NL8700282A - Ladingsgekoppelde inrichting en camera voorzien van een dergelijke inrichting. - Google Patents

Description

« * PHN 12.029 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken.

"Ladingsgekoppelde inrichting en camera voorzien van een dergelijke inrichting".

De uitvinding heeft betrekking op een ladingsgekoppelde inrichting voor het omzetten van elektromagnetische straling in discrete elektrische ladingspakketten en het transporteren van deze ladingspakketten ten behoeve van het uitlezen ervan, omvattende een 5 halfgeleiderlichaam, met vanaf een oppervlak, in een richting dwars op het oppervlak tenminste drie opeenvolgende lagen: een eerste laag van een eerste geleidingstype die het ladingstransportkanaal van de ladingsgekoppelde inrichting vormt; een aangrenzende tweede laag van het tweede geleidingstype voor het vormen van een potentiaal barrière 10 waarover excesladingsdragers die bij plaatselijke overbelichting worden gegenereerd kunnen stromen in een richting dwars op het oppervlak; een aangrenzende derde laag van het eerste geleidingstype voor het afvoeren van genoemde excesladingsdragers, waarbij het oppervlak is voorzien van een stelsel van elektroden die verbonden zijn met middelen voor het 15 aanleggen van klokspanningen die variëren tussen actieve en blokkerende niveau's waarbij in het onderliggende transportkanaal potentiaalputten resp. potentiaalbarrières worden geïnduceerd. De uitvinding betreft verder een camera voorzien van een dergelijke ladingsgekoppelde inrichting.

20 Een dergelijke inrichting is onder meer bekend uit het artikel "A Frame-Transfer CCD Color Imager with Vertical Antiblooming" van H.J.H. v.d. Steeg e.a., gepubliceerd in IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. ED-32, No.8, augustus 1985, pg. 1430/1438.

Een ladingsgekoppelde inrichting kan samen met een groot 25 aantal soortgelijke inrichtingen een 2-dimensionale beeldsensor vormen voor gebruik in bijv. een camera. Bij dergelijke sensoren is het algemeen gebruikelijk om voorzieningen te treffen die voorkomen dat bij plaatselijke overbelichting gegenereerde ladingsdragers zich over de sensor uitspreiden, voorbij de overbelichte plaats (pixel) zelf. Deze 30 voorzieningen worden in de literatuur vaak aangeduid met de Engelse benaming "anti-blooming". In de meest bekende wijze van “anti-blooming" worden tussen de kolommen van het 2-dimensionale pixel patroon, aan het 87 ft o fs ft • y ~ u «c * s PHN 12.029 2 oppervlak van het halfgeleiderlichaam z.g. overstroom-barrières en afvoerzones aangebracht door middel waarvan de excesladingsdragers kunnen worden afgevoerd. Omdat door deze wijze van anti-blooming de resolutie en de gevoeligheid verlaagd worden, is ook al de, minder 5 conventionele, verticale anti-blooming (VAB) voorgesteld, o.a. in de hiervoor genoemde publicatie. Hierin wordt een sensor beschreven met een verticale npn-configuratie, waarbij de bovenste n-laag het - begraven -kanaal van de ladingsgekoppelde inrichting, de p-laag de overstroom-barrière voor exces ladingsdragers en de onderste n-laag de afvoer 10 voor de excesladingsdragers vormen. De middelste laag, de p-type laag dus, is onder de elektrode waaronder de lading wordt verzameld, bij voorkeur van een verdunning voorzien, of zelfs van een opening, via welke de onderste laag van het n-type grenst aan de bovenste n-type laag. In een dergelijke configuratie kan op effectieve wijze "blooming" 15 t.g.v. overbelichting worden voorkomen, zonder of althans praktisch zonder enig nadelig effekt op de resolutie en/of de gevoeligheid.

Wanneer men in deze inrichting de te verwerken mate van overbelichting wil opvoeren, d.i. de mate van overbelichting waarbij alle exces ladingsdragers nog afgevoerd kunnen worden, is de meest voor 20 de hand liggende manier de overstroom-barrière tussen het ladingstransportkanaal en de afvoerlaag, te verlagen. Dit kan gebeuren door de spanning op de onderste n-laag (het substraat) te verhogen en/of door de spanning, die extern aan de p-laag wordt aangelegd te verhogen. Verhoging van de substraatspanning heeft het bezwaar dat een hogere 25 maximale voedingsspanning vereist kan zijn. Een principiëler bezwaar is echter dat verlaging van de overstroompotentiaalbarrière leidt tot een verkleining van het maximale ladingspakket, zoals in de bijgaande figuurbeschrijving nog nader uiteengezet zal worden. Verkleining van het maximaal te verwerken ladingspakket per pixel leidt in het algemeen tot 30 een verlaging van de signaal over ruis verhouding wat weer resulteert in een vermindering van de beeldkwaliteit bij het weergeven.

Een andere methode om de maximaal te verwerken overbelichting te verhogen zou kunnen zijn, de blokkerende spanning - bij een n-kanaalinrichting - te verlagen en daardoor de 35 potentiaalbarrière onder de desbetreffende elektroden te verhogen.

Wanneer daarbij de overstroom-potentiaalbarrière naar het substraat constant wordt gehouden, kan de overbelichting verhoogd 8700282 fc w PHN 12.029 3 worden, en daaraee het potentiaalniveau van het ladingspakket, zonder dat daarbij ladingsdragers naar naburige pixels stromen, dankzij de hogere potentiaalbarrière onder de blokkerende elektroden. In de praktijk is deze vergroting van de spanningsslag van de klokspanning 5 niet mogelijk of gewenst, omdat de dissipatie te groot zou worden.

Een doel van de uitvinding is een ladingsgekoppelde inrichting met verticale anti-blooming aan te geven, waarin de grootte van een maximale ladingspakket (wit niveau) praktisch onafhankelijk van de instelling van de inrichting met betrekking tot de maximaal te 10 verwerken overbelichting is.

Een ladingsgekoppelde inrichting van de in de aanhef beschreven soort is volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt dat tijdens het omzetten van de elektro-magnetische straling het blokkerende niveau verschilt van het blokkerende niveau tijdens het transporteren 15 van de ladingspakketten, zodanig dat tijdens het omzetten van de elektromagnetische straling een hogere potentiaalbarrière wordt geïnduceerd dan tijdens het transporteren van de ladingspakketten.

De uitvinding berust daarbij onder meer op het inzicht, dat aangezien de toevoer van ladingsdragers naar een ladingspakket 20 tijdens het ladingstransport veel kleiner is dan tijdens het omzetten van het beeld (integratieperiode), de eisen, die gesteld worden aan de hoogte van de potentiaalbarrière tussen de pixels, tijdens het ladingstransport veel minder stringent behoeven te zijn dan gedurende de integratieperiode. Door de potentiaalbarrière onder de blokkerende 25 elektroden te verhogen kan bij gelijkblijvende overstroombarrière, de mate van maximaal te verwerken overbelichting naar wens ingesteld worden. Doordat tijdens het transport deze barrière weer verlaagd mag worden, kan tijdens het transport met een gebruikelijke klokspanning met lagere spanningsslag volstaan worden. Hierdoor kan de dissipatie, die 30 voornamelijk tijdens het transport plaatsvindt, op een gebruikelijk en acceptabel laag niveau gehouden worden.

De uitvinding zal nader worden uiteengezet aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld en de bijgaande schematische tekening waarin: 35 Fig. 1 een doorsnede van een ladingsgekoppelde inrichting volgens de uitvinding geeft;

Fig. 2 een doorsnede van deze inrichting dwars op de 8700282 % * PHH 12.029 4 ladingstransportrichting geeft;

Fig. 3 een klokschema geeft van de klokspanningen die aan deze inrichting worden aangelegd, als functie van de tijd t;

Fig. 4 en 5 potentiaalverdelingen geeft die tijdens 5 bedrijf in een conventionele inrichting resp. in een inrichting volgens de uitvinding voorkomen.

Opgemerkt wordt dat de tekening schematisch en niet op schaal is weergegeven. Halfgeleiderzones van hetzelfde geleidingstype zijn in het algemeen in dezelfde richting gearceerd.

10 De inrichting volgens Fig. 1 is, bij wijze van voorbeeld, van het n-kanaal type, maar kan evengoed van het p-kanaal type zijn. De inrichting omvat een n-type siliciumsubstraat 1, dat aan het oppervlak is voorzien van een p-type laag 3. In de p-type zone 3 is door middel van implantatie van een geschikte verontreiniging de n-type zone 4 15 aangebracht die het begraven kanaal van de ladingsgekoppelde inrichting vormt. De zone 4 wordt lateraal begrensd door een ondiepe p-type oppervlaktezone 5 die een hogere dotering heeft dan de p-type zone 3 en die dient om de vorming van parasitaire n-type kanalen aan het oppervlak 2 naast de zone 4 te voorkomen. Het oppervlak 2 is bedekt met een dunne 20 dielektrische laag 6 van siliciumoxide en/of siliciumnitride, met een dikte van bijvoorbeeld ongeveer 100nm. Op de laag 6 is een stelsel van klokelektroden 7-10 aangebracht, in drie opeenvolgende lagen van polykristallijn silicium die onderling zijn geïsoleerd door een in de tekening niet weergegeven oxidelaag. Bij wijze van voorbeeld is in de 25 tekening een 4-phase inrichting weergegeven, met 4 kloklijnen 11-14 voor het aanleggen van de klokspanningen 0^, 02, 02 en 0^. De elektroden 7 (poly I) zijn met kloklijn 11 (0j) verbonden, de elektroden 8 (poly II) met kloklijn 12 (02) de elektroden 9 (poly I) met kloklijn 13 (02) en de elektroden 10 (poly III) met 30 kloklijn 14 (0^). Zoals in de bovengenoemde publicatie is aangegeven kunnen de elektroden zodanig zijn gevormd dat tussen de elektroden lichtvensters worden vrijgelaten die niet door elektrodemateriaal zijn bedekt, waardoor ook blauw licht, zonder door polysilicium te worden geabsorbeerd, het halfgeleiderlichaam kan bereiken. De klokspanningen 35 0.j-04 worden geleverd door de, slechts schematisch weergegeven klokspanningsbron 15. Het n-type substraat 1 is voorzien van een elektrische aansluiting, bijvoorbeeld in de vorm van een kontakt 16 aan 8700282 1% PHN 12.029 5 de onderzijde van het substraat. Het zal echter zonder neer duidelijk zijn dat het substraatcontact ook, op op zichzelf bekende wijze, aan de bovenkant van het halfgeleiderlichaan kan worden aangebracht. De p-type barrière laag 3 is voorzien van een, in Fig. 1 slechts schematisch 5 weergegeven, aansluiting 17.

De p-type laag 3 kan onder het kanaal 4, of althans onder de integratieplaatsen in het kanaal 4, voorzien zijn van een insnoering 18; zoals in Fig. 2 is weergegeven. Deze insnoering kan zo diep zijn dat tussen het n-type kanaal 4 en het substraat 1 een n-type kanaal wordt 10 vrijgelaten, dat onder normale bedrijfsomstandigheden geheel gedepleerd is, zodat kortsluiting tussen het substraat en het kanaal 4 wordt voorkomen. Door deze insnoering is het mogelijk, om de dikte van de zone 3 vrij te kiezen, bij gewenste anti-blooming eigenschappen via de insnoering 18.

15 Voor de wijze van vervaardiging van de hier beschreven inrichting, kan worden verwezen naar de hiervoor genoemde publicatie. In een specifieke uitvoering wordt uitgegaan van een n-type silicium substraat 1, gedoopt met (3-4.5) 1014 phosphor atomen per kubieke cm.

De p-type laag 3 met de insnoering 18 kan, zoals in de publicatie is 20 beschreven, worden verkregen door 2 p-type zones (pockets) op afstand van elkaar vanaf het oppervlak 2 het halfgeleiderlichaam in te implanteren en te diffunderen, waarbij tengevolge van laterale diffusie overlap tussen de zones ontstaat en de zones het gemeenschappelijk p-gebied 3 met de insnoering 18 vormen. De afstand tussen de 25 geïmplanteerde zones bedroeg ongeveer 3 pm, en de diffusiediepte ongeveer 3 pm. De oppervlakteconcentratie van de geïmplanteerde zones was ongeveer 5.6.1015 booratomen per cm3. De breedte van de n-kanalen 4 was ongeveer 5 pm bij een diepte van ongeveer 0.9 pm en een oppervlakteconcentratie van 2.101® atomen per kubieke cm.

30 Ter verduidelijking van de uitvinding wordt aan de hand van Fig. 4 eerst het potentiaalprofiel beschreven voor een conventionele CCD-beeldopneeminrichting met verticale anti-blooming. Zn deze figuur is in verticale richting de potentiaal V (naar beneden) uitgezet, terwijl op de horizontale as de afstand in het halfgeleiderlichaam 1 tot het 35 oppervlak 2 is uitgezet. Het gearceerde gebied aan de linkerkant stelt een klokelektrode voor. Het gebied dat met "ox* is aangeduid komt overeen met de oxidelaag 6. De gebieden, achtereenvolgens aangeduid met 8700202 * 4 PHN 12.029 6 n^, p, en n2 komen overeen met respectievelijk, het n-kanaal 4, de p-laag 3, en het n-substraat 1. De curven 20, 21 en 22 geven potentiaalprofielen weer voor het geval dat aan het substraat 1 een substraatspanning Vsub1 wordt aangelegd, bijvoorbeeld +16 Volt. Curve 5 20 is de potentiaal onder de blokkerende elektrode, d.w.z. een elektrode waaraan een lage spanning (bijv. 0V) wordt aangelegd waardoor onder deze elektrode een potentiaalbarriêre wordt geïnduceerd die twee aangrenzende pixels van elkaar isoleert. De spanning op de elektrode kan zodanig worden gekozen dat de potentiaal in de n-laag 10 onder deze elektrode (punt A) iets hoger is dan in de p-laag 3, de elektronen een potentiaalbarriêre naar de p-type laag 3 zien. Hierdoor zullen elektronen, die hier worden gegenereerd in een van de aangrenzende pixels stromen, en niet via het substraat 1 afgevoerd worden. Curve 21 stelt de potentiaalverdeling voor onder een 15 integrerende poort waaraan een positieve spanning van bijvoorbeeld +10 Volt is aangelegd. Onder deze poort wordt een ladingspakket bestaande uit elektronen, opgeslagen waardoor het gebied onder de elektrode - ten dele - elektrisch neutraal wordt. In de figuur is dit elektrisch neutrale gebied voorgesteld door de horizontale lijn in de 20 potentiaalverdeling. De spanningen die worden aangelegd, zijn zodanig gekozen dat bij de maximaal getolereerde overbelichting het verschil tussen het potentiaalniveau A onder de blokkerende poort, en het potentiaalniveau onder de integrerende poort, d.w.z. het niveau C een vooraf bepaalde waarde niet onderschrijdt. Een specifieke waarde voor 25 het verschil A-C is bijvoorbeeld 1 Volt. Bij deze waarde is het praktisch uitgesloten dat, tengevolge van thermische excitatie, elektronen over de potentiaalbarriêre A van de ene pixel naar een naburige pixel diffunderen. In specifieke uitvoeringen blijkt, bij de randomwaarde A-Csi.1 Volt, en bij een substraatspanning van 16 Volt, 30 het spanningsverschilΔνΑΒ tussen het elektrisch neutrale gebied en de barrière in de p-type laag 3 ongeveer 0.4 Volt te bedragen, wat overeenkwam met ongeveer 100 x overbelichting. Wanneer de overbelichting plotseling zou ophouden of, wat op hetzelfde neerkomt, het ladingspakket wordt getransporteerd naar een naburige opslagplaats waar geen straling 35 invalt, houdt de diffusie van excesladingsdragers over de barrière Δ VAB niet op, maar gaat door totdat de curve 22 is bereikt, waarbij 4^0.6 Volt. In het geval dat, bij gelijkblijvende A-C = 1 Volt, 87 0 028 2 6 PHN 12.029 7 een hogere overbelichting getolereerd moet worden, bijvoorbeeld een 10.000 x overbelichting, moet *V1B verlaagd worden van 0.4 Volt naar ongeveer 0.3 Volt. Bij gebruik van dezelfde, 2 niveau's-klokspanningen, kan dit bereikt worden door de spanning die aan het substraat 1, en/of 5 de spanning, die aan de p-type laag 3 wordt aangelegd te veranderen. In Fig. 4 is bij wijze van voorbeeld, de situatie weergegeven die optreedt wanneer ^VAB wordt ingesteld m.b.v. de substraatspanning.

Deze spanning wordt ingesteld op bijvoorbeeld +20V (Vsub.2). Curve 23 geeft de situatie weer die optreedt bij bijvoorbeeld 1000 x 10 overbelichting. De barrière A,VAB is verlaagd tot ongeveer 0.2

Volt, bij een spanningsverschil A-C van 1 Volt. Deze A VAB2£Ö.2 Volt is voldoende laag om de gegenereerde photostroom bij de plaatselijk zeer hoge lichtintensiteit naar het substraat 1 af te voeren. Wanneer nu het ladingspakket wordt overgeheveld naar een naburige, niet belichte, 15 opslagplaats, gaat het ladingstransport naar het substraat 1 weer verder, totdat ook nu weer 0.6 Volt is bereikt. Deze situatie is weergegeven door curve 24. Als het rustniveau Avab is bereikt, blijkt het potentiaalniveau D van het neutrale gebied in het gevormde ladingspakket zeer sterk gedaald te zijn, n.1. ongeveer 1 Volt t.o.v.

20 het niveau E dat het rustniveau was bij substraatspanning

Vsub1= 16 Volt. Omdat het niveau D, bij deze substraatspanning, correspondeert met het maximale ladingspakket dat onder een integrerende poort kan worden opgeslagen, is het gevolg van de verhoging van de toegestane overbelichting, een onevenredig grote verlaging van het 25 maximale ladingspakket. Opgemerkt wordt dat deze verlaging bijzonder groot is n.1. ongeveer 1 Volt, t.o.v. de beoogde verlaging van^VAB, namelijk ongeveer 0.2 Volt. De oorzaak hiervoor is, dat, door een verhoging van de substraatspanning , weliswaar de hoogte van de barrière in de p-type laag 3 verlaagd wordt, maar tegelijkertijd de 30 potentiaal in de n-type laag 4. Het verschil ^ VAB neemt bij toenemende substraatspanning, relatief langzaam af. Hierdoor is een aanzienlijke daling van het potentiaalniveau in de lagen 3 en 4 nodig voordat de, gewenste, kleine verlaging van de antiblooming barrière is bereikt.

35 Een soortgelijke situatie zou zich voordoen, als de substraatspanning constant gehouden zou worden, en als een positievere spanning aan de p-type laag 3 via de aansluiting 3 zou worden 8700282 ft

V

PHN 12.029 8 aangelegd.

Het hier beschreven bezwaar zou ondervangen kunnen worden door toepassingen van klokspanningen met een grotere slag, variërend bijvoorbeeld tussen 0 Volt en 12 Volt. Een dergelijke vergroting van de 5 klokslag zou echter een grote toename van de dissipatie tot gevolg hebben.

Volgens de uitvinding zijn de klokelektroden verbonden met een klokspanningsbron 15, die, in plaats van klokspanningen met 2 niveau's, klokspanningen met 3 niveau's levert, zoals in Fig. 3 is 10 weergegeven. De inrichting omvat, zoals reeds hiervoor is aangegeven een 4-phase CCD, waarbij de elektroden 8,9 en 10 of 7,8 en 10 als integratiepoorten worden gebruikt, en de poorten 7 of 9 als blokkerende poorten. In Fig. 3 zijn de 4 klokspanningen 0^-0^ als functie van de tijd t weergegeven. In het tijdsinterval, aangeduid 15 met Tt wordt een, in de inrichting gevormd patroon van ladingspakketten op een gebruikelijke 4-phase wijze naar een uitleesorgaan getransporteerd. De klokken variëren, zoals gebruikelijk tussen twee niveau's, bijvoorbeeld tussen 0 Volt en 10 Volt. In de tijdsintervallen, aangeduid met (integratieperiode) worden 20 ingevangen stralingsbeelden omgezet in ladingspakketten. In de periode T^,1, vormen de elektroden 7 de blokkerende poorten, waaraan een lage spanning wordt aangelegd, terwijl de overige elektroden 8,9, en 10 de integratiepoorten vormen, waaraan een positieve spanning wordt aangelegd. De blokkerende spanning (0^) die aan de elektroden 7 25 wordt aangelegd tijdens de integratieperiode is nu lager dan het lage niveau (0 Volt) van de klokspanning 0^ tijdens het ladingstransport, en derhalve eveneens lager dan het blokkerende niveau dat in gebruikelijke inrichtingen wordt aangelegd en in Fig. 3 met onderbroken lijn is weergegeven. Een specifieke waarde van deze spanning, is 30 bijvoorbeeld - 3 Volt bij 1000 x overbelichting. Door deze extra negatieve spanning aan de blokkerende poorten tijdens de integratietijd wordt bereikt dat de mate van overbelichting kan worden verhoogd, zonder dat daarbij het maximale niveau van een ladingspakket (= wit niveau) verlaagd wordt, en praktisch zonder toename van de dissipatie. Ter 35 verduidelijking van het effekt van het gebruik van een 3-niveau's spanning 0^, is, in analogie met Fig. 4, weer het potentiaaldiagram getekend. De substraatspanning wordt nu op een vaste waarde, 8700282 > PHN 12.029 9 bijvoorbeeld +16 Volt gehouden. De curven 20 en 22 komen overeen met de curven 20 resp. 22 in Fig. 4, waarbij in Fig. 5 de curve 20 de potentiaalverdeling onder een blokkerende poort alleen tijdens het ladingstransport voorsteltf terwijl curve 22 de potentiaalverdeling 5 onder een opslagelektrode met maximale ladingsinhoud tijdens het ladingstransport voorstelt. Curve 25 geeft de potentiaalverdeling onder een integrerende poort weer bij afwezigheid van lading. Curve 26 geeft de potentiaal weer onder de blokkerende poorten 7 tijdens de integratieperiode. Tengevolge van de extra negatieve spanning van -3 Volt 10 ligt de curve 26 hoger dan de curve 20. Het potentiaalminimum van de curve 26 in de n-laag, is aangeduid met F. Bij sterke overbelichting, bijvoorbeeld meer dan 1000 x kan het potentiaalniveau C van het neutrale gebied zo ver stijgen dat de overstroombarriêre Δ VAB in de p-type laag, naar het substraat ongeveer 0.2 Volt of kleiner wordt. Het 15 verschil tussen VF en Vc blijft nu, tengevolge van de extra negatieve spanning op de blokkerende poort groter of tenminste gelijk aan 1 Volt, waardoor ook bij sterke overbelichting een goede scheiding tussen naburige pixels wordt verkregen. Op het einde van de integratietijd Ti1 (Fig.3) wordt eerst 02 laa9 waarna 0.j naar 20 het actieve, positieve, niveau gaat. De hoge potentiaalbarriêres onder de elektroden 7 worden vervangen door de, lagere, potentiaalbarriêres onder de elektroden 8, overeenkomend met de potentiaalverdeling volgens curve 20 in Fig. 5. Doordat het spanningsverschil (VA-VC) nu kleiner kan zijn dan 1 Volt, is het mogelijk 25 dat wat lading van een volle pixel naar een naburige pixel stroomt, over de, te lage barrière VA. Door de hoge klokfrequentie tijdens het ladingstransport echter, zal in het algemeen de hoeveelheid van deze lading verwaarloosbaar klein zijn. Wanneer de toevoer van straling wordt beëindigd, bijvoorbeeld door middel van een shutter, of wat voor de 30 hier beschreven effecten op hetzelfde neerkomt, wanneer het ladingspakket getransporteerd wordt naar een plaats die niet wordt overbelicht, zal het niveau VC, tengevolge van diffusie naar het substraat, weer dalen totdat het niveau van het ladingspakket in de n1-laag zover gedaald is dat de potentiaalbarriêre VftB in de p-laag 3 35 weer ongeveer 0.6 Volt is. Deze toestand, corresponderend met curve 22 in Fig. 5 is onafhankelijk van de hoogte van de spanning op de blokkerende poort, en daarmee van de getolereerde mate van 8700282 PHN 12.029 10 * overbelichting. Doordat tijdens het ladingstransport, de klokspanning 0.j (zie Fig. 3) varieert tussen het gebrukelijke hoge en lage niveau, is de dissipatie praktisch niet toegenomen.

Op het einde van de transportperiode Tfc, is het gehele 5 ladingspatroon in de geheugensectie overgeheveld, in het geval van een FT-sensor. In de volgende integratieperiode Ti,2 kan 0^ weer extra negatief gemaakt worden, waardoor een identieke situatie wordt verkregen als in de periode Ti, 1.

Bij voorkeur echter, worden de pixels t.o.v. de 10 voorgaande integratieperiode over een afstand van een halve steek verschoven. Aan de elektroden 9, die nu als blokkerende poorten fungeren, wordt een extra negatieve spanning 0-j aangelegd, waardoor onder deze elektroden een potentiaalverdeling wordt geïnduceerd volgens curve 26 in Fig. 5. Aan de elektroden 7 wordt, evenals aan de 15 aangrenzende elektroden 10 en 8, een positieve spanning aangelegd, waardoor onder elk drietal elektroden 7,8 en 10 een potentiaalput wordt geïnduceerd, waarin een ladingspakket kan worden gevormd. Deze ladingspakketten zijn op effektieve wijze onderling gescheiden door de relatief hoge potentiaalbarriëres onder de elektroden 9. Op het einde 20 van de integratieperiode Ti2, kunnen de ladingspakketten weer op de hiervoor beschreven wijze getransporteerd worden. De twee patronen, opgenomen in de perioden Ti,1 en Ti,2 zijn ten opzichte van elkaar geïnterlinieerd en geven daardoor 2x zoveel pixelelementen per lengte-eenheid in de transportrichting als een enkel ladingspatroon, waardoor 25 de resolutie aanzienlijk wordt verhoogd.

Het zal duidelijk zijn dat de uitvinding niet is beperkt tot het hier gegeven uitvoeringsvoorbeeld, maar dat binnen het kader van de uitvinding voor de vakman nog veel variaties mogelijk zijn.

Zo kan de beeldopneeminrichting, in plaats van het 30 rasteroverdrachttype, ook van het lijn-overdrachttype zijn. Ook kan de inrichting een één-dimensionale sensor of lijn-sensor vormen.

8700282

Claims (5)

1. Ladingsgekoppelde inrichting voor het omzetten van elektromagnetische straling in discrete elektrische ladingspakketten en het transporteren van deze ladingspakketten ten behoeve van het uitlezen ervan, omvattende een halfgeleiderlichaam, met vanaf een oppervlak, in 5 een richting dwars op het oppervlak tenminste drie opeenvolgende lagen: een eerste laag van een eerste geleidingstype die het ladingstransportkanaal van de ladingsgekoppelde inrichting vormt; een aangrenzende tweede laag van het tweede geleidingstype voor het vormen van een potentiaalbarriêre waarover excesladingsdragers die bij 10 plaatselijke overbelichting gegenereerd kunnen stromen in een richting dwars op het oppervlak; een aangrenzende derde laag van het eerste geleidingstype voor het afvoeren van genoemde excesladingsdragers, waarbij het oppervlak is voorzien van een stelsel van elektroden die ' verbonden zijn met middelen voor het aanleggen van klokspanningen die 15 variëren tussen actieve en blokkerende niveau's waarbij in het onderliggende transportkanaal potentiaalputten resp. potentiaalbarriêres worden geïnduceerd, met het kenmerk dat tijdens het omzetten van de elektro-magnetische straling het blokkerende niveau verschilt van het blokkerende niveau tijdens het transporteren van de 20 ladingspakketten, zodanig dat tijdens het omzetten van de elektromagnetische straling een hogere potentiaalbarriêre wordt geïnduceerd dan tijdens het transporteren van de ladingspakketten.

2. Ladingsgekoppelde inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de inrichting een twee-dimensionale beeldomzetter van het 25 rasteroverdrachttype vormt.

3. Ladingsgekoppelde inrichtingt volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat in twee opeenvolgende perioden waarin de invallende straling in discrete ladingspakketten wordt omgezet, aan verschillende elektroden het blokkerende spanningsniveau wordt aangelegd, waardoor de 30 photogevoelige elementen in deze perioden ten opzichte van elkaar zijn verschoven.

4. Ladingsgekoppelde inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het blokkerende niveau tijdens het omzetten van de invallende straling zodanig is gekozen dat bij een 35 overbelichting van ongeveer 1000, een potentiaalbarriêre tussen naburige ladingspakketten van tenminste ongeveer 1 Volt aanwezig blijft.

5. Camera, omvattende een ladingsgekoppelde inrichting 5700202 0 PHN 12.029 12 volgens een of meer van de voorgaande conclusies. 87 Π0 *>R2 C \.J‘ %£ $nx- Wt»