DE68923203T2

DE68923203T2 - Ladungsgekoppelte Anordnung.

Info

Publication number: DE68923203T2
Application number: DE68923203T
Authority: DE
Inventors: Albert Joseph Pierr Theuwissen
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1988-03-15
Filing date: 1989-03-09
Publication date: 1996-02-01
Anticipated expiration: 2009-03-10
Also published as: CN1037236A; DE68923203D1; CN1027412C; KR890015427A; JPH029138A; NL8800627A; US5164807A; EP0333260B1; EP0333260A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladungsgekoppelte Einrichtung mit einem Halbleiterkörper, der folgendes umfaßt: mindestens zwei nebeneinander liegende Ladungstransportkanäle, die voneinander durch ein Kanalbegrenzungsgebiet getrennt werden und parallele Ladungstransportrichtungen haben, die eine Längsrichtung definieren;
mindestens einen Verbindungskanal zwischen den genannten Ladungstransportkanälen, der in dem genannten Kanalbegrenzungsgebiet freigelassen worden ist und über den Ladungspakete in einer Richtung quer zu der genannten Längsrichtung von einem ersten Ladungsspeichergebiet in einem ersten Ladungstransportkanal zu einem zweiten Ladungsspeichergebiet in dem zweiten Ladungstransportkanal transportiert werden können;
mindestens eine Transfer-Gate-Elektrode, die über dem Kanalbegrenzungsgebiet und dem Verbindungskanal vorhanden ist, wobei das Potential in dem Verbindungskanal mit Hilfe der genannten Transfer-Gate-Elektrode eingestellt werden kann;
mindestens zwei Reihen von Taktelektroden, die über die genannten Ladungstransportkanäle in der genannten Längsrichtung verlaufen, an die Taktspannungen gelegt sind, während Information repräsentierende Ladungspakete kontrollierbar in in den Ladungstransportkanälen definierten Ladungsspeichergebieten gespeichert und von einem Speichergebiet zu einem benachbarten Speichergebiet in dem gleichen Ladungstransportkanal transportiert wird;
wobei eine der genannten Taktelektroden innerhalb einer der Reihen in dem ersten Ladungstransportkanal zu dem ersten Ladungsspeichergebiet gehört und eine an den genannten Verbindungskanal grenzende Seite hat.
Diese Einrichtung kann Teil des horizontalen Ausleseregisters einer zweidimensionalen ladungsgekoppelten Bildsensoranordnung sein, für die die Erfindung von besonderer Bedeutung ist. Diese Bildsensoranordnung umfaßt ein System aus vertikalen Ladungstransportkanälen, durch die Bildinformation repräsentierende Ladungspakete zeilenweise parallel zum Ausleseregister transportiert werden. Die Ladungspakete werden in das horizontale Ausleseregister Zeile für Zeile parallel eingebracht und dann durch das horizontale Ausleseregister transportiert, an dessen Ausgang sie seriell ausgelesen werden können. Bekanntlich werden für das horizontale Ausleseregister vorzugsweise zwei oder drei benachbarte Ladungstransportkanäle verwendet, wobei die Ladungspakete einer Bildzeile über diese zwei oder drei Transportkanäle verteilt werden, bevor sie zum Ausgang transportiert werden. Solch eine Anordnung ist unter anderem aus dem Artikel "High Density Frame Transfer Image Sensor" von Beck et al., veröffentlicht in "Proceedings of the fourteenth Conference on Solid State Devivces" Tokio 1982, Japanese Journal of Appl. Phys. Bd. 22 (1983), Suppl. 22-1, S. 109-112, bekannt. Fig. 5 dieser Veröffentlichung zeigt ein horizontales Ausleseregister mit drei parallelen Kanälen.
Eine ladungsgekoppelte Einrichtung der eingangs erwähnten Art mit mindestens zwei benachbarten Ladungstransportkanälen und mindestens einem Verbindungskanal zwischen diesen Kanälen kann nicht nur in zweidimensionalen Bildsensoren verwendet werden, sondern auch in anderen Arten von Einrichtungen, wie beispielsweise Zeilensensoren. Dieser Sensortyp, der beispielsweise für Faksimile-Anwendungen verwendet werden kann, umfaßt im wesentlichen eine einzelne Zeile aus lichtempfindlichen Elementen oder Pixel. Zwei (oder mehr) Ladungstransportkanäle können zu beiden Seiten der Zeile für Auslesezwecke angebracht werden. Der Abstand zwischen den Pixeln kann dann viermal so groß wie der Abstand der Bits in der ladungsgekoppelten Einrichtung sein, was im Zusammenhang mit dem Auflösungsvermögen häufig sehr günstig ist. Eine ladungsgekoppelte Einrichtung der eingangs erwähnten Art kann in nur für Signalverarbeitung bestimmten Anordnungen verwendet werden. Obwohl die Erfindung besonders anhand zweidimensionaler Bildsensoren beschrieben werden soll, sollte daher berücksichtigt werden, daß sich die Erfindung nicht auf diese Art Anordnungen beschränkt.
Bei Bildsensoren der unter anderem in der vorstehend erwähnten Veröffentlichung beschriebenen Art wird jedesmal eine einer Zeile von Pixeln beispielsweise bei einem Fernsehwiedergabegerät entsprechende Zeile von Ladungspaketen aus einem Speicher in das horizontale Ausleseregister eingebracht. Die zum Übertragen der Ladungspakete aus dem parallelen Abschnitt zum horizontalen Ausleseregister und zu ihrer Verteilung über die drei horizontalen Kanäle benötigte Zeitdauer wird von der Rücklaufzeit bestimmt, die beispielsweise 12 us beträgt.
In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Verteilung der Ladungspakete über die drei horizontalen Kanäle ein sehr kritischer Vorgang ist und daß zumindest bei Verwendung der normalen Taktspannungen die Dauer der Rücklaufzeit zu kurz ist, wodurch der Transportwirkungsgrad durch das Zurücklassen von Ladung zu gering wird.
Der Erfindung liegt unter anderem die Aufgabe zugrunde, eine Konfiguration zu verschaffen, mit der unter Beibehaltung der übrigen günstigen Eigenschaften der Transport über die Verbindungskanäle zwischen den Ladungstransportkanälen verbessert wird.
Die Erfindung beruht unter anderem auf der Erkenntnis, daß die zuvor genannten Transportprobleme hauptsächlich auf die geringe Breite der Verbindungskanäle zurückzuführen sind und daß bei Wahl einer bestimmten Geometrie für die Taktelektroden die Verbindungskanäie erheblich verbreitert werden können.
Erfindungsgemäß ist eine ladungsgekoppelte Einrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, daß die genannte eine der genannten zu dem ersten Ladungsspeichergebiet gehörenden Taktelektroden mindestens an der genannten an den Verbindungskanal grenzenden Seite breiter ist als die zu einem benachbarten Ladungsspeichergebiet in dem ersten Ladungstransportkanal gehörende Taktelektrode, wobei die Breite des Verbindungskanals durch die Breite der genannten Gate-Elektrode an der genannten an den Verbindungskanal grenzenden Seite bestimmt wird.
Da die Breite des Verbindungskanals mit der Breite der angrenzenden Seite der Taktelektrode des ersten Ladungstransportkanals zusammenhängt, ist es möglich, durch Erhöhen der genannten Breite zu Lasten anderer Taktelektroden lokal auch die Breite des Verbindungskanals zu erhöhen. Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise die beschriebenen Transportprobleme bereits zum größten Teil behoben werden können.
Die genannte Taktelektrode kann rechteckig sein, so daß daher in bezug auf die übrigen Taktelektroden die entgegengesetzte Seite in gleichem Maße vergrößert ist wie die an den Verbindungskanal grenzende Seite.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die zu dem ersten Ladungsspeichergebiet gehörende Taktelektrode an der an den Verbindungskanal grenzenden Seite eine größere Breite hat als an der entgegengesetzten Seite. Eine günstige Form für die Taktelektrode ist eine Trapezform. Durch eine variierende Breite wird unter der Taktelektrode ein elektrisches Feld erzeugt, wodurch der Transport von unter der Elektrode gespeicherter Ladung in Richtung des Verbindungskanals begünstigt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 das Schaltbild eines FT-Sensors mit einem aus drei Kanälen bestehenden horizontalen Ausleseregister;
Figur 2 schematisch eine Draufsicht eines Teils des horizontalen Ausleseregisters in einem erfindungsgemäßen FT-Sensor;
Figur 3 einen Querschnitt dieser Anordnung entlang der Linie III-III;
Figur 4 einen Querschnitt dieser Anordnung entlang der Linie IV-IV von Figur 2;
Figur 5 schematisch eine Draufsicht eines Teils zweier benachbarter horizontaler Kanäle und eine dazwischenliegende Querverbindung in vergrößertem Maßstab.
Die Erfindung soll anhand einer Bildsensor-Anordnung ausführlicher beschrieben werden, wobei als Beispiel ein Sensor mit Teilbildübertragung (Frame-Transfer-Typ oder FT-Typ) gewählt worden ist. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, daß die Erfindung ohne weitere Hilfsmittel auch in Sensoren mit Zeilensprungabtastung verwendet werden können. Figur 1 zeigt ein Schaltbild eines FT-Sensors. Der größte Teil des Sensors wird von einer großen Zahl benachbarter CCD-Kanäie 1 gebildet, deren Transportrichtung von oben nach unten verläuft. Die Kanäle 1 werden voneinander durch in der Figur durch gestrichelte Linien angedeutete Kanalbegrenzungsgebiete getrennt. Das System aus Kanälen 1 ist in zwei Teile A und B unterteilt, die den Sensorabschnitt repräsentieren, auf den das abzutastende Strahlungsbild projiziert wird bzw. den Speicherabschnitt, in dem das während einer Integrationsdauer erzeugte Ladungsmuster gespeichert wird. Im allgemeinen wird der Speicherabschnitt B mit Hilfe einer reflektierenden Schicht gegen einfallende Strahlung abgeschirmt. Die Ladungsspeicherung und der Ladungstransport werden von Taktspannungen Ai und Bi gesteuert, die den Taktelektroden 2 zugeführt werden, die in der Zeichnung nur schematisch dargestellt werden. Die Suffixe A und B beziehen sich auf den Sensorabschnitt bzw. den Speicherabschnitt. Die Indizes i beziehen sich auf die Phase und können beispielsweise für eine 4-Phasen-CCD den Wert 1, 2, 3 oder 4 haben.
Auslesen erfolgt mit Hilfe des horizontalen Registers C, in dem der Ladungstransport von rechts nach links erfolgt. Das horizontale Register C in dieser Ausführungsform besteht aus drei horizontalen Kanälen 3, 4 und 5, deren Ausgänge mit einem Ausgangsverstärker 6 gekoppelt sind, an deren Ausgang die Signale abgenommen werden können. Statt drei Kanäle oder Register kann das horizontale Register natürlich auch zwei oder eventuell vier Kanäle umfassen. Die Verwendung eines mehrfachen Ausleseregister C statt eines einzelnen Registers hat mehrere Vorteile. In diesem Zusammenhang können besondere Vorteile hinsichtlich des technischen Entwurfs erwähnt werden, die erhalten werden, weil jetzt die Möglichkeit, Entwurfsparameter der vertikalen Register A, B und der horizontalen Register C aufeinander abzustimmen, verbessert worden ist.
Hier sollen keine weiteren Einzelheiten des Sensorabschnitts A und des Speicherbschnitts B beschrieben werden, da diese für die Erfindung nicht wesentlich sind und nötigenfalls in der allgemein bekannten Literatur leicht gefunden werden können.
Beim Auslesen wird jedesmal eine Videozeile aus Ladungspaketen aus dem Speicherabschnitt B zum horizontalen Ausleseregister C übertragen. Die Ladungspakete werden über die drei Kanäle so verteilt, daß beispielsweise die Ladungspakete aus dem am weitesten links liegenden Kanal 1 und dem 4., 7. usw. Kanal 1 in dem horizontalen Kanal 3 gespeichert werden (symbolisch durch die Pfeile 8 angedeutet), die Ladungspakete in dem 2. Kanal 1 und dem 5., 8. usw. Kanal 1 in dem horizontalen Kanal 4 (Pfeil 9) gespeichert werden und das Ladungspaket aus dem 3., 6., 9. usw Kanal 1 in dem horizontalen Kanal 5 (Pfeil 10) gespeichert wird. Der Transport kann auf vielerlei Weisen erfolgen, aber diese haben alle gemeinsam, daß der Transport 9 zum Kanal 4 und der Transport 10 zum Kanal 5 über den Kanal 3 bzw. über die Kanäle 3 und 4 in einer Richtung quer zur horizontalen Haupttransportrichtung dieser Kanäle erfolgen sollte. Wie eingangs bereits erwähnt worden ist, ist es oft schwierig, diesen Quertransport innerhalb der gegebenen Zeitgrenzen auszuführen, was in der Praxis häufig bedeutet, daß Ladung zurückbleibt, so daß der Transportwirkungsgrad niedrig ist.
Figur 2 ist eine Draufsicht eines Teils des erfindungsgemäßen horizontalen Ausleseregisters C. Zur Erläuterung des Aufbaus der Schaltungsanordnung zeigen die Figuren 2 und 4 einige Schnittansichten entlang der Linien III-III bzw. IV-IV. Figur 2 zeigt einige vertikale Kanäle 1 am Übergang zwischen dem B-Abschnitt und dem C- Abschnitt. Die Kanäle 1 sind durch Kanalbegrenzungsgebiete 11 voneinander getrennt, die der Deutlichkeit halber in der Zeichnung grau dargestellt sind. Außerdem werden in der Zeichnung die Ladungsspeicherelektrode 12 und die Transferelektrode 13 wiedergegeben. Die Elektroden sowohl der Abschnitte A, B als auch des Abschnitts C können in bekannter Weise als Verdrahtungssystem mit drei polykristallinen Siliciumschichten ausgeführt werden, wobei sich die Elektrode 13 in der ersten polykristallinen Siliciumschicht befindet und die Elektrode 12 in der zweiten polylrristallinen Siliciumschicht. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sind die Elektroden so angeordnet, daß sie einander überlappen, und zwar so, daß einander überlappende benachbarte Elektroden voneinander durch dazwischenliegende Oxidschichten (nicht abgebildet) oder durch Schichten aus einem anderen dielektrischen Material isoliert werden. Die verschiedenen polykristallinen Siliciumschichten sollen im folgenden kurz in der Reihenfolge, in der sie angebracht sind, als Poly I, Poly II und Poly III angedeutet werden.
Das horizontale Register oder die Kanäle 3, 4 und 5 bilden in dieser Ausführungsform ein 3-Phasen-CCD. Es wird ohne weiteres deutlich sein, daß dieses Register auch als 2- oder beispielsweise als 4-Phasen-CCD ausgeführt werden kann. Die Taktspannungen werden über drei Taktleitungen 14, 15 und 16 zugeführt, die beispielsweise von Al-Bahnen gebildet werden und jeweils mit den Poly-Elektroden einer der drei Phasen kontaktiert sind. Die horizontalen Kanäle 3, 4 und 5 sind voneinander durch Kanalbegrenzer 17 (ebenso wie die Zonen 11 grau dargestellt) getrennt. Für den Transport quer zur Längsrichtung für die Verteilung von Ladungspaketen über die drei Kanäle sind in den Kanalbegrenzern 17 Kanäle 18 freigelassen worden, durch die Ladung vom Kanal 3 zum Kanal 4 und vom Kanal 4 zum Kanal 5 transportiert werden kann. In der Zeichnung wird die Grenze zwischen den Querkanälen 18 und dem Kanalbegrenzer 17 mit gestrichelten Linien angedeutet. Über den Kanalbegrenzern 17 und den Querkanälen 18 befinden sich Transfer-Gates 19,1 und 19,2, und diese Gates definieren Ladungsspeicher-Gatestellen im darunterliegenden Teil der Querkanäle 18. Diese Gates, die aus Poly I bestehen, haben am Ort der Querkanäle 18 kleine Vorsprünge, die der Verbesserung des Transports zu den Querkanälen 18 dienen soll, wie unter anderem in der am 21.11.1984 offengelegten europäischen Patentanmeldung EP-A 0 125 732 (PHN 10.676) der Anmelderin beschrieben wird.
Im Unterschied zu der in der vorstehend genannten Veröffentlichung gezeigten Ausführungsform, in der die Querkanäle 18 schräg in bezug auf die Längsrichtung der Transfer-Gates 19,1 und 19,2 verlaufen, verlaufen die Querkanäle in der vorliegenden Ausführungsform praktisch rechtwinklig zur Längsrichtung der Transfer- Gates. Somit wird der Vorteil erhalten, daß die Strecke, über die der Quertransport erfolgen muß, möglichst kurz ist. Wie weiterhin in der Zeichnung gezeigt wird, werden die Querkanäle oder Verbindungen 18 von oben nach unten breiter, und zwar so, daß an der unteren Seite eine Ladungsspeicherseite gebildet werden kann, in der die Ladungs- Pakete gespeichert werden, bevor sie zu dem angrenzenden horizontalen Kanal transportiert werden.
Die Taktelektroden des horizontalen Registers C verlaufen zwischen den Taktleitungen 14-16 und dem B-Abschnitt in einer Richtung quer zu der Ladungstransportrichtung der horizontalen Kanäle 3, 4 und 5. Die Elektroden 20, 22, 24, 26, 20', 22', 24', 26', die aus Poly III hergestellt sind, und die Elektroden 21, 23, 25, 21', 23', 25', die aus Poly II hergestellt sind, verlaufen quer zu den Transfer-Gates 19,1 und 19,2 aus Poly I und überlappen das Transfer-Gate 13, das ebenfalls aus Poly I hergestellt ist. Die Elektroden 20-26, 20'-26' werden in üblicher Weise durch Kontaktlöcher in einer Glasschicht hindurch mit den Al-Taktleitungen 14, 15 und 16 versehen.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sind die Elektroden 20-26 in Richtung vom Kanal 3 bis zum Kanal 4 und vom Kanal 4 zum Kanal 5 jedesmal um eine ungefähr einer Elektrode entsprechende Strecke relativ verschoben, wodurch die Ladung im Fall des Transports durch die Querkanäle von einer Phase zur anderen bewegt werden kann.
Der Deutlichkeit halber zeigt Figur 3 einen Querschnitt der Anordnung am Ort des Transfer-Gates 19,2. Als Beispiel umfaßt die Anordnung ein n-Siliciumsubstrat 30, das auf seiner Oberfläche 31 mit einem p-Oberflächengebiet 32 versehen ist. In diesem p-Gebiet liegen n-Oberflächenzonen 33, die die Querkanäle 18 bilden. Die Kanäle 18 sind voneinander durch dazwischenliegende Teile des p-Gebiets 32 getrennt, deren p-Dotierungskonzentration am Ort der Zonen 34, falls erwünscht, erhöht werden kann und die die Kanalbegrenzungsgebiete 17 bilden. Die Oberfläche 31 ist mit einer dünnen Oxidschicht bedeckt, die ein Gate-Dielektrikum bildet und auf der das Transfer- Gate in Form einer polykristallinen Siliciumschicht (Poly I) aufgebracht ist, durch die das Potential in den Kanälen 18 eingestellt werden kann. Das Gate 19,2 wird von einer Oxidschicht 36 oder einer Schicht aus anderem geeigneten Dielektrikum bedeckt, die das Gate 19,2 von den Elektroden 20-26, 20'-26' isoliert.
Figur 4 zeigt einen Querschnitt entlang eines Teils des horizontalen Kanals 4. Dieser Kanal wird von einer im p-Gebiet 32 gebildeten n-Zone, die die gleiche Zusammensetzung wie die Querkanäle 18 hat, gebildet. Die Dicke und die Dotierungskonzentration dieser Zonen werden so gewählt, daß die Einrichtung als CCD vom vergrabenen-Kanal-Typ betrieben werden kann. Die Taktelektroden 23, 25 und 27, 23', 25' und 27' sind aus der Schicht aus Poly II geformt und werden von den Elektroden 22, 24, 26, 20', 22', 24', 26', die aus der Schicht aus Poly III geformt sind, überlappt. Wenn von ihrer Breite gesprochen wird, so soll unter dem Begriff "Elektrode" im weiteren derjenige Teil der Elektrode verstanden werden, der wirksam ist, d.h. der Teil der Elektrode, der in Abhängigkeit von der angelegten Spannung das Potential im darunterliegenden Teil des Kanals 4 bestimmt. Das bedeutet, daß die Teile der aus Poly III gebildeten Elektroden 22, 24, 26, usw., die die Elektroden 23, 25, usw. (Poly II) überlappen und daher nicht zur Potentialänderung im Kanal 4 beitragen, nicht zur wirksamen Elektrodenbreite gehören. Die Breite der wirksamen Elektroden 22, 24, 26, 20', 22', 24', 26' wird nur von einem auf der dielektrischen Schicht 35 gelegenen Teil der Elektroden bestimmt.
Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, haben die Taktelektroden 20-26, 20'-26' nicht alle die gleiche Breite wie üblich, sondern sie sind so dimensioniert, daß die Elektroden 20, 23, 26, 20', 23', 26' mindestens an der an die Querkanäle 18 anliegenden Seite breiter sind als eine dazwischenliegende Speicherelektrode 21 und/oder 22.
In einer einfachen Ausführungsform können die Elektroden 20-26 alle die Form eines Rechtecks annehmen, wobei die Breite der Elektroden 20, 23 und 26, 20', 23' und 26' größer als die der Elektroden 21, 22, 24, 25 usw. ist. In der vorliegenden Ausführungsform haben die Elektroden 20-26, 20'-26' jedoch an der oberen Seite nahezu die gleiche Breite, und die Breite der Elektroden 22, 23, 26 usw. nimmt zu Lasten der Breite der Elektroden 21, 22, 24, 25, 21', 22', 24', 25' allmählich nach unten zu.
Die Auswirkung der Geometrie der Elektroden wird in Figur 5 erläutert.
In dieser Figur werden die Elektroden 23-26 schematisch über den Kanälen 3 und 4 und einem der Querkanäle gezeigt. In der Zeichnung werden nur die wirksamen Elektroden gezeigt. Überlappende Teile werden der Deutlichkeit halb nicht dargestellt. Die gestrichelte Linien 38 deuten die Grenzen zwischen den Elektroden an, wenn sie eine herkömmliche rechteckige Geometrie relativ gleicher Abmessungen haben sollten. Bei einer speziellen Ausführungsform wäre die Breite der Elektrode 26, d.h. der Abstand zwischen den Punkten L und O, dann 0,8 um. Da zwischen den Punkten L und O und der lateralen Grenze der Querkanäle 18 ein gegebener Abstand, in diesem Fall etwa 1,5 um, aufrechterhalten werden muß, bleibt für den Querkanal 18 auf der Seite des Ladungstransportkanals 3 eine Breite von etwa 5 um frei. Diese Breite ist so gering, daß dort beim Transport von Ladung aus dem Kanal 3 zum Kanal 4 Effekte schmaler Kanäle auftreten, die den Ladungstransport ernsthaft behindern. Wenn, wie in der Zeichnung gezeigt, die Elektrode 26 so erweitert wird, daß die Breite KP ungefähr 10 um beträgt, kann die Breite MN des Kanals 18 auf 7 um vergrößert werden, während für den Kanal 18 die gleiche Toleranz beibehalten wird. Diese Vergrößerung erweist sich als so groß, daß die oben beschriebenen Transportprobleme damit vollständig vermieden werden.
Die Vergrößerung der Elektrode erfolgt zu Lasten der Breite der verbleibenden Elektroden, da der mittlere Abstand in jeder Gruppe von drei Elektroden sich in bezug auf den Abstand der vertikalen Register 1 nicht verändern darf. Um den Verlust an Ladungsspeicherungskapazität weitmöglichst zu vermeiden, sind die beiden verbleibenden Elektroden 24, 25 an der Seite des Querkanals 18 um ungefähr 1 um, bis auf eine Breite von etwa 7 um, schmaler gemacht worden. An der oberen Seite, d.h. an der dem Kanal 18 abgewandten Seite haben die Elektroden 24, 25 und 26 nahezu die gleiche Breite von ungefähr 8 um.
Wegen ihrer Trapezform wird die Elektrode 26 von oben nach unten breiter. Diese Form hat den Vorteil, daß im Kanal 3 ein elektrisches Feld induziert wird, das so gerichtet ist, daß unter der Elektrode 26 gespeicherte Elektronen in Richtung des Querkanals 18 nach unten gedrückt werden, wodurch der Transport vom Kanal 3 zum Querkanal 18 günstig beeinflußt wird.
Die horizontalen Register können auch mit einem aus Speicherelektroden und Transferelektroden bestehenden Elektrodensystem versehen sein, wobei die Transferelektroden relativ die gleiche Breite haben und die einem Querkanal zwischen den Registern entsprechenden Ladungsspeicherelektroden eine größere Breite haben als die übrigen Ladungsspeicherelektroden.
Die Erfindung kann auch in CCDs mit nur zwei über Querkanäle miteinander verbundenen horizontalen Registern verwendet werden.
Außerdem kann die Erfindung nicht nur in Bildsensoren, sondern auch in anderen Arten ladungsgekoppelter Einrichtungen verwendet werden.
Außer vom vergrabenen-Kanal-Typ kann die ladungsgekoppelte Einrichtung auch vom Obeflächentransport-Typ sein. Die Erfindung kann weiterhin in allen übrigen CCD-Anordnungen mit einer Parallel-Ein-Seriell-Aus-Konfiguration verwendet werden, wie Sensoren mit Zeilensprungabtastung, Zeilensensoren und SPS-Speicher, in denen zwei oder mehr benachbarte Ausgangsregister verwendet werden.

Claims

1. Ladungsgekoppelte Einrichtung mit einem Halbleiterkörper, der folgendes umfaßt: mindestens zwei nebeneinander liegende Ladungstransportkanäle (3, 4), die voneinander durch ein Kanalbegrenzungsgebiet (17) getrennt werden und parallele Ladungstransportrichtungen haben, die eine Längsrichtung definieren;

mindestens einen Verbindungskanal (18) zwischen den genannten Ladungstransportkanälen (3, 4), der in dem genannten Kanalbegrenzungsgebiet (17) freigelassen worden ist und über den Ladungspakete in einer Richtung quer zu der genannten Längsrichtung von einem ersten Ladungsspeichergebiet in einem ersten Ladungstransportkanal (3) zu einem zweiten Ladungsspeichergebiet in dem zweiten Ladungstransportkanal (4) transportiert werden können;

mindestens eine Transfer-Gate-Elektrode (19-1), die über dem Kanalbegrenzungsgebiet (17) und dem Verbindungskanal vorhanden ist, wobei das Potential in dem Verbindungskanal (18) mit Hilfe der genannten Transfer-Gate-Elektrode (19-1) eingestellt werden kann;

mindestens zwei Reihen von Taktelektroden (20-26), die über die genannten Ladungstransportkanäle (3, 4) in der genannten Längsrichtung verlaufen, an die Taktspannungen gelegt sind, während Information repräsentierende Ladungspakete kontrollierbar in in den Ladungstransportkanälen definierten Ladungsspeichergebieten gespeichert und von einem Speichergebiet zu einem benachbarten Speichergebiet in dem gleichen Ladungstransportkanal transportiert wird;

wobei eine der genannten Taktelektroden (26) innerhalb einer der Reihen in dem ersten Ladungstransportkanal (3) zu dem ersten Ladungsspeichergebiet gehört und eine an den genannten Verbindungskanal (18) grenzende Seite hat, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte eine der genannten zu dem ersten Ladungsspeichergebiet gehörenden Taktelektroden (26) mindestens an der genannten an den Verbindungskanal grenzenden Seite breiter ist als die zu einem benachbarten Ladungsspeichergebiet in dem ersten Ladungstransportkanal (3) gehörende Taktelektrode (25), wobei die Breite des Verbindungskanals (18) durch die Breite der genannten Gate-Elektrode an der genannten an den Verbindungskanal (18) grenzenden Seite bestimmt wird.

2. Ladungsgekoppelte Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu dem ersten Ladungsspeichergebiet gehörende Taktelektrode (26) an der an den Verbindungskanal (18) grenzenden Seite eine größere Breite hat als an der entgegengesetzten Seite.

3. Ladungsgekoppelte Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Taktelektrode (26) trapezförmig ist.

4. Ladungsgekoppelte Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß die beiden benachbarten Ladungstransportkanäle von n-Phaseneinrichtungen gebildet werden, mit n größer oder gleich 2, wobei jede Gruppe von n Elektroden des ersten Ladungstransportkanals eine Ladungsspeicherelektrode (26) enthält, die eine Seite hat, die an einen Verbindungskanal (18) grenzt und mindestens an der genannten an einen Verbindungskanal grenzenden Seite eine größere Breite hat als die der übrigen Ladungsspeicherelektroden (24, 25) in der gleichen Gruppe, die relativ gleich sind.

5. Ladungsgekoppelte Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Ladungstransportkanal (3, 4) das Ausleseregister eines zweidimensionalen Bildsensors bilden.