SE451655B - Bildavkennare - Google Patents

Description

451 655 10 “15 20 25 30 2 släckningsperiod), börjar efter det att ljusmottagnings- perioden är avslutad.

Det antages nu, såsom visat i fig 2 på bifogade rit- ningar, att den maximala laddning som kan hanteras i varje bildelement 4 i bildpartiet svarar mot kapaciteten "l0" samt att den maximala laddning som kan hanteras i -vart och ett av bildelementen, som svarar mot ett steg {4} och i ett kanalområde B av något skäl endast har kapaciteten V9". Under ljusmottagningsperioden kan så- ledes stegen {l}1 {2} och {3} i kanalen B vart och ett lagra laddningsmängden "lO", medan enbart steget {4} lagrar laddningsmängden "9". Eftersom under laddningsöver- föringsperioden i steget {4} i kanalområdet B endast ladd- ningsmängden “9“ kan hanteras oberoende av grindspänningen, som kopplas om mellan ett högt värde V och ett lågt H värde V i och för åstadkommande av laddningsöverföringen utmed kânalen, såsom visat i fig l, kommer laddnings- mängderna i stegen {l}, {2} och {3} var och en att reduce- ras till laddningsmängden "9" vid passering genom steget {4}, om laddningsöverföringsriktningen antages vara den som är angiven med en pil y i fig 2. Som följd härav blir laddningarna efter steget {4} i kanalen B mindre än de naturliga laddningarna, dvs de s k grå vertikallinjedefek- terna uppträder på en bildskärmf Ett ändamål med föreliggande uppfinning är följaktligen att åstadkomma en bildkännare i fastämnesutförande, vilken är fri från de defekter som erfarits i den tidigare tek- niken.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en bildkännare i fastämnesutförande, i vilken en normal laddning i varje bildelement kan överföras fullständigt.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att åstad- komma en bildkännare i fastämnesutförande utan defekter i en âtergiven bild eller med hög bildkvalitet.

Dessa och andra ändamål med uppfinningen uppnås genom att bildkännaren ges de särdrag som framgår av efterföljande patentkrav.

Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande lO 15 20 30 35 451 655 3 under hänvisning till medföljande ritningar. Fig l är ett diagram, som visar grindspänningsberoendet hos potentia- lerna i ett kanalområde och ett överskottsstyrgrindsområde i en bildkännare i fastämnesutförande enligt tidigare teknik. Fig 2 är ett schematiskt diagram, som visar bild- partiet i en bildkännare i fastämnesutförande enligt tidi- -gare teknik, vilket diagram skall användas för att för- klara alstringen av en felbehäftad bild. Fig 3 är ett schematiskt diagram, som visar bildpartiet i ett exempel på bildkännaren i fastämnesutförande enligt föreliggande uppfinning. Fig 4 är ett diagram, som visar grindspännings- beroendet hos potentialen i kanalområdet och överskotts- styrgrindsområdet i bildkännaren i fastämnesutförande enligt uppfinningen. Fig 5 är en tvärsnittsvy, som visar bildpartiet i ett exempel på uppfinningen. Fig 6 är en potential-grindspänningskarakteristikskurva med substrat- koncentrationerna såsom parameter. ' I det följande skall ett exempel på bildkännaren i fastämncsutförande enligt föreliggande uppfinning beskrivas.

Defekterna med grå vertikala linjer förorsakas av det förhållandet, att den maximala laddning som kan hanteras i ljusmottagningsfunktionssättet är densamma som den maximala laddning som kan hanteras vid laddnings- överföringsfunktionssättet. Om den maximala laddning som kan hanteras vid laddningsöverföringsfunktionssättet väljes större än den vid ljusmottagningsfunktionssättet, kan därför de grå vertikala linjerna omvandlas till grå punkter, så att defekten ej göres så framträdande i en återgiven bild. Såsom visat i fig 3 är det närmare bestämt så utformat, att då den maximala laddning som kan hanteras av varje bildelement 4 under det normala ljusmottagnings- funktionssättet exempelvis är satt till "l0" så är den maximala laddning som kan hanteras vid laddningsöver- föringsfunktionssättet större än den förra, exempelvis "l2". omrâdet B av något skäl och den maximala laddning som Även då en defekt förorsakas i steget {4} i kanal- kan hanteras blir "9" vid ljusmottagningsfunktionssättet samt "ll" vid laddningsöverföringsfunktionssättet, kan de 10 15 20 25 30 35 451 655 4 normala laddningsmängderna "l0" i de andra stegen {l}, {2} och {3} överföras fullständigt. Någon defekt med grå verti- kala linjer uppträder därför ej förrän den maximala ladd- ning som kan hanteras blir mindre än "IO".

För att i enlighet med föreliggande uppfinning åstad- komma ovanstående egenskap väljes i en bildkännare i "fastämnesutförande, vilken har ett halvledarsubstrat, som innefattar ett flertal kanalområden, vilka även tjänst- gör som ett ljusmottagningsområde, ett överskottstömnings- område, som absorberar och avlägsnar en överskottsladdning i kanalområdet, samt ett överskottsstyrgrindsområde, som är anordnat mellan kanalområdet och överskottstömnings- omrâdet och begränsar utströmningsnivån för överskotts- laddningen (dvs begränsar den maximala laddningsmängd som kan hanteras), varvid samma grindspänning (inbegripet grindspänningen vid ljusmottagningsfunktionssättet och klockspänningen vid överföringsfunktionssättet) pålägges kanalområdet och överskottsstyrgrindsområdet via ett isolerande skikt, grindspänningsberoendet hos potentialen i överskottsstyrgrindsomrâdet mindre än det beroendet hos potentialen i kanalområdet. Såsom visat i diagrammet i fig 4 för grindspänningskarakteristikerna 2 och 3 för potentialerna i laddningsgrindområdet och överföringsgrindområdet hos kanalområdet är grindspän- ningskarakteristiken 1 för potentialen i överskottsstyr- grindsområdet så vald, att karakteristiken 1 skär åtmin- stone karakteristiken 3 vid överföringsgrindområdet för minskning av grindspänningsberoendet. Om i överensstäm- melse med det ovan angivna grindspänningen vid ljusmottag- ningsfunktionssättet antages vara Všfl, är potentialskill- naden öcl mellan lagringsgrindområdet och Överskotts- styrgrindomrâdet potentialenA. minus potentialenB . Om klockspänningen vid laddningsöverföringsfunktionssättet antages vara VVH, är spänningsskillnaden ocg vid detta funktionssätt en potential a minus en potential b, dvs çcl < ocz gäller. Den maximala laddning som kan hanteras vid laddningsöverföringsfunktionssättet kan således göras större än den som kan hanteras vid ljusmottagningsfunktions- 'ha 10 15 20 25 30 35 :och V 5 sättet. Som framgår av fig 4 är emellertid i detta fall klockspänningen V§H vid laddningsöverföringsfunktions- sättet så vald, att den innefattar punkterna i skärnlingen mellan karakteristiken l för överskottsstyrgrindsområdet och karakteristiken 3för överföringsgrindområdet samt är högre än grindspänningen VSH. Grindspänningsvärdena VVH V och VL H Vi i fig l.

För att minska grindspänningsberoendet hos potentia- svarar mot grindspänningsvärdena len i överskottsstyrgrindsområdet i jämförelse med det hos potentialen i andra kanaler göres substratkoncentra- tionen invid omrâdet under överskottsstyrgrindsområdet skild från den invid området under kanalområdet. Då kanal- området är utformat som typen med försänkt kanal, väljes exempelvis substratkoncentrationen under överskottstyr- grindsområdet hög.

Fig 6 är ett diagram, som visar grindspännings- beroendet hos potentialen vid ett halvledarskikt av N-typ i ae: fan där halvleaarskiktet av N-typ på s-lolzcmïz (dosmänqd) är bildat på ytan av ett kiselsubstrat av P-typ och en grindelektrod är bildad därpå genom ett grindoxideringsskikt med en tjocklek på ungefär 1000 Å, varvid föroreningskoncentrationen i kiselsubstratet av P-typ är varierad. I detta fall är absolutvärdet normerat.

I diagrammet i fig 6 visar kurvorna I, II, III och IV de fall där substratkoncentrationen NA är vald som l-iolsafffz, e-lolzafffz, 1-1o13cm'2 och s-ioncnfz framgår av diagrammet i fig 6 kan genom lämpligt val av . Såsom substratkoncentrationen grindspänningsberoendet hos potentialen vid halvledarskiktet av N~typ varieras.

Fig 5 visar ett exempel på en bildkännare i fastämnes- utförande enligt föreliggande uppfinning, vilken bild- kännare är en sådan av CCD-typen och har ett fältöver- föringssystem, varvid dess bildparti är utfört enligt typen med försänkt kanal. Fig 5 visar huvudsakligen bild- partiet. I detta exempel är på en av huvudytorna av exempelvis ett kiselsubstrat 10 av P-typ ett halvledar- område bildat, dvs ett kanalområde ll för bildande av försänkt kanal av N-typ. För att dela upp kanalområdet ll 10 15 20 25 30 35 451 655 6 i ett flertal vertikala linjer eller rader är överskotts- styrgrindsområden 12 av N-typ bildade. Invid överskotts- styrgrindsområdet 12 av N-typ är ett överskottstömnings- område 13 av N+-typ bildat för absorbering av överskotts- laddningen i kanalområdet ll. Ett grindisoleringsområde i 14 med nödvändig tjocklek, exempelvis framställt av Si02, 'är bildat på substratet 10, och en överföringsgrind- elektrod 15, exempelvis framställd av polykristallint kisel, är bildad på grindisoleringsskiktet 14 för att användas för påläggande av en nödvändig överföringsklock- spänning vid laddningsöverföringsfunktionssättet. I exemplet enligt fig 5 är vidare enbart under överskotts- styrgrindsomrâdena l2 högkoncentrationsområden 16 av P-typ anordnade för åstadkomande av hög substratkoncentration under överskottsstyrgrindsområdena 12.

I enlighet med exemplet på uppfinningen med ovan angivna koncentration har koncentrationen hos substratet under överskottsstyrgrindsområdena 12 gjorts högre än den under kanalområdet ll, varför, såsom visat i fig 4 med karakteristiken 1,grindspänningsberoendet hos potentia- len i överskottsstyrgrindsområdet 12 är minskat i jäm- förelse med det i kanalområdet ll. Om grindspänningen vid ljusmottagningsfunktionssättet exempelvis antages vara V SH funktionssättet antages vara VVH, blir följaktligen den och klockspänningen vid laddningsöverförings- maximala laddning som kan hanteras vid laddningsöver- föringsfunktionssättet större än den vid ljusmottagnings- funktionssättet och därmed kan den normala laddningen i varje bildelement överföras fullständigt. Defekterna med grå vertikala linjer i den tidigare tekniken kan således undvikas hos en återgiven bild.

Ovanstående beskrivning har lämnats för det fall då uppfinningen tillämpas på en bildkännare i fastämnes- fm! utförande och av typen med försänkt kanal, men uppfin- ningen kan med samma verkan tillämpas på en bildkännare i fastämnesutförande av typen med ytkanal. * Såsom beskrivits ovan regleras i enlighet med före- liggande uppfinning substratkoncentrationen under över- 10 :är mindre än den för de 451 655 7 skottsstyrgrindsomrâdet för minskning av grindspännings- beroendet hos potentialen i överskottsstyrgrindsområdet, varigenom den maximala laddning som kan hanteras blir större vid laddningsöverföringsfunktionssättet än vid ljusmottagningsfunktionssättet. Även om det finns ett bildelement, vars maximala laddningshanteringskapacitet andra bildelementen, kan därför de andra bildelementens normala laddningar överföras fullständigt, så att en bildkännare i fastämnesutförande utan defekterna med grå vertikala linjer kan åstadkommas, dvs en hög bildkvalitet.

Claims (2)

10 15 20 451 655 PATENTKRAV

1. Bildavkännare i fastämnesutförande, i vilken samma grindspänning påtryckes via ett grindisoleringsskikt på ett kanalområde och ett överskottsstyrgrindsområde, vilka båda är anordnade i ett halvledarsubstrat, k ä n - n e t e c k n a d därav, att substratkoncentrationen invid ett område under överskottsstyrgrindsomrâdet är skild från substratkoncentrationen invid ett område under kanalomrâdet, varigenom grindspänningsberoendet hos en potential vid överskottsstyrgrindsområdet är reducerat i jämförelse med det i kanalområdet samt den maximala laddning som kan hanteras vid ett laddningsöverförings- funktionssätt är större än den maximala laddning som kan hanteras vid ett ljusmottagningsfunktionssätt.

2. Bildavkännare enligt patentkravet 1, k ä n n e - t e c k n a d av ett flertal kanaler (11) av den för- sänkta typen utmed parallella linjer i bildavkännarens bildparti, varvid par av intilliggande kanaler är skilda åt av två överskottsstyrgrindsområden (12) och ett centralt överskottstömningsomrâde (13) för absorbering av överskottsladdningar i kanalområdet, samt områden (16) av hög föroreningskoncentration under Överskotts- styrgrindsområdena (12). f: (U