DE2527596A1 - Optoelectronic sensor with doped SC substrate - on which insulating transparent layer is applied with superimposed electrode matrix - Google Patents

Optoelectronic sensor with doped SC substrate - on which insulating transparent layer is applied with superimposed electrode matrix

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Abstract

In the optoelectronic sensor electrodes are arranged in rows and columns, and at least one row has at least tow electrodes. Electrodes in one row are are electrically connected with each other, and a buried channel doped in opposite sense to the substrate is provided under each column. Each buried channel is connected to a parallel input of a shift register through a channel conducting for majority charge carriers of the buried channel. An electronic switch is in this connection, and signals can be written in parallel into the shift register.

Description

Optoelektronischer Sensor Die vorliegende Erfindung betrifft einen optoelektronischen Sensor, bei dem auf einer Oberfläche eines Substrates aus dotiertem Halblaitermaterial wenigstens eine lichtdurchlässige elektrisch isolierende Schicht aufgebracht ist, die eine Gesamtheit von matrixförmig in Zeilen und Spalten angeordnete Elektroden trägt, wobei wenigstens eine Zeile mit wenigstens zwei Elektroden vorhanden ist und wobei jeweils die zu einer Zeile gehörenden Elektroden durch je eine elektrische Leitung miteinander verbunden sind und bei dem unter jeder Spalte je ein entgegengesetzt zum Substrat dotierter vergrabener Kanal im Substrat vorhanden ist.Optoelectronic Sensor The present invention relates to one optoelectronic sensor in which on a surface of a substrate made of doped Semi-conductor material at least one light-permeable, electrically insulating layer is applied, which is a set of arranged in a matrix in rows and columns Carries electrodes, with at least one row with at least two electrodes present is and where each of the electrodes belonging to a row is replaced by an electrical Line are connected to each other and in which under each column one opposite a buried channel doped to the substrate is present in the substrate.

Ein Sensor der eingangs genannten Art ist bekannt und wird beispielsweise in der Veröffentlichung "A Ihres Terminal Charge Injection Device" von Paul Jespers und Jean marine Nillet in 1975 IEEE International Solid State Oircuits Oonference auf 5. 28-29 beschrieben. In der Figur 5 auf 5. 29 ist dort die Draufsicht auf einen solchen Sensor dargestellt. Unter den parallel verlaufenden, streifenförmigen Elektroden aus Polysilizium (silicon gate stripes) verlaufen dort senkrecht dazu die entgegengesetzt zum Substrat dotierten vergrabenen Kanäle (buried collector stripes), die jeweils an einem Ende einen externen Anschlußkontakt (contacts to buried eolleetors) aufweisen. Dort sind in der Figur 1 zwei Querschnitte entlang eines vergrabenen Kanals dargestellt. Auf einem n-dotierten Substrat mit Substratanschluß ist eine Siliziumdioxidschicht aufgebracht, die die streifenförmigen Elektroden aus Polysilizium trägt. Im Substrat verläuft parallel zur Oberfläche des Substrates der p-dotierte vergrabene Kanal, der entweder direkt oder über ein p-dotiertes Gebiet mit einem externen Aluminiumkontakt verbunden ist. An die Elektroden wird eine negative Spannung angelegt, so daß darunter eine Verarmungszone entsteht. Durch Lichteinfall erzeugte Löcher bilden eine Inversionsschicht. Wird nun an einer streifenförmigen Elektroden die Spannung positiver als das Substrat, so wird diese Inversionsladung auf die vergrabenen Kanäle Ubertragen.A sensor of the type mentioned is known and is for example in the publication "A Your Terminal Charge Injection Device" by Paul Jespers and Jean marine Nillet in 1975 IEEE International Solid State Oircuits Oonference described on 5. 28-29. In the figure 5 on 5. 29 there is the plan view of a such sensor shown. Under the parallel, strip-shaped electrodes made of polysilicon (silicon gate stripes) run perpendicular to the opposite to the substrate doped buried collector stripes, each have an external connection contact (contacts to buried eolleetors) at one end. There, FIG. 1 shows two cross sections along a buried channel. A silicon dioxide layer is on an n-doped substrate with a substrate connection applied, which carries the strip-shaped electrodes made of polysilicon. In the substrate the p-doped buried channel runs parallel to the surface of the substrate, either directly or via a p-doped region with an external Aluminum contact connected is. A negative voltage is applied to the electrodes so that underneath a zone of impoverishment arises. Holes generated by incidence of light form an inversion layer. If the voltage on a strip-shaped electrode becomes more positive than the substrate, so this inversion charge is transferred to the buried channels.

über Widerstände an den Anschlußkontakten der Kanäle fließt die Ladung ab. Die Spannung an den Widerständen stellt das Signal dar. Da die Kapazität der Kanäle groß gegenüber der Kapazität der einzelnen Elemente ist, wird das Ausgangssignal mit zunehmender Anzahl der Elemente kleiner.The charge flows through resistors at the connection contacts of the channels away. The voltage across the resistors represents the signal. Since the capacitance of the Channels is large compared to the capacity of the individual elements, the output signal becomes smaller with increasing number of elements.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Sensor der eingangs genannten Art anzugeben bei dem das Ausgangssignal unabhängig von der Anzahl der Elektroden ist.The object of the present invention is to provide a sensor of the initially specified type in which the output signal is independent of the number of Electrodes is.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jeder vergrabene Kanal Über je einen, fÜr den Najoritätsträger des vergrabenen Kanals leitenden Kanal, in dem ein elektronischer Schalter angeordnet ist, mit einem Paralleleingang eines parallel einlesbaren Schieberegisters elektrisch leitend verbunden ist.The object is achieved in that each buried channel over each a, for the majority carrier of the buried channel conductive channel in which a electronic switch is arranged, with a parallel input of a parallel readable shift register is electrically connected.

Vorteilhafterweise besteht das Schieberegister aus einer ladungegekoppelten Ubertragungsvorrichtung. Die ladungsgekoppelte Übertragungsvorrichtung besteht dabei vorzugsweise aus einer Vorrichtung £dr Zwei-Phàsen-Betrieb, die dadurch gebildet ist, daß auf dem Substrat wenigstens eine elektrisch isolierende Schicht aufgebracht ist, die eine Reihe von Elektroden trägt und bei der die Elektroden der Reihe nach abwechselnd auf dickerer und dÜnnerer elektrisch isolierender Sohicht liegen und daß jeweils unter jeder Übernächsten der Elektroden, die auf dÜnnerer elektrisch isolierender Schicht liegen, ein Paralleleingang vorhanden ist.The shift register advantageously consists of a charge-coupled register Transmission device. The charge coupled device transfer device exists preferably from a device £ dr two-phase operation, which is thereby formed is that at least one electrically insulating layer is applied to the substrate which carries a number of electrodes and in which the electrodes in sequence lie alternately on thicker and thinner electrically insulating layers and that each under each second neighbor of the electrodes that are on thinner electrical insulating layer, a parallel input is available.

Vorzugsweise sind dabei der leitende Kanal, der elektronische Schalter und der Paralleleingang gemeinsam jeweils dadurch gebildet, daß der vergrabene Kanal durch ein gleich diesem dotiertes Gebiet mit der Oberfläche des Substrats verbunden ist und daß Über dem Zwischenraum zwischen dem dotierten Gebiet und der betreffenden Elektrode der ladungsgekoppelten übertragungsvorrichtung eine Transferelektrode auf der elektrisch isolierenden Schicht aufgebracht ist. Vorteilhaft ist es dabei, wenn die elektrisch isolierende Schicht jeweils eine grabenartige Vertiefung, in d#r die Schicht dÜnner als außerhalb ist, aufweist, die Über dem Zwischenraum zwischen dem dotierten Gebiet und der betreffenden Elektrode der ladungsgekoppelte Ubertragungsvorrichtung~ verläuft und wenn auf der elektrisch isolierenden Schicht quer über sämtliche grabenartigen Vertiefungen hinweg eine einzige gemeinsame, streifenförmige Transferelektrode aufgebracht ist. Der für die Majoritätsträger im vergrabenen Kanal leitende Kanal wird in diesem Fall durch eine kanalartige Verarmungszone unter den grabenartigen Vertiefungen im Substrat gebildet, wenn an die streifenartige Transferelektrode eine entsprechende Spannung angelegt wird.The conductive channel, the electronic switch, are preferred and the parallel input are each formed together in that the buried channel by an equal to this doped area with the surface of the Substrate is connected and that over the gap between the doped region and the respective electrode of the charge coupled device transfer device Transfer electrode is applied to the electrically insulating layer. Advantageous it is when the electrically insulating layer is each a trench-like layer Well, in which the layer is thinner than outside, the over the Gap between the doped region and the relevant electrode of the charge-coupled device Transmission device ~ runs and if on the electrically insulating layer across all trench-like depressions a single common, strip-shaped Transfer electrode is applied. The one for the majority carriers in the buried canal The conductive channel is in this case by a channel-like depletion zone under the Trench-like depressions are formed in the substrate when attached to the strip-like transfer electrode a corresponding voltage is applied.

Die Elemente einer Zeile des Sensors werden gleichzeitig auf die Kanäle ausgelesen und parallel in die übertragungsvorrichtung geschrieben. Diese Übertragungsvorrichtung kann mit hoher Auslesefrequenz seriell ausgelesen werden. Beim uebertragen der Ladung vom Sensorelement auf die Kanäle wird zwar das Spannungssignal durch die Kapazität des Kanals verkleinert, doch wird beim übertragen in die übertragungsvorrichtung nahezu die ursprüngliche Signalspannung wiederhergestellt. Es wird, unabhängig von der Anzahl der Elektroden, nur eine einzige übertragungsvorrichtung benötigt, die auf dem Substrat integriert werden kann.The elements of a row of the sensor are simultaneously on the channels read out and written in parallel into the transmission device. This transmission device can be read out serially at a high readout frequency. When transferring the load from the sensor element to the channels, the voltage signal through the capacitance of the channel is reduced, but is transferred to the transmission device when it is transmitted almost the original signal voltage is restored. It will be regardless of the number of electrodes, only a single transmission device required, the can be integrated on the substrate.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in den Figuren näher erläutert.The invention is illustrated in the figures using an exemplary embodiment explained in more detail.

Figur 1 zeigt in Draufsicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensors.Figure 1 shows a plan view of an embodiment of an inventive Sensors.

Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch den in Figur 1 dargestellten Sensor entlang der Schnittlinie I-I.FIG. 2 shows a cross section through the one shown in FIG Sensor along section line I-I.

Figur 3 zeigt einen Impulsfahrplan über die Zeit t für ein erstes Betriebsverfahren.FIG. 3 shows an impulse schedule over time t for a first Operating procedures.

Figur 4 zeigt einen Impulsfahrplan über die Zeit t für ein zweites Betriebsverfahren.FIG. 4 shows an impulse schedule over time t for a second Operating procedures.

In der Figur 1 ist in Draufsicht ein Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Sensor dargestellt. Unter parallel verlaufenden Streifen 1 bis 4 aus Polysilizium verlaufen senkrecht dazu die vergrabenen Kanäle 15 bis 19 im Substrat. Die eigentlichen Sensorelektroden sind durch die Bereiche ii bis 44 auf den Streifen 1 bis 4 gegeben. Bei n-dotiertem Substrat sind die vergrabenen Kanäle p-dotiert und umgekehrt. Diese vergrabenen Kanäle sind jeweils an einem Ende durch je ein dotiertes Gebiet 151 bis 191 mit der Oberfläche des Substrats verbunden. Diese dotierten Gebiete weisen dieselbe Dotierungsart auf wie die vergrabenen Kanäle. In einem Abstand von diesen dotierten Gebieten ist parallel zu den Streifen aus Polysilizium eine ladungagekoppelte Übertragungsvorricbtung 10 auf dem Substrat angeordnet. Diese besteht darin, daß auf dem Substrat eine elektrisch isolierende Schicht aufgebracht ist, die eine Reihe von durch Spalte voneinander getrennte Elektroden 101, 102, 103 und 104 trägt. Die elektrisch isolierende Schicht ist dabei unter den Elektroden 102 und 104 dünner als unter den Elektroden 101 und 103. Die Elektroden 102 unterscheiden sich von den Elektroden 104 lediglich dadurch, daß sie seitlich in Richtung der dotierten Gebiete etwas verlängert ausgebildet sind. Der Zwischenraum zwischen den Elektroden 102 und den dotierten Gebieten 151 bis 191 wird durch eine streifenförmig ausgebildete Transferelektrode 100, die ebenfalls auf einer elektrisch isolierenden Schicht aufgebracht ist, überdeckt.In the figure 1 is a section from an inventive concept in plan view Sensor shown. Below parallel strips 1 to 4 made of polysilicon The buried channels 15 to 19 in the substrate run perpendicular thereto. The real ones Sensor electrodes are given by areas ii to 44 on strips 1 to 4. In the case of an n-doped substrate, the buried channels are p-doped and vice versa. These buried channels are each at one end through a doped region 151 to 191 connected to the surface of the substrate. These doped areas show the same type of doping as the buried channels. At a distance from these doped areas is a charge-coupled area parallel to the strips of polysilicon Transmission device 10 arranged on the substrate. This consists in that an electrically insulating layer is applied to the substrate, which has a series of electrodes 101, 102, 103 and 104 separated from one another by gaps. the The electrically insulating layer is thinner under the electrodes 102 and 104 than among electrodes 101 and 103. Electrodes 102 differ from the electrodes 104 only in that they are laterally in the direction of the doped Areas are somewhat elongated. The space between the electrodes 102 and the doped regions 151 to 191 is formed by a strip-shaped Transfer electrode 100, which is also applied to an electrically insulating layer is covered.

Die elektrisch isolierende Schicht unter dieser Elektrode weist grabenartige Vertiefungen 110 bis 140 auf. Jede dieser grabenartigen Vertiefungen führt von einem der dotierten Gebiete 151 bis 191 zu einer Elektrode 102. In den grabenartigen Vertiefungen ist die elektrisch isolierende Schicht unter der Transferelektrode 100 dünner als außerhalb.The electrically insulating layer under this electrode is trench-like Wells 110 to 140. Each of these trench-like depressions leads from one of the doped regions 151 to 191 to an electrode 102. In the trench-like depressions the electrically insulating layer under the transfer electrode 100 is thinner than outside of.

In der Figur 2 ist ein Querschnitt durch den in Figur 1 dargestellten Sensor entlang der Schnittlinie 1-1 dargestellt. Auf einem Substrat 20, beispielsweise aus n-dotiertem Silizium, das einen Substratanschluß 201 aufweist, ist eine elektrisch isolierende Schicht 25, beispielsweise aus Siliziumdioxid, die unter der Transferelektrode 100 und der Elektrode 102 dünner ist als außerhalb, aufgebracht. Unterhalb der Transferelektrode 100 erstreckt sidh dieser Bereich jedoch nur über das Gebiet 120 in Figur 1. Die Elektrode 102 ist aus Polysilizium, die mit einer elektrisch isolierenden Schicht 26 aus Siliziumdioxid überzogen ist. Dabei ist angenommen, daß die ladungsgekoppelte Übertragungsvorrichtung in Aluminium-Silizium-Gate-Technik hergestellt ist, d.b. die Elektroden 102 und 104 sind aus Polysilizium, die mit einer Siliziumdioxidschicht 26, die sich auch über die Zwischenräume zwischen diesen Elektroden erstreckt, überzogen sind und daß die Elektroden 101 und 103 aus Aluminium bestehen und auf der Schicht 22 aufgebracht sind. Auch Al-Gate-Technik mit schmalen Spalten (< 3/um) zwischen den Elektroden kann verwendet werden.FIG. 2 shows a cross section through the one shown in FIG Sensor shown along section line 1-1. On a substrate 20, for example made of n-doped silicon, which has a substrate connection 201, is an electrical one insulating layer 25, for example made of silicon dioxide, under the transfer electrode 100 and the electrode 102 is thinner than outside, applied. Below the transfer electrode 100, however, this area only extends over the area 120 in FIG Electrode 102 is made of polysilicon covered with an electrically insulating layer 26 is coated with silicon dioxide. It is assumed that the charge coupled Transmission device is made in aluminum-silicon gate technology, d.b. the electrodes 102 and 104 are made of polysilicon covered with a silicon dioxide layer 26, which also extends over the spaces between these electrodes, covered and that the electrodes 101 and 103 are made of aluminum and on the layer 22 are applied. Also Al-Gate technology with narrow gaps (<3 / µm) between the electrodes can be used.

Die Betriebsweise des erfindungsgemäßen optoelèktronischen Sensors sei anhand der Figur 3 näher erläutert. Es handelt sich dabei um eine Betriebsart, die auch beim B3D (Buoket-Brigade-Device) angewendet wird und daher als BBD-Betrieb bezeichnet werden soll. Es sei dabei n-dotiertes Substrat vorausgesetzt. In der Figur 3 sind Impulsdiagramme I-VI über die Zeit t dargestellt. Die Impulse des Diagramms 1 werden an den Streifen 1, die des Diagramms II an den Streifen 2 und die des Diagramms III an den Streifen 4 angelegt.The mode of operation of the optoelectronic sensor according to the invention will be explained in more detail with reference to FIG. This is an operating mode which is also used in the B3D (Buoket Brigade Device) and therefore as a BBD operation should be designated. It is assumed that the substrate is n-doped. In the FIG. 3 shows pulse diagrams I-VI over time t. The impulses of the diagram 1 are attached to strip 1, that of diagram II to strip 2 and that of diagram III applied to strip 4.

An die Transferelektrode 100 werden die Taktimpulse IV mit der Taktlänge T angelegt. Diagramm V gibt die Spannungen an, die an die Elektroden 101 und 102 und Diagramm VI die Spannungen, die an die Elektroden 103 und 104 angelegt werden. Die angegebenen Zahlenwerte für die Spannungen sind typische Betriebsspannungswerte. Der Zeitmaßstab der Diagramme V und VI ist gegenüber den übrigen Diagrammen um den Faktor 2,5 gedehnt. Das Auslesen erfolgt zeilenweise. Dazu werden die Elektroden, die sonst auf negativer Spannung liegen, beispielsweise auf -10 Volt, nacheinander kurzzeitig auf eine betragsmäßig kleinere Spannung, vorzugsweise O Volt, oder sogar auf eine positive Spannung gebracht. Dadurch wird die unter der betreffenden Elektrode gespeicherte Information in die vergrabenen Kanäle eingelesen und dort kurzz,eitig gespeichert. Jeweils mit Beendigung eines der Impulse A, B und D wird an die Transferelektrode 100, die während der Impulse A, 3 und D auf O Volt oder auf positiver Spannung liegt, eine negative Spannung, beispielsweise -12 Volt, angelegt. Gleichzeitig wird während dieser Dauer an die Elektroden 101 und 102 eine noch negativere Spannung, beispielsweise -25 Volt, angelegt. Es ist während dieser Zeit unter der Transferelektrode und unter den Elektroden 102 eine Najoritätsträger-Verarmungsschicht vorhanden, die unter den Elektroden 102 tiefer ist als unter der Transferelektrode. Es können dadurch die in den vergrabenen Kanälen gespeicherten Najoritätsladungsträger unter die Elektroden 102 fließen. Dieser Vorgang dauert so lange an, bis die vergrabenen Kanäle die Spannung der Transferelektrode abzüglich der Schwellspannung angenommen haben. Sind die Minoritätsladungsträger oder ein Teil davon unter die Elektroden 102 geflossen und dort gesammelt worden, wird die Transferelektrode wieder auf O Volt oder eine positive Spannung gebracht, so daß die Najoritätsträger-Verarmungsschicht abgebaut wird und keine Minoritätsladungsträger mehr unter ihr hinwegfließen können. Die in der ladungsgekoppelten UbertragungBvorrichtung gespeicherte Information wird jetzt durch Anlegen der Taktimpulse D, E in den Diagrammen V und VI an die entsprechenden Elektroden seriell ausgelesen. Kurz vor Beendigung des Auslesen3 wird die nächste Zeile auf eine betragsmäßig kleinere Spannung, vorzugsweise O Volt, oder auf eine positive Spannung gebracht und der gesamte Vorgang beginnt von neuem. Die aus der Figur 3 entnehmbare Zeitdauer für die Impulsbreiten und Impulsabstünde stellen Werte bezüglich eines Fernsehbildes mit 2 mal 25 Halbbildern pro Sekunde (CCIR-Norm) dar. Es ist eine Eigenschaft des B3D-Prinzips, daß die Ladungsübertragung um so langsamer wird, je kleiner die auftretenden Spannungswerte werden. Bei großen Sensoren wird das Verhältnis der Kapazität eines Sensorelementes zur Kapazität eines vergrabenen Kanals so ungünstig, daß die genannten Zeiten nicht ohne hohe Verluste eingehalten werden können. Eine Möglichkeit zur Lösung dieses Problems wird anhand der Figur 4 beschrieben.The clock pulses IV with the clock length are sent to the transfer electrode 100 T applied. Diagram V shows the voltages applied to electrodes 101 and 102 and diagram VI the voltages applied to electrodes 103 and 104. The numerical values given for the voltages are typical operating voltage values. The time scale of diagrams V and VI is compared to the other diagrams around the Stretched by a factor of 2.5. That Reading takes place line by line. To be the electrodes, which are otherwise at negative voltage, for example at -10 Volts, one after the other briefly to a smaller voltage, preferably O volts, or even brought to a positive voltage. This will make the under the information stored in the relevant electrode is read into the buried channels and stored there briefly. Each time one of the pulses A, B ends and D is applied to the transfer electrode 100 which is applied during pulses A, 3 and D 0 volts or positive voltage, a negative voltage, for example -12 volts, applied. At the same time, the electrodes 101 are applied during this period and 102 an even more negative voltage, for example -25 volts, is applied. It is during this time under the transfer electrode and under the electrodes 102 one Majority carrier depletion layer is present, which is deeper under the electrodes 102 is than under the transfer electrode. This can prevent the buried canals stored minority charge carriers flow under the electrodes 102. This process lasts until the buried channels apply the voltage to the transfer electrode minus the threshold voltage. Are the minority carriers or a part of it has flowed under the electrodes 102 and collected there, the transfer electrode is brought back to 0 volts or a positive voltage, so that the minority carrier depletion layer is degraded and not minority carriers more can flow under her. The one in the charge coupled device transfer device Stored information is now displayed by applying the clock pulses D, E in the diagrams V and VI read out serially to the corresponding electrodes. Just before finishing des Auslesen3, the next line is set to a voltage that is smaller in magnitude, preferably 0 volts, or brought to a positive voltage and the whole process begins all over again. The time duration for the pulse widths and pulse intervals, which can be gathered from FIG. 3 represent values relating to a television picture with 2 times 25 fields per second (CCIR standard). It is a property of the B3D principle that the charge transfer so The lower the voltage values that occur, the slower it becomes will. In the case of large sensors, the ratio of the capacitance of a sensor element is so unfavorable to the capacity of a buried channel that the times mentioned are not can be complied with without high losses. One way to solve this The problem is described with reference to FIG.

In der Figur 4 sind Impulsdiagramme 1' - VI' über die Zeit t dargestellt. Die Impulse der Diagramme I'-III werden an die Streifen 1 bis 4 angelegt. Während jedes dieser Impulse A', 3t und C' wird die unter den betreffenden Streifen 1 bis 4 gespeicherte Information in die vergrabenen Kanäle ausgelesen.Pulse diagrams 1'-VI 'over time t are shown in FIG. The pulses in diagrams I'-III are applied to strips 1 to 4. While each of these pulses A ', 3t and C' becomes the one under the respective strips 1 to 4 stored information is read out into the buried channels.

Diagramm IVT zeigt Taktimpulse, die an das Transfergate 100 angelegt werden Diagramm V1 gibt die Spannungen, die an die Elektroden 101 und 102 und Diagramm VI1 die Spannungen, die an die Elektroden 103 und 104 der ladungsgekoppelten übertragungsvorrichtung angelegt werden. Der Zeitwaßstab der Diagramme V' und VI' ist gegenüber dem der übrigen Diagramme um den Faktor 2 gedehnt. Jeder der Impulse A', 3' und D1 wird im Zeitintervall T1,in dem an der Transferelektrode 100 die Spannung O Volt oder eine positive Spannung anliegt, angelegt.Diagram IVT shows clock pulses applied to transfer gate 100 Diagram V1 gives the voltages applied to electrodes 101 and 102 and diagram VI1 the voltages applied to electrodes 103 and 104 of the charge coupled device transfer device be created. The time scale of the diagrams V 'and VI' is compared to that of the other diagrams stretched by a factor of 2. Each of the pulses A ', 3' and D1 becomes in the time interval T1, in which the voltage at the transfer electrode 100 is 0 volts or a positive voltage is applied.

In diesem Intervall U1 wird die vorher in die ladungsgekoppelte Übertragungsvorrichtung gebrachte Information durch Anlegen von entsprechenden Taktimpulsen an die Elektroden 101 bis 104, zu deren Ausgang geschoben und gleichzeitig wird vom Eingang her die ganze ladungsgekoppelte Übertra ngsvorrichtung elektrisch mit Grundladung gefüllt. Ist die Information aus der ladungsgekoppelten Sbertragungsvorrichtung ausgeschoben und die ganze Vorrichtung mit Grundladung gefüllt, werden die Taktimpulse für die Elektroden 101 bis 104 abgeschaltet und alle diese Elektroden auf die Spannung O Volt oder eine positive Spannung gebracht. Gleichzeitig wird an die TransSerelektrode eine negative Spannung, beispielsweise -15 Volt, angelegt. Währond dieser Zeitdauer T2 fließt die Grundladung in die vergrabenen Kanäle. Anschließend wird während des Zeitinterfalis T3 an die Elektroden 102 der Übertragungsvorrichtung eine negative Spannung angelegt, beispielsweise -20 Volt, und gleichzeitig wird an die Transferelektrode eine negative Spannung angelegt, die betragsmäßig kleiner als die an den Elektroden 102 zu wählen ist. Dadurch wird die in den vergrabenen Kanälen gespeicherte Grundladung ulnd die vorher während des Zeitintervalls 21 eingelesene Signalladung unter die Elektroden 102 übertragen. Anschließend wird an die Transferelektrode wieder die Spannung O Volt oder eine positive Spannung angelegt und die ladungsgekoppelte Ubertragungsvorrichtung ausgelesen. Beim Einlesen der Grundladung von der ladungsgekoppelten Ubertragungsvorrichtung in die vergrabenen Kanäle muß die Spannung an der Transferelektrode 100 betragsmäßig so groß gewählt werden, daß die Ladungen vollständig übertragen werden können, d.h. daß keine Potentschwelle entsteht. Werden sämtliche Elektroden 101 bis 104 auf O Volt gebracht, so ist diese Bedingung schon bei geringen Spannungen an der Transferelektrode (einige Volt, z.B. -5Volt) erfüllt.In this interval U1, the previously in the charge coupled device transfer device brought information by applying appropriate clock pulses to the electrodes 101 to 104, pushed to their exit and at the same time the Entire charge-coupled transfer device electrically filled with basic charge. The information is pushed out of the charge coupled device transfer device and the whole device is filled with basic charge, the clock pulses for the Electrodes 101 to 104 switched off and all of these electrodes to the voltage O Volts or a positive voltage. At the same time, the TransSer electrode a negative voltage, for example -15 volts, is applied. During this period T2 the basic charge flows into the buried channels. Then during the Time interval T3 to the electrodes 102 of the transmission device one negative voltage is applied, for example -20 volts, and at the same time is applied to the A negative voltage is applied to the transfer electrode, the magnitude of which is less than which is to be selected at the electrodes 102. This removes the in the buried canals stored basic charge and the one previously read in during time interval 21 Transfer signal charge under electrodes 102. Then it is applied to the transfer electrode again the voltage 0 volts or a positive voltage is applied and the charge-coupled voltage Transmission device read out. When reading in the basic charge from the charge-coupled Transfer device in the buried channels must apply the voltage to the transfer electrode 100 can be chosen so large in terms of amount that the charges are completely transferred can be, i.e. that no potential threshold arises. Will all electrodes 101 to 104 brought to 0 volts, this condition is already present at low voltages at the transfer electrode (a few volts, e.g. -5 volts).

Vorteilhafterweise wird man die Spannungen an der Transferelektrode während der Zeitintervalle T2 und T3 gleich groß, beispielsweise -12 Volt, wählen Die in der Figur 4 angegebenen Zahlenwerte für die Spannungen stellen typische Betriebsspannungswerte dar. Die weiter aus der Figur 4 entnehmbaren Zeitdauern für die Impulebreiten und die Impulsabstände stellen Werte bezüglich eines Fernsehbildes mit 625 Zeilen und 2 mal 25 Halbbildern pro Sekunde (OCIR-Norw) dar.The voltages on the transfer electrode are advantageously used select the same size, for example -12 volts, during the time intervals T2 and T3 The numerical values for the voltages given in FIG. 4 represent typical operating voltage values The time periods for the pulse widths and, which can also be taken from FIG the pulse intervals represent values relating to a television picture with 625 lines and 2 times 25 fields per second (OCIR-Norw).

Eine weitere Möglichkeit wäre die Verwendung eines weiteren CCDs am anderen Ende der vergrabenen Kanäle zum Einbringen der Grundladung.Another possibility would be to use an additional CCD on the other end of the buried channels for introducing the basic charge.

6 Patentansprüche 4 Figuren6 claims 4 figures

Claims (6)

Patentansprüche W Optoelektronischer Sensor, bei dem auf einer Oberfläche eines Substrates aus dotiertem Halbleitermaterial wenigstens eine lichtdurchlässige elektrisch isolierende Schicht aufgebracht ist, die eine Gesamtheit von matrixförmig in Zeilen und Spalten angeordnete Elektroden trägt, wobei wenigstens eine Zeile mit wenigstens zwei Elektroden vorhanden ist und wobei jeweils die zu einer Zeile gehörenden Elektroden durch je eine elektrische Leitung miteinander verbunden sind und bei dem unter jeder Spalte je ein entgegengesetzt zum Substrat dotierter vergrabener Kanal im Substrat vorhanden ist, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß jeder vergrabene Kanal über je einen, für die Majoritätsträger des vergrabenen Kanals leitenden Kanal, in dem ein elektronischer Schalter angeordnet ist, mit einem Paralleleingang eines parallel einlesbaren Schieberegister elektrisch leitend verbunden ist. Claims W optoelectronic sensor in which on a surface of a substrate made of doped semiconductor material, at least one transparent electrically insulating layer is applied, which is an entirety of matrix-shaped carries electrodes arranged in rows and columns, with at least one row with at least two electrodes are present and each of which is a row belonging electrodes are each connected to one another by an electrical line and in which under each column a buried one doped opposite to the substrate Channel is present in the substrate, so that each buried canal over one each, for the majority carriers of the buried canal conductive channel in which an electronic switch is arranged, with a parallel input a parallel read-in shift register is electrically connected. 2. Optoelektronischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Schieberegister aus einer ladungsgekoppelten übertragungsvorrichtung besteht.2. Optoelectronic sensor according to claim 1, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the shift register consists of a charge coupled device transfer device consists. 3. Optoelektronischer Sensor nach Anspruch 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Kapazität der einzelnen Elektroden der ladungsgekoppelten übertragungsvorrichtung etwa so groß ist, wie die Kapazität einer Sensorelektrode.3. Optoelectronic sensor according to claim 2, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the capacitance of the individual electrodes of the charge-coupled device transmission device is about as large as the capacity of a sensor electrode. 4. Optoelektronischer Sensor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die ladungsgekoppelte übertragungsvorrichtung aus einer Übertragungsvorrichtung für Zwei-Phasen-Betrieb besteht, die dadurch gebildet ist, daß auf dem Substrat wenigstens eine elektrisch isolierende Schicht aufgebracht ist, die eine Reihe von Elektroden trägt, und bei der die Elektroden der Reihe nach abwechselnd auf dickerer und dünnerer elektrisch isolierender Schicht liegen und daß jeweils unter jeder übernächsten der Elektroden, die auf dünner elektrisch isolierender Schicht liegen, ein Paralleleingang vorhanden ist.4. Optoelectronic sensor according to claim 2 or 3, characterized g e k It is noted that the charge coupled device transfer device consists of a Transmission device for two-phase operation, which is formed by that at least one electrically insulating layer is applied to the substrate which carries a series of electrodes, and in which the electrodes in series lie alternately on thicker and thinner electrically insulating layer and that each under each but one of the electrodes that are on thinner electrically insulating Layer, there is a parallel entrance. 5. Optoelektronischer Sensor nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der leitende Kanal, der elektronische Schalter und der Paralleleingang gemeinsam jeweils dadurch gebildet sind, daß der vergrabene Kanal durch ein gleich diesein dotierten Gebiet mit der Oberfläche des Substrates verbunden ist und daß über dem Zwischenraum zwischen dem dotierten Gebiet und der betreffenden Elektrode der ladungsgekoppelten übertragungsvorrichtung eine Transferelektrode auf der elektrisch isolierenden Schicht aufgebracht ist.5. Optoelectronic sensor according to claim 4, characterized in that g e k e n n -Z e i c h n e t that the conductive channel, the electronic switch and the parallel input are each formed together in that the buried channel by a same this a doped region is connected to the surface of the substrate and that over the space between the doped region and the relevant electrode of the charge coupled device transfer device has a transfer electrode on the electrically insulating layer is applied. 6. Optoelektronischer Sensor nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die elektrisch isolierende Schicht åeweils eine grabenartige Vertiefung, in dem die Schicht dünner als außerhalb ist, aufweist, die über dem Zwischenraum zwischen dem dotierten Gebiet und der betreffenden Elektrode der ladungsgekoppelten übertragungsvorrichtung verläuft und daß auf der elektrisch isolierenden Schicht quer über sämtliche grabenartige Vertiefungen hinweg eine einzige gemeinsame, streifenförmige Transferelektrode aufgebracht ist. Leerseite ei6. Optoelectronic sensor according to claim 5, characterized in that g e k e n n - It is noted that the electrically insulating layer is always a trench-like layer Well, in which the layer is thinner than outside, which over the Gap between the doped region and the relevant electrode of the charge-coupled device transmission device runs and that on the electrically insulating layer across all trench-like depressions a single common, strip-shaped Transfer electrode is applied. Blank page egg
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