DE2427256A1

DE2427256A1 - Halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE2427256A1
Application number: DE19742427256
Authority: DE
Inventors: Jan Lohstroh
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1973-06-14
Filing date: 1974-06-06
Publication date: 1975-01-09
Also published as: FR2233717A1; GB1480412A; US3964083A; NL7308240A; FR2233717B1; IT1014982B; CA1015433A; JPS5036088A; JPS524438B2; GB1480411A

Description

GÜNTHER M. DAVID phn.6973

AnmsldGr: Π.Υ. FLiLITo- GLOEiLAMPENFABRIEKEN

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Anmeldung vomi 5" Y. > y ' ΔΗΔ. I £00

Halbleit eranordmmg

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung zur Umwandlung von Strahlung z.B. eines elektromagnetischen Signals, in ein elektrisches Signal, insbesondere einen Bildsensor, mit einem Halbleiterkörper mit einem an eine Oberfläche grenzenden schichtförmigen Gebiet von einem ersten Leitfähigkeitstyp, in das eine Anzahl Zonen vom zweiten Leitfähigkeitstyp eingebettet sind, die je ein photoempfindliches Element bilden und die je eine Gate-Elektrode (nachstehend als erste Gate-Elektrode bezeichnet) eines Feldeffekttransistors mit einem an die erste Gate-Elektrode grenzenden Source- und Drain-Gebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp und einem zwischenliegenden Kanalgebiet vom ersten' -Leitfähigkeitstyp bilden.

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Eine derartige Halbleiteranordnung ist u.a. in der niederländischen Offenlegungsschrift 7 203 662 beschrieben. Beim Betrieb dieser bekannten Halbleiteranordnung werden die die photoempfindlichen Elemente bildenden Zonen durch. Herabsetzung der Anzahl Majoritätsladungsträger elektrisch aufgeladen. Beim Aufladen der Zonen, zu welchem Zweck die Zonen zeitweilig mit einer Spannungsquelle verbunden werden, wird der pn-Uebergang zwischen, jeder Zone und dem schichtförmigen Gebiet in der Sperrichtung vorgespannt, wobei ein Raumladungsgebiet oder Verarmungsgebie-t gebildet wird, das das Kanalgebiet der Feldeffekttransistoren wenigstens teilweise sperrt und damit eine Verringerung der Leitfähigkeit zwischen den Source- und Drain-Gebieten der Transistoren zur Folge hat. Vorzugsweise werden die genannten Zonen derart weit aufgeladen, dass die Kanalgebiete der entsprechenden Feldeffekttransistoren völlig gesperrt werden.

Nach dem Aufladen können die Zonen in der darauffolgenden Integrationsperiode, wenn von der normalen thermischen Generation von Ladungsträgern abgesehen wird, nur infolge Absorption elektromagnetischer Strahlung entladen werden, die auf und/oder nahe bei den genannten Verarmungsgebieten einfällt und Generation von Elektron-Loeh-Paaren zur Folge hat. Die Strahlungsmenge, die während einer Integrationsperiode in und/oder nahe bei dem Kanalgebiet eingefallen und absorbiert ist und eine Abnahme der Dicke des Verarmuiigsgebietes zur Folge hat, kann durch Messung der Leitfähigkeit des Kanalgebietes

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bestimmt werden, dadurch, dass ein elektrischer Strom zwischen dem Source- und dem Drain-Gebiet geschickt wird. Dieser Messvorgang ergibt u.a. den grossen Vorteil, dass das Auslesen nichtdestruktiv ist, d.h_e, dass beim Auslesen der elektrischen Ladung, die ein Mass für die während der Integra-fcionsperiode absorbierte Strahlungsmenge ist, nicht verloren geht. Dadurch kann ein gespeichertes Signal erwünschtenfalls z.B. mehr als einmal ausgelesen werden. Ausserdem kann dadurch der Einfluss von Störsignalen, wie z.B. SchaltSignalen, beim Auslesen erheblich herabgesetzt werden. Ein weiterer wichtiger Vorteil des beschriebenen Auslesevorgangs besteht darin, dass das in elektrische Ladung umgewandelte elektromagnetische Signal in verstärkter Form im Ausgangssignal enthalten ist.

Die in der bereits genannten niederländischen Offenlegungsschrift beschriebenen bekannten Halbleiteranordnungen enthalten ein schichtfSrmiges Halbleitergebiet in Form einer n-leitenden epitaktischen Siliciumschicht, die auf einem Halbleitersubstrat aus p-leitendem Silicium angebracht ist, . Die Gate-Elektroden oder Steuerelektroden der Feldeffekttransistoren werden durch in der n-leitenden epitaktischen Schicht angebrachte p-leitende ringförmige Oberflächenzonen gebildet, die die Source-Gebiete (oder Drain-Gebiete) der Feldeffekttransistoren einschliessen und die ebenfalls ringförmigen Kanalgebiete zwischen den Gate-Elektroden und dem Substrat definieren. Beim Betrieb wird der pn-Uebergang zwischen dem Substrat und der epitaktischen Schicht in der

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Sperrichtung vorgespannt, indem z.B. das Substrat an ein festes negatives Potential angelegt wird, um zu verhindern, dass Löcher aus dem Substrat in die epitaktische Schicht fixessen und die aufgeladenen ringförmigen Zonen entladen.

Die Feldeffekttransistoren sollen vorzugsweise bei Absorption gleicher Mengen eingefangener elektromagnetischer Strahlung möglichst gleiche Signale liefern. Dazu ist es erforderlich, dass die Feldeffekttransistoren möglichst gleiche elektrische Kennlinien aufweisen.

Untersuchungen, die zu der Erfindung geführt haben, haben aber ergeben, dass die Feldeffekttransistoren eine verhältnismässig grosse Streuung in ihren elektrischen Kennlinien aufweisen können, sogar falls die Transistoren in Form einer integrierten monolithischen Schaltung .in ein und demselben Halbleiterkörper angebracht sind und daher denselben Herstellungsschritten unterworfen sind. Insbesondere können die Schwellwertspannungen, der Feldeffekttransistoren eine Streuung aufweisen, die die Wirkung der Halbleiteranordnung beeinträchtigen kann.

Dadurch, dass im allgemeinen an die Gate-Elektroden sämtlicher Feldeffekttransistoren die gleiche Aufladespannung angelegt und diese Spannung im allgemeinen durch den Feldeffekttransistor bestimmt wird, der, absolut gesehen, die grösste Schwellwertspannung aufweist, können Feldeffekttransistoren mit einer kleineren Schwellwertspannung (absolut gesehen) beim Auslesen ein Signal abgeben, das bei einer

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vorgegebenen Menge eingefallener und absorbierter Strahlung tatsächlich, zu klein ist. Die Streuung· in der Schwe.llwertspannung wird insbesondere durch die Streuung in der Dicke und Dotierung der Eanalgebiete der Transistoren herbeigeführt.

Im allgemeinen werden die Feldeffekttransistoren also , eine Streuung in den elektrischen Kennlinien aufweisen, die bei Absorption einer gewissen Strahlungsmenge zu einer Streuung in den von den Feldeffekttransistoren gelieferten Ausgangssignalen führt. Diese Streuung kann ausserdem derart gross sein, dass dadurch eine untere Grenze an die Mindestmenge zu absorbierender Strahlung gesetzt wird, bei der von den Transistoren noch ein. zuverlässiges Signal abgegeben wird, wodurch u.a. "low-level imaging" (wobei die Intensität der einfallenden Strahlung nur sehr gering ist) schwer oder in gewissen Fällen sogar praktisch nicht durchgeführt werden kann.

Die vorliegende Erfindung bezweckt u.a., eine Halbleiteranordnung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der die obengenannten Nachteile wenigstens grösstenteils vermieden werden können.

Der Erfindung liegt u.a. die Erkenntnis zugrunde, dass der Einfluss der Streuung in den Schwellwertspannungen der Feldeffekttransistoren auf die Ausgangssignale erheblich dadurch herabgesetzt werden kann, dass beim Aufladen die Gate-Elektrode jedes Feldeffekttransistors bis auf die zugehörige Schwellwertspannung jedes einzelnen Transistors eingestellt'wird, wodurch die Absorption gleicher Mengen

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elektromagnetischer Strahlung in Transistoren mit verschiedenen Schwellwertspannungen diese Transistoren beim Auslesen dennoch praktisch die gleichen Ausgangssignale liefern werden.

Eine Halbleiteranordnung der eingangs beschriebenen Art ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die genannten, die Gate-Elektrode der Feldeffekttransistoren bildenden Zonen in elektrischer Hinsicht schwebend sind, und dass zum Aufladen dieser Zonen, wobei die pn—Uebergänge zwischen den Zonen und dem schichtförmigen Gebiet in der Sperrichtung vorgespannt werden, jeder Feldeffekttransistor mit einer ■ i zweiten Gate-Elektrode versehen ist, die durch einen gleich- j richtenden Uebergang von dem Kanalgebiet getrennt ist und einen elektrischen Anschluss enthält, wobei sich die Känalgebiete der Transistoren zwischen je der ersten und der ,

zweiten Gate—Elektrode des zugehörigen Transistors erstrecken, j

In diesem Zusammenhang wird angenommen, dass eine ! Zone oder ein Gebiet ein schwebendes Potential aufweist, wenn I diese Zone oder dieses Gebiet keine elektrische Verbindung, j wenigstens keine Verbindung aufweist, bei deren Anwesenheit das Potential der Zone oder des Gebietes einen anderen Wert als bei deren Abwesenheit aufweisen würde. Dies bedeutet, dass in den meisten praktischen Fällen die Gate-Elektroden, die die photoempfindlichen pn-Uebergänge mit dem schichtfcSrniigen Halbleitergebiet bilden, nicht über einen elektrischen Anschluss mit einem anderen Punkt der elektrischen Schaltung verbunden sein werden. Dadurch, dass die genannte zweite

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Gate-Elektrode mit einem elektrischen Anschluss versehen ist, kann an die zweite Gate-Elektrode eine Spannung angelegt werden, bei der der gleichrichtende Uebergang zwischen der zweiten Gate-Elektrode und dem Kanalgebiet in der Sperrichtung vorgespannt und eine Erschöpfungs- oder Verarmungszone gebildet wird, die sich von diesem gleichrichtenden Uebergang her in dem Kanalgebiet erstreckt. Die Spannung, bei der diesesVerarmungsgebiet an den photoempfindlichen pn-Uebergang zwischen der genannten ersten Gate-Elektrode und dem Kanalgebiet grenzt und bei der dieser pn-Uebergang in der Durchlassrichtung j vorgespannt wird, wird häufig als "punch-trough"-Spannung j bezeichnet. Indem nun über die elektrischen Anschlüsse an die genannte zweite Gate-Elektrode jedes Feldeffekttransistors eine Spannung angelegt wird, die - absolut gesehen - grosser ,, als die "punch-trough"-Spannung ist, können Majoritätsladungs- j träger aus der genannten ersten Gat©-Elektrode jedes betreffenden! Feldeffekttransistors über den pn-Uebergang zwischen der j ersten Gate-Elektrode und dem Kanalgebiet und über das Ver- J armungsgebiet in dem Känalgebiet und der zweiten Gate-Elektrode i abgeführt werden, wobei das Potential der ersten Gate-Elektrode - ebenfalls wieder absolut gesehen - zunimmt und wobei die erste Gate-Elektrode auf eine gewisse Spannung aufgeladen wird, : Diese Spannung kann derart gross sein, dass, wenn dann die Spannung an der genannten zweiten Gate-Elektrode beseitigt wird, wodurch das Verarmungsgebiet des gleichrichtenden Uebergangs zwischen der zweiten Gate-Elektrode und dem Kanal-

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gebiet praktisch völlig verschwindet, "punch-trough" von der genannten ersten Gate-Elektrode zu der zweiten Gate-Elektrode auftritt. Dadurch wird die Spannung an der zweiten Gate-Elektrode derart weit herabgesetzt, dass das Kanalgebiet durch ein Verarmungsgebiet, das sich von dem photoempfindlichen pn—Uebergang im Kanalgebiet her erstreckt, noch gerade gesperrt bleibt. Die Spannung an der ersten Gate-Elektrode ist dann praktisch gleich der zu dem betreffenden Transistor gehörigen Schwellwertspannung, Dies bedeutet, dass auch bei Absorption geringer Mengen elektromagnetischer Strahlung beim Betrieb ein leitender i Kanal gebildet wird. Daher werden in einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung bei Absorption praktisch gleicher Mengen Strahlung, z.B. elektromagnetischer Strahlung, die Feldeffekttransistoren, trotz gegenseitiger Schwellwertspannungsunterschiede, praktisch gleiche Ausgangssignale liefern.

Dadurch, dass in einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung die Streuung in den Ausgangssignalen sehr klein sein kann, kann die Intensität der zu messenden Strahlung oder des zu beobachtenden Bildes ebenfalls sehr klein sein.

Die genannte zweite Gate-Elektrode jedes Feldeffekttransistors dient daher zum Aufladen der genannten ersten Gate-Elektrode auf einen geeigneten Spannungspegel und kann z.B. aus einer auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers angebrachten Metallschicht, die einen gleichrichtenden Uebergang oder Schottky-Uebergang mit dem Halbleitermaterial bildet, bestehen. Eine bevorzugte Ausführungsform einer

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Halbleiteranordnung nach der Erfindring ist dadurch gekennzeichnet, dass die genannte zweite Gate-Elektrode jedes der
Feldeffekttransistoren durch ein Halbleitergebiet vom zweiten
Leitfähigkeitstyp gebildet wird, das einen gleichrichtenden
TJebergang in Form eines pn-Uebergangs mit dem Kanalgebiet
des zugehörigen Feldeffekttransistors .bildet. Die zweiten
Gate-Elektroden können durch in dem schichtförmigen Gebiet
angebrachte Zonen vom zweiten Leitfähigkeitstyp gebildet

werden, die lateral voneinander getrennt sind und wenigstens j

i örtlich an die Oberfläche des Halbleiterkörpers grenzen. i Die Gate-Elektroden der Feldeffekttransistoren können je für ' sich und erwünsehtenfalls nacheinander z.B. beim Aufladen
der genannten ersten Gate-Elektroden und/oder beim Auslesen,
adressiert werden. . !

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Halbleiter- I anordnung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, das;:. \ wenigstens eine der Gate-Elektroden der Feldeffekttransistoren ! durch eine in dem schichtförmigen Gebiet vom ersten Leitfähig- I keitstyp angebrachte ringförmige Oberflächenzone vom zweiten ' Leitfähigkeitstyp gebildet wird, wobei die Teile des schichtförmigen Gebietes, die, auf die Oberfläche gesehen, von den
ringförmigen Zonen umschlossen werden, zu den Source- oder
Drain-Gebieten der Feldeffekttransistoren gehören. Es sei
bemerkt, dass unter "ringförmig" hier jede Form zu verstehen
ist, bei der die Gate-Elektrode das Source- oder Drain-Gebiet eines Transistors einschliesst, so dass dieser Ausdruck

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jede geschlossene oder wenigstens nahezu geschlossene Zone einschliesst. Die von diesen ringförmigen Zonen umschlossenen Teile des schichtförmigen Halbleitergebietes, die meistens die Drain-Gebiete des Transistors bilden, können zum Erhalten elektrischer Anschlüsse mit Kontaktzonen in Form von Oberflächenzonen versehen sein, die den gleichen Leitfähigkeitstyp wie das schichtförmige Halbleitergebiet aufweisen und höher als dieses Gebiet dotiert sind. Die Teile des schichtförmigen Gebietes, die, auf die Oberfläche gesehen, avisserhalb der ringförmigen Gate-Elektroden liegen, bilden meistens die Source-Zonen der Feldeffekttransistoren.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die genannte erste Gate-Elektrode jedes Feldeffekttransistors durch eine in dem schichtförraigen Gebiet angebrachte vergrabene Zone vom zweiten Leitfähigkeitstyp und die zweite mit einem elektrischen Anschluss versehene Gate-Elektrode durch eine in dem schichtförmigen Gebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp angebrachte Oberflächenzone vom zweiten Leitfähigkeit styp gebildet wird.

Dadurch, dass sich das äusserst photoempfindliche Verarmungsgebiet zwischen der Oberfläche - auf die gewöhnlich die Strahlung einfällt — und der im allgemeinen hochdotierten Gate-Elektrode befinden kann, braucht die einfallende Strahlung, bevor sie in dem Verarmungsgebiet absorbiert wird, nicht das hochdotierte Halbleitermaterial der ersten Gate-

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Elektrode jedes der Transistoren zu passieren. Dadurch wird vorteilhafterweise die Empfindlichkeit der Halbleiteranordnung insbesondere für kurzwelliges Licht, erhöht.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsforra einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass, auf die Oberfläche gesehen, die durch eine Oberflächenzone gebildete zweite Gate-Elektrode jedes Feldeffekttransistors völlig oberhalb der durch eine vergrabene Zone gebildeten ersten Gate-Elektrode jedes Feldeffekttransistors liegt, wobei die vergrabene Zone aus den Rändern der Oberflächenzone hervorragt. In dieser bevorzugten Ausführungsform wird der etwaige nachteilige Einfluss der im allgemeinen ebenfalls hochdotierten zweiten Gate-Elektroden auf die Photoempfindlichkeit der Halbleiteranordnung vorteilhafterweise dadurch herabgesetzt, dass die. vergrabene Zone gross in bezug auf die zweite Gate-Elektrode ausgeführt wird. Vorzugsweise beträgt dabei die Oberfläche des Teiles der vergrabenen Zone, der aus dem Rande der Oberflächenzone hervorragt," wenigstens die Hälfte der· Gesamt oberfläche der vergrabenen Zone, Vorteilhafterweise weist dabei wenigstens der Teil des schichtförmigen Gebietes, der sich oberhalb des genannten aus dem Rande der Oberflächenzone hervorragenden Teiles befindet und sich von der vergrabenen Zone bis zu der Oberfläche erstreckt, eine niedrigere Dotierungskonzentration als die genannte Oberflächenzone auf.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Halbleiter-

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anordnung nach, der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die genannte erste Gate-Elektrode durch eine a.n die Oberfläche des Halbleiterkörpers grenzende Oberflächenzone vom zweiten Leitfähigkeitstyp gebildet wird und die genannte zweite Gate-Elektrode einen Teil in Form einer in -dem schichtförmigen Gebiet angebrachten vergrabenen Zone vom zweiten Leitfähigkeitstyp enthält, die, auf die Oberfläche gesehen, unter der genannten Oberflächenzone liegt und über eine an die Oberflächenzone grenzende Kontaktzone vom zweiten Leitfähigkeitstyp mit dem elektrischen Anschluss verbunden ist. Eine derartige Halbleiteranordnung nach der Erfindung kann u.a. vorteilhafterweise in jenen Fällen Anwendung finden, in denen eine sehr gedrängte Struktur erforderlich ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung sind vorteilhafterweise ausserdem Mittel vorgesehen, mit deren Hilfe über die elektrischen Anschlüsse eine Spannung an die genannten zweiten Gate-Elektroden der Feldeffekttransistoren angelegt wird, wobei zwischen den genannten zweiten Gate-Elektroden und den zugehörigen elektrisch schwebenden ersten Gate-Elektroden "punch-trough" auftritt, wobei die genannten ersten Gate-Elektroden elektrisch aufgeladen werden« Die Grosse der an jede der zweiten Gate-Elektroden anzulegenden Spannungen ist nicht kritisch und kann jeweils z.B« sehr viel grosser als die z-u jedem betreffenden Feldeffekttransistor gehörige "punch-trough"-Spannung zwischen der ersten Gate-Elektrode

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ixnd der zweiten Gate-Elektrode gewählt werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch, gekennzeichnet dass die an die genannte zweite Gate—Elektrode anzulegende Spannung mindestens gleich dem Zweifachen der "punch-trough"-Spannung zwischen der genannten ersten und der genannten zweiten Gate-Elektrode ist. ' · ·

Eine weitere bevorzugte Ausführ-ungsform einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung, die u.a. den Vorteil aufweist, dass an die zweiten Gate-Elektroden aller Feldeffekttransistoren , dieselbe Spannung angelegt werden kann, ist dadurch gekenn- I zeichnet,dass die genannte Spannung mindestens gleich dem Zweifachen der minimalen Spannung ist, die benötigt wird, um in jedem Feldeffekttransistor "puneh.-trough" zwischen der ersten und der zweiten Gate-Elektrode- zu bewirken. Dabei können an die"zweiten Gate-Elektroden aller Feldeffekttransistoren Spannungen praktisch gleicher Grosse angelegt werden, weil die elektrisch schwebenden ersten Gate-Elektroden aller Feldeffekttransistoren auf einen Pegel aufgeladen werden, auf dem die Verarmungsgebiete der pn-Uebergänge zwischen der ersten Gate-Elektrode und dem'schichtförmigen Gebiet gerade an die pn-Uebergänge zwischen der entsprechenden zweiten Gate-Elektrode und dem schichtförmigen Gebiet grenzen, wodurch eine Streuung in den Schwellwertspannungen keinen oder wenigstens praktisch keinen Einfluss auf die von den Transistoren abzugebenden Ausgängssignale ausübt» Dadurch, dass die zweite Gate-Elektrode nicht als

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photoerapfindliches Element zur Umwandlung eines einfallenden elektromagnetischen Signals in eine elektrische Ladung dient, kann die zweite Gate-Elektrode weiter als Schaltungselement z.B. für die Selektion beim Auslesen der Halbleiteranordnung verwendet werden.

Daher ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufladen der die photoempfindlichen Elemente bildenden schwebenden ersten Gate-Elektroden der Feldeffekttransistoren an die zugehörigen zweiten Gate-Elektroden eine Spannung angelegt wird, bei der der pn—Uebergang zwischen der zweiten Gate—Elektrode und dem zugehörigen Kanalgebiet gesperrt ist. Diese Sperrspannung kann derart gewählt werden, dass, wenn infolge Absorption von Strahlung die genannten.ersten Gate—Elektroden bis auf einen gewissen Pegel entladen werden, die .Kanalgebiete der Transistoren dennoch infolge der genannten gesperrten pn-UebergMnge der zweiten Gate-Elektroden völlig gesperrt bleiben.

■ Dazu ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Halbleiteranordnung dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung über dem pn-Uebergang zwischen der zweiten Gate-Elektrode und dem zugehörigen Kanalgebiet mindestens gleich der "punch—trough"-Spannung zwischen der zweiten Gate-Elektrode und der ersten Gate-Elektrode in dem betreffenden Feldeffekttransistor ist. Die Feldeffekttransistoren können sequentiell aufgeladen und ausgelesen werden, indem die

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zweite Gate-Elektrode jedes Feldeffekttransistors als Schalter benut zt wird«

Einige Ausfülirungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden naher beschrieben! Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II der Fig. durch diese Anordnung,

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie III-III der Fig. 1 durch diese Anordnung,"

Fig. h ein elektrisches Schaltbild dex Halbleiteranordnung nach Fig. 1,

Fig. 5 die an die Gate-Elektroden der Transistoren der Halbleiteranordnung nach Fig. 1 anzulegende. Spannung als Funktion der Zeit t,

Fig. 6 das Potential der schwebenden Gate-Elektroden der Transistoren der Halbleiteranordnung nach Fig. 1 als Funktion der Zeit t,

Fig. 7 dem Ausgang der Halbleiteranordnung nach Fig. zu entnehmende elektrische Ausgangssignale,

Fig^ 8 eine Draufsicht auf einen Teil einer zweiten Halbleiteranordnung nach der Erfindung,·

Fig. 9 einen Querschnitt längs der Linie IX-IX der Fig. 8 durch die letztere Anordnung,

Fig. 10 eine Draufsicht auf einen Teil einer dritten Halbleiteranordnung nach der Erfindung,

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Fig. 11 einen Querschnitt längs der Linie XI-XI der Fig. 10 durch die letztere Anordnung, und

Fig. 12 einen Querschnitt längs der Linie XII-XII der Fig. 10 durch, die letztere Anordnung,

In Fig. 1 ist in Draufsicht und in Fig. 2 und 3 im Querschnitt ein Teil einer Halbleiteranordnung nach, der Erfindung zur Umwandlung eines elektromagnetischen Signals in ein elektrisches Signal dargestellt. Eine derartige Halbleiteranordnung, die u.a. als Bildsensor oder als Zeichenidentifiziervorrichtung verwendet -werden kann, kann im Ladungsspeichermodus (charge storage mode) betrieben werden, wobei das Ausgangssignal ein Mass für die Menge Strahlung ist, die während eines endlichen ZextintervalIs eingefangen worden ist. Die Strahlung, die in Fig. 3 mit Pfeilen 5 angegeben ist, kann auf die Halbleiteranordnung durch Mittel 7 (siehe Fig. 3) konzentriert werden, die z.B. eine Linse und/oder eine Blende enthalten können.

Die Anordnung enthält einen Halbleiterkörper 1 aus Silicium. Statt Silicium können naturgemäss auch andere geeignete Halbleitermaterialien, wie z.B. Germanium, verwendet werden.

Der Halbleiterkörper 1 enthält ein an die Oberfläche 2 grenzendes η-leitendes schichtförmiges Gebiet 3» in das eine Anzahl p-leitender Zonen k eingebettet sind, die je ein photoernpfiiidliches Element bilden. Diese Zonen bilden weiter je eine Gate-Elektrode (nachstehend als erste Gate-Elektrode bezeichnet) eines Feldeffekttransistors,

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PHN.6973. - 17 - 22.5.74.

Die Feldeffekttransistoren der Halbleiteranordnung, von denen in den Fig, 1 bis· 3 nur die Transistoren T-, T~ vollständig und Τ« nur teilweise dargestellt sind, enthalten je ein an die erste Gate-Elektrode grenzendes η-leitendes Source-Gebiet 8, ein n—leitendes Drain-Gebiet 7 und ein zwischen dem Source-Gebiet 8 und dem Drain-Gebiet 7 liegendes n-leitendes Kanalgebiet 9» dessen Leitfähigkeit beim Betrieb ein Mass für das Potential der zugehörigen Gate-Elektrode h ist.

Die Zonen k sind in elektrischer Hinsicht schwebend, wobei in diesem Zusammenhang angenommen wird, dass eine Zone oder ein Gebiet .ein· schwebendes Potential- aufweist, wenn dieses Gebiet oder diese.Zone keine elektrische Verbindung, wenigstens keine Verbindung enthält, bei deren Anwesenheit das Potential der Zone oder des Gebietes einen anderen Wert als bei deren Abwesenheit aufweisen würde. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Zonen k gar nicht mit einer elektrischen Verbindung oder einem elektrischen Kontakt versehen.

Zum Aufladen der Zonen k_t wobei die pn-Debergänge Ί0 zwischen den Zonen h einerseits und den Kanalgebieten 9 der Feldeffekttransistoren andererseits in der Sperrichtung vorgespannt werden, ist jeder Feldeffekttransistor T₁, T₂, T. mit einer zweiten Gate-Elektrode 13 versehen, die durch einen gleichrichtenden Uebergang 14 von dem 'Kanalgebiet 9 getrennt ist, wobei das. Kanalgebiet 9 zwischen der ersten Gate-Elektrode h und der zweiten Gate-Elektrode 13 liegt.

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PHN.6973. -.18 - - 22.5.7²U

Die zweiten Gate-Elektroden 13 enthalten je einen elektrischen Anschluss 15» über den die Gate-Elektroden 13 mit je einer Spannungsquelle verbunden werden können, wodurch die ersten Gate-Elektroden k je aufgeladen werden können, wie aus Nachstehendem noch hervorgehen wird.

Die zweiten Gate-Elektroden 13 der Feldeffekttransistoren enthalten im vorliegenden Ausführungsbeispiel je ein p-leitendes Oberflächengebiet, das einen pn-Uebergang lh mit dem n-leitenden schichtformigen Gebiet 3 des Halbleiterkörpers 1 bildet und mit einem elektrischen Anschlusskontakfc 15 versehen ist» .I Wie aus den Figuren ersichtlich ist, sind die Gate-Elektroden 13 | der Feldeffekttransistoren in Form von in dem n-leitenden schichtformigen Gebiet 3 gebildeten p-leitenden Zonen angebracht, die .lateral voneinander getrennt sind und an die Oberfläche 2 des Halbleiterkörpers 1 grenzen. Diese Zonen ι sind 'ringförmig gestaltet und umschliessen, auf die Oberfläche gesehen, Teile des schichtförmigen Gebietes 3» die zu den [ Drain-Gebieten 7 der Transistoren gehören, wobei die ausser- i halb der ringförmigen Zonen liegenden Teile des schicht- ι förmigen Gebietes 3 ^z*i den Source—Gebieten 8 der Transistoren gehören. Naturgemäss können die Funktionen der Source-Gebiete 8 und der Drain-Gebiete 7 verwechselt werden, wobei die Gebiete 7 dann die Source-Gebiete und die Teile 8 die Drain-Gebiete der Transistoren bilden. Nachstehend wird jedoch stets der von einer ringförmigen Zone umschlossene Teil 7 des schichtformigen Gebietes 3 B.is zu dem Drain-Gebiet eines Transistors gehörend betrachtet werden.

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PIEf. 6973. - 19 - 22.5.7^.

Die genannte erste Gate-Elektrode h jedes Feldeffekttransistors wird durch eine in dem schichtförmigen Gebiet 3 angebrachte vergrabene Zone gebildet, wobei das Kanalgebiet jedes Feldeffekttransistors sich zwischen einer derartigen vergrabenen Zone und der zweiten Gate-Elektrode 13 erstreckt. Die vergrabenen p-leitenden Zonen oder Gate-Elektroden 4, die die photoempfindlichen Elemente bilden, können mit Hilfe der als Gate-Elektroden 13 dienenden Oberflächenzonen elektrisch aufgeladen werden, wie nachstehend noch beschrieben wird.

Auf die Oberfläche 2 gesehen, ist jede durch eine Oberflächenzone 13 gebildete zweite Gate-Elektrode völlig oberhalb der vergrabenen Zone h des betreffenden Transistors gelegen. Zur Erhöhung der Photoempfindlichkeit ragt die vergrabene Zone h so weit aus den Rändern der Oberflächenzone hervor, dass die Oberfläche des Teiles der vergrabenen Zone, der aus dem Rand der Oberflächenzone 13 hervorragt, mehr als die Hälfte der Gesamtoberfläche der vergrabenen Zone h beträgt. Dadurch, dass ein grosser Teil der elektromagnetischen Strahlung, die von der Seite der Oberfläche 2 her auf die Halbleiteranordnung einfällt und die in Fig. 3 z.B. schematisch mit den Pfeilen 5 angegeben ist, den photoempfindlichen Teil jedes Transistors erreichen kann, ohne dass sie die zweite Gate-Elektrode passiert, kann'die Absorption in der zweiten Gate-Elektrode auf einen verhältnismässig kleinen Bruchteil beschränkt werden. Die Absorption eines grossen Teiles der einfallenden Strahlung 5 und die damit einhergehende"Generation

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. PKN.6973. - 20 - 22.5.74.

von Elektron-Loch-Paaren können daher in einem ErschÖpfungsgebiet des schichtförmigen Gebietes 3 stattfinden* das von der genannten Oberfläche 2 her direkt durch die einfallende Strahlung erreicht werden kann, wodurch die Empfindlichkeit der hier beschriebenen Anordnung insbesondere fülr kurzwelliges Licht gross sein kann» Zur weiteren Erhöhung der Photoempfindlichkeit weist ausserdem der Teil 6 des schdLchtförmigen Gebietes 3, der oberhalb des genannten, aus dem Rand der Oberflächen— zone 13 hervorragenden Teiles der vergrabenen Zone h liegt und sich von der Oberfläche 2 bis zu der vergrabenen Zone h erstreckt, eine verhältnismässig lange Lebensdauer für die Minoritätsladungsträger auf. In diesem Zusammenhang weist der Teil 6, der z,B« durch epitaktisches Anwachsen erhalten werden kann, eine verhältnismässig niedrige Dotierungskonzentration auf. Vorzugsweise ist die Konzentration an Aktivatoren vom ersten Typ (in diesem Falle vom η-Typ) im Teil 6 des Gebietes 3 niedriger als die Konzentration an Aktivatoren vom zweiten Typ (in diesem Falle vom p—Typ) in der Oberflächenzone 13·

Die Anordnung enthält eine den Feldeffekttransistoren geraeinsame Source-Zone 8 mit einer gemeinsamen Source-Elektrode 16 und einer gemeinsamen Drain-Elektrode 17· Die Elektroden 151 16 und 17 werden durch Bahnen aus leitendem Material, z.B. Aluminium, gebildet und sind von dem schichtförmigen Gebiet 3 des Halbleiterkörpers 1 durch eine Isolierschicht 18 aus z.B. Siliciumoxid getrennt. Die Oxidschicht 18,

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die als durchsichtig (oder wenigstens für die zu detektierende Strahlung durchlässig) angenommen sei -und der Deutlichkeit halber in Fig. 1 nicht dargestellt ist, ist mit Kontaktöffnungen versehen (siehe Fig. 2 und 3)» über die die Metallschichten 16 und 17 mit dem unterliegenden Halbleitermaterial, kontaktiert sind. Dabei sind zum Erhalten ohmscher Kontakte an der Stelle der KontaktÖffnungen in der Oxidschicht 18 Kontaktzonen 19 angebracht, die den gleichen Leitfähigkeitstyp wie und eine höhere Dotierung als das hochohmige Gebiet 3 aufweisen. Die Oxidschicht 18 ist ebenfalls mit Kontakt- l Öffnungen zum Kontaktieren der zweiten Gate-Elektroden 13 ' versehen. Der Deutlichkeit halber sind die KontaktÖffnungen und Kontaktzonen 19 in. Fig. 1 auch nicht dargestellt.

Nun wird an Hand der Fig. 4 bis 7 die Wirkungsweise der Halbleiteranordnung nach den Fig. 1 bis 3 näher erläutert. In Fig. 4 ist ein elektrisches Ersatzschaltbild der in don vorhergehenden Figuren gezeigten Halbleiteranordnung darge-

i stellt, die eine Anzahl Feldeffekttransistoren T-, T„₍ T» ' und T 2, mit einer oder mehreren mit der Linie 16 schematisch ' angegebenen gemeinsamen Source-Zonen (oder Drain-Zonen) 8 und durch die Linie 17 miteinander verbundenen Drain-Zonen 7 enthält. In dieser Figur sind ausεerdem die photoempfindlichen Elemente bildenden elektrisch schwebenden (floating) Gate-Elektroden 4 und die mit einem elektrischen Anschluss 15 versehenen zweiten Gate-Elektroden 13 dargestellt. Die Kanalgebiete der. Transistoren sind zwischen den schwebenden

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PKN.60 - 22 - 22.5.7¹I-.

Gate-Elektrodon h und'den zweiten Gate-Elektroden 13 befindlich.

Ausserdem sind schematisch im Blockschaltbild 20 angegebene Mittel vorhanden, mit deren Hilfe über die elektrischen Anschlüsse 15 eine Spannung an die zweite Gate-Elektrode 13 jedes Feldeffekttransistors angelegt wird, wobei zwischen den genannten zweiten Gate-Elektroden und den zugehörigen elektrisch schwebenden ersten Gate-Elektroden "punch-trough" auftritt, wobei die genannten ersten Gate-Elektroden elektrisch aufgeladen werden. Diese Mittel 20 enthalten u.a. eine Spannungsquelle, mit deren Hilfe an die genannten zweiten Gate-Elektroden 13 eine Spannung angelegt werden kann, die - absolut gesehen - mindestens gleich dem Zweifachen der minimalen Spannung ist, die benötigt wird, um in jedem Feldeffekttransistor T-, T₂, Ί\> usw. "punch-trough" zwischen der ersten und der zweiten Gate-Elektrode zu be» wirken. Dadurch können, ungeachtet der Streuung in den Schwellwertspannungen der Feldeffekttransistoren, die genannten ersten Gate-Elektroden k in jedem der Feldeffekttransistoren auf nahezu die Schwellwertspannung in jedem einzelnen Transistor aufgeladen werden, wobei dennoch an die zweiten Gate-Elektroden der Feldeffekttransistoren Spannungen gleicher Grosse angelegt werden können.

Dadurc, dass die genannten zweiten Gate-Elektroden nicht als strahlungsdetektierende Elemente dienen, können diese Gate-Elektroden ausserdem für die Selektion angewandt

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Ρΐπτ.69 73. ■- 23 - ' 22.5.7*1.

werden. Daher wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel nach dein Aufladen der die photoempfindlichen Elemente bildenden schwebenden Gate-Elektroden h der Feldeffekttransistoren an die zugehörigen zweiten Gate—Elektroden 13 eine Sperrspannung angelegt. Diese Sperrspannung ist (absolut gesehen) vorzugsweise gleich der "punch-trough"-Spannung zwischen den schwebenden Gate-Elektroden h und den zweiten Gate-Elektroden und wird in der Praxis um einen Bruchteil grosser gewählt.

In Fig. 5 ist beispielsweise die Spannung V-„, die mit Hilfe der Mittel 20 an die zweite Gate-Elektrode 13 des Feldeffekttransistors T- angelegt wird, als Funktion der Zeit t dargestellt, Ausser an die Gate-Elektrode 13 des Transistors T.. kann die Spannung V.. „ naturgemäss auch, wenn auch stets mit einem gewissen Phasenunterschied, an die Gate-Elektroden der übrigen Feldeffekttransistoren angelegt werden*

Wie aus Fig. k ersichtlich ist, ist die gemeinsame Drain-Elektrode 17 über einen Auslesewiderstand R an ein festes Potential angelegt, das mit +Y bezeichnet ist und z.B. +10 7 beträgt. Die elektrischen Ausgangssignale können der Anschlussklemme 21 entnommen werden.

Die Source-Zone(n) 8 ist (sind) über den Leiter 16 an ein Bezugspotential, z.B. Erde, gelegt, wodurch zum Auslesen der Anordnung ein Spannungsunterschied zwischen den Source- und Drain-Zonen der Transistoren vorhanden ist.

Wie in Fig. 5 angegeben ist, wird zu dem Zeitpunkt t an die Gate-Ε]ektrode 13 des Feldeffekttransistors T₁ ein

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PHN.6973. - 24 - 22.5.7**.

negativer Spannungsimpuls von etwa 16 V angelegt. Es wird angenommen, dass die "punch-trough"-Spannungen zwischen den Gate-Elektroden 13 und den zugehörigen schwebenden Gate-Elektroden 4 - welche "punch-trough"-Spannungen im allgemeinen von der Kanaldicke und der Dotierungskonzentration des Kanals 9 und der Gate-Elektroden 4 und 13 abhängen im vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa 7 V mit einer Streuung von etwa 0,5 V betragen.

Infolge der an die Gate-Elektroden 13 angelegten Spannung tritt daher zwischen jeder Gate-Elektrode 13 und der gegenüberliegenden schwebenden Gate-Elektrode 4 "punchtrough" auf, wobei sich ein Erschöpfungsgebiet von der Gate-Elektrode 13 durch das Kanalgebiet 9 bis zu der schwebenden Gate-Elektrode 4 erstreckt, der pn-Uebergang 10 dieser Gate-Elektrode in der Durchlassrichtung vorgespannt wird und die Gate-Elektrode 4 auf etwa -9. V elektrisch aufgeladen wird. Pig. 6 zeigt schematisch den Verlauf des Potentials der vergrabenen Gate-Elektrode 4 als Funktion der Zeit<t,

Zu dem in Fig. 5 mit t.. bezeichneten Zeitpunkt wird das Potential der zweiten Gate-Elektrode 13 wieder auf 0 V herabgesetzt. Da der Spannungsunterschied zwischen der ersten Gate-Elektrode 4 und der zweiten Gate-Elektrode 13 nicht grosser als die "punch-trough"-Spannung zwischen der ersten Gate-Elektrode 4 und der zweiten Gate-Elektrode 13 werden kann, nimmt das Potential der Gate-Elektrode 4 auf einen ¥ert zu, bei dem das Kanalgebiet 9 gerade von dem Verarmungsgebiet 22, das in den Fig. 2 und 3 mit. gestrichelten

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PHN.6973. - 25 - - 22.5.74.

Linien angegeben ist, abgesperrt wird. Das Potential der vergrabenen Gate-Elektrode ist nun praktisch gleich der Schwellvertspannung des Transistors, die etwa 7 V mit einer Streuung von etwa 0,5 -V beträgt.

Zu dem Zeitpunkt t„ wird an die Gate-Elektrode 13 eine negative Spannung von etwa -8 V angelegt. Diese Spannung, die das Potential der vergrabenen Gate-Elektrode 4 nicht oder nahezu nicht beeinflusst,' sorgt dafür, dass während der nun folgenden Integrationsperiode kein Strom zwischen der Source-Zone 8 und der Drain-Zone 7» trotz des Spannungsunterschiedes !

zwischen der Source-Zone 8 und der Drain-Zone 7» fliessen : wird, .

Falls während der Integrationszeit zwischen t„ und t_ keine elektromagnetische Strahlung in das Verarmungsgebiet 22 einfällt, wird das Potential der vergrabenen Gate-Elektrode 4 j auf etwa -7 V gehalten, wobei angenommen wird, dass der Einfluss der während der Integrationszeit thermisch gene- I rierten Ladungsträger vernachlässigbar ist. Während der nun folgenden Ausleseperiode wird, vie in F±g."5 dargestellt ist, ! das Potential der zweiten Gate-Elektrode 13 wieder auf 0 V-gebracht. Dadurch, dass jedoch das Kanalgebiet 9 nach wie vor völlig von der Verarmungszone oder dem Verarmungsgebiet 22 ι gesperrt wird, kann zwischen der Source-Zone 8 und der Drain-Zone 7 praktisch kein Strom fliessen, wodurch an der Ausgangsklemme 21 kein Signal erscheinen wird.

Dann wird in einem nächsten Zyklus die vergrabene

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. 6973. - 2.6 - 2.2.,5.Ih.

Gate-Elektrode h aufs neue aufgeladen, wonach eine neue Integratibnsperiode t,- — t^ folgt, während deren eine Menge Strahlung 5 3-ⁿ und/oder nahe bei dem Verarmungsgebiet 22 einfällt und dort absorbiert wird, wobei Loch-Elelctron-Paar.e erzeugt werden, die eine Entladung der schwebenden Gate-Elektrode h zur Folge haben. Das Potential der schwebenden. Gate-Elektrode k wird daher zunehmen, wie in Pig. 6 scheniatisch und beispielsweise angegeben ist. Die Dicke des Verarmungsgebietes 22 nimmt dabei infolge der niedrigeren Sperrspannung am pn-Uebergang 10 ab, wodurch zwischen der Source-Zone 8 und der Drain-Zone 7 ein direkter leitender Kanal in Abhängigkeit von der Spannung an der zweiten Gate-Elektrode gebildet Airerden kann. Dadurch, dass die schwebende Gate-Elektrode auf praktisch die Schwellwertspannung des Feldeffekttransistors eingestellt war, wird die Leitfähigkeit dieses leitenden Kanals praktisch nur durch die Menge eingefallener Strahlung bestimmt und nicht oder nur in geringem Masse von der Streuung in der -S ehwellwert spannung beeinflusst, welche Streuung ; insbesondere durch eine Streuung in der Dicke des Kanalgebietes 9 herbeigeführt werden kann.

Beim Auslesen (t^-t—) wird das Potential der zweiten Gate-Elektrode aufs neue auf 0 V gebracht, wodurch bei dem gegebenen Spannungsunterschied zwischen der Source-Zone 8 und der Drain-Zone 7 ein-Strom fHessen kann, der ein elektrisches Signal an der Ausgangskierame 21 hervorruft (siehe Fig. 7).

Es sei bemerkt, dass das Auslesen des in der Gate-

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PEN.6973. - 27 - 22.5.7**.

Elektrode h gespeicherten Signals nichtdestruktiv ist und dadurch u.a. während eines so langen ZeitintervalIs stattfinden kann, dass Sehaltimpulse, die zumeist dem Ausgangssignal überlagert sind, keine Schwierigkeiten mehr bereiten.

In dem nächsten Zyklus, der aus dem Aufladen der Zone h_t wobei die erzeugten Ladungsträger wieder entfernt werden (t~-tg) aus der Integrationsperiode to-tq und aus dem Auslesen (*ο~*ιο) besteht, ist beispielsweise der Fall dargestellt, indem die einfallende Strahlxuag 5» die in und/oder nahe bei dem Verarmungsgebiet 22 einfällt, eine grSssere Intensität als die Strahlung "aufweist, die während des Zeitintervalls zwischen t_c und t_£ einfällt und absorbiert wird.

5 ο

Das Potential der schwebenden Gate-Elektrode (der vergrabenen Zone) nimmt dadurch stärker als im Zeitintervall t_-t>- zu, was auch für die Leitfähigkeit im Kanalgebiet 9 zutrifft.

In dem nächsten Zyklus, der aus dem Aufladen der Zone h (*io"~*11^* ^aus ^⁶¹" iB-tegra/feionspexiode (t-.-t.,) und aus dem Auslesen (*ΐ2""*ΐτ) besteht, ist beispielsweise der Fall dargestellt, in dem die Halbleiteranordnung überbeleuchtet wird. Die Intensität der einfallenden Strahlung ist dabei derart gross, dass das Verarmungsgebiet 22 beim Fehlen einer Spannung an der zweiten Gate—Elektrode 13 völlig verschwinden kann. Dadurch, dass aber an die zweite Gate-Elektrode ein Potential von etwa -8 V angelegt ist, tritt, wenn das Potential der vergrabenen Zone *t-einen Wert von etwa -1 V erreicht, "punch-trough" von der zweiten Gate-

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PHN.6973. - 28 - 22.5.7^.

Elektrode 13 völlig verschwinden kann. Dadurch, dass aber an die zweite Gate-Elektrode ein Potential von etwa -8 V angelegt ist, tritt, wenn das Potential der vergrabenen Zone h einen Tvert von etwa -1 y erreicht, "punch-trough" von der zweiten Gate-Elektrode 13 zu der vergrabenen Zone auf» Dadurch wird, ungeachtet der weiteren einfallenden Strahlung, das Potential der vergrabenen Zone h auf etwa -1 V gehalten, wobei das Kanalgebiet 9 einerseits von dem gesperrten pn-Uebergang 10 und andererseits von dem gesperrten pn-Uebergang 14 völlig gesperrt ist, so dass nur während der Ausleseperiode zwischen t-₂ und t₁„ ein elektrischer Strom zwischen der Source-Zone 8 und der Drain-Zone 7 fliessen kann. '

Auf analoge Weise können die anderen Feldeffekttransistoren T₂* T„ usw.- betrieben werden, wobei z.B. an die zweiten Gate-Elektroden 13 nacheinander die in Fig. 5 dargestellten Spannungen angelegt werden, wodurch der Ausgangsklemme jeweils reihenmässig ein Ausgangssignal entnommen werden kann, das ein Mass für die Menge Strahlung ist, die in oder nahe bei der Gate-Elektrode k jedes Transistors eingefallen ist. Durch den beschriebenen Betriebsmodus, bei dem jeder Transistor jeweils auf die eigene, zu dem Transistor gehörige Schwellwertspannung beim Aufladen der vergrabenen Zonen h eingestellt wird, werden die Transistoren T₁, Tp, T„ usw. bei Absorption gleicher Mengen an elektromagnetischer Strahlung praktisch gleiche Ausgangssignale liefern, ungeachtet

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PHN.6y?3. - 29 - 22.5.7*U

der Streeung in den Schwellwertspannungen, Dadurch eignet sich die beschriebene Anordnung besonders gut zum Detektieren von Strahlung nur sehr geringer Intensität.

Bei der Herstellung der hier beschriebenen Halbleiteranordnung wird von einem η-leitenden Halbleitersubstrat 23 ausgegangen, das zu dem schichtförmigen Gebiet 3 gehört. Die Dicke und der spezifische Widerstand des Substrats 23 betragen etwa 250 /um bzw, 1 fl.cm oder höher. Der zuletzt genannte spezifische Widerstand beträgt vorzugsweise mindestens 5.ft.cm.

Das Substrat 23 wird örtlich, mit p-leitenden Oberflächenzonen versehen, aus denen in einer späteren Kerstellungsstufe die vergrabenen Zonen k erhalten werden können.

Auf in'der Halbleitertechnik übliche Weise wird auf dem Substrat 23 eine η-leitende epitaktische Siliciumschicht 2k angewachsen, die ebenfalls zu dem schichtförraigen Gebiet 3 gehört. Die Dicke und der spezifische Widerstand der Schicht Zh betragen etwa 5 - 7/^⁰¹¹ bzw, etwa 5 £t.cm.

Während des Anwachsens■der epitaktischen Schicht Zk - und während etwaiger weiterer thermischer Behandlungen der herzustellenden Halbleiteranordnung - diffundieren die Verunreinigungen aus den in dem Substrat 23 angebrachten p-leitenden Oberflächenzonen in die epitaktische Schicht Zk und bilden an der Stelle der Grenzfläche zwischen der epitaktischen Schicht Zk und dem Substrat 23 die vergrabenen p-leitenden Zonen k. Die lateralen Abmessungen der Zonen k

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PEN.6973. - 30 - 22.5.74.

können in Abhängigkeit von der Anwendung der Halbleiteranordnung gewählt werden und betragen im vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa 300 χ 300 /am»

Die Dicke der epitaktischen Schicht Zk und die Dotierungskonzentration dieser Schicht sowie die endgültige Dicke der vergrabenen Zonen k, die die Schwellwertspannungen der Feldeffekttransistoren nitbestimmen, weisen im allgemeinen eine gewisse Streuung auf, die eine Streuung in den Schwellwertspannungen von etwa 0,5 V zur Folge hat. Diese Streuung beeinflusst aber die elektrischen Ausgangssignale der Halbleiteranordnung praktisch nicht, wie bereits beschrieben wurde.

In der auf dem Substrat 23 angewachsenen epitaktisehen Schicht Zk werden dann die ringförmigen p-leitenden Oberflächenzonen 13» die die zweiten Gate-Elektroden der Transistoren bilden, und die η-leitenden Kontaktzonen 19 durch. j Diffusion oder durch Ionenimplantation angebracht. Durch das j Niederschlagen von Aluminium und durch die üblichen Photoätztechniken können die Kontakte I5 und 16 angebracht werden, die über Kontaktlöcher in der Isolierschicht 18 mit den Oberflächenzoneii 13 bzw, den Kontaktzonen. 19 kontaktiert werden.

Die Die: e der p-leitenden Zonen 13 beträgt etwa 0,5/^^5 wobei die Dick- des Kanalgebietes 9 Z₁B, etwa 2 Aim sein kann. Die ^!'punch-trc-gh^l!-Spannuiig beträgt bei dieser Dicke des Kanalgebietes ,» und bei der gegebenen Dotierungskonzentration im Kanalgebiet 9 (epitaktische Schicht 24) etwa 7 ^v·

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PHN.6973. - 31 - ' 22.5.7^.

Die seitlichen Abmessungen der zweiten Gate-Elektroden betragen, am Aussenrande gemessen, etwa 25 x 25 /um und, am Innenrande gemessen, etwa 15 χ 15 /um. Die vergrabenen Zonen h ragen daher, auf die Oberfläche gesehen, weit aus den Rändern der zweiten Gate-Elektroden hervor, wodurch die Menge Strahlung, die beim Betrieb in und/oder nahe bei der zweiten Gate-Elektrode 13 eingefangen wird und nicht wesentlich zu der Photoempfindlichkeit der Anordnung beiträgt, verhältnismässig klein ist. -

Die Halbleiteranordnung nach dem beschriebenen Aus-

führungsbeispiel enthält eine linienförmige Reihe photoempfindlicher Elemente und kann z.B. zum Identifizieren von Zeichen verwendet werden. In Fig. 8 ist in Draufsicht und in Fip. 9 im-Querschnitt längs der Linie IX-IX der Fig. 8 ein Teil einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung mit einer zweidimensionalen Matrix photoempfindlicher Elemente dargestellt. Diese photoempf iiidlichen Elemente werden, wie im vorangehender Ausführungsbeispiel, d-urch p-leitende vergrabene Zonen 30 gebildet, die einen pn-XJebergang 31 mit dem schichtförmigen n-leitenden Gebiet 32 bilden und je eine elektrisch schwebende Gate-Elektrode eines Feldeffekttransistors bilden. Die Feldeffekttransistoren, von denen in Fig. 8 nur der Transistor T₁ völlig und die Transistoren Tp, T„ nur teilweise dargestellt sind, enthalten je eine an die Oberfläche 33 des schichtförmigen Gebietes grenzende Drain-Zone 3^_} die mit einer niederohriicen Jfontaktzone 35 versehen ist, die, vie das

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PIiN". 6973. - 32 - 22.5.7^.

schichtförmige Gebiet 32, den N-Leitfähigkeitstyp aufweist, aber eine höhere Dotierungskonzentration als das schichtfö"rmige Gebiet besitzt. Es sei bemerkt, dass die Kontaktzonen 35 in Fig, 8 der Deutlichkeit halber nicht dargestellt sind«

Die Drain-Zonen (34, 35) sind je, auf die Oberfläche gesehen, völlig von ringförmigen p-leitenden Oberflächenzonen 36 umgeben, die je eine zweite Gate-Elektrode des betreffenden Feldeffekttransistors bilden.

Die zweiten Gate-Elektroden 36 und die elektrisch schwebenden vergrabenen Gate-Elektroden 30 definieren ein zwischenliegendes Kanalgebiet 37» Die Feldeffekttransistoren T-. — T„ enthalten weiter Source-Zonen, die, wie im vorangehenden Ausführungsbeispiel, gemeinsam sind und mit 32 bezeichnet werden. Das schichtförmige Gebiet 32 kann an der Stelle der Oberfläche 2 oder auf der Unterseite mit einer nicht näher dargestellten Elektrode versehen sein, die eine den Transistoren T- - T« gemeinsame Source-Elektrode bildet.

Die genannten zweiten Gate-Elektroden 36 dienen zum elektrischen Aufladen der vergrabenen Gate-Elektroden" 30 und sind zu diesem Zweck mit elektrischen Anschlüssen in Form einer Anzahl praktisch paralleler Metallstreifen 38 versehen, die an der Stelle der Kontaktöffnungen 39 mit den Gate-Elektroden 36 kontaktiert sind. Die Kontaktöffnungen 39 sind in einer auf der Oberfläche 33 liegenden Isolierschicht kO angebracht, die in Fig. 8 der Deutlichkeit halber nicht dargestellt ist.

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PIM. 6973* - 33 - 22.5.7^.

Die Drain-Zonen (3h, 35) sind ebeanfalls mit elektrischen Anschlüssen in Form von Metallstreifen %1 versehen, die mit den Kontaktzonen 35 kontaktiert sind. liiLe aus*¹ den Fig, 8 und hervorgehet, wirken die niederohmigen n—leitenden Kontaktzonen 35 als Unterführungen für die ele&trischen Anschlüsse 41, wobei jede Kontaktzone 35 jeweils zweimal mit den Metallstreifen 41 kontaktiert ist. Die Metallstreifen 38 kreuzen die Kontaktzonen 35 "und sind von diesen Zonen durch die Isolierschicht 4θ'getrennt, so dass eine Einschichtverdrahtung genügt. Das Muster sich kreuzender Metallstreifen 38 und hl kann auch derart angeordnet werden, dass die Kreuzstellen ausserhalb der Feldeffekttransistoren liegen. In diesem Falle können in dem Gebiet 32 diffundierte Unterführungen für die Kreuzstellen angebracht werden. Die Zonen 3^·» 35 oxlu 36 der Feldeffekttransistoren können dann z.B. kleiner ausgeführt werden, wodurch die phot ©empfindliche Oberfläche pro Transistor relativ grosser wird. Dieser Vorteil kann auch durch Anwendung von Doppe 1 schicht verdrahtung erhalten werden, wobei im allgemeinen auch Raum an der Oberfläche eingespart wird ,

Beim Betrieb können an die elektrischen Anschlüsse Spannungen angelegt werden, wie sie in Fftg, 5 dargestellt sind. Dabei werden z.B. die zu derselben, waagerechten Reihe gehörigen Feldeffekttransistoren jeweiXs zugleich aufgeladen. Auch können die Feldeffekttransistoren alle zugleich aufgeladen werden. Der Ladungszustand der zu -einer derartigen Reihe

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Pia. öS' 73. ■ - 34 - - 22.5.74.

von Feldeffekttransistoren gehörigen durch die vergrabenen Zonen 30 gebildeten ersten Gate-Elektroden, der die Leitfähigkeit in jedem der-Kanalgebiete 37 bestimmt und ein Mass für die Menge absorbierter elektromagnetischer Strahlung ist, kann z.B. dadurch bestimmt werden, dass über den Metallkontaktstreifen 4i der Spalte von Feldeffekttransistoren, zu der der auszuwählende Transistor gehört, (z,B_f der Spalte, zu der die Transistoren T₁₇, T₁ und T« gehören) an die zu adressierende Drain-Zone (34, 35) ein Spannungsimpuls angelegt wird, wodurch zwischen der Source—Zone 32 und der adressierten Drain—Zone (34, 35) ein Strom fliessen wird, der ein Mass für die Leitfähigkeit des Kanalgebietes 37 und damit des Ladungszustandes der vergrabenen Zone 30 des betreffenden Feldeffekttransistors ist. Auch können die zu derselben waagerechten Reihe gehörigen. Feldeffekttransistoren zugleich dadurch ausgelesen werden, dass an alle elektrischen Anschlüsse 4i zugleich eine Spannung angelegt wird. Die von den Transistoren gelieferten Ausgangssignale können z.B. in ein Schieberegister eingeführt und dann nacheinander dem Ausgang des Schieberegisters entnommen werden«

Der elektrische Strom zwischen dem Source—Gebiet 32 und jedem der Drain-Gebiete (34, 35) ist ein zuverlässiges Mass für die Menge absorbierter Strahlung, indem durch den bereits an Hand des obenbeschriebenen Ausführungsbeispiels beschriebenen Aufladevorgang die vergrabene Gate-Elektrode jedes Transistors elektrisch auf praktisch-die "punch-trough"-

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FUN.6973. - 35 - 22.5.7^.

Spannung dieses Transistors aufgeladen wird. Dadurch wird bei Absorption von Strahlung in jedem Transistor direkt ein leitender Kanal zwischen den Source- und der Drain-Zone gebildet, während beim Fehlen von Strahlung das Kanalgebiet durch den gesperrten pn—Uebergang zwischen dem Kanalgebiet und der vergrabenen Zone 30 gesperrt bleibt.

Im vorliegenden Ausfilhrungsbeispiel werden die elektrisch schwebenden Gate—Elektroden, die die photoempfindlichen Elemente bilden, wie im obenstehenden Ausführungsbeispiel, durch p—leitende vergrabene Zonen zwischen einem Substrat und einer epitaktischen Schicht vom n—Typ gebildet« Zur Erhöhung der Photoempfindlichkeit der Anordnung werden die Abmessungen der vergrabenen Zonen gross in bezug auf die Abmessungen der durch p-leitende Oberflächenzonen gebildeten zweiten Gate-Elektroden gewählt, die zum elektrischen Aufladen der vergrabenen Zonen dienen. Dadurch ist der Bruchteil der Gesamtmenge an einfallender Strahlung, der in und/oder nahe bei den genannten Gate-Elektroden einfällt und daher nicht oder praktisch nicht zu der Entladung der vergrabenen Zonen beiträgt, verhältnismässig klein.

In einer Anzahl Anwendungen können aber vorteilhafter— weise die photoempfindlichen Elemente durch Oberflächenzonen gebildet werden, wie nachstehend an Hand der Fig. 10, 11 und beschrieben wird.

In Fig. 10 ist ein Teil einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung in Draufsicht dargestellt, welcher Teil drei

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PKN.6973. -■36 - ' 22.5.7^.

Transistoren T₁ , Τ« und T„ enthält, die einen Teil einer linearen Reihe von Feldeffekttransistoren, wie Transistoren T- - T„ im ersten Ausführungsbeispiel, oder einen Teil einer zweidimensionalen Matrix von Feldeffekttransistoren bilden können, wie an Hand des vorhergehenden Ausfuhrungsbeispiels beschrieben ist. Querschnitte durch die Halbleiteranordnung ISngs der Linien XI-XI und XII-XII sind in den Fig. 11 bzw. 12, dargestellt.

Die Transistoren T-, T„, T„ usw. sind in einem Halbleiterkörper 50 angebracht, der aus einem Substrat 51 aus n-leitendera Silicium mit einer darauf angewachsenen epitaktischen Schicht 52 ebenfalls aus η-leitendem Silicium besteht. Wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen enthalten die Feldeffekttransistoren nach der Erfindung je zwei Gate-Elektroden, und zwar eine Gate—Elektrode, die durch eine Halbleiterzone gebildet wird, die zugleich ein photoempfindliches Element bildet, und eine Gate-Elektrode, die dazu dient, zunächst die genannte Gate-Elektrode elektrisch aufzuladen.

In Abweichung von den vorhergehenden Ausführungsbeispielen werden aber in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die genannten ersten, die photoempfindlichen Elemente bildenden Gate-Elektroden durch je eine an die Oberfläche 53 des HaIbleiterkSrpers 50 grenzende p-leitende Oberflächenzone $h gebildet.

Die genannten zweiten Gate—Elektroden, die zum elektrischen Aufladen der elektrisch schwebenden Gate-Elektroden 5^

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PEN.6973.

_mm o *y _mm 22 *5 *y/|

dienen, enthalten je einen Teil in Form einer in der Nähe der Grenzfläche zwischen der epitaktischen Schicht 52 und dem Substrat 51 angebrachten p-leitenden vergrabenen Zone 55» die einen pn-Uebergang 56 mit dem Halbleiterkörper 50 bildet.

Die vergrabenen' Zonen 55 sind, auf die Oberfläche 53 gesehen, unter den Oberflächenzonen 5^· gelegen iund bestimmen je mit den Oberflächenzonen 5h ein zwischenliegendes Kanal— gebiet 57 der Transistoren T-, T„, T« usw. *

Ueber eine an die Oberfläche 53 des Halbleiterkörpers grenzende Kontaktzone 58 vom p-Typ, die sich von der Oberfläche 53 zu der vergrabenen Zone erstreckt, sind die vergrabenen Zonen 55 mit je- einem elektrischen Anschluss verbunden. Dieser elektrische Anschluss enthält weiter einen Metallkontakt in Form eines Äluminiumstreifens 59t der über Kontaktlöcher in einer auf der Oberfläche 55 angebrachten (und in Fig. 10 der Deutlichkeit halber nicht dargestellten) Oxidschicht 60 mit den Kontakt Zonen 58 kontaktiert ist.

Die Oberflächenzonen 5h sind ringförmig gestaltet oder weisen wenigstens eine geschlossene Geometrie auf und schliessen je das Drain-Gebiet 61 des zugehörigen Feldeffekttransistors ein« Die Drain-Gebiete 61 enthalten je eine niederohmige, hochdotierte η-leitende Kontakt zone, die, wie die Kontaktzonen 35 im vorhergehenden Ausführungsbeispiel, als Unterführung unter dem Aluminiumstreifen 59 für die Aluminiumstreifen 62 dienen können, die mit den Drain-Zonen kontaktiert sind und die Drain-Elektroden bilden·

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PHN.6973. - 38 - 22.5.7^.

Dadurch, dass die vergrabenen Zonen 55 nicht, wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, die photoempfindlichen Elemente bilden, können die Abmessungen dieser Zonen mit denen der ringförmigen Oberflächenzonen 5^ vergleichbar sein. Die Empfindlichkeit der Halbleiteranordnung gemäss dem vorliegenden Ausführungsbexspiel kann zwar, abhängig von der Wellenlänge der einfallenden Strahlung, kleiner als die Empfindlichkeit der Halblexteranordnungen gemäss den vorhergehenden Ausführungsbexspielen sein, aber die Struktur wird im allgemeinen gedrängter sein, was für eine Anzahl Anwendungen vorteilhaft ist.

Die Halbleiteranordnung kann auf ähnliche Weise wie die Halbleiteranordnung nach, dem vorstehenden Ausführungsbexspiel betrieben werden, wobei die Gate-Elektroden 55 über die Elektroden 59 z.B. mit einer Spannungsquelle verbunden werden, die eine ähnliche Spannung wie die nach Fig. 5 liefert. Die elektrisch schwebenden Gate-Elektroden 5^ werden vor jeder Integrationsperiode elektrisch auf einen Spannungspegel aufgeladen, der praktisch gleich der Schwellwertspannung jedes Transistors ist. Der Einfluss der Streuung in den Schwellwertspannungen auf die Ausgangssignale wird dadurch erheblich verringert, wodurch die Transistoren bei Absorption gleicher Mengen elektromagnetischer Strahlung praktisch gleiche Ausgangssignale liefern werden.

Die Halbleiteranordnung kann auf gleiche TCeise wie die Halbleiteranordnung nach dem ersten Ausführungsbexspiel

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PHN.6973. - 39 - * 22.5.7**.

hergestellt werden, mit dem Unterschied, dass nach dem Anwachsen der epitaktischen Schicht 52 und vor dem Anbringen der p-leitenden Oberflächenzonen 5^ örtlich eine tiefe p-Diffusion zum Erhalten der p-leitenden Kontaktzonen 58 durchgeführt wird.

Es dürfte einleuchten, dass sicfe die Erfindung nicht auf die hier beschriebenen Aüsführungsformen beschränkt, sondern dass im Rahmen der Erfindung für.den Fachmann viele Abwandlungen möglich sind.

So können z.B. die Leitfähigkeitstypen der verschiedenen Halbleitergebiete und -zonen umgekehrt werden, wobei naturgemäss auch die Polarität der beim Betrieb anzulegenden Spannungen umgekehrt werden soll. Weiter können statt Silicium auch andere geeignete Halbleitermaterialien, wie z.B. A B -Verbindungen, verwendet werden. Die elektrischen Anschlüsse können statt aus Aluminium z.B. aus polykristallinem Silicium hergestellt sein.

Die Transistoren können statt nacheinander z.B. pro Reihe zugleich ausgelesen werden, wobei die Ausgangssignale einem Schieberegister zugeführt und am Ausgang des Schieberegisters nacheinander ausgelesen werden können.

Ausser den Feldeffekttransistoren können auch weitere Schaltungselemente im Halbleiterkörper angebracht sein, die zusammen mit den photοempfindlichen Feldeffekttransistoren eine integrierte Schaltung bilden und die z.B. einen Teil der xy-Matrix der Halbleiteranordnung bilden können.

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HK.6973. - ho - 22.5.7¹U

Welter kann statt eines η-leitenden Substrats auch, ein p—leitendes Substrat verwendet werden, wobei die p-leitenden vergrabenen Gate-Elektroden von dem Substrat durch, örtlich angebrachte η-leitende Zonen getrennt werden.

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Claims

PHR". 6973 - ΚΛ - 22.5.7^.

PATEIiTANSPRUECHE:

1, ) Halbleiteranordnung zur Umwandlung von Strahlung z.B, eines elektromagnetischen Signals, in ein elektrisches Signal, insbesondere Bildsensor, mit einem Halbleiterkörper mit einem an eine Oberfläche grenzenden schichtförmigen Gebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp, in das eine Anzahl Zonen vom zweiten Leitfähigkeitstyp eingebettet sind, die je ein photoempfindliches Element bilden und je eine Gate—Elektrode (weiter als erste Gate-Elektrode bezeichnet) eines. Feldeffekttransistors mit einem an die erste Gate-Elektrode grenzenden Source-Gebiet und Drain-Gebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp und einem zwischenliegenden Kanalgebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Zonen in elektrischer Hinsicht schwebend sind und zum Aufladen dieser Zonen, wobei die pn-Uebergänge zwischen diesen Zonen und dem schichtförmigen Gebiet in der Sperrichtung vorgespannt werden, jeder Feldeffekttransistor mit einer zweiten Gate-Elektrode versehen ist, die durch einen gleichrichtenden Uebergang von dem Kanalgebiet getrennt ist und einen elektrischen Anschluss enthält, wobei die Kanalgebiete der Transistoren sich zwischen je der ersten und der zweiten Gate—Elektrode des betreffenden Transistors erstrecken.

2» Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten zweiten Gate-Elektroden der Feldeffekttransistoren durch je ein Halbleitergebiet vom zweiten Leitfähigkeitstyp gebildet werden, das einen pn—Uebergang

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mit dem Kanalgebiet des zugehörigen Feldeffekttransistors bildet.

3. Halbleiteranordnung nach Anspruch. 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Gate-Elektroden der Feldeffekttransistoren durch in dem schichtf örinigen Gebiet angebrachte

Zonen vom zweiten Leitfähigkeitstyp gebildet werden, die lateral voneinander getrennt sind und wenigstens örtlich an die Oberfläche des Halbleiterkörpers grenzen. h. Halbleiteranordnung nach Anspruch 2 oder 3 ι dadurch gekennzeichnet, dass eine der Gate-Elektroden der Feldeffekttransistoren durch eine in dem schichtförmigen Gebiet vom ersten. Leitfähigkeitstyp angebrachte ringförmige Oberflächenzone vom zweiten Leitfähigkeitstyp gebildet wird, wobei die Teile des schichtförmigen Gebietes, die, auf die Oberfläche gesehen, von den ringförmigen Zonen umschlossen werden, zu den Source— oder Drain-Gebieten der Feldeffekttransistoren gehören.

5. Halbleiteranordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte erste Gate-Elektrode jedes Feldeffekttransistors durch eine in dem schichtförmigen Gebiet angebrachte vergrabene Zone vom zweiten Leitfähigkeitstyp gebildet wird, während die zweite Gate-Elektrode, die mit einem elektrischen Anschluss versehen ist, durch eine in dem schichtförmigen Gebiet angebrachte Oberflächenzone vom zweiten Leitfähigkeitstyp gebildet wird.

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6. Halbleiteranordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass, auf die Oberfläche gesehen,, die durch eine
Oberflächenzone gebildete zweite Gate-Elektrode jedes Feldeffekttransistors völlig oberhalb der durch eine vergrabene Zone gebildeten ersten Gate-Elektrode des zugehörigen FeIdeffekttransistors liegt, wobei die vergrabene Zone aus den Rändern der Oberflächenzone hervorragt.

7« Halbleiteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des aus dem Rand der Oberflächenzone hervorragenden Teiles der vergrabenen Zone mindestens die Hälfte der Gesamtoberflache der vergrabenen Zone betrSgt. 8. Halbleiteranordnung nach Anspruch 6 oder 71 dadurch gekennzeichnet*, dass der Teil des schichtförmigen Gebietes, der oberhalb des genannten, aus dem Rand der Oberflächenzone hervorragenden Teiles der vergrabenen Zone liegt und sich
von der vergrabenen Zone bis zu der Oberflächenzone erstreckt, eine niedrigere Dotierungskonzentration als die
genannte Oberflächenzone aufweist,

9· " Halbleiteranordnung nach einem oder mehreren der
Ansprüche 2 bis h_t dadurch gekennzeichnet, dass die genannten ersten Gate-Elektroden durch je eine an die Oberfläche
grenzende Oberflächenzone vom zweiten Leitfähigkeitstyp gebildet werden und die genannten zweiten Gate-Elektroden
je einen Teil in Form einer in dem schichtförmigen Gebiet
angebrachten vergrabenen Zone vom zweiten Leitfähigkeitstyp Enthalten, die, auf die Oberfläche gesehen, unter der genannten ·

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Oberflächenzone liegt tind über eine an die Oberfläche grenzende IContaktzone vom zweiten LeitfShigkeitstyp rait dem elektrischen Anschluss verbunden ist;· 10·' Halbleiteranordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe über die elektrischen Anschlüsse eine Spannung an die zweite Gate-Elektrode jedes Feldeffekttransistors angelegt wird, wobei zwischen den genannten zweiten Gate-Elektroden und den zugehörigen elektrisch schwebenden ersten Gate-Elektroden "punch-trough" auftritt, wobei die genannten ersten Gate-Elektroden elektrisch aufgeladen werden.

11. - Halbleiteranordnung nach Anspruch. 10, dadurch gekennzeichnet, dass die an die genannte zweite Gate-Elektrode jedes Transistors anzulegende Spannung mindestens gleich dem Zweifachen der "punch-trough"-Spannung zwischen den genannten ersten und zweiten Gate-Elektroden ist.

12. Halbleiteranordnung nach Anspruch. 11, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Spannung mindestens gleich dem Zweifachen der minimalen Spannung ist, die benötigt wird, um in jedem Feldeffekttransistor "punch-trough" zwischen der ersten und der zweiten Gate-Elektrode zu bewirken.

13· Halbleiteranordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufladen der die photoempfind— liehen Elemente bildenden schwebenden Gate-Elektroden der Feldeffekttransistoren an die zugehörigen zweiten Gate—Elektroden

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eine Spannung angelegt wird, bei der der pn-Ueber-gang zwischen der zweiten Gate—Elektrode und dem zugehörigen Kanalgebiet gesperrt wird.

lh. Halbleiteranordnung nach. Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung am pn—Uebergang zwischen der zweiten Gate-Elektrode und dem zugehörigen Kanalgebiet mindestens gleich der "punch-trough¹¹-Spannung zwischen der zweiten Gate-Elektrode und der ersten Gate-Elektrode des betreffenden Feldeffekttransistors ist.

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