DE2815607A1

DE2815607A1 - Ladungsgekoppelte anordnung

Info

Publication number: DE2815607A1
Application number: DE19782815607
Authority: DE
Inventors: Michael George Kovac
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1977-04-11
Filing date: 1978-04-11
Publication date: 1978-10-12
Also published as: DE2815607C2; US4160262A; FR2387518A1; JPS5636584B2; SE7802569L; JPS53126876A; SE423005B; IT7819095A0; GB1599488A; IT1091869B; FR2387518B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Maßnahmen, um Ladung in einer ladungsgekoppelten Schaltungsanordnung "um die Ecke" zu übertragen. Die Erfindung ist besonders brauchbar in einer serpentinenförmigen ladungsgekoppelten Verzögerungsleitung, um die 180°-Wendungen in einer solchen Verzögerungsleitung zu realisieren.

Ladungsgekoppelte Anordnungen werden gemeinhin mit der aus der angelsächsischen Fachsprache entlehnten Abkürzung CCD bezeichnet (von "Charge Coupled Devices"), die auch im folgenden verwendet wird.

Serpentinenförmige Verzögerungsleitungen sind bekannt. Eine derartige Leitung kann als Vielzahl paralleler Teilstrekken oder Abschnitte angesehen werden, die jeweils an 180°- Wendungen miteinander verbunden sind. Die serpentinenförmige Anordnung gestattet es, eine relativ lange Leitung auf einem verhältnismäßig kleinen Halbleiterplättchen herzustelen.

Beim Aufbau einer serpentinenförmigen CCD-Verzögerungsleitung ist es zweckmäßig, die benachbarten Abschnitte der Verzögerungsleitung relativ nahe aneinander zu legen, um so

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die Substratfläche maximal auszunutzen. Dies bedeutet, daß der effektive Radius der 180°-Wendungen relativ klein zu sein hat. Solche Strukturen sind jedoch schwieriger zu gestalten. Außerdem hat sich gezeigt, daß mit Verkleinerung des Eadius der Wendung die bei hohen Frequenzen zu beobachtenden Ladungsubertragungsverluste größer werden, d.h., das Hochfrequenzverhalten der Verzögerungsleitung wird schlechter. Im Bereich der 180°-Wendung haben die CCD-Elektroden eine !Form, die sich von einer breiteren Ausdehnung am äußeren Rand des CCD-Kanals auf eine schmalere Breite am inneren Rand des Kanals verjüngen. Bei kleiner und kleiner werdendem Krümmungsradius der Wendung wird es bald unmöglich, die Konstruktionsregeln zu erfüllen, nach denen eine gewisse Elektrodenlänge entlang dem inneren Rand des Kanals erforderlich ist, während die mittlere Elektrodenlänge genügend klein bleiben sollte, um eine hohe Geschwindigkeit der Ladungsübertragung zu erzielen, und während andererseits die Elektrodenfläche ausreichend groß gehalten werden sollte, um eine genügend große Potentialmulde zur Aufnahme des maximal zu erwartenden Ladungssignals zu definieren.

Gemäß der Erfindung kann die Übertragung einer Ladung um einen beträchtlichen Winkel herum (60° oder mehr) an einer Ecke in einer CCD-Anordnung erfolgen, indem man Potentialmulden vorsieht, die

a) wenn sie als abgebende (sendende) Potentialmulden betrieben werden, eine in Richtung der Ladungsübertragung gemessene Länge haben, die genügend kurz zur Sicherung einer schnellen Ladungsübertragung ist, und eine in Richtung der Kanalbreite gemessene Breitenausdehnung haben, die zum Speichern des maximal zu erwartenden Ladungssignals ausreicht;

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b) wenn sie als empfangende Potentialmulden betrieben werden, in Richtung der Kanalbreite relativ kurz sein können, aber in Richtung der Ladungsübertragung genügend lang sind, um das maximal zu erwartende Ladungssignal zu speichern.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Figur 1 zeigt schematisch einen Teil einer serpentinenförmigen CCD-Verzögerungsleitung, um das vorstehend beschriebene Problem zu veranschaulichen;

Figur 2 zeigt in einer Draufsicht die Form des Kanals bei einer 180°-w'enduii_c; einer serpentinenförmigen CCD-Verzögeri leitung, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Figur 3 ist eine Draufsicht auf den Kanal und die darüberliegenden Elektroden bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung;

Figur 4- ist eine Schnittansicht gemäß der Linie 4—4- der Figur 3.

Die Figur 1 veranschaulicht den direktesten Weg, wie man eine 180°-Wendung in einer serpentinenförmigen Verzögerungsleitung realisieren könnte. Der CCD-Kanal habe im dargestellten Fall eine Breite von 1 mil (25,4-yum). Die Wendung oder "Kehre" besteht aus einem Kanalbereich 10, der durch einen inneren Bogen 12 eines ersten Kreises und einen äußeren Bogen 14- eines zweiten Kreises definiert ist. Diese Kreise mögen einen gemeinsamen Mittelpunkt 16 haben, so daß die Kanalbreite über die gesamte Vendung stets gleich 1 mil ist.

Bei einer Anordnung dieses Typs haben die Elektroden die bei 18 gestrichelt gezeichnete Gestalt, wobei die Bänder

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19 "und 21 der Elektroden im wesentlichen auf vom Mittelpunkt 16 ausgehenden Radiallinien liegen, und wobei sich die Elektroden "bis über die Kanalbegrenzungsbereiche erstrecken.

Vie aus Figur 1 zu ersehen, ist es zweckmäßig, die Radien für die Bögen 12 und 14 so klein wie möglich zu machen, so daß die Abschnitte 20 und 22 möglichst dicht beieinander liegen, um eine maximale "Packungsdichte" zu erreichen. Bei photolithographischen Verfahren gibt es eine Begrenzung für die Mindestlänge (Abmessung a), welche die Elektrode am inneren Bogen haben kann. So können in einem speziellen Fall die Konstruktionsregeln vorschreiben, daß die Mindestlänge der Elektrode an diesem Bogen gleich der Länge 1 ist, welche die Elektroden in den geraden Abschnitten des Kanals wie bei 20 haben (zwei solche Elektroden sind in Figur 1 gestrichelt dargestellt). Wenn der Radius kleiner wird, muß die Längenabmessung a der Elektroden entlang dem äußerer Bogen 14 größer gemacht werden, um die Kapazität der Potentialmulde ausreichend groß zur Aufnahme des maximal zu erwartenden Ladungssignals zu halten. Hiermit wird jedoch die mittlere Länge a der Elektroden im Bereich der 180°-Kehre der CCD-Anordnung größer, und diese erhöhte Länge führt dazu, daß die bei hohen Frequenzen auftretenden Verluste in der Kehre wesentlich größer als in den geraden Kanälen sind, womit das Hochfrequenzverhalten der CCD-Anordnung insgesamt verschlechtert wird.

Es ist schwierig, für eine bestimmte Gruppe von Parametern auszurechnen, wie weit man mit dem Maß des Radius r heruntergehen kann, ohne einen hohen Wirkungsgrad der Ladungsübertragung aufgeben zu müssen. Für eine spezielle Konstruktion mit einer Kanalbreite von 1 mil wurde aber gefunden,

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daß die "benachbarten Kanäle 20 und 22 nicht näher als 1,5 Ms 2 mil (etwa 40-50/um) nebeneinander lie gen konnten (Abmessung b). Dieser Abstand zwischen zwei Kanälen ist verlorener Raum. Wenn man die Packungsdichte erhöhen will, dann muß die Abmessung b wesentlich vermindert werden.

Eine verbesserte 180°-Wendung gemäß der Erfindung ist in den Figuren 2 und 3 dargestellt. Die Figur 2 soll die Gestalt des Kanals veranschaulichen. Die Figur zeigt außerdem die CCD-Elektroden. Die Figur 4- zeigt einen Schnitt durch einige bestimmte Elektroden. Der hier als Beispiel dargestellte Aufbau ist eine zweiphasig zu betreibende CCD-Anordnung, die zwei "Niveaus" von Elektroden enthält, beide im selben Abstand von dem Substrat. Unter den Elektrodenpaaren werden asymmetrische Potentialmulden gebildet, indem man für eine Spannungsversetzung zwischen den beiden Elektroden jedes Paars sorgt. Diese Versetzung ist schematisch in Figur 4 durch die 5-Volt-Batterien 13 angezeigt. Jede asymetrische Mulde ist unter der zum ersten Niveau gehörenden sogenannten "Speicherelektrode" (wie z.B. 12d) jedes Paars verhältnismäßig tief und unter der zum zweiten Niveau gehörenden sogenannten "Übertragungselektrode" (wie z, B. 10c) jedes Paars relativ flach. Die verwendeten Elektroden können alle aus Polysilizium bestehen. Es ist aber auch möglich, die Elektroden des ersten Niveaus aus Polysilizium und die Elektroden des zweiten Niveaus aus einem Metall wie z.B. Aluminium zu bilden.

Gemäß den Figuren 3 und 4 enthalten die Elektroden des unteren Kanals 23 das Elektrodenpaar 10a, 12a, wobei die Elektrode 12a im ersten Niveau und die Elektrode 10a im zweiten Niveau liegt. Dieses Elektrodenpaar wird durch die Spannung der Phase 1 (0^-Spannung) angesteuert. Das

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β -

nächste Elektrodenpaar besteht aus den Elektroden 14a und 16a, von denen die erstere im zweiten Niveau und die letztere im ersten Niveau liegt und die beide durch die Spannung der Phase 2 (02-Spannung) angesteuert werden. Das nachfolgende Paar besteht aus 0^-Elektroden 18b, 12b, wobei die Elektrode 12b ein !Fortsatz der Elektrode 12a ist. Das nächste Elektrodenpaar ist wiederum ein 0₂-Paar, bestehend aus den Elektroden 14b und 20b, wobei die Elektrode 14b ein Fortsatz der Elektrode 14a ist. Das wiederum nächste Elektrodenpaar ist ein 0,,-Paar, bestehend aus den Elektroden 22c und 12c, von denen letztere ein Fortsatz der Elektrode 12 a ist. Das nachfolgende Elektrodenpaar ist wiederum ein 02-Paar, bestehend aus den Elektroden 14c und 24c, wobei die Elektrode 14c ein Fortsatz der Elektrode 14a ist. Das als letztes dargestellte Elektrodenpaar besteht aus den Elektroden 10c und 12d, wobei die Elektrode 10c ein Fortsatz von 10a und die Elektrode 12d ein Fortsatz von 12a ist.

Die Richtung der Ladungsübertragung ist mit Pfeilen 26 und angezeigt. Die Elektroden sind so angeordnet, daß die jeweils auf positiverem Potential liegende Elektrode jedes Paars am vorderen Band des wandernden Ladungssignals liegt, während die jeweils auf negativerem Potential liegende Elektrode am hinteren Hand des wandernden Ladungssignals liegt.

Bei der hier als Beispiel gewählten speziellen Ausführungsform ist die CCD-Anordnung ein Typ mit sogenanntem "verdecktem Kanal", wie es aus Figur 4 hervorgeht. Das heißt, die Hauptmasse des Substrats ist P-leitendes Silizium, auf dem sich eine dünne Schicht F-leitenden Siliziums befindet, so daß an der Grenzfläche zwischen der IT-leitenden Schicht und dem darunterliegenden Substrat ein PM-Halbleiterübergang gebildet wird. Die Kanäle sind durch Kanalbegrenzungen

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begrenzt, die in der Zeichnung getupft schattiert sind und aus P⁺-Diffusionen bestehen können.

Bei der erfindungsgemäßen 180 -Kehre wird das Prinzip ausgenutzt, daß sich Ladung mit hoher Geschwindigkeit aus einer Potentialmulde heraus übertragen läßt, wenn diese Mulde in Richtung der Ladungsübertragung relativ kurz ist. (Die in dieser Richtung gemessene Dimension einer Potentialmulde wird nachfolgend als "Länge" der Mulde bezeichnet.) Genauer gesagt ist die Geschwindigkeit der Ladungsübertragung umgekehrt proportional zu mindestens dem Quadrat der Länge der Mulde (T = 1/lⁿ, wobei T die Übertragungszeit, 1 die Elektrodenlänge und n>2 ist). Für den Betrieb wird außerdem die Erkenntnis ausgenutzt, daß die abgebende Potentialmulde eine relativ große Breitenabmessung haben kann, ohne daß dadurch fie Geschwindigkeit der Ladungsübertragung ernsthaft gemindert wird. (Die Abmessung der Potentialmulde in Richtung der Kanalbreite wird im folgenden als "Breite" der Mulde bezeichnet.) Ferner beruht die Arbeitsweise der Struktur auf dem Prinzip, daß die empfangende Potentialmulde in ihrer Längsabmessung relativ lang sein kann, ohne daß dadurch die Geschwindigkeit der Ladungsübertragung wesentlich vermindert wird, und daß die empfangende Potentialgrube eine relativ geringe Breite haben kann. Schließlich wird die Erkenntnis ausgenutzt, daß sich der Kanal in Richtung der Ladungsübertragung bis zu einem gewissen Maß verjüngen kann, ohne daß dadurch die Geschwindigkeit der Ladungsübertragung wesentlich beeinträchtigt wird.

Nachstehend sei beschrieben, wie die oben genannten Prinzipien und Erkenntnisse bei der dargestellten 180°-Kehre zur Anwendung kommen. Zunächst sei angenommen, daß sich die Ladung am Anfang unter dem Elektrodenpaar 10a, 12a befindet und unter das folgende Elektrodenpaar 14a, 16a übertragen werden soll. Die Ladung befindet sich anfänglich in der

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AA

Speichermulde unter der Elektrode 12a. In einer speziellen Ausführungsform sei die Länge d der Potentialmulde gleich 0,4 mil (10,16/Um), was der Länge der darüberliegenden Elektrode 12a entspricht. Die Breite e der Potentialmulde sei gleich 1 mil (25,4-/um), was der Breite des Kanals entspricht. In der Praxis wurde gefunden, daß die Übertragung aus einer 0,4 mil langen Mulde mit sehr hoher Geschwindigkeit erreicht werden kann.

Die Breitenabmessung f der empfangenden Mulde ist wesentlich kleiner als e und betrage ungefähr 0,5 mil (12,7/um). Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß diese kleinere Breite f die Geschwindigkeit der Ladungsübertragung nicht beeinträchtigt. Die effektive mittlere Länge g der empfangenden Potentialmulde unter der Elektrode 16a ist viel größer als die Länge d der abgebenden Potentialmulde. In der Praxis kann diese mittlere Länge in der Größenordnung von 0,8 mil (20,52/um) liegen. (Als Ilonstruktionsregel ist zu berücksichtigen, daß die Kapazität der Speichermulde unter der Elektrode 16a mindestens gleich der Kapazität der Speichermulde unter der Elektrode 12a sein muß, so daß bei einer stattfindenden Ladungsübertragung kein Teil der Ladung unter der Elektrode 12a verbleibt oder sonstwohin überfließt, auch wenn die Mulde unter der Elektrode 12a ganz voll gewesen ist.) Selbst wenn die empfangende Potentialmulde unter der Elektrode 16a relativ lang ist, wird hierdurch die Geschwindigkeit der Ladungsübertragung nicht beeinträchtigt. Dies wurde empirisch gefunden, und der Grund dafür läßt sich auch theoretisch erklären, was jedoch hier nicht näher ausgeführt zu werden braucht.

Die vorstehend genannte Übertragung aus der Potentialmulde unter einer 0,,-Elektrode in eine Potentialmulde unter einer {^-Elektrode kann auf irgendeine von mehreren

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Arten erreicht werden. Der Betrieb kann mit Hilfe von "Gefälle"-Taktspannungen (drop-clock) oder "Schub"-Taktspannungen (push-clock) erfolgen oder durch Verwendung symmetrischer Taktsignale. Für die vorliegende Beschreibung sei der Fall symmetrischer 0^- und 0p-Spannungen angenommen. Es sei davon ausgegangen, daß die N-leitende Schicht am Anfang verarmt ist. Die 0.-Spannung habe am Anfang einen Wert von +5 ToIt, so daß die Elektrode 10a auf +5 Volt und die Elektrode 12a auf +10 Volt liegt. Dies führe zu einer Versetzung um 4- Volt zwischen der Substratspannung der Übertragungsmulde unter der Elektrode 10a und der Substratspannung der Speichermulde unter der Elektrode 12a. Zur selben Zeit liege die 0p- Spannung bei -5 Volt, so daß die Elektrode 14a auf -5 Volt und die Elektrode 16a auf 0 Volt liegt. Um eine Übertragung herbei zuführen, wird 0p von -5 Volt auf +5 Volt geändert, und gleichzeitig wird 0* von +5 Volt auf -5 Volt geändert. Somit werden gleichzeitig die Tiefe der Übertragungsmulde unter der Elektrode 14a und die Tiefe der Speichermulde unter der Elektrode 16 a vergrößert, während die Tiefe der entsprechenden Mulden unter den Elektroden 10a und 12a vermindert wird, wodurch die Ladungsträger aus der unter der Elektrode 12a befindlichen Mulde in die Mulde unter der Elektrode 16a überführt werden.

Wach dem Ende dieser Übertragung sind die Ladungsträger in der Speicher-Potentialmulde unter demjenigen Teil der Elektrode 16a gespeichert, der über dem CCD-Kanal liegt. Diese Ladungsträger werden als nächstes aus dieser Potentialmulde in die unter der Elektrode 12b befindliche Mulde übertragen. Dieser Transfer geschieht dadurch, daß gleichzeitig die 00-Spannung vermindert und die 0^-Spannung erhöht wird. Während dieser Übertragung sind die selben

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Bedingungen erfüllt, wie sie oben als wünschenswert beschrieben wurden. Die mittlere Längenabmessung der abgebenden Potentialnmlde ist hier die Dimension h, die im dargestellten JFaIl ungefähr 0,4 mil bzw. 10,16/um beträgt (in Wirklichkeit etwas weniger als 0,4 mil). Bei einer so kleinen Längenabmessung erfolgt die Ladungsübertragung mit hoher Geschwindigkeit. Die Breitenabmessung j ist etwas grosser als 1 mil (etwas größer als 25,4Aim), was die Geschwindigkeit der Ladungsübertragung jedoch nicht beeinträchtigt, wie es bereits erläutert wurde. Mit der vergrößerten Breite soll sichergestellt werden, daß die Speichermulde genügende Ladungsspeicherkapazität hat.

Die empfangende Mulde besteht aus dem Substratbereich im Kanal unter.der Elektrode 12b. Ihre Breite k ist gleich der Abmessung j. Ihre ausgemittelte Längenabmessung m ist ungefähr 0,4 mil.

Aufgrund der vorstehenden Beschreibung läßt sich weiterverfolgen, wie der restliche Teil der Ladungsübertragung um die 180 -Kehre herum vor sich gehen mag. In allen Fällen werden die bereits beschriebenen Prinzipien verfolgt. D.h., in jedem Fall hat die abgebende Potentialmulde eine verhältnismäßig kurze Länge, während ihre Breite größer sein kann. Was die empfangende Potentialmulde anbetrifft, so hat sich gezeigt, daß die Länge nicht kritisch ist und wesentlich größer als die Länge der abgebenden Potentialmulde sein kann. Die Breite der empfangenden Potentialmulde kann wesentlich geringer sein als die Breite der abgebenden Potentialmulde. Jede empfangende Mulde wird später zu einer abgebenden Mulde, sie ist jedoch relativ zum Kanal so orientiert, daß sie bei ihrer Rolle als Geber eine kurze Länge hat (obwohl ihre Länge in ihrer Eigenschaft als Empfänger lang sein kann). So empfängt beispielsweise

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die Elektrode 16 a Ladung über eine kurze Kante in eine lange Potentialmulde (Dimension g), die Abgabe der Ladung erfolgt jedoch über eine lange Kante der Elektrode aus einer Potentialmulde kurzer Länge (Dimension h).

Jede 180°-Kehre besteht aus zwei 9O°-Wendungen. Jede 90°- Wendung hat einen Eingangsbereich, in dem sich der Kanal von einer großen Breite (wie z.B. bei 30, wo die Breite in der Größenordnung von 1 mil) auf eine geringere Breite verschmälert (wie z.B. bei 32, wo die Breite in der Größenordnung von 1/2 mil liegt). Diesem Eingangsbereich folgt ein Ausgangsbereich, der sich von einer relativ geringen Breite (wie z.B. bei 32 oder 4-2) auf eine größere Breite erweitert (wie z.B. bei 44, wo die Breite etwas größer als 1 mil ist).

Der sich verjüngende Bereich 30 bis 32 (Figur 2) erstreckt sich vom Hauptkanal 32 zu einem schmaleren Kanal 27. Um die 180 -Kehre "eng" zu halten, d.h., um den effektiven Krümmungsradius der 180°-Kehre klein zu halten, liegt die Mittellinie 34- des Kanalabschnitts 27 niedriger als die Mittellinie 36 des Kanalabschnitts 23. Anders ausgedrückt: der Kanal 27 ist gegenüber dem Kanalabschnitt 23 in. einer Richtung versetzt, die der Richtung der 180°-Kehre entgegengeht. In der Tat liegt bei der hier gezeigten speziellen Ausführungsform der gesamte Kanalabschnitt 27 unterhalb der Mittellinie 36 des Hauptkanalabschnitts 23 (obwohl bei anderen Ausführungsformen die Versetzung geringer sein kann und die Mittellinie 36 durch den Kanalabschnitt 27 hindurchgehen kann). Die Versetzung des schmalen Kanalabschnitts 27 läßt mehr Baum für den nachfolgenden, sich verbreiternden Übergangsbereich 38, der den schmalen Kanalabschnitt 27 mit dem folgenden, relativ breiten Kanal-

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abschnitt 4-0 verbindet. Der Übergangsbereich 38 liegt zwischen den gestrichelten Linien 42 und 44. Der breite Kanalabschnitt 40 hat eine sich rechtwinklig zum Hauptkanal 32 erstreckende Länge, und somit bilden die eben beschriebenen verschiedenen Bereiche insgesamt eine 90°-Wendung. Die Gestalt des Kanals ist außerdem so ausgelegt, daß die Elektroden die Kanalbegrenzungen an den Ecken der 180°- Kehre überlappen können, und daß die Konstruktionsregeln für die Trennung zwischen benachbarten Elektroden noch eingehalten werden und man mit relativ wenigen Elektroden in der 180°-Kehre auskommt.

Wie bereits kurz erwähnt, kann der Kanalabschnitt 40 etwas breiter als der Kanalabschnitt 23 gemacht werden, um die Größe der Potentialmulden im Bereich 40 so weit zu erhöhen, daß sie mindestens gleich den Potentialmulden in den Hauptkanälen 23 und 25 sind.

Nach der eben beschriebenen 90°-Wende folgt eine weitere 90°-Vende, um die 180°-Kehre zu beenden. Diese nachfolgende 90°-Vende ist ähnlich der vorstehend beschriebenen Wende. Sie enthält einen sich verjüngenden Bereich 46 zwischen dem breiten Kanal 40 und dem schmaleren Kanal 48. Letzterem folgt ein sich verbreiternder Übergangsbereich 50, der den schmalen Kanal 48 mit dem Hauptkanal 25 verbindet. Der schmale Kanal 48 ist gegenüber der Mittellinie 25 des Kanalbereichs 40 in ähnlicher Weise versetzt wie der Kanalabschnitt 27 gegenüber dem Kanal 23.

Mit den vorstehend beschriebenen Konstruktionsprinzipien ist es möglich, eine serpentinenförmige Verzögerungsleitung mit 1 mil (25,4Aim) breiten Kanälen zu bauen, die durch 0,6 mil (^/l5i24/um) breite Kanalbegrenzungen voneinander beabstandet sind. Bei einer entsprechenden Realisie-

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rungsform hatten die verwendeten Elektroden in den Kanälen 23, 25» u.s.w. eine Länge von 0,4 mil (10,16/um) und in den 180°-Kehren eine jeweils mittlere Länge von 0,4 mil. Für "bestimmte mögliche kommerzielle Anwendungen wurde die serpentinenförmige Verzögerungsleitung mit 10,7 MHz betrieben, ohne daß eine merkliche Signalverschlechterung "beim Lauf um die 180°-Kehre zu "beobachten war. Auch bei einem Betrieb der selben Verzögerungsleitung mit 20 MHz ergab sich praktisch keine Signalverschlechterung, und es ist zu erwarten, daß auch ein Betrieb mit noch höheren Frequenzen möglich ist.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand einer CCD-Anordnung mit sogenanntem "verdecktem" Kanal erläutert. Die Konstruktionsprinzipien sind jedoch auch auf CCD-Anordnungen mit Oberflächenkanal anwendbar. Ferner ist die beschriebene Dotierungsart des Substrats nur als Beispiel aufzufassen, da sich die gleichen Prinzipien ebensogut für IT-leitende Substrate mit P-leitender Oberflächenschicht eignen und außerdem bei Oberflächenkanal-Anordnungeii entweder mit P-leitendem oder mit N-leitendem Substrat angewendet werden können. Die gezeigte zweilagige und mit Zweiphasensteuerung betriebene Elektrodenstruktur ist ebenfalls nur ein Beispiel, denn es sind auch andere Konfigurationen innerhalb des Bereichs der Erfindung möglich. So ist die Erfindung z.B. auch mit Elektrodenstrukturen realisierbar, die für eine Steuerung mit drei oder mehr Phasen ausgelegt sind. Auch können einschichtige Elektrodenstrukturen verwendet werden. Auch kann die Erfindung mit zweiphaisg gesteuerten Konfigurationen realisiert werden, in denen die eine Elektrode jedes Paars näher am Substrat als die andere Elektrode des Paars liegt, und mit zweiphasig gesteuerten Konfigurationen, bei denen Ionenimplantate verwendet sind, um die asymmetri-

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sehen Potentialmulden zu "bilden.

Der Betrieb und die Arbeitsweise von CCD-Anordnungen mit ver decktem Kanal wurde vorstehend nur kurz beschrieben.
Nähere Einzelheiten können der Literatur entnommen werden, z.B. der Arbeit "Basic Concepts of Charge Coupled Devices" von W.F. Kosonocky und J.E. Carnes, die in der ECA Review, Band 36, Nr. 3, Seiten 566 ff (September 1975) veröffentlicht ist.

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Claims

Patentansprüche

M.) Verfahr en zum Übertragen einer Ladung um eine Ecke in einer ladungsgelcoppelten Anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß Potentialmulden verwendet werden, die in ihrer Eolle als abgebende Potentialmulden eine relativ kurze Abmessung in Richtung der Ladungsübertrag haben, um eine schnelle Übertragung zu erzielen, und in Richtung der Kanalbreite genügend breit sind, um das maximal zu erwartende Ladungssignal zu speichern, und daß die Potentialmulden in ihrer Rolle als empfangende Potentialmulden relativ kurz in Richtung der Kanalbreite sein können, aber in Richtung der Ladungsübertragung genügend lang, um das maximal zu erwartende Ladungssignal zu speichern.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Potentialmulde in ihrer Rolle als abgebende Potentialmulde eine mittlere Länge von höchstens gleich 25,4-/um in Richtung der Ladungsübertragung hat.
3. Eckstruktur in einer ladungsgekoppelten Anordnung zum Übertragen von Ladung aus einem sich in einer ersten Richtung erstreckenden ersten Kanal in einen zweiten Kanal, der sich in einer zweiten Richtung erstreckt, die um einen Winkel von mehr als 60° gegenüber der ersten Richtung abweicht, mit einer Einrichtung zum Bilden einer ersten Speichermulde am Ausgangsende des ersten Kanals und mit einer Einrichtung, die bei Forderung nach Ladungsübertragung eine zweite Speichermulde am Eingangsende des zweiten Kanals und eine sich zwischen der ersten und der zweiten Speichermulde ausdehnende Übertragungsmulde bildet, dadurch gekennzeich-

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ORiGfMAL INSPECTED

net, daß die erste Speichermulde (unterhalb 12a) in Richtung der Ladungsübertragung eine gegebene Länge (d) hat, die genügend klein ist, um Ladungsübertragung mit einer gewünschten Frequenz zu erlauben, und daß die zweite Speichermulde (unterhalb 16a)

in einer Sichtung, die im wesentlichen senkrecht zur Richtung der Ladungsübertragung von der ersten zur zweiten Speichermulde läuft, eine Breite (f) hat, die kleiner ist als die Breite (e) des ersten Kanals (23)_}

in Richtung der Ladungsübertragung von der ersten zur zweiten Speichermulde eine Länge (g) hat, die wesentlich größer als die gegebene Länge der ersten Speichermulde ist, '

in Richtung der Ladungsübertragung von der zweiten Speichermulde zum zweiten Kanal (40) eine mittlere Länge (h) hat, die nicht wesentlich größer als die gegebene Länge der ersten Speichermulde ist,

eine Kapazität aufweist, die mindestens so groß wie die Kapazität der ersten Speichermulde ist.
4. Eckstruktur in einer ladungsgekoppelten Anordnung nach Anspruch 3j dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Speichermulde einen dritten Kanal (27) enthält, dessen Breite wesentlich kleiner als die Breitenabmessungen (e_} k) des ersten und des zweiten Kanals (23 und 4-0) ist; daß die Übertragungsmulde einen sich verjüngenden vierten Kanal (30-32) enthält, der den ersten und den dritten Kanal (23 und 27) miteinander verbindet; daß der zweite Kanal einen sich verjüngenden fünften Kanal (38) enthält, der den zweiten mit dem dritten Kanal verbindet.
5. Eckstruktur in einer ladungsgekoppelten Anordnung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mittellinie

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(34-) des dritten Kanals (27) allgemein in der selben Richtung wie eine Mittellinie (36) des ersten Kanals (23) verläuft und dieser gegenüber versetzt ist.
6. Eckstruktur in einer ladungsgekoppelten Anordnung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mittellinie (34-) des dritten Kanals (27) gegenüber einer Mittellinie (36) des ersten Kanals (23) um ein solches Maß versetzt ist, daß die Verlängerung der Mittellinie des ersten Kanals durch den zweiten Kanal läuft.
7. Eckstruktur in einer ladungsgekoppelten Anordnung nach einem der Ansprüche 3 "bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Kanal (23 und 4-0) im wesentlichen senkrecht zueinander verlaufen.
8. Ladungsgekoppelte Anordnung mit einer Eckstruktur nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß dieser ersten Eckstruktur eine zweite ebensolche Eckstruktur folgt, um zwischen dem ersten Kanal der ersten Struktur und dem zweiten Kanal der zweiten Struktur eine Vendung um 180° zu beschreiben.

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