver beweglicher Ladungsträger (Löcher) dargestellt wird, in den Speicherplatz unter der Elektrode 12X aufgenommen wird, das Potential an der Zone 16X genügend wächst, um den Leitzustand zwischen den Zonen 23 und 24 über den IGFET so signifikant zu reduzieren, daß der IGFET dann im wesentlichen in den nichtleitenden Zustand überführt wird. Umgekehrt werden die Spannungen so aus* gewählt, daß, wenn eine logische "NULL", die durch eine relativ kleine Zahl von positiven, beweglichen Ladungsträgern

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dargestellt wird, in den Speicherplatz unter der Elektrode 12X aufgenommen wird, die Änderung des Potentiale an der Zone 16X nicht ausreicht, um den IGFET in den nichtleitenden Zustand zu überführen bzw. zu sperren oder abzuschalten.

Natürlich können andere Zweiphasenanordnungen, die eingebaute Sperrschichten aufweisen, d. h. Asymmetrien, mit stark dotierten Zonen zwischen den Elektroden verwendet werden. Diese alternativen Anordnungen sind aber sicher nicht auf solche mit abgestuften Oxidschichten eingeschränkt. Bei derartigen Anordnungen geht die Abtastfunktion in gleicher Weise vor sich, insofern, als das Potential der stark dotierten Zonen mit dem Potential der angrenzenden Sperrschichten und angrenzenden Speicherplätze in der im Zusammenhang mit dem C4D-Typ bereits zuvor beschriebenen Weise verknüpft ist und geführt wird.

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Nachdem die Wirkungsweise der in den Figuren IA und IB dargestellten Grunddetektoreinrichtung beschrieben worden ist, wird nun das Ausfuhrungsbeispiel eines in den Figuren 2A und 2B abgebildeten ersten Regenerators erläutert. Die Fig. 2A ist eine perspektivische Ansicht eines Teiles einer Ladungstransportanordnung mit einem als Aueführungsbeispiel gewählten ersten Regenerator. Die Fig. 2B ist eine etwas vergrößert dargestellte perspektivische Ansicht der in Fig. 2A gezeigten Anordnung,

In der Fig. 2A ist ein Teil 30 einer Ladungstransportanordnung dargestellt. Der Teil 30 bezieht ein: den Abschluß eines ersten Informationskanales, einen als Ausführungsbeispiel gewählten Regenerator und den Anfang eines zweiten Informationskanales. Das Ende des ankommenden ersten Kanäle β weist eine Vielzahl voneinander getrennter« lokalisierter Feldplattenelektroden 31X, 32X, 31Y und 32Y auf, die alternierend mit den beiden Leitern 34 und 35 verbunden sind, an denen zweiphasige Takt spannungen

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ί-V ) und (-V_) anliegen, wie das bereits im Zusammenhang mit den Fig. IA und IB ausgeführt wurde. Der zweite oder abgehende Kanal weist ganz ähnlich eine Vielzahl voneinander getrennter, lokalisierter Feldplattenelektroden 43A und 44A auf. Es sei darauf hingewiesen, daß die Pfeile 4C und 41 die Richtung des Ladungetransportes iin Teil 30 der Anordnung anzeigen.

Um die nachfolgenden Erläuterungen transparenter zu machen, wird die leitend verbundene, ladungsgekoppelte Vorrichtung (C4L ) mit implantierten Sperrschichten unter den hinteren Elektrodenkanten wiederum in die Beschreibung einbezogen. Unter den Elektroden 31X, 32X, 31Y und 32Y des ankommenden Kanals sind entsprechend viele implantierte η-leitende Sperrschichten 35X, 36X, 35Y und 36Y sowie ganz ähnlich entsprechend viele stark dotierte ρ leitende Zonen 37X, 38X, 37Y und 38Y unter den Zwischenräumen zwischen den Elektroden angeordnet. Im Falle des zweiten oder abgehenden Kanals sind die Verhältnisse Ähnlich.

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Dort sind den Elektroden 43A und 44A die n-leitenden Sperrzonen 45A und 46A zugeordnet. Außerdem befindet sich unter dem Zwischenraum zwischen den Elektroden eine entsprechende Anzahl von stark dotierten ρ -leitenden Zonen 47A und 48A. Ferner ist dargestellt, daß die Zonen in einem relativ schwach dotierten n-leitenden Speichermedium 39 angeordnet sind, über dem sich eine verhältnismäßig dünne isolierende Kanalschicht 49 befindet, auf welch letzterer dann wiederum die Feldplattenelektroden vorgesehen sind.

Der Regeneratorteil der in den Figuren 2A und 2B abgebildeten Anordnung schließt ein: die bereits zuvor erwähnte, stark dotierte ρ -leitende Zone 38Y als Detektorzone, eine Feldplatten-Gateelektrode 51 und eine leitende Verbindung 50 zwischen der Zone 38Y und der Elektrode 51. Aus der noch folgenden Beschreibung wird zu entnehmen sein, daß die Verbindung 50 nicht rein leitend zu sein braucht, sondern vielmehr durch Wahl der Ausführung irgendeine

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Impedanz aufweisen kann. Die wichtige, in Bezug auf die Verbindung 50 zu erkennende Besonderheit besteht darin, daß sie einfach ein passives Element sein kann, insofern, als der Regenerator kein aktives Verstärkungselement zwischen der Sensorzone 38Y und der wirksamen Elektrode 51 zu sein braucht.

Neben der Detektorzone 38Y und zwar von dieser derart abgesetzt, daß der räumliche Abstand von der bereits zuvor erwähnten C4D-Feldplattenelektrode 32Y überbrückt wird, ist eine weitere stark dotierte ρ -Zone 52 angeordnet, an der eine Quelle V_crNT„ mit negativem Potential anliegt, um die beweglichen Ladungsträger aus dem Speichermedium unterhalb der Elektrode 32Y aufzunehmen, nachdem sie von der Zone 38Y festgestellt wor· den sind.

Ea sind noch zwei weitere, räumlich voneinander getrennte, stark dotierte ρ -Zonen 53 und 54 dargestellt. Diese beiden

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Zonen sind so angeordnet, daß der Zwischenraum zwischen ihnen von der bereits zuvor erwähnten Gate-Elektrode 51 überbrückt wird. Die Zone 53 ist an eine Bezugspotentialquelle V angekoppelt. Wie später noch detaillierter beschrieben wird, ist V die Spannung, die beim Regenerationsverfahren den Unterscheidungs- oder Diskriminationspegel zwischen "EINS" und "NULL·" festlegt.

Außerdem ist als Teil des Regenerators eine weitere Feldplattenelektrode 56 dargestellt, die den räumlichen Abstand zwischen der Zone 54 und einer anderen stark dotierten ρ -Zone 55 überbrückt. Aus den Figuren 2A und 2B geht hervor, daß die Feldplattenelektrode 56 direkt, d.h. leitend mit der Zone 55 verbunden ist. Mit dieser Verbindung arbeiten die kombinierten Zonen 54 und 55 und die Feldplattenelektrode 56 als IGFET-Diode, die den Zweck hat, den Regenerator leistungsfähiger zu machen, indem eichergestellt wird, daß der Ladungstransport in einer Richtung erfolgt, und indem die Abhängigkeit des

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Regenerators von Fchwellenvertspannungen, die im Zusamirenhang mit den s'eldplattenelektroden auftreten, vermindert wird. Detaillierte Erläuterungen später.

Schließlich ist in den Figuren 2 A und 2B eine überdimensionierte Feldplattenelektrode 42 dargestellt, die den räumlichen Abstand zwischen der Zone 55 und der zuvor erwähnten stark dotierten ρ -Zone 47A des abgehenden Kanals überbrückt. Die Feldplatte 42 ist die erste Elektrode informationsstromabwärts vom Regenerator, an den eine Tcktspannung anzulegen ist. Es ist zu sehen, daß die Feldplatte 42 mit demselben Leiterweg 35 verbunden ist und deshalb an derselben Taktphase wie die Elektrode 31Y liegt, welch letztere bewirkt, daß die beweglichen Ladungsträger in die Sensorzone 38Y aufgenommen werden

Im Betriebsfall, wenn die negativste der Takt spannungen f-V_) an die Elektroden 31Y und 42 angelegt wird, wird die ρ -Sensorzone 38Y in einen Zustand versetzt, in dem

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das Potential am stärksten negativ ist. uieses Potential ist in Verbindung mit der Bezugsspannung V „ , die an den Zonen 53 und 54 anliegt, aufgebaut und es wird die Gate-Elektrode 51 in den Betriebszustand versetzt, iii dem sie verbleibt, wenn zu dieser Zeit eine geringere als vorherbestimmte Menge von positiven, be weglichen Ladungsträgern, die eine Information darstellen, in den Speicherplatz unter der Elektrode 31Y transportiert werden. Es ist also zu erkennen, daß die Spannung V_RFF die primäre Bestimmungsgröße dafür ist, welcher Unterscheidung s- oder Diskriminationspegel im Speicherplatz unter der Elektrode 31Y zwischen "EINS" und "NULL" festzulegen ist. Ein solcher Diskriminationspegel muß in Bezug auf den Betrag der Taktspannungen, speziell den Betrag von i-V_o) festgelegt werden. Er wird außerdem von der im Zusammenhang mit der Elektrode 3IY auftretenden Schwellwertspannung beeinflußt.

Die elektrische Kraft, die die beweglichen Ladungsträger

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durch uie uom ^?C:" T zugeordneten Zonen 53 und 54 und die- C.ate-L lektrocie 31 treibt, wenn sich der bezeichnete TCI ET im leitenden Zustand befindet, wird letzten Endes vom ·' berflächenpotentieil unter der Elektrode 42 bestimmt, daß bei ,lieser beschriebenen Taktphase dann wieder von der angelegten ""aktspannung (-V₀) festgelegt wird. Im Betriebsfall ifci. das : berflächenpotential der Zone 55 bei dieser beschriebenen Taktphase dasselbe wie das ί berflächenpotential unter der elektrode 42. V eil die Elektrode 58 leitend mit der Zone 55 verbunden ist, ist das Oberflächenpotential unter der Elektrode 56 eine Schwell we rtspannung, die weniger negativ als das ("berflächenpotential der Zone 55 ist. I iese Cberflächenpotentialstufung (bewirkt durch die der Elektrode 58 zuzuordnende Schwellwertspannung) ermöglicht es der IGFET-Diode, sicherzustellen, daß der Ladungstransport nur in einer Richtung erfolgt, weil bei normaler Arbeitsweise keine Ladungsträger in der in Fig. 2 A dargestellten Anordnung über diese Oberflächenpotentialstufe hinweg nach links fließen können.

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Schließlich ist das Potential in der Zone 54 dasselbe, wie das C'berflächenpctentiel unter der Elektrode 53. Γ ε ist dieses Potential, das bewegliche J. adungsträger aus der Zone 53 über die Zone 54 in den Speicherplatz unter der Elektrode 42 befördert, wenn der ICr-¹FT rrit den ihm zugeordneten Zonen 53 und 54 und der FIektrode 51 leitet

Wenn man annimmt, daß die mit der G ate-Elektrode 51 verbundene Schwellwertspannung dieselbe ist, wie die mit der "eldplattenelektrode 56 verbundene Schwell wert spannung, dann ist diese Annahme wegen der physischen Nähe der bezeichneten Elektroden in der Regel stichhaltig. Wird die IGFET-Diode eirbszogen, dann eliminiert diese aus der unten stehenden Beziehung die mit der G ate-Elektrode 51 verbundene Schwellwertspannung. Die bezeichnete Beziehung macht eine Auesage über die Größe eines Ladungsmeßkondensators 42 im Verhältnis zu anderen Parametern. Die Beziehung lautet wie folgt:

_{a λ Λ} „ _r NAL INSPECTED

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42

1 A	*C +C* ^C38 ^U51
1 + 2
^C3D ^{+ C}51
^cs

Dabei ist C die Kapazität des Ladungsmeßkondensatorß 42, C₀₀ die Kapazität zwischen der Detektorzone 38Y und dem Substrat 39, C₁ die Kapazität zwischen der Gate-Elektrode 51 und dem Substrat 39 und C_c die Speicherkapazität des Speicherplatzes unterhalb der Elektrode 31Y.

Ih der obigen Gleichung treten die beiden Faktoren 2 auf, weil vorausgesetzt wird, daß der Diskriminationspegel genau auf die Hälfte zwischen einem idealen Pegel "NULL" und einem idealen Pegel "EINS" gesetzt ist. Wenn es gewünscht wird, den Diekriminationsprgel dichter bei "EINS" festzulegen, wird der Faktor entsprechend kleiner. Wird gewünscht, den Diskriminationspegel näher

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bei "NULL" festzulegen, wird der j aktor größer.

Venn beispielsweise dei , Uskrüiiinationspegel ein Drittel über einem Pegel "NULL" gewählt wird, ist der /aktor 3.

Die bezugnehmend auf die ,· iguren 2A und 2 Li beschriebene Regenerationsanordnung ist für viele AnwendungSiäUe uneingeschränkt geeignet. In anderen Anwendungsfällen kann der Abgabeteil dieses Generators jedoch selbst einen >^cignalabbau herbeiiühxen, der prinzipiell auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß der in den 1 iguren 2A und 2B dargestellte Ladungsmeßkondensfator 42 nicht einfach ein Kondensator ist, sondern tatsächlich die Gate-Elektrode des IGFET, dessen Zone 55 als Source und Zone 47A als Drain arbeitet. Im ! 'alle von Ausführungsbeispielen, bei denen die mit der Zone 55 verbundene Kapazität einen nennenswerten Bruchteil der mit dem Speicherplatz unterhalb der Elektrode 42 verbundenen Kapazität bildet, wurde festgestellt, daß ein großer Teil der beweglichen Ladungsträger, die den Pegel "EINS" darstel-

ORiGINAL INSPECTED

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len, wäiirend der I aktphase in der Zone 55 eingefangen werden können, wenn diese Ladungsträger zu dem Speicherplatz unter der Klektrode 43A transportiert werden sollten. Diese eingeiangene Ladung stellt ein Problem dar, weil sie zu einem oder mehreren nachfolgenden Nullpegeln hinzukommt.

Bei Anwendung einer bevorzugten RejtjeneratorausfQhrungsforin wird vermieden, daio in der oben beschriebenen Weise zum Signalabbau beigetragen wird. Der Ausgangs- &der Abgabeteil launching portion) des bezeichneten Regenerators ist in der ig. 3 in Draufsicht dargesteEt. Wo es zur besseren Heraushebunpf analoger Merkmale zweckmäßig erscheint, werden in der Pig. 3 die gleichen BezugszLfern wie in den b iguren 2A und 2B verwendet. Allerdings muß zu jeder Bezugsziffer eine Hundert hinzugefügt werden. Z.B. ist die Bezugsziffer 51 der in der Fig. 2A abgebildeten G ate-Elektrode in der Fig. 3 als Bezugsziffer 151 des analogen jVierkmals wiedergegeben.

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Ih der Fig. 3 liegt der Ladungstransportinformationskanal zwischen den unterbrochen dargestellten Linien 113* und 113**. Die Elektroden 143A und 144A sind die ersten beiden Elektroden in dem abgehenden Kanal und liegen als solche über den η-leitenden Sperrzonen 145A und 146A. Die stark dotierten ρ -leitenden Zonen 148A und 149A ethd analog zu den Zonen 48A und 49A zwischen den Elektroden angeordnet. Die Elektrode 151 ist zwischen den ρ -leitenden Zonen 153 und 154 angeordnet und mit einem Detektor 138 (der einfach eine ρ -Zone wie z.B. die Zone 38 in Fig. 2A sein kann) verbunden. Die Elektrode 156 ist zwischen den beiden ρ -Zonen 154 und 155 angeordnet und mit der Zone 155 verbunden, um die IGFET-Dbde zu bilden. Die Elektrode 142 stellt den Ladungsmeßkondensator dar und ist als solche mit derselben Taktleitung 135 wie der Detektor 138 verbunden. In der Zeichnung 3 ist außerdem als zweite Taktleitung die Leitung 134 aufgeführt.

Es ist festzustellen, daß in Bezug auf diese Differenzen vor allem wichtig ist, daß die Zonen 55 und 47A durch eine im

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wesentlichen leitende Einrichtung miteinander verbunden sind (in der Fig. 3 das ρ -Band zwischen der bezeichneten Zone). Die Elektrode 151 könnte eich genauso gut ganz über den Kanal hinweg erstrecken, und die Zone 155 könnte sich genauso gut ganz unter der Elektrode 151 hindurch erstrecken. Oer Grund für die in der Fig. 3 widergegebene spezielle Geometrie ist darin zu sehen, daß die Elektroden, gewöhnlich Silizium oder ein schwer schmelzbares Metall, bei dem angenommenen Herstellungsverfahren als Masken verwendet würden, die es ermöglichen, die ρ -Zonen einschließlich der Zone 155 beifp ieleweise durch Difussion oder Ionenimplantation einzuführen, was in der Technik als selbsttätig ausrichtbare Formgebung bezeichnet wird.

Obwohl die Erfindung teilweise durch detailliertes Eingehen auf bestimmte spezielle Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, darf das nicht einschränkend verstanden werden. Fachleuten ist es möglich, viele Abänderungen vorzuneh men, ohne daß die Erfindung nach Umfang und Inhalt eingeschränkt wird.

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Die in der Beschreibung angesprochenen Halbleitertypen können, wenn gewünscht, reversiert werden, vorausgesetzt, daß auch eine entsprechende Umpolung der Spannungspolaritäten erfolgt.

Natürlich brauchen die Regeneratoren auch nicht, wie das in den Figuren 2A und 2B dargestellt ist, geradlinig gebildet zu werden, sondern können ihre Abgabefunktion, z.B. von der Zone 53 in Fig. 2A informationsfctromabwärts, vielmehr getrennt vom Detektorteil ausüben.

Endlich ist die Anordnung nicht darauf beschränkt, nur einen einzelnen ankommenden Kanal abzutasten oder einen einzelnen abgehenden Kanal zu bedienen, sondern kann eine Vielzahl von ankommenden Kanälen abtasten bzw. eine Vielzahl von abgehenden Kanälen bedienen, indem eine Vielzahl von Sensoren und/oder Gate-Elektroden eingesetzt wird.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

/I.J Ladungsgekoppelte -Anordnung mit einem Halbleiterspeichermedium und einem Informationskanal mit einer Vielzahl von Elektroden sowie einer jeder Elektrode zugeordneten Sperrschicht, um die unter jeder Elektrode gebildete Potentialsenke unsymmetrisch zu machen, wenn Spannung an die Elektrode angelegt wird,

gekennzeichnet durch der -Feststellung und Regenerierung von gespeicherter Information dienende Mittel mit

einem ersten Feldeffekttransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGFET), der eine Source- (53), eine Drain-Zone (54) und eine Gate-Elektrode f51) aufweist, einer stark dotierten Detektorzone (38Y) unter dem Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Elektroden

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(31Y, 32Y),

einer Einrichtung (50), die die Spannung der stark dotierten Zone (38Y) an die Gate-Elektrode rsi) des ersten IGFET ankoppelt,

einer IGFET-Diode, die eine Gate-Elektrode '56) und eine damit verbundene Drain-Zone (55) sowie eine elektrisch mit dem Drain (54) des ersten IGFET verbundene Source-Zone aufweist, sowie einer ersten reldplattenelektrodenanordnung (43A) und einer Sperrschichtanordnung i45B) informationsstromabwärts von der stark dotierten Zone (38Y) zum Rücksetzen der Spannung der stark dotierten Zone in Abhängigkeit von einer vor einer Feststelloperation an die Feldplattenelektrode angelegten Spannung.
2. Anordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsankoppeleinrichtung (50) vollkommen passiv ist.

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3. Anordnung nach'Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsankoppeleinrichtung (50) einen im wesentlichen ohimschen Leiterweg aufweist, der einen Endes mit der stark dotierten Zone (38Y) und anderen Endes mit der Gate-Elektrode (51) dee ersten IGFET verbunden ist.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsankoppeleinrichtung (50) einen Fortsatz der stark dotierten Zone seitlich außerhalb des Information s kanals umfaßt.
5. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zweite Feldplattenelektrode (42) informations stromabwärts von der und benachbart zu der IGFET-Diode, deren Fläche größer als die der anderen Elektroden ist und

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ehe weitere stark dotierte Zone i47A), benachbart zu der und informationssiromabwärts von der zweiten Feldplattenelektrode.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiteiFeldplattenelektrode keine Sperrschicht zugeordnet ist.
7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere stark dotierte Zone '42) leitend mit dem Drain (55) und Gate (56) der IGFET-Diode verbunden ist.
8. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere stark dotierte Zone (47A) mit dem Drain (55) der IGFET-Diode elektrisch verbunden ist.

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9. /ncrdnunrj nach Anspruch 8 ,
gekennzeichnet durch ein stark dotiertes Band (155) vom selben Leitfähigkeitsttyp wie die ^r<rain-Zone des IGPET und die weitere stark dotierte Zone, das parallel zu einer längskante des Informationskanals angeordnet ist und die Π rain-Zone des IC^r;'FT sowie die zusätzliche stark dotierte Zone schneidet.
10. Anordnung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die zweite ''eldplattenelektrode '42) im wesentlichen nur über dem Teil des rnformationskanals zwischen dem Drain der IGFET-Diode und der weiteren stark dotierten Zone angeordnet ist, der nicht vom stark dotierten Band eingenommen wird.
11. Anordnung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch eine Vielzahl statik dotierter Zonen, wobei eine

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gesonderte dieser Zonen unter jedem Zwischenraum zwischen zwei benachbarten J '.lelctroden der Vielzahl von Elektroden angeordnet ist.

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