DE2553703C2 - Optoelektronische Sensoranordnung und Verfahren zu deren Betrieb - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine optoelektronische Sensoranordnung an einer Oberfläche eines Substrats aus Halbleitermaterial, mit einem eindimensionalen optoelektronischen Sensor, einem Überlaufkanal zum Schutz gegen Überbestrahlen und mit mindestens einem Parallel-Serien-Ausleseschieberegister, in das die Bildpunkte des eindimensionalen optoelektronischen Sensors parallel auslesbar sind sowie ein Verfahren zu deren Betrieb.

Eindimensionale optoelektronische Sensoren der eingangs genannten Art bestehen im wesentlichen aus einer Reihe von MIS-Kondensatoren an der Oberfläche des Substrats. leder dieser MIS-Kondinsatoren ist dabei so aufgebaut, daß auf der Oberfläche des Substrats eine elekfisch isolierende Schicht aufgebracht ist, die eine Elektrode trägt. Mindestens bei jedem MIS-Kondensator muß eine lichtdurchlässige Stelle vorhanden sein, durch die Licht in das Substrat eindringen kann. Durch Li^ht werden im Substrat Ladungsträger erzeugt. Legt man eine entsprechende Spannung zwischen Substratanschluß und der Elektrode eines MIS-Kondensators, können diese Ladungstragei in diesem Kondensator im Substrat unter der Kondensatorelektrode gesammelt werden. In einem praktischen Beispiel ist ein solcher eindimensionaler optoelektronischer Sensor so aufgebaut, daß auf der Oberfläche des Substrats eine lichtdurchlässige elektrisch isolierende Schicht aufgebracht wird, die an den Stellen der Kondensatorelektroden dünnere Schichtdicke aufweist als außerhalb. Auf die Oberfläche dieser elektrisch isolierenden Schicht ist ein durchgehenderr Streifen aus lichtdurchlässigem elektrisch leitendem Material aufgebracht, der sämtliche Stellen, an denen die elektrisch isolierenden Schicht dünnere Schcihtdicke aufweist, bedeckt. Durch Anlegen einer entsprechenden Spannung zwischen Substratanschluß und diesem Streifen wandern dann die vom Licht erzeugten Ladungsträger unter die Bereiche der dünneren elektrisch isolierenden Schicht.

Bei Sensoren tritt allgemein das Problem auf, daß durch Überbestrahlen mit Licht zu viele Ladungsträger erzeugt werden, die von den MIS-Kondensatoren nicht mehr aufgenommen bzw. gehalten werden können. Diese zuviel erzeugten Ladungsträger werden an das Substrat abgegeben und können bei Nachbarkondensatoren zu erheblichen Inforniationsverfälschungen oder gar zu Zerstörung der Information führen. Sensoren weisen deshalb in der Regel eine Schutzvorrichtung gegen Überbestrahlen auf. Bei einem eindimensionalen optoelektronischen Sensor der eingangs genannten Art besteht eine solche Schutzvorrichtung in der Regel aus einem Überlaufkanal. Dieser ist entlang einer Längsseite der MIS-KondensatoiTcihe in einem Abstand von den MIS-Kondensatoren entlanggeführt. Er kann beispielsweise aus einer entgegengesetzt zum Substrat dotierten Leitung mit Anschlußkontakt bestehen. Ein Beispiel für einen solchen Überlaufkanal in Form einer dotierten Leitung ist in der Veröffentlichung »Charge

Coupled Device Scanner Having Simultaneous Readout, Optical Scan and Data Rate Enhancement« von W.F. Bankowski und J. D. Ta r< a m el I e in IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 16, Nr. 1, Juli 1973, S. 173-174 angegeben und beschrieben. Das Funktionsprinzip eines Sensors mit Überlaufkanal liegt darin, daß die überschüssige Ladung über eine PntentiaNchwelle, die einstellbar sein kann, in eine Potentialsenke fließt.

Es 'M bekannt, die Bildpunkte eindimensionaler optoelektronischer Sensoren parallel in ein Parallel-Serien-Ausleseschieberegister einzulösen. Dies geht beispielsweise aus der Veröffentlichung »Charge Coupled Device Scanner Having Simultaneous Readout, Optical Scan and Data Rate Enhancement« von W. F. Bankowski und J. D. Tartamella in IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 16, Nr. 1, Juli 1973, S. 173--174 hervor.

Als Ausleseschieberegister wird vorzugsweise eine ladungsgekoppelte Verschiebevorrichtung verwendet, die auf der Oberfläche des Substrats integriert ist. Ladungsgekoppelte Verschiebevorrichiungen sind in der DT-OS 22 01 150 dargestellt und beschrieben. Solche Verschiebevorrichtungen sind im wesentlichen so aufgebaut, daß auf einer Oberfläche eines Substrat«, aus dotiertem Halbleitermaterial eine elektrisch isolierende Schicht aufgebracht ist, die eine Reihe von Elektroden, die durch schmale Spalte voneinander getrennt sind, trägt. Es lassen sich Verschicbevorrichtungcn für Zwei-, Drei-, Vier-Phasen-Betrieb usw. unterscheiden. Bei Verschiebevorrichtungen für den Zwei- bzw. VierPhasen-Betrieb bildet jeweils eine Gruppe von vier aufeinanderfolgenden Elektroden einen Speicherplatz. Bei einer Verschiebevorrichtung für den Drei-Phasen-Betrieb bildet jeweils eine Gruppe von drei aufeinanderfolgenden Elektroden in der Reihe einen Speicherplatz, leder Bildpunkt des eindimensionalen optoelektronischen Sensors wird in einen solchen Speicherplatz eingelesen. Die Auflösung eines solchen Sensors, d. h. die Bildpunktdichtc, ist durch die Speicherplatzdichte des Ausleseschieberegisters bestimmt. Nach der genannten Veröffentlichung von W. F. Bankowski und ]. D. Tartamella kann man die Auflösung des Sensors um den Faktor 2 erhöhen, wenn man an beiden Längsseiten des Sensors ein Ausleseschieberegi'iter anordnet und wenn man die Bildpunkte der Reihe nach abwechselnd an einen Speicherplatz des einen und an einen Speicherplatz des anderen Ausleseschieberegisters anschließt. Diese Anordnung mit zwei Ausleseschicberegistern zur Erhöhung der Auflösung des Sensors ist jedoch nicht möglich, wenn der eindimensionale optoelektronische Sensor entlang einer Längsseile einen Überlaufkanal zum Schutz gegen Überbestrahlen aufweist. Ein solcher eindimensionaler optoelektronischer Sensor mit Überlaufkanal kann dann nur an einer Längsseite parallel in ein Ausleseschieberegister ausgelesen werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine optoelektronische Sensoranordnung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der trotz Vorhandenseins eines Überlaufkanals die Auflösung des Sensors erhöht ^₀ werden kann sowie ein Verfahren zu deren Betrieb.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Ausleseschiebcregister eine ladungsgekoppelt Verschiebevorrichtung mit vier Elektroden pro Speicherplatz ist, daß in jeden Speicherplatz zwei Bildpunkte des Sensors (,., einlesbar sind, wobei ein ßildpunkt unter cmc, der andere unter eine übernächste der vier Elektroden des Snpii'hemlatzes auslesbar isl und wobei diese beiden Elektroden in allen Speicherplätzen den gleichen Platz in der Elektroden-Vierergruppe des Speicherplatzes einnehmen, daß in jedem Speicherplatz der Speirherbereich unter der einen dieser beiden Elektroden, die in alien Speicherplätzen denselben Platz in der Elektrodcn-Vierergruppe einnimmt, unmittelbar auslesbar ist und daß ein zweites Parallel-Serien-Ausleseschieberegister vorhanden ist, in das diese Speicherbereiche parallel einlesbar sind. Die Auflösung des Sensors wird also erheblich erhöht, da jetzt zwei Bildpunkte in einen Speicherplatz des Ausleseschieberegisters ausgelesen werden.

Vorzugsweise ist das Ausleseschieberegister so aufgebaut, daß seine Elektroden der Reihe nach abwechselnd auf dickerer und dünnerer elektrisch isolierender Schicht liegen, daß die Bildpunkte unter die Elektroden auf dünnerer Schicht einlesbar sind und daß jeweils der Speicherbereich unter einer Elektrode auf dünnerer elektrisch isolierender Schicht unmittelbar auslesbar ist. Es sind in diesem Fall zum Beirieb des Ausleseschiebcregisters nur zwei Takte notwendig und es kann daher die Ansteuerung erheblich vereinfacht werden.

V01/.ugswcisc isl das zweite Ausleseschiebcregister ebenfalls eine ladungsgekoppelte Verschiebevorrichtung. Es ist dabei von Vorteil, wenn das zweite Ausleseschicbcregister eine ladungsgekoppelte Verschiebevorrichtung mit vier Elektroden pro Speicherplatz ist. Sie kann dann gleichzeitig mit dem Ausleseschiebercgistcr ohne zusätzliche Verfahrensschritte hergestellt werden. Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang weiter, wenn die Elektroden des zweiten Auslcseschiebercgistcrs der Reihe nach abwechselnd auf dünnerer und dickerer elektrisch isolierender Schicht liegen und wenn sie jeweils in einen Speicherplatz bei einem Speicherbereich un:cr einer Elektrode auf dünnerer elektrisch isolierender Schicht parallel cinlcsbar ist. Es sind dann zum Betrieb dieses zweiten Ausleseschiebercgisters ebenfalls nur zwei Takte notwendig, wodurch die Ansteuerung erheblich vereinfacht wird.

Eine vorstehend angegebene Sensoranordnung wird so betrieben, daß der Sensor und der Überlaufkanal in an sich bekannter Weise betrieben werden, daß zum Auslesen des Sensors in das Ausleseschieberegister an die Elektroden des Ausleseschiebcregisters Spannungen so angelegt werden, daß die Speicherbereiche unter den beiden Elektroden in jedem Speicherplatz, in die eingelcscn wird, in Speicherzusland gesetzt sind, daß der Sensor in diese Speicherbereiche eingelesen wird daß der Speicherbereich unter der einen dieser beiden Elektroden sofort in den entsprechenden Speicherplatz des zweiten Ausleseschiebcregisters eingelesen wire und daß anschließend die jetzt in den beider Ausleseschicberegistern gespeicherte Information se ricll aus diesen ausgelesen wird und daß danach dei Sensor, der wenigstens in dieser Zeit in Bildaufnahme zustand gesetzt ist. erneut ausgelesen wird.

Besondere Vorteile der angegebenen Sensoranord nung liegen zum einen darin, daß gegenüber herkömmli dien Sensoranordnungcn mit Überlaufkanal die Auflö sung praktisch verdoppelt werden kann und daß bei de Herstellung keine wesentlichen zusätzlichen Verfall icnsscliritte notwendig sind. Zudem weist die Anord nung einen einfachen Aufbau auf. Die Betriebsweise de .Sensoranordnung ist ebenfalls sehr einfach und stell gegenüber herkömmlichen Sensoren mit Überlaufkan; und Auslcseschicherogister keine besonderen Anfordc

rungen an die Betriebstakte.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbcispicls in den Figuren näher erläutert.

F i g. 1 zeigt in Draufsicht einen Ausschnitt aus einem Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung;

I'ig. 2 zeigt in Diagrammen I-IX Betriebslage für die Sensoranordnung nach Fig. 1.

In der F i g. I ist in Draufsicht eine bevorzugte Ausführungsform einer vorstehend beschriebenen Sensoranordnung dargestellt. Die gesamte Anordnung befindet sich auf der Oberfläche einer lichtdurchlässigen elektrisch isolierenden Schicht 1, die auf einer Oberfläche eines Substrats aus dotiertem Halbleitermaterial mit Subsiratanschluß aulgebracht ist. Diese elektrisch isolierende Schicht weist innerhalb des durch die Linie 2 umrahmten Bereiches eine dünnere Schichtdicke als außerhalb auf. Günstig ist es dabei, wenn die Schichtdicke außerhalb des durch die Linie 2 definierten Bereiches möglichst groß (Dickoxid) gegenüber der dünneren Schichtdicke (Dünnoxid) im Inneren dieses Bereiches gewählt wird. Die Bildpunkte des eindimensionalen optoelektronischen Sensors sind durch die Vertiefungen 31 bis 36 in der Oberfläche der elektrisch isolierenden Schicht definiert. Die Übertragungskanälc des Auslescschieberegisters und des zweiten Ausleseschicberegisters sind durch die kanalartigen Vertiefungen 4 und 5 in der Oberfläche der elektrisch isolierenden Schicht definiert. Die Bildpunkte des Sensors sind über dazu schmalere grabenartige Vertiefungen 41 bis 46 in der elektrisch isolierenden Schicht mit dem Übertragungskanal 4 verbunden. Der Übertragungskanal 4 ist über ebenfalls solche schmalen grabenartige Verliefungen 5t bis 53 in der elektrisch iseiicrenden Schicht mit dem Übertragungskanal 5 verbunden. Entlang der dem Übertraglingskanal 4 gegenüberliegenden Längsseite der Bildpunktreihe des Sensors ist der Überlaufkanal entlanggeführt, der aus einer entgegengesetzt zum Substrat dotierten Leitung 6 an der Substratobci fläche besieht. Diese Leitung weist einen hier nicht gezeichneten Anschlußkontakt auf. Von jedem Bildpunkt aus führt je eine von dazu schmaleren grabenartigen Vertiefungen 61 bis 66 in der elektrisch isolierenden Schicht bis über diese Leitung. Auf der elektrisch isolierenden Schicht befindet sich ein Streifen 7 aus lichtdurchlässigem elektrisch leitendem Material, der die Vertiefungen 31 bis 36 in der elektrisch isolierenden Schicht vollständig überdeckt. Über der kanalanigcn Vertiefung 4 in der elektrisch isolierenden Schicht sind die F.lektrodcn 401 bis 404 der ladungsgekoppelten Verschiebevorrichtung aufgebracht. )e\.eils eine Vicrcrgruppc von Elektroden 401 bis 404 bildet 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 Taktlcitungen 410 bis 440 elektrisch leitend miteinander verbunden. Das zweite Auslcscschiebercgistcr ist wie das Ausleseschiebercgister als ladungsgckoppeltc Verschiebevorrichtung ausgebildet, d h. über der kanalartigen Vertiefung 5 in der elektrisch isolierenden Schicht sind Elektroden 501 bis 504 aufgebracht, wobei jeweils cmc Vierergruppc von Elektroden 501 bis 504 einen Speicherplatz bildet. |cde der Elektroden 502 befindet sich bei einer der schmalen grabenanigen Vertiefungen 51 bis 53 in der elektrisch isolierenden Schicht und überdeckt diese bis nahe an die Elektrode 404. Jede der Elektroden 404 des Ausleseschieberegistcrs befindet sich bei einer dieser grabenanigen Vertiefungen 51 bis 53 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 Ausleseschiebercgisters und dem Streifen 7 ist von beiden elektrisch isoliert eine Transferelektrode 8 und über den Zwischenraum zwischen den Elektroden 404 des Auslescschieberegisiers und den Elektroden 502 des zweiten Ausleseschieberegistcrs ist ebenfalls von diesen elektrisch isoliert eine zweite Transferelektrode 9 aufgebracht. Die mit gleichen Bezugszeichen versehenen Elektroden des /weiten Ausleseschiebcregisters 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 eine Überlaufelektrode 10 aufgebracht. Diese Übcrlaufelcktrodc besteht aus zwei Elektrodcnstreifen, einem Polysilizium-Elektrodenstreifen 102 und einem Metall-E:lektrodenstreifen 101. Der Grund für diese spezelle Ausführungsform wird im folgenden noch näher erläutert. Grundsätzlich genügt jedoch auch ein einziger Elektrodenstreifen als Überlaufelektrode.

Auf eine Oberfläche eines Substrates aus p(n)-dolierlen Silizium mit einer Dotierung von etwa I0'⁴ 10^lhcm ^! wird eine Siliziumdioxidschicht von einer Schichtdicke von etwa 1 μιη (Dickoxid) aufgebracht. Diese Schicht wird im von der Linie 2 umrahmten Bereich weggeätzt. Durch erneutes Oxidieren wird in diesem Bereich eine Siliziumdioxidschicht von etwa 0.1 μηι (Dünnoxid) erzeugt. Nun wird auf dieser Oberfläche eine Polysili/iumschicht von einer Schichtdicke von etwa 0,6 μηι aufgebracht. Diese Schicht wird zunächst über den Bereich der noch zu erzeugenden Leitung 6 weggeätzt. Nun wird die Oberfläche einer Ionenimplantation ausgesetzt, wodurch die Polysili/iumschicht dotiert und damit leitend gemacht wird und wodurch die dotierte Leitung 6 selbstju^tierend hergestellt wird. Anstatt einer Ionenimplantation kann auch Diffusion verwendet werden. Die Dunnoxidschicht ist dann aber im Bereich 6 mit wegzuätzen (dies ist bei Verwendung der lonenimplantation nicht notwendig wenn mit hinreichend hoher Energie gearbeitet wird). Die Dotierung des Überlaufkanals und des Polysiliziums wird etwa 10^IMcm ' oder größer gewählt. Als Implantations- bzw. Diffusionsstof fe können beispielsweise Phosphor-(Bor)-lonen bzw Atome bei p(n)-dotiertem Substrat verwendet werden Nach der Dotierung wird die Polysiliziumschichi bis au¹ die Elektrode 402 bzw. 404 bzw. 501 bzw. 504. du Taktleitungen 440,520 und 540, den Streifen 7 und den Polysilizium-Elektrodenstreifen 102 der Überlaufelek trode 10 weggeätzt. Durch Oxidation werden nun diesi Polysihziumteile mit einer Siliziumdioxidschicht voi einer Schichtdicke von etwa OJ μηη bedeckt. Es werdei nun Kontaktlöcher für die Anschlußkontakte de Taktleitungen aus Polysilizium. den Streifen 7. dei Streifen 102 und über den Elektroden 402 zu Herstellung der Verbindung dieser Elektroden mit de Taktleitung 420 geschaffen. In der Fig. 1 sind nur di Kontaktlöcher für die Elektroden 402 angedeutet um mit den Bezugszeichen 4020 versehen. Die übrige Kontaktlocher werden nahe an einem Ende de Taktlcitungcn aus Polysilizium. des Streifens 7 und de Streifens 102 angebracht Auf dieser Oberfläche werde nun durch ^fbringcn von Metallager beispiclswcis

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(ο

durch Bedampfen der Oberfläche mit Aluminium unter Verwendung von Bedampfungsmasken, die Elektroden 401 und 403 mit den sie verbindenden Taktleitungen 410 und 430, die Elektroden 501 und 303 mit den sie verbindenden Taktleitungen 520 und 530, die Transferelektroden 8 und 9, der zweite Elektrodenstreifen des Überlaufgates 10, die Taktleitung 420, die über die Kontaktlöcher 4020 geführt ist und die Anschlußkontakte über den noch freien Kontaktlöchern aufgebracht. Die Transferelektrode 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 des Überlaufgates 10 überlappt den anderen Längsrand des Streifens 7 und den einen Längsrand des ersten Elektrodenstreifens des Überlaufgates. In der F i g. 1 sind die Taktleitungen 440 und 430 und 520 und 530 und 540 seitlich gegeneinander verschoben gezeichnet. Dies geschah nur der Übersichtlichkeit halber. Bei der Herstellung der Anordnung durch das vorstehende Verfahren legt man natürlich aus Platzersparnisgründen die Leitung 440 unter die Leitung 430, die Leitung 520 unter die Leitung 510 und die Leitung 540 unter die Leitung 530.

Typische Lateralabmessungen für die beschriebene Anordnung sind folgende:

Breite des Überlaufkanals 6 10 μπι, Größe der Bildpunkte 9 χ 30 μιη davon 9 μπι in Längsrichtung der Bildpunktreihe und 30 μπι senkrecht dazu. Breite der kanalartigen Vertiefungen 4 und 5 30 μπι, Breite der Taktleiiungen 410 bis 440,510 bis 540, der Transferelektroden 8 und 9 und der Streifen 101 und 102 jeweils 9 μιη. Breite des Streifens 7 38 μπι. Breite der Elektroden 9 μπι, sämtliche Überlappungen 2 μιτι. Breite der Vertiefungen 61 bis 66 bzw. 51 bis 53 jeweils 5 μιη, Kontaktlöcher 5x5 μπι. Das minimale Abstandsmaß ist etwa 5 μΐη. Alle interessierenden Abstände können aus der F i g. 1 mit Hilfe des angegebenen Maßstabs entnommen werden.

Es sei an dieser Stelle ausdrücklich noch einmal darauf hingewiesen, daß die beschriebene Anordnung ein Ausführungsbeispiel darstellt, daß es aber eine Reihe von anderen Möglichkeiten gibt, eine solche Sensoranordnung herzustellen. Beispielsweise können anstatt der Ladungsverschiebeanordnungen mit unterschiedlich dicker elektrisch isolierender Schicht über dem Übertragungskanal auch Verschiebevorrichtungen verwendet werden, bei denen die elektrisch isolierende Schicht gleichmäßige Dicke aufweist, und bei denen unter den Elektroden 402 und 404 zusätzliche Dotierungen an der Substratoberfläche vorhanden sind. Allgemein kann für das Ausleseschieberegister jede Ladungsverschiebevorrichtung für den Vier-Phasen-Be-Irieb und für das zweite Ausleseschieberegister prinzipiell jede Ladungsverschiebevorrichtung verwendet werden. Der Fachmann wird jedoch diese Verschiebevorrichtungen im Hinblick auf eine verbesserte Auflösung des Sensors auswählen. Das vorstehend beschriebene Ausfühningsbeispiel ist im Hinblick auf eine verbesserte Auflösung des Sensors besonders günstig.

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 Potentialmulden für die vom Licht erzeugten Informationsladungsträger 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. Der Überlaufkanal wird so betrieben, daß an ihn eine Spannung angelegt wird, die einer sehr tiefen Potentialmulde für die Informationsladungsträger entspricht und daß an das Überlaufgate eine Spannung angelegt wird, die eine einstellbare Potentialschwelle

ίο zwischen den Potentialmulden in den Bildpunkten und der Potentialmulde im Überlaufkanal erzeugt. An sich ist ein Überlaufgate nicht notwendig, wenn man den Überlaufkanal hinreichend nahe an die Bildpunkte des Sensors anordnet. Dann kann aber die Potentialschwel-Ie nicht mehr beeinflußt werden. Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 besteht die Überlaufelektrode aus zwei Elektrodenstreifen 101 und 102. wobei die eine aus Polysilizium besteht. Dies ist vorteilhaft, da mit einer Polysiliziumschicht eine Potentialschwelle sehr genau (bis auf 0,2 Volt) eingestellt werden kann. Die andere Elektrode aus Metall dient nur zur Überbrückung des Zwischenraums zwischen dieser Polysiliziumelektrode und dem Streifen 7. Zum Einlesen des Sensors in das Ausleseschieberegisler werden an dessen Elektroden 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 fü r die I iformationsladungsträger als unter den Nachbarelektrodcn. In diese Speicherbereiche wird der Sensor ausgelesen. Der Speicherbereich unter der einen der beiden Elektroden wird jedoch sofort in den entsprechenden Speicherplatz des zweiten Ausleseschieberegisters ausgelesen. Anschließend wird die in beiden Ausleseschieberegistern gespeicherte Information seriell aus diesen ausgelesen. Wenigstens während des Auslesens der Information aus den Schieberegistern wird der Sensor in Bildaufnahmezustand gesetzt. Nach dem die Information aus den Schieberegistern ausgelesen ist, wird der Sensor erneut ausgelesen. An Hand der Betriebstakte I — IX in F i g. 2 sei das Betriebsverfahren für das in F i g. 1 dargestellte und nach dem angegebenen Verfahren hergestellte Beispiel näher erläutert. Diagramm 1 zeigt über die Zeit f die an den Streifen 7 anzulegende Betriebsspannung. Es ist Dauerbetrieb vorausgesetzt. Diese Spannung wird beispielsweise +(—) 8 Volt bei p(n)-dotiertem Substrat gewählt. Die Taktdiagramme II bis V geben in dieser Reihenfolge die Schiebetakte für die einzelnen Taktleitungen 410 bis 440 an. Der Spannungshub der einzelnen Impulse beträgt beispielsweise zwischen 10 und 15 Volt Die Takte 11 und III für die Taktleitungen 410 und 420 und die Takte IV und V für die Taktleitungen 430 und 440 sind während der Bildaufnahme gleichphasig Jedoch sind die Takte IV und V zu den Takten II und Il gegenphasig. An die Taktleitungen 510 und 520 wird dei Takt VIII und an die Taktleitungen 530 und 540 der Takt IX während der Bildaufnahme angelegt. Takt VIII ist zi den Takten II und III gleichphasig, während Takt IX zi den Takten IV und V gleichphasig ist Der Spannungs hub für die Takte VIII und IX wird größer gewählt ab der Spannungshub für die Takte II bis V, beispielsweise 15 Volt Vom Zeitpunkt u bis zum Zeitpunkt f2 sine sämtliche Takte unterbrochen. Dieser Zeitintervall is" die Auslesephase, d.h. während dieser Zeit wird dei Sensor ausgelesen. Es sei vorausgesetzt daß di« Ausleseschieberegister bis zum Zeitpunkt ti ausgelesei sind. Zum Zeitpunkt ii werden sämtliche Takt«

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abgeschaltet und an die Taktleitungen 410,430,530 und 540 eine Spannung von 0 Volt (oder negativ [positiv] bei p(n)-dotiertem Substrat) angelegt, während an die Taktleitungen 420 und 440 eine Spannung zwischen 10 und 15 Volt und an die Taktleitungen 510 und 520 eine Spannung von 15 Volt angelegt werden. Es sind dadurch nur unter den Elektroden 402, 404 und 510 und 502 Potentialmulden vorhanden. Gleichzeitig werden zum Zeitpunkt t\ an die erste Transferelektrode 8 eine Spannung von beispielsweise 8 Volt und an die zweite Transferelektrode 9 eine Spannung zwischen 10 und 15

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Volt, aber mindestens gleich der Spannung an dei Taktleitungen 420 und 440 oder größer angelegt. Diesi Spannungen dienen zum Abbau der Potentialschwellei unter den Transferelektroden und werden während de Auslesephase angelegt. Sonst liegen die Transferelek troden auf OVoIt. Die Diagramme Vl bzw. VII zeigei die Spannungen an der Transferelektrode 8 bzw. 9. Zun Zeitpunkt (2, also mit Beendigung der Auslesephasi wird der normale Taktbetrieb wieder aufgenommer Alle angegebenen Spannungen beziehen sich auf dii Bezugsspannung am Substratanschluß.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (6)

Patentansprüche:

1. Optoelektronische Sensoranordnung an einer Oberfläche eines Substrates aus dotiertem Halbleitermaterial, mit einem eindimensionalen optoelektronischen Sensor, einem Überlaufkanal zum Schutz gegen Überbestrahlen und mit mindestens einem Parallel-Serien-Ausleseschieberegister, in das die Bildpunkte des eindimensionalen optoelektroni- jo sehen Sensors parallel auslesbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Äusleseschieberegister eine ladungsgekoppelte Verschiebevorrichtung mit vier Elektroden (401 bis 404) pro Speicherplatz ist, daß in jeden Speicherplatz zwei Bildpunkte (31 und 32, 33 und 34 und 35 und 36) einlesbar sind, wobei ein Bildpunkt unter eine, der andere unter eine übernächste der vier Elektroden des Speicherplatzes eintesbar ist und wobei diese beiden Elektroden (402 und 404) in allen Speicherplätzen den gleichen Platz in der Elektroden-Vierergruppe des Speicherplatzes einnehmen, daß in jedem Speicherplatz der Speicherbereich unter der einen (404) dieser beiden Elektroden, die in allen Speicherplätzen denselben Platz in der Elektroden-Vierergruppe einnimmt, unmittelbar auslesbar ist und daß ein zweites Parallel-Serien Ausleseschieberegistcr vorhanden ist. in das diese Speicherbereiche parallel einlesbar sind.

2. Optoelektronische Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Elektroden der Reihe nach abwechselnd auf dickerer und dünnerer elektrisch isolierender Schicht liegen, daß die Bildpunkte in die Speicherbereiche unter den Elektroden auf dünnerer Schicht einlesbar sind und daß jeweils der Speicherbereich unter einer Elektrode aus dünnerer elektrisch isolierender Schicht unmittelbar auslesbar ist.

3. Optoelektronische Sensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ausleseschieberegister ebenfalls eine ladungsgekoppelte Verschiebevorrichtung ist.

4. Optoelektronischer Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ausleseschieberegister eine ladungsgekoppelte Verschiebe- ^₅ vorrichtung mit vier Elektroden (501 bis 504) pro Speicherplatz ist.

5. Optoelektronische Sensoranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden des zweiten Ausleseschieberegisters der Reihe nach abwechselnd auf dünnerer und dickerer elektrisch isolierender Schicht liegen und daß sie jeweils in einen Speicherplatz bei einem Speicherbereich unter einer Elektrode (502) aus dünnerer elektrisch isolierender Schicht parallel einlesbar ist.

6. Verfahren zum Betrieb einer optoelektronischen Sensoranordnur.g nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor und der Oberlaufkanal in an sich bekannter Weise betrieben werden, daß zum Auslesen des Sensors in ^₀ das Ausleseschieberegister an die Elektroden des Ausleseschieberegisters Spannungen so angelegt werden, daß die Speicherbereiche unter den beiden Elektroden in jedem Speicherplatz, in die eingelcsen wird, in Speicherzustand gesetzt sind, daß der Sensor in diese Speicherbereiche eingelesen wird, daß der Speicherbereich unter der einen dieser beiden Elektroden sofort in den entsprechenden Speicherplatz des zweiten Ausleseschieberegisters eingeiesen wird und daß anschließend die jetzt in den beiden Ausleseschieberegistern gespeicherte Information seriell aus diesen ausgelesen wird und daß danach der Sensor, der wenigstens in dieser Zeit in Bildaufnahmezustand gesetzt ist, erneut ausgelesen wird.