NL7905798A - Ladingsoverdrachtsinrichting. - Google Patents

Description

X Sch/lug/se/1028 ^ -- -1-

Sony Corporation (Sony Kabushiki Kaisha) te Tokio, Japan Ladingsoverdrachtsinrichting.

De uitvinding heeft betrekking op een ladings-· o ver dracht s inr ic ht ing, en meer in het bijzonder op een dergelijke inrichting voor toepassing in een "solid state" beelddetectie-inrichting.

5 In een solid state beelddetectie-inrichting be vindt zich een ladingdrageropslaggedeelte, die gedurende de tijd dat licht ontvangen wordt in-reaktie op de ontvangen hoeveelheid licht een ladingdrager opslaat. In een dergelijke solid state beelddetectie-inrichting zal bij lokale 10 of gedeeltelijke opwekking van een teveel aan ladingdragers, waardoor de hoeveelheid lading die nog op te slaan is overschreden wordt, het teveel aan ladingdragers naar andere op-slaggedeelten of zelfs andere beeldelementen vloeien, waardoor het zogenaamde "blooming" ontstaat.

15 Teneinde het ontstaan van "blooming" te vermij den wordt in de solid state beelddetectie-inrichting gestreefd naar het verwijderen van het teveel aan lading-dragers.

In een solid state beelddetectie-inrichting van bijvoorbeeld het beeldoverdrachtsysteem, die voor ladings-20 overdracht gebruik maakt van een oppervlaktekanaal, wordt het teveel aan lading in de vorm van minderheidsladingdra-gers geinjekteerd in een substraat (bulk) gebied.

Aan de hand van fig.l zal nu een oppervlakteka— naai ladingoverdrachtsinrichting van het twee-fase type vol— 25 gens de tot dusver bekende inrichtingen beschreven worden.

Zoals in het voorbeeld van fig.l weergegeven is, wordt gebruik gemaakt van een halfgeleidersubstraat, zoals b.v. het siliciumsubstraat 1 van het P-typé. Op een oppervlak van het siliciumsubstraat 1 wordt een isolerende laag 2 aangebracht, 30 waarop een aantal elektrodes 3 (oftwel 3A en 3B) gevormd worden. Alle andere elektrodes zijn eveneens :steeds in tweetallen aanwezig, terwijl de klokspanningen 01 en 02 aan twee bij elkaar behorende elektrodes 3A en 3B toegevoerd worden.

7905798 %' -2-

Hierbij wordt de dikte van de isolerende laag 2 onder de betreffende elektrode 3 zodanig gekozen, dat hij gezien in de richting van de ladingsoverdracht aan de voorzijde niet even dik is als aan de achterzijde, waardoor een asymmetrisch op-5 pervlaktepotentiaal ontstaat en de lading door de 2-fase klokken in een bepaalde richting oftewel in de richting van de pijl a in fig.l overgedragen wordt. Gedurende de periode waarbij licht ontvangen wordt, wordt aan één van de elektrodeparen, bijvoorbeeld het elektrodepaar 3A een vooraf bepaalde nega-10 tieve spanning toegevoerd, waardoor het substraatoppervlak onder het elektrodepaar 3A voor de meerderheidslading-dragers in een verrijkingstoestand gebracht wordt, terwijl aan het andere elektrodepaar 3B bijvoorbeeld een voorafbepaalde posi -tieve spanning toegevoerd wordt, waardoor het substraatopper-15 vlak beneden het elektrodepaar 3B in een verarmingstoe stand oftewel inverse toestand gebracht wordt. Het potentiaal dat op deze wijze gevormd wordt is in fig.l aangegeven door de dikke lijn b, waarbij de potentiaal in de verrijkingstoestand iets hoger (ondieper) is dan de door een stippellijn c in 20 fig.l weergegeven substraatpotentaaal. Wanneer nu bijvoorbeeld van zijn achteroppervlak licht op het substraat 1 valt en in reaktie op de ontvangen hoeveelheid licht ladingdragers daarin opgewekt worden, worden de minderheidsladingdra-gers in de "potentiaal—put of -bron" (engels; potential well) 25 onder het elektrodenpaar 3B , d.w.z. het opslaggedeelte voor de minderheidsladingdragers, opgeslagen waarbij de hoeveelheid overeenkomt met de ontvangen hoeveelheid licht. Wanneer in dit geval een hoeveelheid ladingdragers opgewekt wordt, die groter is dan door het opslaggedeelte opgeslagen kan wor-30 den, zal het teveel aan lading niet naar het verrijkingsopper-vlak vloeien, maar in de vorm van minderheidsladingdragers geinjekteerd worden in de bulk, waarvan de toestand lager is dan het verrajkingspotentiaal. De overvloedige ladingdragers worden dus naar de bulk afgevloeid, teneinde te voorkomen, 35 dat het teveel aan lading naar de andere opslaggedeelten, d.w.z. andere beeldelementen vloeit, waardoor het teveel aan lading tezamen met de ladingen van de andere beeldelementen overgedragen wordt. In dit geval wordt dus het teveel aan la- 7905798 \ r -3- dlng in de vorm van minderheidsladingdragers in de bulk ge-injekteerd en daarin in gelijke hoeveelheden in alle richtingen gediffundeerd, waardoor een gedeelte van de ladingdragers in de opslaggedeelten van andere beeldelementen te-5 recht komt en daarin gevangen worden. Bovengenoemde methode volgens de huidige stand der techniek is dus niet in staat om het "blooming" verschijnsel volledig te elimineren.

Ook in een solid state beelddetectie-inrichting van het inter-1ijnoverdrachtssysteem, zoals in fig.2 is weer-10 gegeven, as een halfgeleidersubstraat, b.v. siliciumsubstraat 11 van het P-type aanwezig. Op één van de oppervlakken van het siliciumsubstraat 11 is een isolerende laag 12 aangebracht waarop een detectie-elektrode 13 van bijvoorbeeld transparant elektrodemateriaal aangebracht is voor de ontvangst van licht.

15 Op deze wijze ontstaat dus een detectorgedeelte voor het opslaan van ladingen, waarbij de hoeveelheid opgeslagen lading overeenkomt met de hoeveelheid ontvangen licht, d.w.z. een licht ontvang- en opslaggedeelte. In dit geval wordt aangrenzend aan het detectorgedeelte een "overflow" afvoergebied 14 20 van een verschillend geleidbaarheidstype, het N-type aangebracht tegen het oppervlak van het substraat 11 aan. Bovendien is een overdrachtspoortelektrode 15 aangebracht tussen een schuifregistergedeelte (niet weergegeven) en het detectorgedeelte. In bovengenoemde, in fig.2 weergegeven, solid 25 state beelddetectie-inrichting volgens de huidige stand der 1 techniek wordt tijdens de lichtontvangsttoestand aan de detec tie- elektrode 13 een voorafbepaalde positieve spanning* toegevoerd. Bovendien wordt in dit geval de dikte van de isolerende laag 12 plaatselijk verschillend' gemaakt, waardoor in 30 dit gedeelte een potentiaalput of potentiaaldal ontstaat, aangegeven door het lijngedeelte dl van de lijn d, die de verdeling van het oppervlaktepotentiaal van het substraat 11 in fig.2 weergeeft, waarbij het lijngedeelte dl dus het opslaggedeelte van de minderheidsladingdragers voorstelt, ter-35 wijl er eveneens een gedeelte ontstaat, aangegeven door het lijngedeelte d2 van de lijn d,gelegen tussen het opslaggedeel— te en het overflow afvoergebied 14, dat als potentiaalbarriere optreedt. Een teveel aan lading in het opslaggedeelte, dat 7905798 \ \ \ $ -4- niet meer daarin opgeslagen kan worden, en door de barrière d2 bepaald wordt wordt in het overflow afvoergebied 14 opgenomen, zoals in fig.2 door het pijltje e aangegeven is. Het aanbrengen van het overflow afvoergebied 14 , zoals hierboven 5 beschreven, heeft echter tot gevolg, dat het vervaardigings-proces daarvan gecompliceerd wordt , en dat het aanbrengen van het gebied 14 in het substraat 11 waarbij gebruik gemaakt wordt van verschillende geleidbaarhe id stypen en het aanbrengen van het gedeelte voor de elektrode teneinde de benodigde 10 spanning aan het gebied 14 toe te voeren, betekenen, dat in het substraat 11 extra gebied of oppervlak gereserveerd moet worden, waardoor de integratiedichtheid nadelig beïnvloed wordt.

De onderhavige uitvinding stelt zich nu ten doel 15 hierin verbetering te brengen door het verschaffen van een verbeterde ladingsoverdrachtsinrichting.

Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een ladingsoverdrachtsinrichting met een "anti-bloo-, ming "- funktie.

20 Weer een ander doel van de uitvinding is het ver schaffen van een solid state beelddetectie-inrichting met "anti-blooming” van eenvoudige constructie.

Nog een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een solid state beelddetectie-inrichting met 25 "anti-blooming” met een hoge integratiedichtheid van de beeld-detectie-elementen.

Daartoe verschaft de onderhavige uitvinding een ladingsoverdrachtsinrichting, voorzien van een halfgeleider-substraat, opslagmiddelen met een aantal afzonderlijk op ge-30 noemd substraat aangebracht opslaggedeelten voor het opslaan van ladingdragers gedurende een vooraf bepaalde periode, overdracht smiddelen voor het overdragen van genoemde, ladingdragers; barrieremiddelen om te voorkomen, dat de in de opslaggedeelten opgeslagen ladingdragers in genoemde vooraf bepaal-35 de periode verplaatst worden, en middelen voor het verwijderen van een teveel aan ladingdragers die een bepaalde constant te hoeveelheid overschrijden, waarbij laatstgenoemde middelen voorzien zijn van middelen, die een eerste en tweede potentiaal gedurende genoemde vooraf bepaalde periode afwisselend 7905798 \ \ < -5-

Jr toevoeren aan vooraf bepaalde gebieden van het substraat, waarbij het eerste potentiaal zodanig gekozen wordt, dat meerder-heidsladingdragers van het substraat voor recombinatie met in de oppervlaktetoestanden gevangen ladingen op een opper-5 vlak van genoemd substraat geïnduceerd worden, terwijl het tweede potentiaal zodanig gekozen wordt, dat een teveel aan ladingdragers door genoemde oppervlaktetoestanden gevangen worden.

De uitvinding zal worden verduidelijkt in de nu 10 volgende beschrijving aan de hand van de bijbehorende tekening van enige uitvoeringsvormen, waartoe de uitvinding zich echter niet beperkt.

In de tekening tonen:

Figuur 1, een doorsnede van het essentiele gedeel-15 te van een solid state beelddetectie-inrichting van het beeld-overdrachtssysteem volgens de tot dus ver bekende systemen?

Figuur 2, een doorsnede van het essentiele gedeelte van een solid state beelddetectie-inrichting van het inter-lijn overdrachtssysteem volgens de huidige stand der techniek? 20 Figuur 3 en 4, tekeningen ter verduidelijking van methodes voor het elimineren van teveel aan ladingdragers in het oppervlaktekanaal volgens de onderhavige uitvinding?

Figuur 5, vooraanzicht van een solid state beelddetectie-inrichting volgens het beeldoverdrachtssysteem, be-25 doeld als verduidelijking van de onderhavige uitvinding?

Figuur 6, vooraanzicht van een vergroot weergegeven essentieel gedeelte van een voorbeeld van de ladingsover-drachtsinrichting volgens de onderhavige uitvinding?

Figuur 7, een tekening in doorsnede volgens de 30 lijn A-A in fig.6?

Figuur 8, een tekening van de spanningen die gebruikt worden voor de werking van de in fig.6 en 7 weergegeven ladingsoverdrachtsinrichting volgens deze uitvinding?

Figuur 9, een potentiaaldiagram ter verduidelijk— 35 ing van de werking van de in fig.6 en 7 weergegeven inrichting volgens deze uitvinding;

Figuur 10, vergroot weergegeven, een vooraanzicht van een essentieel gedeelte van een andere uitvoeringsvorm 7905798 "S.

-¾ -6- van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding;

Figuur 11, een doorsnede langs de lijn A-A in fig.10;

Figuur 12, een spanningsdiagram voor de werking 5 van de in fig.10 en 11 weergegeven uitvoeringsvorm;

Figuur 13, een potentiaaldiagram ter verduidelijking van de werking van de in fig.10 en 11 weergegeven uit-vo er ingsvorm;

Figuur 14 vooraanzicht van een andere uitvoerings-10 vorm vande onderhavige uitvinding;

Figuur 15, vergroot weergegeven, een vooraanzicht van een essentieel gedeelte van de in fig. 14 weergegeven uitvoeringsvorm ;

Figuur 16 en 17, doorsnedes, resp. langs de lij-15 nen A-A en B-B in fig. 15;

Figuur 18, een spanningsdiagram voor de werking van de uitvoeringsvorm, weergegeven in de fig.14 t/m 17;

Figuur 19, een potentiaaldiagram ter verduidelijking van de werking van de uitvoeringsvorm, weergegeven in 20 de fig.14 t/m 17;

Figuur 20, vergroot weergegeven, een vooraanzicht van een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Figuur 21, een spanningsdiagram voor de werking van de in fig.20 weergegeven uitvoeringsvorm; 25 Figuur 22 een potentiaaldiagram ter verduidelijk ing van de werking van de in fig.20 weergegeven uitvoeringsvorm;

Figuur 23, een vooraanzicht van weer een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Figuur 24, vergroot weergegeven, een vooraan-30 zicht van een essentieel gedeelte van de in fig.23 weergegeven uitvoeringsvorm;

Figuur 25,26 en 27, tekeningen ter verduidelijking van het mechanisme, dat het teveel aan ladingdragers van een verzonken kanaal elimineert; 35 Figuur 28, een vooraanzicht van het essentiele gedeelte van een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Figuur 29, 30 en 31, doorsnedes resp. langs de lijnen A-A, B-B en C-C in fig.28; 7905798 -7- *

Figuur 32, een spanningsdiagram; en

Figuur 33, een potentiaaldiagram en een bandmo- deldiagram.

In het hierna volgende zal met betrekking tot de 5 figuren een beschrijving gegeven worden van de onderhavige uitvinding, waarbij een teveel aan ladingdragers dat niet meer verwerkt of opgeslagen kan worden door het licht ontvangende en opslaggedeelte via de oppervlaktetoestand gerecombineerd wordt met de meerderheidsladingdragers, waardoor eliminatie 10 optreedt.

Aan de hand van de figuren 3 en 4 zal het mechanisme van deze uitvinding, dat het teveel aan ladingdragers in het bijzonder het teveel aan ladingdragers in het ladingop-slaggedeelte van het oppervlaktekanaal verwijdert en elimi-15 neert, beschreven worden.

Fig.3 en 4 tonen het ènergiebandmodel van een MOS-constructie, waarbij een isolerende laag SiC^ aangebracht is op het siliciumsubstraat P-Si van het P-type en een poort-elektrode op de isolerende laag aangebracht is. Bij boven— 20 staande struktuur wordt een vooraf bepaalde , ten opzichte van het substraat P-Si negatieve spanning aan de poortelektrode toegevoerd, waardoor het oppervlak van het substraat in de verrijkingstoestand gebracht wordt(zie fig.3). Een elektron een minderheidsladingdrager van het substraat, dat gevangen 25 wordt door de oppervlaktetoestand (recombinatiecentrum), aangegeven met x, wordt al gauw gerecombineerd met een gat φ (engelsïhole), waardoor aan het oppervlak nagenoeg geen elektronen meer aanwezig zijn. Wanneer nu een voorafbepaalde positieve spanning aan de poortelektrode toegevoerd wordt, waar-30 door het oppervlak van het substraat P-Si in de verarmings-toestand gebracht wordt (zie fig.4) en tegelijkertijd het teveel aan lading (elektronen) naar het oppervlak van het substraat verplaatst wordt, zal het elektron φ snel gevangen worden door die plaatsen in het oppervlak, waar nog geen elek-35 tron gevangen is. Het oppervlaktepotentiaal is dan een ab-sorptiepotentiaal voor het teveel aan lading(elektronen).

Strikt gesproken wordt een gedeelte van het oppervlak gevuld door op thermische wijze uit de valentieband gegenereerde 7905798

V

'fc -8- elektronen. Wanneer echter de verarmingstoestand van korte duur is, kan genoemd gedeelte verwaarloosbaar klein zijn. Bij het optreden van de verrijkingstoestand volgens fig.3 zal « het elektron van het teveel aan lading, dat in de verarmings-5 toestand van fig.4 gevangen was, gerecombineerd worden met het uit het substraat opgewekte gat, waardoor het van het teveel aan lading afkomstige elektron afgevoerd wordt als een stroom van meerderheidsladingdragers (gaten). Wanneer nu de toestanden volgens fig.3 en 4 herhaaldelijk en afwisselend optreden, 10 kan de excessieve lading af gevoerd of weggepompt worden. De absorptie (recombinatie)’ kapaciteit van de excessieve lading per periode , d.w.z. de afvoerkapaciteit of pompkapaciteit 2 2 per periode bedraagt ongeveer 1.x 10 /^um .

Volgens deze uitvinding wordt de excessieve la-15 ding door bovengenoemde afvoerwerking geelimineerd.

In het hierna vokpnde zal een uitvoeringsvorm van de.uitvinding nader beschreven worden. Eerst-zal een voorbeeld beschreven worden, waarbij onderhavige uitvinding toegepast is op een van een oppervlaktekanaal gebruikmakende la-20 dingsoverdrachtsinrichting, waarbij gebruik gemaakt wordt van een beelddetectie-inrichting van het beeldoverdrachtstype. Zoals reeds bekend en in fig.5 weergegeven is, bestaat een solid state beelddetectie-inrichting volgens het beeldover-drachtssysteem uit een beeldgedeelte 21, waarin een ladings-25 patroon ontstaat in reaktie op het gedetecteerde optische beeld of het ontvangen licht, een opslaggedeelte 22 dat tijdelijk het ladingspatroon of de video-informatie van het beeldgedeelte 21 opslaat, en een horizontaal schuifregister 23, dat de signalen uit het opslaggedeelte 22 in volgorde aan 30 het uitgangsdetectiegedeelte 24 , zoals b.v. een horizontale lijn, afgeeft. In dit geval zijn bovengenoemde elementen op een gemeenschappelijk halfgeleidersubstraat aangebracht.

Het beeldgedeelte 21 bestaat uit een twee-fase-klok, waarvan in fig.6 het vooraanzicht van een essentieel ge-35 deelte daarvan vergroot is weergegeven en in fig.7 de doorsnede daarvan langs de lijn A-A in fig.6 gegeven is. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een halfgeleidersubstraat 30 van een bepaald geleidbaarheidstype, b.v. siliciumsubstraat van 7905798 -3- 7.

4 het P-type met een verontreinigingsconcentratie van b.v.

14 3 5 x 10 /cm . Op het oppervlak van het siliciumsubstraat 30 wordt een eerste isolerende laag 31a aangebracht, bijvoor-beeld van het materiaal Si02, terwijl op deze eerste isoleren-5 de laag 31a weer twee eerste elektrodes 32a aangebracht zijn, welke elektrodes bandvormig en langwerpig zijn, en zich in horizontale richting evenwijdig aan elkaar en op een bepaalde afstand van elkaar uitstrekken. Een tweede isolerende laag 31b van b.v. het materiaal Si02 wordt nu aangebracht over de 10 eerste elektrodes 32a en de eerste isolerende laag 31a tussen de aangrenzende eerste elektrodes 32a. Daarna worden tweede elektrodes 32b , die elk weer bandvormig zijn en zich in horizontale richting uitstrekken, op die gedeelten van de tweede isolerende laag 31b aangebracht, waaronder zich gedeelten 15 van de eerste isolerende laag 31a bevinden en waar derhalve de gedeelten een grote dikte vertonen. Hierbij strekken de betreffende tweede isolerende lagen 32b zich met een bepaalde afstand van elkaar in horizontale richting uit. De aangrenzende eerste en tweede elektrodes 32a en 32b zijn elek-20 trisch verbonden, hetgeen ook het geval is met alle andere elektrodeparen, bestaande uit de eerste en tweede elektrodes 32a en 32b, waardoor elektrodeparen 32^ en 322 gevormd worden, waaraan de spanning 01 en 02 toegevoerd worden. In dit geval worden dus gemeenschappelijke spanningen toegevoerd aan 25 de eerste en tweede elektrodes 32a en 32b van de betreffende elektrodenparen 32^ en 322« De dikte van de isolerende lagen onder de eerste en tweede elektrodes 32a en 32b verschilt echter aanzienlijk. De dikte van de isolerende laag onder de eerste elektrode 32a wordt bijvoorbeeld 1400 £ , terwijl de 30 isolerende laag onder de tweede elektrode 32b een dikte heeft van b.v. 240θ£, waardoor zoals aan de hand van fig.l beschreven is, het oppervlaktepotentiaal van het substraat 30 (minimaal potentiaal) onder de eerste en tweede elektrodes 32a en 32b asymmetrisch is t.o.v. de opstellingsrichting van de elek-35 trodes, d.w.z. tevensde overdrachtsrichting van de lading.

De kanaalstopgebieden 33, die-van hetzelfde geleid-baarheidstype zijn als het substraat 30, echter t.o.v. laatstgenoemde van een hogere verontreinigingsconcentratie, die elk 7905798

'V

v -10- weer bandvormig zijn, worden eveneens op het substraat 30 aangebracht in een richting, die de richting van de betreffende elektrodes 32a en 32b kruist, in dit geval dus de verti -kale richting, waarbij ook nu weer een bepaalde afstand tus-5 * sen twee aangrenzende kanaalstopgebieden aangehouden wordt, en deze gebieden aan het oppervlak van het substraat 30 grenzen. Een ladingsoverdrachtskanaal wordt derhalve bepaald door het gebied tussen twee aangrenzende kanaalstopgebieden 33.

Een te detecteren optisch beeld wordt op het beeldgedeelte 21 10 vanuit zijn zijde of een zijde van het substraat 30 waarop de elektrodes 32a en 32b aangebracht zijn of de andere zijde daarvan geprojekteerd. Wanneer het optische beeld op het substraat 30 geprojekteerd wordt vanuit die zijde , waarop de elektrodes 3-a en 32b aangebracht zijn, zullen de elektrodes 32a en 15 32b als transparante elektrodes uitgevoerd zijn.

Zoals weergegeven is in fig.8, welke de realtie tussen de aan de betreffende elektrodeparen 32^ en 32^ toegevoerde spanningen 01 en 02 laat zien, en fig.9, een doorsnede van het beeldgedeelte 21 , welke althans tenminste nagenoeg 20 gelijk is aan hetgeen in fig.7 weergegeven is, en de fig.9B en 9C, welke de oppervlaktepotentiaaldiagrammen van het beeldgedeelte 21 in de betreffende toestanden aangeeft, wordt in de onderhavige uitvinding de aan het ene elektrodepaar 322 toegevoerde spanning 02 een vooraf bepaalde positieve span-25 ning ^*v* +1^V gekozen in de lichtontvang- en opslag- periode van tl tot t2, en wel steeds om de anderebeeldperiode (hierna aangeduid als A-beeldperiode) van tl tot t3 teneinde een potentiaal put of potentiaal dal te vormen, dat fungeert als opslaggedeelte s voor de minderheidsladingdragers in het 30 substraatgedeelte, dat korrespondeert met de onderzijde van de eerste elektrode 32a van een elektrodenpaar 322, zoals de figuren 9B en 9C tonen. De ladingdragers, d.w.z. de informa-tielading, die tijdens de ontvangst van licht opgewekt wordt, wordt in de betreffende opslaggedeelten s opgeslagen, zoals 35 in de fig. gearceerd is weergegeven. Hierbij wordt de door de betreffende opslaggedeelten s_ verwerkte of opgeslagen hoeveelheid lading bepaald door het potentiaalverschil Δε tussen de potentialen onder de elektrodes 32a en 32b van het betreffende elektrodenpaar 322, waarbij de lading, die het 7905798 > -liver schil Δ E overschrijdt de excessieve lading of het teveel aan lading f genoemd wordt. Ondertussen wordt gedurende het tijdsinterval tl tot t2 aan de elektrodes 32a en 32b van het andere elektrodenpaar 321 een vooraf bepaalde negatie-5 ve spanning van b.v. -5Volt toegevoerd, waardoor het oppervlak van het substraat, korresponderend met de onderzijde van de elektrodes van het elektrodenpaar 32^ in de verrij-kingstoestand gebracht wordt. Er is dus een periode Ύ , Gé waarin de met betrekking tot fig.3 beschreven recombinatie 10 uitgevoerd wordt, en een periode waarin een voorafbepaalde positieve spanning b.v. +5Volt, aan het elektroden paar 321 toegevoerd wordt waarbij aan het oppervlak van het substraat korresponderend aan de onderzijde van het elektrodenpaar 32^ een zodanige potentiaal toegevoerd wordt, waar-35 door een verarmingstoestand of inversie-toestand ontstaat en de excessieve ladingdragers f_ gevangen wordt door de opper-vlaktetoestand, die door de voorgaande recombinatie leeg of vakant gemaakt is. Deze periodes *Y en ΎWorden steeds weer herhaald. Fig.9B toont de toestand gedurende de perio-20 de , terwijl fig.9C de toestand gedurende de periode-V^ weergeeft.

Gedurende de lichtontvangst en opslagperiode van tl tot t2 worden barrières gevormd door tenminste de potentialen onder de tweede elektrodes 32b van het elektrodenpaar 25 32^, waardoor voorkomen wordt, dat de ladingdragers in de be treffende opslaggedeelten js wederzijds uitgewisseld worden, zoals fig.9B en 9C tonen.

Gedurende de periode van t2 tot t3 na de lichtontvangst en ppslagperiode van tl tot t2, bijvoorbeeld de 30 vertikale "blanking” periode van een televisiebeeld, wordt de lading van het beeldgedeelte 21 naar het informatieopslag-gedeelte 22 overgedragen op de gebruikelijke wijze, waarbij 2-fase klokspanningen aan de elel^trodeparen 32^ en 322 toegevoerd worden, voor het opwekken van een stapvormig potentiaal 35 die zoals door de lijn b in fig.l is weergegeven, asymmetrisch van vorm is, een en ander zodanig, dat achtereenvolgens overdracht plaatsvindt van het elektrodenpaar 32χ naar het elektrodenpaar 32^ en weer van laatstgenoemde naar eerstgenoemde 7905798

X

> -12- el ektr odenpaar, waarbij de ladingdragers overgedragen worden naar het in fig.5 weergegeven informatie-opslaggedeelte 22, waarbij genoemde overdracht plaatsvindt langs de vertikale lijn tussen de in fig.6 weergegeven aangrenzende kanaalstop-5 gebieden 33.

Gedurende de lichtontvangst en opslagperiode van t3 tot t4 in de volgende beeldperiode (aangeduid als de B-beeldperiode) , zoals in fig.8 is weergegeven, worden de spanningen 01 en 02 die een tegengestelde spanningsrelatie 10 bezitten ten opzichte van de spanningen 01 en 02 in de lichtontvangst en opslagperiode van tl tot t2 in de voorgaande A-beeldperiode, aan de elektrodenparen 32^ en 322 toegevoerd . voor het vormen van het opslaggedeelte s onder de eerste elektrode 32a van het elektrodenpaar 32^, hetgeen verschillend is 15 van het elektrodenpaar 322 , dat het opslaggedeelte s onder zijn elektrode 32a vormt in de A-beeldperiode. In de B-beeldperiode wordt gedurende de periode Ύ onder het elektro-denpaar 32^ de verrijkingstoestand gevormd, terwijl gedurende de periode de v er arm ing stoe sta nd gevormd wordt. D.w.z., 20 dat de aan het elektrodenpaar 322 toegevoerde spanning 02 zodanig gekozen wordt, dat de gedurende de periodes 'Ύ en toegevoerde spanningen herhaald worden.

Gedurende het tijdinterval van t4 tot t5 na de lichtontvangst en opslagperiode van t3 tot t4 worden de 2-25 fase klokspanningen 01 en 02 gebruikt voor het overdragen van de lading aan het beeldopslaggedeelte 22.

Daar het beeldopslaggedeelte 22, hethorizontale schuifregister 23 en het uitgangsgedeelte 24 in de laatste trap van het beeldgedeelte 21 althans tenminste nagenoeg iden-30 tiek zijn aan die van de solid state beelddetectie-inrichting van het beeldoverdrachtsprincipe volgens de tot dusver bekende systemen, voor wat betreft hun konstruktie en werking, zal een nadere beschrijving daarvan niet worden gegeven.

Zoals in het hierboven staande beschreven is, is 35 er in overeenstemming met de opbouw van de onderhavige uitvinding een opslaggedeelte, dat de gedurende de betreffende lichtontvangst en opslagperiode gebruikelijkerwij s door het daarop geprojekteerde beeld opgewekte ladingdragers (minder-heidsladingdragers) opslaat, terwijl er aangrenzend aan het 7905798 \ -13- * 91 op slagged eel te een gedeelte aangebracht is, waarin het af-voerproces oftewel het pompproces, d.w.z. het ontstaan van de verrijkings- en verarmingstoestanden, herhaald wordt teneinde de recombinatie van de door de oppervlaktetoestand ge-5 vangen lading en het vangen van de excessieve lading £ door de lege of vakante oppervlaktetoestand steeds weer te herhalen, anders gesteld de middelen voor het elimineren van de excessieve ladingdragers. Het "blooming" effekt als gevolg van excessieve ladingdragers kan derhalve op deze wijze ef-10 fektief vermeden worden.

Zoals hierboven beschreven is, zijn in de onderhavige uitvinding middelen aanwezig voor het elimineren van de excessieve ladingdragers. Hierbij wordt het teveel aan ladingdragers (minderheidsladingdragers) uiteindelijk afge-15 voerd als een stroom van meerderheidsladingdragers van het substraat, waardoor voorkomen wordt, dat excessieve ladingdragers in de andere opslaggedeelten terecht komen, waardoor deze ten nadele beïnvloed worden en het zogenaamde blooming verschijnsel ontstaat. Het blijkt in de onderhavige uit-20 vinding ook niet nodig te zijn een zogenaamd over-afvoergebied te vormen, een gebied, dat een ander geleidbaarheids-type als die van het substraat moet hebben, waardoor de integratiedichtheid verbeterd kan worden.

In de hierboven beschreven uitvoeringsvorm van 25 de uitvinding wordt de maximaal door het opslaggedeelte £ verwerkbare hoeveelheid lading, de verzadigingshoeveelheid lading, bepaald door het potentiaalverschil ^E tussen het potentiaal onder de eet opslaggedeelte s vormende elektrode en het potentiaal onder de gemeenschappelijk aan eerstgenoem-30 de verbonden elektrodes, zoals in de fig.9B en 9C is weergegeven. Zoals in fig.8 door middel van een gestippelde lijn is weergegeven, is het echter mogelijk dat de spanningen 0 1 i en 02 van de periode in de lichtontvangst en opslagperio- des van tl tot t2 en t3 tot t4 als eenspanning 0s gekozen 35 worden, die hoger is dan de spanningen V en V , die

02H 01H

aan het het opslaggedeelte s vormende elektrodenpaar toegevoerd zijn, b.v. een spanning +12Volt, hoger dan +10 Volt 7905798

V

-14- teneinde de hoeveelheid te verwerken lading te beperken.

D.w.z., dat tijdens de lichtontvangst en opslagperiod’e in de A-beeldperiode, gedurende de periode V de oppervlakte-potentiaaltoestand, identiek aan hetgeen in fig.9B weergege-5 ven is, een vorm zoals volgens fig.9D vertoont, terwijl daarentegen gedurende de periode^ een barrière ge vormd wordt onder de tweede elektrode 32b van het elektrodenpaar 321 welke dient voor het opslaggedeelte £, zoals in fig.9E is weergegeven. Op dit tijdstip (in de periode^) 10 wordt de spanning hoger dan de spanning 02 gekozen, waardoor de barrière <4ε^ kleiner is dan de barrière /[E onder de tweede elektrode 32b van het elektrodenpaar 322· Dienovereenkomstig wordt de door het opslaggedeelte £ te verwerken hoeveelheid lading bepaald door de barrière Δ-Ε^, waar-15 door de excessieve lading f over de barrière gaat en gevangen wordt door de oppervlaktetoestand onder de eerste elektrode 32a van het elektrodenpaar 32^. Het elimineren van deze excessieve lading wordt verkregen door de afvoer- of pompwerking, identiek aan hetgeen hierboven rèeds beschreven is,waar-20 door de excessieve ladingdragers uit het substraat afgevoerd worden als een meerderheidsladingdragersstroom. Bij het beperken van de hoeveelheid door het opslaggedeelte £ aan de pompzijde te verwerken lading, kan de verzadigingshoeveel-heid lading vastgelegd worden door de grootte van de barrière 25 Ae^ of de spanning 0Q een bepaalde marde te geven, waardoor het zogenaamde -korrektie en AGC verkregen kan worden door de grootte van de spanning fls te regelen.

De uitvoeringsvorm van deze uitvinding, weergegeven in de fig.6 t/m 9 , is van het twee-fase-kloktype, de 30 onderhavige uitvinding kan echter eveneens uitgevoerd zijn als een vier-fase kloktype, 3-fase-kloktype of verscheidene andere kloktypes. Voor b.v. het drie-fase kloktype, waarvan een vooraanzicht van het essentiele gedeelte in fig.10 is 1 weergegeven en een doorsnede langs de lijn A-A in fig.10 in 35 fig.ll is weergegeven, wordt op het oppervlak van het half-geleidersubstraat 30, b.v. het materiaal siliciumsubstraat, een isolerende laag 31 van Si02 materiaal van uniforme dikte b.v. 1200 & aangebracht. Op de isolerende laag 31 zijn weer 7905798 -15- bandvormige elektrodes aangebracht, die zich in horizontale richting evenwijdig aan elkaar en met een bepaalde afstand tussen elkaar uitstrekken. In dit geval worden de tweede elektrodes met elkaar verbonden, waardoor drie elektrodenpa-5 ren 32^, 322 en 32^ ontstaan en worden de spanningen 01,02 en 03 aan de betreffende elektrodenparen 32lf322 en 32^ toegevoerd .

De spanningen 01,02 en 03 worden als volgt gekozen: zoals in fig.12 is weergegeven, wordt bijvoorbeeld voor 10 de gedurende de lichtontvangst en opslagperiode van fel tot ψ t2 aan de elektrode 321 toegevoerde spanning 01 een bepaalde negatieve spanning , b.v. -5Volt gekozen om het opper vlak van het substraat onder de elektrode 32^ in een verrij-kingstoestand te houden; de gedurende de periode tl tot t2 15 aan de elektrode 322 toegevoerde spanning 02 is dan een bepaalde negatieve spanning V^2 r b.v. -5Volt, om het oppervlak van het substraat onder de elektrode 322 in een verrij-kingstoestand te doen geraken en om de pompspanning (engels: pumping voltage) toe te voeren, waarbij de periode a, gedu-20 rende welke de met betrekking tot fig.3 beschreven recombina-tiewerking uitgevoerd wordt, en de periode gedurende welke een bepaalde positieve spanning b.v. +5Volt , toege voerd wordt waardoor de excessieve ladingdragers gevangen wor den door de oppervlaktetoestand die leeg gemaakt is door de 25 voorgaande recombinatiewerking, met betrekking tot fig.4 reeds eerder beschreven, herhaald worden? terwijl voor de spanning 03, die aan de elektrode 322toegevoerd wordt, een bepaalde positieve spanning V^^'die aan de elektrode 32^ toegevoerd wordt, een bepaalde positieve spanning V^^b.v. 10 Volt ge-30 kozen wordt teneinde een potentiaal put op het oppervlak van het substraat onder de elektrode 32^ te vormen, waardoor een opslaggedeelte £ voor het opslaan van de informatielading ontstaat. 1

De fig.l3B en 13C zijn potentiaaldiagrammen van 35 de inrichting met een doorsnede zoals in fig,13A is weergegeven, en wel in de periodes ^ enIn dè toestand volgens fig,13B , d.w.z. de periode*^, zijn de substraatgedeelten, korresponderend met de gedeelten onder de elektrodes 32^ en 7905798 > -16- 322 in de verrijkingstoestand gebracht, waardoor door deze oppervlaktetoestand gevangen ladingen hierin gerecombineerd worden waardoor er een leegte ontstaat. In de toestand volgens fig.l3C, d.w.z. de periode*^, worden de excessieve la-5 dingdragers £ gevangen door de lege oppervlaktetoestand onder de elektrode 322. Deze gevangen excessieve ladingdragers worden in de volgende toestand volgens fig.l3B gerecombineerd en op deze wijze geelimineerd. Bovenstaande werking wordt herhaald waardoor de excessieve ladingdragers afgevoerd wor-10 den. De excessieve ladingdragers worden derhalve op deze wijze geëlimineerd. De overdracht van de signaalladingen van het lichtontvangst en opslaggedeelte naar het informatie-opslag-gedeelte wordt verkregen door drie-fase kloksignalen V02H en V03H aan betreffende elektrodes toe te voeren in 15 de periode van t2 tot t3. Hierbij worden gedurende de licht— ontvangst enopslagperiode van t3 tot t4 in de B-beeldperiode de identiek aan de in de periode tl tot t2 toegevoerde spanningen aan de betreffende elektrodes afgegeven, waardoor de excessieve ladingdragers afgevoerd en geelimineerd worden.

20 In het hierna volgende wordt een voorbeeld be schreven, waarbij de onderhavige uitvinding toegepast wordt op een solid state beelddetectie-inrichting of beeldontvangst inrichting voor één dimensie ( de zogenaamde lijndetectie— inrichting) (engels:line sensor). Fig.14 toont het schema van 2 5 een uitvoeringsvorm van bovengenoemde beeldontvangstinrich-ting. In deze uitvoeringsvorm zijn een aantal opslaggedeelten of lichtontvangst en opslaggedeelten 4la, welke beelden ontvangt en de bij de lichtontvangst opgewekte ladingdragers opslaat, op één lijn opgesteld waardoor een deeldetectiegedeel— 30 te 41 gevormd wordt, terwijl de schuifregisters 42A en 42B aan beide zijden van het beelddetectiegedeelte.41 opgesteld zijn waardoor een beeldontvangstinrichting van het twee-kanaalstype ontstaat. In de beeldontvangstinrichting van het tweekanaalstype worden de ladingdragers of informatieladingen 35 die opgewekt zijn bij de ontvangst van licht in om het andere lichtontvangst en opslaggedeelte 4la, eerst naar de schuifregisters 42A of 42B en vervolgens naar een uitgangsschakeling \ 7905798 < -17- 43 getransporteerd. Daarna' wordt de informatielading in volgorde daaruit uitgelezen.

Fig.l5 toont vergroot het vooraanzicht van het essentiele gedeelte van een uitvoeringsvorm van de L-dimen-5 sionale beeldontvangstinrichting van het tweekanaalstype, volgens de onderhavige uitvinding. Fig.16 toont een doorsnede langs de lijn A-A in fig.15 , terwijl fig.17 een doorsnede langs de lijn B-B in fig.15 toont.

Deze tweekanaals 1-dimensionale beeldontvangst- 10 inrichting bestaat uit een halfgeleidersubstraat, b.v. P- type siliciumsubstraat 50 met een verontreinigingsconcentra-14 3 tie van 5 x 10 /cm en een isolerende laag 51 van Si02 materiaal met een dikte 1200S, dat op het oppervlak van het substraat 50 aangebracht is. Een kanaalstopgebied 53, dat 1 5 van hetzelfde geleidbaarheidstype is als het substraat 50 echter van een hogere verontreinigingsconcentratie als het substraat 50 wordt op het oppervlak van genoemd substraat aan-gebracht. Dit kanaalstopgebied 53 bestaat uit bandvormige gedeelten 53a, die evenwijdig aanelkaar opgesteld zijn in een 20 richting die de opstellingsrichting van de betreffende licht-ontvangst en opslaggedeelten 41a oftewel de richting van het detectiegedeelte 41 kruist, teneinde de betreffende licht-ontvangst en opslaggedeelten 4la van elkaar te scheiden, en gedeelten 53b die langs de opstellingsrichting van het detec- 2 tiegedeelte 41 opgesteld zijn om de uiteinden van de aangrenzende gedeelten 53a met elkaar te verbinden. Hierbij verbinden de betreffende gedeelten 53b verschillende uiteinden van de gedeelten 53a, zodanig, dat een zig-zagpatroon van het kanaalstopgebied 53 in zijn geheel ontstaat.

30 Een transparante bandvormige detectie-elektrode, de zogenaamde foto-poortelektrode 54 wordt b.v. op de isolerende laag 51 aangebracht, zodanig, dat de door de gebieden 53a van het kanaalstopgebied 53 begrensde gedeelten langs het midden van het substraat 50 gekruist worden, terwijl 35 op de laag 51 langs beide zijden van de foto-poortelektrode 54 de pompelektrodes 55A en 55B aangebracht worden, die bandvormig zijn en evenwijdig aan elkaar lopen en dienen voor 7905798 % -18- het elimineren van de excessieve lading zoals in het hierna volgende beschreven zal worden. Bovendien worden langs beide buitenzijden van de elektrodes 55A en 55B op de laag 51 de transport-of overdrachtspoortelektrodes 56A en 56B aan— 5 gebracht.

De schuifregisters 42A en 42B bevinden zich buiten de gedeelten 53b van de kanaalstopgebieden 53. De schuif-registers 42A en 42B kunnen zowel van het oppervlaktekanaal type als van het verzonken kanaal type en zowel van het twee-10 fase kloktype als het drie-fase kloktype of het vier-fase-kloktype enz. zijn, in alle gevallen geldt echter, dat zij zodanig opgesteld zijn, dat de betreffende bit overeenkomt .....met om het andere lichtontvangst en opslaggedeelte 41a.

In het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld zijn de schuifregis-15 ters 42A en 42B uitgevoerd met 2-fase klokladingsoverdrachts-elementen van het verzonken kanaaltype. Zoals in de fig.15 en 17 is weergegeven worden de eerste isolerende lagen 51a , elk vervaardigd uit b.v. S1O2 en met een dikte van 2400&, op het oppervlak van het substraat 50 aangebracht , terwijl 20 de eerste elektrodes 57a op de eerste isolerende laag 5la op een bepaalde afstand van elkaar aangebracht zijn. De betreffende eerste elektrodes 57a zijn zodanig opgesteld dat zij zich bevinden op die gedeelten, die korresponderen met de gedeelten tussen aangrenzende gedeelten 53a van het kanaalstop-25 gebied 53 en al dan niet via de gedeelten 53b tegenover elkaar staan. De tweede isolerende lagen 51b, die elk weer uit b.v. SiC>2 vervaardigd zijn en een dikte van 1200& hebben, zijn op het oppervlak van het substraat 50 aangebracht tussen aangrenzende eerste elektrodes 57a, terwijl de tweede elektro-30 des 57b op de tweede isolerende lagen 51b aangebracht zijn. Aangrenzende eerste en tweede elektrodes 57a en 57b worden met elkaar verbonden, terwijl elk elektrodenpaar bestaande uit de elektrodes 57a en 57b om het andere paar elektrisch gekoppeld zijn, waardoor twee elektrodenparen 57A1, 57A2 en 35 57B1, 57B2 ontstaan, die overeenkomen met de betreffende schuifregisters 42A en 42b. In de fig.16 en 17 heeft het ver- . wijzingscijfer 58 betrekking op een verzonken kanaalgebied, dat aangebracht is op het oppervlak van het substraat 50 en 7905798 —19— Λ- een ander geleidbaarheidstype als het substraat 50 bezit.

Een optisch beeld wordt op het detectiegedeelte 41 geprojekteerd. In dit geval wordt het optische beeld ge-projekteerd vanuit cfe zijde van het substraat 50, waarop het 5 detectiegedeelte 41 aangebracht is. De detectie-elektrode 54 wordt derhalve als transparante elektrode uitgevoerd.

De werking van de 1-dimensionale beeldontvangst-inrichting zal nu beschreven werden met betrekking tot fig.

18, welke de aan de betreffende elektrodes toegevoerde span-10 ningen weergeeft en de figuren 19B, 19C en 19D, die.de minimale potentialen op de doorsnede van fig.l9A weergeven, welke althans tenminste nagenoeg identiek is als fig.16 op de lijn A-A in fig.15. In dit geval vormt een aan de detectie-elektrode 54 toegevoerde spanning 0s potentiaalputten voor de min-15 derheidslading-dragers in de betreffende gedeelten 4la van het detectiegedeelte 41 gedurende de hele periode, terwijl een bepaalde positieve spanning Vs, die het betreffende gedeelte in een zodanige toestand brengt, dat de minderheids-ladingdragers opgeslagen worden , b.v. +15Volt gekozen 20 wordt. Een spanning 0t, die gedurende de lichtontvangst en opslagperiodes van tl tot t2, van t3 tot t4, ...... aan de overdrachtspoortelektrodes 56A en 56B toegevoerd gaat worden wordt VfcL, b.v. 0 Volt gekozen waardoor de substraat-oppervlakken onder de elektrodes 56A en 56B barrières vormen 25 voor de minderheidsladingdragers. Voor de spanning die gedurende de periodes van tl tot t2, t3 tot t4,...., aan de pompelektrodes 55A en 55B toegevoerd wordt, wordt een zodanige spanning gekozen, dat de periode-'V'!, waarin een vooraf-

Cl bepaalde negatieve spanning VpL, b.v. -5Volt afgegeven wordt 30 om de substraatoppervlakken onder de elektrodes 55A en 55B in de verrijkingstoestand te brengen, en de periode waarin een vooraf bepaalde positieve spanning Vp}4, b.v. +5Volt toegevoerd wordt om dezelfde substraatoppervlakken in de ver-armingstoestand of inverse toestand te brengen, herhaald wor-35 den. De periodes van-tl tot t2, t3 tot t4,...., korresponde-ren met die periodes, waarin de schuif registers 42A en 42B de informatieladingen aan de uitgangsschakeling 43 overdragen zodat gedurende de periodes van tl tot t2, t3 tot t4, ......

7905798 * -20- de aan twee elektrodenparen 57A1, 57A2 en 57B1, 57B2 van de schuifregisters 42A en 4 2B toegevoerde spanningen 01A, 0%A en 0j:B, 02£ twee-fase klokspanningen gekozen worden.

Gedurende de periodes van t2 tot t3, t4 tot t5, 5 worden de ladingdragers/het detectiegedeelte 41. ge transporteerd naar de schuifregisters 42A en 42B. Gedurende de periodes t2 tot t3, t4 tot t5, .... wordt dus voor de aan de transportpoortelektrodes 56A en 56b toegevoerde spanning 0t een vooraf bepaalde positieve spanning gekozen, b.v.

10 +15 Volt, terwijl voor de aan de pompelektrodes 55A en 55B

toegevoerde spanning 0P een voorafbepaalde positieve spanning VpH/ van bijvoorbeeld +10Volt, gekozen wordt, hetgeen hoger is dan de pompspanning , welke aande pompelektrodes 55A en 55b toegevoerd was. De spanningen 02Ά en die toe- 15 gevoerd worden aan het elektrodenpaar van de schuifregisters 42A en 42B, welke korresponderen met om de andere lichtont-vangst en opslaggedeelten 4la, in het weergegeven voorbeeld de elektrodes 57A2 en 57B1 zijn in dit geval een voorafbepaalde positieve spanning VCH# bijvoorbeeld+20 volt, waardoor ;20 de minimale potentialen van het verzonken kanaal onder de elektrodes zodanig is, dat de informatielading (minderheids-ladingdragers) opgeslagen kan worden.

Dit heeft tot gevolg, dat in de lichtontvangst en opslagperioden van tl tot t2, t3 tot t4......, een poten- 25 tiaalput gevormd wordt '.in het lichtontvangst en opslaggedeel-te 41a onder de detectieelektrode 54, zoals in de figuren 19B en 19C weergegeven is. De aan de hoeveelheid ontvangen licht korresponderende informatielading wordt derhalve hierin opgeslagen. Gedurende de periode 'y' binnen de perioden van tl tot 30 t2, t3 tot t4, ...... worden de substraatoppervlakken onder de pompelektrodes of afvoerelektrodes 55A , 55B en de trans-portelektrodes 56A, 56B in de verrijkingstoestand gébracht, waardoor een barrière gevormd wordt, die voorkomt, dat de ladingdragers in het opslaggedeelte 4la getransporteerd wor-35 den, daarnaast worden de door de oppervlaktetoestand gevangen ladingen gerecombineerd, zoals met betrekking tot fig.3 beschreven is. Gedurende de volgende periode/y^ worden de substraatoppervlakken in de gebieden onder de elektrodes 55A en 7905798 -21- 55B , aangrenzend aan het gedeelte 41a in de verarmingstoe-stand gebracht, zoals in fig,19C is weergegeven en wordt de excessieve lading f in het opslaggedeelte 41a gevangen door de oppervlaktetoestand die leeg gemaakt is door het voor-5 gaande recombinatieproces, zoals met betrekking tot fig.4 beschreven is, om vervolgens bij de recombinatie in de volgende periode^ geelimineerd te worden. D.w.z, dat er = zodanige middelen aanwezig zijn, dat de excessieve lading f in het opslaggedeelte 41a onderworpen wordt aan het "pomp” 10 proces door middel van bovengenoemde herhaling van de periodes en 'y', in gedeelten aangrenzend aan het opslaggedeel-te 41a, waardoor deze excessieve lading geelimineerd wordt. Gedurende bovengenoemde pomp- of afvoerperiode is de potentiaal onder de transportpoortelektrodes 56A en 56b zodanig, 35 dat voorkomen wordt, dat lading van het opslaggedeelte 4 IA getransporteerd wordt naar andere gedeelten, b.v. de schuif-registers 42A en 42B, terwijl het kanaalstopgebied 53 de vermenging van ladingen in de betreffende opslaggedeelten 41a voorkomt.

20 In de volgende periodes van t2 tot t3, t4 tot t5,...., zoals in fig.l9D is weergegeven, wordt de potenti-aalbarriere in het gedeelte onder de transportelektrodes 56A en 56B, waarin geen gedeelte 53b van het kanaalstopgebied 53 aanwezig is, verwijderd. De informatieladingdragers in het 25 lichtontvangst en opslaggedeelte 41a wordt dus overgedragen naar het gedeelte onder de eerste elektrode 57A van de schuif-registers 42A en 42B.

De informatiedrager , die op deze wijze naar de gedeelten van de schuifregisters 42A en 42b getransporteerd 30 zijn, wordt gedurende de volgende periodes van t3 tot t4, t5 tot t6, ...., aan de uitgangsschakeling 43 afgegeven door het toevoeren van twee-fase klokspanningen Pja' ^2A en ^1B $22 aan de elektrodes. Tegelijkertijd vinden de eerder vermelde lichtontvangst en de daarmee korresponderende ladings-35 opslag in het detectiegedeelte 41 plaats.:

De in het lichtontvangst en opslaggedeelte 4la van het detectiegedeelte 41 verwerkte hoeveelheid lading, de 7905798 i* .. <*· -22- verzadigingshoeveelheid lading wordt bepaald door het verschil AEs tussen het potentiaal in het gedeelte onder de afvoer-elektrodes 55A en 55B, aangrenzend aan het opslaggedeelte 4*La in de periode'^ (zie fig.l9C) en het potentiaal gedurende 5 de transportperiode naar de schuifregisters (zie fig.l9D). Zoals in fig.l9D is weergegeven blijft er in de weergegeven uitvoeringsvorm in het opslaggedeelte 41a een lading r ach-ter, die niet naar de schuifregisters 42A en 42B getransporteerd wordt,.deze lading r heeft echter geen invloed op het 10 uitlezen van de informatie, daar de lading r steeds daar blijft staan.

In de met betrekking tot de figuren 16 t/m 19 beschreven l-.dimensionale beeldontvangstinrichting bevinden zich middelen voor het elimineren van de excessieve lading 15 van de afvoerelektrodes 55A en 55b , die langs beide zijden van het lichtontvangst en opslaggedeelte 41a dat door het kanaal stopgebied 53 afgescheiden is, opgesteld staan. De middelen voor eliminatie van de excessieve lading kan echter gevormd worden zoals weergegeven is in fig.20, die , vergroot, 20 een vooraanzicht geeft van een essentieel gedeelte van een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding. In de uitvoeringsvorm volgens fig.20 vertonen de gebieden 53b van het kanaal-stopgebied 53 een zodanige breedte in het gedeelte onder de afvoerelektrodes 55A of 55B, waardoor de middelen voor elimi-25 natie van de excessieve lading slechts aan één zijde van het lichtontvangst en opslaggedeelte 41a ontstaat. In deze uitvoeringsvorm is het mogelijk om de met betrekking tot fig.19 beschreven overblijvende lading r te elimineren.

Fig.2l toont de aan de betreffende elektrodes in 30 de uitvoeringsvorm volgens fig.20 toegevoerde spanningen, fig.22A is een doorsnede langs de lijn A—A in fig.20, terwijl de fig.22B, 22C en 22D de minimale potentialen in de doorsnede volgens fig.22A tonen. In deze uitvoeringsvorm wordt voor de aan de detectie-elektrode 54 toegevoerde spanning J3s 35 een voorafbepaalde positieve spanning Vs, b.v. +10 volt, gedurende alle periodes gekozen; voor de gedurende de lichtontvangst en opslagperiodes van tl tot t2, t3 tot t4, ...... aan 7905798' -23- de transportpoortelektrodes 56A en 56b toegevoerde spanning 0t wordt een vooraf bepaalde positieve spanning V^, b.v.

0 volt, gekozen, analoog aan het voorgaande voorbeeld, terw-wijl voor de gedurende de periodes van tl tot t2, t3 tot t4, 5 ...., aan de pomp-of afvoerelektrodes 55A en 55B toegevoerde spanning 0P dezelfde spanning als in het voorgaande voorbeeld gekozen wordt, zodanig, dat de periodes Ύ en waarin de voorafbepaalde negatieve en positieve spanningen en b.v. -SVölt en +5Volt voor het af voer of pompproces toege-10 voerd worden, herhaald worden. Op hetzelfde ogenblik worden de klokspanningen aan de schuifregisters 42A en 42B toegevoerd.

Gedurende de volgende periodes van t2 tot t3, t4 tot t5,...., waarin de informatie-drager van het detectie-15 gedeelte 41 getransporteerd wordt naar de schuifregisters 42A en 42B, wordt voor de aan de transportpoortelektrodes 56A en 56B toegevoerde spanning j3t een vooraf bepaalde positieve spanning van bijvoorbeeld +20Volt gekozen. Op dit ogenblik wordt voor de aan de pomp-of af voer elektrodes 55A en 20 55B toegevoerde spanning J0P een voorafbepaalde positieve spanning νρΗ gekozen, b.v. +15 volt, hoger dan de pompspan-ning of afvoerspanning VpM. Voor de spanningen en die toegevoerd worden aan de elektrodenparen van de schuifregisters 42A en 42B , korresponderen met om de andere licht-25 ontvangst en opslaggedeelten 4la, de elektrodes 57A2 en 57B1 in de weergegeven uitvoeringsvorm wordt een voorafbepaalde positieve spanning.b.v. +25 volgt gekozen.

Gedurende de lichtontvangst en opslagperiodes tl tot t2, t3 tot t4,......, die eveneens de ladingstransport- 30 periodes in de schuifregisters 42A en 42B zijn, zoals in de figuren 22B en 22C weergegeven en met betrekking tot de figuren 19B en 19C is weergegeven, wqrdt de excessieve lading f door de afvoerwerking geëlimineerd. In deze uitvoeringsvorm wordt de eliminatie van de excessieve lading alleen aan één 35 zijde van het opslaggedeelte 4ia uitgevoerd. Gedurende de volgende periodes van t2 tot t3, t4 tot t5,...... wordt de in fig.22D getoonde stapvormige potentiaal gevormd en worden 7905798 *· -24- bijna alle informatiedragers in het opslaggedeelte 41a naar de schuif registers 42A en 42B getransporteerd.

In bovengenoemde uitvoeringsvorm worden de pomp-of afvoerspanning en de twee-fase klokspanningen als onafhan-5 kelijke spanningen aan de schuifregisters 42A en 42B toegevoerd, in enkele gevallen is het echter mogelijk om één van de 2-fase spanningen als afvoerspanning te gebruiken. Daartoe wordt de afvoerelektrode aangebracht door een deel van één van de elektrodenparen van het schuifregisters 42A en/of 42B 10 langer te maken.

In het hierna volgende wordt een voorbeeld beschreven, waarbij de onderhavige uitvinding toegepast wordt op een twee-dimensionale beeldontvangstinrichting van het inter-lijn overdrachtstype.

15 Een algemenebeschrijving van een solid state beeld- detectie-inrichting van het interlijn overdrachtstype zal met betrekking tot fig.23 gegeven worden. Deze solid state beelddetectie-inrichting is voorzien van een aantal lichtont-vangst en opslaggedeelten 61, die beelden ontvangen en de 20 bij de ontvangst van deze beelden opgewekte informatielading-dragers opslaan en als beeldelementen fungeren, en daarbij in rijen en kolommen, d.w.z. in horizontale en vertikale richtingen opgesteld zijn, vertikale schuifregistergedeelten 62, die elk bestaan uit ladingsoverdrachtselementen die op • 25 een vertikale lijn opgesteld zijn voor de lichtontvangst en opslaggedeelten 61 op elke gemeenschappelijke vertikale lijn, en een horizontaal schuifregistergedeelte 63, bestaande uit ladingsoverdrachtselementen, welke gemeenschappelijk aan de betreffende vertikale schuifregistergedeelten 62 aangebracht 30 is. Daarbij is een uitgangsschakeling 64 met het horizontale schuifregister 63 verbonden.

In bovengenoemde solid state beelddetectieinrich-ting geldt bijvoorbeeld voor een oneven raster, dat de in reaktie op het ontvangen licht in de lichtontvangst en op-35 slaggedeelten op om de andere horizontale lijn opgewekte in-formatieladingdragers naar de vertikale schuifregisters 62 getransporteerd worden; de informatieladingdragers in elke , horizontale lijn vanuit de vertikale schuifregisters 62 naar 7 9 n ^ 7 9 8 -25- het horizontale schuifregister 63 getransporteerd worden; deze informatieladingdragers in volgorde vanuit het horizontale schuifregister 63 aan de uitgangsschakeling 64 afgegeven worden; en de informatiesignalen in volgorde uit deuitgangs-5 schakeling 64 afgenomen worden. In een even raster worden de informatieladingdragers in de lichtontvangst en opslaggedeel-ten 61 op de overige horizontale lijnen naar de vertikale schuifregisters 62 getransporteerd, om vandaar uit weer overgedragen te worden naar het horizontale schuifregister 63 en 10 uiteindelijk naar de uitgangsschakeling 64, waarna analoog aan het oneven raster deze informatiesignalen in volgorde uit de uitgangsschakeling 64 afgenomen worden.

Fig.24 toont het vooraanzicht van een essentieel gedeelte van de solid state beelddetectie-inrichting van het 15 interlijn overdrachtstype, waarop de onderhavige uitvinding toegepast is. In de uitvoeringsvorm volgens fig.24 wordt een .konstruktie toegepast, die in principe gelijk is aan hetgeen toegepast was in de voorgaande 1-dimensionale beelddetectie-inrichting. De onderdelen in fig.24 , die korresponderen met 20 die in de figuren 15 en 20 zijn aangegeven met dezelfde ver-wijzingscijfers , .en een nadere beschrijving daarvan zal niet worden gegeven. Het licht ontvangst en opslaggedeelte 61 en het vertikale schuifregister 62, beide in fig.24, korresponderen met het lichtontvangst en opslaggedeelte 4la en de 25 schuifregisters 42A en 42B in de fig.15 en 20. Het kanaal-stopgebied 53 is zodanig gevormd, dat de betreffende lichtontvangst en qpslaggedeelten 61 en de met de gedeelten 61 verbonden wederzijdse gedeeelten van de schuifregisters 62 afgescheiden worden, met uitzondering van bepaalde gedeelten 30 van de schuifregisters 62, zodat het kanaalstopgebied 53 slechts die gedeelten 61 omgeeft, die niet verbonden zijn met de schuifregisters 62.

In deze uitvoeringsvorm zijn de betreffende vertikale schuifregisters 62 van het 2-kloktype. In overeenstem-35 ming met dit type beelddetectie-inrichting zijn de eerste en tweede elektrodes 57a en 57b op de gemeenschappelijke -v lijn naar de betreffende schuifregisters 62 gemeenschappelijk in horizontale richting opgesteld, waarbij 1 bit daarvan kor- 7905798 Μ

V

-26- re sponde er t met twee in horizontale richting aangrenzende gedeelten 61. In elk schuifregister 62 wordt de dikte van de isolerende laag onder de eerste elektroden 57a dikker gekozen dan die onder de tweede elektroden 57b, zodat een zo-5 genaamd opslaggedeelte St voor de ladingdragers onder de eerste elektrode 57a gevormd wordt, en een zogenaamd trans-portgedeelte Tr onder de tweede elektrode 57b gevormd wordt. Tussen het opslaggedeelte St en het korresponderende licht-ontvangst en opslaggedeelte 61 is een transportpoortelektro-10 de 56 aangebracht, welke dient voor regeling van het proces.

In deze uitvoeringsvorm is de transportpoortelektrode 56 gelijk aan de tweede elektrode 57b. Tussen de transportpoort elektrode 56 en het opslaggedeelte 61 is een afvoerelektrode 55 aangebracht, welke dient als middel voor eliminatie van 15 de excessieve ladingdragers.

De detectie elektrode 54, aangebracht op het lichtontvangst en opslaggedeelte 61 is uit-:gevoerd als ,b.v. een transparanten elektrode en is gemeenschappelijk aan de betreffende gedeelten 61 , zodat de detectie-elektrode 54 20 over het gehele oppervlak aangebracht kan worden.

De zoalshierboven geconstrueerde solid state beelddetectie-inrichting van het inter1ijnroverdrachts type kan op dezelfde wijze aangedreven worden als een normale beelddetectie-inrichting van dit type. Aan de pomp of afvoer 2^ elektrode 55 wordt echter in de lichtontvangst en opslagpe-riode (d.w.z. de periode waarin licht ontvangen en opgeslagen wordt) een spanning 0P toegevoerd, waarbij de periode Λ/ , waarin een zodanige spanning toegevoerd wordt, dat een f 3 verrijkingstoestand ontstaat in het aan het opslaggedeelte ^ 61 aangrenzende gedeelte , zodat de door de oppervlaktetoe- stand gevangen lading gerecombineerd wordt, en de periode"^ waarin een zodanige spanning toegevoerd wordt, dat een ver-armings- of inversielaag ontstaat, zodat de excessieve ladingdragers door de oppervlaktetoestand gevangen worden, her-,, haald worden. De excessieve ladingdragers in elk lichtont-vangst en opslaggedeelte 61 kunnen derhalve op dezelfde wijze geelimineerd worden als beschreven was met betrekking tot de 1-dimensionale beelddetectie-inrichting.

7905798 -27-

In de in fig.24 weergegeven uitvoeringsvorm bestaat de excessieve ladingdragers eliminerende inrichting uit een pomp- of afvoerelektrode 55, aangebracht tussen de opslaggedeelten 61 en een transportpoortelektrode 56. Het 5 is mogelijk, om de afvoerelektrode 55 zowel aan beide zijden van elk opslaggedeelte 61 aan te brengen, als slechts aan één zijde van elk gedeelte 61 en wel tegenover de transportpoortelektrode 56. Ook is het mogelijk, dat de afvoerelektrode 55 zowel gescheiden van de andere elektrodes, als ge-10 meenschappelijk aan een van de elektrodenparen van de schuif-registers 62 aangebracht wordt, waarbij de daaraan toegevoerde klokspanning eveneens gebruikt wordt als pomp- of afvoer-spanning (engels: pumping voltage). - Wordt de klokspanning als afvo er spanning gebruikt, of wordt de elektrode van het 15 schuifregister als afvoerelektrode gebruikt, zoals hierboven beschreven was, dan kan de breedte van het kanaalstopgebied 53 tussen aangrenzende opslaggedeelten 61 op de betreffende vertikale lijn klein gekozen worden. In een normale beeldde-tectie-inrichting is het namelijk noodzakelijk, dat de ver-20 bindende gedeelten van de korresponderende elektrodes van de betreffende schuifregisters op het kanaalstopgebied 53 aangebracht zijn tussen de opslaggedeelten 61, aangrenzend aan bovengenoemde vertikale lijn. In de normale beelddetectie-inrichting wordt derhalve de breedte van het gebied 53 rela-25 tief groot gekozen. Door echter het elektrode verbindende gedeelte als afvoerelektrode te gebruiken, kan de breedte van het kanaalstopgebied 53 kleiner gekozen worden, waardoor vermeden wordt, dat het benodigde oppervlak toeneemt door het aanbrengen van genoemde middelen voor eliminatie van exces-30 sieve ladingdragers, gebruikmakend van de afvoer- of pompwerking .

Bovengenoemde beschrijving geldt voor het geval, waarbij de excessieve ladingdragers in het ladingsopslagge-deelte in het oppervlaktekanaal geelimineerd worden, oftewel 35 waarbij een pomp- of afvo er structuur van het zogenaamde op-pervlaktekanaaltype aanwezig is. Volgens de onderhavige uitvinding geldt echter, dat zelfs wanneer het ladingsopslagge-deelte uitgevoerd is als het verzonken kanaaltype, de exces- 7905798 * «r -28- sieve ladingdragers geelimineerd kunnen worden, d.w.z. dat een pomp- of afvoerkonstruktie van het verzonken kanaaltype aanwezig is.

Een uitvoeringsvorm van genoemde middelen voor e-5 liminatie van excessieve ladingdragers, uitgevoerd als pomp-struktuur van het verzonken kanaaltype zal nu met betrekking tot de fig.25 en 26 beschreven worden. De fig.25 en 26 tonen het energiebandmodel van een konstruktie, waarbij gebruik gemaakt wordt van een siliciumsubstraat P-Si van het P-type, 10 een N* laag van lage verontreinigingsconcentratie op het substraat P-Si en tegen.het oppervlak van het substraat aangebracht is, een isolerende laag Si02 op de N~ laag aangebracht is, en een poortelektrode op de isolerende laag aangebracht is. In deze opstelling wordt een bepaalde negatieve spanning 15 t.o.v. de N laag aan de poortelektrode toegevoerd, waardoor een inversielaag op het oppervlak van de N laag ontstaat. Op het oppervlak van de inversielaag, in feite dus op het oppervlak van het substraat in een richting loodrecht op het blad van de figuren 25 en 26 en aangrenzend aan de N~laag, wordt 20 een kanaalstopgebied van het P-type met een hoge verontreiniging sconcentr at ie gevormd, waardoor de gaten φ van de meer-derheidsladingdragers van het substraat, aangebracht via het kanaalstopgebied, verzameld worden en de elektronen van de meerderheidsladingdragers in de N laag, die door de op-25 pervlaktetoestand (het recombinatiecentrum is in de fig.25 en 26 aangegeven met x ) gevangen worden,worden snel met de gaten (+) gerecombineerd. Er zullen dus bijna geen elektro- __ i nen ξ) op de oppervlaktetoestand aanwezig zijn. Vervolgens wordt een vooraf bepaalde positieve spanning t.o.v. de N~ 30 laag aan de poortelektrode toegevoerd, waardoor een vlakke bandtoestand ontstaat.Wanneer dus elektronen op het op pervlak van de ν’ laag aanwezig zijn, zullen dezé elektronen - door de lege oppervlaktetoestand gevangen worden. Wanneer nu de inversie toestand van fig.25 weer optreedt, worden de 35 op de oppervlaktetoestand gevangen elektronen (£) met de gaten (+) gerecombineerd en geelimineerd. Wanneer de elektro-nen(^) op de N laag excessieve ladingdragers zijn, worden deze excessieve ladingdragers geelimineerd door de toestan- 7905798 -29- * den volgens fig.25 en 26 te herhalen. Op deze wijze wordt de afvoerwerking voor de ecessieve ladingdragers uitgevoerd.

In fig.26 wordt de vlakke bandtoestand teweeg gebracht door de spanning op de poortelektrode. Beschouwen wij echter een 5 toestand, zoals deze in fig.27 is weergegeven, waarbij de poortspanning konstant op VQ gehouden wordt en de ladingdragers opgeslagen worden in het ladingsopslaggedeelte van het verzonken kanaaltype, zal bij een toename van de ladingdragers het bandmodel veranderen, zoals door de krommes bl,b2, 10 b3.....bm, ... bn aangegeven is en zal de vlakke bandtoe stand, aangegeven door de kromme bm optreden wanneer de ladingdragers een bepaalde hoeveelheid bereikt hebben. De gedeelten van de betreffende krommes bl t/m bn tussen de stippellijnen Cl en C2 tonen in dit geval de posities waarin de 15 dragers kunnen bestaan, zodat de vlakke bandtoestand inhoudt, dat de dragers op het oppervlak van de N laag arriveren en gevangen worden. De hoeveelheid ladingdragers die de vlakke band tot gevolg hebben, oftewel de verzadigingshoeveelheid ladingdragers in het verzonken kanaal (de verwerkte hoeveel-20 heid ) kan derhalve bepaald worden door de poort spanning V^.

Een uitvoeringsvorm van de uitvinding, waarbij bovengenoemde pomp- of afvoerwerking in het verzonken kanaaltype toegepast, wordt, zal nu met betrekking tot fig.28, enz. beschreven worden. In deze uitvoeringsvorm wordt de uitvin-25 ding toegepast op een solid state beelddetectie-inrichting van het verzonken kanaaltype volgens het interlijn overdracht sprincipe, waarvan de algemene konstruktie althans tenminste nagenoeg identiek is aan die van fig.23.

Fig.28 toont het vooraanzicht van een gedeelte 30 van de lichtontvangst en opslaggedeelten 61 en een gedeelte van de daarmee korresponderende vertikale schuifregisters 62, terwijl de fig.29 , 30 en 31 doorsnedetekeningen zijn langs de lijnen A-A, B-B en C-C in fig.28.

In deze uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt 35 tegen het oppervlak van een half gel eider substraat 50 van een bepaald geleidbaarheidstype, b.v. het P-type siliciumsub-straat, of tegen een groot gedeelte van het oppervlak daarvan, een kanaalstopgebied 53 met een hoge verontreinigingsconcen- 7905798 « -30- tratie en hetzelfde geleidbaarheidstype als die van het substraat 50 aangebracht. Dit kanaalstopgebied 53 wordt, identiek aan hetgeen in fig.24 is weergegeven, aangebracht teneinde de betreffende lichtontvangst en opslaggedeelten 61 5 en de wederzijdse gedeelten van de schuifregisters 62 met uitzondering van die gedeelten, die met de gedeelten 61 verbonden moeten worden af te scheiden, waardoor in feite die betreffende gedeelten 61 met uitzondering van de aan de schuifregisters 62 gekoppelde gedeelten omgeven worden.

10 Onder de gedeelten, die door de kanaalstopgebie- den 53 omgeven zijn voor het vormen van de gebieden 61 en onder die gedeelten, die de vertikale schuifregisters 62 vormen, worden op selektieve wijze gebieden 70 gevormd tegen het oppervlak van het substraat 50, waardoor een verzonken kanaal 15 met een van het substraat 50 verschillend geleidbaarheidstype , d.w. z. van het N-type geleidbaarheid ontstaat.

In deze uitvoeringsvorm is het schuifregister 62 eveneens van het 2-fase kloktype, Op de gemeenschappelijke horizontale lijn worden eerste en tweede elektrodes 57a en 20 57b aangebracht voor de betreffende schuifregisters 62. In elk schuifregister 62 wordt onder de eerste elektrode 57a een eerste isolerende laag 71a aangebracht, terwijl een tweede isolerende laag 7lb , dunner dan de eerste isolerende laag 71a onder de tweede elektrode 57b aangebracht wordt, teneinde 25 de potentialen onder de betreffende elektrodes 57a en 57b een verschillende diepte te geven. In het potentiaal van het verzonken kanaal, d.w.z. het minimale potentiaal, wordt een zogenaamd opslaggedeelte St gevormd onder de eerste elektrode 57a, waarin een potentiaalput ontstaat voor de minderheids-30 ladingdragers (informatieladingdragers), terwijl er een tran-sportgedeelte Tr onder de tweede elektrode 57b ontstaat, waar zich een potentiaal barrière vormt voor de potentiaalput. Op het gedeelte tussen het betreffende opslaggedeelte St en het korresponderende lichtontvangst en opslaggedeelte 61 is een 35 transportpoorteLektrode 56 aangebracht, die zich uitstrekt in verlengde van de tweede elektrode 57b. In dit geval is de op de opslaggedeelten 61 aangebrachte detecitie-elektrode 54 eveneens vervaardigd als transparante elektrode, welke via 7905798 * -31- * een isolerende laag 71c gemeenschappelijk over de opslagge-deelten 61 aangebracht is.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt de detector aan een bepaalde bewerking onderworpen, waardoor de met 5 betrekking tot de figuren 25, 26 en 27 beschreven werking ontstaat en de excessieve ladingdragers geelimineerd worden.

In deze uitvoeringsvorm zijn de eerste en tweede elektrodes 57a en 57b van de in overeenstemming met de betreffende op-slaggedeelten 61 aangebrachte schuifregisters 62 met elkaar 10 verbonden, waardoor twee elektrodenparen 57^ en 572 ontstaan.

Fig.32 toont de tijdbepaling van de aan de elektrodenparen 57^ , 57^ ‘toegevoerde spanningen 01, 02 en de aan de detectielektrode 54 toegevoerde spanning 0 ; fig.33A toont de doorsnede langs de lijn A-A in fig.28; de fig.33Bl, 33G1, 15 en 33D tonen de minimale potentialen op de doorsnede van fig.33A; terwijl de fig.33B2 en 33C2 bandmodeldiagrammen van het detectiegebied tonen.

De periodes van tl tot t2, t3 tot t4, .... in fig.

32 korr esponder en met de vertikale "blanking" periode van b.v.

20 een televisiebeeld. Gedurende deze periodes worden de infor -matieladingdragers in de lichtontvangst encpslaggedeeltën 61 naar de vertikale schuifregisters 62 getransporteerd, gedurende de periodes van t2 tot t3, t4 tot t5, ...., worden de aan de vertikale schuifregisters 62 toegevoerde informatielading-25 dragers naar de in fig.23 weergegeven horizontale schuifre-gisters 63 toegevoerd, terwijl gèdurende dezelfde periodes van t2 tot t3, t4 tot t5, .... eveneens de volgende cyclus van lichtontvangst en opslag van daarbij opgewekte ladingdragers uitgevoerd wordt.

30 Gedurende de transportperiodes van tl tot t2, t5 tot t6,.... vanuit het opslaggedeelte 61 naar het schuif-register 62, juist voorafgaand aan de transportperiodes van- uit het lichtontvangst enqpslaggedeelte en het vertikale schuifregister 62 naar het horizontale schuifregister 63 35 van b.v. een oneven raster (A-raster) wordt voor de aan een elektronenpaar 57^ toegevoerde spanning 01 een positieve hoge spanning V01H/b.v. +20 Volt gekozen teneinde een potentiaal put in het opslaggedeelte St onder de eerste elektrode 7905798 < « -32- 57a van het elektrodenpaar 57^ in het verzonken kanaal van het schuifregister 62 te vormen, zoals fig.33D laat zien, en eveneens teneinde de potentiaalbarrière onder de transpor tpoort elektrode 56 tussen het opslaggedeelte St en het 5 daarmee korresponderende opslaggedeelte 61 te verlagen voor het overdragen van de informatiedragers in het opslaggedeelte 61 van om de andere horizontale lijn. Tegelijkertijd wordt voor de aan het andere elektrodenpaar 5?2 toegevoerde spanning 02 b.v. 0 volt gekozen, om te voorkomen, dat de informa-10 tieladingdragers in het aan bovengenoemd elektrodenpaar kor-responderend opslaggedeelte naar het schuifregister 62 getransporteerd wordt. Gedurende de volgende periodes van t2 tot t3, t6 tot t7, .... worden 2-fase klokpulsen aan de 2 elektrodenparen 57^ en 5?2 toegevoerd om de ladingdragers in 15 de betreffende schuifregisters 62 in vertikale richting te transporteren. Gedurende de ladingstransportperiodes van t3 tot t4t7 tot t8, .... vanuit het opslaggedeelte naar het vertikale schuifregister 62 , juist voorafgaand aan de transpo rtperiodes van t4 tot t5, t8 tot t9.....vanuit het opslag- 20 gedeelte en het vertikale schuifregister 62 naar het horizontale schuifregister 63 in de daarop volgende even rasters (B-rasters) wordt voor de aan het elektrodenpaar 572 toegevoerde spanning 02 een positieve voorafbepaalde spanning b.v. 20 volt, gekozen voor het overdragen van de informatie-25 ladingdragers in elk ander opslaggedeelte 61 naar het opslaggedeelte St onder de tweede elektrode 57b, in tegenstelling dus tot bovengenoemde periodes tl tot t2, t5 tot t6, ....

Zowel gedurende de lichtontvangst en opslagperio-des van t2 tot t3, t4 tot t5, t6 tot t7, .... van de A-en 30 B-rasters, wordt voor de aan de detectieelektrode 54 afgegeven spanning 0s in deze uitvinding geen normale konstante spanning Vs gekozen, maar de pomp- of afvoerspanning, welke dient voor het elimineren van de excessieve ladingdragers.

D.w.z, dat gedurende deze lichtontvangst en opslagperiode 35 voor de spanning 0s de spanning V gekozen wordt, waardoor het oppervlak van het verzonken kanaal, het opslaggedeelte 61, oftwel het oppervlak van het verzonken kanaal dat het gebied 70 vormt in de als inversielaag optredende toestand 7905798 -33- beschreven met betrekking tot fig.25, gebracht wordt. Voor de spanning wordt bij voorbeeld -10 volt gekozen om de periodes *ya en·^ te herhalen, waarbij in de periode /ya de door de oppervlaktetoestand gevangen ladingdragers (elek-5 tronen) gerecombineerd worden, terwijl in de periode '7^ zoals met betrekking tot fig.27 beschreven is, een voorafbepaalde spanning, b.v. +5 volt, toegevoerd wordt voor het bepalen van de hoeveelheid opgeslagen ladingdragers, die de vlakke band in het opslaggedeelte 61 vormen.

10 Fig.33A toont een doorsnede van de detectieinrich- ting, de fig.33Bl en 33B2 tonen het minimale potentiaaldia-gram in de periode'"V van het de in fig.33A weergegeven door-snede en een bandmodeldiagram daarvan? terwijl de fig. 33C1 en 33C2 het minimale potentiaal diagram in de periode''/'^ en 15 een bandmodeldiagram daarvan tonen. Wanneer een ladingdrager (een excessieve ladingdrager) , een minimaal potentiaal tot gevolg heeft, groter dan het oppervlaktepotentiaal van het opslaggedeelte 61 (het potentiaal in het verzonken kanaal in het opslaggedeelte 61) , namelijk de vlakke band, 20 in de periode opgewekt wordt zoals in de fig.33Bl en 33B2 weergegeven is, zal de ladingdrager aan de oppervlakte komen en door de oppervlaktetoestand, die in de periode

cL

leeggemaakt is, gevangen worden. De excessieve ladingdrager wordt derhalve door herhaling van de periodes<Ya en gee-25 limineerd. Zoals hierboven beschreven is, wordt dus de exces-• sieve ladingdrager verwijderd, de informatieladingdragers beneden een vooraf bepaalde verzadigingshoeveelheid lading wordt gedurende de betreffende periodes van t3 tot t4, t7 tot t8 , ... of t5 tot t6/ t9 tot tlO,.... naar het schuif-30 register 62 getransporteerd, zoals fig.33D toont.

Daar zoals hierboven beschreven is, in de onderhavige uitvinding de excessieve ladingdragers geelimineerd worden, wordt voorkomen, dat exce's sieve ladingdragers met de informatieladingdragers vermengd worden, waardoor het zo-35 genaamde "blooming" effekt optreedt. Bovendien worden de excessieve ladingdragers .zelfs in het verzonken kanaaltype ten opzichte van het substraat als meerderheidsladingdragers afgevoerd, waardoor het nadeel inherent aan de afvoer van de 7905798 i -34- excess ie ve lading als minderheidsladingdragers vermeden wordt. Bij gebruikmaken van het verzonken kanaaltype wordt het oppervlak op dezelfde positie als het verzonken kanaalgedeelte gebruikt als het pomp of afvoergebied voor de excessieve la-5 dingdragers, waardoor het niet noodzakelijk is een afzonderlijke pomp- of afvoerelektrode aan te brengen, waardoor het oppervlak van de detectie-inrichting verkleind kan worden en genoemde inrichting door een eenvoudiger proces vervaardigd kan worden. Bij het afvoerproces waarbij gebruik gemaakt wordt 10 van het oppervlaktekanaaltype, geldt, dat wanneer een groot gedeelte van de minderheidsladingdragers zich op het oppervlak van het pomp - of afvoergebied bevindt, en dit oppervlak snel in een verrijkingstoestand gebracht, de mogelijkheid bestaat, dat alle ladingdragers met uitzondering van de door 15 de oppervlaktetoestand gevangen lading niet terug kunnen keren naar het opslaggedeelte en een gedeelte van de ladingdragers in het substraat afgevoerdwordt als minderheidsladingdragers. Om dit te voorkomen moet het oppervlak van het pomp- of afvoergedeelte in de verrijkingstoestand gebracht 20 worden, waarbij de opga'ngstijd (engels: rising-up time) langer is dan de diffusieresponsie tijd (engels: diffusion response time) van de minderheidsladingdragers.

Bij het afvoermechanisme van het verzonken kanaal type geldt, dat wanneer het oppervlak geïnverteerd wordt, 25 een elektrisch veld opgewekt wordt, die de meerderheidsla-dingdragers in het een kanaal vormend gebied 70( elektronen wanneer het gebied 70 een N laag is) naar de binnenkant van het gebied 70 aantrekken. Daar in dit geval het potentiaal van het gebied 70 steeds lager is dan dat van het substraat, 30 kan voorkomen worden, dat de excessieve ladingdragers als minderheidsladingdragers afgevoerd worden.

In bovengenoemde uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is het lichtontvangst en opslaggedeelte uitgevoerd als een zogenaamde MOS struktuur. Echter , ook wan-35 neer het opslaggedeelte uitgevoerd is als foto-diode, kan hetzelfde effekt verkregen worden. Bovendien kan in de plaats van het kanaalstopgebied 53 een ander geschikt, een barrière voor de ladingdrager vormend middel gebruikt worden.

7905798 i -35-

De uitvinding is uiteraard niet beperkt tot de in het voorafgaande beschreven en in de tekening weergegeven uitvoeringsvormen. Verschillende wijzigingen kunnen in de beschreven onderdelen en in hun onderlinge samenhang worden 5 aangebracht, zonder dat daardoor het kader van de uitvinding wordt overschreden.

i 7905798

Claims (6)

1. Ladingsoverdrachtsinrichting, gekenmerkt door a. een halfgeleidersubstraat; b. opslagmiddelen met een aantal op het substraat 5 afzonderlijk aangebrachte opslaggedeelten voor het opslaan van ladingdragers gedurende een vooraf bepaalde periode; c. overdrachtsmiddelen voor het transporteren van genoemde ladingdragers; d. een barrière vormende middelen ter voorkoming 10 dat de in de opslag gedeelten opgeslagen ladingdragers in genoemde vooraf bepaalde periode verplaatst worden; en e. een inrichting voor het verwijderen van excessieve ladingdragers, die een bepaalde koftstante hoeveelheid overschrijden, welke inrichting voorzien is van middelen voor 15 het gedurende genoemde vooraf bepaalde periode afwisselend toevoeren van een eerste en een tweede potentiaal aan voorafbepaalde gebieden van genoemd substraat, waarbij voor het. eerste potentiaal een zodanig potentiaal gekozen wordt, dat meerderheidsladingdragers van het substraat die met aan de 20 oppervlaktetoestanden gevangen ladingen gerecombineerd moeten worden op een oppervlak van het substraat geinduceerd worden en de tweede potentiaal zodanig gekozen wordt, dat genoemde excessieve ladingdragers door de oppervlaktetoestanden gevangen worden.

2. Solid state beelddetectie-inrichting, geken- merkt door a. een halfgeleidersubstraat van het ene geleid-baarheidstype met een oppervlak# b. een aantal uit gedeelten van het halfgeleider 30 substraat gevormde beeldelementen, die in reaktie op invallende bestraling gedurende een vooraf bepaalde période minder heidsladingdragers van het substraat opslaan, waarbij elk van de beeldelementen van elkaar gescheiden zijn door middel van middelen, die gedurende een vooraf bepaalde periode voor 35 genoemde minderheidsladingdragers een barrière vormen, c. uit gedeelten van het substraat gevormde en aan de beeldelementen geassocieerde schuif registers voor over- 7905798 -37- dracht of transport van de ladingdragers, en d. een inrichting voor het verwijderen van excessieve ladingdragers die een vooraf bepaalde kapaciteit van de beeldelementen overschrijdt, welke inrichting voorzien 5 is van middelen voor het afwisselend toevoeren van een eerste en een tweede potentiaal aan aan de beeldelementen aangrenzende gedeelten gedurende een vooraf bepaalde periode, waarbij het eerste en het tweede potentiaal voldoende groot zijn om het oppervlak van het substraat resp. in de verrijkings- en 10 de verarmingstoestand te brengen.

3. Solid state beelddetectieinrichting , gekenr- merkt door a. een halfgeleidersubstraat van het eerste ge-leidbaarheidstype met een daarvan vervaardigd groot opper- 15 vlak, b. een aantal beeldelementen van een tweede ge-leidbaarheidstype tegengesteld aan het eerste geleidbaarheids-type, die aangrenzend aan het oppervlak van het substraat aangebracht zijn voor het in reaktie op invallende straling ge- 2 20 durende een vooraf bepaalde periode opslaan van signaalla- dingen, waarbij elk van de beeldelementen van elkaar gescheiden zijn door kanaalstopgebieden van het eerste geleidbaar-heidstype, c. uit gedeelten van het substraat gevormde 25 schuifregisters, geassocieerd aan genoemde beeldelementen voor het transporteren van genoemde ladingdragers, en d. een inrichting voor het verwijderen van excessieve ladingdragers die een voorafbepaalde kapaciteit van de beeldelementen overschrijden, welke inrichting voorzien is 30 van middelen voor het afwisselend toevoeren van een eerste en een tweede potentiaal aan de beeldelementen gedurende een vooraf bepaalde periode, waarbij het eerste potentiaal zodanig gekozen is, dat de meerderheidsladingdragers van het substraat die met de in de oppervlakte toe standen gevangen la-35 dingen gerecombineerd moeten worden, op het oppervlak van genoemde beeldelementen geïnduceerd wordt, en het twe4de potentiaal zodanig gekozen is, dat excessieve ladingdragers over- 7905798 - 38- 4.- gedragen kunnen worden naar genoemd oppervlak teneinde door de oppervlaktetoestanden gevangen te worden.

4. Solid state beelddeteetie-inrichting , gekenmerkt door 5 een halfgeleidersubstraat met een daarvan vervaar digd oppervlak, . een met genoemd oppervlak van het substraat geassocieerd aantal detectiegebieden, welke gebieden althans tenminste nagenoeg op één lijn opgesteld zijn en in reaktie op 10 invallende straling gedurende, een vooraf bepaalde periode sig-naalladingen verzamelt, een met genoemd oppervlak geassocieerd eerste en tweede schuifregister, aangebracht aan beide zijden van genoemde lijn, waarbij de even genummerde detectiegebieden ver-15 bonden zijn met het eerste schuifregister en de oneven genummerde detectiegebieden verbonden zijn met het tweede schuifregister, een kanaalstopgebied, dat de detectiegebieden van elkaar scheidt, de even genummerde detectiegebieden van het 20 tweede schuifregister scheidt en de oneven genummerde gebieden van het eerste schuifregister scheidt, een tussen de detectiegebieden en de schuifregis-ters gelegen regelinrichting, die gedurende een vooraf bepaalde periode een potentiaalbarriere vormt voor de lading-25 dragers, een inrichting voor het verwijderen van excessieve ladingdragers van de detectiegebieden, welke inrichting geassocieerd is met de detectiegebieden op een vooraf bepaald oppervlak en voorzien is van middelen voor het af-30 wisselend toevoeren van een eerste en een tweede potentiaal aan voorafbepaalde gebieden van het substraat gedurende een vooraf bepaalde periode, waarbij het eerste potentiaal zodanig gekozen is, dat de meerderheidsladingdragers van het substraat, die met in de oppervlaktetoestanden gevangen ladingen 35 gerecombineerd moeten worden, op een oppervlak van het substraat geinduceerd worden, en het tweede potentiaal zodanig gekozen is, dat genoemde excessieve ladingdragers door de oppervlaktetoestanden gevangen wordtn. 7905798 V -39-

5. Solid state beelddetectie-inrichting, gekenmerkt door een halfgeleidersubstraat met een daarvan vervaardigd oppervlak, een op het substraat gevormde isolerende laag, 5 een op het eerste gedeelte van het substraat aangebracht beeld-detecterend gedeelte met een aantal in rijen en kolommen opgestelde detectie-elementen, die in reaktie op invallende straling signaalladingen verzamelt, een op een tweede gedeelte van het substraat aangebracht opslaggedeelte met een aan-10 tal in rijen en kolommen opgestelde opslagcellen voor het opslaan van in het detectiegedeelte verzamelde signaalladingen en een horizontaal schuifregister voor het lijn voor lijn uit het opslaggedeelte uitlezen van de signaalladingen, waarbij het gedetectiegedèelte voorzien is van elektrodes voor 15 het toevoeren van een potentiaal aan elk van de detectieele-menten, het opslaggedeelte voorzien is van elektrodes voor toevoer naar elk van de opslagcellen, waarbij de elektrodes voor het detectiegedeelte en het opslaggedeelte een asymmetrisch potentiaal in de horizontale (rij) richting afgeven 20 voor het transporteren van de signaLladingen in één richting waarbij de elektrodes voor het detectiegedeelte een eerste potentiaal afgeven voor het vormen van een potentiaalput of dal teneinde signaalladingen in voorafbepaalde detectie-elementen op te slaan en een tweede spanning afgeven teneinde 25 een potentiaal barrière voor signaalladingen in elementen, aangrenzend aan de eerder genoemde detecti^felementen te vormen, welke elektrodes tevens een derde en vierde potentiaal afwisselend toevoeren aan voorafbepaalde gedeelten van het substraat, waarbij het derde potentiaal zodanig gekozen wordt, 30 dat meerderheidsladingdragers van het substraat, die met aan de oppervlaktetoestanden gevangen ladingen gerecombineerd moeten worden, op een oppervlak van het substraat geinduceer worden, en het vierde potentiaal 2odanig gekozen is, dat excessieve ladingdragers door de oppervlaktetoestanden gevangen 35 worden gedurende periodes, waarin straling ontvangen wordt, en tenslotte de elektrodes voor het detectiegedeelte en het opslaggedeelte een periodische klokspanning toevoeren om de signaalladingen in één richting, de rij-richting, te transporteren gedurende een periode volgend op de periode, waarin' 7905798 *· -40- straling of licht ontvangen wordt.

6. Solid state beelddetectie-inrichting , gekenmerkt door: een halfgeleidersubstraat met een daarvan ver-5 vaardigd oppervlak, een op het substraat aangebracht en in rijen en kolommen opgesteld aantal beeldelementen, die in reaktie op invallend licht of straling gedurende een vooraf bepaalde periode signaalladingen verzamelen, een aantal met de rijen beeldelementen geassocieerde vertikale schuifregis-10 ters die de signaalladingen in één richting transporteren, een voor genoemde signaalladingen een barrière vormende inrichting , die wederzijdse stroming van de signaalladingen tussen de beeldelementen verhindert, elektrodes die een spanning aan het substraat afgeven voor het transporteren van de 15 signaalladingen en het verkrijgen van een "anti-blooming" effekt, welke spanningen bestaan uit een eerste en een tweede spanning, die gedurende genoemde vooraf bepaalde periode afwisselend aan bepaalde gedeelten van het substraat toegevoerd worden, waarbij de eerste potentiaal zodanig ge-20 kozen is, dat meerderheidsladingdragers van het substraat die met aan de oppervlaktetoe standen gevangen ladingen ge-recombineerd moeten worden, op een oppervlak van het substraat geïnduceerd worden, en het tweede potentiaal zodanig gekozen is, dat excessieve ladingdragers door genoemde 25 oppervlaktetoestanden gevangen worden. / 7905798