DE2646301A1

DE2646301A1 - Vorrichtung mit gekoppelter ladung

Info

Publication number: DE2646301A1
Application number: DE19762646301
Authority: DE
Inventors: Osamu Dipl Ing Ohtsuki
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1975-10-31
Filing date: 1976-10-14
Publication date: 1977-06-02
Also published as: US4639940A; US4531225A; FR2330118B1; DE2646301C3; NL7612053A; DE2646301B2; GB1563341A; CA1081363A; NL182765C; FR2330118A1

Description

PATENTANWALT?

DR. CLAUS REINLÄNDER DIPL.-ING. KLAUS BERNHARDT

Orthstraße 12 · D-8000 München 60 · Telefon (089) 832024/5 2 V H 6 3 Q I

Telex 5212744 · Telegramme Interpatent

, ^- 6/280

FUJITSU LIMITED

No.1015» Kamikodanaka

Nakahara-ku, Kawas aki

Japan

Vorrichtung mit gekoppelter Ladung

Prioritäten: 31. Oktober 1975 Japan 50-13194-1 24-, Dezember 1975 Japan 5O-I53232 29. Dezember 1975 Japan 50-156876

Zus ammenfassung

Es wird eine Vorrichtung mit gekoppelter Ladung beschrieben, bei der ein mäanderförmiger Ladungsweg mit einem Kanalstopp von einheitlicher Form gebildet ist. Bei einem bevorzugten Beispiel dieser Vorrichtung ist der Kanalstopp ein doppelkammförmiges Muster und die Gate-Elektroden bilden einen geraden Streifen. Durch das vorstehend erwähnte Kanalstoppmuster und eine Einrichtung zum Bilden einer asymmetrischen Verarmungsschicht innerhalb des Kanals wird eine Ladung durch den Kanal über den mäanderförmigen Ladungsweg übertragen. Zusätzlich können ein Querfilter und Abbildevorrichtungen leicht mittels Extrahieren des Signals von einer oder beiden Seiten des Kanals vorgesehen werden.

Die Erfindung bezieht sich auf eine: Halbleitervorrichtung mit gekoppelter Ladung, insbesondere auf eine Vorrichtung mit einem mäanderförmigen Ladungsweg.

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- ar -

Bekannte Vorrichtungen mit gekoppelter Ladung, nachfolgend mit CCD bezeichnet, haben üblicherweise dieselbe Anzahl von Sammelleitungen wie Phasen der Ubertragungsimpulsreihen und jede Gate-Elektrode ist jeweils mit einer der Sammelleitungen verbunden.

Da diese Sammelleitungen üblicherweise auf einem Halbleitersubstrat mit einem Isolierfilm, der zum Trennen verwendet wird, gebildet werden, ist eine elektrostatische Kapazität, d.h. eine MOS-Kapazität,zwischen diesen Sammelleitungen und dem Substrat vorhanden. Wenn die Abmessung der Elektrode klein wird, kommt die Kapazität der Sammelleitungen in eine vergleichbare Größenordnung mit der Summe der Kapazitäten der Elektroden. Dadurch wird die Last des Taktimpulsgenerators, der als Übertragungsimpulsquelle verwendet wird, groß. Im Falle einer CCD, bei der die Gate-Elektroden auf der Substratfläche in der Form einer Matrix aus Reihen und Spalten angeordnet sind, sind zusätzlich die Elektroden, die eine, in einer Richtung,beispielsweise in der Richtung längs der Spalten, angeordnete Gruppe bilden, verbunden und immer auf demselben -'Potential gehalten. Deshalb ist es unmöglich, daß jede Reihe den ÜbertragungsVorgang einzeln ausführen kann. Der Versuch, jede Reihe einer solchen CCD einzeln anzutreiben, ergibt sehr komplizierte Verdrahtungsmuster wegen der Notwendigkeit, daß für jede Reihe eine ' Sammelleitung angeordnet werden muß, was zu einer geringen Integrationsdichte führt. Wenn eine Zeilenadresse unter Verwendung einer CCD als Speichervorrichtung ausgeführt wird, ist darüber hinaus eine einzelne Übertragung für jede Reihe notwendig. Die vorstehenden Tatsachen sind jedoch für eine Zeilenadresse nachteilig.

Die Erfindung schafft eine Vorrichtung mit gekoppelter Ladung, die einen mäanderförmigen Ladungsweg aufweist, und Einrichtungen unter Verwendung einer solchen CCD. Bei der CCD nach der Erfindung ist vorzugsweise ein doppelkammförmiger Kanalstopp (oder Stopps) auf der Halbleiter-

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substratfläche gebildet. Der mäanderförmige Ladungsweg kann durch, diesen Kanalstopp (oder Stopps) gebildet werden. Die Zellen {jeder CCD sind gegeneinander versetzt. Vorzugsweise sind die Gate-Elektroden in der Form von zwei geraden Streifen gebildet. Andererseits ist eine Einrichtung zum Bilden einer asymmetrischen Verarmungsschicht (beispielsweise ungleichförmige Dicke des Isolierfilms) in jeder Zelle hinzugefügt. Wenn zwei Impulsreihen mit zueinander unterschiedlichen Phasen an die beiden Streifenelektroden angelegt werden, werden die Signalladungen in Längsrichtung des Ladungswegs über den mäanderförmigen Weg übertragen.

Da die CCD nach der Erfindung Gate-Elektroden in der Form eines geraden Streifens aufweist, kann das Herstellungsverfahren vereinfacht werden und eine einzelne Ansteuerung für jede Zeile kann leicht ausgeführt werden, wenn viele Zeilen parallel angeordnet sind. Da ein Signal in einfacher Weise von der Seite oder den Seiten des Ladungswegs aufgrund des mäanderförmigen Ladungsübertragungswegs herausgenommen werden kann, können ein Querfilter und ein Zeilenabbildungsabtaster leicht aufgebaut werden, indem die CCD nach der Erfindung verwendet wird.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der sind

Fig. 1 eine Darstellung einer Elektrodenanordnung einer bekannten CCD,

Fig. 2 eine Darstellung der Elektrodenanordnung bei einer bekannten CCD mit einer Zeile,

Fig. 3 eine Darstellung des Kanalstoppmusters bei einer Ausführungsform der CCD nach der Erfindung,

Fig. A- eine Darstellung des Gate-Elektrodenmusters und des Ladungsübertragungswegs der Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 5 drei verschiedene Que.i . .uitte der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform,

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Fig.	6
Fig.	7
Fig.	8
Fig.	9
Fig.	10

eine Aufsicht auf den Hauptteil der Ausführungsform der zweidimensionalen CCD nach der Erfindung,

Schnitte von Ausbildungen von drei verschiedenen Ausführungsformen der CCD nach der Erfindung,

ein Blockschaltbild zum Erläutern des Prinzips des Querfilters,

eine Aufsicht auf die Ausführungsform der Ausbildung des Querfilters nach der Erfindung,

eine Darstellung eines Regenerierverstärkers bei der Ausführungsform der Abbildungsvorrichtung nach der Erfindung und

Fig. 11 eine Aufsicht auf die gesamte Anordnung der Abbildevorrichtung.

Fig. 1 ist eine Aufsicht auf eine zweiphasige Ansteuer-CCD mit Matrixelektroden, bei der die Gate-Elektroden 1a, 1b, 1c, ..., 2a, 2b, 2c, ... die Matrix bilden, die aus Reihen und Spalten besteht. Die Elektroden in derselben Spalte sind alle verbunden und alle Elektroden in jeder Spalte sind auf demselben Potential gehalten. Die Spaltengateelektroden 1a bis 1d und die Gate-Elektroden 3a bis 3d sind mit der Sammelleitung 11 verbunden und andererseits sind die Spalte der Gate-Elektroden 2a bis 2d und der Gate-Elektroden 4a bis 4d mit der Sammelleitung 12 verbunden. Wenn die Impulsreihen mit unterschiedlichen Phasen jeweils den Anschlüssen P1 und P2 zugeführt werden, die mit den Sammelleitungen verbunden sind, wird eine Ladungsübertragung ausgeführt. In diesem Fall wird die Ladungsübertragung immer in der Richtung ausgeführt, die durch den Pfeil 13 gezeigt ist, d.h. in der Richtung jeder Reihe und nicht in der Richtung jeder Spalte. Da gerade die Hälfte aller Gate-Elektroden in gleicher Weise mit einer jeweiligen Sammelleitung verbunden ist, wird zusätzlich gerade die Hälfte (1/2) der gesamten, zwischen jeder Elektrode und dem Substrat erzeugten Kapazität als Last auf den Taktimpulsgenerator gegeben, der

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ο ·

die den Sammelleitungen zuzuführenden Impulsreihen erzeugt. Darüber hinaus ist es nachteilig, daß alle Gate-Elektroden der anderen Seihen den Taktimpulsgenerator auch in dem Fall belasten daß die Übertragung nur in einer Reihe notwendig ist. Ein Versuch, diesen Nachteil zu vermeiden, erfordert wenigstens eine Sammelleitung für jede Reihe. Als Ergebnis wird das Verdrahtungsmuster kompliziert und die Integrationsdichte wird auch herabgesetzt.

Wie sich aus Fig. 2 ergibt, erfordert die CCD des Einzelzeilentyps auch zwei Sammelleitungen 11 und 12 zusätzlich zu den Gate-Elektroden 21, 22, 23, ... für die Übertragung und die Kapazität der Sammelleitung wird im Vergleich mit der Kapazität der Gate-Elektroden nicht vernachlässigbar, wie oben beschrieben wurde.

Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf die Ausführungsform der CCD nach der Erfindung. Gemäß dieser Figur entspricht die Halbleitersubstratfläche 32 zwischen sich parallel erstreckenden Kanalstopps 30 und 31 in der Form von Bändern der Fläche, auf der die Ladung übertragen wird, d.h. dem Kanal. Die vorstehend erwähnten Kanalstopps 30 und 31 haben nicht einfache Bandform, sondern kurze Teile 30a und 31a ragen zur Mitte des Kanals 32 vor und diese kurzen Teile sind miteinander doppelkammförmig verzahnt. Durch Aufbringen eines solchen Kanalstoppmusters kann der mäanderförmige Ladungsübertragungsweg erhalten werden, wie er durch die Pfeillinie 33 angezeigt ist. (Die Ladungsübertragungseinrichtung wird später beschrieben.) Die gestrichelte Linie zeigt die Form und Lage der Gate-Elektroden A und B an und die vorragenden Teile PA und PB sind die Verbindungsanschlüsse. Obwohl es sich aus dieser Figur nicht ergibt, sind die Gate-Elektroden A und B von dem Substrat durch einen Isolierfilm, beispielsweise einen Siliziumdioxydfilm (S1O2)» getrennt. Dieser SiO2~Film hat ungleichförmige Dicke und wird später beschrieben. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform sind die parallelen Teile 30 und 31 des

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Kanalstopps gekoppelt, wie bei 34- an der linken Seite gezeigt ist. Diese Kopplung wird ausgeführt, um das linke Ende des Kanals 32 abzuteilen. Eine solche Kopplung ist nicht notwendig, wenn dieser Teil das Ende des Substrats ist.

Nachfolgend wird die Ladungsübertragungseinrichtung der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert.

In Fig. 4 sind die Gate-Elektroden A und B durch ausgezogene Linien gezeigt, während die Kanten des Kanalstopps durch gestrichelte Linien dargestellt sind. Gemäß Fig. 4 ist ein 2-Phasen-Taktimpulsgenerator 40 mit den Anschlüssen PA und PB verbunden. Dieser Taktimpulsgenerator erzeugt zwei ßechteckimpulsreihen mit einer Phasendifferenz von einer halben Periode (ff Radiant) als Taktimpuls für die Übertragung.

Es wurde bereits erwähnt, daß die Dicke des SiCU-Films unter den Gate-Elektroden bei dieser Ausführungsform nicht gleichförmig ist. Zum besseren Verständnis ist der Teil des SiOp-Films, der dünner als der andere Teil ist, in Fig. 4 gestrichelt. Zusätzlich wird zur Vereinfachung angenommen, daß das Substrat den p-Leitfähigkeitstyp hat und deshalb wird die Polarität des Taktimpulses als positiv angenommen. Um verschiedene Teile des Kanals 32 voneinander zu unterscheiden, wird jede der kleinen Flächen, die zwischen zwei kurzen Kanalstopps angeordnet sind, die benachbart unter denselben Gate-Elektroden angeordnet sind, als Zelle bezeichnet. Die rechte Hälfte und die linke Hälfte jeweils einer Zelle wird als Halbzelle bezeichnet. Jede Halbzelle ist jeweils mit den Bezugszeichen 41, 42, 43, ... versehen.

Hierbei wird angenommen, daß das Potential des Anschlusses PA Null ist (dasselbe Potential wie das Substrat), daß das Potential des Anschlusses PB positiv ist und daß die zu übertragende Ladung in der Verarmungsschicht gespeichert ist,

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• 40-

die unter der unteren linken Zelle 41 erzeugt ist. Wenn das Potential des Anschlusses von diesem Zustand ausgehend umgekehrt wird und der Anschluß PA positiv wird, während der Anschluß PB das Potential Null hat, wird die unter der Zelle 41 gespeicherte Ladung einmal zu der Halbzelle übertragen. Da jedoch die in der Fläche unter der Halbzelle 4-3 gebildete Verarmungsschicht tiefer als die unter der Halbzelle 4-1 ist, fließt die Ladung unmittelbar in die Verarmungsschicht unter der Halbzelle 4-5 und wird dort gespeichert. Wenn dann das Potential des Anschlusses wieder umgekehrt wird und der Anschluß PA Null wird und der Anschluß PB positiv wird, passiert die Ladung die Halbzelle 44- und wird zu der Fläche unter der Halbzelle 45 übertragen.

Ein teilweiser Unterschied der Tiefe der Verarmungsschicht, wie oben erwähnt, basiert auf der Unebenheit des 8102-FiImS. Da die Verarmungsschicht unter dem dünnen SiOo-FiIm tie*f er als die unter dem dicken SiOp-FiIm ist, wird also die Ladung, die zu der Halbzelle unter dem dicken SiOp-FiIm übertragen worden ist, zur Innenseite der tieferen Verarmungsschicht bewegt, auch wenn die Gate-Spannung konstant ist. Es besteht jedoch keine Möglichkeit, daß eine Ladung rückwärts von der Halbzelle 44 zur Halbzelle 41 fließt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß diese Halbzellen voneinander durch einen Kanalstopp 31a getrennt sind.

Wie oben beschrieben wurde, wird die zu übertragende Ladung nach rechts längs des Weges, der durch die Pfeillinie 33 bezeichnet ist, über den Kanal 32 vorgeschoben.

Die in den Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsformen führen im wesentlichen dieselbe Funktion wie die einer bekannten CCD aus. Deshalb können diese für dasselbe Anwendungsgebiet wie die bekannte CCD verwendet werden, d.h. als Schieberegister und Abbildevorrichtungen. Zusätzlich haben diese Ausführungsformen keine Sammelleitung entsprechend den Sammelleitungen bei der bekannten CCD (Leitungen 11 und 12 in Fig. 1 und 2) und die Elektroden A und B sind einfache

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gerade Streifen. Aus diesem Grund wird die elektrostatische Kapazität, die als Last an dem Taktimpulsgenerator 40 liegt, wesentlich geringer im Vergleich mit der der bekannten CCD.

Pig. 5 zeigt Querschnitte von drei verschiedenen Arten der oben beschriebenen Ausfuhrungsformen. Pig. 5(1) ist ein Querschnitt längs der Linie Y-Y¹ in Pig.5, Pig. 5(11) ist ein Schnitt längs der Linie Y¹'-Y¹'' und Pig. 5(111) ist ein Schnitt längs der Linie X-X¹. Die gestrichelte Linie innerhalb des Halbleitersubstrats S in Pig. 5(IH) zeigt die Porm der Verarmungsschicht, die in dem Substrat verursacht wird, wenn die Ubertragungsspannung beispielsweise an die Elektrode B angelegt wird, und die in dem Teil unter dem dünnen SiC^-Pilm gebildete Verarmungsschicht ist tiefer als andere, wie Pig. 5(IH) zeigt.

Pig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, d.h. ein Beispiel einer zweidimensionalen Vorrichtung mit gekoppelter Ladung. In dieser Pigur sind 301, 302, 303·· Kanalstopps, A1, A2, A3,... und B1, B2, B3, ... Gate-Elektroden und 61, 62, 63,..· Kanäle. Wie sich aus dieser Pigur ergibt, kann jede Elektrode in einfacher Weise elektrisch unabhängig sein und darüber hinaus können die Elektroden in der notwendigen Zahl auch sehr leicht parallel geschaltet werden.

Deshalb sind beispielsweise die Elektroden A1, A2, A3,... und B1, B2 und B3,... jeweils parallel geschaltet und diese Elektroden können in zwei Gruppen aufgeteilt werden und zusätzlich dazu kann die Spannung nur an die ausgewählte Elektrode ohne eine komplizierte mehrschichtige Verdrahtung angelegt werden. Diese Vorteile sind für Zeilenadressierung sehr wesentlich.

Die Vorrichtung mit gekoppelter Ladung nach der Erfindung kann für verschiedene Arten der Anwendung zusätzlich zu den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen abgeändert werden, was nachfolgend beschrieben wird.

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Bei den beiden in den Fig. 3 und 6 gezeigten Ausführungsformen erstreckt sich, der Ladungsüb er tr agungs weg in eine Richtung, die eine mäanderförmige Strecke einnimmt, und eine solche Ladungsübertragungsrichtung kann erforderlichenfalls auf halbem Wege in einem beliebigen Winkel geändert werden. Dies kann auf folgende Weise ausgeführt werden. Die Kanalstopps 30 und 31 in Pig. 3 werden in einem gewünschten Winkel gebogen und gleichzeitig werden auch die Gate-Elektroden A und B in demselben Winkel wie die Kanalstopps gebogen.

In Fig. 3 bilden die Kanalstopps 30 und 30a einen rechten Winkel. Jedoch kann dieser durch diese Kanalstopps gebildete Winkel frei geändert werden. Obwohl ein kurzer Kanalstopp 30a mit einem längeren Kanalstopp 30 in Fig. 3 verbunden ist, kann darüber hinaus auch dazwischen ein Spalt, falls dieser schmal ist, gebildet werden. Dies kann auch in bezug auf die Kanalstopps 31a und 31 ausgeführt werden.

Als Material der Gate- Elektrode kann ein Halbleiter, wie Silizium oder Galliumarsenid, und ein leitfähiges Metalloxyd, wie Zinnoxyd, zusätzlich zu dem Metall, wie Aluminium, Chrom und Silber, verwendet werden.

Darüber hinaus ist als Gegenmaßnahme für eine Potentialsperre, die oftmals unter einem Spalt zwischen zwei benachbarten Gate-Elektroden verursacht wird, empfehlenswert, daß ein solcher Spalt mit einem Material mit hohem Widerstand gefüllt wird oder daß eine dritte Elektrode an dem Spalt unter der Bedingung gebildet wird, daß diese von der Gate-Elektrode isoliert ist.

Fig. 7(1) "bis (III) zeigen drei Arten von Einrichtungen zum Verhindern einer Bildung der Pontentialsperre. In diesen Figuren sind A und B Gate-Elektroden und 30 und 31 Kanalstopps, p, n, p⁺, p" bezeichnen den Leitfähigkeitstyp und den spezifischen Widerstand jedes Halbleiters. p⁺ bezeichnet einen p-Typ mit niedrigem spezifischen Widerstand

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- -TO -

(hohe Fremdstoffkonzentration), während ρ" einen p-Typ mit hohem spezifischen Widerstand (geringe Fremdstoffkonzentration) zeigt.

Gemäß Fig. 7(1) ist die leitfähige Schicht 71 zwischen den Gate-Elektroden A und B gebildet und diese leitfähige Schicht 71 ist von den beiden Gate-Elektroden durch den Isolierfilm 72 getrennt.

Gemäß Fig. 7(H) ist eine n-leitfähige Schicht 73 unter dem Spalt g zwischen den beiden Gate-Elektroden A und B gebildet. Gemäß Fig. 7(IH) ist in den oben erwähnten Spalt die Halbleiterschicht 7^- eingebracht. Gemäß diesen Figuren ist die p-Schicht 70» die eine etwas höhere Fremdstoffkonzentration als das Substrat hat, in dem Kanal vorgesehen. Diese p-Schicht 70 ist zum Leiten der Ladung vorgesehen und dies macht es unnötig, die Dicke des SiOo-Films teilweise unterschiedlich, zu machen.

Die CCD nach, der Erfindung ermöglicht es in einfacher Weise, das Signal, das als Ladung von der Seite des Kanals übertragen wird, herauszunehmen und dieses mit einer einzigen Ladungsübertragungseinrichtung, Form und Anordnung der Gate-Elektroden zu verarbeiten. In diesem Fall ist eine komplizierte Überkreuzungstechnik nicht erforderlich.

Nachfolgend wird das Querfilter nach der Erfindung beschrieben. Fig. 8 ist ein Blockschaltbild zum Erläutern des Prinzips des Querfilters. Gemäß dieser Figur sind η Verzögerungsleitungen 81a, 81b, 81c, ... in Reihe geschaltet und von den Verbindungspunkten der Verzögerungsleitungen sind Abgriffe abgenommen. Das zu filternde Signal wird an den Eingangsanschluß 84 angelegt. Bewertungskoeffizienten al, a2, a3,... an werden jeweils mit den Spannungen S1, S2, S3, ..., die an jedem Abgriff auftreten, mittels der Bewertungsschaltungsgruppe 82 multipliziert und dann summiert. Zu diesem Zeitpunkt kann die Ausgangsspannung Vaus, die an dem Ausgangsanschluß auftritt, wie nachfolgend gezeigt erhalten werden.

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- vr-

*. JL

Vaus = S1a1 + S2a2 + S3a3 + .... + Snan = £_ Siai

Wenn deshalb die Verzögerungszeit einer Stufe mit t, angenommen wird, ergibt sich.

Vaus(i t_d) = JT a_kS_k = £" h_fc -Vein {(i - k)t_dj,

wobei Vein das Eingangssignal ist.

Eine Fourier-Umsetzung des rechten Ausdrucks der Gleichung ergibt folgendes:

P( E VV-. |(i-*>t_d} -Σ^ ΣΓ Vein f (i-_k)t_d] .

Vein (mt_d)C ^d = H(A))-F[Vein(t)}

Deshalb ist die Übertragungsfunktion dieser Schaltung, d-h. die Übertragungsfunktion zwischen dem Eingangsanschluß und dem Aus gangs ans chluß für das Signal nach der Verarbeitung etwa gleich H(w). Die in Fig. 8 gezeigte Schaltung hat nämlich im wesentlichen dieselbe Funktion wie ein Euter mit der Frequenzcharakteristik H(^o). Das Querfilter unter Verwendung der CCD nutzt die CCD als oben erwähnte Verzögerungsleitung aus.

Fig. 9 ist eine Aufsicht auf den Hauptteil einer Ausführungsform des Querfilters nach der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind die vorragenden Teile 90a, 90b, 90c, an dem Kanalstopp 90 vorgesehen und umgekehrt leitfähige Schichten D1, D2, D3, ... sind in jedem vorragenden Teil gebildet. Darüber hinaus wird das Signal von jedem der vorragenden Teile abgenommen und eine Bewertung wird durch die Bewertungskreise · ¥1, ¥2, W3,... ausgeführt. 92 ist der Eingangsanschluß für das zu filternde Signal, während 93 der Ausgangsanschluß für das Signal ist, das die CCD passiert hat, und 94 ist der Anschluß, an dem das

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gefilterte Signal auftritt. Das Ausgangssignal dieses Anschlusses hat das gewünschte Frequenzspektrum und dieses Signal wird einer außenliegenden Schaltung zugeführt, falls dies erforderlich ist. DO bis Dn sind jeweils Schichten mit entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp zum Eingeben und Ausgeben des Signals. 95 ist ein Gesamtsummierkreis. Die mit Pfeilen versehene Linie gibt den Weg an, auf dem die Ladung übertragen wird. A und B sind Gate-Elektroden, die denjenigen gleichartig sind, die durch dieselben Symbole in Fig. 3 gezeigt sind. Die vorstehenden Teile 91a, 91b, 91c,... sind für jede Stufe bei der Ausführungsform der Fig. 9 vorgesehen. Sie können jedoch auch für einzelne gewünschte Stufen vorgesehen sein.

Wie sich aus Fig. 9 ergibt, ist jeder vorragende Teil nicht mit den Gate-Elektroden A und B bedeckt. Deshalb ist es möglich, daß die Verdrahtung zum Anlegen des abgenommenen Signals von den Schichten D1, D2, D3, ... mit entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp an die Bewertungskreise W1, W2, W3, ... sich nicht mit einer der beiden Gate-Elektroden kreuzt. Deshalb ist eine Überkreuzungstechnik nicht erforderlich.

Die CCD mit dem mäanderförmigen Kanal nach der Erfindung kann in einfacher Weise ein Signal an der Seite des Kanals, wie oben erwähnt, abzweigen. Wenn eine Übertragung an viele Stufen erforderlich ist, kann zu diesem Zweck der Signalverlust aufgrund der Übertragung durch Verstärken des Signals kompensiert werden, das an der Seite des Kanals abgenommen wird, und dann kann dieses Signal wieder zu dem Kanal zurückgeführt werden. Fig. 10 zeigt die Anordnung eines größeren Teils für eine Signalextraktion und -regenerierung durch Verstärkung. In dieser Figur sind 114 und jeweils die doppelkammformigen Kanalstopps mit den vorstehenden Teilen 114a und 115a. Zusätzlich ist der vorstehende Teil 115b an der Seite des Kanalstopps 115 vorgesehen und die umgekehrt leitfähige Schicht 121 für den

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Signaleingang/ausgang ist an der Innenseite des Teils 115b gebildet. Die abgenommene Signalladung wird durch den Regenerierverstärker 122 verstärkt und dann zu. der Schicht 121 mit umgekehrtem Leitfähigkeitstyp zurückgeführt. Danach wird, wie in Fig. 4- dargestellt ist, dieses Signal längs des gewundenen Weges mittels Taktimpulsen übertragen, die an die Gate-Elektroden 112 und 113 angelegt werden. Der Teil 123 ist die Gate-Elektrode zum Steuern des Signaleingangs und -ausgangs und diese Gate-Elektrode wird auch als Signalsteuer-Gate-Elektrode bezeichnet, um sie von der Gate-Elektrode zur Ladungsübertragung 112 und 113 zu unterscheiden.Beim Beispiel der Fig. 10 öffnet die Signalsteuer-Gate-Elektrode 123, wenn der Regenerierverstärker 122 ein Eingangssignal empfängt. Es ist aber auch möglich, die Gate-Elektrode 123 mittels des Ubertragungstaktimpulses zu steuern.

Fig. 11 zeigt ein Beispiel einer eindimensionalen Abbildevorrichtung, die unter Anwendung der Erfindung aufgebaut ist. Gemäß dieser Figur ist die Substratfläche, die mit der Photo-Gate-Elektrode 131 bedeckt ist, lichtempfindlich mit Ausnahme der Fläche für den Kanalstopp 134-, welcher ein Teil mit photoelektrischer Umsetzfunktion ist. Wenn das Licht auf diesen Teil gestrahlt wird, wird die erzeugte Ladung, nämlich der bewegliche Träger, durch die EIN/AUS-Gate-Elektroden 132a und 132b gesteuert. Wenn eine Spannung an jede EIF/AUS-Gate-Elektrode angelegt wird, gelangt dann die erzeugte Ladung zu dem Ladungsübertragungsteil und wird jeweils durch die Übertragungs-Gates 132a, 132b, 133a und 133b übertragen. Danach kann eine solche Ladung von dem Ausgangsanschluß 137 an der rechten Seite abgenommen werden. Die Teile 135 und 138 sind Schichten des umgekehrten Leitfähigkeitstyps zur Signalabnahme, während 136 ein Regenerierverstärker ist. Wie sich aus Fig. 11 ergibt, erfordert die Abbildevorrichtung unter Verwendung der Erfindung keine Sammelleitung zum Zuführen der Taktimpulse

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und deshalb ist die belegte Substratfläche klein, wodurch auch eine als Ganzes sehr kompakte Anordnung erhalten wird.

Aus der vorangehenden Beschreibung ergibt sich, daß die CCD nach der Erfindung weitgehend die Form der Übertragungs-Gate-Elektroden auf der Basis der Form des einzigen Kanalstoppmusters und der Ladungsübertragungseinrichtung vereinfachen kann. Als Ergebnis können Sammelleitungen zum Zuführen der Taktimpulse zu der Gate-Elektrode vermieden werden, was nicht nur zu einer hohen Integrationsdichte, sondern auch zur Vereinfachung des Herstellungsverfahrens führt.

Die Signalabnahme und -eingabe an der Kanalseite kann in einfacher Weise ohne Überkreuzungstechnik ausgeführt werden. Deshalb kann das Querfilter nach der Erfindung eine Verdrahtung für eine Bewertungsschaltung ohne Überkreuzung schaffen. Andererseits erfordert eine Abbildevorrichtung nach der Erfindung keine Sammelleitung an der Außenseite des Kanals und führt zu einer insgesamt kompakten Ausbildung der Vorrichtung einschließlich des Regenerierverstärkers.

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Leerseite

Claims

\Λ.) Vorrichtung mit gekoppelter Ladung, die ein Halbleitersubstrat aufweist, gekennzeichnet durch einen Kanalstopp oder durch Kanalstopps, die auf der Fläche des Substrats gebildet sind und mehrere bandförmige Teile aufweisen, die sich im wesentlichen parallel zueinander erstrecken, durch eine Ladungsubertragungsflache, die zwischen den bandförmigen Flächen, die zueinander benachbart angeordnet sind, liegt, durch mehrere kurze Kanalstopps, die zu der Mitte der Fläche von dem Umfangsteil der Ladungsübertragungsfläche vorragen und mit einem bestimmten Abstand von dem bandförmigen Teil des Kanalstopps enden, und durch einen gewundenen Ladungsübertragungsweg, der innerhalb der Ladungsübertragungsfläche durch die kurzen Kanalstopps gebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß streifenförmige Gate-Elektroden, die sich im wesentlichen parallel zu dem bandförmigen Kanalstopp erstrecken, auf der Ladungsübertragungsfläche in solcher Weise vorgesehen sind, daß sie von dem Halbleitersubstrat isoliert sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Bilden einer asymmetrischen Verarmungsschicht in der Ladungsübertragungsfläche, die zwischen zwei benachbarten kurzen Kanalstopps liegt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bilden einer asymmetrischen Verarmungsschicht durch eine teilweise unterschiedliche Dicke des Isolierfilms, der die Ladungsübertragungsfläche bedeckt, gebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bilden einer asymmetrischen Verarmungsschicht durch einen teilweisen Unterschied der Fremdstoffkonzentration der Substratfläche in der Ladungsübertragungsfläche gebildet ist.

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6. Vorrichtung nach. Anspruch 2, dadurch, gekennzeichnet, daß eine von den Gate-Elektroden isolierte leitfahige Schicht in einem Spalt zwischen benachbarten paarförmigen Gate-Elektroden vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bereich, der einen zu dem Substrat entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp hat, auf der Substratfläche unmittelbar unter dem Spalt zwischen benachbarten paarförmigen Gate-Elektroden gebildet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spalt zwischen benachbarten paarförmigen Gate-Elektroden mit einer Schicht oder Schichten aus einem Material mit hohem spezifischen Widerstand gefüllt ist, das in Kontakt mit beiden Gate-Elektroden kommt.
9- Querfilter, gekennzeichnet durch Kanalstopps, die sich in einem im wesentlichen gleichen Abstand voneinander erstrecken und ein Paar bandförmige Teile aufweisen, durch einen gewundenen Ladungsübertragungsweg, der zwischen den bandförmigen Kanalstopps liegt, durch mehrere vorstehende Flächen der Kanalstopps, die an der Seite des Ladungsübertragungswegs vorgesehen sind, durch Einrichtungen zum Abnehmen eines Signals in jeder vorragenden Fläche und durch eine Bewertungskreisgruppe, um den . abgenommenen Signalen Bewertungskoeffizienten zu geben.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen vorstehenden Teil des Kanalstopps, der an der Seite des Ladungsübertragungswegs vorgesehen ist, durch Eingangs-/ Ausgangseinrichtungen an der vorstehenden Fläche und durch einen Regenerierverstärker, der das abgenommene Signal auf die vorstehende Fläche nach Verstärkung gibt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen lichtempfindlichen Teil in der Mitte der Ladungsübertragungsflache und durch einen Ladungsübertragungsteil, der die in

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• j·

dem lichtempfindlichen Teil erzeugte Ladung längs des gewundenen Weges überträgt, der an "beiden Seiten des lichtempfindlichen Teils vorgesehen ist.

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