DE2606108A1 - Burried channel charge injection device sensor - has imaging points, each with adjacent spaced overflow channel with threshold adjusting electrode inbetween - Google Patents
Burried channel charge injection device sensor - has imaging points, each with adjacent spaced overflow channel with threshold adjusting electrode inbetweenInfo
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Abstract
Description
CID- oder BCII)-SensoranordnungCID or BCII) sensor arrangement
Die vorliegende Erfindung betrifft eine CID- oder BCID-Sensoranordnung, bei der auf einer Oberfläche eines mit einem Substratanschluß versehenen Substrats aus dotiertem Halbleitermaterial ein oder mehrere matrixförmig in Zeilen und Spalten angeordnete, durch Abstände voneinander getrennte Bildpunkte vorhanden sind, wobei jeder Bildpunkt aus mindestens einem Isolierschichtkondensator besteht und bei der die Kondensatorelektroden dieser Isolierschichtkondensatoren in einer jeden Bildpunktzeile (-spalte) elektrisch leitend miteinander verbunden sind.The present invention relates to a CID or BCID sensor arrangement, in the case of that on a surface of a substrate provided with a substrate connection made of doped semiconductor material one or more in matrix form in rows and columns arranged pixels separated by distances from one another are present, wherein each pixel consists of at least one insulating layer capacitor and in which the capacitor electrodes of these insulating layer capacitors in each row of pixels (column) are connected to one another in an electrically conductive manner.
Unter einer CIt-Sensoranordnung (CID steht für Charge Injection Device) versteht man eine Anordnung der eingangs genannten Art, bei der die in den Bildpunkten gespeicherten mformationsladungstrager beim Auslesen in das Substrat injiziert werden.Under a CIt sensor arrangement (CID stands for Charge Injection Device) one understands an arrangement of the type mentioned at the beginning, in which the in the pixels stored information charge carriers are injected into the substrate during readout.
Unter einer BCII)-Sensoranordnung (BCID steht für Buried Channel Charge Injection I)evice) versteht man eine spezielle CII)-Sensoranordnung, bei der die in das Substrat injizierten Ladungsträger von entgegengesetzt zum Substrat dotierten vergrabenen Kanälen aufgenommen werden. Eine CID-Sensoranordnung wird in der Veröffentlichung Charge Injection Imaging" von G.J. Michon und H.K. Burke in 1973 IEEE International Solid State Circuits Conference, S. 138 und 139 beschrieben und dargestellt. Nach Figur 1 dieser Veröffentlichung besteht jeder Bildpunkt aus dem Isolierschichtkondensator (dort mit Vy bezeichnet) und einem dicht daneben angeordneten zusätzlichen Isolierschichtkondensator (dort mit Vx bezeichnet) der mit dem Isolierschichtkondensator durch ein entgegengesetzt zum Substrat dotiertes Gebiet (dort p-Gebiet) gekoppelt ist. Die Kondensatorelektroden der Isolierschichtkondensatoren in einer jeden Bildpunktzeile (-spalte) sind elektrisch leitend miteinander verbunden. Die Kondensatorelektroden der zusätzlichen Isolierschichtkondensatoren in einer jeden Bildpunktspalte (-zeile) sind ebenfalls elektrisch leitend miteinander verbunden. Während der Bildaufnahme werden an beide Kondensatorelektroden eines Bildpunktes solche Spannungen gegenüber Substratpotential angelegt, daß darunter eine Verarmungszone entsteht. In dieser Verarmungszone sammeln sich die vom Licht erzeugten Informationsladungsträger und bilden an der Oberfläche des Substrats eine Inversionsrandschicht.Under a BCII) sensor arrangement (BCID stands for Buried Channel Charge Injection I) evice) is a special CII) sensor arrangement in which the in the substrate injected charge carriers doped opposite to the substrate buried channels. A CID sensor array is disclosed in publication Charge Injection Imaging "by G.J. Michon and H.K. Burke in 1973 IEEE International Solid State Circuits Conference, pp. 138 and 139 described and illustrated. To In Figure 1 of this publication, each pixel consists of the insulated capacitor (labeled Vy there) and an additional insulating layer capacitor arranged close to it (denoted there with Vx) to the one with the insulating layer capacitor through an opposite is coupled to the substrate doped region (p-region there). The capacitor electrodes the insulated film capacitors in each pixel line (column) are connected to one another in an electrically conductive manner. The capacitor electrodes of the additional Insulating capacitors in each pixel column (row) are also electrically connected to each other. While the picture is being taken, both of them Capacitor electrodes of a pixel have such voltages compared to the substrate potential created that a depletion zone arises underneath. Collect in this impoverishment zone the information charge carriers generated by the light and form on the surface of the substrate an inversion edge layer.
Das Auslesen wird dadurch vorbereitet, daß eine der beiden Kondensatorelektroden eines Bildpunktes in Richtung auf Substratpotential gebracht wird ~wodurch die darunter gespeioherten Informationsladungsträger über das entgegengesetzt zum Substrat dotierte Gebiet unter die andere Kondensatorelektrode abfließen und dort gespeichert werden. Beim Auslesen wird diese andere Kondensatorelektrode ebenfalls mindestens auf Substratpotential gebracht, wodurch die darunter gespeicherten Informationsladungsträger in das Substrat injiziert werden. Der Substratstrom wird zum Auslesesignal weiterverarbeitet.Reading is prepared by one of the two capacitor electrodes of an image point is brought in the direction of substrate potential - whereby the underneath stored information charge carriers via the opposite doped to the substrate Area under the other capacitor electrode and are stored there. When reading out, this other capacitor electrode is also at least at substrate potential brought, whereby the information charge carriers stored underneath it in the substrate injected. The substrate current is processed further to form the readout signal.
Eine BCID-Sensoranordnung ist in der Veröffentlichung Ihres Terminal Charge Injection Device" von Paul Jespers und Jean-Narie Millet in 1975 IEEE International Solid State Circuits Conference S. 28 und 29 beschrieben und dargestellt. Die Figur 1 auf S. 29 dieser Veröffentlichung zeigt einen Querschnitt durch eine solche Sensoranordnung: Auf einer Oberfläche eines mit einem Substratanschluß versehenen n-dotierten Substrats befinden sich die durch Abstände voneinander getrennten Isolierschichtkondensatoren. Jeder dieser Isolierschichtkondensatoren stellt einen Bildpunkt dar. Unterhalb der Isolierschichtkondensatoren verläuft in einem Abstand zur Substratoberfläche ein vergrabener Kanal in Form eines entgegengesetzt zum Substrat dotierten streifenförmigen Bereiches (in der Veröffentlichung mit Buried Collector bezeichnet). Dieser vergrabene Kanal ist mit einem Aluminiumkontakt als externem Ansohlußkontakt elektrisch leitend verbunden. Die Betriebsweise einer BCII)-Sensoranordnung ist im wesentlichen folgende: Der vergrabene Kanal wird gegenüber dem am Substratanschluß anliegenden Potential in Sperrichtung vorgespannt. Während der Bildaufnahme wird wie bei der CID-Sensoranordnung an die Kondensatorelektrode eines jeden Bildpunktes eine solche Spannung gegenüber Substratpotential angelegt, daß darunter eine Verarmungszone erzeugt wird. Von einfallendem Licht erzeugte Löcher sammeln sich in dieser Verarmungszone an der Substratoberfläche unter der Kondensatorelektrode und bilden wieder eine Inversionsrandschicht. Wie auch bei der CID-Sensoranordnung ist die Ladung dieser Inversionsrandschicht im wesentlichen proportional zur Intensität des einfallenden Lichtes. Beim Auslesen der Information wird wie der der CID-Sensoranordnung die Kondensatorelektrode des betreffenden Bildpunktes mindestens auf Substratpotential gelegt, wodurch die in der Inversionsrandschicht gesammelten Ladungsträger wieder in das Substrat injiziert werden. Diese injizierten Ladungsträger werden aber nun vom negativ vorgespannten vergrabenen Kanal aufgesammelt und der darin erzeugte Strom wird zum Ausgangssignal weiterverarbeitet. In der Figur 5 auf S. 29 dieser Veröffentlichung ist in Draufsicht eine vollständige BCID-Sensoranordnung dargestellt: Im Substrat sind in Abständen nebeneinander verlaufende vergrabene Kanäle (dort Buried Collectors Stripes) vorhanden. Auf der Oberfläche des Substrats ist eine elektrisch isolierende Schicht vorhanden, auf der quer zu den vergrabenen Kanälen in Abständen nebeneinander verlaufende Siliziumstreifen (Silicium-Gate-Stripes) aufgebracht sind. Jede Überkreuzungsfläche eines solchen Streifens mit einem vergrabenen Kanal bildet einen Bildpunkt. Diese Bildpunkte sind also matrixförmig in Zeilen und Spalten angeordnet, wobei die Kondensatorelektroden der Isolierschichtkondensatoren einer Bildpunktzeile (-spalte) elektrisch leitend miteinander verbunden sind und wobei unter jeder Bildpunktspalte (Zeile) ein vergrabener Kanal verläuft.A BCID sensor array is in the release of your terminal Charge Injection Device "by Paul Jespers and Jean-Narie Millet in 1975 IEEE International Solid State Circuits Conference pp. 28 and 29 described and illustrated. The figure 1 on p. 29 of this publication shows a cross section through such a sensor arrangement: On a surface of an n-doped substrate provided with a substrate connection there are the insulating layer capacitors separated from each other by gaps. Each of these insulating layer capacitors represents a pixel. Below the Insulating layer capacitors run at a distance from the substrate surface buried channel in the form of a strip-shaped doped opposite to the substrate Area (referred to as Buried Collector in the publication). This buried one Channel is electrically conductive with an aluminum contact as an external connection contact tied together. The mode of operation a BCII) sensor arrangement is in essentially the following: The buried channel is opposite to that at the substrate connection applied potential biased in reverse direction. While the picture is being taken as with the CID sensor arrangement to the capacitor electrode of each pixel such a voltage applied to the substrate potential that underneath a depletion zone is produced. Holes generated by incident light collect in this depletion zone on the substrate surface under the capacitor electrode and form one again Inversion boundary layer. As with the CID sensor arrangement, the charge is this Inversion edge layer essentially proportional to the intensity of the incident Light. When reading out the information, like that of the CID sensor arrangement, the The capacitor electrode of the relevant pixel is at least at substrate potential placed, whereby the charge carriers collected in the inversion edge layer are restored injected into the substrate. However, these injected charge carriers are now picked up by the negatively biased buried canal and the one created therein Current is processed into the output signal. In Figure 5 on p. 29 of this Publication, a complete BCID sensor assembly is shown in plan view: In the substrate there are buried channels running next to one another at intervals (there Buried Collectors Stripes) present. On the surface of the substrate is a electrically insulating layer present on the transverse to the buried channels Silicon strips running next to each other at intervals (silicon gate strips) are upset. Each intersection of such a strip with a buried one Channel forms a pixel. These pixels are therefore in the form of a matrix in lines and columns arranged, the capacitor electrodes of the insulated film capacitors a pixel line (column) are connected to one another in an electrically conductive manner and whereby a buried channel runs under each pixel column (row).
Eine SCID-Sensoranordnung unterscheidet sich von einer CID-Sensoranordnung im wesentlichen nur durch das Vorhandensein mindestens eines vergrabenen Kanals.A SCID sensor arrangement differs from a CID sensor arrangement essentially just by its presence at least one buried Canal.
Unter einem Isolierschichtkondensator versteht man eine Anordnung, die so aufgebaut ist, daß auf einer Oberfläche eines Substrats aus dotiertem Halbleitermaterial mindestens eine elektrisch isolierende Schicht aufgebracht ist, auf der eine Kondensatorelektrode aus elektrisch leitendem Material aufgebracht ist.An insulating layer capacitor is understood to mean an arrangement which is constructed so that on a surface of a substrate made of doped semiconductor material at least one electrically insulating layer is applied, on which a capacitor electrode is applied from electrically conductive material.
Selbstverständlich müssen bei Sensoren der eingangs genannten Art wenigstens in der Nähe der Bildpunkte lichtdurchlässige Stellen vorhanden sein. Zweckmäßigerweise verwendet man, wie dies auch bei den in den Veröffentlichungen angegebenen Sensoranordnungen der Fall ist, für die elektrisch isolierenden Schichten und die Kondensatorelektroden lichtdurchlässiges Material, so daß die Bildpunkte selbst lichtdurchlässig sind.Of course, with sensors of the type mentioned above translucent points must be present at least in the vicinity of the image points. Appropriately, it is used, as is also the case with those in the publications specified sensor arrangements is the case for the electrically insulating layers and the capacitor electrodes are translucent material so that the pixels themselves are translucent.
Wie bei anderen optoelektronischen Sensoranordnungen tritt auch bei Sensoranordnungen der eingangs genannten Art Ub#erbestrahlen (Blooming) auf. Unter Überbestrahlen versteht man dabei die Tatsache, daß bei punktweise übermäßig heller Beleuchtung so viele Informationslaeungsträger erzeugt werden, daß ein Teil davon von der Inversionsrandschicht des Bildpunktes an dieser Stelle nicht mehr aufgenommen werden kann.As with other optoelectronic sensor arrangements also occurs Irradiate (blooming) sensor arrangements of the type mentioned at the beginning. Under Over-irradiation is understood to mean the fact that with pointwise excessively brighter Lighting so many information carriers are generated that a part of it is no longer recorded by the inversion edge layer of the image point at this point can be.
Die überschüssigen Informationsladungsträger wandern durch das Substrat und werden in Bildpunkten mit noch nicht gesättigter Inversionsrandschicht aufgenommen. Dies führt zu störenden Informationsverfälschungen. Im ausgewerteten Bild erscheinen statt des hellen Punktes Streifen und/oder Flecken. Im Extremfall kann das ganze Bild gestört werden. Von den optoelektronischen Sensoranordnungen, die nach dem Prinzip der ladungsgekoppelten Verschiebevorrichtung arbeiten, ist bekannt, daß die überschußladungsträger von Überlaufkanälen aufgenommen und abgeführt werden können. In der Veröffentlichung ~Controle of Blooming in Charge Coupled Images" von W.F.Kosonocki et al.The excess information charge carriers migrate through the substrate and are recorded in pixels with a not yet saturated inversion edge layer. This leads to disruptive information corruption. Appear in the evaluated image instead of the bright point stripes and / or spots. In extreme cases, the whole can Image will be disturbed. Of the optoelectronic sensor arrangements that are after Working principle of the charge coupled device displacement device is known that the excess charge carriers are picked up and discharged by overflow channels can. In the publication "Controle of Blooming in Charge Coupled Images" by W.F. Kosonocki et al.
in RCA Revue, Vol. 35, March 1974, S. 3 bis 24 sind solche Sensoranordnungen mit Überlaufkanälen angegeben. Danach besteht ein solcher Uberlaufkanal aus einem entgegengesetzt zum Sub- strat dotierten streifenförmigen Gebiet an der Substratoberfläche, welches an einer Bildpunktreihe in einem Abstand davon entlanggeführt ist (siehe insbesondere Figur 4 auf S. 4, Figur 6 auf S. 10 und Figur 9 auf S. 12 der genannten Veröffentlichung). Der Zwischenraum zwischen der Biidpunktreihe (gleichbedeutend mit dem Übertragungskanal der ladungsgekoppelten Verschiebevorrichtung) und dem Überlaufkanal ist dort durch eine Elektrode überdeckt, mittels der eine feste Potentialschwelle zwischen dem Übertragungskanal und dem Überlaufkanal durch Anlegen einer entsprechenden Spannung an sie einstellbar ist. An den Überlaufkanal selbst wird eine solche Spannung angelegt, daß er von Majoritätsladungsträgern fast völlig ausgeräumt ist. Unter einer Elektrode der ladungsgekoppelten Verschiebevorrichtung können nur so lange Informationsladungsträger (Minoritätsladungsträger) gesammelt werden, bis das Oberflächenpotential unter dieser Elektrode den Wert der Potentialschwelle zwischen ihr und dem Überlaufkanal erreicht hat. Zusätzlich erzeugte Informationsladungsträger fließen nun über diese Schwelle hinweg in den Uberlaufkanal und werden von dort abgeführt.in RCA Revue, Vol. 35, March 1974, pp. 3 to 24 are such sensor arrangements indicated with overflow channels. According to this, such an overflow channel consists of one opposite to the sub- strat-doped strip-shaped area on the substrate surface, which is on a row of pixels at a distance therefrom is guided along (see in particular Figure 4 on p. 4, Figure 6 on p. 10 and Figure 9 on p. 12 of the mentioned publication). The space between the row of picture dots (synonymous with the transmission channel of the charge coupled device) and the overflow channel is covered there by an electrode, by means of which one fixed potential threshold between the transmission channel and the overflow channel Applying a corresponding voltage to them is adjustable. To the overflow channel itself such a voltage is applied that it is almost of the majority charge carriers is completely cleared. Under one electrode of the charge coupled device displacement device information charge carriers (minority charge carriers) can only be collected for so long until the surface potential under this electrode equals the value of the potential threshold between her and the overflow channel. Additionally generated information carriers now flow over this threshold into the overflow channel and are from there discharged.
Eine einfache Übernahme des vorstehend beschriebenen Prinzips mit Überlaufkanälen ist jedoch bei den Sensoranordnungen der eingangs genannten Art nicht möglich, weil bei diesen die Informationsladungsträger durch Injektion in das Substrat ausgelesen werden. Mit den vorstehend genannten Schutzvorrichtungen gegen Überbestrahlen würde beim Auslesen ein unzulässig großer Teil der gespeicherten Informationsladungsträger in die Überlaufkanäle abfließen und die gesamte Sensoranordnung untauglich machen.A simple adoption of the principle described above with Overflow channels is, however, in the sensor arrangements of the type mentioned not possible because with these the information charge carriers are injected into the substrate can be read out. With the aforementioned protective devices against over-exposure, an impermissibly large part of the stored data would be read out Information charge carriers flow off into the overflow channels and the entire sensor arrangement disable.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Schutzvorrichtung gegen Überbestrahlen für Sensoranordnungen der eingangs genannten Art anzugeben.The object of the present invention is therefore to provide a protective device to indicate against over-irradiation for sensor arrangements of the type mentioned.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß an jedem Bildpunkt ein Überlaufkanal in einem Abstand davon vorbeigeführt ist und daß eine Elektrode zum Einstellen variabler Potentialschwellen zwischen dem Bildpunkt und dem überlaufkanal vorhanden ist.The object is achieved in that an overflow channel at each pixel is passed at a distance from it and that an electrode for setting variable potential thresholds between the pixel and the overflow channel is available.
Vorzugsweise ist eine solche Sensoranordnung so aufgebaut, daß entlang einer jeden Bildpunktzeile und/oder -spalte an wenigstens einer Längsseite ein Überlaufkanal entlanggeführt ist.Such a sensor arrangement is preferably constructed so that along an overflow channel of each pixel line and / or column on at least one longitudinal side is led along.
Vorzugsweise besteht dabei die Elektrode zum Einstellen variabler Potentialschwellen aus einer streifenförmigen Elektrode, die den gesamten Zwischenraum zwischen der Bildpunktzeile oder -spalte und dem Überlaufkanal überdeckt. Zweckmäßig ist es, wenn der Überlaufkanal zugleich den überlaufkanal für eine an seiner anderen Längsseite entlanggeführte Bildpunktzeile oder -spalte bildet. In diesem Zusammenhang ist es aus Platzersparnisgründen von Vorteil, wenn als Elektrode zum Einstellen variabler Potentialschwellen ein einziger Elektrodenstreifen verwendet wird, der den gesamten Zwischenraum zwischen den beiden Bildpunktzeieln oder -spalten vollständig überdeckt.In this case, the electrode is preferably made variable for setting Potential thresholds from a strip-shaped electrode covering the entire space covered between the pixel line or column and the overflow channel. Appropriate it is when the overflow channel at the same time the overflow channel for one to its other Forms line or column of image points guided along the long side. In this context To save space, it is advantageous if it is used as an electrode for setting variable potential thresholds a single electrode strip is used, the the entire space between the two pixel rows or columns completely covered.
Weiter ist es aus Platzersparniagründen allgemein von Vorteil, wenn nur in jedem zweiten Bildpunktzeilenroder -spalten-Zwlschenraum ein Überlaufkanal vorhanden ist und wenn in jedem anderen Bildpunktzeilen-oder -spalten-Zwischenraum eine Sperreinrichtung vorhanden ist, die einen Fluß von Informationsladungsträgern über diesen Bildpunktzeilen- oder-spalten-Zwischenraum hinweg verhindert. Vorzugsweise besteht dabei diese Sperrvorrichtung aus einem gleich dem Substrat, aber dazu hochdotierten streifenförmigen Bereich, der parallel zu den Bildpunktzeilen oder -spalten verläuft.Furthermore, for reasons of space saving, it is generally advantageous if an overflow channel only in every second pixel row harvester column space is present and if in every other pixel row or column space a blocking device is present, the flow of information carriers prevented across this pixel line or column space. Preferably This blocking device consists of a substrate that is identical to the substrate, but is also highly doped strip-shaped area that runs parallel to the rows or columns of pixels.
Vorzugsweise ist jeder Überlaufkanal als entgegengesetzt zum Substrat dotierter streifenförmiger Bereich an der Substratoberfläche ausgebildet.Preferably each overflow channel is as opposed to the substrate doped strip-shaped area formed on the substrate surface.
Eine vorstehend angegebene CID- oder BCID-Sensoranordnung wird so betrieben, daß die Sensoranordnung selbst und der Überlaufkanal in an sich bekannter Weise betrieben werden, daß während der Bildaufnahme an jede der Elektroden zum Einstellen variabler Potentialschwellen eine solche Spannung angelegt wird, daß in an sich bekannter Weise eine Überlaufpotentialschwelle darunter erzeugt wird und daß während der Zeitdauer des Auslesens einer Bildpunktzeile (-spalte) eine solche Spannung an die zugehörige(n) Elektrode(n) zum Einstellen variabler Potentialschwellen angelegt wird, daß darunter eine Akkumulationsschicht zwischen den Bildpunkten und dem oder den benachbarten Überlaufkanälen erzeugt wird.A CID or BCID sensor arrangement noted above becomes so operated that the sensor arrangement itself and the overflow channel in known per se Operated manner that during image acquisition to each of the electrodes Setting variable Potential thresholds such a voltage applied is that, in a manner known per se, an overflow potential threshold is generated below it and that during the period of reading out a pixel line (column) such a voltage to the associated electrode (s) for setting variable Potential thresholds is applied that underneath an accumulation layer between the pixels and the adjacent overflow channel or channels is generated.
Die angegebenen CID- oder BCID-Sensoranordnungen weisen einen Schutz gegen Überbestrahlen auf und kennen trotzdem ohne erhebliche informationsverluse ausgelesen werden. Die Schutzvorrichtung selbst ist ebenso einfach aufgebaut wie die bei anderen Sensoranordnungen schon bekannten Schutzvorrichtungen und benötigt daher bei ihrer Herstellung gegenüber diesen keine zusätzlichen Verfahrensschritte. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Auflösung der CID- oder BCID-Sensoranordnungen gegenüber solchen ohne Schutz gegen überbestrahlen nur unwesentlich vermindert wird. Die Betriebsweise ist höchst einfach und erfordert nur unwesentlichen zusätzlichen Schaltungsaufwand.The specified CID or BCID sensor arrangements have protection against over-exposure and still know without significant loss of information can be read out. The protective device itself is just as simple as the protective devices already known from other sensor arrangements and required therefore no additional process steps compared to these in their production. Another advantage is that the resolution of the CID or BCID sensor arrangements is only insignificantly reduced compared to those without protection against over-irradiation. The mode of operation is extremely simple and only requires insignificant additional ones Circuit effort.
Die Erfindung wird anhand von zwei Ausführungsbeispielen in den Figuren näher erläutert.The invention is illustrated by means of two exemplary embodiments in the figures explained in more detail.
Figur 1 zeigt in Draufsicht einen Ausschnitt aus einer CID-Sensoranordnung mit Überlaufkanälen.FIG. 1 shows a top view of a section from a CID sensor arrangement with overflow channels.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch das Ausführungabeispiel nach Figur 1 entlang der Schnittlinie I - I.Figure 2 shows a cross section through the embodiment according to Figure 1 along the section line I - I.
Figur 3 zeigt in Draufsicht einen Ausschnitt aus einer BCID-Sensoranordnung mit Überlaufkanälen.FIG. 3 shows a top view of a detail from a BCID sensor arrangement with overflow channels.
Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel nach Figur 3 entlang der Schnittlinie III - III.Figure 4 shows a cross section through the embodiment according to Figure 3 along the section line III - III.
In der Figur 1 ist in Draufsicht ein Ausschnitt aus einer CID-Sensoranordnung mit Uberlaufkanälen dargestellt. Auf einer Oberfläche eines Substrats 1 aus dotiertem Halbleitermaterial, beispielsweise p-detiertes Silizium, ist sinne lichtdurchlässige elektrisch isolierende Schicht 2, beispielsweise Siliziumdioxid, aufgebracht. Diese elektrisch isolierende Schicht trägt in Abständen Elektroden 11 bis 16, beispielsweise aus Aluminium, die matrixförmig in Zeilen und Spalten angeordnet sind. Jeweils Elektroden einer Zeile (Spalte) sind durch je eine Zeilenleitung (Spaltenleitung) 3, 4, beispielsweise aus Aluminium, miteinander elektrisch leitend verbunden. Jede der Elektroden 11 bis 16 bildet die Kondensatorelektrode eines der Isolierschichtkondensatoren. Entlang einer jeden Spalte (Zeile) ist an der-einen Längsseite dicht neben den Elektroden je ein elektrisch leitender Elektrodenstreilen 5, 6, , beispielsweise aus Polysilizium,als Spaltenleitung (Zeilenleitung) entlanggeführt. Jeweils der Bereich eines solchen Streifens neben einer der dicht daneben liegenden Elektroden bildet die Kondensatorelektrode eines der zusätzlichen Isolierschichtkondensatoren.In the figure 1 is a top view of a detail from a CID sensor arrangement shown with overflow channels. On a surface of a substrate 1 made of doped Semiconductor material, for example p-detected silicon, is meaningfully translucent electrically insulating layer 2, for example silicon dioxide, upset. This electrically insulating layer carries electrodes 11 to 16 at intervals, for example made of aluminum, which are arranged in a matrix in rows and columns. In each case electrodes a row (column) are each through a row line (column line) 3, 4, for example made of aluminum, electrically connected to each other. Each of the electrodes 11 through 16, the capacitor electrode forms one of the insulating film capacitors. Along of each column (row) is on one long side close to the electrodes an electrically conductive electrode strip 5, 6, for example made of polysilicon, as Column line (row line) led along. In each case the area of one of these The strip next to one of the electrodes located close to it forms the capacitor electrode one of the additional insulating film capacitors.
Diese Bereiche sind in der Figur 1 gestrichelt umrahmt eingezeichnet und mit den Bezugszeichen 21 bis 26 versehen. Jedes der Elektrodenpaare 11 und 21, 12 und 22 bis 16 und 26 bildet einen Bildpunkt der Sensoranordnung. Die Zeilenleitungen sind über die Spaltenleitungen geführt und von diesen durch eine hier nicht gezeichnete elektrisch isolierende Schicht getrennt. Die Kopplung der beiden Isolierschichtkondensatoren eines Bildpunktes kann wie in der genannten Veröffentlichung von Michon und Burke durch ein entgegengesetzt zum Substrat dotiertes Gebiet erfolgen. Auf dieses Gebiet kann aber verzichtet werden, wenn man den Zwischenraum zwischen den beiden Kondensatorelektroden hinreichend schmal macht (d.h. so schmal, daß die elektrischen Randfelder der Elektroden beim Betrieb des Sensors über diesen Zwischenraum hinweggreifen) oder sie gar sich überlappen läßt. Entlang einer Längsseite einer jeden Bildpunktspalte (-zeile) ist ein Überlaufkanal 8, 9, 10 in einem Abstand von den Bildpunkten entlanggeführt. In der Figur 1 ist dies die der Spaltenleitung gegenüberliegende Längsseite.These areas are shown with a dashed frame in FIG and provided with the reference numerals 21 to 26. Each of the electrode pairs 11 and 21, 12 and 22 to 16 and 26 form a pixel of the sensor arrangement. The row lines are passed over the column lines and from these through a not shown here electrically insulating layer separated. The coupling of the two insulating layer capacitors of a pixel can as in the aforementioned publication by Michon and Burke be carried out by a region doped opposite to the substrate. In this area but can be dispensed with if the space between the two capacitor electrodes is removed makes it sufficiently narrow (i.e. so narrow that the electrical fringing fields of the electrodes reach over this gap when operating the sensor) or even themselves can overlap. Along one long side of each pixel column (row) is an overflow channel 8, 9, 10 led along at a distance from the image points. In FIG. 1, this is the longitudinal side opposite the column line.
Jeder Überlaufkanal besteht aus einem entgegengesetzt zum Substrat dotierten streifenförmigen Bereich, der mit einem hier nicht gezeichneten Anschlußkontakt elektrisch leitend verbunden ist. Der Abstand d zwischen einer Bildpunktspalte (-zeile) und dem überlaufkanal ist von einer streifenförmigen Elektrode 80, 90, 100 zum Einstellen variabler Potentialschwellen, beispielsweise aus Polysilizium, überdeckt.Each overflow channel consists of one opposite to the substrate doped strip-shaped area with a connection contact, not shown here is electrically connected. The distance d between a pixel column (-row) and the overflow channel is of a strip-shaped electrode 80, 90, 100 for setting variable potential thresholds, for example made of polysilicon, covered.
Selbstverständlich muß diese Elektrode vom Substrat und damit dem Überlaufkanal und den Kondensatorelektroden isoliert sein.Of course, this electrode must be from the substrate and thus the Be isolated overflow channel and the capacitor electrodes.
In der Figur 2 ist nun ein Querschnitt durch das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel entlang der Schnittlinie I - 1 dargestellt. Anhand dieser Figur wird zugleich ein Herstellungsverfahren als Beispiel mit erläutert. Das Substrat 1 besteht aus p-dotiertem Silizium mit einer Dotierung von etwa 1015 com'3. In einer Oberfläche dieses Substrats werden die Überlaufkanäle 8, 9, 10 mittels Diffusion oder Ionenimplantation hergestellt. Als Dotierungsstoff wird vorzugsweise Phosphor verwendet. Die Dotierung wird etwa 1018 bis 102°cm 3 gewählt. Anschließend wird auf der Oberfläche durch Oxidation eine Siliziumdioxidschicht 2 mit einer Schichtdicke von etwa O,12#um erzeugt. Die Oberfläche dieser Schicht wird mit einer Polysiliziumschicht von etwa 0,6/um bedeckt, die anschließend mittels Diffusion oder Ionenimplantation dotiert wird. Als Dotierungsstoff wird vorzugsweise Phosphor verwendet. Die Dotierung wird etwa 1018 bis 1020cm#3 gewählt. Die Polysiliziumschicht wird nun bis auf die Elektrodenstreifen 5, 6, 7 und 80, 90, 100 mit Hilfe einer Ätzmaske weggeätzt.In FIG. 2, there is now a cross section through that shown in FIG Exemplary embodiment shown along the section line I-1. Using this figure a manufacturing process is also explained as an example. The substrate 1 consists of p-doped silicon with a doping of about 1015 com'3. In a The overflow channels 8, 9, 10 become the surface of this substrate by means of diffusion or ion implantation. Phosphorus is preferably used as the dopant used. The doping is chosen to be about 1018 to 102 ° cm 3. Then will a silicon dioxide layer 2 with a layer thickness on the surface by oxidation of about 0.12 # µm. The surface of this layer is covered with a polysilicon layer of about 0.6 / µm, which is then covered by diffusion or ion implantation is endowed. Phosphorus is preferably used as the dopant. The doping is chosen approximately 1018 to 1020cm # 3. The polysilicon layer is now down to the Electrode strips 5, 6, 7 and 80, 90, 100 are etched away using an etching mask.
Die so entstandene Oberfläche wird erneut oxidiert, so daß sich die Polysiliziumgebiete mit einer Oxidschicht 20 von 0,12/um Dicke überziehen. Es werden nun an geeigneten Stellen (z.B. an der Peripherie der gesamten Anordnung) Kontaktlöcher zur Kontaktierung der Überlaufkanäle und der Polysiliziumgebiete geöffnet und anschließend mittels Metallbedampfung die Elektroden 11 bis 16 und die sie verbindenden Zeilenleitungen (Spalt-enleitungen) 3, 4 und die Kontakte hergestellt. Beispielsweise kann zum Bedampfen Aluminium verwendet werden. Als Pedampfungsmaske verwendet man vorzugsweise Photolaek.The resulting surface is oxidized again, so that the Cover polysilicon regions with an oxide layer 20 with a thickness of 0.12 μm. It will now at suitable places (e.g. on the periphery of the entire arrangement) contact holes for contacting the overflow channels and the polysilicon areas and then opened the electrodes 11 to 16 and the row lines connecting them by means of metal vapor deposition (Gap lines) 3, 4 and the contacts made. For example, it can be used for steaming Aluminum can be used. Photolaek is preferably used as a pedal mask.
Die Figur 3 zeigt in Draufsicht einen Ausschnitt aus einer BCID-Sensoranordnung. Auf einem Substrat 101 aus dotiertem Halbleitermaterial, beispielsweise p-dotiertes Silizium, ist ebenfalls eine lichtdurchlässige elektrisch isolierende Schicht 102, beispielsweise Siliziumdioxid, aufgebracht. Diese elektrisch isolierende Schicht trägt in Abständen nebeneinander verlaufende Elektrodenstreifen 31 bis 36 aus elektrisch leitendem Material, beispielsweise aus dotiertem Polysilizium. Quer zu diesen Elektrodenstreifen verlaufen in Abständen nebeneinander entgegengesetzt zum Substrat dotierte vergrabene Kanäle 41 bis 43. Ein Bildpunkt der Sensoranordnung ist jeweils durch eine ÜberkreuzungsSläche eines Elektrodenstreifens mit einem darunterliegenden vergrabenen Kanal gegeben. Diese Überkreuzungaflächen sind mit den Bezugszeichen 311 bis 363 versehen. Bis hierher stimmt die angegebene Sensoranordnung vollständig mit der in der genannten Veröffentlichung von Paul Jespers und Jean-Marie Millet, S. 29, Figur 5, überein. In jedem zweiten der Elektrodenstreifen-Zwischenräume 51 bis 55, die den Bildpunktzeilen(-spalten)-Zwischenräumen entsprechen, befindet sich je ein Überlaufkanal. Diese überlaufkanäle sind mit den Bezugszeichen 61 bis 63 versehen. Jeder dieser Überlaufkanäle besteht aus einem entgegengesetzt zum Substrat dotierten streifenförmigen Bereich an der Substratoberfl#che. Jeder dieser Überlaufkanäle ist weiterhin so ausgebildet, daß sein seitlicher Abstand zu den links und rechts davon liegenden Elektrodenstreifen und damit den Bildpunkten vorhanden ist. über jeden der Zwischenräume 51, 53 und 55 ist je eine Elektrode 71, 72 und 73 zum Einstellen variabler Potentialschwellen derart angeordnet, daß jeder der Abstände zwischen Elektrodenstreifenbereich und damit Bildpunktbereich und Überlaufkanal überdeckt ist. Selbstverständlich muß auch hier diese Elektrode vom Substrat und damit dem Überlaufkanal und dem Elektrodenstreifen und damit den Kondensatorelektroden der BildpuSfte elektrisch isoliert sein. Die Überlaufkanäle sind wieder mit einem Anschlußkontakt elektrisch leitend zu verbinden.FIG. 3 shows a top view of a detail from a BCID sensor arrangement. On a substrate 101 made of doped semiconductor material, for example p-doped Silicon, is also a translucent, electrically insulating layer 102, for example silicon dioxide applied. This electrically insulating layer carries electrode strips 31 to 36 from electrically running next to one another at intervals conductive material, for example made of doped polysilicon. Across these electrode strips run at intervals next to one another opposite to the substrate doped buried Channels 41 to 43. A pixel of the sensor arrangement is in each case through a crossover area of an electrode strip with an underlying buried channel. These crossover areas are provided with the reference numerals 311 to 363. To here the specified sensor arrangement completely agrees with the one mentioned in the above Publication by Paul Jespers and Jean-Marie Millet, p. 29, Figure 5, agree. In every second of the electrode strip gaps 51 to 55, which the pixel rows (columns) gaps correspond, there is an overflow channel each. These overflow channels are with the Reference numerals 61 to 63 are provided. Each of these overflow channels consists of one opposite to the substrate doped strip-shaped area on the substrate surface. Each of these overflow channels is also designed so that its lateral spacing to the electrode strips to the left and right of it and thus the pixels is available. Over each of the spaces 51, 53 and 55 is an electrode 71, 72 and 73 for setting variable potential thresholds arranged in such a way that each of the distances between the electrode strip area and thus the pixel area and Overflow channel is covered. Of course, this electrode must also be dated here Substrate and thus the overflow channel and the electrode strip and thus the capacitor electrodes the picture pods must be electrically isolated. The overflow channels are again with a To connect connection contact electrically conductive.
In der Figur 4 ist ein Querschnitt durch das Ausführungsbei spiel nach Figur 3 entlang der Schnittlinie III - III dargestellt. Anhand dieser Figur wird zugleich wieder ein Herstellungsverfahren mit erläutert. Das Substrat 1 ist so hergestellt, daß eine Oberfläche eines p-dotierten Siliziumsubstrats mit einer Dotierung von etwa 5 x 1014cm 3 in den Bereichen der vergrabenen Kanäle umdotiert wird, wobei eine Dotierung von 1018 bis 102°cm 3 verwendet wird. Vorzugsweise wird dabei Phosphor als Dotierungestoff verwendet. Auf dieser Oberfläche wird eine p-dotierte epitaktische Siliziumschicht mit einer Dotierung von ebenfalls etwa 5 x 10 cm erzeugt. Die Oberfläche dieser Schicht wird in den Bereichen der Elektrodenstreifen-Zwischenräume, unter denen sich keine Überlaufkanäle befinden, hoch p-dotiert, wobei eine Dotierung von beispielsweise 1018 bis 1020cm#3 verwendet wird. Diese hochdotierten Bereiche stellen sogenannte "Channel-Stop-Diffusionen" dar und dienen zur Isolierung und renn.ung der links und rechts von diesen Zwischenräumen liegenden Bildpunkten. In der Figur 4 sind diese Channel-Stop-Diffusionen mit den Bezugszeichen 82 und 84 versehen. Auf der Oberfläche der epitaktischen Siliziumschicht wird eine Siliziumdioxidschicht von einer Schichtdicke von etwa 0,12#um als elektrisch isolierende Schicht 102 erzeugt. Diese Schicht wird mit einer Polysiliziumschicht von einer Schichtdicke von etwa 0,6 /um bedeckt. Durch Wegätzen dieser Schicht an den richtigen Stellen werden daraus die Elektrodenstreifen 31 bis 36 erzeugt. In der Figur 2 sind nur die Elektrodenstreifen 32 bis 35 ganz oder teilweise im Querschnitt dargestellt. Die elektrisch isolierende Schicht wird nun an den Stellen, unter denen sich die vergrabenen Kanäle befinden, weggeätzt. Durch Diffusion werden die Polysiliziumstreifen leitend gemacht und die vergrabenen Kanäle selbst erzeugt. Als Dotierungsstoff wird vorzugsweise Phosphor verwendet und die Dotierung etwa 1018 bis 102°cm 3 gemacht. Die gesamte Oberfläche wird durch Oxidation mit einer zweiten Siliziumdioxidschicht 103 von einer Schichtdicke von etwa 0,3 /um bedeckt. Nach dem Öffnen von Kontaktlöchern für notwendige Kontakte werden die Elektroden zum Einstellen variabler Potentialwerte mittels Metallbedampfung, beispielsweise durch Bedampfen mit Aluminium, hergestellt. In der Figur 2 ist nur die Elektrode 72 gezeichnet.In the figure 4 is a cross section through the Ausführungsbei game shown according to Figure 3 along the section line III - III. Using this figure a manufacturing process is also explained at the same time. The substrate 1 is manufactured so that a surface of a p-doped silicon substrate with a Doping of about 5 x 1014 cm 3 in the areas of the buried channels is, with a doping of 1018 to 102 ° cm 3 is used. Preferably will phosphorus is used as a dopant. On this surface is a p-doped epitaxial silicon layer also produced with a doping of about 5 x 10 cm. The surface of this layer is in the areas of the electrode strip gaps, under which there are no overflow channels, highly p-doped, with one doping for example 1018 to 1020cm # 3 is used. These highly endowed areas represent so-called "channel stop diffusions" and serve for isolation and renn.ung the pixels lying to the left and right of these spaces. In 4 are these channel stop diffusions with the reference numerals 82 and 84 Mistake. A silicon dioxide layer is placed on the surface of the epitaxial silicon layer produced by a layer thickness of about 0.12 # µm as an electrically insulating layer 102. This layer is covered with a polysilicon layer with a layer thickness of approximately 0.6 / µm covered. By etching away this layer in the right places, it becomes the electrode strips 31 to 36 generated. Only the electrode strips are shown in FIG 32 to 35 shown in full or in part in cross section. The electrically insulating Layer is now in the places under which the buried channels are, etched away. The polysilicon strips are made conductive by diffusion and the buried channels self-generated. As a dopant is preferred Phosphorus used and the doping made about 1018 to 102 ° cm 3. The whole Surface is by oxidation with a second silicon dioxide layer 103 of a layer thickness of about 0.3 / µm. After opening contact holes for necessary contacts, the electrodes are used to set variable potential values by means of metal vapor deposition, for example by vapor deposition with aluminum. Only the electrode 72 is shown in FIG.
Es sei an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die in den Figuren dargestellten Sensoranordnungen Ausführungsbeispiele darstellen. Es sind eine Reihe von Varianten im Aufbau möglich. Bei der CID-Sensoranordnung nach Figur i ist es beispielsweise möglich, den überlaufkanal 8 als gemeinsamen überlaufkanal für beide Bildpunktzeilen (-spalten) zu verwenden. Es sind dann die Zeilenleitung 4 und die Elektrode zum Einstellen variabler Potentialschwellen zu vertauschen.It should be expressly pointed out at this point that the in The sensor arrangements shown in the figures represent exemplary embodiments. It a number of variants are possible in the structure. For the CID sensor arrangement, see Figure i it is possible, for example, the overflow channel 8 as a common overflow channel to be used for both rows (columns) of pixels. It is then the row line 4 and swap the electrode for setting variable potential thresholds.
Mit dieser Anordnung kann man eine etwas größere Auflösung erreichen. In einer anderen Variante verlaufen die Überlaufkanäle und die Elektroden zum Einstellen variabler Potentialschwellen parallel zu den Spaltenleitungen. In diesem Falle ist es wegen der unvermeidlichen überkreuzungen der Zeilenleitungen mit den Elektroden zum Einstellen variabler Potentialschwellen zweckmäßig, letztere aus Polysilizium und die Elektroden 11 bis 36 aus Aluminium herzustellen, wobei die Aluminiumelektroden den Polysiliziumstreifen überlappen. Denkbar sind auch Ausführungen mit überlaufkanälen parallel zu den Zeilenleitungen und parallel zu den Spaltenleitungen. Eine solche Anordnung würde zwar Vorteile hinsichtlich des Informationsverlustes mit sich bringen, ist aber sehr schwer und nur unter großem Aufwand herzustellen. Im übrigen sind bei den CID-Sensoranordnungen im allgemeinen Channel-Stop-Diffusionen überflüssig.With this arrangement, a slightly higher resolution can be achieved. In another variant, the overflow channels and the electrodes run for adjustment variable potential thresholds parallel to the column lines. In this case it is it because of the inevitable crossings of the row lines with the electrodes useful for setting variable potential thresholds, the latter made of polysilicon and making the electrodes 11 to 36 from aluminum, the aluminum electrodes overlap the polysilicon strip. Designs with overflow channels are also conceivable parallel to the row lines and parallel to the column lines. Such Arrangement would have advantages in terms of information loss, but it is very difficult to manufacture and requires great effort. Otherwise are Channel stop diffusions are generally superfluous with the CID sensor arrangements.
Solche Channel-Stop-Diffusionen könnten im wesentlichen nur für den Fall erforderlich sein, daß eine Anordnung gewählt wird, in der beispielsweise die Elektroden 11 und 12 unmittelbar benachbart sind. Solche Anordnungen werden aber in der Regel vermieden.Such channel stop diffusions could essentially only be used for the Case be required that an arrangement is chosen in which, for example, the Electrodes 11 and 12 are immediately adjacent. Such arrangements are however usually avoided.
Bei der in Figur 3 angegebenen BCID-Sensoranordnung sind ebenfalls eine Reihe von Varianten möglich. So können in jedem Bildpunktzeilen(-spalten)-Zwischenraum ein Überlaufkanal und Elektroden zum Einstellen variabler Potentialschwellen angeordnet werden. Diese Variante erfordert allerdings erheblich mehr Platzbedarf als die in Figur 3 und Figur 4 dargestellte Ausführungsform. Auf die Channel-Stop-Diffusionen im Ausführungsbeispiel nach Figur 4 kann verzichtet werden, wenn der Abstand zwischen den betreffenden Elektroden hinreichend groß gewählt wird. Eine solche Variante wtfrde allerdings ebenfalls erheblich mehr Platzbedarf benötigen.In the case of the BCID sensor arrangement shown in FIG. 3, there are also a number of variants are possible. Thus, in every pixel rows (columns) -gap an overflow channel and electrodes for setting variable potential thresholds are arranged will. However, this variant requires considerably more space than the one in Figure 3 and Figure 4 illustrated embodiment. On the channel stop diffusions in the embodiment of Figure 4 can be omitted if the distance between the electrodes in question is chosen to be sufficiently large. Such a variant wtfrde, however, also require considerably more space.
Wie schon erwähnt, müssen die Überlaufkanäle mit einem Anschlußkontakt elektrisch leitend verbunden sein. Jedem einzelnen überlaufkanal einen eigenen Anschlußkontakt zuzuordnen, ist unzweckmäßig, vorteilhaft ist es, alle Überlaufkanäle an einen einzigen Anschlußkontakt anzuschließen. In der Figur 3 geschieht dies in der Weise, daß die überlaufkanäle an einem Rand der Sensormatrix in einen dort entlanggeführten, entgegengesetzt zum Substrat dotierten streifenförmigen Bereich 8, der einen Anschlußkontakt aufweist, einmünden. Auf diese Weise wird nur ein einziges Kontaktloch der Peripherie der Sensormatrix benötigt. Diese Lösung ist für alle Sensoranordnungen, also auch für CID-Sensoranordnungen, geeignet.As already mentioned, the overflow channels must have a connection contact be electrically connected. Each individual overflow channel has its own connection contact assigning is inexpedient, it is advantageous to all overflow channels to a single one Connect terminal contact. In Figure 3, this is done in such a way that the overflow channels at one edge of the sensor matrix into one that runs along there, opposite strip-shaped region 8 doped to the substrate and having a connection contact, merge. In this way, only a single contact hole becomes the periphery of the Sensor matrix required. This solution is for all sensor arrangements, including for CID sensor arrangements, suitable.
Allgemein kann der Überlaufkanal statt mit einem streifenförmigen dotierten Bereich auch durch eine an eine geeignete Spannung gelegte Elektrode über einer elektrisch isolierenden Schicht realisiert werden. Eine solche Variante erfordert aber im allgemeinen einen hohen Herstellungsaufwand.In general, the overflow channel can be in the form of a strip instead of a doped region by an electrode connected to a suitable voltage an electrically insulating layer can be realized. Such a variant requires but generally a high manufacturing cost.
Die CID- und SCID-Sensoranordnungen mit überlaufkanälen werden in an sich bekannter Weise betrieben.(siehe die entsprechenden angegebenen Veröffentlichungen). Während der Bildaufnahme (bei der CID-Sensoranordnung auch während der Phase, in der das Auslesen vorbereitet wird) werden an die Elektroden zum Einstellen variabler Potentialschwellen Spannungen angelegt, die geeignete Potentialschwellenwerte tg zwischen den Bildpunkten und den Überlaufkanälen erzeugen. An jeden überlaufkanal wird andauernd eine Spannung angelegt, die ihn von Majoritätsladungsträgern fast oder ganz ausräumt. Unter den entsprechenden Kondensatorelektroden der Bildpunkte können nur so viele durch Licht erzeugte Informationsladungsträger aufgenommen und gespeichert und gespeichert werden, bis das Oberflächenpotential in den Bildpunkten den Schwellenwert s erreicht. Zusätzlich erzeugte Ladungsträger fließen über die Schwelle hinweg in den überlaufkanal ab. In den in den Figuren angegebenen Ausführungsbeispielen sind eine Spannung von beispielsweise 10 Volt gegenüber Substratpotential für die Kondensatorelektroden und eine Spannung von +2 Volt gegenüber Substratpotential für die Elektroden zum Einstellen variabler Potentialschwellen geeignet. Beim Auslesen eines oder mehrerer Bildpunkte wird in an sich bekannter Weise die betreffende Kondensatorelektrode mindestens auf Substratpotential gebracht, wodurch die darunter gespeicherten Informationsladungs-,.träger in das Substrat inäiziert werden. Gleichzeitig wird mindestens an die den betreffenden Bildpunkten unmittelbar benachbarten Elektroden zum Einstellen variabler Potentialschwellen eine solche Spannung angelegt, daß in den Zwischenräumen zwischen den Bildpunkten und dem überlaufkanal eine abschirmende Akkumulationsschicht erzeugt wird, die verhindert, daß die in das Substrat injizierten Informationsladungsträger in den Überlaufkanal gelangen können. In den in den Figuren angegebenen Ausführungsbeispielen ist dafür eine Spannung von etwa -2 Volt gegenüber Substratpotential geeignet. Bei dem in Figur 5 und Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Potentialechwelle jeweils für zwei Bildpunktzeilen (-spalten) gemeinsam eingestellt.The CID and SCID sensor assemblies with overflow channels are shown in operated in a manner known per se (see the corresponding publications cited). During the image acquisition (with the CID sensor arrangement also during the phase in which is preparing the readout) are variable to the electrodes for setting Potential thresholds voltages applied, the appropriate potential threshold values tg between the pixels and generate the overflow channels. At a voltage is continuously applied to each overflow channel, which is drawn from the majority charge carriers almost or completely clears it up. Under the corresponding capacitor electrodes of the pixels can only accommodate so many information charge carriers generated by light and stored and stored until the surface potential in the pixels reaches the threshold value s. Additionally generated charge carriers flow over the Threshold away into the overflow channel. In the exemplary embodiments specified in the figures are a voltage of, for example, 10 volts compared to the substrate potential for the Capacitor electrodes and a voltage of +2 volts compared to the substrate potential suitable for the electrodes for setting variable potential thresholds. When reading out one or more image points becomes the capacitor electrode in question in a manner known per se brought at least to substrate potential, whereby the information charge -, carrier stored underneath inäicated in the substrate. At the same time, at least the relevant Electrodes immediately adjacent to pixels for setting variable potential thresholds such a voltage is applied that in the spaces between the pixels and a shielding accumulation layer is created in the overflow channel, which prevents that the information charge carriers injected into the substrate enter the overflow channel can get. In the exemplary embodiments given in the figures, this is the case a voltage of about -2 volts relative to the substrate potential is suitable. The in The embodiment shown in FIG. 5 and FIG. 4 is the potential double wave, respectively set together for two pixel rows (columns).
Es darf dabei während des Auslesens der einen Bildpunktzeile (-spalte) in der anderen nur so viel Ladung erzeugt werden, daß die Potentialmulden darunter-nicht überlaufen. Wird in einer Variante jeder Bildpunktzeile (-spalte) eine eigene Elektrode zum Einstellen variabler Potentialschwellen zugeordnet, so tritt dieses Problem nicht auf. Diese Lösung erfordert jedoch einen erheblich höheren Platzbedarf.While reading out the one pixel line (column) in the other only so much charge is generated that the potential wells underneath it do not run over. In a variant, each pixel line (column) has its own electrode assigned to setting variable potential thresholds, this problem occurs not on. However, this solution requires a considerably larger amount of space.
10 Patentansprüche 4 Figuren L e e r s e i t e10 claims 4 figures L e r s e i t e
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19762606108 DE2606108A1 (en) | 1976-02-16 | 1976-02-16 | Burried channel charge injection device sensor - has imaging points, each with adjacent spaced overflow channel with threshold adjusting electrode inbetween |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19762606108 DE2606108A1 (en) | 1976-02-16 | 1976-02-16 | Burried channel charge injection device sensor - has imaging points, each with adjacent spaced overflow channel with threshold adjusting electrode inbetween |
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DE2606108A1 true DE2606108A1 (en) | 1977-08-25 |
Family
ID=5969995
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19762606108 Withdrawn DE2606108A1 (en) | 1976-02-16 | 1976-02-16 | Burried channel charge injection device sensor - has imaging points, each with adjacent spaced overflow channel with threshold adjusting electrode inbetween |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE2606108A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2435178A1 (en) * | 1978-07-26 | 1980-03-28 | Sony Corp | CHARGE TRANSFER DEVICE, IN PARTICULAR FOR A DETECTOR OR AN IMAGE SENSOR PRODUCED IN SOLID STATE TECHNIQUE |
EP0038725A1 (en) * | 1980-04-23 | 1981-10-28 | Thomson-Csf | Photosensitive device read by charge transfer and television camera comprising such a device |
EP0059547A1 (en) * | 1981-03-02 | 1982-09-08 | Texas Instruments Incorporated | Clock controlled anti-blooming for virtual phase CCD's |
-
1976
- 1976-02-16 DE DE19762606108 patent/DE2606108A1/en not_active Withdrawn
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FR2481553A1 (en) * | 1980-04-23 | 1981-10-30 | Thomson Csf | PHOTOSENSITIVE DEVICE LU BY CHARGE TRANSFER AND TELEVISION CAMERA COMPRISING SUCH A DEVICE |
EP0059547A1 (en) * | 1981-03-02 | 1982-09-08 | Texas Instruments Incorporated | Clock controlled anti-blooming for virtual phase CCD's |
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