NL8600185A - Ladingsgekoppelde inrichting. - Google Patents

Ladingsgekoppelde inrichting. Download PDF

Info

Publication number
NL8600185A
NL8600185A NL8600185A NL8600185A NL8600185A NL 8600185 A NL8600185 A NL 8600185A NL 8600185 A NL8600185 A NL 8600185A NL 8600185 A NL8600185 A NL 8600185A NL 8600185 A NL8600185 A NL 8600185A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
charge
segment
zone
clock
electrode
Prior art date
Application number
NL8600185A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Philips Nv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Nv filed Critical Philips Nv
Priority to NL8600185A priority Critical patent/NL8600185A/nl
Priority to IE870192A priority patent/IE870192L/xx
Priority to AT87200106T priority patent/ATE74687T1/de
Priority to KR1019870000591A priority patent/KR940011639B1/ko
Priority to EP87200106A priority patent/EP0231049B1/en
Priority to DE8787200106T priority patent/DE3778040D1/de
Priority to AU68023/87A priority patent/AU592847B2/en
Priority to JP62016306A priority patent/JPS62183560A/ja
Priority to CA000528436A priority patent/CA1266125A/en
Publication of NL8600185A publication Critical patent/NL8600185A/nl
Priority to US07/273,123 priority patent/US4903098A/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C19/00—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
    • G11C19/28—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements
    • G11C19/282—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements with charge storage in a depletion layer, i.e. charge coupled devices [CCD]
    • G11C19/285—Peripheral circuits, e.g. for writing into the first stage; for reading-out of the last stage
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C27/00—Electric analogue stores, e.g. for storing instantaneous values
    • G11C27/04—Shift registers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/762—Charge transfer devices
    • H01L29/765—Charge-coupled devices
    • H01L29/768—Charge-coupled devices with field effect produced by an insulated gate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/762—Charge transfer devices
    • H01L29/765—Charge-coupled devices
    • H01L29/768—Charge-coupled devices with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/76808—Input structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/762—Charge transfer devices
    • H01L29/765—Charge-coupled devices
    • H01L29/768—Charge-coupled devices with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/76816—Output structures

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Fluid-Damping Devices (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
  • Electrotherapy Devices (AREA)
  • Control Of Combustion (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

% * * . 4 ?HN 11621 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken "Ladingsgekoppelde inrichting"
De uitvinding heeft betrekking op een ladingsgekoppelde inrichting met een halfgeleiderlichaam, omvattende een aan een oppervlak grenzende halfgeleiderlaag van in hoofdzaak het ene geleidingstype, waarin een ladingstransportkanaal is gedefinieerd ten behoeve van opslag 5 en transport van informatierepresenterende ladingspakketten van het andere type, welk ladingstransportkanaal ten minste twee segmenten vertoont die met elkaar in serie kunnen worden verbonden door middel van een schakelbare verbinding, met behulp waarvan een ladingspakket dat door het eerste segment van het ladingstransportkanaal is gevoerd, naar 10 wens al dan niet naar het tweede segment kan worden overgeheveld ten behoeve van verder ladingstransport door het tweede segment.
Ladingsgekoppelde inrichtingen van de hier beschreven soort vertonen een instelbare ladingstransportroute en kunnen voor meerdere toepassingen gebruikt worden. Zo kunnen bijvoorbeeld op het 15 halfgeleiderliehaam meerdere filters met onderling verschillende filterkarakteristieken naast elkaar worden aangebracht, waarbij de ladingspakketten naar het filter met de gewenste karakteristiek kunnen worden gevoerd. Een andere toepassing kan gevonden worden in inrichtingen voor het multiplexen of demultiplexen van signalen. In weer 20 andere uitvoeringen is het mogelijk signalen gedeeltelijk af te voeren in plaats van door te sturen naar het genoemde tweede segment.
Een ladingsgekoppelde inrichting van de in de aanhef beschreven soort is onder meer bekend uit de Japanse octrooiaanvrage 51-103484, die op 03-17-78 ter visie is gelegd onder Kokai No.53-29085.
25 Hierin wordt een configuratie beschreven waarin het eerste segment, waarin de lading wordt ingevoerd, uitmondt op een T-kruising, die een tweede en een derde segment omvat waarvan de ladingstransportrichtingen loodrecht op de ladingstransportrichting in het eerste segment staan. De schakelbare verbindingen tussen het eerste segment enerzijds en het 30 tweede en het derde segment anderzijds worden gevormd door twee geïsoleerde poortelektroden, door middel waarvan de verbinding tussen het eerste segment enerzijds en het tweede c.q. derde segment anderzijds .· Γ. - - Λ / ·» u / / PHN 11621 2 gesloten en verbroken kan worden.
Een bezwaar van een dergelijke koppeling is dat de vrijheid bij het ontwerpen van de inrichting beperkt is. Zo is het bijvoorbeeld vrij moeilijk om in andere typen CCD's dan het in de Kokai 5 53-29085 beschreven meander-type, scherpe bochten in het ladingstransportkanaal aan te brengen zonder dat de elektrische eigenschappen, zoals het transportrendement en de snelheid achteruitgaan. Een zo mogelijk nog groter bezwaar is, dat, wanneer de verbinding tussen de te koppelen CCD-segmenten zich over een groter 10 afstand uitstrekt, door het gebruik van een of meer geïsoleerde poorten als schakelaar, de transporttijd, nodig om informatie van het eerste segment naar het tweede segment afhankelijk van de lengte van de verbinding wordt.
De uitvinding beoogt een ladingsgekoppelde inrichting van 15 de in de aanhef beschreven soort te geven, die een grote flexibiliteit bij het ontwerpen biedt en/of die een zodanige verbinding omvat dat de transporttijd, nodig om de informatie van het ene segment naar het andere segment over te hevelen, onafhankelijk is van de lengte van de verbinding.
20 Een ladingsgekoppelde inrichting volgens de uitvinding is daardoor gekenmerkt dat de schakelbare verbinding omvat: een eerste zone van het andere type die een uitgangsdiode voor het eerste segment vormt; een tweede zone van het andere type die een ingangsdiode voor het tweede segment vormt; en een schakelaar waarvan althans een van de 25 hoofdelektroden is verbonden met een van deze zones.
Doordat in een ladingsgekoppelde inrichting volgens de uitvinding de verbinding gevormd wordt door een in het halfgeleiderlichaam aangebrachte zone of zones, wordt een grote mate van vrijheid in het ontwerpen van de inrichting verkregen. Doordat verder 30 deze zone of een van deze zones de ingang vormt van het tweede segment, is, zoals uit de hierna volgende figuurbeschrijving zal blijken, de signaaloverdracht van het ene segment naar het andere segment praktisch tijdsonafhankelijk, ongeacht de lengte van de verbinding.
Verdere voordelen van de uitvinding zullen nog blijken 35 uit de nu volgende figuurbeschrijving, waarin de uitvinding zal worden toegelicht aan de hand van enkele uitvoeringsvoorbeelden met de bijbehorende schematische tekening, waarin 5 * n f1 ή g ^ PHN 11621 3
Fig. 1 een schematische doorsnede geeft van een ladingsgekoppelde inrichting volgens de uitvinding;
Fig. 2 een bovenaanzicht van een deel van een specifieke realisatie van een dergelijke inrichting; 5 Fig. 3 een doorsnede van de inrichting volgens Fig. 2 geeft langs de lijn III-III;
Fig. 4 een doorsnede langs de lijn IV-IV van dezelfde inrichting geeft;
Fig. 5 een doorsnede langs de lijn V-V van deze 10 inrichting geeft;
Fig. 6 een diagram geeft van aan deze inrichting aan te leggen klokspanningen als functie van de tijd;
Fig. 7 diagrammen geeft van de potentiaalverdeling die daarbij op een aantal tijdstippen in de inrichting ontstaan; 15 Fig. 8 schematisch in doorsnede een tweede uitvoeringsvoorbeeld van een ladingsgekoppelde inrichting volgens de uitvinding weergeeft;
Fig. 9 een doorsnede van een deel van een derde uitvoeringsvorm van een ladingsgekoppelde inrichting volgens de 20 uitvinding weergeeft;
Fig. 1 geeft, in doorsnede, schematisch een ladingsgekoppelde inrichting volgens de uitvinding weer, met twee segmenten die door een schakelbare verbinding functioneel met elkaar in serie kunnen worden geschakeld. De inrichting is aangebracht in een 25 halfgeleiderlichaam 1, aan het oppervlak 2 waarvan de ladingstransportkanalen 3 en 4 van de ladingsgekoppelde segmenten 5 resp. 6 zijn gedefinieerd. Bij wijze van voorbeeld wordt aangenomen dat * de segmenten 5 en 6 van het n-kanaal type zijn, hoewel de uitvinding evenzeer van toepassing is voor p-type kanaalinrichtingen. Het lichaam 1 30 is, in het geval van een n-kanaal CCD van het p-type. De inrichting kan verder zowel van het oppervlaktekanaaltype als van het begraven kanaaltype (schematisch door de onderbroken lijn 8 weergegeven) zijn. Boven de ladingstransportkanalen zijn klokelektroden 9 aangebracht, waaraan de klokspanningen 0^ kunnen worden aangelegd. In het 35 onderhavige geval van een 4-phase CCD, worden aan de klokelektroden 9 de klokspanningen 0-j, 02, 03, en 04 aangelegd. Bij voorkeur worden aan de segmenten 5 en 6 dezelfde klokken aangelegd. Hoewel dit 1 S 5 i? > PHN 11621 4 niet noodzakelijk is, heeft deze uitvoering de voorkeur, omdat op deze wijze het aantal klokgeneratoren beperkt blijft. Zoals uit Fig. 1 blijkt wordt de eerste klokelektrode 9 in segment 6 voorafgegaan door een poort 10, die op de d.c. spanning wordt voorgespannen. Tussen de 5 segmenten 5 en 6 is een schakelbare verbinding, omvattende de n+-zone 11 en deals schakelaar fungerende MOS-transistor 12 aanwezig. Zoals nog nader zal worden uiteengezet kan met de schakelaar 12 de potentiaal van de zone 11 zodanig worden gewijzigd dat de verbinding tussen de segmenten 5 en 6 naar wens kan worden gesloten en verbroken.
10 De figuren 2-5 tonen in bovenaanzicht en in doorsnede een praktische uitvoering van een ladingsgekoppelde inrichting met de in Fig. 1 getoonde schakelbare verbinding. Zoals in Fig. 2 kan worden gezien liggen de kanalen 3 en 4 niet in eikaars verlengde, maar gedeeltelijk naast elkaar, zodanig dat de verbindingszone 11 praktisch 15 dwars op de ladingstransportrichting (van links naar rechts) in de kanalen 3 en 4 staat. De inrichting wordt gevormd door een CCD met een n-type begraven kanaal en omvat een p-type siliciumsubstraat 1 dat aan zijn bovenvlak is voorzien van een n-type geïmplanteerde laag die de transportkanalen 3 en 4 vormen. De kanalen 3 en 4 zijn bij voorkeur aan 20 het oppervlak voorzien van een dunne, relatief hooggedoteerde n-laag 13, waarvan de doteringsconcentratie aanzienlijk hoger is dan die van de kanalen 3 en 4. Voor de effekten die het geprofileerde doteringsprofiel op de snelheid en het ladingsvermogen van de ladingsgekoppelde inrichting heeft wordt verwezen naar het Amerikaanse Octrooi 4,012,759 *25 (PHN 6823). De klokelektroden 9 en de d.c. poort 10 zijn aangebracht, zoals in Fig. 3 kan worden gezien in een 2-laags polykristallijne siliciumtechnologie (of een daarmee verwante technologie). De elektroden 9 die in de eerste (onderste) polykristallijne siliciumlaag zijn aangebracht zijn voorzien van de index a, en de elektroden 9 in de 30 tweede (bovenste) polylaag van de index b. De d.c. poort 10 aan de ingang van het tweede segment 6, is, evenals de laatste klokelektrode 9 van het eerste segment 5, aangebracht in de eerste poly-laag. De volgorde van de polylagen kan desgewenst ook omgekeerd worden. In Fig.
2 is verder aangegeven hoe poly-elektroden 9, van het segment 5, via 35 geleidersporen 14, die in een derde bedradingslaag, bijvoorbeeld Al, zijn uitgevoerd, met klokelektroden 9 van het segment 6 zijn doorverbonden, ter plaatse van de contacten 15. De Al-sporen zijn op de •n, ^ r*. Λ. T rt ,ν* ' -4 *3
··*.- * - .> - V V
# * PHN 11621 5 gebruikelijke wijze van de poly-sporen elektrisch geïsoleerd door een oxydelaag waarin ter plaatse van de contacten 15 openingen of via's zijn gevormd.
De MOS-transistor 12 is in doorsnede, dwars op de 5 stroomrichting in Fig. 4 weergegeven. De transistor omvat een poortelektrode 16 in polykristallijn silicium (poly 2), die ter plaatse van het contact 17 is verbonden met een Al-baan 18. De poortelektrode 16 is door een dunne oxydelaag 19, die zich eveneens onder de klokelektroden 9 boven de ladingstransportkanalen 3 en 4 uitstrekt van 10 het kanaal van de MOS-transistor gescheiden. Het kanaal van de transistor 12 wordt begrensd door dik veldoxydepatroon 20, dat eveneens de laterale begrenzing van de ladingstransportkanalen 3 en 4 vormt. Het kanaal 21 van de veldeffekttransistor 12, die van het verarmingstype is, is van dezelfde samenstelling als en is tegelijk vervaardigd met de 15 ladingstransportkanalen 3,4. De aanvoer en de afvoer van de transistor 12 (die in Fig. 4 niet zijn weergegeven) worden gevormd (zie Fig. 2) door resp. het deel van het n-type transportkanaal 3 tussen de laatste klokelektrode 9 en de poortelektrode 16, en door het n-type gebied 22 dat met het Al-spoor 23 is verbonden. Het Al-spoor 23 is op zijn beurt 20 weer verbonden met een polybaan 24 via welke een d.c. spanning Vd aan de afvoer 22 van de MOS-transistor 12 kan worden aangelegd.
Zoals uit de doorsnede in Fig. 4 blijkt, strekt het kanaal 21 zich niet over de gehele breedte van het ladingstransportkanaal 3 uit, maar is door het gedeelte 25 gereduceerd 25 tot twee betrekkelijk nauwe deelkanalen, die zo smal zijn dat tengevolge van zogenaamde nauwe kanaaleffekten de drempelspanning van de transistor 12 verhoogd wordt. Hiermee kan drempelspanningverlaging die optreedt t.g.v. korte kanaaleffekten veroorzaakt door de keuze van een zo kort mogelijke poort 16, worden gecompenseerd. Ter vergelijking hiermee is in 30 Fig. 5 de doorsnede getekend van het ladingstransportsegment 6, ter plaatse van de d.c. poortelektrode 10. (in Fig. 2 gearceerd weergegeven). Het deel van het ladingstransportkanaal 4 omvattende de d.c. poort 10, de verbindingszone 11, gelegen links van de d.c. poort 10, en het onder de eerstvolgende klokelektrode 9 gelegen deel van het 35 ladingstransportkanaal 6 vormen samen eveneens een veldeffekttransistor waarvan de relevante parameters overeenstemmen met die van de transistor 12.
r* % * -> ,i Λ, w v -· - V j ΡΗΝ-11621 6
Fig. 6 geeft een schema van de klokspanningen 0^, 02f 03» en 04 en tevens de spanning die aan de poort 16 van de MOST-schakelaar 12 wordt aangelegd als functie van de tijd t. Voor de klokken 0^ - 04 zijn zogenaamde overlappende klokken 5 gebruikt, d.w.z. klokspanningen die elkaar zover overlappen dat op elk tijdstip tijdens het transport onder twee naburige elektroden een potentiaalput is gevormd. Hierdoor wordt het ladingsvermogen verdubbeld in vergelijking met de situatie dat een ladingspakket telkens onder slechts één elektrode wordt opgeslagen. De klokken 0·| - 04 10 variëren bijvoorbeeld tussen een laag niveau van OV en een hoog (aktief) niveau van 10V.
Fig. 7a geeft schematisch de doorsnede volgens Fig. 1,
Fig. 7b daaronder geeft het potentiaalprofiel dat in de ladingstransportkanalen 3 en 4 en de verbindingszone 11 optreedt bij het 15 aanleggen van de klokken volgens Fig. 6. Op het tijdstip t1 is V16 laag, evenals 01 en 02, terwijl 03 en 04 hoog zijn.
Onder de elektroden, die met 03 en 04 zijn verbonden, verder kortweg 03 en 04 elektroden genoemd, is een potentiaalput geïnduceerd. Onder de 03 elektrode in het kanaal 3 is een 20 ladingspakket 27 opgeslagen. Het potentiaalniveau 28 in de verbinding 11 wordt bepaald door de spanning V,jc op de poort 10 en is zodanig dat het verschil met Vdc juist gelijk is aan de drempelspanning van de transistor waarvan de zone 11 de aanvoer, de poort 10, de stuurelektrode, en de potentiaalkuil 29 onder de eerste 04-elektrode 25 de afvoer vormen.
Onder de 01 en 02 elektroden die op het lage niveau staan is een potentiaalbarrière 31 gevormd, die iets hoger is dan het niveau 28. Onder de stuurelektrode 16 van de MOST-schakelaar is een barrière 30 geïnduceerd die in de tekening met onderbroken 30 lijnen is weergegeven. Aan de poort 16 van de schakelaar 12 kunnen dezelfde spanningsniveau's aangelegd worden als aan de klokelektrode 9. Wanneer de breedte van het kanaal in transistor 12 gelijk zou zijn aan de breedte van de ladingstransportkanalen 3, 4, zou, wanneer het lage spanningsniveau aangelegd wordt aan de poort 16, een potentiaalniveau 30 35 onde de poort 16 geïnduceerd worden dat tengevolge van korte kanaaleffekten iets lager zou zijn dan het niveau van de barrière 31. Tengevolge van smalle kanaaleffekten zal de barrière 30 onder de poort
* j v - -j -J
& V
PHN 11621 7 16 weer iets verhoogd worden en praktisch gelijk worden aan of iets hoger worden dan de barrière 31, wat het mogelijk maakt de poort 16 met dezelfde spanningsniveau's aan te sturen als de klokelektroden 9.
Op het tijdstip t2 staan 0-j en 0^ op het hoge 5 niveau en 02 en 0^ op het lage niveau. Onder de elektroden 02 en 02 is een potentiaalbarrière geïnduceerd, onder de elektroden 02 en 04 een potentiaalkuil.
Het ladingspakket 27 wordt in de n-type zone 11 getransporteerd, waardoor de potentiaal in de zone 11 zal zakken. Omdat 10 de spanning Vdc op poort 10 niet verandert, zal, op het ogenblik dat het pakket 27 in de zone 11 wordt gevoerd, tegelijk lading (elektronen) door de zone 11 in de potentiaalkuil onder de klokelektroden 0^, 0.j in het ladingstransportkanaal 4 worden gevoerd, en zal in deze potentiaalkuil opnieuw een ladingspakket vormen. De injectie van 15 elektronen in het ladingstransportkanaal 4 gaat door tot dat het spanningsverschil tussen de zone 11 en V^c op poort 10 gelijk is aan de drempelspanning. Het ladingspakket 27', dat in het ladingstransportkanaal 4 onder de klokelektroden ¢4 en 0^ is gevormd is in grootte dan praktisch gelijk aan het ladingspakket 27.
20 Opgemerkt wordt dat het overhevelen van het signaal van het ladingstransportkanaal 3 naar het ladingstransportkanaal 4 via de verbindingszone 11 in een enkele klokperiode plaatsvindt, ongeacht de lengte van de verbindingszone 11. Hierdoor wordt aan de ontwerper een grote mate van vrijheid geboden bij het ontwerpen van de inrichting, die 25 het, zoals in Fig. 2 blijkt bijvoorbeeld mogelijk maakt, scherpe bochten in de ladingstransportroute aan te brengen. Verder dient opgemerkt te worden, dat het mogelijk is de eerste klokelektrode 9 na de d.c. poort 10 in het ladingstransportkanaal in plaats van met ¢4, met 0^ te verbinden, en de daaropvolgende klokelektroden achtereenvolgens met 30 02, 02, 04, enz. Doordat 0^ langer op het hoge niveau blijft staan dan de voorgaande klok 04, zou door een dergelijke doorverbinding het voordeel verkregen worden dat de periode beschikbaar voor het ovêrhevelen van lading via de verbindingszone 11 iets langer zou worden. De hier beschreven uitvoering echter, waarin de 35 eerste klokelektrode in het kanaal 4 verbonden is met 04, d.w.z. de klok die direkt volgt op de laatste klok in het ladingstransportkanaal 3, heeft het voordeel dat wanneer het signaal wordt overgeheveld, het
'· , -1 O
‘V· .· j > / / J ^ » PHN 11621 8 pakket 27' in een grote potentiaalkuil onder 04, 04 wordt opgeslagen. Tengevolge van de grote capaciteit is de terugkoppeling van het ladingspakket 27' op de drempelspanning onder de d.c. poort 10 relatief gering, waardoor het transportrendement praktisch onafhankelijk 5 is van de signaalgrootte.
Tijdens het hier beschreven transportmechanisme is door de lage spanning op de poort 16 de schakelaar 12 niet-geleidend (open). Op het tijdstip tj (Fig. 6) (door de onderbroken lijn aangegeven) gaat naar het hoge (aktieve) niveau, dat weer gelijk is aan het aktieve 10 niveau van de klokken 0^, 02» 9$· De potentiaalbarriëre 30, wordt vervangen door het lage spanningsniveau 32 (onderste potentiaaldiagram in Fig. 7b). De potentiaal in de zone 11 gaat naar het niveau 33 dat bepaald wordt door de lage spanning aan de afvoer van de transistor 12. Wanneer nu een ladingspakket 27 in de 15 verbindingszone 11 wordt gevoerd, (t4) wordt dit ladingspakket niet naar het ladingstransportkanaal 4 gevoerd maar via de transistor 12 afgevoerd. Het kanaal onder de d.c. poort 10 is in deze situatie niet geleidend, doordat het potentiaalniveau 33 onder de drempelspanning van de d.c. poort 10 ligt, waardoor geen lading in het 20 ladingstransportkanaal 4 wordt gevoerd. Wanneer de verbinding tussen de transportkanalen 3 en 4 weer gesloten moet worden, wordt de spanning op de poortelektrode weer verlaagd waardoor de potentiaal onder de elektrode 16 weer naar het niveau 30 gaat. Alvorens informatie representerende signalen weer naar het kanaal 4 te sturen kan met 25 voordeel desgewenst eerst een referentielading door de kanalen 3, 4 worden gestuurd teneinde de potentiaal van de verbindingszone 11 te verlagen tot het niveau 28. Het eerstvolgende informatierepresenterende ladingspakket kan zonder ladingsverlies via de zone 11 worden overgeheveld naar het transportkanaal 4.
30 In het hier beschreven uitvoeringsvoorbeeld kan met hulp van de schakelbare verbinding (11,12) een ladingspakket naar wens verder getransporteerd worden door de ladingsgekoppelde inrichting, of via de schakelaar 12 afgevoerd worden.
Fig. 8 geeft, schematisch een uitvoeringsvoorbeeld van 35 een schakelbare verbinding, met behulp waarvan een ladingspakket naar wens naar het ene of naar een ander ladingstransportkanaal kan worden gestuurd. In de tekening is een halfgeleiderlichaam 1 weergegeven, dat ."·,· ~ ^ Ί <”i ·,/ ... J l J 'j m· PHN 11621 9 weer een ladingstransportkanaal 3 en een ladingstransportkanaal 4 omvat die behoren bij de CCD-segmenten 5 resp. 6. Het lichaam 1 wordt verondersteld weer van het p-type te zijn, en de CCD-segmenten 5 en 6 van het n-kanaaltype. In het geval van oppervlaktekanalen is het lichaam 5 1 geheel van het p-type; in het geval dat de CCD-segmenten 5 en 6 van het begraven kanaaltype zijn zijn de ladingstransportkanalen 3 en 4 van het n-type, schematisch weergegeven door de onderbroken lijn. Behalve het segment (6,4) omvat dit uitvoeringsvoorbeeld een derde CCD-segment 6', dat in de tekening boven het segment (6,4) is getekend, en dat in · 10 hetzelfde halfgeleiderlichaam 1 als de segmenten 5,6 geïntegreerd gedacht dient te worden. Afgezien van het lichaam 1, is dit segment voor overeenkomstige delen van dezelfde, van een accent voorziene verwijzingscijfers als het segment 6 voorzien. De segmenten 6, 6' kunnen bijvoorbeeld twee filters met onderling verschillende 15 filterkarakteristieken zijn.
De verbindingszone 11, die in het voorgaande uitvoeringsvoorbeeld zowel de uitgangsdiode voor het segment 5 als ingangsdiode voor het segment 6 vormt, is in het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld gesplitst in onderling gescheiden deelzones 11a, 20 11b, 11'b. De schakelaar 12 vormt een verbinding tussen de n-type zones 11a en 11b, terwijl met de MOST-schakelaar 12' de verbinding tussen de n-type zones 11a en 11b' gesloten of verbroken kan woden. De MOST-schakelaars 12, 12' worden gestuurd door de poortspanningen V-jg en V16'. In het geval dat de ladingspakketten, die via het kanaal 3 25 worden aangevoerd, of naar het kanaal 4, of naar het kanaal 4' moeten worden gestuurd, kunnen de poortspanningen V^g en V.|g' eenvoudig gevormd worden door twee signalen in tegenphase. Het is echter ook mogelijk dat er nog andere routes aanwezig zijn, schematisch in Fig. 8 weergegeven door de transistor 35, bijvoorbeeld een verder CCD-segment 30 of een afvoer. In dit geval kunnen de transistoren 12 en 12' tegelijk niet-geleidend zijn.
De transistoren 12, 12', 35 kunnen analoog zijn aan de transistor 12 in het voorgaande uitvoeringsvoorbeeld, waarbij met voordeel gebruik gemaakt kan worden van nauwe kanaaleffekten, waardoor 35 voor de stuurspanningen V1g, V^g' dezelfde spanningsniveau's gebruikt kunnen worden als de klokspanningen 0^-0^.
In het eerste uitvoeringsvoorbeeld, beschreven aan de 5300135
J -V
s PHN 11621 10 hand van de figuren 1-7, worden de uitgangszone van het eerste segment 5 en de ingangszone van het tweede segment 6 gevormd door de samenhangende zone 11 die tegelijk uitgangsdiode van het segment 5 en ingangsdiode van het segment 6 vormt. In deze uitvoering wordt het ladingstransport 5 tussen de kanalen 3 en 4 geblokkeerd door de potentiaal op deze gemeenschappelijke zone zover te verlagen dat de spanning tussen V^c op poort 10 en deze zone beneden de drempelspanning komt te liggen.
Zoals bij de beschrijving van dit uitvoeringsvoorbeeld is aangegeven, wordt, wanneer de verbinding tussen de kanalen 3 en 4 weer gesloten 10 wordt, het eerste ladingspakket dat naar kanaal 4 wordt getransporteerd, gebruikt om de potentiaal van de zone 11 weer te verhogen naar het drempelspanningsniveau en kan derhalve niet voor de signaalverwerking worden gebruikt. Figuur 10 geeft in doorsnede, een variant van het eerst uitvoeringsvoorbeeld, waarin op een andere wijze de potentiaal van de 15 zone 11 kan worden terugingesteld. Hiertoe is de zone 11 gesplitst in twee, op afstand van elkaar gelegen deelzones 11a en 11b, die de uitgangsdiode van kanaal 3 resp. de ingangsdiode van kanaal 4 vormen. De zones 11a en 11b vormen (c.q. zijn verbonden met) de aan- en afvoerzones van de schakel-MOST 12. Deze transistor kan eenvoudig gevormd worden 20 door op het oxide 19 tussen de deelzones 11a, 11b de, met onderbroken lijnen weergegeven, poort 16, aan te brengen. De uitgangsdiode 11a is verder verbonden met een van de hoofdelektrodegebieden van de veldeffekttransistor 12' waarvan het andere hoofdelektrodegebied via de veldeffekttransistor 40 is verbonden met een- referentiespanning Vt. De 25 parameters van transistor 40 worden verondersteld identiek te zijn aan de parameters van de transistor gevormd door de zone 11b als aanvoér, de elektrode 10 als póórt, en het kanaal 4 onder als afvoer. De spanning Vt kan zodanig worden gekozen dat de potentiaal van zone 11a op de drempelspanning 28 van deze transistor blijft gehandhaaft. Tijdens 30 bedrijf is, in het geval dat lading van kanaal 3 naar kanaal 4 dient te worden overgeheveld, transistor 12 gesloten, terwijl transistor 12' open is. In het geval dat ladingspakketten afgevoerd moeten worden, wordt transistor 12 geopend, en wordt transistor 12' gesloten. Bij een geschikte keuze van de aan de poort van transistor 40' aan te leggen 35 spanning, n.1. dezelfde spanning Vdc als aan de poort 10 wordt aangelegd, en bij dezelfde drempelspanning onder de poort van transistor 40 als onder poort 10, verandert de potentiaal van de zone 11a praktisch 8330133 -r *.
% PHN 11621 11 niet. Hierdoor kan het eerstvolgende signaal, dat via kanaal 3 wordt aangevoerd nadat schakelaar 12 weer gesloten en schakelaar 12' geopend is, ongestoord via de verbinding 11a, 12, 11b, naar kanaal 4 worden overgeheveld, en via kanaal 4 verder worden getransporteerd ten behoeve 5 van verdere signaalverwerking.
Op analoge wijze kan met behulp van een soortgelijke transistor 40 in het uitvoeringsvoorbeeld volgens Fig. 8 de potentiaal van de zone 11a op de gewenste waarden worden ingesteld.
In de hier beschreven uitvoeringen kan het voorkomen dat 10 fluctuaties van de substraatpotentiaal, bijvoorbeeld veroorzaakt door klokoverspraak, de signaaloverdracht via de schakelbare verbinding 11, 12 beïnvloeden. Fig. 9 geeft schematisch een methode aan om deze overspraak te reduceren. In de tekening is weer het ingangsgedeelte van het CCD-segment 6 (of van het segment 6') weergegeven. De d.c. elektrode T5 10 is nu echter niet rechtstreeks aan de spanning Vdc gelegd maar via een impedantie Z. De poort 10 is anderzijds aan het substraat 1 gekoppeld via een condensator die in het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld door een MOS-condensator 36 wordt gevormd, die in het halfgeleiderlichaam 1 is aangebracht. De condensator omvat een aan 20 het oppervlak 2 aangebrachte p-oppervlaktezone 27, die de ene plaat van de condensator 36 vormt, die met het substraat 1 is verbonden, en een elektrode 38 van metaal of van polykristallijn silicium of een ander geschikt geleidend materiaal, dat de andere plaat van de condensatorvormt die met de d.c. poort 10 is verbonden. De platen 37 en 25 38 zijn gescheiden door een dunne isolerende laag 39, bijvoorbeeld een oxidelaag, die tegelijk met de oxidelaag onder de klokelektroden 9 en de d.c. poort 10 aanwezig is. Potentiaalfluctuaties in het substraat 1 worden via de capaciteit 36 doorgegeven aan de d.c. poort 10, waardoor de spanning tussen de d.c. poort 10 en het halfgeleiderlichaam 30 1 praktisch storingsongevoelig is.
Het zal duidelijk zijn dat de uitvinding niet is beperkt tot de hier gegeven uitvoeringsvoorbeelden, maar dat binnen het kader van de uitvinding voor de vakman nog veel variaties mogelijk zijn.
^ vms V . r i Ό S/

Claims (8)

1. Ladingsgekoppelde inrichting met een halfgeleiderlichaam, omvattende een aan een oppervlak grenzende halfgeleiderlaag van in hoofdzaak het ene geleidingstype, waarin een ladingstransportkanaal is gedefinieerd ten behoeve van opslag en transport van 5 informatierepresenterende ladingspakketten van het andere type, welk ladingstransportkanaal tenminste twee segmenten vertoont die met elkaar in serie kunnen worden verbonden door middel van een schakelbare verbinding, met behulp waarvan een ladingspakket dat door het eerste segment van het ladingstransportkanaal is gevoerd, naar wens al dan niet 10 naar het tweede segment kan worden overgeheveld ten behoeve van verder ladingstransport door het tweede segment, met het kenmerk dat de schakelbare verbinding omvat: een eerste zone van het ander type die een uitgangsdiode voor het eerste segment vormt; een tweede zone van het andere type die een ingangsdiode voor het tweede segment vormt; en een 15 schakelaar waarvan althans een van de hoofdelektroden is verbonden met een van deze zones.
2. Ladingsgekoppelde inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de eerste zone en de tweede zone gevormd worden door twee van elkaar gescheiden gebieden en dat een hoofdelektrode van de 20 schakelaar is verbonden met de eerste zone, en een tweede hoofdelektrode van de schakelaar met de tweede zone.
3. Ladingsgekoppelde inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de eerste zone en de tweede zone gevormd worden door een samenhangend gebied dat met een van de hoofdelektroden van de schakelaar 25 is verbonden.
4. Ladingsgekoppelde inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de schakelaar wordt gevormd door een veldeffekttransistor met geïsoleerde poortelektrode, waarvan tenminste een van de aan- en afvoergebieden is verbonden met een van de eerste en 30 tweede zone.
5. Ladingsgekoppelde inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het tweede segment is voorzien van een stelsel van elektroden voor het aanleggen van spanningen ten behoevevan de opslagen het transport van ladingspakketten, waarbij, gezien in de 35 ladingstransportrichting, de eerste elektrode voorzien is van een aansluiting voor het aanleggen van een referentiespanning, en de tweede en de derde elektrode voorzien zijn van aansluitingen voor het aanleggen £>: ί) n 4 q s ^ ' i 'J V i ύ Ό *? PHN 11621 13 s ft. van zodanige klokspanningen dat, bij het invoeren van een ladingspakket via de tweede zone in het tweede segment, een potentiaalkuil in het tweede segment van het ladingstransportkanaal wordt geïnduceerd die zich onder de tweede en derde elektrode uitstrekt.
6. Ladingsgekoppelde inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk dat het eerste segment en het tweede segment van het ladingstransportkanaal zijn voorzien van een stelsel van klokelektroden, die voorzien zijn van aansluitingen, zodanig dat aan de klokelektroden behorende bij het eerste segment dezelfde klokspanningen kunnen worden 10 aangelegd als aan de klokelektroden behorende bij het tweede segment, en dat aan de genoemde tweede elektrode van het tweede segment de klokspanning wordt aangelegd, die cyclisch volgt op de klokspanning die aan de laatste klokelektrode van het eerste segment wordt"aangelegd.
7. Ladingsgekoppelde inrichting volgens conclusie 6, met het 15 kenmerk dat de inrichting een 4-phase inrichting vormt, ten behoeve waarvan de klokelektroden zijn verdeeld in groepen van vier’ elektroden, waarbij aan een eerste elektrode uit elke groep een klokspannaing 0.j, aan een tweede elektrode uit elke groep een klokspanning 02, aan een derde elektrode uit elke groep een klokspanning 0-j en aan de 20 vierde'elektrode uit elke groep een klokspanning 0^ wordt aangelegd.
8. Ladingsgekoppelde inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk dat de genoemde eerste elektrode van het tweede segment via een relatief hoge impedantie Z met de referentiespanning kan worden verbonden en ten hoogste via een relatief lage impedantie capacitief met 25 de halfgeleiderlaag van het ene geleidingstype is verbonden. C, ’ ' ! λ X ,· .< . ) :)
NL8600185A 1986-01-28 1986-01-28 Ladingsgekoppelde inrichting. NL8600185A (nl)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8600185A NL8600185A (nl) 1986-01-28 1986-01-28 Ladingsgekoppelde inrichting.
IE870192A IE870192L (en) 1986-01-28 1987-01-26 "charge-coupled device"
AT87200106T ATE74687T1 (de) 1986-01-28 1987-01-26 Ladungsverschiebeeinrichtung.
KR1019870000591A KR940011639B1 (ko) 1986-01-28 1987-01-26 전하결합장치
EP87200106A EP0231049B1 (en) 1986-01-28 1987-01-26 Charge-coupled device
DE8787200106T DE3778040D1 (de) 1986-01-28 1987-01-26 Ladungsverschiebeeinrichtung.
AU68023/87A AU592847B2 (en) 1986-01-28 1987-01-27 Charge-coupled device
JP62016306A JPS62183560A (ja) 1986-01-28 1987-01-28 電荷結合装置
CA000528436A CA1266125A (en) 1986-01-28 1987-01-28 Charge-coupled device
US07/273,123 US4903098A (en) 1986-01-28 1988-11-17 Charge-coupled device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL8600185 1986-01-28
NL8600185A NL8600185A (nl) 1986-01-28 1986-01-28 Ladingsgekoppelde inrichting.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8600185A true NL8600185A (nl) 1987-08-17

Family

ID=19847475

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8600185A NL8600185A (nl) 1986-01-28 1986-01-28 Ladingsgekoppelde inrichting.

Country Status (10)

Country Link
US (1) US4903098A (nl)
EP (1) EP0231049B1 (nl)
JP (1) JPS62183560A (nl)
KR (1) KR940011639B1 (nl)
AT (1) ATE74687T1 (nl)
AU (1) AU592847B2 (nl)
CA (1) CA1266125A (nl)
DE (1) DE3778040D1 (nl)
IE (1) IE870192L (nl)
NL (1) NL8600185A (nl)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5198996A (en) * 1988-05-16 1993-03-30 Matsushita Electronics Corporation Semiconductor non-volatile memory device
EP0342880B1 (en) * 1988-05-16 1994-07-20 Matsushita Electronics Corporation Semiconductor non-volatile memory device
JP2842724B2 (ja) * 1992-02-06 1999-01-06 シャープ株式会社 電荷転送素子
US6329219B1 (en) * 1999-12-22 2001-12-11 Scientific Imaging Technologies, Inc. Method of processing a semiconductor device
EP2039431A4 (en) 2006-06-15 2013-01-23 Daikin Ind Ltd DUST COLLECTOR
EP2039432B1 (en) 2006-06-15 2011-09-07 Daikin Industries, Ltd. Dust collector
GB0800391D0 (en) * 2008-01-10 2008-02-20 Univ Ulster The Dynamic electronic synapse device

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1480063A (en) * 1973-06-06 1977-07-20 Lucas Industries Ltd Control circuits for electrically driven vehicles
US3944990A (en) * 1974-12-06 1976-03-16 Intel Corporation Semiconductor memory employing charge-coupled shift registers with multiplexed refresh amplifiers
DE2541686A1 (de) * 1975-09-18 1977-03-24 Siemens Ag Regenerierschaltung fuer ladungsgekoppelte elemente
JPS5827712B2 (ja) * 1975-12-25 1983-06-10 株式会社東芝 コタイサツゾウソウチ
AU522951B2 (en) * 1977-10-13 1982-07-01 N.V. Philips Gloeilampenfabrieken Charge transfer devices
US4672645A (en) * 1978-10-23 1987-06-09 Westinghouse Electric Corp. Charge transfer device having an improved read-out portion
JPS5570068A (en) * 1978-11-21 1980-05-27 Nec Corp Charge transfer device and its drive method
GB2043336B (en) * 1979-02-19 1983-02-09 Philips Electronic Associated Charge-coupled devices
JPS5946424B2 (ja) * 1979-08-31 1984-11-12 松下電器産業株式会社 電荷転送素子
US4594604A (en) * 1983-10-21 1986-06-10 Westinghouse Electric Corp. Charge coupled device with structures for forward scuppering to reduce noise

Also Published As

Publication number Publication date
AU6802387A (en) 1987-07-30
KR870007522A (ko) 1987-08-19
DE3778040D1 (de) 1992-05-14
JPS62183560A (ja) 1987-08-11
EP0231049A1 (en) 1987-08-05
EP0231049B1 (en) 1992-04-08
US4903098A (en) 1990-02-20
IE870192L (en) 1987-07-28
KR940011639B1 (ko) 1994-12-22
CA1266125A (en) 1990-02-20
AU592847B2 (en) 1990-01-25
ATE74687T1 (de) 1992-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4742380A (en) Switch utilizing solid-state relay
US4993053A (en) Charge transfer device provided with an improved output stage
GB2074372A (en) Integrated circuit field effect transistors
US4110777A (en) Charge-coupled device
US4727560A (en) Charge-coupled device with reduced signal distortion
NL8600185A (nl) Ladingsgekoppelde inrichting.
EP0193977B1 (en) Charge-coupled image sensor arrangement
US20020057356A1 (en) Solid-state image pickup device having vertical overflow drain and resistive gate charge transfer device and method of controlling thereof
US4814843A (en) Charge transfer device with pn junction gates
US3811055A (en) Charge transfer fan-in circuitry
US4380056A (en) Charge coupled device focal plane with serial register having interdigitated electrodes
US4236831A (en) Semiconductor apparatus
CA1210503A (en) Charge transfer device
US5502318A (en) Bipolar gate charge coupled device with clocked virtual phase
US4207477A (en) Bulk channel CCD with switchable draining of minority charge carriers
GB2097186A (en) Charge-coupled device
CA1191969A (en) Solid-state relay
US4771445A (en) Charge-coupled device having an improved input stage
US4242600A (en) Digital CCD arrangement
US5796801A (en) Charge coupled device with high charge transfer efficiency
DE2151898A1 (de) Ladungstransporteinrichtung
US6417531B1 (en) Charge transfer device with final potential well close to floating diffusion region
US6794689B1 (en) High voltage semiconductor component
US5220184A (en) Multiple array linear CCD imager
NL8600891A (nl) Halfgeleiderinrichting.

Legal Events

Date Code Title Description
A1B A search report has been drawn up
BV The patent application has lapsed