DE2553633B1

DE2553633B1 - Charge coupled area imaging device - has main overflow channel which is connected to overflow elements between image points and has parallel serial readout register

Info

Publication number: DE2553633B1
Application number: DE19752553633
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl-Ing Mauthe; Hans-Joerg Dr Pfleiderer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-11-28
Filing date: 1975-11-28
Publication date: 1976-10-07
Also published as: DE2553633A1

Abstract

The charge coupled area imaging device (optoelectronic sensor) has an overflow channel along one side of each image point row to protect the device against excessive incident radiation. A parallel aerial readout register is located along the other side to read the image points in parallel. An overflow element (51-57) in the form of a MIS-capacitor is located between and separated from any two adjacent image points. These overflow elements are formed on the surface of the doped semiconductor substrate and are connected to the overflow channel. The image points and the overflow elements are covered by transparent conducting material.

Description

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in einer Sensoranordnung der eingangs genannten Art den Schutz gegen Überbestrahlung zu verbessern. The object of the present invention is, in a sensor arrangement of the type mentioned to improve the protection against overexposure.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jeweils zwischen zwei benachbarten Bildpunkten ein Überlaufelement in Form eines MlS-Kondensators mit Abstand zu diesen auf der Substratoberfläche angeordnet ist, dessen Speicherbereich an der Substratoberfläche unter seiner Kondensatorelektrode über einen festen oder einstellbaren Potentialwert im Substrat mit dem Überlaufkanal verbunden ist. The object is achieved in that in each case between two adjacent Image points an overflow element in the form of an MIS capacitor at a distance from these is arranged on the substrate surface, the storage area of which is on the substrate surface under its capacitor electrode via a fixed or adjustable potential value is connected to the overflow channel in the substrate.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die optoelektronische Sensoranordnung so ausgebildet, daß die Bildpunkte und die Überlaufelemente durch Bereiche dünnerer Schichtdicke in der elektrisch isolierenden Schicht definiert sind und von einem Streifen aus lichtdurchlässigen elektrisch leitenden Material überdeckt sind, daß die Überlaufelemente bis mindestens an den Rand des Überlaulkanals heranreichen und daß der Zwischenraum zwischen Überlaufkanal und dem Streifen von einer Transfer-Elektrode überdeckt ist. In an advantageous embodiment, the optoelectronic Sensor arrangement designed so that the pixels and the overflow elements through Areas of thinner layer thickness in the electrically insulating layer defined are and from a strip of translucent electrically conductive material are covered that the overflow elements up to at least the edge of the overflow channel and that the space between the overflow channel and the strip of a transfer electrode is covered.

Die Anordnung hat den Vorteil, daß die einzelnen Bildpunkte des eindimensionalen optoelektronischen Sensors erheblich besser voneinander getrennt sind, da ein Informationsfluß von einem Bildpunkt zum nächsten nicht möglich ist. Die Auflösung der Sensoranordnung gegenüber herkömmlichen Anordnungen der eingangs genannten Art wird nicht erheblich beeinträchtigt. Die Anordnung kann überdies ohne erhebliche zusätzliche Verfahrensschritte wie eine herkömmliche Sensoranordnung hergestellt werden. The arrangement has the advantage that the individual pixels of the one-dimensional Optoelectronic sensors are much better separated from each other, as a flow of information from one pixel to the next is not possible. The resolution of the sensor arrangement compared to conventional arrangements of the type mentioned above is not significant impaired. The arrangement can moreover without significant additional process steps can be manufactured like a conventional sensor arrangement.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in der Figur näher erläutert. The invention is illustrated using an exemplary embodiment in the figure explained in more detail.

Die Figur zeigt in Draufsicht einen Ausschnitt aus einem Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung. The figure shows a top view of a detail from an exemplary embodiment a sensor arrangement.

In der Figur ist in Draufsicht ein Ausschnitt einer bevorzugten Ausführungsform einer vorstehend angegebenen Sensoranordnung dargestellt. Die gesamte Anordnung befindet sich auf einer Oberfläche einer lichtdurchlässigen, elektrisch isolierenden Schicht 1, die auf einer Oberfläche eines Substrats aus dotiertem Halbleitermaterial mit Substratanschluß aufgebracht ist Diese elektrisch isolierende Schicht 1 weist innerhalb der durch die Linien 2 bzw. 3 umrahmten Bereiche eine dünnere Schichtdicke als außerhalb auf. Günstig ist es dabei, wenn die Schichtdicke außerhalb der durch die Linien 2 bzw. 3 definierten Bereiche möglichst groß gegenüber der dünneren Schichtdicke im Inneren dieses Bereichs gewählt wird. Die Bildpunkte des eindimensionalen optoelektronischen Sensors sind durch die Vertiefungen 31 bis 36 in der Oberfläche der elektrisch isolierenden Schicht definiert. Die kanalartigen Vertiefungen 4 und 5 bilden die Übertragungskanäle zweier ladungsgekoppelter Verschiebevorrichtungen, die als Ausleseschieberegister dienen. Dazu wird jedoch später noch Näheres erläutert. Entlang der dem Übertragungskanal 4 gegenüberliegenden Längsseite der Bildpunktreihe des eindimensionalen Sensors ist der Überlaufkanal entlanggeführt, der aus einer entgegengesetzt zum Substrat dotierten Leitung 6 an der Substratoberfläche besteht Diese Leitung ist mit einem hier nicht gezeichneten Anschlußkontakt versehen. Jeweils zwischen zwei Bildpunkten des eindimensionalen Sensors ist ein Überlaufelement angeordnet. Die Überlaufelemente sind mit den Bezugszeichen 51 bis 57 versehen und bestehen wie die Bildpunkte aus Bereichen dünnerer elektrisch isolierender Schicht. Auf der elektrisch isolierenden Schicht befindet sich ein Streifen 7 aus lichtdurchlässigem, elektrisch leitendem Material, der die Vertiefungen 31 bis 37 bzw. 51 bis 57 in der elektrisch isolierenden Schicht überdeckt. Der Zwischenraum zwischen Überlaufkanal und einem Streifen 7 ist durch eine Transfer-Elektrode 10 überdeckt. Dazu wird später noch Näheres erläutert. Die Vertiefungen 31 bis 36 sind über dazu grabenartige Vertiefungen 41 bis 46 in der elektrisch isolierenden Schicht mit dem Kanal 4 verbunden. Diese grabenartigen Vertiefungen definieren Informationsübertragungskanäle zum Übertragen der in den Bildpunkten gespeicherten Information in die entsprechenden Speicherplätze des Ausleseschieberegisters. Allgemein können als Ausleseschieberegister alle Arten von ladungsgekoppelten Verschiebevorrichtungen verwendet werden. Der Abstand zweier Bildpunkte des eindimensionalen Sensors wird durch die Speicherplatzlänge (in der Regel drei bis vier Elektroden) der ladungsgekoppelten Verschiebevorrichtung bestimmt. The figure shows a section of a preferred embodiment in plan view a sensor arrangement specified above. The whole arrangement is located on a surface of a translucent, electrically insulating Layer 1, which is on a surface of a substrate made of doped semiconductor material is applied with substrate connection. This electrically insulating layer 1 has within the areas framed by lines 2 and 3, a thinner layer thickness than outside on. It is beneficial if the layer thickness is outside of the through lines 2 and 3 define areas as large as possible compared to the thinner layer thickness is chosen inside this area. The pixels of the one-dimensional optoelectronic Sensors are through the recesses 31 to 36 in the surface of the electrically insulating Layer defined. The channel-like depressions 4 and 5 form the transmission channels two charge-coupled shifting devices that act as readout shift registers to serve. However, this will be explained in more detail later. Along the the transmission channel 4 opposite long side of the row of pixels of the one-dimensional sensor the overflow channel is led along the one opposite to the substrate doped line 6 on the substrate surface consists of this line is with a provided connection contact not shown here. Each between two pixels An overflow element is arranged on the one-dimensional sensor. The overflow elements are provided with the reference numerals 51 to 57 and consist of the same as the pixels Areas of thinner electrically insulating layer. On the electrically insulating Layer is a strip 7 made of translucent, electrically conductive Material that the depressions 31 to 37 and 51 to 57 in the electrically insulating Layer covered. The space between the overflow channel and a strip 7 is covered by a transfer electrode 10. This will be explained in more detail later. The depressions 31 to 36 are in addition to trench-like depressions 41 to 46 in the electrically insulating layer is connected to the channel 4. These trench-like Wells define information transmission channels for transmitting the in the Information stored in pixels in the corresponding memory locations of the readout shift register. In general, all types of charge-coupled shift devices can be used as read shift registers be used. The distance between two pixels of the one-dimensional sensor becomes by the length of the storage space (usually three to four electrodes) of the charge-coupled cells Shifting device determined.

Der Bildpunktabstand läßt sich durch Verwendung zweier Ausleseschieberegister auf folgende Weise erheblich verringern: Das erste Ausleseschieberegister ist eine ladungsgekoppelte Verschiebevorrichtung mit vier Elektroden pro Speicherplatz. In jeden Speicherplatz sind zwei Bildpunkte des Sensors auslesbar, wobei ein Bildpunkt unter eine, der andere unter eine übernächste der vier Elektroden des Speicherplatzes auslesbar ist und wobei diese beiden Elektroden in allen Speicherplätzen den gleichen Platz in der Elektroden-Vierergruppe einnehmen. In jedem Speicherplatz ist der Speicherbereich unter der einen dieser beiden Elektroden, die in allen Speicherplätzen denselben Platz in der Elektroden-Vierergruppe einnimmt, unmittelbar auslesbar. Diese Speicherbereiche werden in das zweite Ausleseschieberegister parallel ausgelesen.The pixel spacing can be determined by using two readout shift registers significantly decrease in the following way: The first read shift register is a Charge-coupled device with four electrodes per storage space. In two image points of the sensor can be read out from each memory location, with one image point under one, the other under the next but one of the four electrodes of the storage space can be read out and these two electrodes are the same in all memory locations Take your place in the electrode group of four. The memory area is in each memory location under one of these two electrodes, which are the same in all storage locations Takes up space in the group of four electrodes, can be read out immediately. These memory areas are read out in parallel into the second readout shift register.

Im Ausführungsbeispiel nach der Figur ist nun eine solche Auslesevorrichtung mit zwei Ausleseschieberegistern verwendet. Die kanalartige Vertiefung4 bildet den Übertragungskanal des ersten und die kanalartige Vertiefung 5 den Übertragungskanal des zweiten Ausleseschieberegisters. Die kanalartige Vertiefung 4 ist über grabenartige Vertiefungen 61 bis 63 in der elektrisch isolierenden Schicht mit der kanalartigen Vertiefung 5 verbunden. Diese grabenartigen Vertiefungen definieren ebenfalls Informationsübertragungskanäle zur parallelen Übertragung der Information vom ersten Ausleseschieberegister zum zweiten. Über der kanalartigen Vertiefung 4 in der elektrisch isolierenden Schicht sind die Elektroden 401 bis 404 der ladungsgekoppelten Verschiebevorrichtung aufgebracht. Jeweils eine Vierergruppe von Elektroden 401 bis 404 bilden einen Speicherplatz dieser Verschiebevorrichtung. Die Elektroden 402 und 404 befinden sich bei den schmalen grabenartigen Vertiefungen 41 bis 46 in der elektrisch isolierenden Schicht und überdecken diese bis nahe an den Streifen 7. Jeweils die mit gleichen Bezugszeichen versehenen Elektroden sind über Taktleitungen 410 bis 440 elektrisch leitend miteinander verbunden. Das zweite Ausleseschieberegister ist wie das erste Ausleseschieberegister als ladungsgekoppelte Verschiebevorrichtung ausgebildet, d. h. über der kanalartigen Vertiefung 5 in der elektrisch isolierenden Schicht sind Elektroden 501 bis 504 aufgebracht, wobei jeweils eine Vierergruppe von Elektroden 501 bis 504 einen Speicherplatz bildet Jede der Elektroden 502 befindet sich bei einer der schmalen grabenartigen Vertiefungen 61 bis 63 und überdeckt diese bis nahe an die Elektrode 404. Jede der Elektroden 404 des ersten Ausleseschieberegisters befindet sich bei einer dieser grabenartigen Vertiefungen 61 bis 63 und ist ebenfalls über die kanalartige Vertiefung 4 seitlich erweitert und überdeckt dabei die grabenartige Vertiefung. Über den Zwischenräumen zwischen den Elektroden 402 und 404 des ersten Ausleseschieberegisters und dem Streifen 7 ist von beiden elektrisch isoliert eine Transfer-Elektrode 8 und über den Zwischenraum zwischen den Elektroden 404 des ersten Ausleseschieberegisters und den Elektroden 502 des zweiten Ausleseschieberegisters ist ebenfalls von diesen elektrisch isoliert eine zweite Transfer-Elektrode 9 aufgebracht. Die mit gleichen Bezugszeichen versehenen Elektroden des Ausleseschieberegisters sind durch Taktleitungen 510 bis 540 elektrisch leitend miteinander verbunden. Über den Zwischenraum zwischen dem Streifen 7 und der dotierten Leitung 6 ist von beiden elektrisch isoliert die Transfer-Elektrode 10 aufgebracht. Diese Transfer-Elektrode besteht aus zwei Elektrodenstreifen 101 und 102. Der Grund für diese spezielle Ausführungsform wird im folgenden noch näher erläutert. Grundsätzlich genügt jedoch auch ein einziger Elektrodenstreifen als Überlaufkanal. In the exemplary embodiment according to the figure, there is now such a readout device used with two readout shift registers. The channel-like recess 4 forms the Transmission channel of the first and the channel-like recess 5 the transmission channel of the second read shift register. The channel-like recess 4 is trench-like Depressions 61 to 63 in the electrically insulating layer with the channel-like Well 5 connected. These trench-like depressions also define information transmission channels for the parallel transmission of information from the first read shift register to the second. Above the channel-like recess 4 in the electrically insulating layer the electrodes 401 to 404 of the charge coupled device displacement device are applied. In each case a group of four electrodes 401 to 404 form a storage location this displacement device. The electrodes 402 and 404 are on the narrow ones trench-like depressions 41 to 46 in the electrically insulating layer and cover this up to close to the strip 7. In each case those with the same reference symbols The electrodes provided are electrically conductive to one another via clock lines 410 to 440 tied together. The second readout shift register is like the first readout shift register designed as a charge-coupled displacement device, d. H. above the canal-like Recesses 5 in the electrically insulating layer are electrodes 501 to 504 applied, with a group of four electrodes 501 to 504 each having a storage location Each of the electrodes 502 is located at one of the narrow trench-like ones Depressions 61 to 63 and covers them up to close to the electrode 404. Each of the Electrodes 404 of the first readout shift register are located at one of these trench-like depressions 61 to 63 and is also above the channel-like depression 4 laterally expanded and covered thereby the trench-like depression. Over the spaces between electrodes 402 and 404 of the first readout shift register and a transfer electrode 8 is electrically insulated from the two strips 7 and across the space between electrodes 404 of the first readout shift register and the electrodes 502 of the second readout shift register is also of these a second transfer electrode 9 is applied in an electrically insulated manner. The ones with the same Electrodes of the readout shift register provided with reference symbols are connected by clock lines 510 to 540 connected to one another in an electrically conductive manner. About the space between the strip 7 and the doped line 6 is electrically isolated from the two Transfer electrode 10 applied. This transfer electrode consists of two electrode strips 101 and 102. The reason for this particular embodiment will be explained below explained in more detail. In principle, however, a single electrode strip is also sufficient as an overflow channel.

Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel wird vorzugsweise folgendermaßen hergestellt: Auf eine Oberfläche eines Substrats aus p(n)-dotiertem Silizium mit einer Dotierung von etwa l014#1016cm-3 wird eine Siliziumdioxidschicht von einer Schichtdicke von etwa 1 um (Dickoxid) aufgebracht Diese Schicht wird im von der Linie 2 und der Linie 3 umrahmten Bereich weggeätzt. Durch erneutes Oxidieren wird in diesem Bereich eine Siliziumdioxidschicht von etwa 0,1 um (Dünnoxid) erzeugt. Nun wird auf dieser Oberfläche eine Polysiliziumschicht von einer Schichtdicke von etwa 0,6 um aufgebracht. Diese Schicht wird zunächst über den Bereich der noch zu erzeugenden Leitung 6 weggeätzt. Nun wird die Oberfläche einer lonenimplantation ausgesetzt, wodurch die Polysiliziumschicht dotiert und damit leitend gemacht wird, und wodurch die dotierte Leitung 6 selbstjustierend hergestellt wird. Anstatt einer lonenimplantation kann auch Diffusion verwendet werden. Die Dünnoxidschicht ist dann aber im Bereich 6 mit wegzuätzen (dies ist bei Verwendung der lonenimplantation nicht notwendig, wenn mit hinreichend hoher Energie gearbeitet wird). The embodiment described above is preferred produced as follows: On a surface of a substrate made of p (n) -doped Silicon with a doping of about 1014 # 1016cm-3 becomes a silicon dioxide layer of a layer thickness of about 1 µm (thick oxide). This layer is applied in the area framed by line 2 and line 3 is etched away. By re-oxidizing a silicon dioxide layer of about 0.1 µm (thin oxide) is produced in this area. A polysilicon layer with a layer thickness of applied about 0.6 µm. This layer is first over the area of the still to generating line 6 etched away. Now the surface becomes an ion implantation exposed, whereby the polysilicon layer is doped and thus made conductive, and whereby the doped line 6 is produced in a self-aligning manner. Instead of one Ion implantation, diffusion can also be used. The thin oxide layer is but then also to be etched away in area 6 (this is when using ion implantation not necessary when working with sufficiently high energy).

Die Dotierung des Überlaufkanals und des Polysiliziums wird etwa 1019 cm-3 oder größer gewählt. Als lmplantations- bzw. Diffusionsstoffe können beispielsweise Phosphor(Bor)-Ionen bzw. -Atome bei p(n)-dotiertem Substrat verwendet werden. Nach der Dotierung wird die Polysiliziumschicht bis auf die Elektroden 402 bis 404 bzw. 501 bzw. 504, die Taktleitungen 440, 520 und 540, den Streifen 7 und dem Polysilizium-Elektrodenstreifen 102 der Überlaufelektrode 10 weggeätzt Durch Oxidation werden nun diese Polysiliziemteile mit einer Siliziumdioxidschicht von einer Schichtdicke von etwa 0,3 um bedeckt. Es werden nun Kontaktlöcher für die Anschlußkontakte der Taktleitungen aus Polysilizium, den Streifen 7, den Streifen 101 und über den Elektroden 402 zur Herstellung der Verbindung dieser Elektroden mit der Taktleitung 420 geschaffen. In der Figur sind nun die Kontaktlöcher für die Elektroden 402 angedeutet und mit den Bezugszeichen 4020 versehen. Die übrigen Kontaktlöcher werden nahe an einem Ende der Taktleitungen aus Polysilizium, des Streifens 7 und des Streifens 101 angebracht. Auf dieser Oberfläche werden nun durch Aufbringen von Metall-Lagen, beispielsweise durch Bedampfen der Oberfläche mit Aluminium unter Verwendung von Bedampfungsmasken, die Elektroden 401 und 403 mit den sie verbindenden Takfleiiungen 410 und 430, die Elektroden 501 und 503 mit den sie verbindenden Taktleitungen 520 und 530, die Transfer-Elektroden 8 und 9, der zweite Elektrodenstreifen des Überlaufgates 1Q die Taktleitung 420, die über die Kontaktlöcher 4020 geführt ist, und die Anschlußkontakte über den noch freien Kontaktlöchern aufgebracht.The doping of the overflow channel and the polysilicon becomes about 1019 cm-3 or larger selected. As implantation or diffusion substances, for example Phosphorus (boron) ions or atoms can be used in the case of p (n) -doped substrate. To the doping is the polysilicon layer except for the electrodes 402 to 404 or 501 and 504, the clock lines 440, 520 and 540, the strip 7 and the polysilicon electrode strip 102 of the overflow electrode 10 are etched away. These polysilicon parts are now oxidized covered with a silicon dioxide layer about 0.3 µm thick. There are now contact holes for the connection contacts of the clock lines made of polysilicon, the strip 7, the strip 101 and above the electrodes 402 for producing the Connection of these electrodes to the clock line 420 created. In the figure are now the contact holes for the electrodes 402 indicated and with the reference numerals 4020 provided. The remaining vias will be near one end of the clock lines made of polysilicon, the strip 7 and the strip 101 attached. On this surface are now by applying metal layers, for example by steaming the Surface covered with aluminum using vapor deposition masks, the electrodes 401 and 403 with the connecting cables 410 and 430, the electrodes 501 and 503 with them connecting clock lines 520 and 530, the transfer electrodes 8 and 9, the second electrode strip of the overflow gate 1Q the clock line 420, which is guided via the contact holes 4020, and the connection contacts via the still applied free contact holes.

Die Transfer-Elektrode 8 überlappt den seitlichen Längsrand des Streifens 7 und die seitlichen Ränder der Elektroden 402 und 404, die Transferelektrode 9 überlappt die seitlichen Ränder der Elektroden 404 und 502 und der zweite Elektrodenstreifen 102 der Transfer-Elektrode 10 überlappt den anderen Längsrand des Streifens 7 und den einen Längsrand des ersten Elektrodenstreifens des Überlaufgates.The transfer electrode 8 overlaps the lateral longitudinal edge of the strip 7 and the lateral edges of the electrodes 402 and 404, the transfer electrode 9 overlaps the lateral edges of electrodes 404 and 502 and the second electrode strip 102 of the transfer electrode 10 overlaps the other longitudinal edge of the strip 7 and one longitudinal edge of the first electrode strip of the overflow gate.

Typische Lateralabmessungen für die beschriebene Anordnung sind folgende: Größe der Bildpunkte 6 x 30 um, dabei 6 um in Reihenlängsrichtung und 30 um quer dazu, Breite der Überlaufelemente in Reihenlängsrichtung 5 um, quer dazu 46 um, Abstand eines Überlaufelements von einem benachbarten Bildpunkt 4 um, Breite der Elektroden der Ausleseschieberegister: 12 um für Polysilizium-Elektroden und 10 um für Aluminium-Elektroden, alle Überlappungen 2 um. Alle übrigen Maße können aus der Zeichnung mit Hilfe des Maßstabs entnommen werden. Typical lateral dimensions for the arrangement described are as follows: Size of the pixels 6 x 30 µm, 6 µm in the longitudinal direction and 30 µm across in addition, width of the overflow elements in the longitudinal direction of the row 5 μm, transversely thereto 46 μm, Distance of an overflow element from an adjacent pixel 4 μm, width of Electrodes of the readout shift register: 12 µm for polysilicon electrodes and 10 um for aluminum electrodes, all overlaps 2 um. All other dimensions can be made from can be taken from the drawing with the aid of the scale.

Allgemein wird eine angegebene Sensoranordnung so betrieben, daß der Sensor und der Überlaufkanal in an sich bekannter Weise betrieben werden, d. h. an den Polysiliziumstreifen 7 wird zumindest während der Bildaufnahme eine Spannung angelegt, die unter den Bildpunkten 31 bis 36 und den Überlaufelementen 51 bis 57 Potentialmulden für die vom Licht erzeugten lnformationsladungsträger im Substrat erzeugt. Man kann dabei getakteten Betrieb und Dauerbetrieb unterscheiden, d. h. beim Taktbetrieb wird diese Spannung nur während der Bildaufnahme angelegt, während sie im Dauerbetrieb stets am Streifen 7 anliegt. In general, a specified sensor arrangement is operated so that the sensor and the overflow channel are operated in a manner known per se, d. H. A voltage is applied to the polysilicon strips 7 at least during the image recording created below the pixels 31 to 36 and the overflow elements 51 to 57 Potential wells for the information charge carriers generated by the light in the substrate generated. A distinction can be made between cycled operation and continuous operation. H. in cyclic operation, this voltage is only applied during image acquisition, while it is always in contact with the strip 7 in continuous operation.

Der Überlaufkanal wird so betrieben, daß an ihn eine Spannung angelegt wird, die einer sehr tiefen Potentialmulde für die Informationsladungsträger entspricht und daß an die Transferelektrode 10 eine Spannung angelegt wird, die einen bestimmten Potentialwert zwischen den Potentialmulden der Überlaufelemente und der Potentialmulde im Überlaufkanal erzeugt.The overflow channel is operated so that a voltage is applied to it which corresponds to a very deep potential well for the information charge carriers and that a voltage is applied to the transfer electrode 10, which a certain Potential value between the potential wells of the overflow elements and the potential well generated in the overflow channel.

Dieser Potentialwert wird vorzugsweise so eingestellt, daß keine Potentialschwelle zwischen der durch die Spannung am Streifen 7 erzeugten Potentialmulde und der Potentialmulde des Überlaufkanals vorhanden ist Allerdings schadet eine nicht allzu große Potentialschwelle nicht. Wichtig ist, daß sie so klein ist, daß von den Bildpunkten her eingeflossene Überschußladungsträger abfließen können bzw. die Potential mulde des Überlaufelements selbst überfließt.This potential value is preferably set so that there is no potential threshold between the potential well generated by the voltage on the strip 7 and the potential well of the overflow channel is present. However, a potential threshold that is not too large is harmful not. It is important that it is so small that it flows in from the pixels Excess charge carriers can flow away or the potential trough of the overflow element itself overflows.

Im Ausführungsbeispiel nach der Figur besteht die Überlaufelektrode aus zwei Elektrodenstreifen 101 und 102, wobei die Elektrode 101 aus Polysilizium besteht Dies ist vorteilhaft, da mit einer Polysilizium-Elektrode eine Potentialsebwelle sehr genau (bis auf 0,2 Volt) eingestellt werden kann. Die andere Elektrode ~aus Metall dient nur zur Überbrückung des Zwischenraumes zwischen dieser Polysilizium-Elektrode und dem Streifen 7. - Die Bildpunkte des Sensors werden parallel in das Ausleseschieberegister ausgelesen und aus diesem seriell ausgeschoben. Wenigstens während dieses Ausschiebens wird der Sensor in Bildaufnahmezustand gesetzt Nachdem die Information aus dem Ausleseschieberegister ausgeschoben ist, wird der Sensor erneut ausgelesen. Im Ausführungsbeispiel nach der Figur werden zum Auslesen des Sensors in das Ausleseschieberegister an die Elektroden des Registers Spannungen so angelegt, daß die Speicherbereiche unter den beiden Elektroden in jedem Speicherplatz, in den ausgelesen wird, in Speicherzustand gesetzt sind, d. h. unter diesen Elektroden befinden sich während dieser Zeit tiefere Potentialmulden für die Informationsladungsträger als unter den Nachbarelektroden. In diese Speicherbereiche wird der Sensor ausgelesen. In der Figur sind dies die Speicherbereiche unter den Elektroden 402 und 404. Der Speicherbereich unter der einen der beiden Elektroden (Elektroden 404) wird jedoch sofort in den entsprechenden Speicherplatz des zweiten Ausleseschieberegisters ausgelesen. In der Figur sind dies die Speicherbereiche unter den Elektroden 502. Anschließend wird die in beiden Ausleseschieberegistern gespeicherte Information seriell aus beiden Registern ausgelesen. Nachdem die Information aus den Schieberegistern ausgelesen ist, wird der Sensor erneut ausgelesen. Im Ausfrihruiigsbei spiel erfolgt das Auslesen über die beiden Transfer-Elektroden. Während der Bildaufnahme werden an diese beiden Transfer-Elektroden Spannungen angelegt, die Potentialschwellen erzeugen, so daß ein Ladungsfluß von den Bildpunkten zum Ausleseschieberegister und vom Ausleseschieberegister zum zweiten Ausleseschieberegister nicht möglich ist. Beim Auslesen werden an die beiden Transfer-Elektroden Spannungen angelegt, die diese Potentialschwellen abbauen, so daß ein Ladungsfluß ermöglicht wird. In the embodiment according to the figure, there is the overflow electrode of two electrode strips 101 and 102, the electrode 101 being made of polysilicon This is advantageous because a polysilicon electrode generates a potential wave can be set very precisely (down to 0.2 volts). The other electrode ~ off Metal is only used to bridge the gap between this polysilicon electrode and the strip 7. - The image points of the sensor are parallel to the readout shift register read out and pushed out serially from this. At least during this pushing out the sensor is set to the image recording state After the information from the readout shift register is pushed out, the sensor is read out again. In the embodiment according to of the figure are read into the Read shift register voltages are applied to the electrodes of the register in such a way that the memory areas under the two electrodes in each memory location that is being read into, in memory state are set, d. H. under these electrodes there are deeper ones during this time Potential wells for the information charge carriers than under the neighboring electrodes. The sensor is read out into these memory areas. In the figure these are the Storage areas under electrodes 402 and 404. The storage area under the however, one of the two electrodes (electrodes 404) is immediately inserted into the corresponding Read out memory location of the second readout shift register. In the figure are this is the storage areas under the electrodes 502. Then the in both Readout shift registers stored information is read out serially from both registers. After the information is read out from the shift registers, the sensor is read out again. In advance The reading takes place via the two transfer electrodes. While taking a picture voltages are applied to these two transfer electrodes, the potential thresholds generate, so that a flow of charge from the pixels to the readout shift register and from the read shift register to the second read shift register not possible is. When reading out, voltages are applied to the two transfer electrodes, which reduce these potential thresholds, so that a flow of charge is made possible.

Claims

Claims: 1. Optoelectronic sensor arrangement on a surface a substrate made of doped semiconductor material and provided with at least one substrate connection with a one-dimensional optoelectronic sensor, along an overflow channel one long side of the row of pixels of the one-dimensional optoelectronic sensor for protection against over-exposure and with at least one parallel-series read-out register, which is arranged along the other long side of the row of pixels and into the the pixels can be read out in parallel, characterized in that in each case between two adjacent pixels an overflow element (51 to 57) in the form of an MIS capacitor is arranged at a distance from these on the substrate surface and its storage area on the substrate surface under its capacitor electrode via a fixed adjustable Potential value in the substrate is connected to the overflow channel 2. Optoelectronic Sensor arrangement according to Claim 1, characterized in that the image points and Overflow elements through areas of thinner layer thickness in the electrically insulating Layer are defined and made of a strip of translucent, electrically transparent conductive material are covered that the overflow elements up to at least the Reach the edge of the overflow channel and that the space between the overflow channel and the strip is covered by a transfer electrode (10).

The present invention relates to an optoelectronic sensor arrangement on a surface of a substrate provided with at least one substrate connection made of doped semiconductor material with a one-dimensional optoelectronic sensor, an overflow channel along one long side of the row of pixels of the one-dimensional optoelectronic sensor for protection against overexposure and with at least one Parallel-series read-out shift register that runs along the other long side of the row of pixels is arranged and in which the pixels can be read out in parallel.

One-dimensional optoelectronic sensors of the type mentioned at the beginning Art essentially consist of a number of MIS capacitors on the surface of the substrate. Each of these MIS capacitors is constructed so that on the Surface of the substrate, an electrically insulating layer is applied, which carries an electrode. At least every MIS capacitor must have a translucent There should be a point through which light can penetrate the substrate.

Charge carriers are generated in the substrate by light.

If a corresponding voltage is applied between the substrate connection and the electrode of an MIS capacitor, these charge carriers can enter this capacitor are collected in the substrate under the capacitor electrode. In a practical For example, such a one-dimensional optoelectronic sensor is constructed in such a way that that on the surface of the substrate a translucent electrically insulating Layer on is brought, the thinner at the points of the capacitor electrodes Has layer thickness than outside. On the surface of this electrically insulating Layer is a continuous strip of translucent, electrically conductive Material applied to all points where the electrically insulating Layer has thinner layer thickness, covered. By creating a corresponding The voltage between the substrate connection and this strip then migrates from the light generated charge carriers under the areas of the thinner electrically insulating Layer.

The problem generally arises with sensors that due to over-irradiation too many charge carriers are generated with light, which are not generated by the MIS capacitors more can be recorded or held.

These excessively generated charge carriers are released to the substrate and can lead to significant corruption of information or in the case of adjacent capacitors even lead to the destruction of the information. Sensors therefore usually have a protective device against overexposure. With a one-dimensional optoelectronic Such a protective device usually consists of a sensor of the type mentioned at the outset from an overflow channel. This is along one long side of the MIS capacitor bank guided along at a distance from the M IS capacitors. He can for example consist of a line doped opposite to the substrate with a connection contact. An example of such an overflow channel in the form of a doped line is in the publication "Blooming Suppression in Charge-Coupled-Area Imaging Deviecers" by C. H. 5 e q u in in BSTI, Ort. 1972, 5. 1923 to 1926. The principle of operation of a sensor with an overflow channel is that the excess charge over a Potential threshold, which can be adjustable, flows into a potential well.

It is known that the pixels of one-dimensional optoelectronic Read sensors in parallel into a parallel-series read-out register. this goes, for example, from the publication “Charge Coupled Device Scanners Having Simultaneous Readout, Optical Scan and Data Rate Enhancement «by W. F.

Bankowski and J.D. Tartamella in IBM Techn.

Disc. Bull., Vor.16, No. 1, July 1973, pp.173-174.

A charge-coupled register is preferably used as the read shift register Displacement device used, which is integrated on the surface of the substrate Charge-coupled displacement devices are shown in DT-OS 22 150 and described.

Such shifting devices are essentially constructed in such a way that that on a surface of a substrate made of doped semiconductor material an electrically insulating layer is applied, which is a series of electrodes that are narrow through Column are separated from each other, carries. It can be shifting devices for two-, three-, four-phase operation etc.

differentiate. With shifting devices for two- or four-phase operation Each group of four consecutive electrodes forms a storage location. In the case of a displacement device for three-phase operation, one each forms Group of three consecutive electrodes in a row a storage space. Each pixel of the one-dimensional optoelectronic sensor is converted into one Read in storage space.