NL8105397A - Ladingsgekoppelde inrichting. - Google Patents

Description

ΕΗΝ 10206 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

''Ladingsgekqppelde inrichting".

De uitvinding heeft betrekking op een ladingsgekqppelde inrichting anvattende een halfgeleiderlichaam dat aan een qppervlak is voorzien van een stelsel van naast elkaar gelegen parallel-kanalen en van een se~ rie-uitgangsregister waarvan opeenvolgende ladingsq?slag/overdrach.telemen-5 ten elk met een parallel-kanaal zijn geassocieerd, waarbij het stelsel van parallel-kanalen twee deelgroepen anvat zodanig dat de parallel-kanalen altemerend tot een eerste en een tweede deelgroep behoren, en waarbij op het qppervlak nabij de parallel-serieovergang een elektrodenstelsel is aangebracht met behulp waarvan een door de parallel-kanalen getranspor-10 teerde rij van ladingspakketten kan warden opgesplitst in twee, met de deelgroepen corresponderende deelrijen die na elkaar in het serie-uitgangs-register kunnen warden gevoerd, welk elektrodenstelsel anvat#· een eerste kamvormige elektrode met een basisdeel dat zich in de vorm van een strook dwars over de parallel-kanalen uitstrekt en voorzien is van 15 vingers die zich vanaf het basisdeel in de ladingstransportrichting boven de parallel-kanalen van de eerste deelgroep uitstrekken; een tweede kamvormige elektrode met een basisdeel dat zich nabij de toppen van de vingers van de eerste kamvormige elektrode dwars over de parallel-kanalen uitstrekt en voorzien is van vingers die zich boven de parallel-20 kanalen van de tweede deelgroep interdigitaal tussen de vingers van de eerste kamvormige elektrode uitstrekken tot nabij het strookvormige basisdeel van de eerste kamvormige elektrode; een eerste en een tweede strookvormige stuurleketrode die zich dwars over de parallel-kanalen uitstrekken, en, op het qppervlak gezien, gelegen zijn 25 in de gebieden tussen de toppen van de eerste kamvormige elektrode en het basisdeel van de tweede kamvormige elektrode, resp. in de gebieden tussen de toppen van de tweede kamvormige elektrode en het basisdeel van de eerste kamvormige elektrode.

Een bekend type ladings-gekopppelde inrichting met een stelsel 30 van parallel-kanalen waarvan de uitgangen zijn gekoppeld aan de parallel-ingangen van een serie-uitgangsregister, is het SPS-geheugen. De parallel-kanalen vormen een geheugen-matrix voor analoge of digitale informatie die via een serie-ingangskanaal wordt ingevoerd en via het serie-uitgangs- • :-.:397 • r * * -4 EHN 10206 2 kanaal kan warden uitgelezen. Een ander type ladingsgekoppelde inrichting van de hierboven beschreven soort wordt gevormd door beeldsensoren waarin de In de parallel-sectie qpgeslagen lading overeenstemt met een opgevang-en twee-dimensionaal stralingspatroon. Hoewel derhalve ruimer toepasbaar 5 dan alleen in SPS-geheugens, zal de uitvinding toch, vanwege de bijzon-dere voordelen, in hoofdzaak aan de hand van SPS-geheugens worden beschreven.

In gebruikelijke SPS-geheugens worden de seriekanalen gevormd door 2-phase CCD's. Qmdat in een 2-phase CCD op een voile ladingsopslag-10 plaats steeds een lege plaats moet voorkomen, is het voor de hand liggend de steek tussen de parallel-kanalen zodanig te kiezen dat op twee ladings-opslagdverdrachtplaatsen in het serieregister een parallelkanaal voor-komt. Bij het overhevelen van een rij van ladingspakketten uit de parallel-sectie in het seriekanaal, wordt dan de helft van de opslagplaatsen 15 in het seriekanaal bezet, zodat de ladingspakketten op de gebruikelijke wijze naar de uitgang kunnen worden getransporteerd.

Een op zichzelf bijvoorbeeld uit het Amerikaans octrooi 3967254 bekende methode cm de informatiedichtheid te vergroten maakt gebruik van het principe van "interlacing" en "deinterlacing". De steek tussen de 20 parallel-kanalen kan nu in vergelijking met de hiervoor beschreven uit-voering, twee keer zo klein worden gekozen, zodat per ladingsopslag/ overdrachtplaats van het serie-ingangskanaal en/of het serie-uitgangs-kanaal een parallel-kanaal voorkont. De informatiedichtheid of informa-tiehoeveelheid kan daardoor praktisch verdubbeld worden. Qmdat van de 25 seriekanalen steeds maar de helft van de plaatsen tegelijk kan worden bezet, kan de informatie niet meer per rij worden ingelezen c.q. uitge-lezen. Bij het inlezen worden daarctn bijvoorbeeld van een rij eerst de even plaatsen met informatie bezet, en, in een tweede stap, de oneven plaatsen (interlacing). Op analoge wijze worden bij het uitlezen van 30 een rij, eerst de ladingspakketten op bijvoorbeeld de even plaatsen in het serie-uitgangskanaal gevoerd en uitgelezen en vervolgens de informatie op de oneven plaatsen (de-interlacing).

De in de aanhef beschreven elektroden configuratie aan de paral-lel-serieovergang, die onder meer bekend is uit het reeds genoemde Ame-35 rikaanse octrooischrift 3.967.254, en die twee in elkaar grijpende kamr men cravat, dient voor de-interlacing van de opgeslagen informatie. De werking ervan is globaal als volgt: eerst wordt een hele rij van signaal-ladingen onder de genoemde eerste kamvormige elektrode geschoven. De sig- 8105397 1 r « PHN 10206 3- londep/ nalen zitten dan cm en αίΓ'-γ'^Ββη vinger en onder een gebied onder het basisdeel van de kamvormige elektrode. Door middel van de genoende eerste stuurelektrode kunnen de signalen die onder de vingers van de eerste kamvormige elektrode zijn opgeslagen, via de gebieden onder het basisdeel 5 onder de tweede kamvormige elektrode in het serie-uitgangskanaal gescho-ven, cm aan de uitgang te warden uitgelezen. Tijdens deze parallel-serie overdracht warden de signalen, die onder het basisdeel van de eerste kam-vormige elektrode zijn opgeslagen, niet overgeheveld, aangezien de eerste stuurelektrode alleen de vingers en niet het basisdeel van de eerste kam-10 vormige elektrode overlapt. Wanneer het serieuitgangskanaal weer leeg is kunnen de achtergebleven signalen met behulp van de tweede stuurelektrode onder de vingers van de tweede kamvormige elektrode worden geschoven en van hieruit weer in het serie-uitgangskanaal.

Bij het laatstgenoemde transport, waarbij de lading van onder 15 de vingers in het serie-uitgangskanaal wordt geschoven, kan de elektrode struktuur aanleiding geven tot problemen. Bij kleine hoeveelheden lading bestaat de ladingsoverdracht voomamelijk uit thermische diffusie, waarbij de lading-aan de sourcekant - langs een exponentiele curve als func-tie van de tijd t asymptotisch naar nul gaat, met een tijdsconstante 20 . , l is in deze formule de lengte van de elektrode aan de source kant, en D de diffus ieconstante. Cmdat de lengte L van de vingers in het algemeen groot is, zalhet ladingstransport vrij traag zijn. In een speci-fieke uitvoering waarin L ter plaatse van de vingers meer dan tweemaal zo groot is als de basisdelen van de kamvormige elektroden (en, de lengten 25 L van de overige klokelektroden) wordt de tijdscontante T meer dan 4 x zo groot.

Op de frequentie eigenschappen van het geheugen heeft derhalve de kaitr of configurable van de de-interlacingelektroden een nadelige in-vloed, in het bij zander in die gevallen waarin de verdere afmetingen zo 30 klein mogelijk worden gekozen.

De uitvinding heeft onder meer ten doel dit nadeel althans gro-tendeels op te heffen, en berust onder andere op het inzicht dat tijds-verlies kan worden voorkomen door het langzame ladings transport althans in hoofdzaak te laten plaatsvinden in het tijdsinterval waarin de eerste 35 deelrij van het serie-uitgangskanaal wordt getransporteerd.

Een ladingsgekoppelde inrichting van de in de aanhef beschreven soort is volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat tussen het ge-noertde elektrodenstelsel en het serie-uitgangskanaal een derde strook- 8 1 0 a 3 S 7 * * ' PHN 10206 4 vormige stuureldctrode is aangebracht die zich dwars over de parallel-kanalen uitstrekt en met de onderliggende delen van de parallel-kanalen een aantal buffer opslagplaatsen vormt waarin, wanneer van een rij van ladingspakketten een eerste deelrij in het serie-uitgangskanaal is ge-5 voerd, de andere deelrij kan worden opgeslagen alvorens, wanneer het serie-uitgangskanaal weer leeg is, in het serie-uitgangskanaal te worden gevoerd.

Door de aanwezigheid van de bufferelektrode tussen de kamvonnige elektrcdenstruktuur en het serie-uitgangskanaal kan het langzame ladings-10 transport in de uitleestijd van de eerste deelrij plaatsvinden. Door de relatief grote duur van deze uitleestijd, levert dit ladingstransport geen problemen. Doordat de elektrodelengte van de bufferelektrode zeer klein kan zijn, althans veel kleiner dan de lengte van de vingers kan worden gemaakt, kan de overdracht van de bufferelektrode naar het serie-15 uitgangskanaal zeer snel zijn. In een voorkeursuitvoering waarin de lengte 1> van de buffer tenminste ongeveer tweemaal kleiner is dan de lengte L van de vingers, kan het ladingstransport ongeveer viennaal sneller zijn, waardoor de frequentie-eigenschappen van de parallel-serie overgang weer vergelijkbaar worden met die in andere delen van het geheugen.

20 De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld met de bijgaande schematische tekening, waarin

Fig. 1 een bovenaanzicht van een deel van een halfgeleiderin-richting volgens de uitvinding weergeeft;

Fig. 2-4 doorsneden van de inrichting volgens Fig. 1 tonen 25 langs resp. de lijnen II-II, III-III, IV-IV;

Fig. 5 een schema geeft van aan te leggen klokspanningen ;

Fig* 6 het principeschema van een SPS-geheugen geeft.

Opgemerkt wordt dat de figuren schematisch zijn en niet op schaal zijn getekend.

30 De uitvinding zal, hoewel ze niet tot SPS-geheugens beperkt is maar ook in andere matrix-achtige strukturen toepasbaar is, specifiek aan de hand van een SPS-geheugen worden toegelicht vanwege het bijzonde-re belang van de uitvinding voor deze klasse van inrichtingen. In Fig. 6 is daartoe het principeschema van een SPS-geheugen getekend. De inrich-35 ting cravat een serie-ingangsregister A, een serie-uitgangsregister B, en een tussen de registers A en B gelegen parallelsectie C, 'die de eigen-lijke geheugenmatrix vormt. De parallelsectie cravat een aantal naast el-kaar gelegen kanalen 1, waarvan er in Fig. 1 maar 6 zijn getekend maar 8 1 0 a ύ v i ΙΏΝ 10206 5 waarvan in werkelijkheid het aantal veel groter zal zijn en enkele honder-den kan bedragen. De stroanrichting in de kanalen 1 is van fcoven naar be-neden gedacht. Tussen de kanalen 1 zijn kanaalbegrenzende gebieden 2 ge-vormd die de kanalen 1 onderling isoleren. Het ladings transport in de pa-5 rallelsectie wordt gestuurd door klokelektroden 3-8, die zich dwars over de parallelsectie uitstrekken. De elektrode 3 vormt een overdrachts (transfer) poort voor het overhevelen van de informatie van het serie-ingagnsregister A naar de parallelsectie C. De elektroden 4-8 vormen een aantal in een matrixstrnktuur gerangschikte geheugenplaatsen met het on-10 derliggende halfgeleiderlichaam. De elektroden 4-8 kunnen een 2,3 of 4-phase systeem vormen. Bij voorkeur echter zijn deze klokelektroden tot een zogenaamde multiphasesysteem gerangschikt, in bij voorbeeld groepen van 10. Hierbij worden, zoals ondermeer beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage 8104102 (PHN 10138), (¾) elke groep van 10 opeenvolgende 15 opslagplaatsen, 9 plaatsen met informatie gevuld, terwijl de tiende leeg blijft. Door de lege plaats van beneden naar boven te verschuiven kan de informatie stap voor stap van boven naar beneden warden verplaatst. Het voordeel van deze wijze van bedrijf is de hoge informatiedichtheid die kan worden verkregen in de parallelsectie doordat op elke tien plaatsen 20 er slechts een lege plaats voorkcmt.

Opgemerkt wordt dat slechts enkele klokelektroden van de parallelsectie zijn aangegeven, maar dat uiteraard de gehele geheugenmatrix bedekt is met dergelijke elektroden.

Het serie-ingangsregister A anvat een 2-phase CCD met een in-25 gangsaansluiting 9 voor het toevoeren van de in het geheugen qp te slaan informatie, en klokelektroden 10 en 11. Deze elektroden zijn in Fig. 6 eenvoudigheidshalve door enkelvoudige, met £en van de kloklijnen φ^ en $2 verbonden elektroden voorgesteld. In een concrete uitvoeringsvorm echter zijn de elektroden vaak samengesteld uit twee elektrisch onderling 30 verbonden delen qp verschillend metalliseringsniveau, zoals in het hiema volgende uitvoeringsvoorbeeld zal worden beschreven. Het register A vormt een 2-phase CCD waarbij de elektroden 10 via de gemeenschappelijke klok- a lijnen met de klokspanningsbron en de elektroden 11 via de kloklijn 13 met de klokspanningsbron zijn verbonden.

35 Op identieke wijze wordt het uitgangsregister B gevormd door een 2-phase CCD met een nitgangscontact 14 en met elektroden 15 en 16 die an

en cm via de kloklijnen 17 respektievelijk 18 met 2-phase klokspanningen B B

φγ $2 zijn verbonden.

8 1 0 5 '6 9 7 I ' ^ PHN 10206 6

Aangenonen wordt dat onder de elektroden 10, 11 c.q. 15, 16 een asymetrie is aangebracht, zodanig dat bij het aanleggen van klokspanning-en on der de Xinkerranden van de eXektroden een potentiaaXbarriere ont-staat waardoor een 2-phase Xadingstransport van links naar rechts wordt 5 bewerkstelligd. Een dergelijke op zichzeXf bekende asymetrie kan ook onder de eXektroden 4-8 in de paraXXei-sectie zijn aangebracht.

In het in Fig, 6 getekende type SPS-geheugen, is de steek tus-sen de parallel-kanaien 1 zodanig gekozen dat met eike trap (elektrode) van de serieregisters A en B een paraXIeikanaai van de parallelsectie C 10 correspondeert. Op deze wijze kan een maximale informatiedichtheid verkre-gen worden. Qmdat echter in de horizontale registers slechts om de andere elektrode informatie kan worden opgeslagen (in de 2-phase CCD warden de voile plaatsen steeds door een lege plaats afgewisseld) vindt het inschrij-ven c.q. uitlezen van een rij van informatie niet in een keer, maar in 15 twee achtereenvolgende stappen plaats. Bij het inschrijven worden bijvoor-beeld in het serie-ingangsregister A eerst de plaatsen onder de elektroden 10 gevuld. Via de overdrachtspoort worden die signalen doorgeschoven onder de eerste elektrode 4 in de kanalen 1a. Daama wordt het ingangs-register A opnieuw gevuld met signalen totdat alle plaatsen onder de elek-20 troden 11 bezet zijn; de in de eerste stap ingevoerde signalen blijven intussen onder de elektrode 4. Dan worden de signalen onder de elektrode 11 van het ingangsregister A in de parallelkanalen 1b onder elektrode 4 geschoven (interlacing). Onder de elektrode 4 is nu een hele rij met in-formatie gevuld die in de vorm van een rij naar het uitgangsregister B 25 kan worden getransporteerd op de gebruikelijke CCD-wijze.

Qmdat het uitgangsregister B evenals het'uitgangsregister A maximaal slechts een halve rij kan bevatten, moeten de signalen van een rij in twee achtereenvolgende stappen in het register worden geschoven om te worden uitgelezen. In Fig. 6 is de elektrodenconfiguratie voor 30 het opdelen van de rijen schematisch en duidelijkheidshalve slechts ten dele weergegeven. Gezien in de ladingstransportrichting amvat deze elektrodenconf igur atie een eerste kamvormige elektrode 19 met vingers 20 bo-ven de kanalen la, en een tweede kamvormige elektrode 21 met vingers 22 boven de kanalen lb, Boven de kaittnen bevinden zich twee stuur- of over-35 drachtspoorten. die cm de figuur niet onduidelijk te maken niet zijn weergegeven, maar waarvan de een zich uitstrekt boven de toppen van de vingers 20 en de ander boven de vingers 22, zoals nog duidelijk zal worden wanneer het concrete uitvoeringsvoorbeeld zal worden beschreven. Tussen 8 1 0 3 3 S 7 EHN 10206 7 r ( de kam 21 en het serie-uitgangsregister B is nog een overdrachtspoort 23 aangebracht.

Een rij van ladingspakketten die van fcoven naar beneden door de parallelsectie is geschoven kan onder de eerste kam 19 warden opge-5 slagen. De ladingspakketten onder de vingers 20 in de kanalen 1a kunnen dan selectief verder warden getransporteerd naar het uitleesregister B, terwijl de ladingspakketten in de kanalen 1b achterblij ven. Wanneer het uitleesregister B weer leeg is, kunnen de ladingspakketten in de kanalen 1b worden doorgeschoven.

10 De Figuren 1-4 tonen in bovenaanz icht en in doorsnede een deel van een uitvoeringsvorm van een dergelijk SPS-geheugen volgens de 'uit-vinding, en wel een deel dat de overgang tussen de parallel-sectie B en het uitgangsregister B artvat. Opgemerkt wordt dat voor overeenkcmstige • onderdelen zoveel mogelijk dezelfde verwijzingscijfers als in Fig. 6 zul-15 len warden gebruikt. Bovendien wordt opgemerkt dat, hoewel het uitvoe-ringsvoorbeeld van het n-type oppervlaktekananaal type is, de uitvinding hier niet toe beperkt is, maar ook toegepast kan worden in uitvoeringen met een p-type kanaal, en/of in uitvoer ingen van het begraven kanaaltype. De inrichting anvat een p-type halfgeleiderlichaam 31 van bij 20 voorkeur silicium. In plaats van silicium kan uiteraard ook elk ander geschikt halfgeleidermateriaal worden toegepast. Het halfgeleiderlichaam 1 bevat althans een oppervlaktelaag 32 met een relatief lage doterings- "15 1 δ 3 concentratie tussen 10 3 en 10 0 acceptoratcinen per απ'5. Deze laag kan de gehele dikte van het halfgeleiderlichaam bestrijken, maar kan ook 25 in een andere belangrijke uitvoeringsvorm als een relatief hoog-ohmige laag met een dikte tussen 5 en 10,um zijn aangebracht op een laag-ohmig / -tg 20 p-type substraat 33 met een doteringsconcentratie tussen 10 en 10 3 atcroen per am . Deze qpbouw van het halfgeleiderlichaam heeft, zoals be-kend, het voordeel dat de lekstromen beperkt kunnen worden. In de Fig.

30 2-4 is deze mogelijke samenstelling weergegeven door de met onder broken lijnen getekende scheidingslijn tussen de epitaxiale laag 32 en het substraat 33.

De CCD kanalen 1a en 1b van de parallelsectie C en het kanaal van het uitgangsregister B zijn evenals het niet in de Figuren getekende 35 ingangsregister A, gedefinieerd in de p -laag 32. Hiertoe is het opper-vlak van het halfgeleiderlichaam voorzien van een veldoxydepatroon 2 (in Fig. 1 met onderbroken lijnen aangegeven) dat een groot deel van het oppervlak bedekt en uitsparingen vertoont ter plaatse van de kanalen 8105397

PHN 10206 S

1a, 1b, A en B. Uiteraard kan het veldoxydepatroon 2 ook nog buiten het in de figuren weergegeven deel openingen vertonen qp plaatsen waar rand-circuits zijn aangebracht, Het veldoxydepatroon 2, waarvan de dikte tus-sen 0.5 en 1^um kan liggen, is in het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld 5 gevorird door middel van plaatselijke oxydatie van het siliciumlichaara.

Onder het oxydepatroon 2 is ter voorkoning van parasitaire kanaalvorming de doteringsconcentratie verhoogd door het aanbrengen van de p-type kanaal-stqpperzones 34.

De breedte van de kanalen 1a, 1b bedraagt bijvoorbeeld ongeveer 10 5yUtn, terwijl de veldoxydestroken 2 die de kanalen 1a, 1b onder ling schei-den ongeveer 2^um bedraagt.

Ter plaatse van de GCD-kanalen is het oppervlak van het halfge-leiderlichaam bedekt met een dunne dielektrische laag, in het bijzonder met een siliciumoxydelaag 35 met een dikte tussen 0.05 en 0.07^,um. Op de 15 laag 35 zijn de klokelektroden aangebracht in de vorm van een tweelaags-fcedrading. De elektroden 15, 16 van het uitgangsregister B amvatten elk een elektrodedeel 15a respektievelijk 16a van polykristallijn silicium (verder met poly aangeduid) en een deel 15b respektievelijk 16b van bijvoorbeeld A1 (of eventueel ook poly). De delen 15a, 15b, c.q. 16a, 16b 20 kunnen zoals in Pig. 1 is aangegeven, buiten het in de Fig. weergegeven deel met elkaar worden verbonden. Onder de delen 15b, 16b kan door een extra p-implantatie de doteringsconcentratie aan acceptoratomen verhoogd zijn op Qpzichzelf bekende , zelf-registrerende wijze t.o.v. de polystro-ken 15a, 16a, ter verkrijging van een potentiaalbarriere t.b.v. 2-phase 25 bedrijfswijze. Zoals. uit Fig. 1 blijkt, komen elk paar 15a, 15b en elk paar 16a, 16b in breedte over een met de breedte van een kanaal 1a, respektievelijk 1b (met inbegrip van de veldoxydestroken 2).

De klokelektroden 15a, 15b en 16b, zijn verbonden met kloklijnen 17 respektievelijk 18 voor het toevoeren van de klokspanningen p' en φ t

w O

30 Van de klokspanningselektroden van de parallelsectie zijn in de tekening twee elektroden, namelijk de elektroden 36 en 37, aangegeven, 9 10 die met de klokspanningsbronnen 0 en p_ van het 10-phase kloksysteem

P P

zijn verbonden. De elektroden 36 en 37 omvatten een polystrook 36a respektievelijk 37a, die de opslaggedeelten van de elektroden varmen en A1 35 (of poly) 36b respektievelijk 37b die de overdrachtsgebieden definieren en buiten de figuren met de delen 36a respektievelijk 37a zijn kortge-sloten. Op dezelfde wijze als in de serieregisters A, B is onder de delen 36b, 37b een extra p-implantatie (38) uitgevoerd ter verkrijging van een 8105397 FHN 10206 9 potentiaalharriere en daarmee de gewenste richting in het ladingstrans-port. De eerste kamvormige elektrode 19 bevat een deel 19a dat is uitgevoerd in de onderste bedradingslaag, de polykristallijne siliciumlaag, en een tussen dit deel 19a en de laatste klokelektrode 37 gelegen deel 19b, 5 dat in de Al-bedradingslaag is uitgevoerd en met het deel 19a is kortge-sloten. Qnder het elektrodedeel 19b is weer een p-implantatie aangebracht ter verkrijging van een potentiaalbarriere.

De tweede kamvormige elektrode 21 is eveneens uitgevoerd in de onderste, de poly-bedradingslaag.

10 De vingers 20 van de kam 19 strekken zich uit boven de kanalen 1a, de vingers 22 van de kam 21 boven de kanalen 1b van de parallelsectie. Boven de tussenruimte tussen de vingers 20 van de kam 19 enerzijds en de kam 21 anderzijds, is de stuurelektrcde 39 gelegen; boven de tussenruimte tussen de vingers 22 van de kam 21 enerzijds en de kam 19 anderzijds is 15 de stuurelektrode 40 aangebracht. In de genoemde tussenruimten kan, zoals in de Fig. 2-4 is aangegeven ook een p-type geimplanteerde zone 38 zijn aangebracht ter verkrijging van de gewenste cppervlaktepotentiaal bij het aanleggen van klokken met dezelfde spanningswaarden als de overige aan te leggen klokspanningen.

20 Vo6r het uitgangsregister B, bevindt zich de ook in Fig. 6 aan gegeven overdrachtspoort 23, uitgevoerd in de Al-bedradingslaag. Onder deze overdrachtspoort is eveneens een p-type zone 38 aangebracht ter verkrijging van de gewenste cppervlaktepotentiaal.

Tussen de overdrachtspoort 23 en de tweede kamvormige elektrode 25 21 is volgens de uitvinding een extra elektrode 41 aangebracht. Deze elektrode is op dezelfde wijze als de elektroden 36, 37 cpgebouwd uit twee delen, een in poly-Si uitgevoerd deel 41a dat een opslagplaats in het halfgeleiderlichaam definieert, en een in A1 uitgevoerd deel dat samen met de onderliggende p-type geimplanteerde zone, een overdrachtsgebied 30 definieert. De elektrode 41 vormt bufferplaatsen waarin tijdelijk ladings-pakketten kunnen worden opgeslagen alvorens naar het -nog niet lege-serie-uitgangsregister B te worden overgeheveld. Hierdoor kan de invloed van vertragingen, die zouden kunnen optreden tijdens dit transport van ladingspakketten tussen de vingers 22 en het serie-uitgangsregister B wor-35 den geelimineerd. Hiertoe is de breedte van de bufferelektrode 41, of al~ thans van het deel 41a dat het opslaggedeelte in het halfgeleiderlichaam definieert, veel kleiner gekozen dan de lengte van de vingers 20, 22. In een specif ieke uitvoeringsvorm was de breedte van strook 41a ongeveer 5^um 8 1 0 5 3 9 7 •r 'v PHN 10206 10 evenals de breedte van de stroken 36a en '37 en die breedte van de basis-* delen van de kamvormige elektroden 19, 21. De lengte van de vingers van de kairmen 19, 21 bedraeg in deze uitvoeringsvom ongeveer 12,um. Volgens 2 — ' de al genoemde vergelijking r = 4L , (volgens welke · evenredig is met 5 het kwadraat van L, resulteerde dit in ladingsoverdrachtstijden van ongeveer 20 n.sec.bij L - 5^,um, en van ongeveer 100 n.sec. bij L ongeveer gelijk aan 12^,um.

Ter verduidelijking van het met de uitvinding bereikte effect 10 is in Fig. 5 een schema getekend van klokspanningen waarmee de inrich- ting wordt bedreven. Hierbij is aangencmen dat de parallelsectie C wordt bedreven met een 10-phasen ripple-klok, en dat aan de laatste elektrode van de parallelsectie gelegen, v66r de kamvormige elektrode 19, 20 de 10 klokspanning β wordt aangelegd. Uiteraard kan ook aan de laatste elek- 15 trode een van de andere, 10-phasen klokken warden aangelegd. De lengte van de parallelsectie is niet relevant maar kan enkele honderden opslag- plaatsen bedragen. De breedte van de parallelsectie bedraagt bijvoorbeeld 256 kanalen, zodat de lengte van de seriekanalen, die tenminste 128 la- dingspakketjes moeten kunnen bevatten, ook tenminste 256 opslagplaatsen 1 2 20 bedraagt. Van de serie-uitgangsregisterklokken 0 en β zijn in Fig. 5 telkens maar 7 pulsen aangegeven cm een -halve- rij uit te lezen, maar het zal duidelijk zijn dat am een halve rij van 128 bits uit te lezen, telkens 256 pulsen nodig zijn. Verder wordt aangenamen dat de klokspan-ningsniveau's varieren tussen 0 en 5 V bij een substraatspanning van 25 bijvoorbeeld -2.5 Volt. Bij deze spanningen wordt een signaal (pakket van elektronen) van een eerste naar een tweede elektrode overgeheveld wanneer bij een spanning van 0 V op de eerste electrode de waarde 5 V op de tweede elektrode wordt aangelegd (drcpclocking). Wanneer de tweede elektrode vervolgens weer teruggaat naar 0 V blijven de elektronen 30 onder de tweede elektrode.

Bij de in Fig. 5 getoonde spanningen is de werking als volgt: 10

Op to kamt een rij van informatie onder de laatste, met φ

1 P

verbonden elektrode in de parallelsectie. Door de puls wordt deze rij op het ogenblik t1 overgedragen onder de eerste kamvormige elektro-35 de 19. De ladingspakketten warden cm en am opgeslagen onder de vingers 20 en onder de smalle delen van de elektrode 19 tussen de vingers. Ten- 1 2 gevolge van de pulsen en qp de eerste stuurelektrode 39 en de kam C i\ 21 worden op t2 de pakketten opgeslagen under de vingers 20 in de kana- 8105397 H3N 10206 11 lan 1a overgeheveld naar de tweede karavormige elektrode 21. De pakketten die In de kanalen 1b onder de eerste kamvormige elektrode zijn opgesla- gen worden niet overgeheveld vanwege de spanning OV qp de tweede stuur- elektrode 40. Cp t3 worden de overgehevelde 128 bits verder getranspor- S teera naar de buffereletaode 41 door de puls (¾. Waimeer het serle-ult-

gangsregister B leeg is kan deze halve rij het serie-uitgangsregister B

worden geschoven door aan de overdrachtspoort 23 de puls ^ aan te leg- gen, en tegelijk de elektroden 15a, 15b de spanning van 5V aan te leggen.

1 3

Met behulp van de klokken 0 en φ kunnen de 128 bits (halve rij) door s s 10 het serie-uitgangsregister B worden getransporteerd naar de uitgang van de inrichting, totdat cp t7 alle ladingspakketten zijn uitgelezen en het register B weer leeg is. Intussen kan de achtergebleven halve rij, d.w.z.

de ladingspakketten onder de eerste kairt 19 in de kanalen 1b, verder wor- 2 den getransporteerd door de ails CL op de tweede kam 21, 22 en de puls 2 ^ 15 0c op de tweede stuurelektrode. Deze ladingspakketten kunnen direct worden overgeheveld naar de bufferpoort 41 door de puls (t6). Door de relatief grote lengte van de vingers 22 is de tijdconstante van dit la-dingstransport groot. Door de aanwezigheid van de bufferpoort 41 kan dit relatief trage ladingstransport plaatsvinden in de tijds interval t6-t7 20 waarin de eerste halve rij nog wordt uitgelezen, zodat met het trage ladingstransport toch geen vertragingen in de inrichting worden geintro-duceerd. Wanneer het serieregister leeg is (t7) kan door de puls JZ^, de tweede halve rij van 128 bits in het serie-uitgangsregister worden geschoven onder de elektroden 16. Door de kleine breedte van de elektrode 25 40 kan dit ladingstransport wel snel verlqpen. Het serie-uitgangsregister B is dan weer geheel gevuld en kan op de gebruikelijke wijze weer worden bedreven. Terwijl deze 128 bits weer worden uitgelezen kan van een vol-gende rii van informatie de eerste halve deelrij, d.w.z. de bits van deze rij onder de vingers 20 en van daar naar de -smalle- delen van de 30 tweede kam tussen de vingers worden getransporteerd, en van hier naar de buffer 40. Dit laatste ladingstransport kan snel gebeuren, zodat nu slechts met een korte puls cp elektrode 40 zou kunnen worden volstaan (t8). In dit voorbeeld echter is de puls op t8 even lang gekozen als de puls op t7 cm de kldksturing zo eenvoudig mogelijk te maken.

35 Ifet zal duidelijk zijn dat de uitvinding niet is heperkt tot het hier gegeven uitvoeringsvoorbeeld, maar dat binnen het kader van de uitvinding voor de vakman nog veel variaties mogelijk zijn. zo kan bijvoor-beeld in het beschreven uitvoeringsvoorbeeld de volgorde van de deelrij en 8 1 0 3 5 £ 7 PHN 10206 12 » y v warden omgekeerd, waarbij van een hele rij van inforxnatie eerst da la— dingspakketten de kanalen 1b, en vervolgens de ladingspakketten in de kanalen 1a warden doorgeschoven naar het uitgangsregister B.

Verder kan de uitvinding warden taegepast in andere matrix-achti-5 ge strukturen dan SPS-geheugens, zoals beeldsensaren.

10 15 20 25 30 35 8105337

Claims (4)

1. Ladingsgekqppelde inrichting cmvattende een halfgeleiderlichaam dat aan een oppervlak is voorzien van een stelsel van naast elkaar gelegen parallel-kanalen en van een serie-uitgangsregister waarvan opeenvolgende ladingsopslag/overdrachtelementen elk met een parallel-kanaal zijn geas-5 socieerd, waarbij het stelsel van parallel-kanalen twee deelgroepen omvat zodanig dat de parallel-kanalen altemerend tot een eerste en een tweede deelgroep behoren, en waarbij op het oppervlak nabij de parallel-serie-overgang een elektrodenstelsel is aangebracht met behulp waarvan een door de parallel-kanalen getransporteerde rij van ladingspakketten kan worden 10 qpgesplitst in twee, met de deelgroepen corresponderende deelrijen die na elkaar in het serie-uitgangsregister kunnen worden gevoerd, welk elektrodenstelsel omvat: een eerste kamvormige elektrode met een basisdeel dat zich in de vorm van een strook dwars over de parallel-kanalen uitstrekt en voorzien is van 15 vingers die zich vanaf het basisdeel in de ladingstransportrichting boven de parallel-kanalen van de eerste deelgroep uitstrekken; een tweede kamvormige elektrode met een basisdeel dat zich nabij de top-pen van de vingers van de eerste kamvormige elektrode dwars over de parallel-kanalen uitstrekt en voorzien is van vingers die zich boven de 20 parallel-kanalen van de tweede deelgroep interdigitaal tussen de vingers van de eerste kamvormige elektrode uitstrekken tot nabij het strookvor-mige basisdeel van de eerste kamvormige elektrode; een eerste en een tweede strookvormige stuurelektrode die zich dwars over de parallel-kanalen uitstrekken, en, op het oppervlak gezien, 25 gelegen zijn in de gebieden tussen de toppen van de eerste kamvormige elektrode en het basisdeel van de tweede kamvormige elektrode, respek-tievelijk in de gebieden tussen de toppen van de tweede kamvormige elektrode en het basisdeel van de eerste kamvormige elektrode, met het ken-merk, dat tussen het genosnde elektrodenstelsel en het serie-uitgangskanaal 30 een derde strookvormige stuurelektrode is aangebracht die zich dwars over de parallel-kanalen uitstrekt en met de onderliggende delen van de parallel-kanalen een aantal biffer opslagplaatsen vorrnt waarin, wanneer van een rij van ladingspakketten een eerste deelrij in het serie-uitgangskanaal is gevoerd, de andere deelrij kan worden opgeslagen alvorens, wanneer het 35 serie-uitgangskanaal weer leeg is, in het serie-uitgangskanaal te worden gevoerd.

2. Ladingsgekqppelde inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat, in de ladingstransportrichting gezien, de effectieve lengte van de 8102397 ** ΡΗΝ 10206 14 V· derde stuurelektrode kleiner is dan de effektieve lengte van de vingers van de kamvormige elektroden.

3. Ladingsgekoppelde inrichting volgens conclusie 2, met het ken-merk, dat de lengte van de derde stnurelektrode ongeveer even groot is 5 als de lengte van het basisdeel van de tweede kamvormige elektrode.

4. Ladingsgekoppelde inrichting volgens conclusie 1,2 of 3, met het kenmerk, dat de parallel-kanalen en het seriekanaal een parallel·* sectie respektievelijk het serie-uitgangsregister van een SPS-geheugen vormen waarbij de ingangen van de parallel-kanalen zijn gekoppeld aan 10 een tweede seriekanaal dat het serie-ingangsregister van het geheugen vormt. 15 20 25 30 35 . 8105397