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DE3439019A1 - Festkoerperbildsensor - Google Patents

Festkoerperbildsensor

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Publication number
DE3439019A1
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DE
Germany
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image sensor
solid
state image
channels
charge transfer
Prior art date
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DE19843439019
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English (en)
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DE3439019C2 (de
Inventor
Masafumi Itami Hyogo Kimata
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of DE3439019A1 publication Critical patent/DE3439019A1/de
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Publication of DE3439019C2 publication Critical patent/DE3439019C2/de
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10Integrated devices
    • H10F39/12Image sensors
    • H10F39/15Charge-coupled device [CCD] image sensors
    • H10F39/153Two-dimensional or three-dimensional array CCD image sensors
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/73Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors using interline transfer [IT]
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/745Circuitry for generating timing or clock signals

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft einen Festkörperbildsensor und insbesondere einen zweidimensionalen Festkörperbildsensor entsprechend dem Oberbegriff in Anspruch 1.
Im allgemeinen weist ein Festkörperbildsensor Fotosensoren und eine Abtastschaltung auf einem Halbleitermaterial wie z.B. Silizium auf, und falls geeignete Fotosensoren gewählt werden, können Bilder vom sichtbaren Bereich bis zum infraroten Bereich geliefert werden. Verglichen mit einer konventionellen Bildröhre hat ein Festkörperbildsensor den Vorteil, daß er kompakt, leicht und sehr zuverlässig ist und insbesondere brauchen nur wenige Teile bei der Herstellung einer Kamera mit solch einem Bildsensor justiert zu werden. Dadurch hat solch ein Festkörperbildsensor in letzter Zeit auf verschiedenen Gebieten Beachtung erfahren.
Als Abtastschaltung eines Festkörperbildsensors wird in den meisten Fällen üblicherweise ein MOS-Schalter-System oder ein CCD (charge coupled device)-System benutzt. Im ersteren MOS-Schalter-System werden Spike-Störungen infolge der MOS-Schalter zum Lesen der Signale den Signalen beigemischt, wodurch das Signal-Rauschverhältnis verschlechtert wird. Außerdem unterscheiden sich die Spike-Störungen zwischen den einzelnen Spalten zum Lesen des Signals, wodurch ein "fixed pattern noise" genanntes Rauschen erzeugt wird, so daß der Signal-Rauschabstand weiter verschlechtert wird und infolgedessen kann bei Anwendung auf das Erfassen eines extrem
niedrigen Lichtpegels, der ein hohes Signal-Rauschverhältnis erforderlich macht, ein MOS-Schalter-System nicht verwendet werden. Andererseits werden in dem CCD-System, insbesondere in einem CCD-Zwischenzeilen-System, das in letzter Zeit weite Verbreitung gefunden hat, das Fotosensoren wie in einem MOS-System frei wählen kann, CCD-Elemente zwischen den jeweiligen Spalten der Fotosensoren angeordnet. Um die effektive Fläche der Fotosensoren zu vergrößern ist es erwünscht, die Fläche des CCD-Teils schon beim Entwurf zu minimieren. Außerdem ist die Ladungstransferkapazität der CCD-Elemente proportional zur Speicher-Gatter-Fläche für eine Stufe von CCD-Elementen, falls die CCD-Elemente die gleiche Struktur haben. Infolgedessen wird, falls die Fläche des CCD-Teils verringert wird, der Maximalwert der handhabbaren Ladung begrenzt. Solch ein Problem wird insbesondere dann ernsthaft, wenn ein kleines Signal über einem großen Untergrund wie bei einem Infrarot-Festkörperbildsensor erfaßt werden soll.
Andererseits wurde ein Festkörperbildsensor, der ein geringes Rauschen verursacht und einen hohen Dynamikbereich besitzt, wobei die jeweiligen vertikalen Ladungstransfer-Elemente als einzelne Potentialtöpfe angesteuert werden, schon vorgeschlagen. Zum Beispiel ist solch ein Festkörperbildsensor schon in der älteren Anmeldung desselben Anmelders wie die vorliegende Anmeldung, US Serial No. 519,904, eingereicht am 3. August 1983 (deutsche Anmeldung Nr. P 33 29 095.4, eingereicht am 11. August 1984) dargestellt. Die Fig. 1 bis 3 sind Zeichnungen, die die Wirkungsweise eines Beispiels einer solchen Art des Festkörperbildsensors erklären.
Fig. 1 stellt ein Blockdiagramm dar, das ein Beispiel des
oben beschriebenen Festkorperbildsensors zeigt. Ein Feld aus drei Spalten und vier Reihen ist zum Zweck der leichteren Erklärung dargestellt. Ein Festkörperbildsensor gemäß dieser Ausführungsform weist zweidimensional auf einem Halbleitersubstrat angeordnete Fotosensoren 111 bis 114, 211 bis 214 und 311 bis 314, aus MOS-Transistoren auf dem Halbleitersubstrat gebildete Transfer-Gatter 121 bis 124, 221 bis 224 und 321 bis 324, auf dem Halbleitersubstrat ausgebildete Vertikal-Ladungstransfer-Elemente 130, 230 und 330, auf dem Halbleitersubstrat ausgebildete Schnittstellenteile 140, 240 und 340, die eine Schnittstelle zwischen einem horizontalen CCD 500, einem Ausgangsvorverstärker 600 und einem Ausgangsteil 700 bilden, auf. Der Festkörperbildsensor weist darüber hinaus eine Clock-Signalquelle 800 zur Bereitstellung des Clock-Signals für die Vertikal-Ladungstransfer-Elemente 130, 230 und 330, wie im folgenden beschrieben wird, auf.
In bezug auf die Fig. 2A, 2B und 3 werden eine Struktur und eine Funktionsweise von Teilen in Verbindung mit dem Ladungstransfer in vertikaler Richtung, d.h. Vertikal-Transfer-Elemente 130 bis 330 und Interface-Teile 140 bis 340, im folgenden beschrieben. Fig. 2A ist ein Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1; Fig. 2B zeigt die Potentialzustände in den in Fig. 2A gezeigten Teilen; Fig. 3 zeigt das Zeitverhalten der an die in Fig. 2A gezeigten Teile angelegten Taktsignale. Das Vertikal-Ladungstransfer-Element 130 weist vier Gatter-Elektroden 131 bis 134 und das Interface-Teil 140 weist zwei Gatter-Elektroden 141 und 142 auf, wobei das Ende des Interface-Teils 140 in Kontakt mit einer Gatter-Elektrode 501 in dem Horizontal-CCD 500 ist. Das Bezugszei-
chen 10 bezeichnet ein Halbleitersubstrat. Unter den jeweiligen Gatter-Elektroden sind Kanäle gebildet. Diese Kanäle können Oberflächenkanäle oder versenkte Kanäle sein. Fig. 2A zeigt eine Struktur, bei der zwischen den jeweiligen Elektroden Zwischenräume vorgesehen sind. Es können jedoch auch Vielschicht-Gatter-Elektroden mit überlappenden Teilen zwischen den Elektroden benutzt werden. An die Gatter-Elektroden 131 bis 134, 141 und 142 werden jeweils Taktsignale von der Taktsignalquelle 800 ?5V1 bis $v4» Φα un<^ Φ™ wie in Fig. 3 gezeigt angelegt. In diesem Fall handelt es sich um η-Kanäle. Im Falle von p-Kanälen muß die Polarität der Taktsignale invertiert werden.
Vertikaler Ladungstransfer in den in Fig. 2A gezeigten Teilen wird unter Bezug auf Fig. 2B beschrieben. Die Potentialzustände Sl bis S9 in Fig. 2B entsprechen jeweils den Zeitpunkten ti bis t9 in Fig. 3. Zum Beispiel ist der Zustand Sl ein Potentialzustand in den in Fig. 2A gezeigten Teilen, wenn er dem Zeitpunkt ti entspricht. Zu diesem Zeitpunkt sind alle Taktsignale Φλη bis ΦΛΓΔ auf dem Pegel "H" und infolgedessen wird unter den Gatter-Elektroden 131 bis 134 ein großer Potentialtopf gebildet und ein tieferer Potentialtopf wird unter der Gatter-Elektrode 141 gebildet, da das Taktsignal φ mit dem Pegel "H" höher ist als die Takt-Signale φ~η bis ^V4> und eine flache Potentialbarriere wird unter der Gatter-Elektrode 142 gebildet, da das Taktsignal φ~ auf dem Pegel "L" ist. Andererseits führt das Horizontal-CCD 500 einen Ladungstransfer in dem oben beschriebenen Zustand aus und ist in dem zwischen den gestrichelten Linien in Fig. 2B gezeigten Grenzen hin- und herwechselnden Potentialzustand. Wenn in solch einem Zustand ein willkürliches
Transfer-Gatter in der vertikalen Richtung, z.B. ein Transfer-Gatter 121, eingeschaltet wird, um den Inhalt des Fotosensors 111 in das Vertikal-Ladungstransfer-Element 130 einzulesen, wird eine Signalladung QQ an den Potentialtopf unter den Gatter-Elektroden 131 bis 134 gegeben. Zum Zeitpunkt t2, wenn das Taktsignal φ den Pegel "L" annimmt, wird dann die Signalleitung Q in Richtung des Pfeiles A in Fig. 2B geschoben, da die Potentialmulde unter der Gatter-Elektrode 131, wie im Zustand S2 gezeigt, flach wird. Weiterhin werden zu den Zeitpunkten t3 bis t5 die Taktsignale 0vp bis ΦλΤΔ nacheinander dann auf den Pegel "L" gebracht, die Potentialmulden unter den Gatter-Elektroden 132 bis 134 werden nacheinander flach wie in den Zuständen S3 bis S4 gezeigt, so daß die Signalladung Qg in Richtung des Pfeiles A geschoben wird. Zum Zeitpunkt, wenn das Taktsignal ^ . auf dem Pegel "L" ist, wird die Signalladung Q^ in dem Potentialtopf unter der Gatter-Elektrode 141 gespeichert. Die Gatter-Elektrode 141 muß groß genug sein zum Speichern der Signalladung Q~, aber das Potential unter der Gatter-Elektrode 141 zum Zeitpunkt, wenn das Taktsignal Qc auf dem Pegel "H" ist, braucht nicht tiefer als das Potential unter den Gatter-Elektroden 131 bis 134 wie in der oben beschriebenen Ausführungsform gezeigt, sein. Auf diese Weise wird die Signalladung Qg in der Gatter-Elektrode 141 gesammelt und nachdem das Abtasten für eine horizontale Linie in dem Horizontal-CCD 500 abgeschlossen ist, wird das Taktsignal 0H der Gatter-Elektrode 501 der Horizontal-CCD 500 in Berührung mit der Gatter-Elektrode 142 auf den Pegel "H" gebracht und das Taktsignal 9L· der Gatter-Elektrode 142 wird auf den Pegel "H" zum Zeitpunkt t6 gebracht. Dann nehmen die Potentiale unter den jeweiligen Gatter-Elektroden
den in Fig. 2B gezeigten Zustand S6 an. Zu diesem Zeitpunkt wird das Potential unter der Gatter-Elektrode 142 flacher als die Potentiale unter den Gatter-Elektroden 141 und 501 gemacht, aber es ist nicht unbedingt erforderlich, die Potentiale auf diese Weise zu bestimmen. Als nächstes ist zum Zeitpunkt t7 das Taktsignal 0Q auf dem Pegel "L" und das Potential unter der Gatter-Elektrode 141 wird flach wie im Zustand S7 gezeigt, so daß die Signalladung Qc in Richtung des Potentialtopfes unter der Gatter-Elektrode 501 wandert. Danach wird zum Zeitpunkt t8 das Taktsignal (z5_ auf den Pegel "L" gebracht und das Potential unter der Gatter-Elektrode 142 wird flach wie im Zustand S8 gezeigt, so daß die Signalladung Q„ zum Horizontal-CCD 500 transferiert wird. Der Horizontal-CCD 500, der die Signalladung Q_ empfangen hat, transferiert Signale nacheinander zum Ausgangsvorverstärker 600. Nachdem ein Signal zum Horizontal-CCD 500 transferiert ist, nehmen die Taktsignale 0V1 bis ΦνΛ und 0„ wieder den Pegel "H" zum Zeitpunkt t9 an und der gleiche Zustand wie zum Zeitpunkt ti ist hergestellt.
Wenn das Taktsignale 2$_2 den Pegel "H" erreicht, wird das Transfer-Gatter 122 als nächstes eingeschaltet um das Signal des Fotosensors 112 dem Vertikal-Ladungstransfer-Element 130 zuzuführen, so daß das Signal dem Horizontal-CCD 500 auf gleiche Weise wie oben beschrieben zugeführt wird. Dieser gleiche Zyklus wird wiederholt, um die Signale der Fotosensoren 113 bis 114 zu lesen, wodurch ein Bildfeld abgeschlossen wird.
Die oben beschriebene Betriebsweise wird in den anderen Spalten simultan ausgeführt. Auf diese Weise wird das Ab-
tasten einer zweidimensionalen Anordnung ausgeführt.
Gemäß dem oben beschriebenen Festkörperbildsensor können Spike-Störungen wie in einem MOS-System nicht auftreten, da die Signalladung durch den Potentialtopf auf gleiche Weise wie in einem konventionellen CCD-System transferiert wird, und die zu handhabende Signalladungsmenge kann außerordentlich groß gemacht werden, da sie von dem Potentialtopf in einer ganzen vertikalen Linie der Vertikal-Ladungstransfer-Elemente 130, 230 und 330 bestimmt wird. Außerdem kann die zu handhabende Signalladungsmenge sogar in dem Fall ausreichend groß gemacht werden, wenn die Breite des Kanals zur Bildung einer vertikalen Signallinie in den Vertikal-Ladungstransfer-Elementen klein gemacht wird. Da die Interface-Teile 140, 240 und 340 und der Horizontal-CCD außerhalb der Anordnung der Fotosensoren 111 bis 114, 211 bis 214 und 311 bis 314 gebildet werden können, werden außerdem ihre Größen weniger begrenzt und es wird leicht, die Interface-Teile und das Horizontal-CCD gemäß der notwendigen Ladungsmenge zu vergrößern. In dem oben beschriebenen Festkörperbildsensor werden die Vertikal-Ladungstransfer-Elemente in einer horizontalen Periode abgetastet (üblicherweise werden Vertikal-Ladungstransfer-Elemente in einer Periode, die dem ganzen Bildbereich maximal entspricht, abgetastet) und die Zeit, die die Signalladung Q„ im Kanal verbringt, wird verkürzt; infolgedessen können Kanalleckstrom und das Nachziehphänomen verringert werden.
Mittlerweile wird ein Modell zur Übertragung von freien Ladungen als Mechanismus zur Übertragung der Ladung in den oben beschriebenen Vertikal-Ladungstransfer-Elementen angesehen, wobei dieses drei Verfahren enthält; dieses sind
thermische Diffusion der Ladung durch Wärme, selbstinduzierte Drift und Randfelddrift. Von diesen Verfahren sind die selbstinduzierte Drift und die Randfelddrift sehr wichtig, insbesondere wird die selbstinduzierte Drift zu einem früheren Zeitpunkt des Transfers durch abstoßende Wirkung der jeweiligen Ladungsträger hervorgerufen. Die meisten der Ladungsträger werden durch die selbstinduzierte Drift transferiert. Da Ladungsträger in dem Kanal unter der Gatter-Elektrode in den oben beschriebenen Ladungstransfer-Elementen in weitverstreuter Weise verteilt sind, ist die Wirkung der oben beschriebenen selbstinduzierten Drift gering und daher kann keine ausreichende Transferwirkung erzielt werden.
Kurz zusammengefaßt bezieht sich die Erfindung auf einen Festkörperbildsensor, der eine zweidimensional angeordnete Mehrzahl von Fotodetektor-Einrichtungen, eine Mehrzahl von jeweils mit den Fotodetektor-Einrichtungen verbundenen Vertikal-Ladungstransfer-Einrichtungen, Horizontal-Ladungstransfer-Einrichtungen, die mit den Vertikal-Ladungstransfer-Einrichtungen und Takteinrichtungen verbunden sind, enthält, wobei die Vertikal-Ladungstransfer-Einrichtungen mit einer Mehrzahl von Gatter-Elektroden, die mit den Takteinrichtungen verbunden sind, versehen sind, und die Kanäle unter den Gatter-Elektroden voneinander durch eine Mehrzahl von Potentialbarrieren getrennt sind.
Die Fotodetektor-Einrichtungen erfassen Licht zur Erzeugung einer Signalladung. Die Vertikal-Ladungstransfer-Einrichtungen transferieren die von den Fotodetektoreinrichtungen empfangenen Signalladungen. Die Horizontal-Ladungstransfer-Einrichtungen transferieren die Signalladungen von den
Vertikal-Ladungstransfer-Einrichtungen in den Ausgangsteil. Die Takteinrichtungen versorgen die Gatter-Elektroden, die in den Vertikal-Ladungstransfer-Einrichtungen vorgesehen sind, mit einem Taktsignal, so daß eine Mehrzahl von Potentialtöpfen, die durch die Potentialbarrieren geteilt werden, unter den Gatter-Elektroden gebildet werden können. Darüber hinaus steuern die Takteinrichtungen das Gatterpotential so, daß ein Potentialtopf schrittweise gegen die Bewegungsrichtung der Ladung von der gegenüberliegenden Gatter-Elektrode aus bewegt wird, so daß die Signalladung von den Vertikal-Ladungstransfer-Einrichtungen zu den Horizontal-Ladungstransfer-Einrichtungen transferiert wird. Gemäß der Erfindung wird die Signalladung als Ladungsmenge entsprechend der Kapazität des gebildeten Potentialtopfes transferiert, da die Vertikal-Ladungstransf er-Einrichtungen mit einer Mehrzahl von Potentialtöpfen, die voneinander durch eine Mehrzahl von Potentialbarrieren getrennt sind, versehen sind.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Festkörperbildsensor vorzusehen, der eine hohe Transferleistungsfähigkeit der Signalladung besitzt.
Wesentliche Vorteile der Erfindung sind, daß die Verbreitung der zu transferierenden Ladungen wirkungsvoll eingeschränkt wird und dadurch die Wirkung der selbstinduzierten Drift vergrößert wird und eine hohe Ladungstransferleistungsfähigkeit erreicht wird, da die Signalladung als Ladungsmenge durch Potentialtöpfe, die durch Potentialbarrieren getrennt sind, transferiert werden.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines herkömmlichen Festkörperbildsensors darstellt;
Fig.2A einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1;
Fig.2B Potentialzustände in den Teilen, die in Fig. 2A gezeigt sind;
Fig. 3 ein Zeitdiagramm des Taktsignals, das an die Teile, die in Fig. 2A dargestellt sind, angelegt wird;
Fig.4A einen Schnitt, der eine Ausführungsform der Erfindung zeigt;
und
Fig.4B Potentialzustände in den Teilen, die in Fig. 4A gezeigt sind.
Fig. 4A ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsforrn der Erfindung, die eina?Querschnittsansicht eines Vertikal-Ladungstransfer-Elements eines herkömmlichen Festkörperbildsensors entspricht. Fig. 4B zeigt Potentialzustände in den Teilen, die in Fig. 4A gezeigt sind, wobei das zeitliche Verhältnis der Taktsignale, die an die Gatter-Elektroden angelegt werden, das gleiche ist wie bei dem herkömmlichen Festkörperbildsensor, der in Fig. 3 gezeigt ist.
Der Aufbau der Ausführungsform der Erfindung wie in Fig. 4A gezeigt, hat den gleichen Aufbau des herkömmlichen Ladungstransfer-Elements wie in Fig. 2A gezeigt, abgesehen
von den folgenden Punkten. Insbesondere werden z.B. kleine Potentialbarrieren-Regionen 901 bis 904 in den Kanälen, die unter den Gatter-Elektroden 131 bis 134 vorgesehen sind, gebildet. Diese haben den gleichen Aufbau wie gewöhnliche Zwei-Phasen-Schiebe-CCD's und können mit dem gleichen Verfahren gebildet werden. Wenn die Kanäle, die unter den Gatter-Elektroden gebildet werden,z.B. vom verdeckten Typ sind, kann jede der Potentialbarrieren-Regionen 901 bis durch Verringern der Konzentration von Verunreinigungen in diesem Bereich gegenüber den anderen Teilen gebildet werden.
Der Vorgang der Ladungsübertragung eines Ladungstransfer-Elements der Ausführungsform der Erfindung wie in Fig. 4B gezeigt ist grundsätzlich der gleiche wie der eines herkömmlichen Ladungstransfer-Elements wie in Fig. 2B gezeigt. In der Ausführungsform wird jedoch, wenn ein Spannungspotential an die Gatter-Elektrode angelegt wird, der Potentialtopf durch eine Potentialbarriere geteilt, da die Potentialbarriere in dem Kanal, der unter den Gatter-Elektroden vorgesehen ist, gebildet wird. Entsprechend wird die Ladungsmenge, die in einem einzigen Potentialtopf gespeichert wird, von der Kapazität des Topfes eingeschränkt. Mit anderen Worten, die Signalladung von einem Fotodetektor, die von dem Vertikal-Ladungstransfer-Element verwendet wird, wird in dem Potentialtopf, der dem Bereich, in dem die Signalladung verwendet wird, benachbart ist, gespeichert, wie mit dem Zustand Sl in Fig. 4B gezeigt wird. Danach wird die Signalladung als Ladungsmenge, von Topf zu Topf transferiert, wie mit den Zuständen S2 bis S5 in Fig. 4B gezeigt wird. Aus diesem Grund wird die selbstinduzierte Drift, die durch die gegenseitige Abstoßung der La-
dungsträger verursacht wird, vergrößert, ohne daß dabei die zu transferierenden Ladungen verteilt werden.
Mittlerweile wird die Bildung der Potentialbarriere in dem Kanal durch Steuern der Dicke des Gatter-Oxidfilms ausgeführt.
Wie im vorangegangenen beschrieben wird, wird gemäß der Erfindung die Wirkung der selbstinduzierten Drift vergrößert und eine hohe Transferleistungsfähigkeit der Signalladung kann erreicht werden, da die Signalladung des Ladungstransfer-Elements als Ladungsmenge durch Potentialtöpfe, die durch Potentialbarrieren geteilt werden, transferiert wird.

Claims (10)

  1. PATENTANWALT DIPL.-PHYS. LUTZ H. PRÜFER ■ D-8OOO MÜNCHEN 9O
    FO 48-3145 P/Ka-/hu
    Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha, Tokyo / Japan
    Festkörperbildsensor
    PATENTANSPRÜCHE
    Festkörperbildsensor mit
    einer Mehrzahl von zweidimensional in Reihen und Spalten angeordneten Fotodetektorexnrichtungen (111 bis 114, 211 bis 214, 311 bis 314) zum Erfassen von Licht und Abgabe einer Ausgangssignalladung (Qc),
    einer Mehrzahl von Vertikal-Ladungstransfer-Einrichtungen (130, 230 und 330), die die Signalladung von jeder der Fotodetektoreinrichtungen empfangen und jede der Vertikal-Ladungstransfer-Einrichtungen eine Mehrzahl von Gatter-Elektroden (131 bis 134) mit jeweils einem darunter gebildeten Kanal besitzt, einer Horizontal-LadungstransferEinrichtung (500), die mit der Vertikal-LadungstransferEinrichtung (130, 230 und 330) zur Übertragung der Signalladung von der Vertikal-Ladungstransfer-Einrichtung verbun-
    PATENTANWALT DIPL.-PHYS. LUTZ H. PRÜFER · D-8000 MÜNCHEN 90 · HARTHAUSER STR. 25d · TEL. (0 89) 640 640
    den ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal mit einer Potentialbarriere (901 bis 904) versehen ist, und eine Takteinrichtung vorgesehen ist, die die Gatter-Elektroden (131 bis 134) mit Taktsignalen versorgt, um eine Mehrzahl von Potentialtöpfen unter den Gatter-Elektroden zu bilden und dann den Potentialtopf schrittweise gegen die Bewegungsrichtung der Signalladung zu bewegen.
  2. 2. Festkörperbildsensor nach Anspruch 1,
    gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Transfer-Gatter-Einrichtungen (121 bis 124, 221 bis 224 und 321 bis 324) zur Steuerung der Übertragung der Signalladung, eine Fotodetektoreinrichtung (111 bis 114, 211 bis 214 und 311 bis 314), die mit der Vertikal-Ladungstransfer-Einrichtung (130, 230 und 330) über die Mehrzahl der Transfer-Gatter-Einrichtungen (121 bis 124, 221 bis 224 und 321 bis 324) verbunden ist.
  3. 3. Festkörperbildsensor nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Transfer-Gatter-Einrichtung (121 bis 124, 221 bis 224 und 321 bis 324) MOS-Transistoren enthält.
  4. 4. Festkörperbildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Interface-Einrichtung (140, 240 und 340) vorgesehen ist zur Verbindung der Horizontal-Ladungstransfer-Einrichtung (500) mit der Vertikal-Ladungstransfer-Einrichtung (130, 230 und 330).
  5. 5. Festkörperbildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle η-Kanäle sind.
  6. 6. Festkörperbildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle p-Kanäle sind.
  7. 7. Festkörperbildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle verdeckte Kanäle sind,
  8. 8. Festkörperbildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle Oberflächenkanäle sind.
  9. 9. Festkörperbildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialbarrieren durch Steuern der Konzentration der Verunreinigungen in den Kanälen gebildet werden.
  10. 10. Festkörperbildsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialbarrieren durch Steuern der Dicke des Gatter-Oxidfilms gebildet werden.
DE3439019A 1983-11-30 1984-10-25 Festkörperbildsensor Expired DE3439019C2 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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