DE2654316C2 - - Google Patents

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DE2654316C2
DE2654316C2 DE19762654316 DE2654316A DE2654316C2 DE 2654316 C2 DE2654316 C2 DE 2654316C2 DE 19762654316 DE19762654316 DE 19762654316 DE 2654316 A DE2654316 A DE 2654316A DE 2654316 C2 DE2654316 C2 DE 2654316C2
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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Halblei­ terbauelement zum Ladungstransport mit dem im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.
Halbleiterbauelemente der eingangs genannten Art sind aus der DE-OS 23 59 720 bekannt. Bei den in dieser DE-OS beschriebenen Halbleiterbauelementen handelt es sich dabei um ladungsgekoppelte Halbleiterbauelemente (in der englischsprachigen Li­ teratur mit "Charge-Coupled Device", abgekürzt "CCD", bezeichnet) oder aber um integrierte Eimerketten-Bauelemente (in der englischsprachigen Literatur mit "Bucket Brigade Device", abgekürzt "BBD", bezeichnet.)
Für solche Halbleiterbauelemente sind Ausgänge, ins­ besondere Parallelausgänge, erwünscht, die ein rück­ wirkungsfreies und verstärkendes Auslesen der übertra­ genen Ladungspakete gestatten. Dies wird bei dem aus der DE-OS 23 59 720 bekannten Halbleiterbauelement durch die Kontakte und die unmittelbar neben ihnen ange­ ordneten Vorrichtungen zur Erzeugung der veränderbaren Majoritäts­ ladungsträger-Verarmungszone erreicht. Diese Vorrichtungen bestehen bei dem bekannten Halbleiterbauelement aus ringförmig ausgebildeten Isolier­ schichtkondensatoren, von denen jeder einen Kontakt umgibt. An jedem der Kontakte kann ein Strom gemessen werden, der von der Ladungsmenge im bestimmten Isolierschichtkondensator abhängt. Der Strompfad zwischen Substrat und Kontakt wird dabei durch die Verarmungszone unter dem ringförmigen Isolierschichtkondensator und entweder von einem pn-Übergang im Substrat oder von dessen Begrenzung begrenzt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Halblei­ terbauelement der eingangs genannten Art zu schaffen, an dessen Kontakten ebenfalls rückwirkungsfrei und ver­ stärkend ausgelesen werden kann, bei dem aber zur Begrenzung des Strompfads zwischen Substrat und Kontakt kein zusätzlicher pn-Übergang im Substrat erforderlich ist oder die Begrenzung des Substrats dieser Begrenzung des Strompfads dienen muß.
Die Aufgabe wird durch ein Halbleiterbauelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 gelöst, das durch die in dem kenn­ zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale charakterisiert ist.
Im Gegensatz zu dem zuletzt genannten Stand der Technik gemäß der DE-OS 23 59 720, von dem die vorliegende Er­ findung ausgeht, weist das erfindungsgemäße Halbleiter­ bauelement vorteilhafterweise keinen zusätzlichen pn-Übergang im Substrat auf. Auch muß die Begrenzung des Substrats nicht der Be­ grenzung des Strompfads zwischen Substrat und Kontakt dienen. Hieraus ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung und Verbilligung der Herstellung des Halbleiterbauele­ ments. Aus diesem Sachverhalt ergibt sich durch die Erfindung ein technischer Fortschritt gegenüber den bekannten Halbleiterbauelementen der genannten Art.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorstehend angegebene erfindungsgemäße Halbleiterbau­ elemente lassen sich vorteilhaft als seriell einlesbares und parallel auslesbares Transversalfilter verwenden.
Wie bei dem aus der DE-OS 23 59 720 kann bei der Erfindung über die Zeitdauer des Aus­ lesevorganges, die Fläche des Kontaktes sowie durch Spannungs­ differenzen zwischen Substrat und Kontakt das Auslesesignal beliebig verstärkt werden. Ein rückwirkungsfreies Aus­ lesen ist stets gewährleistet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt in einem Querschnitt längs der Reihe einen Ausschnitt aus einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form eines ladungsgekoppelten Halbleiterbauelements für Drei-Phasen-Betrieb.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das Bauelement nach Fig. 1.
Fig. 3 zeigt ein Strom-Spannungskennlinienfeld für einen Ausgang nach Fig. 1 und Fig. 2 mit der Informations­ ladung als Parameter.
Fig. 4 zeigt eine Variante der Fig. 1.
Fig. 5 zeigt die Variante nach Fig. 4 in Draufsicht.
Fig. 6 zeigt im Querschnitt längs der Reihe einen Ausschnitt aus einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form eines Eimerketten- Bauelements.
Fig. 7 zeigt das Eimerketten-Bauelement nach Fig. 6 in Drauf­ sicht.
In der Fig. 1 besteht das herkömmliche ladungsgekoppelte Halbleiterbauelemente aus dem Substrat 1 aus dotiertem Halb­ leitermaterial eines vorgebbaren Leitungstyps. Auf einer Oberfläche dieses Substrats ist eine elektrisch isolierende Schicht 2 aufgebracht. Diese elektrisch isolierende Schicht trägt eine Reihe von äußeren Elektroden 3 bis 8. Jede dieser äußeren Elektroden bildet zusammen mit der darunterliegenden elektrisch isolierenden Schicht und dem wiederum darunterlie­ genden Substrat einen Isolierschichtkondensator. An die äuße­ ren Elektroden werden beim Betrieb drei gegeneinander phasen­ verschobene Verschiebetakte angelegt. Das Anlegen dieser Ver­ schiebetakte erfolgt über dafür vorgesehene Taktleitungen 9 bis 11, an die die äußeren Elektroden angeschlossen sind. Die Taktspannungen werden zwischen eine Leitung und dem Sub­ stratanschluß, der herkömmlicherweise vorhanden ist, angelegt. Durch die Verschiebetakte werden unter bestimmten äußeren Elek­ troden Majoritätsladungsträger-Verarmungszonen an der Substratoberfläche erzeugt, die mit dem Takt in eine vorgebbare Richtung von Iso­ lierschichtkondensator zu Isolierschichtkondensator verschoben werden. In die Majoritätsladungsträger-Verarmungszonen können über her­ kömmliche Eingangsstufen (siehe eingangs zitierte Druckschrift) vorgebbare Minoritätsladungsträgermengen eingebracht werden, die dann an der Substratoberfläche gespeichert werden und mit den Verarmungszonen in die vorgebbare Richtung von Isolier­ schichtkondensator zu Isolierschichtkondensator verschoben werden.
Wie aus der DE-OS 23 59 720 bekannt, sind nun in einem solchen Bauelement Kontakte 13 und 14, die auf die Oberfläche des Substrats aufgebracht sind, vorgesehen. In dem Bauelement nach Fig. 1 ist jeder dieser Kontakte innerhalb der Reihe zwischen zwei Isolier­ schichtkondensatoren, nämlich dem mit den äußeren Elektroden 3 und 4 bzw. mit den äußeren Elektroden 6 und 7 angeordnet. Unmittelbar neben jedem dieser Kontakte ist gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Vorrichtung 131 bzw. 141 an der Substratoberfläche vorhanden, die jede so ausgebildet ist, daß durch sie eine den Gegenelektrodenbe­ reich des jeweils benachbarten Isolierschichtkondensators zu­ mindest berührende Majoritätsladungsträger-Verarmungszone mit den im Anspruch 1 unter a), b), c) und d) angegebenen Eigen­ schaften erzeugbar ist. In dem Bauelement nach Fig. 1 besteht jede dieser Vorrichtungen aus einem ringförmigen, entgegenge­ setzt zum Substrat dotierten Gebiet, welches unmittelbar unter der Substratoberfläche angeordnet ist und den betreffenden Kon­ takt umgibt. Aus der Fig. 2, die eine Draufsicht auf das in Fig. 1 dargestellte Bauelement zeigt, ist die ringförmige Ausbildung des entgegengesetzt zum Substrat dotierten Gebietes, das dort zur Verdeutlichung gestrichelt ist, unmißverständlich zu entnehmen. Der in Fig. 1 dargestellte Querschnitt ist längs der in Fig. 2 eingezeichneten Schnittlinie I-I geführt.
In dem in Fig. 1 dargestellten Bauelement ist im Inneren eines jeden der ringförmigen Gebiete unmittelbar unter der Substratoberfläche eine Schicht 130 bzw. 140 vorhanden, die wie das Substrat dotiert ist, die aber relativ wenigstens zur unmittelbaren Umgebung bezüglich dieses Leitungstyps, im vor­ liegenden Fall also des unmittelbar darunter angrenzenden Substrats, eine höhere Dotierungsdichte aufweist. Zusätzlich ist unter der Reihe, mit Ausnahme der entgegengesetzt zum Substrat dotierten Gebiete, eine weitere Schicht 120 unmittel­ bar unter der Substratoberfläche vorhanden, die relativ zur un­ mittelbaren Umgebung bezüglich dieses Leitungstyps ebenfalls eine höhere Dotierungsdichte aufweist. Diese beiden Maßnahmen sind nicht unbedingt erforderlich, jedoch für das Betriebsver­ halten sehr vorteilhaft.
Es sei nun die Betriebsweise des in Fig. 1 und 2 dargestell­ ten Bauelements näher erläutert. Es sei dabei ohne Beschränkung der Allgemeinheit angenommen, daß die Verschieberichtung von links nach rechts zeigt. Das Bauelement wird zunächst ohne Eingabe von Minoritätsladungsträgermengen durch Anlegen der Verschie­ beimpulsfolgen in Betrieb genommen. Bei einem bestimmten Takt sind unter den äußeren Elektroden 4 und 7 Majoritätsladungsträger-Ver­ armungszonen vorhanden. In diese Verarmungszonen fließen nun aus den entgegengesetzt zum Substrat dotierten Gebieten 131 bzw. 141 Ladungsträger unter die Elektroden 4 und 7, bis sich ein Poten­ tialgleichgewicht im Substrat eingestellt hat. Dadurch werden die Gebiete 131 bzw. 141 verarmt. Beim nächsten Takt werden die Ladungsträger unter der Elektrode 4 bzw. 7 nach rechts zur nächsten Elektrode weitergeschoben, usf. Um die nun ver­ armten Gebiete 131 und 141 ist nun je eine Verarmungszone aus­ gebildet. Wählt man die Taktspannung, die die Verarmungszonen unter den äußeren Elektroden 4 bzw. 7 ausbildet, hinreichend hoch, wird erreicht, daß sie unterhalb des betreffenden Kon­ taktes 13 bzw. 14 vollständig zusammenwächst, so daß der Kon­ takt vollständig vom übrigen Substrat durch die Verarmungszone abgetrennt ist. Der gestrichelt umrahmte Bereich 132 gibt sche­ matisch in etwa den Bereich dieser Verarmungszone an. Die glei­ che Verarmungszone ist um das Gebiet 141 vorhanden. Legt man zwischen den Kontakt 13 und den Substratanschluß 12 (siehe Fig. 1) eine Spannung, so kann jetzt praktisch kein Strom zwischen Kontakt und Substrat fließen. Selbstverständlich darf die Spannung zwischen Kontakt und Substratanschluß nicht zu hoch gewählt werden, da sonst ein Durchbruch er­ folgt. Erscheint nun unter der äußeren Elektrode 3 eine Ver­ armungszone, die mit Ladungsträgern gefüllt ist, so fließt ein Teil dieser Ladungsträger in das verarmte dotierte Gebiet 131 ein, bis im Substrat wieder ein Potentialgleichgewicht sich eingestellt hat. Dadurch wird die bisherige Verarmungs­ zone 132 verringert und es wird ab einer bestimmten einge­ flossenen Ladungsträgermenge ein Strompfad geöffnet, über den Strom vom Substrat zum Kontakt oder umgekehrt, je nach Polari­ tät der zwischen Substratanschluß und Kontakt 13 angelegten Spannung fließen kann. Je größer die Ladungsträgermenge unter der äußeren Elektrode 3 ist, desto mehr Ladungsträger fließen in das Gebiet 131 ein und desto größer wird der Querschnitt des Strompfades und desto mehr Strom kann zwischen Kontakt 13 und Substrat fließen. Der am Kontakt 13 gemessene Strom hängt also von der Ladungsträgermenge ab, die in der Verschiebevor­ richtung übertragen wird. Die beiden gestrichelt umrahmten Bereiche 142 geben den Bereich einer Verarmungszone um das Ge­ biet 141 an, welche durch Einfließen von Ladungsträgern von dem Bereich unter der äußeren Elektrode 6 in das Gebiet 141 ver­ ringert wurde. Beim nächsten Takt wird unter der äußeren Elektrode 4 die Verarmungsrandschicht erzeugt, während sie unter der äußeren Elektrode 3 verringert wird. Dasselbe gilt natürlich auch für die Elektroden 7 und 6. Die bisher unter den Elektroden 3 und 6 gespeicherten Ladungsträger fließen über die dotierten Gebiete 131 bzw. 141 unter die Elektroden 4 bzw. 7. Zugleich werden die Gebiete wieder auf den ursprüng­ lichen Zustand verarmt und es entsteht wieder die ursprüng­ liche Verarmungszone 132. Damit ist ein rückwirkungsfreies Auslesen der Verschiebevorrichtung ermöglicht. Über die Zeit­ dauer des Auslesevorganges, die Fläche des Kontaktes sowie die Spannung zwischen Substrat- und Kontaktanschluß kann das Aus­ lesesignal beliebig verstärkt werden.
In der Fig. 3 ist ein Strom-Spannungskennlinienfeld für einen Ausgang nach Fig. 1 und 2 mit der Informationsladung als Parameter dargestellt. Auf der Abszisse dieses Diagramms ist die Spannung U G an den Kontakten 13 bzw. 14 aufgetragen und auf der Ordinate der am Kontakt gemessene Strom. Jede der Kurven gehört zu einer bestimmten Ladungsmenge. Der Pfeil Q weist in Richtung zunehmender Ladungsmenge. Der Substratanschluß des Substrats liegt auf Masse. Der Fig. 3 ist ein Bauelement nach Fig. 1 und 2 zugrundegelegt, bei dem das Substrat aus p-dotiertem Silizium der Dotierungsdichte 5·1014 cm-3 besteht. Die höher dotierten Gebiete 130, 140 und 120 weisen eine Schichtdicke von 1 µm und eine Dotierungsdichte von 2·1016 cm-3 auf. Die Gebiete 131 und 141 weisen eine Dotierungsdichte von über 1·1020 cm-3 auf. Die elek­ trisch isolierende Schicht 2 besteht aus Siliziumdioxid und weist eine Schichtdicke von 0,12 µm auf. Die äußeren Elek­ troden 3 bis 8 bestehen aus Aluminium. Die Fläche der Kontakte ist 10 µm2.
In den Fig. 4 und 5 ist eine Variante eines Bauelements nach Fig. 1 und 2 dargestellt. Dabei stellt Fig. 4 wie Fig. 1 einen Querschnitt längs der Reihe und Fig. 5 eine Draufsicht auf die Variante dar. Der Querschnitt ist längs der Schnittlinie II-II in Fig. 5 geführt. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ist bei dieser Variante auf einer Oberfläche eines Substrats 41 aus dotiertem Halbleitermaterial eine elektrisch isolierende Schicht 42 aufgebracht, die eine Reihe von Elektroden 43, 40, 45, 46, 47 und 48 trägt. Diese Elek­ troden sind, einem Drei-Phasen-Betrieb entsprechend, an drei Taktleitungen 49, 410, 411 angeschlossen. Die Elektroden 40 und 70 sind als ringförmige Elektroden ausgebildet, so daß sie zusammen mit der darunterliegenden elektrisch isolierenden Schicht und dem Substrat einen ringförmig ausgebildeten Isolier­ schichtkondensator bilden. Im Inneren eines jeden dieser ring­ förmig ausgebildeten Isolierschichtkondensatoren ist auf die Oberfläche des Substrats je ein Kontakt 413 bzw. 414 aufge­ bracht. Unter jedem Kontakt befindet sich ein Gebiet höherer Dotierungsdichte 430 bzw. 440, welches genau dem Gebiet 130 bzw. 140 nach Fig. 1 entspricht. Zusätzlich ist unter den Elektroden, die nicht ringförmig ausgebildet sind, eine Schicht 420 mit höherer Dotierungsdichte an der Substratoberfläche vor­ handen, die genau der Schicht 120 nach Fig. 1 entspricht. In der Fig. 5 sind die ringförmig ausgebildeten Elektroden 40 und 70 deutlich zu erkennen. Die Betriebsweise der Variante nach Fig. 4 und 5 ist wie die des Bauelements nach Fig. 1 und 2, d. h. es sind lediglich an die Taktleitungen die gegeneinander phasenverschobenen Verschiebeimpulsfolgen - bei dem angenommenen Drei-Phasen-Betrieb sind es deren drei - anzulegen und an den Kontakten Ströme zu messen.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Kontakte mit den Vorrichtungen nicht nur in ladungsgekoppelten Halbleiterbauelementen für den Drei-Phasen-Betrieb, sondern in alle anderen Arten, beispiels­ weise Bauelementen für den Zwei-Phasen-Betrieb, problemlos eingebaut werden können.
Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, sind dort Kontakte in der Reihe so angeordnet, daß alle unmittelbar links neben einem Kontakt angeordneten Elektroden an die gleiche Taktleitung angeschlossen sind und alle unmittelbar rechts neben einem Kontakt liegenden Elektroden ebenfalls an eine Taktleitung angeschlossen sind. Eine solche Anordnung der Kontakte ist besonders zweckmäßig, da in diesem Fall das Halbleiterbauelement bei allen Kontakten gleichzeitig ausgelesen werden kann. Entsprechendes gilt für das Halbleiterbauelement nach Fig. 4 und 5. Das bei allen Kontakten gleichzeitige Auslesen des Halbleiterbauelements wird dort dadurch erreicht, daß nur Elektroden, die an die gleiche Taktleitung angeschlossen sind, ringförmig ausgebildet sind und im Inneren einen Kontakt aufweisen.
Die Kontakte mitsamt Vorrichtungen zum Erzeugen einer veränder­ baren Verarmungszone sind nicht nur für ladungsgekoppel­ te Halbleiterbauelemente sondern auch für Eimerketten-Bauelemente geeignet.
In den Fig. 6 und 7 ist ein besonders vorteilhaftes Aus­ führungsbeispiel in Form eines Eimerketten-Bauelements dargestellt. Fig. 6 zeigt im Querschnitt einen Ausschnitt aus diesem vorteilhaften Ausführungsbeispiel. Auf einer Oberfläche eines Substrats 60, beispielsweise aus p-dotiertem Silizium, mit dem Substratanschluß 601 ist eine elektrisch isolierende Schicht 61, beispielsweise aus Siliziumdioxid, aufgebracht. Diese elektrisch isolierende Schicht trägt eine Reihe von äußeren Elektroden 62 bis 66, beispielsweise aus Aluminium. Jede dieser äußeren Elektroden ist an eine von zwei vorhandenen Taktleitungen 67 und 68 angeschlossen. Jede dieser äußeren Elektroden bildet zusammen mit der darunter­ liegenden elektrisch isolierenden Schicht und dem wiederum darunterliegenden Substrat einen Isolierschichtkondensator. Unter jedem Zwischenraum zwischen zwei benachbarten äußeren Elektroden ist an der Oberfläche des Substrats je ein ent­ gegengesetzt dazu dotiertes Gebiet 610 bis 650 vorhanden. Ein Anteil eines jeden dieser Gebiete wird von der äußeren Elektrode des auf der einen Seite benachbarten Isolierschicht­ kondensators überdeckt. Eine Anzahl dieser Gebiete, im vor­ liegenden Fall die Gebiete 620 und 640 sind nun ringförmig ausgebildet und jedes dieser ringförmigen Gebiete umgibt einen auf die Oberfläche des Substrats aufgebrachten Kontakt 621 bzw. 641. Wie bei den vorstehend beschriebenen ladungsgekoppelten Halbleiterbauelementen ist auch hier im Inneren eines jeden ringförmigen Bereiches unmittelbar unter der Substratoberfläche eine Schicht 622 bzw. 642 vorhanden, die wie das Substrat dotiert ist, die aber relativ zur unmittelbaren Umgebung bezüglich dieses Leitungstyps eine höhere Dotierungsdichte aufweist. Weiter sind unter der Reihe, mit Ausnahme der entgegengesetzt zum Substrat dotierten Gebiete, unmittelbar unter der Oberfläche ein oder mehrere Schichten 65 vorhanden, die ebenfalls wie das Substrat dotiert sind, die aber relativ zur unmittelbaren Umgebung be­ züglich dieses Leitungstyps eine höhere Dotierungsdichte auf­ weisen. Diese beiden Maßnahmen sind auch hier nicht erforderlich, aber sehr vorteilhaft.
In der Fig. 7 ist eine Draufsicht auf das in Fig. 6 darge­ stellte Eimerketten-Bauelement gezeigt. Die Bereiche der ent­ gegengesetzt zum Substrat dotierten Gebiete sind zur Ver­ deutlichung schraffiert dargestellt. Der in Fig. 6 darge­ stellte Querschnitt ist längs der Schnittlinie III-III ge­ führt. Die Betriebsweise des Eimerketten-Bauelements ist ähnlich wie der der vorher beschriebenen ladungsgekoppelten Bauelemente. Zum Betrieb werden lediglich an die Taktleitun­ gen Verschiebetakte angelegt (siehe eingangs zitierte Druck­ schrift) und an die Kontakte werden Spannungen angelegt. Die Ausgangssignale werden an den Kontakten als Ströme gemessen.
Um das Eimerketten-Bauelement bei allen Kontakten gleichzeitig anschließen zu können, sind diese so anzuordnen, wie es für das Halbleiterbauelement nach Fig. 1 beschrieben ist.
Die Kontakte können auch seitlich der Reihe angeordnet werden. Bei einer solchen Anordnung muß aber der Ladungsträgeraustausch zusätzlich durch Spannungen, die an die Vorrichtungen zum Er­ zeugen der veränderbaren Verarmungszone anzulegen sind, gesteuert werden. Dadurch wird aber der Betrieb eines solchen Halbleiter-Bauelements unnötig kompliziert.
Wie schon im Anspruch 1 unter d) angegeben, muß die von einer Vorrichtung erzeugte veränderbare Verarmungszone dem Gegenelektrodenbereich zumindest eines der Isolierschichtkondensatoren stets minde­ stens so nahe kommen, daß immer ein Ladungsträgeraustausch zwi­ schen ihr und der Verarmungszone unter dem Isolierschichtkon­ densator stattfinden kann. Dies wird am einfachsten dadurch sichergestellt, daß der Zwischenraum zwischen der Vorrichtung und dem betreffenden Isolierschichtkondensator möglichst schmal gemacht wird. Als Richtgröße kann dabei der Abstand zwischen den Elektroden zweier benachbarter Isolierschichtkondensatoren der Reihe des ladungsgekoppelten Halbleiterbauelements angenom­ men werden.
Besonders vorteilhaft läßt sich jedes der vorstehend angegebenen Halbleiterbauelemente als seriell einlesbares und parallel auslesbares Transversalfilter verwenden. Bei einem solchen Transversalfilter wird das zu filternde Signal auf den Serien­ eingang gegeben und an jedem Parallelausgang wird das entnommene Signal mit einem Bewertungsfaktor bewertet. Die an sämtlichen Parallelausgängen gemessenen und be­ werteten Ausgangssignale bilden das gefilterte Signal. Bei Eingabe eines kurzzeitigen Impulses als Eingangssignal erhält man an den Parallelausgängen die Impulsantwort der Filterfunktion. Mit den beschriebenen Halbleiter­ bauelementen wird eine grobe Vorgabe der einzelnen Bewertungs­ faktoren dadurch erzielt, daß die Kontakte der parallelen Ausgänge eine den Bewertungsfaktoren entsprechende Fläche aufweisen, so daß unterschiedlich viel Strom fließt. Die Feinabstimmung jedes Bewertungsfaktors kann noch durch die am Kontakt anliegende Spannung erfolgen, wobei darauf ge­ achtet werden muß, daß der Zusammenhang zwischen dieser Spannung und dem fließenden Strom möglichst linear ist. Damit sind elektrisch einstellbare Bewertungsfaktoren ge­ geben. Durch die Polarität der Spannung am Kontakt sind auf einfachste Weise positive und negative Bewertungsfaktoren realisierbar. Das Ausgangssignal des gesamten Filters, das sich aus der Summe aller Ströme zusammensetzt, kann als Strom am Substratanschluß entnommen werden.

Claims (7)

1. Halbleiterbauelement zum Ladungstransport, bei dem auf einer Oberfläche eines Substrats aus dotiertem Halbleitermaterial eines vorgebbaren Leitungstyps zu­ mindest eine Reihe von Isolierschichtkondensatoren vorgesehen ist, zu deren Betrieb eine Anzahl von min­ destens zwei gegeneinander phasenverschobenen Ver­ schiebeimpulsfolgen an die äußeren Elektroden der Isolierschichtkondensatoren anlegbar sind, wodurch in den Isolierschichtkondensatoren an der Substrat­ oberfläche Majoritätsladungsträger-Verarmungszonen erzeugbar sind, die in eine vorgebbare Richtung von Isolierschichtkondensator zu Isolierschichtkonden­ sator verschiebbar sind, bei dem ein oder mehrere Kontakte, die auf die Oberfläche des Substrats aufge­ bracht sind, vorgesehen sind, und bei dem unmittel­ bar neben jedem dieser Kontakte eine Vorrichtung an der Substratoberfläche vorhanden ist, die jede so ausgebildet ist, daß durch sie eine veränderbare Majoritätsladungsträger-Verarmungszone mit folgenden Eigenschaften erzeugbar ist:
  • a) Die Verarmungszone ist durch Einbringen von Mino­ ritätsladungsträgern in sie derart veränderbar, daß sie zumindest einen Strompfad zwischen Sub­ strat und Kontakt, dessen Querschnitt von der Menge der eingebrachten Minoritätsladungsträger abhängt, freigibt, so daß ein wesentlicher Strom zwischen Substrat und Kontakt fließen kann, der von der Menge der eingebrachten Ladungsträger abhängt,
  • b) durch Entfernen der eingebrachten Minoritätsla­ dungsträger wird der ursprüngliche Zustand wieder hergestellt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Majoritätsladungsträger-Verarmungszone (132, 142) weiter folgende Eigenschaften aufweist:
  • c) Die Verarmungszone umgibt und trennt dadurch den Kontakt vom übrigen Substrat ab, so daß beim An­ legen von Spannungen an Substrat und Kontakt, die kleiner als eine vorgegebene Durchbruchspannung sind, kein wesentlicher Strom zwischen Substrat und Kontakt fließen kann,
  • d) die Verarmungszone kommt dem Gegenelektrodenbe­ reich zumindest eines der Isolierschichtkondensa­ toren stets mindestens so nahe, daß immer ein Ladungsträgeraustausch zwischen ihr und der Ver­ armungszone unter dem Isolierschichtkondensator stattfinden kann.
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (13, 14; 413, 414; 621, 641) innerhalb der Reihe angeordnet sind.
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Vorrichtungen als ringförmige, entgegengesetzt zum Substrat dotierte Gebiete (131, 132; 620, 640) ausge­ bildet sind, wobei jedes dieser Gebiete unmittelbar unter der Substratoberfläche angeordnet ist und einen der Kontakte (13, 14; 621, 641) umgibt.
4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 3, bei der unter jedem Zwischenraum zwischen zwei Isolierschichtkon­ densatoren an der Oberfläche des Substrates je ein entgegengesetzt dazu dotiertes Gebiet, von dem ein Anteil von der äußeren Elektrode des einen seiner beiden benachbarten Isolierschichtkondensatoren überdeckt wird, vorhanden ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein oder mehrere dieser Ge­ biete als ringförmige Gebiete (620, 640) ausgebildet sind, daß im Inneren eines jeden dieser ringförmigen Gebiete ein Kontakt (621, 641) auf die Oberfläche des Substrats aufgebracht ist und daß jeder dieser ringförmigen Gebiete als Vorrichtung zum Erzeugen der veränderbaren Majoritätsladungsträgerzone dient ( Fig. 6).
5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Vorrichtungen als ringförmige Isolier­ schichtkondensatoren (40, 70) ausgebildet sind, die jeder an der Oberfläche des Substrats angeordnet sind und die jeder einen Kontakt (413, 414) umgibt (Fig. 4).
6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere der als Vorrichtungen dienenden Isolierschichtkonden­ satoren zugleich Isolierschichtkondensatoren der Reihe sind (Fig. 4).
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