DE2501934C2

DE2501934C2 - Verfahren zum Betrieb eines ladungsgekoppelten Halbleiter-Bauelementes und ladungsgekoppeltes Halbleiter-Bauelement zur Durchführung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE2501934C2
Application number: DE2501934A
Authority: DE
Inventors: Darrell M. Newport Beach Calif. Erb; John M. Costa Mesa Calif. Hartman
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1974-01-25
Filing date: 1975-01-18
Publication date: 1982-11-11
Also published as: JPS5238398B2; NL172705C; NL7500888A; GB1496081A; JPS50105392A; DE2501934A1; US4093872A; NL172705B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines ladungsgekoppelten Halbleiter-Bauelemsntes mit j-inem Halbleitersubstrat, einer auf eine Oberfläche des Halbleitersubstrats aufgebrachten dielektrischen Schicht und einer Anzahl in oder auf der dielektrischen Schicht derart angeordneten Elektroden, da3 sie in Abhängigkeit von periodisch angelegten Spannungen die Ausbildung von Potentialtöpfen und das Speichern von Paketen elektrischer Ladungsträger in der. Potentialtöpfen sowie die Übertragung der Pakete elektrischer Ladungsträger längs der Potentialtöpfe bewirken, bei dem wenigstens einem Potentialtopf eine Einrichtung zum Injizieren von Ladungen in das Halbleitersubstrat und zwischen diese Finrichtung und diesem wenigstens ei;ien Potentialtopf eine Elektrodenanordnung vorhanden ist.

Derartige Halbleiter-Bauelemente sind aus den Zeitschriften »Internationale elektronische Rundschau«, 1973, Nr. i 1, S. 239 bis 244, und »RCA Review«, Band 34, 1973, S. 164 bis 203, bekannt. Bei diesen bekannten Halbleiter-Bauelementen wird die Einrichtung zum Injizieren der Ladungsträger von einer Eingangsdiode mit einem pn-übergang gebildet Beim Betrieb dieser ladungsgekoppelten Halbleiter-Bauelemente werden an die Elektrodenanordnung, die sich zwischen der Einrichtung zum Injizieren von Ladungen und dem benachbarten Potential .opf befindet, in gleicher Weise Spannungen periodisch angelegt wie an die anderen Elektroden, die zum Speichern von Paketen elektrischer Ladungsträger in Potentialtöpfen sowie zur Übertragung der Pakete elektrischer Ladungsträger längs der Potentialtöpfe dienen. Demgemäß entspricht auch die Ausbildung der zwischen der Einrichtung zum Injizieren von Ladungen benachbarten Elektrodenanordnung der Ausbildung der übrigen Elektroden des Halbleiter-Bauelementes. So sind solche Elektrodenan-Ordnungen bekannt, die nur eine einzige Elektrode umfassen, aber auch Elektrodenanordnungen, die aus zwei sich überlappenden Abschnitten bestehen.

ⁿ.in wesentliches Anwendungsgebiet solcher ladungsgekoppelten Halbleiter-Bauelemente liegt in der Bildabtastung. In der erwähnten Literaturstelle »Internationale elektronische Rundschau« ist eine Anordnung beschrieben, bei welcher solche ladungsgekoppelten Halbleiter-Bauelemente als Zwischenspeicher und Ausgangsregister für die Pakete elektrischer Ladungsträger dienen, welche verschiedenen Bildpunkten zugeordnet sind. Dabei wird der Sensor ebenfalls von ladungsgekoppelten Halbleiter-Bauelementen der beschriebenen Art gebildet.
In ähnlicher Weise ist es auch möglich, solche

Halbleiter-Bauelemente als Zwischenspeicher und Ausgangsregister für in Gruppen angeordnete Infrarot-Detektoren oder Infrarot-Photoelemente zu verwenden, die zur Aufnahme von Infrarot-Bildern eingerichtet

sind. Bei solchen Anordnungen wird das Infrarot-Bild über die Detektorspalten so abgetastet, daß aufeinanderfolgende Detektoren einer bestimmten Spalte einen bestimmten Teil des Bildes nacheinander abtasten. Bei einer solchen Anordnung werden die von den Detektoren einer Spalte erzeugten Signale einer die Signale verschiebenden Einrichtung zugeführt, so daß die Signale, die von allen Detektoren dieser Spalte erzeugt werden, am Ausgang der Vorrichtung zur gleichen Zeit eintreffen. Auf diese Weise werden zufällige Änderungen im Ansprechverhalten der verschiedenen Detektoren durch eine Mittelung der angesammelten Ausgangssignale auf ein Minimum reduziert Eine aus diskreten Komponenten aufgebaute Verzögerungsleitung für eine solche Signalverschiebung und Integration ist aus der US-PS 37 23 642 bekannt

Der Verwendung von Halbleiter-Bauelementen der eingangs beschriebenen Art als Verzögerungsleitung für die Verschiebung und Integration der Signale, die von solchen Einrichtungen zur Aufnahme von Infrarot-Bildern geliefert werden, standen bisher Schwierigkeiten entgegen, welche die Anwendung solcher H ilbleiter-Bauelemente für diesen Zweck unmöglich machten.

Das erste Problem, das bei der notwendigen direkten Einkopplung der Signale entsteht besteht darin, daß von der nächstgelegenen Ladungsübertragungs-Elektrode Spannungsspitzen in die Einrichtung zum Injizieren von Ladungen rückgekoppelt werden, welche durch die an diese Elektrode angelegten Taktimpulse hervorgerufen werden. Der Grund für diese Rückkopplung in die Injektions-Einrichtung besteht darin, daß die nächstgelegene Ladungsübertragungs-EIektrode normalerweise die Injektions-Einrichtung überlappt, um die Ladung steuern zu können, die von der Injektions-Einrichtung in den mit dieser Elektrode verbundenen Potentialtopf übertragen werden soll. Die Überlappung erzeugt eine Kopplungskapazität und es ist diese Kapazität über welche die Spannungsspitzen in die Injektions-Einrichtung rückgekoppelt werden. Wenn an die Injektio! .-Einrichtung unmittelbar ein Detektor angeschlossen ist, so erscheinen die rückgekoppelten Spannungspitzen am Detektor und stören dessen Funktion.

Das Überlappen der Injektions-Einrichtung durch die erste Ladungsübertragungs-EIektrode erzeugt ein weiteres Problem, das darin besteht, daf> der Detektor nur während der EIN-Periode des Taktimpulses benutzt werden kann, der der ersten Ladungsübertragungs-EIektrode zugeführt wird. Während dieser EIN-Periode werden Ladungen, die duich die Injektions-Einrichtung injiziert werden, sofort von dieser Einrichtung entfernt, so daß weitere Ladungen vom Detektor aufgenommen werden können. Während der AUS-Periode des Taktes kann jedoch der Detektor nicht benutzt werden, weil sich während dieser Zeit die eintreffenden Ladungen an der Injektions-Einrichtung ansammeln und deren Vorspannung auf einen unzulässigen Wert anheben. Dies gilt insbesondere für Detektoren, die für Vorspannungen empfindlich sind, wie es bei Infrarot-Photoelementen der Fall ist Diese Detektoren haben bezüglich der Schwankungen von Vorspannungen, denen sie ausgesetzt sind, sehr begrenzte Toleranzen. Infolgedessen könnten solche Detektoren nicht ord' nungsgemäß arbeiten, wenn es ihrer Vorspannung erlaubt wäre, auf die Pegel anzusteigen, die das Ergebnis einer Ladungsansammlung während der AUS-Periode des Taktes wären. Wenr. dann der Detektor auf ein Arbeiten nur während der EIN-Periode des Taktes beschränkt würde, würde seine Empfindlichkeit vermindert, denn er würde nur während des Bnichteiles der Zeit arbeiten, welcher der EIN-Periode des Takte·., entspricht

Es wäre auch möglich, in ein ladungsgekoppeltes Halbleiter-Bauelement ein Signal von einem Detektor über einen Koppelkondensator zu injizieren. Eine solche Lösung hat mindestens den einen Nachteil, daß

ίο ein Kondensator, dessen Kapazität ausreichend wäre, um die Signa!, sehr geringer Frequenz zu übertragen, wie sie von manchen Detektoren geliefert werden, eine für die Verwendung mit Halbleiter-Anordnungen übermäßige Größe aufweisen müßte. Ein weiterer Grund dafür, daß ein Kondensator mit einer übermäßig großen Kapazität benötigt wurde, besteht darin, daß sich während des Betriebes des ladungsgekoppelten Halbleiter-Bauelementes Ladungen ansammeln und die Spannung am Kondensator und damit ebenfalls die Vorspannung des Detektors auf einen unzulässig hohen Wert anheben würde, wenn der Kondensator nicht einen sehr großen Wert hat

Demgemäß liegt der Erfindung die Au/gabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines ladungsgekoppelten Halbleiter-Bauelementes der eingangs besch-iebenen Art anzugeben, welches eine direkte Injektion eines von eintm IR-Detektor gelieferten Signales ermöglicht ohne daß die Funktion des Detektors nachteilig beeinflußt wird. Damit hängt unmittelbar zusammen, daß ein solcher Betrieb des Halbleiter-Bauelementes angestrebt wird, bei der für einen angeschlossenen IR-Detektor keine Schwankungen der Vorspannung auftreten, sei es durch die Ansammlung von Ladungen oder durch Spannungsstöße, die von Taktimpulsen herrühren. Dabei soll auch gewährleistet sein, daß der Detektor während der gesamten Betriebszeit ein nutzbares Signal liefert

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß an die Elektroden-Anordnung eine stationäre Vorspannung derart angelegt wird, daß ein Potentialtopf unter der Elektrodenanordnung erzeugt und ^:m Betrieb aufrechterhalten wird.

Bei einem bevorzugten ladungsgekoppelten Halbleiterbauelement zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Elektrodenanordnung einen der Einrichtung zum Injizieren vcn Ladungsträgern zunächst liegenden Übertragungsabschnitt und einen dem Potentialtopf zunächst liegenden Speicherabschnitt auf und der Potentialtopf unter der Elektrodenanordriung im Bereich des Speicherabschnittes ist tiefer als im Bereich des Übertragungsabschnittes.

Bei einem solchen Bauelement wirkt der Übertragungsabtchnitt der Elektrodenanordnung als Übertragungselektrode zwischen der Injektions-Sperrschicht und der nächstgelegenen, getakteten Übertragungselektrode des Halbleiter-Bauelementes. Eine Rückkopplung von Spannungsspitzen ist bei dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren mit einem solchen Halbleiter-Bauelement verhindert, weil nicht langer eine Notwendigkeit dafür bestef Ή daß die nächstgelegene, getaktete Übertragungselektrode die Injektions-Einrichtung überlappt Ebenso ist ein Ansammeln von Ladungsträgern und das Anwachsen einer Vorspannung verhindert, weil der Speicherteil der Elektrodenanordnung einen Potentialtopf erzeugt, der ein Reservoir bildet, in das Ladungsträger von der Injektions-Einrichtung auch dann abfließen können, wenn die Taktspannung an der nächstgelegenen Übertragungselektrode im AUS-Zu-

■ stand ist. Dieses Ladungsreservoir hält die Injektions-Einfichtung frei von Ladungsträgern Und versetzt sie in die Lage, zusätzliche Ladungsträger anzunehmen, wenn die ArbeitS'Vorspannung angehoben wird.

Weitere ladungsgekoppelte Halbleiter-Bauelemente zur Durchführung des Verfahrens sind in den weiteren Unti;ransprüchen gekennzeichnet

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines ladungsgekoppelten Halbleiter-Bauelements für das Betriebsverfahren nach der Erfindung, in welches Ladungsträger unmittelbar von einem IR-Detektor injiziert werden,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 durch das Halbleiter-Bauelement nach F i g. 1,

Fig.3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 durch das Halbleiter-Bauelement nach F i g. 1,

F i g. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der zur Ladungsübertragung dienenden Taktimpulse,

F i g. 5 und 6 zwei Diagramme, welche die Ladungsverteilung in dem Halbleiter-Bauelement während der ersten bzw. zweiten Hälfte des Taktzyklus veranschaulichen,

F i g. 7 die Charakteristik eines IR-Fotoelementes zur Veranschaulichung des Arbeitsbereiches,

F i g. 8 eine Draufsicht auf ein weiteres ladungsgekoppeltes Halbleiter-Bauelement,

Fig.9 einen Schnitt längs der Linie 9-9 durch das Halbleiter-Bauelement nach F i g. 8,

F i g. 10 einen Schnitt längs der Linie 10-10 durch das Halbleiter-Bauelement nach F i g. 8,

Fig. 11 eine Draufsicht auf ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel eines ladungsgekoppelten Halbleiter-Bauelementes und

Fig. 12 einen Schnitt längs der Linie 12-12 durch das Halbleiter-Bauelement nach Fig. 11.

Das in den F i g. 1 bis 3 als Ausführungsbeispiel dargestellte ladungsgekoppelte Halbleiter-Bauelement bildet eine Halbleiter-Speicheranordnung mit einem Speichermedium in Form eines Halbleitersubstrates 13, das beispielsweise aus Silizium mit einem bestimmten Leitfähigkeitstyp, bei diesem Beispiel mit n-Leitfähigkeit, besteht und an einer Oberfläche mit einer dielektrischen Schicht 15 bedeckt ist, die aus Siliziumdioxid bestehen kann. Auf und in der dielektrischen Schicht 15 befindet sich eine Anzahl getakteter Elektroden 17. Wie bekannt, können solche Elektroden in ladungsgekoppelten Halbleiterbauelementen, auch unter Bezeichnung CCD-Anordnungen bekannt viele Formen annehmen. Bei dem in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Beispiel besteht jede Elektrode 17 aus zwei getrennten Abschnitten, die elektrisch miteinander verbunden sind, nämlich einem metallischen Übertragungsabschnitt 17a, der auf der Oberfläche der dielektrischen Schicht 15 liegt, und einem Speicherabschnitt 176, der in die dielektrische Schicht 15 eingelassen ist Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sie kleine Abstände zwischen den Elektroden und gleichzeitig größere Toleranzen zuläßt Bevorzugte Materialien für die zur Übertragung und Speicherung dienenden Abschnitte 17a und 176 der Elektroden, die im folgenden als »Übertragungselektrode« und »Speicherelektrode« bezeichnet werden, sind Aluminium bzw. polykristaiünes Siiizium. Die Speichereiektroden 176 dienen dazu, durch in noch zu beschreibender Weise angelegte Taktspannungen unter ihnen liegende Potentialtöpfe hervorzurufen, in denen »Pakete« von Minoritätsladungsträgern, also Löchern im Fall von η-Material, vorübergehend zu speichern. Die Funktion der Übertragungselektroden 17a besteht im wesentlichen darin, einen ungerichteten Fluß von Minoritätslädungsträgern zwischen den Potentialtöpfen zu unterdrücken.

Nahe dem einen Ende der Elektroden 17 befindet sich eine Injektions^perrschicht 19, die gewöhnlich durch einen im Substrat durch Diffusion erzeugten Bereich 21 entgegengesetzter Leitfähigkeit, also von p-Leitfähigkeit bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, gebildet wird. Durch die Sperrschicht 19 werden Ladungen mit Hilfe eines metallischen Kontaktes 23, der sich auf dem diffundierten Bereich 21 befindet, von einer Signalquelle injiziert, die als IR-Detektor 25 in Form einer Fotozelle dargestellt ist, deren Äquivalentschaltbild eine Spannungsquelle 27 mit einem parallel geschalteten Widerstand 29 umfaßt Ein Beispiel für einen solchen IR-Detektor ist eine Indiumanimoid-Folodiode, deren Kennlinien in F i g. 7 dargestellt sind.

Die Betriebsspannungen für die Elektroden 17 werden von einer Zweiphasen-Taktimpulsquelle 30 (Fig. 5) geliefert Die Elektroden sind abwechselnd mit einem der beiden Ausgänge Φ\ und Φ? der Taktimpulsquelle verbunden. F i g. 4 veranschaulicht die Taktspannungen 33 und 35 an den Ausgängen Φι und Φι der Taktimp'<lsquelle 30. Die Fi g. 5 und 6 zeigen die Lage der Potentialtöpfe, die gebildet werden, wenn die Taktspannungen an die Elektroden angelegt werden. Während der Zeit während der die Taktspannung am Ausgang Φι »EIN«, also auf einem Potential — V ist während die Taktspannung am Ausgang Φ_} »AUS«, also auf einem sehr viel positiveren Spannungspegel V₀ ist der jedoch nicht positiver ist als die Spannung des flachen Bandes (flat band voltage), hat die Verarmungszone die in Fig. 5 dargestellte Grenze 37. Es ist ersichtlich, daß die Verarmungszone unter derjenigen Speicherelektrode 17b am tiefsten ist, an die die Taktspannung vom Ausgang Φ· mit dem »EIN«-Pegel angelegt wird. Umgekehrt ist die Verarmungszone im Bereich 39a am flachsten, der sich unter derjenigen Überiragungseleketrode 17a befindet, an welche die Taktspannung vom Ausgang Φ2 im »AUS«-Zustand angelegt wird. Die Zwischenzonen 39b und 39c bilden zwischen den äußeren Zonen 39a und 39c/ einen stufenförmigen Übergang. Es kann gezeigt werden, daß bei dieser Gestalt der Verarmungszone die sich darin befindenden Minoritätsladungsträger die Tendenz haben, zum tiefsten Abschnitt 39c/der Verarmungszone zu wandern und sich darin zu sammeln.

Während des nächsten Abschnittes des Taktzyklus, wenn die Potentiale an den Ausgängen Φι und Φ2 der Taktimpulsquelle 30 vertauscht werden, wird die Verarmungszone durch die in Fig.6 dargestellte Grenze 37' definiert Der wesentliche Unterschied gegenüber der in Fig.5 dargestellten Situation besteht darin, daß die Potentialtöpfe 39t/von der Speicherelektrode i7b, unter der sie sich vorher befanden, nach rechts zur nächsten Speicherelektrode gewandert sind. Es kann gezeigt werden, daß bei einer solchen Verschiebung jede Verarmungszone die Ladungen mitnimmt die sie während des vorhergehenden Abschnittes des Taktzyklus enthalten hat Statt dessen können die vorhandenen Beziehungen auch in der Weise ausgedrückt werden, daß die Poientialtöpfe 36<i die während des in Fig.5 dargestellten Teiles des Taktzyklus bestanden, während des folgenden Teiles

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des Taktzyklus aufgehoben und durch die in Fig*6 dargestellten Verarmungszonen 39d'ersetzt werden. In beiden Fällen ist das Ergebnis das gleiche. Die Ladung, die in einem Potentialtopf unter einer bestimmten Speicherelektrode 176 im Zeitintervall T₀ gespeichert war, wird nach rechts verschöben, wie es die F i g. 5 und 6 zeigen, Und in einem Potentialtopf unter der nächsten Speicherelektrode gehalten. Auf diese Weise wird ein Ladutg'ipaket während jedes Taktzyklus einmal von einer Elektrode 17 zur unmittelbar rechts angrenzenden nächsten Elektrode verschoben.

Es ist eine Einrichtung vorgesehen, die· dazu dient, durch den eindiffundierten p-Bereich 21 injizierte Ladungen auf die erste der getakteten Elektroden 17 zu übertragen. Diese Einrichtung umfaßt eine Eingangs-Elektrodenanordnung 41 mit einem Übertragungsabschnitt 43 und einem Speicherabschnitt 45, deren Funktionen den Funktionen der Übertragungs- und Speicherelektroden 17a bzw. 176 entsprechen. Um eine

rvunutiuuai

ei bieten,

Minoritätsladungsträger vom eindiffundierten Bereich 21 zur ersten Elektrode 17 fließen, überlappt der Übertragungsabschnitt 43 der Eingangs-Elektrodenanordnung sowohl den eindiffundierten Bereich 21 als auch den .Speicherabschnitt 45 der Eingangs-Elektrodenanordnung. Aus dem gleichen Grund ist eine Überlappung zwischen dem Speicherabschnitt 45 und der ersten getakteten Übertragungselektrode 17a vorhanden. Der Ladungsfluß ist auf den Kanal durch einen η-dotierten Stoppbereich 50 begrenzt.

Die Eingangs-Elektrodenanordnung 41 ist an eine Quellj 47 eines konstanten Potentials angelegt, wodurch eine gleichförmige, unveränderliche Verarmungszone 49 aufrechterhalten wird, welche den diffundierten Bereich 21 mit dem ersten Abschnitt 39a der Verarmungszone verbindet, welche durch die Linie 37 begrenzt ist. So zeigt ein Vergleich der F i g. 5 und 6. daß die Verarmungszonen 49a und 496 unter dem diffundierten Bereich 21 und dem Übertragungsabschnitt 43 der Eingangs-Elektrodenanordnung bzw. dem Speicherabschnitt 45 dieser Elektrodenanordnung unverändert bleiben, während die Vrrarmungszonen unter den getakteten Elektroden 17 abwechseln oder wandern. Als Ergebnis werden Spannungsschwankungen von der Eingangs-Elektrodenanordnung 41 ferngehalten, die infolgedessen als ein Schirm wirkt, der zwischen der ersten getakteten Elektrode 17 und dem diffundierten Bereich 21 angeordnet ist und eine Rückkopplung von Spannungsschwankungen von der ersten Elektrode über den diffundierten Bereich 21 auf den IR-Detektor 25 verhindert

Die Gestaltung der Verarmungszone unter der Eingangs-Elektrodenanordnung 41 gewährleistet, daß ein Eingangs-Potentialtopf 496 zwischen der Injektions-Sperrschicht 19 und der ersten getakteten Elektrode 17 aufrechterhalten wird, so daß Minoritätsladungsträger kontinuierlich aus der Sperrschicht 19 in den Potentialtopf 496 fließen können, selbst wenn die Taktspannung an der ersten Elektrode 17 einen solchen kontinuierlichen Ladungsfluß verhindern würde.

Der IR-Detektor 25 erhält, um eine ordnungsgemäße Funktion zu gewährleisten, eine Vorspannung Vpe, die gleich der Spannung an der Oberfläche unter dem Übertragungsabschnitt 43 der Eingangs-Elektrodenanordnung 41 ist. Wenn also der eine Anschluß des IR-Detektors 25 mit dem diffundierten p-Bereich 21 und der andere Anschluß mit einer Quelle eines Potentials das dem Oberflächenpotential unter dem diffundierten Bereich gleich ist, verbunden ist, so ist ersichtlich, daß die Vorspannung am IR-Detektor selbst gleich Null ist
Der Vorteil, der sich aus dem Einhalten der richtigen Vorspannung am IR-Detektor ergibt, wird anhand F i g. 7 besser Verständlich, welche das Detektorrauschen V_n und den Diödenstrom Id in Abhängigkeit von der Vorspannung V₀ am Detektor zeigt. Die Kurze des Detektorrauschens V_n zeigt, daß das Detektorrauschen

bei einer Zunahme der Vorspannung stark ansteigt und daß eine definierte Grenze besteht, über die die Vorspannung nicht hinausgehen sollte- Für gegenwärtig erhältliche Fotoelemente wurde festgestellt, daß annehmbare Schwankungen der Detektorvorspannung in

IS der Größenordnung von 50 mV liegen. Dieser Wert kann bei dem Betriebsverfahren nach der Erfindung leicht eingehalten werden.

Nachdem anhand der F i g. 1 bis 6 beschrieben worden ist, in welcher Weise Ladungen in das T-LiUi_n:*,*......u_

ι iaiLHi<iit»i au t/σ

Elektroden an seiner Oberfläche schrittweise entlang bewegt werden können, soll als nächstes unter Bezugnahme auf diese Figuren der Vollständigkeit wegen eine geeignete Anordnung zum Auslesen dieser Ladungen beschrieben werden. Diese Anordnung umfaßt zwei Mosfets 51 und 53, die in dem gleich Halbleitersubstrat 13 vom η-Typ gebildet worden sind, der auch das CCD enthält Der erste Mosfet 51 enthält eine p-Source-Zone 55 und eine p-Drain-Zone 57, welche Zonen durch eine Gate-Elektrode 59 aus polykristallinem Silizium überbrückt werden, die in die dielektrische Schicht 15 eingebettet und dadurch vom Substrat 13 getrennt ist Ebenso besteht der zweite Mosfet 53 aus p-Source- und p- Drain-Zonen 61 und 63, die von einer aus polykristallinem Silizium bestehenden Gate-Elektrode 65 überbrückt werden, die auf einem dünnen Abschnitt der dielektrischen Schicht 15 aufliegt Die Drain-Zonen des Mosfets 51 und 53 sind über Kontakte 67 und 69 mit einer Quelle für eine Drainspannung VOd verbunden. Die Gate-Elektrode 65 des Mosfet 54 erstreckt sich bis über die Source-Zone 55 des ersten Mosfet 51 und ist an der Stelle 71 mit dieser verbunden. Dadurch spricht der zweite Mosfet 54 auf den ersten Mosfet 51 an. Die Verbindungen zum zweiten Mosfet 53 werden durch einen Kontakt 73 vervollständigt, der die Source-Zone 61 über einen Lastwiderstand 74 mit Masse verbindet, an dem im Punkt 75 das Ausgangssignal V,_as des CCD erscheint Zum Auskoppeln der Ladungen von der letzten

so getakteten Elektrode 176 in die Source-Zone des ersten Mosfet 51 dient eine Ausgangselektrode 77, die im wesentlichen ehenso ausgebildet ist wie der Übertragungsabschnitt 43 der Eingangs-Elektrodenanordnung und sowohl die Source-Zone 55 des Mosfet 51 als auch die letzte Elektrode 176 überlappt

Die Wirkungsweise der beschriebenen Ausgangs-Anordnung wird verständlich, wenn das Fortschreiten der Ladungspakete durch die Ausggangs-Anordnung während aufeinanderfolgender Perioden der Taktspannungen 33 und 35 betrachtet wird. Während des »EIN«-Zustandes des Signals am Ausgang Φ2 sammelt sich ein Ladungspaket unter der vorletzten Speicherelektrode 176. Der erste Mosfet 51 ist dann leitend, weil seine Gate-Zone 59, die ebenfalls an den Ausgang Φ2 der Taktimpulsquelle 30 angeschlossen ist, die Spannung mit »EIN«-Potential erhält

Als Ergebnis fließen Elektronen von der Vbo-Spännungsquelle durch den Mosfet 51 zu dessen Source-

Zone 55 und bewirken, daß sich die Source-Sperrschicht 56 auf eine negative Spannung V_c = Vdd — V₁₀ auflädt, wobei V,o die Mosfet-Schwellenspannung ist, die die Rückwirkung der Gate-Vorspannung berücksichtigt

Die Spannung Vsa die der Ausgangselektrode 77 zugeführt wird, ist so gewählt, daß das Oberflächenpotential unter der Ausgangselektrode zwischen dem Potential an der Source-Sperrschicht 56 und dem Oberflächenpocential unter der nächst gelegenen Speicherelektrode 176 ist. Hierdurch ist gewährleistet, daß Minoritätsladungsträger (Löcher) vom Potential· topf 39c/ unter der letzten Speicherelektrode 17b zu der Sperrschicht fließen, wenn die Spannung am Ausgang Φ\ der Taktimpulsquelle den positiveren Wert annimmt. Gleichzeitig macht die Ausgangselektrode 77 eine kapazitive Kopplung 7wischen der letzten getakteten Speicherelektrode 176 und der Sperrschicht 56 unnötig und verhindert die Übertragung unerwünschter Spannungsschwankungen auf diese Sperrschicht. Auf diese

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f τ ι.ιλ\ t.i ium uib nuagaiigo^ibniiuut. // uiu gii»it.iii. /u Funktion und arbeitet in der gleichen Weise wie der Übertragungsabschnitt 43 der Eingangs-Elektrodenanordnung.

Am Ende des Zeitabschnittes T₀ gemäß F i g. 4 besteht ein Spannungsunterschied zwischen der letzten Speicher-Elektrode 176 und der Sperrschicht 56, der für einen Fluß von Löchern in Richtung auf diese Sperrschicht günstig ist, und es steht an dieser Sperrschicht eine Anzahl Elektronen für eine Rekombination mit einer entsprechenden Anzahl von Löchern zur Verfugung. Diese Rekombination findet während des nächsten Abschnittes des Taktzyklus statt, also dem in Fig.4 gezeigten Abschnitt Ti, wenn das Taktsignal tm Ausgang Φι auf das »EIN«-Potential übergeht und unter der letzten Speicherelektrode 176 einen Potentialtopf 39c/ erzeugt Als Ergebnis wird das Ladungspaket, das in einem Potentialtopf 39c/ unter der vorletzten Speicher-Elektrode 176 während des vorausgegangenen Zeitabschnittes 7"o vorhanden war, auf die letzte Speicherelektrode übertragen, die der Ausgangselek- -to trode 77 benachbart ist. Im gleichen Zeitabschnitt Γι. während dem das Ladungspaket im letzten Potentialtopf 39c/ ankommt, nimiru die Spannung 35 am Ausgang Φ2 das »AUS«-Potential an und beendet damit den Elektronenfluß durch den Mosfet 51. Während dieses Zeitabschnittes dauert das Ausfließen des Ladungspaketes, das in den letzten Potentialtopf 39c/ gebracht worden ist. durch den Bereich unter der Ausgangselektrode 77 zum Bereich der Sperrschicht 56 an. wo die Ladung durch die dort vorhandenen Elektronen ausgeglichen wird. Dieser Ladungsausgleich hat zum Ergebnis, daß die Sperrschichtspannung V_c um einen Betrag Δ V = Q/C ansteigt wenn Q die Signalladung und Cdie Knotenkapazität der pn-Sperrschicht 56 ist

Der Spannungsanstieg Δ Vwird der Gate-Zone 65 des Mosfet 53 zugeführt und bewirkt eine entsprechende Änderung in dessen Source-Drain-Strom. Die Änderung des Source-Drain-Stromes bewirkt eine entspechende Änderung der Spannung V_3US am Ausgangswiderstand 74. Diese Spannungsänderung bildet das Ausgangssignal des ladungsgekoppelten Halbleiter-Bauelements.

Wenn während des nächsten Zeitabschnittes T₀ die Taktspannung 35 vom Ausgang Φ2 in den »EIN«-Zustand zurückkehrt wird die Ausgangs-Sperrschicht 56 in den Ausgangszustand zurückversetzt, also mit Elektronen geladen, bevor das nächste Ladungspaket während des gleichen Zeitabschnittes eintrifft Demgemäß wird durch die Zweiphasen-Taktanordnung nach den F i g. 1 bis 6 während jeder Taktperiode, die aus der Summe zweier Zeitabschnitte T₀ und T\ in F i g. 4 besteht, einmal ein Ladungspaket von einer Speicherelektrode 176 zu der nach rechts folgenden, nächsten Speiseelektrode bewegt und einmal ein Ladungspaket von der letzten Speicherelektrode auf die Ausgangs-Sperrschicht 56 verschoben.

Was bisher im einzelnen beschrieben worden ist, ist die direkte Injektion eines Signals in Form einer elektrischen Ladung in ein CCD von einer einzigen Signalquelle. Der größte Vorteil der Erfindung, welche die unmittelbare Injektion eines Signals in die Speicheranordnung ohne nachteilige Wirkungen ermöglicht, zeigt sich, wenn die Signale einer größeren Anzahl von Signalquellen in aufeinanderfolgende Stufen eines CCD-Schieberegisters eingegeben werden müssen. Der Grund hierfür liegt darin, daß die direkt. Injektion von einer Vielzahl Signalquellen in das Schieberegister eine entsprechende Anzahl Kopplungs-

Versiärkcf eispäfi, die äOnst ucfiGiigi WErucii. iliii

Ausführungsbeispiel für eine solche Anwendung der Erfindung ist in den F i g. 8 bis 10 veranschaulicht Diese Figuren zeigen zwei Stufen 93 eines CCD-Schieberegisters 95 zusammen mit einem zu jeder Stufe benachbart angeordneten IR-Detektor 91. Auf einem n-leitenden Substrat 96 befindet sich eine dielektrische Schicht 98, auf und in der eine Anzahl Elektroden 97 in einer Reihe angeordnet ist. Jede Stufe 93 des Schieberegisters umfaßt vier solcher Elektroden. Jede Elektrode 97 besteht aus einer metallischen Übertragungselektrode 97a und einer eingelassenen Elektrode 976 aus polykristallinem Silizium.

In einer noch zu beschreibenden Weise sind beide Abschnitte 97a und 976 jeder Elektrode 97 mit der gleichen Taktspannung verbunden. Mehr im einzelnen wird eine Taktspannung mit einer Phase Φι, wie sie in F i g. 4 gezeigt ist, den ersten und dritten Übertragungselektroden 97a jeder CCD-Stufe 93 mittels eines Leiterstreifens 99 zugeführt, der sich in Längsrichtung des CCD 95 erstreckt und der einteilig mit diesen Übertragungselektroden ausgebildet ist. Kontaktstellen 101 verbinden die ersten und dritten Übertre^ngselektroden 97a mit den ihnen zugeordneten ersten und dritten Speicherelektroden 976. die unter und unmittelbar rechts von ihnen angeordnet sind. Diese Verbindung ist in F i g. 9 durch die Linien 101 angedeutet

Eine Taktspannung der Phase Φ2, wie sie ebenfalls F i g. 4 zeigt wird den zweiten und vierten Elektroden 97 jeder Stufe 93 des CCD-Schieberegisters mit Hilfe eines zweiten Leiterstreifens 103 zugeführt, der sich im wesentlichen parallel zum ersten Leiterstreifen 99 erstreckt Der Leiterstreifen 103 für das Signal der Phase Φ2 ist mit den zweiten und vierten Speicherelektroden 976 über Kontakte 105 verbunden, die in den Fig.8 und 9 sichtbar sind. Die zweiten und vierten Übertragungselektroden empfangen die Taktspannung der Phase Φ2 über Kontakte 107, welche sie mit den zweiten und vierten Speicherelektroden 976 verbinden. Es ist ersichtlich, daß die aufeinanderfolgenden Elektroden 97 mit Taktspannungen entgegengesetzter Phase Φι bzw. Φ2 gespeist werden.

Es versteht sich, daß wie im Fall des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 1 bis 6 das in den Fig.8 bis 10 dargestellte Zweiphasen-CCD nur eine von vielen möglichen Anordnungen ist bei denen die Erfindung angewendet werden kann.

In Längsrichtung des CCD verläuft ein Kanalbegrenzungsbereich 109. Bei einem Substrat vom η-Typ wird

der Kssalbegrcizungsbereich von einem (n+)-dotierten Steifen gebildet und dient dazu, die mittels der Elektroden 97 transportierten Ladungspakete auf den Bereich zu beschränken, der von dem Kanalbegrenzungsbereich begrenzt wird. Ein Einlaß in jede CCD-Stufe 93 wird durch eine öffnung in dem Kanalbegrenzungsbereich 109 gebildet Diese Öffnung wird durch Fortsätze 1.15 begrenzt, die einen Kanal 116 zwischen einem der Detektoren 91 und der CCD-Stufe 93 definieren, die dessen Ausgangssignal empfangen soll. In dieser Hinsicht ist zu beachten, daß die erste Übertragungselektrode 97a jeder CCD-Stufe 93 nicht nur dazu dient, Ladung von der vorhergehenden CCD-Stufe 93 auf die eigene Stufe zu übertragen, sondern auch von dem Eingangskanal 116 zur ersten Speicherelektrode 976 ihrer Stufe. Ebenso dient die erste Speicherelektrode 976 jeder Stufe 93 nicht nur zur !speicherung aufeinanderfolgender Ladungspakete, die ihr von der vorhergehenden CCD-Stufe 93 zugeführt werden, sondern auch zur ersten Speicherung der Ladung, die in ihre Stufe von dem zugeordneten IR-Detektor^l injiziert wird. Um diese zweite Funktion erfüllen zu können, haben die ersten Übertragungs- und Speicherelektroden 97a bzw. 976 jeder CCD-Stufe 93 eine von den anderen Elektroden abweichende Form. Die erste Übertragungselektrode 97a ist L-förmig und so angeordnet daß sich ihr Fußbalken 113 über den Eingangskanal 116 erstreckt Die erste Speicherelektrode 97b ist so lang ausgebildet daß sie bis unter den Fußbalken 113 der ersten Übertragungselektrode 97a reicht

Von jedem Detektor 91 wird Ladung in den benachbarten Eingangskanal 116 durch eine Injektions-Sperrschicht 119 injiziert, die von einem diffundierten Bereich 120 gebildet wird, wie es auch bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 bis 6 der Fall ist Eine elektrische Verbindung zwischen der Sperrschicht des IR-Detektors 91 zu dem diffundierten Bereich 120 wird durch einen aufgebrachten Metallstreifen 121 hergestellt Die direkte Kopplung erfolgt durch eine Eingangs-Elektrodenanordnung, die wiederum einen Übertragungsabschnitt 117a und einen Speicherabschnitt 117Zj umfaßt Der Speicherabschnitt 1176 besteht wiederum aus einer eingelassenen Elektrode aus polykristallinem Silizium, während sich der Speicherabschnitt 117a an der Oberfläche der dielektrischen Schicht 98 befindet und bei dem gleichen Metallisierungsschritt hergestellt werden kann, bei dem die anderen sich an der Oberfläche befindenden Elektroden 97a gebildet werden. Auch hier überlappt wieder der Übertragungsabschnitt 117a sowohl die Injektions-Sperrschicht 119 als auch den Speicherabschnitt 1176.

Die Übertragungsabschnitte 117a und die Speicherabschnitte 1176 der Eingangs-Elektrodenanordnungen können je von ein°,m gemeinsamen Leiterstreifen gebildet werden, der sich in Längsrichtung des CCD-Schieberegisters 95 erstreckt und dem eine konstante Vorspannung Vscbzw. FsTZUgeführt wird. Es sei darauf hingewiesen, daß bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig.8 bis 10 die Übertragungs- und Speicherabschnitte 117a und 1176 nicht miteinander verbunden sind, so daß die ihnen zugeführten Vorspannungen individuell eingestellt werden können. Wenn eine individuelle Einstellung nicht erforderlich ist, können die Übertragungs- und Speicherabschnitte 117a es und 1176 in der in Fig.5 dargestellten Weise an eine gemeinsame Vorspaimungsqueile angeschlossen sein.

Im Betrieb werden Ladungspakete von den IR-Detektoren 91 in die zugeordneten CCD-Stufen 93 in dor gleichen Weise injiziert, wie es anhand der F i g. 1 bis u beschrieben worden ist Sobald solch ein Ladungspaket den Potentialtopf unter der ersten Speicherelektrode 976 in der CCD-Stufe 93 erreicht, was einmal während jedes Zeitabschnittes 7J der Fall ist, gelangt das Ladungspaket in den Hauptstrom des Ladurgsflusses in dem Schieberegister und wird schrittweise durch aufeinanderfolgende Stufen nach rechts befördert, and zwar mit einer Geschwindigkeit von einer Stufe während zwei Taktperioden. Durch Synchronisieren der Taktfrequenz zu der Frequenz, mit der ein Bild durch aufeinanderfolgende Detektoren 91 abgetastet wird, erreichen alle von den Detektoren erzeugten Ladungen zur gleichen Zeit die letzte CCD-Stufe 93. Um die zunehmend größer werdenden Ladungspakete unterzubringen, die gespeichert werden müssen, werden die aufeinanderfolgenden CCD-Stufen 93 fortlaufend größer gemacht, was in F i g. 8 durch die Zunahme der Breite des durch den Kanalbegrenzungsbereich 119 begrenzten Kanais in den drei in Fig.S gezeigten Stufen veranschaulicht ist.

Es ist ersichtlich, daß der grundsätzliche Aufbau und die Arbeitsweise des in den Fig.8 bis 10 dargestellten CCD die gleichen sind wie bei dem CCD nach dei F i g. 1 bis 6, abgesehen von der Weise, wie die Ladungen injiziert werden. Demnach kann der Ausgangskreis zum Auslösen von Ladungen aus dem CCD nach den F i g. 8 bis 10 genau der gleiche sein, wie er in den F i g. 1 bis 6 dargestellt ist.

Die Anwendung der Erfindung in einem CCD-Dreiphasen-Schieberegister ist in den Fig. 11 und 12 dargestellt.

Abgesehen von der Anordnung zur Ladungsinjektion hat das in den Fig. H und 12 dargestellte CCD einen üblichen Aufbau. Seine Elemente umfassen eine Anzahl Elektroden 135, die in drei Gruppen 135a, 1356 und 135c unterteilt sind, die durch Taktspannungen der Phasen Φι, $2 und Φ3 erregt werden. Die Art und Weise, in der Ladungen in einem CCD-Schieberegister mit einem dreiphasig erregten Satz ι on Elektroden verschoben werden, ist bekannt und braucht hier nicht näher erläutert zu werden. Ein eindiffundierter (n + )-Bereich bildet eine Kanalbegrenzung 137, die den Kanal umgibt, längs dem die Ladungspakete fließen sollen. Γ»?γ von der Kanalbegrenzung 137 definierte Bereich des Substrats ist unter jeder <p3-Elektrode 135c jeder CCD-Stufe 130 mit einem Einlaß 139 versehen, der einen Pfad für die von einer Injektions-Sperrschicht 141 kommende Ladung bildet Die Injektions-Sperrschicht 141 ist neben der Φ3-Ε1ε^Γθαε 135c angeordnet und erhält Signale über einen Kontakt 142. Ein Fortsatz 143 jeder Φ3-Elektrode 135c erstreckt sich in den Ladungseinlaß 139 in Richtung auf die Injektions-Sperrschicht 141.

Der Injektions-Sperrschicht 141 benachbart und diese teilweise überlappend ist ein Übertragungsabschnitt 145 einer Eingangs-Elektrodenanordnung angebracht, deren Speicherabschnitt 147 sich zwischen dem Übertragungsabschnitt und der Φ3-Ε1ε&Γοαε 135cbefindet

Die gewünschten Vorspannungen werden den Übertragungs- und Speicherabschnitten 145 bzw. 147 der Eingangs-Elektrodenanordnung über Lederstreifen 149 und 151 zugeführt, die auch dazu dienen, ihre Potentiale den Eingangs-Elektrodenanordnungen folgender CCD-Stufen 133 in der gleichen Weise zuzuführen, wie es anhand F i g. 8 erläutert wurde. Die Elektrodenabschnitte 145 und 147 bilden die Eingangs-EIektrodenanord-

nung, die der Eingangs-Elektrodenanordnung 41 nach den F i g. 1 bis 6 entspricht. Gewisse Unterschiede ergeben sich jedoch bei einer Betrachtung der Fig. 12. So sind bei dem dargestellten CCD-Dreiphasen-Schieberegister die Übertragungs- und Speicherabschnitte 145 und 147 in der gleichen Ebene und elektrisch voneinander getrennt angeordnet Diese Art des Aufbaues ergibt sich von selbst bei CCD-Dreiphasen-Schieberegistern, bei denen sich, wie in den F i g. 11 und 12 dargestellt, alle Übertragungs- und Speicherelektroden 135 in der gleichen Ebene befinden, so daß alle diese Elektroden, einschließlich der Eingangs-Elektrodenanordnung 146, durch die gleiche Metallisolationsschicht gebildet werden können.

Die Art und Weise, mit der Ladung vorübergehend unter dem Speicherabschnitt 147 der Eingangs-Elektrodenanordnung gespeichert wird, ist am besten anhand der in Fig. 12 dargestellten Grenze 153 der Verarmungszone erkennbar. Die Grenze, die sich unterhalb der Elektroden von der Injektions-Sperrschicht 141 bis zur «^-Elektrode I35c erstreckt, hat drei Bereiche 153a, 1536 und 153c; deren allgemeiner Verlauf dem entsprechenden Profil 49a, 49ö, 39a in F i g. 5 entipricht Demgemäß ist die Verarmungszone 153a unter der Injektions-Sperrschicht 140 durch das Potential am Übertragungsabschnitt 145 der Eingangs-Elektrodenanordnung bis in die Nähe des Randes des Speicherabschnittes 147 verlängert, unter dem die Verarmungszone 153b beträchtlich tiefer ist Wenn die Taktspannung mit der Phase Φ₃ an die Elektrode 135c angelegt wird, dann wird die Verarmungszone unter deieser Elektrode flacher als die Verarmungszone 1536 unter dem Speicherabschnitt 147, so daß unter dem Speicherabschnitt 147 ein Potentialtopf entsteht, :n dem eine von der Injektions-Sperrschicht 141 kommende Ladungsmenge 155 gespeichert werden kann. Die Speicherung wird fortgesetzt, bis das 3>3-SpannungssignaI den »EIN«-Pegel annimmt, wodurch die Verarmungszone 153c bis unter die Verarmungszone unter den Speicherabschnitt 147 absinkt, so daß die in dem Potentialtopf 1536 gespeicherte Ladung in den Bereich unter der ^-Elektrode 135c verschoben werden kann. Die Potentiale an den beiden Abschnitten 145 und 147 der Eingangs-Elektrodenanordnung sind konstant jedoch kann das Potential an dem Speicherabschnitt 147 aitf Airtan ItAliaran ΛΧΙοώ^ oinnactAllt tuer/fon ate an rjom Übertragungsabschnitt 145, so daß unter dem Speicherabschnitt eine tiefere Verarmungszone gebildet wird, wie es für die Ladungsinjektion erforderlich ist

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 25 Ol 934

1. Verfahren zum Betrieb eines ladungsgekoppelten Halbleiter-Bauelementes mit einem Halbleitersubstrat, einer auf eine Oberfläche des Halbleitersubstrats aufgebrachten dielektrischen Schicht und einer Anzahl in oder auf der dielektrischen Schicht derart angeordneten Elektrode, daß sie in Abhängigkeit von periodisch angelegten Spannungen die Ausbildung von Potentialtöpfen und das Speichern von Paketen elektrischer Ladungsträger in den Potentialtöpfen sowie die Übertragung der Pakete elektrischer Ladungsträger längs der Potentialtopfe bewirken, bei dem nahe wenigstens einem Potentialtopf eine Einrichtung zum Injizieren von Ladungen in das Halbleitersubstrat und zwischen dieser Einrichtung und diesem wenigstens einen Potentialtopf eine Elektrodenanordnung vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß an die Elektrodenanordnung (41; 117a, 1176; 145,147) eine stationäre V jrspannung derart angelegt wird, daß plr· D„.„„■;„>.„„Γ MQf.. («H„„.„, Jo, C\„\,,,_nA_n~

viii a viviiimiLvrpi ^-r.?!/, ««s^uy uutvi uvi Mkntimiur anordnung (41; 117a, 1176,145,147) erzeugt und im Betrieb aufrechterhalten wird.

2. Ladungsgekoppelt Halb'eiter-Bauelement zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dip Einrichtung (19,21; 119, 121; 141) zum Injizieren von Ladungsträgern einen pn-übergang (19; 119; 141) umfaßt

3. Ladungsgekoppeltes Halbleiterbauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenan -dnung (41; 117a, 1176; 145, 147) einen der Einrichtung (19, 21: 119, 121; 141) zum Injizieren von Ladungsträgern zunächst liegenden Übertragungsabschnitt (43; 117*; 145) und einen dem Potentialtopf (490; t53b) Zunächst liegenden Speicherabschnitt (45, 1176; 147) aufweist und daß der Poientialtopf {49b; 153b) unter der Elektrodenanordnung (41; 117a, 117Z>; 145, 147) im Bereich des Speicherabschnittes (45; 1170; 147) tiefer ist als im Bereich des Übertragungsabschnittes (43; 117a; 145).

4. Ladungsgekoppeltes Halbleiterbauelement nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherabschnitt (45; 1176; näher zur Oberfläche des Halbieitersubstrats (13; 96) angeordnet ist als der Übertragungsabschnitt (43; 117a^ und der Übertragungsabschnitt (43; 117a,} und der Speicherabschnitt (45; WTb) der Elektrodenanordnung auf dem gleichen elektrischen Potential gehalten werden.

5. Ladungsgekoppeltes Halbleiterbauelemet nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsabschnitt (145) von dem Speicherabschnitt (147) der Elektrodenanordnung elektrisch getrennt ist und an beide Abschnitte getrennte, voneinander unabhängige stationäre Vorspannungen angelegt sind (Fig. 12).

6. Ladungsgekoppeltes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsabschnitt (43; U7a) auf der Oberfläche der dielektrischen Schicht (15} 98) angeordnet und dessen Speicherabschnitt (45; 117b) in die dielektrische Schicht (15; 98) eingebettet ist.

7. Ladungsgekoppeltes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, je eine Elektrodenanordnung umfassende Einrichtungen zum Injizieren von Ladungen vorgesehen sind und daß sowohl die Übertragungsabschnitte als auch die Speicherabschnitte von je einem gemeinsamen Leiterstreifen (117a, mißgebildet werden (F i g. 8 bis 10).

8. Ladungsgekoppeltes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß IR-Detektoren (25; 91) vorgesehen sind, deren Signale den Elektrodenanordnungen (41; 117a, 117b) zugeführt sind.