DE2634312C2 - Mit zweiphasigen Taktsignalen betreibbare CCD-Vorrichtung - Google Patents

Description

längsrichtung liegende Schieberegisterelemente überdecken und im Bereich der Lichtabtastelemente strahlungsdurchlässig sind (vgl. US-PS 38 96 474), sind nach der Erfindung auch die weiteren Übertragungsbereiche in gleicher Weise wie die Speicherbereiche dotiert und durch die seitlichen Kanalbegrenzungsbereiche derart eingeschnürt, daß keine elektrischen Ladungen während des Auslesens der Schieberegister von den Lichtabtastelementpn in die Speicherbereiche gelangen.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung in beispielsweisen Ausführungsformen näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine dreiphasig beireibbare iadungsgekoppeltc Speichervorrichtung nuch dem Stand der Technik;

F i g. 2 eine zwciphasige Einrichtung dieser Art gemäß dem Stand der Technik;

Fig. J die Draufsicht auf eine Halbleiter-Bildwandlervorrichtung:

F i g. 4 eine vergrößerte Draufsicht auf einen Halbleiter-Bildwandlerbereich mit erfindungsgemäßen Merkmalen;

Fig.5 die Schnittansicht gesehen in Richtung der Pfeile an der Schnittlinie A -A in Fig. 4;

F i g. 6A die Schnittansicht entlang der Linien c oder c'in F i g. 4;

F i g. 6B verdeutlicht die zugehörigen Potentialverläufe;

F i g. 7A eine Schnittansicht entlang der Linie b oder b';

F i g. 7B die zugehörigen Potentialverläufe;

F i g. 8A eine Draufsicht auf einen Teilbereich der Fig.4;

Fig.8B den Potentialverlauf entlang der gedachten Schnittlinie B-B in Fig. 8A;

Fig.9 eine Teilschnittansicht zur Verdeutlichung einer abgewandelten CCD-Vorrichtung mit erfindungsgemäßen Merkmalen;

Fig. 10 eine weitere TeilschniUansicht durch die abgewandelte CCD-Vorrichtung, und

F i g. 1! ^ie Draufsicht auf eine Ladungsübertragungsvorrichtung.

Wie bereits erwähnt, sind Speichervorrichtungen mit Ladungsübertragung nach dem Stand der Technik entweder durch drei- oder zweiphasige Taktimpulse abfragbar. Die F i g. 1 zeigt eine durch dreiphasige Taktimpulse abfragbare Ladungsübertragur.gsvorrichtung mit einem Substrat 5, beispielsweise aus Silicium, das oberseitig eine dielektrische Schicht 6 aus Siliciumdioxid oder einer ähnlichen Substanz und eine Mehrzahl von Gate-Elektroden 7 auf cer Siliciumdioxidschicht 6 aufweist, die in Ladungsübertragungsrichtung angeordnet sind. Die jt-weils dritten Gate-Elektroden 7 sind miteinander verbunden, so daß sich insgesamt drei Elektrodensätze ergeben, an denen dreiphasige Taktimpulsspannungcn <fi,, Φι und Φ\ zuführbar sind, so daß sich bei Anlegen dieser Potentiale Potentialwannen unterschiedlicher Tiefen in dem Substrat und unter ancinandcrgrcn/.cndcn Gate-Hlektroden mit der Folge ausbilden, daß elektrische Ladungen gespeichert und einseitig durch die Vorrichtung weitergeschoben bzw. übertragen werden können. In der Praxis sind solche durch dreiphasige Taktimpulse abfragbare Ladungsübertragungsvorrichtungcn jedoch schwierig zu handhaben und technisch aufwendig, da die elektrisch leitenden Schichten zur Zuführung der Spannungen zu den Torer> eine komplizierte Musterverteilung ergeben und sich zum Teil daraus folgend nur eine begrenzte Anzahl von Bildelementen Dro Flächeneinheit verwirklichen läßt.

Bei der ebenfalls bekannten ladungsgekoppelten Speichervorrichtung nach Fig.2 erfolgt die Abfrage mittels zweiphasiger Taktimpulse. Die der Darstellung nach F i g. 1 entsprechenden Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Ersichtlicherweise besitzt die dielektrische Schicht 6 Bereiche unterschiedlicher Dicken unter den Toren 7. so daß jedem Tor ein erster Abschnitt über einer relativ dünnen Siliciumdioxidschicht und ein zweiter Abschnitt über einer relativ

to dicken Siliciumdioxidschicht zugeordnet ist. Bei dieser Anordnung kann mit zweiphasigen Taktimpulsen gearbeitet werden, die zur Ladungsübertragung in einer einseitigen Richtung abwechselnd aufeinanderfolgenden Elektroden zugeführt werden. Die Potentialwannen lie-

\s gen relativ zur Ladungsübertragungsrichtung asymmetrisch in unmittelbarer Nähe der Substratoberflächc unter jeder Elektrode 7 aufgrund der abwechselnd unterschiedlichen Dicke der dielektrischen Schicht 6. Werden -•iner solchen Vorrichtung zweiphasige Taktimpulsspannungen Φ\ und Φ₂ zugeführt, so werden die elektrischen Ladungen in einer Richtun« übertragen. Diese durch zweiphasige Taktimpulse abfragbare Ladungsübertragungsvorrichtung läßt sich in Halbleiter-Bildwandlervorrichtungen gut zur zeilenweisen Cbertragung einsetzen. Herkömmliche Zweiphasentakt-CCD-Elemente, bei denen die Dicke der dielektrischen Schicht unter jeder Elektrode am vorderen bzw. hinteren Abschnitt relativ zur Ladungsübertragungsrichtung unterschiedlich ist, sind jedoch sehr schwierig herzustellen. Entsprechendes gilt für andere bekannte Vorrichtungen dieser Art, bei denen — wie oben erwähnt — die Dotierungskonzentration im Bereich der Substratoberfläche unter jeder Elektrode zwischen der vorderen und der hinteren Kante unterschiedlich ist. Insbesondere bei einer anzustrebenden weiteren Miniaturisierung solcher Vorrichtungen ist die Herstellung unterschiedlicher Dicken der dielektrischen Schicht 6 und/oder der Variation der Dotierungskonzentration technisch außerordentlich schwierig.

Die Fig. 3 zeigt einen Bereich einer Halbleiter-Bildau'nahmevorrichtung unter Verwendung von CCD-Elementen (Charge Coupled-Devices) für die zeilenweise Übertragung. Dabei sind in einem Halbleitersubstrat eine Mehrzahl von inselartigen Lichtabtasidementen 1 ausgebildet, die als Bildelemente dienen. An einer Seite jeder Spalte der Lichtabtastelemente 1 ist ein vertikales Schieberegister 2 in CCD-Bauweise angeordnet und außerdem ist ein gemeinsames horizontales Schieberegisters — ebenfalls in CCD-Technik — auf einer Endseite der Schieberegister 2 ausgebildet, das deren jeweilige Ausgangssignale übernimmt. Die vertikalen Schieberegister 2 weisen Übertragabschnitte auf, die den entsprechenden L.ichtabtastelementen 1 zugeordnet sind. Die einer bestimmten auf jedes einzelne Lichtabtastelement

Y-, 1 auftreffenden ! 'chtmenge entsprechenden Signalladungen werden in die zugeordneten Speicherabschnitte der vertikalen Schieberegister 2 durch eine Ladungsübertragungsvorrichtung übertragen, die in F i g. 3 jeweils durch eine gestrichelte Linie 4 angegeben ist. Die

W) übertrage.icn Ladungen werden von den vertikalen Schieberegistern 2 aus in das horizontale Schieberegisters weitergeschoben und an einer AuEgangsklemme t des horizontalen Schieberegisters 3 läßt sich das daraus folgende Signal abgreifen. Diese Lichtabtastelemente 1 sowie die Schieberegister 2 und 3 sind in einem gemeinsamen Halbleitersubstrat ausgebildet, und die zwischen -neinandergrenzenden Lichtabtastelementen 1 liegenden Abschnitte als auch die Abschnitte zwischen den

Lichtabtastelementen 1 und den Schieberegistern 2, 3, die voneinander getrennt zu halten sind, weisen Kanalbegrenzungsbereiche auf, die stark dotiert sind, so daß die genannten Teile elektrisch gegeneinander isoliert sind.

Die Fig.4 und 5 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer Halbleiter-Bildaufnahmevorrichtung mit er· findungsgemäßen Merkmalen.

Ein Siliciumsubstrai 10 eines Leitfähigkeitstyps, beispielsweise N-leitend mit einer Dotierungskonzentration von etwa 10" Atomen/cm¹, weist auf seiner Hauptfläche 10a eine Mehrzahl von Lichtabtastclementen 11 auf. die nach Zeilen und Spalten geordnet sind, so daß sich eine l.ichtabtastmatrix ergibt. Jeder Spalte der Lichtabtastelemente 11 ist eine Mehrzahl von vertikalen Schieberegisierelcmenten zugeordnet, jedes I.ichtabtastelement 11 ist dabei mit einem auf einer Seite angeordneten Speicherbereich 12 eines Schieberegisterelcmentes verbunden.

Ein Lichtabtastelement 11 wird durch einen Bereich 14 gebildet, dessen Leitfähigkeit sich von der des Substrats 10 unterscheidet, also beispielsweise P-leitend sein kann mit einer Dotierungskonzentration von etwa 10" —10¹⁸ Atomen/cm³. Die Bereiche 14 können im gleichen Diffusionsprozeß hergestellt werden, bei dem auch die Source- und Drainbereiche eines Ausgangs-MOS-Transistors (nicht gezeigt) erzeugt werden; dieser Transistor liegt beispielsweise am Ausgang des horizontalen Schieberegisters

in dem Substra: 10 sind weiterhin Kanalbegrenzungsbereiche 15 ausgebildet, die N-leitende Dotierungen in einer Konzentration von 10¹⁸ Atomen/cm^J aufweisen können; die Konzentration liegt damit höher als die des Substrats 10. Die Kanalbegrenzungsbereiche 15 können von der Oberfläche 10a aus beispielsweise durch Ioncnmampulation. selektive Diffusion oder ähnliche Prozesse hergestellt werden.

Die Kanalbegrenzungsbereiche 15 werden in einem bestimmten Flächenmuster derart erzeugt, daß sie die Umrandungen der jeweiligen Lichtabtastelemente 11 und der Schieberegister 13 umgeben, außer den Abschnitten, die zwischen jedem Lichtabtastelement 11 und dem zugeordneten Speicherbereich 12 als auch zwischen aneinandergrenzenden Speicherbereichen 12 jedes Schieberegisters 13 liegen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.4 weisen die Kanalbegrenzungsbereiche 15 vorspringende Abschnitte 15a auf, die auf entsprechende Abschnitte 15a eines nächsten Kanalbegrenzungsbereiches ausgerichtet sind und die zwischen jedem Lichtabf.stelement 11 und dessen zugeordneten Speicherbereich 12 liegen, so daß eine im Lichtabtastelement 11 etwa vorhandene elektrische Ladung nicht durch Leckverlust verloren geht Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist besonders zu bemerken, daß die aufeinander ausgerichteten Abschnitte 15a sich von gegenüberliegenden Seiten des Lichtabtastelements 11 aus aufeinander zu erstrecken. Es sei jedoch betont, daß auch nur ein einzelner vorspringender Abschnitt 15a vorgesehen sein kann, der sich im wesentlichen gegen die andere Seite des Kanalbegrenzungsbereichs zu erstreckt

Von jedem Kanalbegrenzungsbereich 15 aus stehen außerdem zweite Abschnitte 156 ab, die zwischen benachbarten Speicherbereichen 12 jedes Schieberegisters 13 liegen, so daß dazwischen Übertragungsbereiche 16 mit vermindertem Querschnitt entstehen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.4 liegen die Abschnitte 156 auf beiden Seiten des Speicherbereichs 12 und sind so auf jedes Schieberegister 13 ausgerichtet, daß die querschnittsverminderten Übertragungsbereiche 16 jeweils zwischen einander gegenüberstehenden Abschnitten 156 entstehen. Auch hier sei betont, daß für die Abschnitte 156 eine Reihe von Musterverteilungen in Frage kommen, so beispielsweise die Ausbildung auf nur einer Seite jedes Speicherbereichs 12.

Wie die F i g. 5 erkennen läßt, liegt über der Oberfläche 10a des Substrats 10 eine dielektrische Schicht, beispielsweisc aus Siliciumdioxid 17. die Fenster 18 enthält. Die Lichtabtastelemente 11 sind durch den P-Icitendcii Bereich 14 gebildet. Über der dielektrischen Schicht 17 und über jedem Speicherbereich 12 der jeweiligen Sehicbcrcgistcrclemcnie jeder Reihe ist eine Mehrzahl von llbertragungsclcktioden 19(19,;, 196, 19c⁴..,) niedergeschlagen, jede der IJeklrodcn 19,·;. 196, I9r er streckt sich überdeckend über jeden in einer einzelnen horizontalen Zeile liegenden Speicherbereich 12 (vgl. Fig.4) und überdeckt jeweils auch den Übertragungsbereich 16 mit vermindertem Querschnitt eines Schieberegisterelementes, der in bezug auf die Ladungsübertragungsrichtung »a« an seiner Vorderkante liegt. Die Elektroden 19 überdecken nicht die Fenster 18 der Lichtabtastelemente 11.

Bei dem soweit beschriebenen Aufbau entstehen, wenn Licht auf die Lichtabtastelemente 11 (p-Bereiche 14) fi-'lt, je nach der Menge des einfallenden Lichts Photoelektronen, die in den Kanalbegrenzungsbereich 15 oder das Substrat 10 abfließen, so daß eine positive Ladung (Löcher) im Bereich 14 gespeichert wird. Übersteigen die gespeicherten elektrischen Ladungen (Löcher) jedoch eine bestimmte Menge, so fließen die überschüssigen Ladungen in den Bereich des Substrats 10 ab. Andererseits werden die in den Bereichen 14 gespei-

i^r> chcrten elektrischen Ladungen zu den jeweils zugeordneten Speicherbereichen 12 jedes Schicbcrcgisterelemcnts übertragen, die angrenzend an jedes Lichlablastclcment 11 vorhanden sind. Ist die Elektrode 1" mit einer bestimmten Übertragungspannung — beispielsweise — 15 V — beaufschlagt, so weist ein Speicherbereich 12 eine Potentialwanne auf, die tiefer ist als die des Bereichs 14 des Lichtabtastelements 11, so daß die im Bereich 14 gespeicherten elektrischen Ladungen (Löcher) in den Speicherbereich 12 fließen.

Die abwechselnd aufeinanderfolgenden Elektroden 19a, 19c... und 196,19c/... werden zu Gruppenpaaren zusammengefaßt, so daß sich zwei Elektrodensätze ergeben, die mit zweiphasigen Taktspannungen Φ\ und Φι beaufschlagt werden. Die Spannung der Taktimpulse Φ\ und Φ2 wird niedriger gewählt als die oben erwähnte Übertragungsspannung von —15 V, die beispielsweise zwischen dem Lichiabtastelement 11 und dem Speicherbereich 12 angelegt ist

Diese Taktspannung kann beispielsweise —10 V be-

« tragen. Die F i g. 6A und 7A zeigen Schnittdarstellungen entlang der strichpunktierten Linien c oder c' bzw. 6 oder 6' in Fig.4. Insbesondere die Fig. 6Λ zeigt eine Schniltansicht eines breiten Abschnitts des Speicherbereichs IZ während F i g. 7A eine Schnittansichl in einem

μ verengten Übertragungsbereich 16 verdeutlicht Die F i g. 6B und 7B andererseits verdeutlichen den Oberflächen-Potentialverlauf an den entsprechend zugeordneten Abschnitten während der Betriebsbedingung, daß an den Elektroden 196,19c/... eine Taktimpulsspannung Φι anliegt In den F i g. 6B und 7 B verdeutlicht die ausgezogene Linienführung den Potentialverlauf im Speicherbereich 12 bzw. im Übertragungsbereich 16 unter der Elektrode 19a. Mit gestrichelter Linienführung da-

gegen ist der Poienlialvcrlauf im Speicherbereich 12 bzw. im Übcrtragungsbcreieh 16 unter der Elektrode 19b angegeben, an der die Taklimpulsspannung Φι anliegt. Aus diesen Tiguren ist ersichtlich, daß sich eine breitere Poientialwanne an jenen Stellen ergibt, an denen der Abstand zwischen den Kanalbegrenzungsbereichcn 15 größer ist im Gegensatz zu der flacheren und schmä/'iwen Potentialwanne in den begrenzten Übertragungsbei eichen 16 zwischen benachbarten Speicherbereichen 12, d. h. zwischen jedem Schieberegisterelement, aufgrund des Potentialeinflusses dis Kanalbegrenzungsbereichs 15. Selbst für den Übertragungsbereich 16 jedoch ändert sich die Potentialwannentiefe je nach dem, ob die Taktspannung anliegt oder nicht. Ein Vergleich /wischen der voll ausgezogenen Linie und der strichpunktierten Linie in I ig. 715 verdeutlich! diesen Tatbestand. Die Oberfläihenpcitentialverteilung der Speicherbereiche 12 entlang der Ladungsübertragungsrk'hiüng sr.&crl '.ich ;i!su v;;n der Vorder- zur Rücksei¹.¹.· des Speicherbereichs 12 in Übertragungsrichtung, d.h. sie wird asymmetrisch.

!■' i g. 8A zeigt eine Teildraufsichl auf das Schieberegister 13. wobei die Orientierung relativ /ur F i g. 4 um 90° gedreht ist. Fig.8B zeigt das Obcrflächenpoicntialprofi! entlang der Linie B-B. die der strichpunktierten Linie el in F i g. 4 entspricht. Bei diesem Beispiel liegt am Elektrodensatz 196, 19c/... die Taktimpulsspannung Φ2. Ersichtlicherweise ist das Potential an der Substratoberfläche unter den Elektroden 19£>, 19c/... niedriger als unter

den Elektroden 19a, 19c Die Oberflächenpotentiale

der C^ertragungsbereiche 16 unter den entsprechenden Elektroden 19 sind jetzt um Aa bzw. Ab höher als jene der Speicherbereiche 12 unter den entsprechenden Elektroden. Jeder Speicherbereich 12 unter den Elektroden 19a, 19c... bildet also eine Potentialsperre mit einer Potentialhöhe Aa an der Vorderkante in bezug auf die Ladungsühertnigungsrichtung und die damit entstandene asymmetrische Potentialwanne bewirkt, daß elektrische Ladungen in einer einzigen Richtung übertragen werden, d. h. von jedem Speicherbereich 12 unter der zugeordneten Elektrode 19;/ zum Speicherbereich 12 unter der Elektrode 19/).

Wie bereits erwähnt, entstehen die asymmetrischen Potentialwannen relativ zur Ladungsübertragungsrichtung erfindungsgemäß durch die vorspringenden Abschnitte 156 der Kanalbegrenzungsbereiche 15. Es ist also nicht erforderlich, die Dicke der dielektrischen Schicht stufenweise unter jeder Elektrode zu ändern oder die Dotierungskonzentration der Substratoberfläche zu verändern, was bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art erforderlich ist (vgl. F i g. 2). In anderen Worten: Die zweiphasig durch Taktimpulse abfragbaren CCD-Elemente erfindungsgemäßer Art lassen sich einfach herstellen, ohne eine zusätzliche Anzahl von Herstellungsstufen, die bei Übertragungsvorrichtungen nach dem Stand der Technik erforderlich sind.

Die Ladungsübertragung zwischen benachbarten Speicherbereichen 12 des Schieberegisters 13 läßt sich mit Taklimpulsspannungen Φ\ und ί*> erreichen, die schmäler sind als die Taklimpulsc zur Übertragung der elektrischen Ladungen von den Lichiabtaslelcmentcn 11 /u den jeweils zugeordneten Speicherbereichen 12.

Wird die Breite eines verengten Abschnitls bzw. weileren Übenragungsbereiches 26 zwischen den Abschnitten 15a der Kanalbegren/ungshereiche 15, die sich zwischen den Lichtabtastelementen 11 und den zugeordneten Speicherbereichen 12 erstrecken, mit W, und die Breite eines Überlragungsbereichs 16 mit W₁ bezeichnet, so läßt sich deren Verhältnis so wählen, daß Ws genau 5 μιη und W₁ genau 6 μιτι betragen. Wird die erwähnte Relation der Größen W₅ und W, eingehalten, so kann während der Ladungsübertragung im Schiebe's register 13 verhindert werden, daß elektrische Ladungen von den Lichtabtastelementen 11 in die entsprechenden Speicherbereiche 12 des Schieberegisters 13 bzw. aus den Speicherbereichen 12 in die Bereiche 14 der Lichtablastelemente 11 gelangen.

Bestehen die Lichtabtastelemente 11 wie erwähnt aus einem P-leitenden Bereich 14, der sich vom Leitfähigkeitstyp des Substratbereichs unterscheidet, so fließen darin gespeicherte Überschußladungen in das Substrat, so daß für diese Uberschußladungen kein besonderer Senkenbereich erforderlich ist. womit Plat/ auf dem I lalbleiteiMibsiral eingespart werden kann.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsfornien war die Anwendung der Lrfindiing auf ein vertikales Schicb'.T'.'jiisi'."'' pinpr M:ilhlciii*r-ßilcliiiifnahmcviirrichtung mit /eilenweiser Ladungsübertragung vorgesehen. Die Erfindung laßt sich auch auf das horizontale Schieberegister (das Ausgangsschieberegister) sowie auf andere Typen von Halblcitei-Bildabtastvorrichtungen oder auf andere CCD-Elemente b/.w. CTD-Elemente (Carge Transfer Devices) anwenden.

Die Erfindung wurde in erster Linie in Anwendung auf ein sogenanntes Oberflächen-CCD-Element beschrieben; sie läßt sich jedoch auch auf sogenannte versenkte CCD-Elemente anwenden. Ein Ausführungsbeispiel für diese Anwendungsart zeigen die F i g. 9 und 10. Ein Halbleitersubstrat 10 eines bestimmten Leitfähigkeitstyps, beispielsweise ein N-Ieitendes Siliciumsubstrat kann selektiv einen Bereich eines anderen Leitfähigkeitstyps, also insbesondere einen P-leitenden Be-

J5 reich aufweisen, der an der einen Oberfläche 10a liegt und beispielsweise einen Speicherbereich 12 bildet mit einem Kanal solcher Anordnung, daß sich ein verminderter oder eingeschnürter Übertragungsbereich 16 zwischen benachbarten Speicherbereichen 12 ergibt.

wobei der N-Ieitende Bereich des Substrats 10 selbst als ein Kanalbegrenzungsbercich 15 dient. In den Fig.9 und 10 sind die entsprechenden Teile nach den F i g. 6A und 7A mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so daß eine nochmalige Beschreibung unterbleiben kann.

Die F i g. 11 zeigt eine eingeschnürte Abschnitte 16' aufweisende CCD-Vorrichtung mit erfindungsgemäßen Merkmalen. In einem Substrat 3Γ sind Kanalbegrenzungsbereiche 160 und 170 ausgebildet, die sich entlang einander gegenüberliegender Seiten erstrecken und vorspringende Abschnitte 180 und 190,210 und 220,230 und 240, 260 und 270 bzw. 280 und 290 aufweisen, die sich von den Kanalbegrenzungsbereichen 160 und 170 jeweils aufeinanderzu erstrecken. Eine dielektrische Schicht 30 überdeckt die Oberfläche des Substrats und die Kanalbegrenzungsbereiche, während Elektroden 31 bis 34 über der dielektrischen Schicht 30 angeordnet sind. Sie besitzen Zuleiter 36 bis 39. An jeweils jedem zweiten Zuleiter 36, 38 ... werden die Taktimpulsspannungcn Φ, und an den verbleibenden Elektroden 37, 39

bü ... die Taktimpulsspannungen Φ₂ angelegt. Am linken Ende der Vorrichtung nach Fig. 11 !aufen die Ladungen ein, die zum anderen Ende durch die Vorrichtung hindurch übertragen werden, aufgrund der asymmetrischen Poteniialwannen, die durch die beschränkten

μ oder eingeschnürten Übertragungsbereiche 16' aus den gleichen Gründen entstehen, wie sie zuvor bei den beschriebenen Ausführungsformen erläutert wurden. Auch die Übertragungsvorrichtung mit Ladungskopp-

lung nach Fig. 11 zeichnet sich dadurch aus, daß die
Dicke der dielektrischen Schicht überall gleich ist, sich
also nicht ändert und entsprechendes gilt für die Dotierungskonzentration in der Vorrichtung.

üerzu 4 Blatt Zeichnungen

10

is

55

60

Claims (3)

Patentansprüche:

1. h/iit zweiphasigen Taktsignalen betreibbare CCD-Vorrichtung, bestehend aus einem eine Isolationsschicht mit gleichförmiger Dicke tragenden Halbleitersubstrat, in dessen Oberfläche wenigstens ein nach dem Ladungskopplungsprinzip arbeilendes Schieberegister aus dotiertem Halbleitermaterial gebildet ist, zu dem beidseitig Kanalbegrenzungsbereiche vom gleichen Leitfähigkeitstyp wie das Substrat verlaufen, wobei jeweils ein Schieberegisterelement von einer auf der Isolationsschicht angeordneten Elektrode bedeckt ist und aus einem am Elementeingang liegenden Übertragungsbereich sowie einem Speicherbereich besteht, dadurch gekennzeichnet, daß

— sowohl die Übertragungsbereiche (16; 16') als auch trie Speicherbereiche (12) der Schieberegisterelemente in gleicher Weise dotiert sind, und daß

— die Übertragungsbereiche (16; 16') der Schieberegisterelemente dadurch gebildet sind, daß die Kanalbegrenzungsbereiche (15; 160, 170) pro Schieberegisterelement wenigstens einen quer zum Schieberegister (13) verlaufenden vorspringenden Abschnitt (15ö; 180, 190, ...) aufweisen, um die Übertragungsbereiche (16; 16') auf eine geringere Breite als die Speicherbereiche (Γ*/ einzuschnüren und eine asymmetrische Potentialmulde in jedm Schieberegisterelement mit einem gpgenüber dem Übertragungsbereich (16; 16') tiefer Ii; ;enden Oberflächenpotential im Speicherbereich (12) zu erzeugen.

2. CCD-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsbereiche (16; 16') durch zwei einander gegenüberliegende vorspringende Abschnitte (\5b: 180,190....) der Kanalbegrenzungsbereiche (15; 160,170) gebildet sind.

3. CCD-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. mit mehreren parallel nebeneinander in Spalten angeordneten Schieberegistern, deren Schieberegisterelementen jeweils ein von weiteren Kanalbegrenzungsbereichen umgebenes Lichtabtastelement zugeordnet ist, aus dem durch Strahlungsabsorption erzeugte Ladung über einen weiteren im seitlichen Kanalbegrenzungsbereich des Schieberegisters liegenden Übertragungsbereich in den Speicherbereich des zugehörigen Schieberegisterelementes übertragbar ist. und mit Elektroden, die senkrecht zu den Schieberegistern verlaufen, jeweils mehrere in Elektrodenlängsrichiung liegende Schieberegisterelemente überdecken und im Bereich der Lichtabtastelemente strahlungsdurchlässig sind, dadurch gekennzeichnet, daß auch die weiteren Übertragungsbereiche (26) in gleicher Weise wie die Speicherelemente (12) dotiert und durch die seitlichen Kanalbegrenzungsbereiche (15) derart eingeschnürt sind, daß keine elektrischen Ladungen während des Auslesens der Schieberegister (13) von den Lichtabtastelementen (11) in die Speicherbereiche (12) gelangen.

Die Erfindung betrifft eine mit zweiphasigen Taktsignalen betreibbare CCD-Vorrichtung, bestehend aus einem eine Isolationsschicht mit gleichförmiger Dicke tragenden Halbleitersubstrat, in dessen Oberfläche wenigstens ein nach dem Ladungskopplungsprinzip arbeitendes Schieberegister aus dotiertem Halbleitermaterial gebildet ist, zu dem beidseitig Kanalbegrenzungsbereiche voni gleichen Leitfähigkeitstyp wie das Substrat verlaufen, wobei jeweils ein Schieberegisu:relemenl von einer auf der Isolation~schicht angeordneten Elektrode bedeckt ist und aus einem am Elementeingang liegenden Übertragungsbereich sowie einem Speicherbereich besteht

Eine derartige CCD-Vorrichtung ist bereits aus der US-PS 38 96 474 bekannt Die einzelnen Schieberegisterelemente sind zur Bildung einer Bildaufnahmevorrichtung jeweils mit Lichtabtastelementen verbunden und besitzen eine asymmetrische Dotierung in den Gatebereichen, damit sich die für den zweiphasigen Taktbetrieb erforderliche asymmetrische Potentialausbildung einsieiien kann.

Aus der US-PS 38 26 926 ist darüber hinaus bekannt, bei derartigen CCD-Vorrichtungen zur Erzeugung der erforderlichen Potentiaiausbildungen die Schichtdicke der Isolationsschicht in den Gatebereichen zu verändern.

Ferner sind CCD-Vorrichtungen mit gleichmäßiger Isolationsschichtdicke allgemein bekannt, die mit dreiphasigen Taktsignalen betrieben werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit zweiphasigen Taktsignalen zu betreibende CCD-Vor richtung der eingangs genannten Art, die auch als Bildaufnahmevorrichtung ausgebildet werden kann, dahingehend zu vereinfachen, daß weder eine unterschiedliehe Dicke der Isolationsschicht noch eine asymmetrische Dotierung in den Gatebereichen erforderlich sind.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthalten.

Vorteilhafte Weiterbildungen ^i id in den Unteran-Sprüchen angegeben.

Bei der CCD-Vorrichtung nach der Erfindung sind sowohl die Übertragungsbereiche als auch die Speicherbereiche der Schieberegisterelemente in gleicher Weise dotiert. Die Übertragungsbereiche der Schieberegisterelemente werden dadurch gebildet, daß die Kanalbegrenzungsbereichc pro Schieberegisterelement wenigstens einen quer zum Schieberegister verlaufenden vorspringenden Ab'chnitt aufweisen, um die Übertragungsbereiche auf eine geringere Breite als die Spcicherbereiche einzuschnüren >nd eine asymmetrische Potentialmulde in jedem Schieberegisterelement mit einem gegenüber den Übertragungsbereich tiefer liegenden Oberflächenpotential im Speicherbereich zu erzeugen.

Vorzugsweise sind die Übertragungsbereiche durch zwei einander gegenüberliegende vorspringende Abschnitte der Kanalbegrenzungsbereiche gebildet.

Bei einer CCD-Vorrichtung mit mehreren parallel nebeneinander in Spalten angeordneten Schieberegistern, deren Schieberegisterelemente jeweils ein von weiteren Kanalbegrenzungsbereichen umgebenes Lichtabtastelement zugeordnet ist, aus dem durch Strahlungsabsorption erzeugte Ladung über einen weiteren im seitlichen Kanalbegrenzungsbereich des Schieberegisters liegenden Übertragungsbereich in den Speicherbereich des zugehörigen Schieberegisterelementes übertragbar ist, und bei der Elektroden, die senkrecht zu den Schieberegistern verlaufen, jeweils mehrere in Elektroden-