DE3104455C2

DE3104455C2 - Ladungsgekoppelte Bildaufnahmevorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE3104455C2
Application number: DE3104455A
Authority: DE
Inventors: Marnix Guillaume Sunnyvale Calif. Collet
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1980-02-19
Filing date: 1981-02-09
Publication date: 1985-02-21
Also published as: ES8201360A1; FR2476390A1; NL187288C; ES499488A0; AU6739881A; GB2069758A; NL187288B; FR2476390B1; IE50956B1; CA1183264A; DE3104455A1; JPH0337316B2; US4463367A; NL8000999A; AU544539B2; JPS6312163A; IE810301L; BE887553A; IT8119789A0; GB2069758B

Abstract

In einer ladungsgekoppelten Bildaufnahmevorrichtung wird die Blauempfindlichkeit dadurch vergrößert, daß das Elektrodensystem mit Fenstern versehen wird. Die Fenster werden dadurch erhalten, daß über den Ladungstransportkanälen Elektrodenstreifen für eine der Phasen quer zu den anderen Elektrodenelementen angebracht werden. Außerdem wird durch das Anbringen eines pn-Übergangs in der Vorrichtung in einem Abstand von etwa 3,5 μm von der Oberfläche die Rotempfindlichkeit der Vorrichtung herabgesetzt, so daß die gesamte Lichtempfindlichkeit der Vorrichtung der des menschlichen Auges angepaßt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine ladungsgekoppelte Bildaufnahmevorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Bildaufnahmevorrichtung.

Eine Bildaufnahmevorrichtung dieser Art ist aus der DE-OS 26 43 446 bekannt

In einer derartigen Vorrichtung wird in dem strahlungsempfindlichen Teil ein dem Bestrahlungs- oder Belichtungsmuster entsprechendes Muster von Ladungspaketen erzeugt, das nach Beendigung der Integrationsperiode auf ein Speicherregister übertragen werden kann (frame-field-transfer). Die im Speicherregister gespeicherte Ladung wird dann Zeile für Zeile in ein Schieberegister geschoben, aus dem sie zur weiteren Verarbeitung seriell ausgelesen wird.

Mit Hilfe des Elektrodensystems können in dem darunterliegenden Halbleiterkörper Verarmungsgebiete induziert werden, in denen oder in deren Nähe durch Absorption von Strahlung Ladungsträger erzeugt werden können. Diese Ladungsträger können dann in den Verarmungsgebieten unter dem Elektrodensystem in Form der vorgenannten Ladungspakete gespeichert werden.

Die Empfindlichkeit einer derartigen Vorrichtung kann von dem Elektrodensystem beeinträchtigt werden. Bei Anwendung einer Metallschicht in diesem Elektrodensystem muß die Dicke des Metalls im allgemeinen sehr klein sein, weil es sonst für Strahlung undurchlässig wird. Das Anbringen derartiger dünner Metallschichten erfordert oft einen zusätzlichen Herstellungsschritt während des Herstellungsvorgangs.

Absorption (und/oder Reflexion) durch das Elektrodensystem kann dadurch vermieden werden, daß Bestrahlung auf der Rückseite des Halbleiterkörpers angewandt wird. Dazu ist meistens aber ein verwickeltes und aufwendiges Herstellungsverfahren erforderlich.

Ein anderes Verfahren zur Vergrößerung der Empfindlichkeit ladungsgekoppelter Bildaufnahmevorrichtungen ist die Verwendung von Halbleitermaterial, z. B.

polykristallinem Silizium, für das Elektrodensystem. Dadurch, daß der Absorptionskoeffizient von Silizium für Strahlung mit kürzerer Wellenlänge verhältnismäßig hoch ist, ist diese Verbesserung für blaues Licht jedoch geringer als für langwelliges Licht.

In der genannten DE-OS 26 43 446 ist eine ladungsgekoppelte Bildaufnahmevorrichtung beschrieben, in der die Empfindlichkeit für blaues Licht dadurch vergrößert wird, daß das gemeinsame Elektrodensystem mit Fenstern versehen wird, über die das kurzwellige Licht in den Halbleiterkörper eindringen kann. Diese Fenster werden dadurch erhalten, daß stets in zwei aufeinanderfolgenden, quer zu der Ladungstransportrichtung liegenden Elektroden sich aneinander anschließende Aus-

sparungen angebracht sind. Bei der Herstellung derartiger Elektroden, namentlich beim Anbringen der Aussparungen, müssen Ausrichttoleranzen berücksichtigt werden, was in der Regel auf Kosten oer benötigten Halbleiteroberfläche geht Außerdem ist der Widerstand an den Stellen der Aussparungen größer als In dem übrigen Teil der Elektroden, wodurch die Ansprechzeit derselben ungünstig beeinflußt wird. Außerdem liegen in der dargestellten Bildaufnahmevorrichtung die Frnsterteile über dem Kanalgebiet, was einen Transportwirkungsverlust herbeiführen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ladungsgekoppelte Bilcaufnahmevorrichtung so auszubilden, daß ein Transportwirkungsverlust nicht auftritt und sie auf einfache Weise hergestellt werden kann.

Ihr liegt die Erkenntnis zugrunde, daß dies dadurch erreicht werden kann, daß das Elektrodensystem gemäß einem Rastermuster angebracht wird.

Die genannte Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst Weiterbildüngen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Vorteil der Erfindung ist, daß die Fenster durch freiwerdende Stellen in einer Rasterkonfiguration gebildet werden, es nun nicht mehr erforderlich ist Aussparungen in verschiedenen Elektroden in bezug aufeinander auszurichten. Die Elektroden des zweiten Teilsystems, die zu bestimmten Ladungstransportkanälen gehören, erstrecken sich über diesen Kanälen, so daß kein Verlust der Transportwirkung auftritt. Weiter wird die Möglichkeit erhalten, die Abmessungen der Fenster innerhalb gewisser Grenzen frei zu wählen. Diese Wahlfreiheit ermöglicht es insbesondere, größere Fenster herzustellen, so daß namentlich die Blauempfindlichkeit erhöht werden kann.

Durch die Weiterbildung gemäß Anspruch 2 wird eine kurze Ansprechzeit der Elektroden und damit eine hohe Transportgeschwindigkeit der Vorrichtung erhalten. Ein zusätzlicher Vorteil ist der, daß elektrische Kontakte für die Elektroden des zweiten Teilsystems nun neben denen für Elektroden für andere Taktphasen liegen können. Dies kann entwurftechnische Vorteile bieten, insbesondere bei langen Ladungstransportkanälen. Außerdem wird damit erreicht, daß nebeneinander liegende Zonen in verschiedenen Ladungstransportkanälen nahezu gleichzeitig angesteuert werden, so daß ein starker Synchronismus zwischen den Ladungstransportkanälen untereinander besteht. Auch dieser Vorteil gilt umso stärker, je länger die Ladungstransportkanäle und damit die Elektroden des zweiten Teilsystems werden. Dabei liegen die Verbindungselemente vorzugsweise im wesentlichen quer zu diesen Elektroden des zweiten Teilsystems.

Bei der Weiterbildung gemäß Anspruch 4 kann die Oberfläche der Fenster erheblich vergrößert werden. Dadurch wird die Blauempfindlichkeit der Vorrichtung erhöht.

Bei der Weiterbildung gemäß Anspruch 5 werden Ladungsträger, die im Substrat erzeugt werden, nicht zu dem Photostrom beitragen und daher keinen Beitrag zu dem Bildsignal liefern. Ladungsträger, die in einem Abstand von 2 bis 5 μίτι von der Oberfläche erzeugt werden, entstehen insbesondere durch Absorption roten Lichtes, für das Silicium verhältnismäßig gut durchlässig ist. Die Erzeugung von Ladungsträgern infolge der Bestrahlung mit blauem und grünem Licht findet im wesentlichen bis zu Tiefen von etwa 0,1 μπι bzw. etwa 1 μηη statt.

Außerdem weicht die Empfindlichkeit für längere Wellenlängen bei Silicium stark von der Empfindlichkeitskurve des menschlichen Auges ab. Durch die genannte Maßnahme wird der Einfluß langwelliger Strahlung praktisch beseitigt, wodurch die Empfindlichkeit der Vorrichtung besser der des menschlichen Auges angepaßt ist. Dies ist insbesondere von Bedeutung für Aufnahmevorrichtungen zur Anwendung Dei Farbbildwiedergabe. Außerdem wird durch diese Maßnahme das Auftreten von »Ausschmiereffekten« stark herabgesetzt

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 schematisch das Prinzipschaltbild einer ladungsgekoppelten Bildaufnahmevorrichtung, auf die sich die Erfindung bezieht

F i g. 2 schematisch eine Draufsicht auf einen Teil des strahlungsempfindlichen Teiles einer derartigen Bildaufnahmevorrichtung,

F i g. 3 schematisch einen Querschnitt durch die Bildaufnahmevorrichtung längs der Linie IH-III in F i g. 2,

F i g. 4 schematisch einen Querschnitt durch die Bildaufnahmevorrichtung längs der Linie IV-IV in F i g. 2,

F i g. 5 schematisch einen Querschnitt durch die Bildaufnahmevorrichtung längs der Linie V-V in F i g. 2,

F i g. 6 ein qualitatives Bild der Strahlungsempfindlichkeit einer Vorrichtung nach der Erfindung im Vergleich zu der des menschlichen Auges, und

F i g. 7a, 8a, 9a bzw. F i g. 7b, 8b, 9b und 10 die Halbleiteranordnung nach F i g. 3 bzw. F i g. 4 während verschiedener Stufen ihrer Herstellung.

Die Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich gezeichnet wobei der Deutlichkeit halber in den Querschnitten insbesondere die Abmessungen in der Dickenrichtung übertrieben groß dargestellt sind. Halbleiterzonen vom gleichen Leitungstyp sind im allgemeinen in derselben Richtung schraffiert; in den verschiedenen Ausführungen sind entsprechende Teile in der Regel mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild einer ladungsgekoppelten Bildaufnahmevorrichtung: 1 vom sogenannten »frame-field-transfer«-Typ. Eine derartige Bildaufnahmevorricntung enthält einen strahlungsempfindlichen Aufnahmeteil 2, in dem während einer gewissen Belichtungsperiode ein dem Strahlungsbild entsprechendes Muster elektrischer Ladungsträger erzeugt wird. Nach der Belichtungsperiode wird das Muster elektrischer Ladungsträger zeitweilig im Speicherteil 3 gespeichert aus dem das Muster sequentiell mit Hilfe des Schieberegisters 4 ausgelesen wird. Für diese Auslesung können an sich bekannte Techniken angewandt werden.

Die Bildaufnahmevorrichtung (Fi g. 2—5) enthält einen Halbleiterkörper 5, der z. B. aus einem Siliziumsubstrat 6 vom η-Typ mit einem spezifischen Widerstand von etwa 10Ω - cm (etwa 5 · 10¹⁴ Donatoratome/cm³) und einem darauf angebrachten p-leitenden Gebiet 7 mit einer Dotierung von etwa 3 ■ 10¹⁵ Akzeptoratomen/ cm³ aufgebaut ist. Das p-leitende Gebiet 7 kann z. B. mit Hilfe epitaktischen Anwachsens oder mit Hilfe von Implantation und anschließender Diffusion angebracht seir Ander Hauptoberfläche 8 des Halbleiterkörpers 5 sind eine Anzahl voneinander getrennter zueinander praktisch paralleler Ladungstransportkanäle (in Fig. 1 mit 9 bezeichnet) definiert, in denen Ladungstransport stattfinden kann (in den Fig.] und 2 schematisch durch Pfeile 10 angedeutet). Im vorliegenden Fall wird die

Ladungstransportvorrichtung oder CCD durch eine CCD mit Massentransport PCCD oder BCCD gebildet. Die Ladungstransportkanäle werden dabei durch n-leitende Gebiete /1, die voneinander durch p-leitende Kanalbegrenzungsgebiete 12 getrennt sind, und darunterliegende η-leitende Gebiete 25 gebildet. Die n-leitenden Gebiete 11, 25 weisen im vorliegenden Beispiel eine mittlere Dotierungskonzentration von etwa 10¹⁶ Atomen/cm³ auf und sind etwa 1 μίτι tief, während ihre Breite etwa 10 μπι beträgt. Die p-leitenden Gebiete 12 weisen an der Oberfläche 8 eine Konzentration von etwa 10¹⁸ Akzeptoratomen/cm³ auf, während die Breite diese Gebiete an der Oberfläche etwa 5 μπι beträgt und sie bis zu einer Tiefe von etwa 0,5 μΐη in den Halbleiterkörper 5 vordringen. !5

Die Hauptoberfläche 8 ist mit einer Schicht 13 aus Isoliermaterial, z. B. Siliziumoxid, überzogen. Auf dieser Isolierschicht 13 ist ein erster Satz von Elektroden angebracht, mit deren Hilfe Potentialmulden im Halbleitermaterial für Ladungsspeicherung und Ladungstransport erzeugt werden können.

Dieser erste Satz von Elektroden 15,16 ist gegenseitig isoliert und erstreckt sich in einer Richtung quer zu der Richtung der Ladungstransportkanäle.

Als Material für die Elektroden kann z. B. polykristallines Silizium gewählt werden. Da polykristallines Silizium für kurzwelliges (blaues) Licht verhältnismäßig schlecht durchlässig ist, ist das Elektrodensystem mit Fenstern 14 versehen, die im vorliegenden Beispiel eine rechteckige Form aufweisen. Über diese Fenster 14 kann blaues Licht in den Halbleiterkörper 5 eindringen und dort Ladungsträger erzeugen.

Nach der Erfindung enthält das Elektrodensystem dazu einen zweiten Satz von Elektroden 18 der ein zweites Teilsystem 17 bildet. Die Elektroden 18 gehören zu je einem Transportkanal 9, 11 und erstrecken sich über diesen Kanälen 9, 11 in einer Richtung parallel zu der Ladungstransportrichtung (mit den Pfeilen 10 in den F i g. 1 und 2 angegeben). Die Elektroden 18 liegen quer zu den Elektroden 15,16 und begrenzen auf diese Weise die strahlungsdurchlässigen Fenster 14 in der Längsrichtung der Kanäle 11, während die Elektroden 15, 16 die Fenster 14 in der Querrichtung der Kanäle 11 begrenzen. Die Elektroden 18 bedecken die Ladungstransportkanäle 11 völlig, so daß, wenn Ladung unter diesen Elektroden transportiert wird, kein Transportwirkungsverlust auftritt Über den Kanälen 11 bilden die Elektroden 18 in diesem Beispiel zusammen mit den Elektroden 15, 16 ein Elektrodensystem für ein Dreiphasentaktsystem.

In der hier dargestellten Vorrichtung sind die Elektroden 18 an Stellen außerhalb der Fenster 14 miteinander durch Verbindungselemente 19 verbunden, die vorzugsweise quer zu den Elektroden 18 angebracht sind. Das Gesamtsystem 17 von Elektroden 18 erhält dadurch eine kürzere Ansprechzeit, während außerdem der An-Schluß des Elektrodensystems 17 neben dem Anschluß für die Elektrode 15 angebracht werden kann, was entwurftechnisch günstig ist

Im vorliegenden Beispiel sind die Elektroden 18, sofern sie zwischen den Fenstern 14 liegen, in der zu der Transportrichtung parallelen Richtung gesehen, länger als in der Richtung quer zu dieser Richtung. Die letztere Abmessung wird durch die erforderliche Auflösung und die zulässige Oberfläche der Bildaufnahmevorrichtung mitbestimmt In Abhängigkeit von der Größe der zu transportierenden Ladungspakete kann nun bei einer vorgegebenen Abmessung in der Transportrichtung eine derart günstige Oberfläche des Fensters gewählt werden, daß die Blauempfindlichkeit der Vorrichtung optimal ist.

Es sei bemerkt, daß die hier gezeigte Bildaufnahmevorrichtung zwischen den Kanälen 9, 11 nicht die üblichen »Antib!ooming«-Busse enthält. »Blooming« kann dadurch vermieden werden, daß überschüssige Ladungsträger mit Hilfe von Rekombination über Oberflächenzustände abgeführt werden, wie in der gleichzeitig eingereichten niederländischen Patentanmeldung 80 00 998 beschrieben ist.

Nach der Integrationsperiode wird das dem Bestrahlungs- oder Belichtungsmuster entsprechende Muster von Ladungspaketen, wie bereits bemerkt wurde, auf den Speicherteil 3 übertragen. Dieser Speicherteil 3 braucht keine Strahlung aufzufangen und also auch nicht mit Fenstern versehen zu sein, so daß er vollständig auf einer viel kleineren Oberfläche als der Aufnahmeteil 2 gebildet werden kann. Aus dem Speicherteil 3 wird das Muster mit Hilfe des Schieberegisters 4 (F i g. 1) sequentiell ausgelesen.

In dem strahlungsempfindlichen Aufnahmeteil 2 werden beim Betrieb der ladungsgekoppelten Bildaufnahmevorrichtung während der Integrationsperiode Ladungsträger erzeugt. In dem Querschnitt nach F i g. 4 ist die einfallende Strahlung durch Pfeile 20 angedeutet.

Blaues Licht das unbehindert über die Fenster 14 die Siliziumoberfläche 8 erreichen kann, erzeugt im wesentlichen Ladungsträger bis zu einer Tiefe von etwa 0,1 μπι. Diese Ladungsträger werden in der in F i g. 4 gezeigten Vorrichtung nahezu ausschließlich im p-leitenden Gebiet 12 erzeugt. Die infolge dieser Strahlung erzeugten Löcher bleiben in dem p-leitenden Gebiet 12 zurück, während die erzeugten Elektronen sich über die nächstliegenden Ladungstransportkanäle verteilen, die in der Vorrichtung nach F i g. 4 durch die n-leitenden Gebiete 11 definiert sind, z. B. dadurch, daß an die Elektroden 18 oder an die Elektroden 15, 16 eine derartige Spannung angelegt wird, daß in den Ladungstransportkanälen unter den Elektroden 15,16 oder 18 Potentialmulden für Elektronen gebildet werden.

Grünes Licht erreicht die Oberfläche auch außerhalb der Fenster 14 und erzeugt im wesentlichen Ladungsträger bis zu einer Tiefe von etwa 1 μίτι. Die in den Ladungstransportkanälen erzeugten Ladungsträger bewegen sich zu den nächstliegenden Potentialmulden in den betreffenden Kanälen. Für Ladungsträger, die in oder unter den Kanalbegrenzungsgebieten erzeugt sind, gilt daß sich die Elektronen zu den Potentialmulden in den nächstliegenden Kanalgebieten 11 bewegen, während die Löcher über die Kanalbegrenzungsgebiete 12 öder über die p-ieitendc Schicht 7 abgeführt werden.

Bei noch größeren Wellenlängen des einfallenden Lichtes wird die Lichtempfindlichkeit von Silizium, als die Menge erzeugter Ladungsträger gemessen, stark von der Lichtempfindlichkeit des menschlichen Auges abweichen. Dies ist in F i g. 6 dargestellt, in der die Lichtempfindlichkeit Y von Silizium als die Funktion der Wellenlänge λ des einfallenden Lichtes durch die Kurve 21 angegeben ist Vergleichsweise zeigt die Kurve 22 in F i g. 6 die Lichtempfindlichkeit des menschlichen Auges. Aus dieser Figur geht hervor, daß namentlich die Rotempfindlichkeit von Silizium viel größer als die des menschlichen Auges ist

Im dargestellten Beispiel der Ladungsgekoppelten Bildaufnahmevorrichtung 1 liegt der pn-übergang 23 zwischen dem Substrat 6 und der p-leitenden Schicht ,7 in einem Abstand von etwa 3,5 μπι von der Hauptoberfläche 8. Rotes Licht erzeugt in Silizium im wesentlichen

Ladungsträger bis zu einer Tiefe von etwa 10 μίτι. Wenn keine besonderen Maßnahmen getroffen werden, bewegen sich diese infolge von Diffusion durch den Halbleiterkörper; die im Halbleiterkörper erzeugten Elektronen können auf diese Weise in Potentialminima eingefangen werden, die in einem Abstand von einigen Zehn μΐη von der Stelle des einfallenden Lichtes vom Elektrodensystem erzeugt werden und somit einen unerwünschten Signalbeitrag zu weiter entfernten Ladungstransportkanälen liefern. Durch das Anbringen des pn-Übergangs 23 auf einer Tiefe von etwa 3,5 μηι werden Elektronen, die auf einer Tiefe von z. B. 3 μίτι oder größer erzeugt werden, im wesentlichen in das Substrat 6 eingefangen, so daß der Beitrag des roten Lichtes und namentlich langwelligerer Strahlung zu der Empfindlichkeitskurve der ladungsgekoppelten Bildaufnahmevorrichtung herabgesetzt wird und die gesamte Empfindlichkeitskurve der Vorrichtung der des menschlichen Auges näher kommt. Zu gleicher Zeit wird durch diese Maßnahme erreicht, daß Elektronen, die von einfallendem rotem Licht erzeugt werden, nicht oder nahezu nicht zu von anderen als den nächstliegenden Ladungstransportkanälen stammenden Signalen beitragen. Dadurch werden sogenannte »Ausschmiereffekte« vermieden.

Die Halbleiteranordnung der in den F i g. 3 und 4 dargestellten Art kann auf folgende Weise hergestellt werden (F ig. 7 bis 10).

Es wird von einem η-leitenden Siliziumsubstrat 6 mit einer Dicke von etwa 400 μπι und einem spezifischen Widerstand von etwa 10 Ω · cm ausgegangen, was einer Dotierungskonzentration von etwa 5 · 10¹⁴ Donatoratomen/cm³ entspricht, wonach auf diesem Substrat durch Implantation und Ausdiffusion eine Schicht 7 vom p-Typ mit einer Dicke von etwa 4,5 μπι und einer Dotierungskonzentration von etwa 3 · 10¹⁵ Akzeptoratomen/cm³ erzeugt wird, was einem spezifischen Widerstand von etwa 5 Ω · cm entspricht (F i g. 7a, 7b). Dann wird das η-leitende Gebiet 11,25 mit einer Dicke von etwa 1 μπι ebenfalls durch Implantation und Ausdiffusion angebracht, derart, daß die endgültige mittlere Konzentration an Donatoratomen in diesem Gebiet etwa lO'Vcrn³ beträgt Auch werden z. B. durch Implantation p-leitende Gebiete 12a bis zu einer Tiefe von etwa 0,5 μπι erzeugt Diese Gebiete weisen eine mittlere Dotierungskonzentration von etwa 3 · 10¹⁷ Atomen/cm³ auf. Damit ist die Vorrichtung nach den F i g. 8a, 8b erhalten. Die Kanalbegrenzungsgebiete 12 werden praktisch völlig durch diese Gebiete 12a definiert

Danach wird die Hauptoberfläche 8 z. B. durch thermische Oxidation mit einer Oxidschicht mit einer Dicke von etwa 0,1 μπι versehen. Darauf wird eine Schicht aus polykristallinem Silizium mit einer Dicke von etwa 0,6 μιη erzeugt Um diese Schicht gut leitend zu machen, wird sie während oder nach der Ablagerung mit z. B. Donatoratomen dotiert Aus dieser Schicht aus polykristallinen! Silizium werden mit Hilfe bekannter Ätztechniken die Elektroden 15 des Elektrodensystems gebildet Anschließend wird das nicht mit polykristallinem Silizium überzogene Oxid mit Hilfe bekannter Ätztechniken entfernt und aufs neue eine Oxidschicht angebracht wonach eine zweite Schicht aus polykristallinen! Silizium erzeugt wird. Aus dieser zweiten Schicht werden die Elektroden 16 des Elektrodensystems gebildet Dann wird wieder das nicht mit polykristallinem Silizium überzogene Oxid entfernt und danach wird wieder eine Oxidschicht angebracht Damit ist die Isolierschicht 13 komplett Zur Fertigstellung der Vorrichtung wird die ganze Oberfläche nun mit einer Schicht aus einem leitenden Material, wie z. B. dotiertem polykristallinem Silizium, mit einer Dicke von etwa 0,4 μηι überzogen. Aus dieser leitenden Schicht werden mit Hilfe bekannter Ätztechniken die Elektroden 18 und die Querverbindungen 19 des zweiten Teilsystems 17 gebildet (F i g. 9a, 9b). Damit ist grundsätzlich die Vorrichtung nach den F i g. 3 und 4 fertiggestellt.
Um zu verhindern, daß durch etwaige Ausrichtfehler

ίο während der Herstellung die Ränder der Gebiete 12a nicht völlig mit den Rändern der Fenster 14 zusammenfallen, wird, um zu erreichen, daß die Fenster 14 völlig über p-leitenden Kanalbegrenzungsgebieten 12 liegen, vorzugsweise noch ein zusätzlicher Implantationsschritt durch das Fenster 14 hindurch durchgeführt, wobei die Elektroden 15, 16 aus polykristallinem Silizium und die Elektroden 18 als Maske verwendet werden. Die Implantation, die in F i g. 10 schematisch durch die Pfeile 24 angedeutet ist, erfolgt mit einer Energie von z. B. 80 keV und einer mittleren Dichte von etwa 10¹³ Ionen/cm². Infolge dieser Implantation bilden sich im vorliegenden Falle Randgebiete 126, die zusammen mit den Gebieten 12a an den Stellen der Fenster 14 sich aneinander anschließende p-leitende Kanalbegrenzungsgebiete 12 bilden; die Fenster 14 befinden sich völlig über diesen Gebieten.

Die Verbindungselemente brauchen nicht senkrecht zu den Elektrodenstreifen 18 angeordnet zu sein, sondern können sie diese unter einem bestimmten Winkel kreuzen. Auch können statt zweier Elemente 15,16 drei Elemente in einer Richtung quer zu der Transportrichtung und die Elektrodenstreifen quer zu diesen Elementen angeordnet werden, so daß eine Vorrichtung für ein Vierphasentaktsystem erhalten wird. Außerdem können andere Arten von Transportvorrichtungen, wie z. B. Eimerkettenregister und Oberflächen-CCD verwendet werden. Auch sind verschiedene Abwandlungen des Verfahrens möglich.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ladungsgekoppelte Bildaufnahmevorrichtung zum Auffangen eines Strahlungsbildes und zur Umwandlung desselben in ein elektrisches Signal, die einen Halbleiterkörper enthält, in dem an einer Hauptoberfläche eine Anzahl voneinander getrennter, zueinander praktisch paralleler Ladungstransportkanäle definiert sind, wobei der Halbleiterkörper an derselben Hauptoberfläche mit einer Isolierschicht versehen ist, auf der für den Ladungstransport ein Elektrodensystem angebracht ist, das zum Auffangen des Strahlungsbildes mit Fenstern versehen ist, über die insbesondere kurzwelliges Licht in den Halbleiterkörper eindringen und darin Ladungsträger erzeugen kann, wobei dieses Elektrodensystem ein erstes Teilsystem von Elektroden enthält mit mindestens einer ersten Gruppe von Elektroden, die sich in einer Richtung quer zu der Ladungstransportrichtung erstrecken, und wobei dieses Elektrodensystem ein zweites Teilsystem von Elektroden enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (18) des zweiten Teilsystem (17) je zu einem Ladungstransportkanal (9, 11) gehören, sich über diesem Ladungstransportkanal (11) in einer Richtung parallel zu der Ladungstransportrichtung und quer zu den Elektroden (15,16) des ersten Teilsystems erstrecken und zusammen mit den Elektroden (15, 16) des ersten Teilsystems die strahlungsdurchlässigen Fenster (14) frei lassen.

2. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teilsystem (17) des Elektrodensystems (15, 16, 17) an Stellen außerhalb der Fenster (14) Verbindungselemente (19) enthält, die die Elektroden (18) des zweiten Teilsystems miteinander verbinden.

3. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (19) im wesentlichen quer zu den Elektroden (18) der zweiten Gruppe liegen.

4. Bildaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile der Elektroden (18) des zweiten Teilsystems, die die Fenster (14) begrenzen, in der Transportrichtung eine größere Länge als in der Richtung quer zu dieser Richtung aufweisen.

5. Bildaufnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (5) ein Siliciumsubstrat (6) von einem ersten Leitungstyp enthält, das an der Oberfläche (8) mit einem Halbleitergebiet (7) von einem zweiten, dem ersten entgegengesetzten Leitungstyp versehen ist, in dem die Kanalgebiete (11) angebracht sind und das mit dem Substrat einen PN-Übergang (23) bildet, der in einem Abstand zwischen 2 μπι und 5 μηι von der Oberfläche (8) liegt.

6. Bildaufnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (5) mit Kanalbegrenzungsgebieten (12) versehen ist, die sich wenigstens an den Stellen der Fenster (14) befinden.

7. Bildaufnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrodensystem (15, 16, 17) eine Elektrodenstruktur für Dreiphasentransport enthält.

8. Verfahren zur Herstellung einer Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei dem der Halbleiterkörper (5) an einer Hauptoberfläche (8) mit durch Kanalbegrenzungsgebiete (12) voneinander getrennten Ladungstransportkanälen (11) versehen und das Elektrodensystem (15, 16,17) auf einer die Hauptoberfläche (8) bedeckenden Isolierschicht (13) angebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalbegrenzungsgebiete (12) wenigstens teilweise durch Ionenimplantation mit dem Elektrodensystem (15,16,17) als Maske gebildet werden.