DE3104489C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Festkörperaufnahmekamera mit einer photoempfindlichen Auftreffplatte mit einem Halbleiterkörper, entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Festkörperaufnahmekamera dieser Art ist aus der DE 29 30 402 A1 bekannt.

Die photoempfindliche Auftreffplatte kann z. B. vom ladungsgekoppelten Typ sein, der aus der Literatur allgemein bekannt ist. Eine derartige Anordnung enthält eine Reihe hintereinander liegender Taktspannungselektroden, an die beim Betrieb Taktspannungen angelegt werden können, wodurch in dem unter den Taktspannungselektroden definierten Ladungstransportkanal ein Zug von Ladungspaketen zu einem Ausleseglied geschoben und dort sequentiell ausgelesen werden kann. Die Ladungspakete können in der ladungsgekoppelten Anordnung (CCD=Charge Coupled Device) selbst erzeugt und gespeichert werden, dadurch, daß in der CCD während einer gewissen Integrationsperiode ein Muster durch Sperren voneinander getrennter Potentialmulden induziert wird, die für einfallende Strahlung zugänglich sind. Auf diese Weise kann ein Strahlungsmuster in ein Muster von Ladungspaketen umgewandelt werden, die durch Integration der örtlich erzeugten Photoströme in den Potentialmulden erhalten sind. Nach dem Ende der Integrationsperiode können die Ladungspakete auf ladungsgekoppelte Weise zu einem Ausleseglied transportiert werden.

Ein bekanntes Problem bei Auftreffplatten dieses Typs kann sich bei Überbelichtung ergeben, wobei ein derart großer Überschuß an Ladungsträgern erhalten wird, daß Ladung von einer völlig ausgefüllten Potentialmulde weiter zu benachbarten noch nicht völlig ausgefüllten Potentialmulden diffundiert. Diese Erscheinung, die oft die "Blooming" bezeichnet wird, hat in ladungsgekoppelten Anordnungen die Neigung, in erster Linie die Potentialmulden in derselben CCD-Zeile auszufüllen. Eine punktförmige Überbelichtung würde dadurch beim Wiedergeben des aufgenommenen Bildes eine sehr störende sich senkrecht über das Bild erstreckende weiße Linie ergeben.

In dem Aufsatz "Blooming Suppression in Charge Coupled Area Imaging Devices" von C. H. S´quin in "Bell System Technical Journal", Oktober 1972, S. 1923-1926 ist eine photoempfindliche Auftreffplatte beschrieben, in der zwischen den CCD-Registern Abflußkanäle angebracht sind, die über Überlaufsperren von den CCD-Kanälen getrennt sind. Dadurch, daß diese Überlaufsperren etwas niedriger als die Potentialsperren zwischen aufeinanderfolgenden Potentialmulden in den CCD-Kanälen sind, können überschüssige Ladungsträger, bevor sie sich über einen CCD- Kanal verbreiten, über die Überlausperren und die Abflußkanäle entfernt werden.

Durch dieses Verfahren kann "Blooming" auf sehr zweckmäßige Weise vermieden werden. Durch das Vorhandensein der Abflußzonen und der Mittel zur Bildung der Überlaufsperre wird jedoch der Sensor größer und komplexer werden. Außerdem tragen die zwischen den CCD′s liegenden Teile des Halbleiterkörpers, die einen verhältnismäßig großen Teil der photoempfindlichen Oberfläche in Anspruch nehmen, nicht zu der Photoempfindlichkeit bei, so daß der Vorteil der "Antiblooming" zu einem wesentlichen Teil durch Verringerung des Auflösungsvermögen und der Empfindlichkeit wieder beseitigt wird.

In den britischen Patentschriften 15 29 501 und 15 03 820 sowie in dem Aufsatz "Control of Blooming in Charge Coupled Imagers" vom W. F. Kosonocky et al in R.C.A. Review, Band 35, 1974, S. 3/24 ist ein "Antiblooming-"Verfahren beschrieben, bei dem bei Anwendung einer CCD mit einem Oberflächenkanal die Oberflächengebiete an den Stellen der Potentialsperren zwischen den Potentialmulden in der Integrationsperiode in Anhäufung gebracht werden, d. h., daß sie in einen Zustand gebracht werden, in dem ein Überschuß an Ladungsträgern vom anderen Typ vorhanden ist.

Dieses Verfahren weist den Vorteil auf, daß der Sensor nicht vergrößert oder komplexer gemacht wird. Die Zweckmäßigkeit des Verfahrens wird jedoch geringer als die des zuerst beschriebenen Verfahrens sein, weil durch Diffusion nach wie vor doch eine gewisse "Blooming" auftreten kann. Außerdem kann dieses Verfahren nur bei einem CCD-Sensor mit Oberflächenkanälen angewandt werden.

Es sei bemerkt, daß die "Blooming"-Erscheinung auch bei anderen als den hier beschriebenen Anordnungen, wie bei ladungsgekoppelten Sensoren vom "interline"-Typ oder bei sogenannten xy-Sensoren, auftreten kann, in denen das Auslesen dadurch stattfindet, daß die Photoelemente in der x- und der y-Richtung ausgewählt werden. Obgleich die Erfindung insbesondere für den obenbeschriebenen Aufnahmesensor von Bedeutung ist, in dem die Erzeugung und Integration von Photoströmen in der ladungsgekoppelten Anordnung selber stattfindet, sind die Einsichten, auf denen die Erfindung beruht, grundsätzlich auch bei Aufnahmekameras mit anderen photoempfindlichen Auftreffplatten, in denen die "Blooming"-Erscheinung auftreten kann, anwendbar.

Bei der in der oben genannten DE 29 30 402 A1 beschriebenen Anordnung ist neben der ersten Taktelektrode mindestens eine zweite Taktelektrode vorhanden, wobei die dieser Elektrode zuzuführende Spannung als positiv festgelegter Spannungswert mit beispielsweise 10 V gewählt wird.

Bei dieser bekannten Anordnung werden die Ladungsträger vom anderen Typ zwischen dem Substrat und der Oberfläche hin und her transportiert. Dies kann, insbesondere bei Verwendung hochohmiger Substrate, zu unerwünschten Verzögerungen führen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde solche Verzögerungen, zumindest zum größten Teil, zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Dadurch, daß für "Antiblooming" die Taktelektrode der CCD- Zeile selbst benutzt werden kann, brauchen keine zusätzlichen Mittel zwischen den CCD-Zeilen angebracht zu werden, so daß die photoempfindliche Oberfläche auf sehr zweckmäßige Weise ausgenutzt werden kann. Dadurch, daß die Ladungsträger vom anderen Typ zwischen der zweiten und der ersten Elektrode hin und her getaktet werden können, kann erreicht werden, daß der "Antiblooming"-Mechanismus mit genügend hoher Geschwindigkeit über die ganze Matrix wirken kann.

Eine günstige Ausführungsform, bei der eine genügend hohe Überbelichtung bei der üblichen Dichte von Oberflächenzuständen und bei den üblichen Zeilenauslesezeiten erhalten werden kann, ist im Anspruch 2 gekennzeichnet.

Eine weitere günstige Ausführungsform, bei der Störsignale infolge der Umschaltung zwischen Inversions- und Anhäufungszuständen beim Wiedergeben des aufgenommenen Bildes vermieden werden, ist im Anspruch 3 gekennzeichnet.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Aufnahmekamera nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt durch die in der Kamera nach Fig. 1 verwendete photoempfindliche Auftreffplatte,

Fig. 3 einen Schnitt durch die photoempfindliche Auftreffplatte zur Anwendung in der Kamera nach Fig. 1,

Fig. 4 als Funktion der Zeit die Taktspannungen, die beim Betrieb der Kamera angelegt werden,

Fig. 5 Potentialprofile, die im ladungsgekoppelten Kanal beim Betrieb erzeugt werden,

Fig. 6 die Beziehung zwischen der Konzentration an Oberflächenzuständen und der Oxidationstemperatur T,

Fig. 7 Potentialprofile im CCD-Kanal, wenn die ladungsgekoppelte Anordnung nach den Fig. 1-3 auf andere Weise betrieben wird,

Fig. 8 Taktspannungen, die dabei an die Taktspannungselektroden angelegt werden,

Fig. 9 einen Schnitt durch eine Ausführungsform mit einem Oberflächenkanal;

Fig. 10 Potentialprofile im CCD-Kanal der Anordnung nach Fig. 9,

Fig. 11 einen Schnitt durch eine andere photoempfindliche Auftreffplatte zur Verwendung in einer Kamera nach der Erfindung; und

Fig. 12a und 12b die Taktspannungen bei Verwendung der Auftreffplatte nach Fig. 11.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Kamera nach der Erfindung, die durch eine gestrichelte Linie 10 angegeben ist, wobei innerhalb der Linie 10 die photoempfindliche Auftreffplatte 11 und die zugehörigen Taktgeneratoren 12, 13, 14 und 15 liegen. Andere bei einer Festkörperaufnahmekamera übliche Einzelteile für z. B. Gammakorrektur, Linsen, Blenden usw., auf die sich die Erfindung nicht bezieht, sind der Deutlichkeit halber weggelassen.

Die Auftreffplatte 11 wird durch eine photoempfindliche Halbleiteranordnung eines Typs gebildet, bei dem ein eingefangenes Strahlungsmuster in ein Muster von Ladungspaketen dadurch umgewandelt wird, daß erzeugte Ladungsträger eines bestimmten Typs während einer gewissen Integrationszeit in einem Mosaik von Ladungsspeicherkapazitäten integriert werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Sensor vom ladungsgekoppelten Typ und enthält eine Anzahl nebeneinander liegender ladungsgekoppelter Anordnungen 16. In Fig. 1 sind nur fünf dieser ladungsgekoppelten Zeilen dargestellt, aber die Anzahl wird tatsächlich viel größer sein und für Fernsehzwecke mindestens 300 betragen. Die Taktspannungselektroden sind in Fig. 1 schematisch durch die Linien Φ₁, Φ₂ und Φ₃ dargestellt.

Der Sensor gehört zu dem an sich bekannten "frame field transfer"-Typ und enthält zwei Abschnitte, und zwar einen Bildabschnitt A und einen Speicherabschnitt B mit einer Anzahl senkrechter CCD-Zeilen und einer waagerechten Auslese-CCD-Zeile C. Das umzuwandelnde Bild wird in den A-Abschnitt eingefangen. Das Ladungsmuster, das während der Integrationsperiode in dem A-Abschnitt erzeugt wird, wird nach der Integrationsperiode schnell in den B-Abschnitt eingeschoben. Dann kann das Ladungsmuster zeilenweise in das C-Register eingeschoben werden. Die Ausgangssignale können an der Ausgangsklemme 17 ausgelesen werden. Beim Auslesen kann ein Bild in den A-Abschnitt aufgenommen werden.

Der Sensor 11 ist weiter mit Mitteln versehen, mit deren Hilfe verhindert wird, daß in dem A-Register überschüssige Ladungsträger, die bei örtlicher Überbelichtung erzeugt werden, von einer völlig ausgefüllten Ladungsspeicherstelle zu benachbarten Speicherkapazitäten diffundieren ("Blooming"). Nach der Erfindung enthalten diese Mittel eine mit jeder Speicherkapazität zusammenwirkende Taktelektrode, die mit einer Spannungsquelle 12 verbunden ist, die derartige Spannungen liefert, daß während der Integrationsperiode das unter diesen Elektroden liegende Oberflächengebiet des Halbleiterkörpers wenigstens bei Überbelichtung abwechselnd in Inversion und in Anhäufung gebracht werden kann. In einem dieser Zustände, abhängig von dem Ladungsträgertyp, werden überschüssige Ladungsträger in diesem Oberflächengebiet gesammelt. Durch Rekombination über an den betreffenden Stellen vorhandene Oberflächenzustände mit Ladungsträgern des anderen Typs, die im anderen Zustand eingefangen werden, können die überschüssigen Ladungsträger dann abgeleitet werden.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, die einen Schnitt durch einen Teil des A-Abschnittes quer zu der Ladungstransportrichtung zeigt, sind die CCD-Kanäle 16 nur durch kanalbegrenzende Gebiete 18 voneinander getrennt. Abflußzonen zwischen den CCD-Kanälen 16, wie sie bei bekannten "Antiblooming"-Verfahren üblich sind, die verhältnismäßig viel Raum in dem Halbleiterkörper beanspruchen, sind in der Kamera nach der Erfindung nicht erforderlich, wodurch mit Vorteil ein kompakter Sensor mit einer verhältnismäßig großen Dichte photoempfindlicher Elemente verwendet werden kann.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bilden die Taktelektroden zusammen mit unterliegenden Teilen der CCD-Kanäle die photoempfindlichen Elemente. Die photoempfindlichen Elemente können aber natürlich auch eine Matrix von Zeilen und Spalten bilden, wobei die CCD- Kanäle zwischen den Spalten photoempfindlicher Elemente angeordnet sind. Weiter beschränkt sich die Erfindung nicht auf CCD-Sensoren, sondern läßt sich auch in Sensoren anwenden, in denen die photoempfindlichen Elemente z. B. mit Hilfe von XY-Selektion ausgelesen werden.

Die ladungsgekoppelten Anordnungen können einen Oberflächenkanal enthalten, aber sind hier vom "Bulk"- oder "Buried Channel"-Typ, bei dem der Ladungstransport in Form von Majoritätsladungsträgern (in bezug auf den Leitungstyp der Transportkanäle 16) in einiger Entfernung von der Oberfläche des Halbleiterkörpers stattfindet. Die Kanalgebiete 16 sind dazu auf der Unterseite von dem gesperrten pn-Übergang 19 begrenzt, den die Kanalgebiete 16 mit dem Gebiet 20 vom entgegengesetzten Leitungstyp bilden. Die Zone 20 kann sich als Substrat über die ganze Dicke oder über praktisch die ganze Dicke des Halbleiterkörpers erstrecken und durch Epitaxie oder Dotierung mit den Kanalgebieten 16 versehen werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält jedoch der Halbleiterkörper ein Substrat 21 vom gleichen Leitungstyp wie die Kanalgebiete 16, während das Gebiet 20 nur eine Zone zwischen dem Substrat 21 und den Kanalgebieten 16 bildet. Die Anwendung dieser Dreischichtenstruktur ergibt den Vorteil, daß Ladungsträger, die in großer Entfernung von der oberen Fläche erzeugt werden, nicht durch Diffusion in den Halbleiterkörper in weiter entfernte Ladungsspeicherstellen gelangen können.

Bei einer besonderen Ausührungsform enthält der Halbleiterkörper ein Substrat 21 aus n-leitendem Silicium mit einer Dicke von etwa 300 µm und einem spezifischen Widerstand von 1-30 Ω · cm. Die Kanalgebiete 16, die ebenfalls n-leitend sind, weisen z. B. eine Dicke von etwa 1-3 µm und eine Dotierungskonzentration von 10¹⁵-10¹⁶ Atomen/cm³ auf. Diese Kanalgebiete sind gegen das Substrat 21 durch die zwischenliegende p-leitende Schicht 20 mit einer Dicke von 2-5 µm und einer Dotierungskonzentration von 5 · 10¹⁴-4 · 10¹⁵ Atomen/cm³ und gegeneinander durch die p-leitenden Gebiete 18 isoliert. Die p-leitenden Gebiete 18 können sich mit Vorteil über die ganze Dicke der Kanäle 16 bis zu der Zone 20 erstrecken. Vorzugsweise erstrecken sich die Zonen 18 aber nur über einen Teil dieser Dicke und sind durch ein zwischenliegendes n-leitendes Gebiet von der Zone 20 getrennt. Ladungsträger, die örtlich erzeugt werden, werden dadurch nicht verschwinden, sondern können zu den CCD-Kanälen 16 zu beiden Seiten der p-leitenden Zonen 18 fließen.

Die Gebiete 16, 18 und 20 können auf an sich allgemein bekannte Weise, die keiner näheren Erläuterung bedarf, angebracht werden. Auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers ist eine Schicht 22 aus Siliciumoxid mit einer Dicke von etwa 70 nm angewachsen. Auf dieser Schicht sind die Taktspannungselektroden 23, 24, 25, 23′, 24′, 25′ und 23′′ angebracht. (Siehe Fig. 2). Die Elektroden 23, 24, 25 sind mit den Taktleitungen Φ₁, Φ₂ bzw. Φ₃ des A-Abschnittes verbunden und erstrecken sich quer über den Sensorteil A in einer zu der Ladungstransportrichtung senkrechten Richtung. In einer besonderen Ausführungsform, wie sie in der DE 31 04 455 A1 beschrieben ist, deren Inhalt als in der vorliegenden Anmeldung enthalten zu betrachten ist, können z. B. die Elektroden Φ₁, Φ₂ in der in der Figur angegebenen Richtung angebracht sein, während sich die Elektroden Φ₃ quer dazu und parallel zu der Ladungstransportrichtung erstrecken, wodurch zwischen den Elektroden lichtdurchlässige Fenster und damit eine verbesserte Blauempfindlichkeit erhalten werden können. Die Elektroden 23′, 24′ und 25′ sind durch die Taktleitungen Φ₁′, Φ₂′ und Φ₃′ im B-Abschnitt miteinander verbunden; die Elektrode 23′′ ist eine der Taktelektroden des C-Registers, das die Taktleitungen Φ₁′′′′, Φ₂′′ und Φ₃′′, die nur in Fig. 1 dargestellt sind, enthält. Zwischen dem B-Abschnitt und dem C-Register kann erwünschtenfalls noch eine zusätzliche Übertragungselektrode Φ_TG angeordnet werden, die den Transport zwischen dem B-Abschnitt und dem C-Register steuert. Diese Elektrode ist nach dem Schema in Fig. 1 mit einer gesonderten Spannungsquelle 15 verbunden, aber kann auch noch mit einer der Taktleitungen Φ₁′′, Φ₂′′ und Φ₃′′ verbunden sein.

Es sei bemerkt, daß in den Figuren die Taktelektroden der Einfachheit halber als nebeneinander liegende leitende Schichten dargestellt sind; es wird ohne weiteres klar sein, daß im tatsächlichen Zustand, in dem für die Elektroden Mehrschichtenstrukturen aus polykristallinem Silicium verwendet werden, sich die Elektroden überlappen werden, wie dies in CCD-Techniken allgemein üblich ist.

Wie aus Fig. 2 weiter hervorgeht, ist über dem B-Abschnitt und dem C-Register eine strahlungsabschirmende Schicht 26 angebracht. Diese Schicht kann z. B. aus Aluminium bestehen und ist dann durch die Oxidschicht 27 gegen die darunterliegenden Taktelektroden isoliert.

Erwünschtenfalls darf diese Abschirmungsschicht, die die einfallende Strahlung zurückhält, wodurch keine oder wenigstens praktisch keine Strahlung in dem darunterliegenden Teil des Halbleiterkörpers absorbiert werden kann, einen Teil der Taktelektroden bilden.

Das Ausgangsregister C (Fig. 1) enthält weiter eine Ausgangsstufe mit einer n⁺-Kontaktzone 28, die über eine Vorschaltspannungsquelle 29 und über einen Widerstand 30 mit Erde und mit der Ausgangsklemme 17 verbunden ist.

Naturgemäß können auch andere an sich bekannte Ausgangsstufen, wie z. B. Source-Folgerschaltungen, verwendet werden.

Beim Betrieb wird an die Kanalgebiete 16 eine Vorspannung von z. B. +5 V über die Ausgangszone 28 und an die p-leitende Zone 20 eine negative Vorspannung von -5 V angelegt. Die Kanäle 16 können dann völlig erschöpft werden, wodurch, wie allgemein bekannt ist, die Anordnung für Ladungstransport im "Bulk"- oder "buried channel"- Modus bereit ist. In Fig. 2 ist diese Vorspannung schematisch durch die Spannungsquelle 31 angegeben. Das n-leitende Substrat 21 kann in bezug auf die p-leitende Schicht 20 gleichfalls an eine positive Vorspannung 32 angelegt werden. Der Wert dieser Spannung, die im wesentlichen dazu dient, Ladungsträger, die im Gebiet 21 erzeugt werden, abzuleiten, beträgt z. B. +5 V.

In Fig. 4a sind schematisch die Taktspannungen angegeben, die beim Betrieb an die Taktelektroden des Bildabschnittes und des Speicherabschnittes angelegt werden, während Fig. 4b die Taktspannungen zeigt, die an das Reihenregister C und an das Übertragungsgatter TG angelegt werden. Während der Integrationsperiode von t_o bis t_i wird ein Strahlungsbild, das auf den Bildabschnitt A einfällt, in ein Muster von Ladungspaketen umgewandelt. Als Integrationsgatter (d. h. das System von Taktelektroden, unter denen die erzeugte Ladung integriert wird) werden beispielsweise die mit Φ₁ verbundenen Taktelektroden gewählt, die an eine feste Spannung von z. B. 1 V gelegt werden.

In dem Speicherabschnitt kann zu gleicher Zeit ein Muster von Ladungspaketen, das einem vorhergehenden Strahlungsmuster entspricht, gespeichert sein. Dieses Ladungsmuster kann Zeile für Zeile in das C-Register z. B. über das Übertragungsgatter TG eingeführt werden. Die Ladungspakete dieser Zeile können in waagerechter Richtung zu dem Ausgang 28 transportiert und dort sequentiell ausgelesen werden. Inzwischen kann das in dem B-Abschnitt gespeicherte Ladungsmuster um eine Stufe verschoben und kann eine folgende Zeile unter das Übertragungsgatter TG gebracht werden. Diese Zeile kann in das C-Register eingeschoben werden, wenn die Ladungspakete der vorhergehenden Zeile während der Zeilenaustastzeit (in Fig. 4b mit T_B bezeichnet) ausgelesen sind. Die Frequenz der Taktspannungen Φ₁′′, Φ₂′′, Φ₃′′, die für den Transport in dem C-Register angewandt werden, wird (bei einer Länge von N Bits des C-Registers) N-mal höher als die Frequenz der Taktspannungen des B-Abschnittes sein. Bei einem Sensor von etwa 300 Spalten wird N etwa gleich 300 sein, was bedeutet, daß der Transport in dem C-Register etwa 300mal schneller als in dem B-Abschnitt stattfinden soll. Der Einfachheit halber sind in Fig. 4b Taktspannungen Φ₁′′, Φ₂′′, Φ₃′′ mit einer Frequenz dargestellt, die nur einige Male höher als die der Taktspannungen Φ₁′-Φ₃′ ist; es wird jedoch klar sein, daß dieser Unterschied tatsächlich als viel größer vorausgesetzt sein soll.

In derselben Periode, in der das in dem Speicherabschnitt B gespeicherte Ladungsmuster Zeile für Zeile ausgelesen wird, wird in dem Bildabschnitt A ein neues Ladungsmuster erzeugt. Dazu werden die Elektroden 25, die mit Φ₁ verbunden sind, an ein festes positives Potential, z. B. 1 V, gelegt. Die Taktspannungselektroden 23 liegen an z. B. -4 V und die Elektroden 24, die bei üblichen Kameras mit Bildsensoren der hier beschriebenen Art auf einem festen Potential gehalten werden, ändern sich in der Kamera nach der vorliegenden Erfindung zwischen zwei Pegeln, z. B. zwischen -4 V und +6 V.

In Fig. 5 ist schematisch ein Teil des Potentialprofils dargestellt, das in den CCD-Kanälen infolge von Spannungen erhalten wird, die während der Integrationsperiode der Elektroden im Bildabschnitt A zu drei verschiedenen Zeitpunkten angelegt werden. Dadurch, daß an die Elektroden 25 +1 V angelegt wird, werden unter diesen Elektroden Potentialmulden gebildet, in denen die erzeugten Ladungspakete gespeichert werden. Zu t₁ ist an die Elektroden 23, die mit der Taktleitung Φ₃ verbunden sind, eine Spannung von -4 V und an die Elektroden 24 (Φ₂) eine Spannung von +6 V angelegt. Im CCD-Kanal wird dann das Potentialprofil nach Fig. 5a mit einer Potentialmulde unter dem Integrationsgatter 25, einer Überlaufsperre unter den Taktelektroden 23 und einer tieferen Mulde unter den Taktelektroden 24 erhalten.

Die hier genannten Werte angelegter Spannungen sind derart, daß auch das Minimum der verhältnismäßig tiefen (leeren) Potentialmulde unter den Elektroden 24 in einem bestimmten Abstand von der Oberfläche liegt. Bei schwacher Belichtung (durch die Strahlung 32 angegeben) werden derart wenig Ladungsträger erzeugt, daß die Ladungspakete völlig in der Potentialmulde unter den Elektroden 24 in einiger Entfernung von der Oberfläche gespeichert werden können. Dabei geht keine Ladung verloren. Bei Überbelichtung wird aber das Ladungspaket derart groß, daß es, wenn es unter der Elektrode 24 gesammelt wird, für Anhäufung an der Oberfläche unter der Elektrode 24 sorgt. Das Ladungspaket ist dabei jedoch noch nicht derart groß, daß die Elektronen sich über die Sperre unter der Elektrode 23 erstrecken und so benachbarte Potentialmulden ausfüllen können. In Fig. 5d ist das Potentialprofil zu t₁ unter der Elektrode 24 in einer Richtung quer zu der Oberfläche dargestellt. Die Kurve A stellt das Potential bei schwacher Intensität der einfallenden Strahlung dar. In diesem Falle werden die Elektronen 50 in einem endlichen Abstand von der Grenzfläche zwischen der Oxidschicht 22 und dem n-leitenden Kanal 16 gespeichert. Die Kurve B stellt das Potentialprofil bei Überbelichtung dar. An der Grenzfläche kann nun Anhäufung von Elektronen und Ableitung von Ladung durch Rekombination stattfinden. Dieser Überlauf ("Blooming") kann dadurch verhindert werden, daß nach der Erfindung bewirkt wird, daß Ladungsträger von tiefen Oberflächenzuständen eingefangen werden. Dadurch, daß dann (Fig. 5b) an die Elektrode 24 eine Spannung von -4 V angelegt wird, wird unter diesen Elektroden eine Inversionsschicht gebildet, die in Fig. 5 schematisch durch die Löcher darstellenden Kreuzchen 33 angedeutet ist. Infolge dieser Inversionsschicht 33 können die Oberflächenzustände, die ein Elektron eingefangen hatte, nun Löcher einfangen (Rekombination eingefangener Elektronen). Zu t₃ ist wieder eine Spannung von +6 V an die Elektroden 24 angelegt, wodurch unter diesen Elektroden wieder Anhäufung auftreten kann und die Oberflächenzustände, die ein Loch eingefangen hatten, nun ein Elektron einfangen können.

Auf diese Weise können überschüssige Ladungsträger, die infolge örtlicher Überbelichtung erzeugt sind, durch Rekombination dadurch abgeleitet werden, daß die Oberflächengebiete unter den Elektroden 24 neben den Integrationselektroden 25 abwechselnd in Inversion und in Anhäufung gebracht werden. Grundsätzlich kann man dabei mit nur einer einzigen Elektrode, z. B. der Elektrode 24, auskommen, die abwechselnd in den Anhäufungs- und in den Inversionszustand geschaltet wird, während die Elektrode 23 auf einem festen Potential gehalten wird. Vorteilhafterweise kann die Elektrode 23 aber gegenphasig zu 24 zwischen z. B. -4 und +6 V geschaltet werden, wie in Fig. 4 durch gestrichelte Linien angegeben ist. In diesem Falle brauchen die für die Inversionsschichten 33 benötigten Löcher nicht jeweils von den p-leitenden Gebieten 18, 20 geliefert zu werden, sondern können abwechselnd zwischen den Elektroden 23 und 24 hin und her geschoben werden. Dadurch können Probleme, die durch den verhältnismäßig hohen Widerstand im Gebiet 20 herbeigeführt werden könnten und die die Frequenzeigenschaften der Anordnung beeinträchtigen könnten, vermieden werden.

Das zulässige Maß der Überbelichtung hängt u. a. von der Konzentration an Oberflächenzuständen und von der Frequenz ab, mit der die Oberflächengebiete unter den Elektroden 24 in den Anhäufungs- und den Inversionszustand geschaltet werden. Zum Wiedergeben von Maximalweiß in einer Szene können in den Integrationsmulden etwa 10¹¹ Elektronen/cm² gespeichert werden. Die Dichte von Oberflächenzuständen (die für den hier beschriebenen Zweck brauchbar sind) beträgt nach dem heutigen Stand der Technik etwa 10¹⁰/cm². eV.

Innerhalb des verbotenen Bandabstandes sind im wesentlichen nur jene tiefen Zustände brauchbar, die eine genügend lange Erzeugungszeit

aufweisen, so daß die eingefangenen Ladungsträger nicht wieder sofort zu dem Leitungsband oder dem Valenzband übergehen. Für Silicium bedeutet dies, daß die Zustände innerhalb von Energiebändern von 0,10-0,15 eV des Leitungsbandes oder des Valenzbandes nicht oder weniger effektiv sind. Die Gesamtkonzentration an geeigneten Pegeln beträgt daher etwa 10¹⁰/cm². Dies bedeutet, daß, wenn pro Zeilenperiode die Oberfläche einmal von Inversion in Anhäufung oder umgekehrt gebracht wird, bei einem Sensor mit 300 Zeilen 300 · 10¹⁰=30 · 10¹¹ Elektronen abgeleitet werden können. Für einen üblichen Sensor kann also eine Überbelichtung mit einem Faktor von etwa 30 zugelassen werden, was für viele Anwendungen sehr angemessen ist. Ein höherer Faktor kann auf einfache Weise dadurch erhalten werden, daß die Anzahl Male, die die "Antiblooming"-Elektroden 24 während der Integrationsperiode geschaltet werden, erhöht wird. Vorzugsweise werden die Elektroden 24 in der Zeilenaustastzeit T_B getaktet, um Übersprechen zu dem Ausgangssignal zu verhindern. Diese Betriebsart kann auch mit Vorteil in jenen Fällen angewandt werden, in denen die Elektroden 23 nicht gegenphasig zu den Elektroden 24 getaktet, sondern auf eine feste Spannung gesetzt werden. Ein anderes Verfahren zur Vergrößerung der Ableitung eines Überschusses an erzeugten Ladungsträgern, das mit Vorteil angewandt werden kann, besteht darin, daß die Konzentration von Oberflächenzuständen erhöht wird. Die Qualität der ladungsgekoppelten Anordnung braucht dadurch nicht oder wenigstens nahezu nicht beeinträchtigt zu werden, weil der Ladungstransport auf einer Tiefe in dem Halbleiterkörper stattfinden kann, auf der die Oberflächenzustände nicht mehr effektiv sind.

Die Konzentration von Oberflächenzuständen - die mit den sich verbessernden Techniken in Zukunft immer niedriger werden wird - kann auf verschiedene Weise auf einen für den Zweck der vorliegenden Erfindung gewünschten Pegel gebracht werden. Nach einem ersten Verfahren kann der Halbleiterkörper einer Oxidationsbehandlung bei einer passend gewählten Temperatur, z. B. niedriger als 1100°C und z. B. zwischen 800°C und 1100°C, unterworfen werden. Die empirische Beziehung zwischen der Konzentration N_ss von Oberflächenzuständen und der Oxidationstemperatur ist in Fig. 6 dargestellt. Aus dieser Figur geht hervor, daß im allgemeinen diese Konzentration bei zunehmender Temperatur abnimmt, wodurch mittels einer geeigneten Oxidationstemperatur ein gewünschter Wert von N_ss erhalten werden kann.

Ein anderes Verfahren zum Erhalten tiefer Pegel besteht darin, daß die ladungsgekoppelte Anordnung entweder örtlich oder über die ganze Oberfläche mit einer Verunreinigung dotiert wird. Eine geeignete Verunreinigung, die mit Vorteil verwendet werden kann, ist z. B. S; dieser Stoff ergibt einen Pegel auf einer Tiefe von 0,25 eV des Valenzbandes und kann mit Hilfe von Ionenimplantation in jeder gewünschten Konzentration angebracht werden. Ein anderer geeigneter Dotierungsstoff ist Pt (0,37 eV im Leitungsband). Ein weiterer Vorteil dieser Verunreinigungen ist der, daß sie keine Energiepegel um den Eigenpegel herum einführen, so daß ihr Beitrag zu dem Leckstrom der Auftreffplatte gering ist.

Für das hier beschriebene "Antiblooming"-Verfahren sind mindestens drei Elektroden pro Bit erforderlich, und zwar eine für die Integration der erzeugten Ladungsträger auf mindestens eine, die abwechselnd zwischen Inversion und Anhäufung geschaltet wird, sowie eine, die für die Trennung zwischen den Ladungspaketen sorgt.

An Hand der Fig. 7 und 8 wird nachgewiesen, daß für "Antiblooming" auch die Integrationselektrode selbst verwendet werden kann, wodurch pro Bit nur zwei Elektroden erforderlich sind und der Sensor auch als eine zweiphasige CCD betrieben werden könnte. Zur Illustrierung der Wirkung einer derartigen Aufnahmekamera wird von einer der des vorhergehenden Ausführungsbeispiels ähnlichen Auftreffplatte ausgegangen, wobei jedoch angenommen wird, daß unter jeder Elektrode ein stärker und ein schwächer dotiertes Gebiet vorhanden ist, wie dies bei Zweiphasenausführungen üblich ist. An die Integrationselektroden 25, unter denen die erzeugten Photoströme integriert werden, wird während der Integrationsperiode nicht eine konstante Spannung, sondern eine Taktspannung angelegt, während an die Elektroden 24 eine konstante Spannung angelegt wird. In Fig. 8 sind die Spannungen Φ₁, Φ₂ schematisch dargestellt. Die in dem Halbleiterkörper erzeugten Potentialprofile sind schematisch in Fig. 7 dargestellt. In senkrechter Richtung ist das Potential (nach unten) und in waagerechter Richtung der Abstand von der Oberfläche der Halbleiterschicht aufgetragen, wobei nacheinander eine Elektrode (24 oder 25), die Oxidschicht 22, der n-leitende Kanal 16, das p-leitende Gebiet 20 und das n-leitende Substrat 21 unterschieden werden können. Die Elektroden 24, die dazu dienen, aufeinanderfolgende Ladungspakete voneinander zu trennen, werden auf ein festes in bezug auf den n-Kanal 16 negatives Potential gesetzt, wodurch in dem schwach dotierten Teil des Kanals unter diesen Elektroden das Potential gemäß dem Profil 40 (Fig. 7) erhalten wird. An die Elektroden 25 wird abwechselnd dieselbe und eine viel positivere Spannung angelegt. Bei derselben Spannung wird unter der Elektrode 25 in dem schwach dotierten Teil das Profil gemäß der Kurve 40 und im stärker dotierten Teil ein Profil gemäß der Kurve 41 erhalten. Der flache Teil in der Kurve 41 gibt an, daß unter der Elektrode 25 ein Ladungspaket vorhanden ist. Bei beiden Kurven (40 und 41) ist das Potential an der Oberfläche gleich dem Potential in der Schicht 20, so daß die Oberfläche der Schicht 16 in situ invertiert ist und die Oberflächenzustände mit Löchern ausgefüllt werden. Wenn eine positive Spannung an die Elektroden 25 angelegt wird, werden die Potentialprofile 42 und 43 für den schwächer dotierten bzw. den stärker dotierten Teil unter diesen Elektroden erhalten. Die Kurve 43 stellt einen überbelichteten Zustand dar, in dem das gebildete Signalpaket derart groß ist, daß die Elektronen bis an die Oberfläche gelangen (Anhäufung). Der positive Spannungspegel wird derart gewählt, daß erst dann Anhäufung auftritt, wenn ein Paket maximaler Größe (Maximalweiß) vorhanden ist. Dieser Spannungspegel wird vorzugsweise nicht zu hoch gewählt, weil in diesem Falle das Potentialminimum mit der Oberfläche des Halbleiterkörpers zusammenfallen könnte, wodurch auch schon bei kleinen Ladungspaketen Elektronen verloren gehen würden. Ein geeigneter Wert für diesen Spannungspegel kann vom Fachmann in jedem besonderen Fall auf einfache Weise bestimmt werden.

Auf gleiche Weise wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel können an die Elektroden 24 statt konstanter Spannungen auch Taktspannungen angelegt werden, wie in Fig. 8 mit gestrichelten Linien angegeben ist. Dadurch, daß die Elektroden 24 gegenphasig zu den Elektroden 25 getaktet werden, kann wieder erreicht werden, daß unter den Elektroden 24 Löcher gespeichert werden, die die Bildung der Inversionsschichten unter den Elektroden 25 beschleunigen, so daß mögliche Frequenzprobleme infolge der verhältnismäßig hochohmigen p-leitenden Schicht 20 (siehe Fig. 2) vermieden werden können.

Statt Ladungstransportanordnungen mit "Bulk"-Transport können auch ladungsgekoppelte Anordnungen mit Oberflächentransport verwendet werden. In diesem Falle werden die integrierten Photoströme durch - in bezug auf den Leitungstyp des Halbleiterkörpers - Minoritätsladungsträger gebildet.

Fig. 9 zeigt im Schnitt einen Teil des Bildabschnittes A der Halbleiteranordnung. Der (n-leitende) CCD-Kanal wird nun in dem an die Oberfläche grenzenden p-leitenden Gebiet 20 dadurch induziert, daß an die Taktelektrode 23-25 in bezug auf das Potential der Schicht 20 positive Spannungen angelegt werden. Fig. 10 zeigt die Oberflächenpotentiale in dem Teil nach Fig. 9.

Ein Überschuß an erzeugten Ladungsträgern kann dadurch abgeleitet werden, daß die Elektroden 24 neben den Integrationselektroden 25 in Inversion gebracht werden (Fig. 10a), wodurch der Überschuß an Elektronen (im Falle einer n-Kanal-Anordnung) von Oberflächenzuständen eingefangen werden kann. Diese eingefangenen Ladungsträger können dann mit Löchern dadurch rekombinieren, daß die genannten neben den Integrationselektroden liegenden Taktspannungselektroden 24 in Anhäufung gebracht werden (Fig. 10b). Vorzugsweise wird an die genannten benachbarten Elektroden 24 (Inversionszustand) eine weniger positive Spannung als an die Integrationselektroden angelegt, so daß in diesem Falle nicht das ganze Ladungspaket zu diesem benachbarten Elektroden, sondern nur ein Teil, z. B. der Teil über Maximalweiß, zu diesen Elektroden verschoben wird. Diese bevorzugte Ausführungsform weist u. a. den Vorteil auf, daß bei kleinen Ladungspaketen keine Ladungsträger unnötig verloren gehen.

Die Erfindung kann auch mit Vorteil in Systemen Anwendung finden, die nach dem Zeilensprungprinzip (interlace) betrieben werden. Mit Vorteil kann die Kamera auf eine Weise betrieben werden, bei der jeweils verschiedene Elektroden zum Wegpumpen überschüssiger Ladung verwendet werden. Vorzugsweise werden jedoch dazu dieselben Elektroden verwendet, wie an Hand des nachstehenden Ausführungsbeispiels erläutert werden wird.

Fig. 12 zeigt im Schnitt einen Teil des Bildabschnittes eines Sensors, der größtenteils dem nach dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht. In der Zeichnung sind die p-leitende Schicht 20 und die n-leitende Schicht 16, in denen der Kanal gebildet wird, gleich wie die Taktleitungen Φ₁, Φ₂ und Φ₃, dargestellt. Die Taktelektroden sind in Fig. 12 mit 123, 124 und 125 bezeichnet, wobei die Elektrodenkonfiguration sich darin von der der nach den Fig. 1-3 dargestellten Anordnung unterscheidet, daß sich die Elektrode 123 als ein langer Streifen parallel zu der Ladungstransportrichtung der CCD-Zeile über die Halbleiteroberfläche erstreckt, während sich die Elektroden 124 und 125 in einer Richtung quer dazu erstrecken. Diese Elektrodenkonfiguration weist den Vorteil auf, daß in der Elektrodenstruktur Fenster erhalten werden, wodurch insbesondere die Blauempfindlichkeit erhöht werden kann, wie dies in der DE 31 04 455 A1 beschrieben ist, deren Inhalt als in der vorliegenden Anmeldung enthalten zu betrachten ist.

Die Taktspannungen, die an die Elektroden 123-125 während der Aufnahme des Bildes angelegt werden, sind in Fig. 12a und Fig. 12b dargestellt. Während der einen Halbbildperiode (Fig. 12a) werden die Photoströme unter der Elektrode 123 integriert. An die Elektroden 125 wird eine negative Spannung angelegt, um die Bildelemente voneinander zu trennen. An die Elektroden 124 wird eine Taktspannung angelegt, um überschüssige Ladung abzuleiten, dadurch, daß die Oberflächengebiete der Schicht 16 unter den Elektroden 124 abwechselnd in Anhäufung und Inversion gebracht werden, wie an Hand des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben ist. In Fig. 12a ist dies schematisch durch den positiven Spannungsimpuls Φ₂ dargestellt, der - vorzugsweise wieder während der Zeilenaustastperiode - an die Taktelektroden 124 angelegt wird. Zugleich kann, wie oben bereits beschrieben wurde, die Taktelektrode Φ₁ gegenphasig pulsiert werden, wodurch Löcher, die von dem Oberflächengebiet unter den Elektroden 124 stammen, zeitweilig unter den Elektroden 125 gespeichert werden können. Das Gebiet, das bei den Taktspannungen nach Fig. 12a von einem Bildelement (pixel) eingenommen wird, entspricht dem in Fig. 11 dargestellten Gebiet A.

Während der nächsten Halbbildperiode werden an die Elektroden 123-125 die Taktspannungen nach Fig. 12b angelegt, wodurch ein Bildelement dem in Fig. 11 dargestellten Gebiet B entspricht, das in bezug auf das Gebiet A verschoben ist. An die Taktelektrode 123, die benachbarte Bildelemente voneinander trennt, wird eine negative Spannung angelegt. Die erzeugten Photoströme werden unter den Elektroden 124, 125 integriert, an die - verhältnismäßig - positive Spannungen angelegt werden.

Die Spannungspegel Φ₁ und Φ₂, die in Fig. 12b der Deutlichkeit halber verschieden dargestellt sind, dürfen während des Zeitintervalls T auch gleich gewählt werden. Für das Wegpumpen überschüssiger Ladung wird vorzugsweise wieder während der Zeilenaustastperiode T_B zunächst der Spannungsunterschied zwischen Φ₁ und Φ₃ umgekehrt, so daß analog der Situation nach Fig. 12a die Elektroden 123 als Speicherkapazität und die Elektroden 125 als Trennelektroden zwischen den Bildelementen wirken.

Der Maximalweißpegel wird mit Vorteil wieder durch die Ladungsspeicherkapazität der Elektroden 123 und 124 bestimmt, während zum Wegpumpen der überschüssigen Ladung ebenfalls die Elektroden 124 verwendet werden können. Dazu kann an die Eektroden 124, wie in Fig. 12b dargestellt ist, während des Intervalls T_B ein negativer Spannungsimpuls angelegt werden, wodurch unter diesen Elektroden Inversion auftritt und die bei Anhäufung eingefangenen überschüssigen Elektronen durch Rekombination verschwinden können.

Dann kann der Spannungsunterschied zwischen Φ₁ und Φ₃ wieder umgekehrt und kann in der nächsten Zeilenperiode T wieder Ladung unter den Elektroden 124, 125 integriert werden.

In den beschriebenen Ausführungsbeispielen können die Leitungstypen - naturgemäß unter Anpassung der anzuwendenden Spannungen - umgekehrt werden.

Claims (20)

1. Festkörperaufnahmekamera mit einer photoempfindlichen Auftreffplatte mit einem Halbleiterkörper, der an einer Oberfläche mit einer Anzahl von Ladungsspeicherkapazitäten versehen ist, in denen beim Betrieb Ladungsträger vom ersten Typ, die örtlich in dem Halbleiterkörper durch Absorption einfallender Strahlung erzeugt werden, über eine Integrationsperiode gespeichert und integriert werden können, wobei weiter Mittel vorhanden sind, mit deren Hilfe verhindert wird, daß überschüssige Ladungsträger, die bei örtlicher Überbelichtung erzeugt werden, sich in dem Halbleiterkörper von einer völlig mit Ladungsträgern gefüllten Ladungsspeicherkapazität zu benachbarten Speicherkapazitäten verbreiten, wobei für jede Ladungsspeicherkapazität eine zu dem genannten Mittel gehörige erste Taktelektrode vorhanden ist, die auf einer die Oberfläche bedeckenden Isolierschicht angebracht und mit einer Spannungsquelle verbunden ist, die solche Spannungen liefert, daß während der genannten Integrationsperiode das unter dieser Taktelektrode liegende Oberflächengebiet des Halbleiterkörpers abwechselnd derart in Inversion und in einen Zustand, in dem ein Überschuß an Ladungsträgern vom anderen Typ vorhanden ist, gebracht wird, daß dadurch in einem Zustand überschüssige Ladungsträger in diesem Oberflächengebiet gesammelt und durch Rekombination über in dem Oberflächengebiet vorhandene Oberflächenzustände mit Ladungsträgern vom anderen Typ, die im anderen Zustand eingefangen werden können, abgeleitet werden können, dadurch gekennzeichnet, daß neben der ersten Taktelektrode (24) mindestens eine zweite Taktelektrode (23) vorhanden ist, die mit Mitteln verbunden ist, mit deren Hilfe an die zweite Taktelektrode eine derartige, in Gegenphase mit der an die erste Taktelektrode (24) angelegten Spannung alternierende Spannung angelegt werden kann, daß, wenn das Oberflächengebiet unter der ersten Taktelektrode (24) sich in dem genannten einen Zustand befindet, Ladungsträger vom anderen Typ unter der zweiten Taktelektrode gespeichert und, wenn das Oberflächengebiet unter der ersten Elektrode (24) in den anderen Zustand gebracht wird, zu diesem Oberflächengebiet transportiert werden.

2. Festkörperaufnahmekamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsspeicherkapazitäten einen Teil eines Systems in Zeilen und Spalten angeordneter photoempfindlicher Elemente bilden, die zeilenweise ausgelesen werden können, und daß die genannte Spannungsquelle der Taktelektrode eine Spannung liefert, wodurch das Oberflächengebiet unter der Taktelektrode mindestens einmal pro Zeilenauslesezeit vom einen in den anderen Zustand gebracht wird.

3. Festkörperaufnahmekamera nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt, zu dem die genannte Taktelektrode vom einen in den anderen Zustand geschaltet wird, in der Zeilenrücklaufperiode liegt.

4. Festkörperaufnahmekamera nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreffplatte eine an der Oberfläche des Halbleiterkörpers angebrachte ladungsgekoppelte Anordnung enthält, mit deren Hilfe die in den Ladungsspeicherkapazitäten gespeicherten Ladungen in Form von Ladungspaketen zu einem Ausleseglied transportiert werden können.

5. Festkörperaufnahmekamera nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ladungsgekoppelte Anordnung eine Reihe von Taktspannungselektroden enthält, die auf der Isolierschicht angebracht sind und weiter mit den darunterliegenden Teilen des Halbleiterkörpers die genannten Ladungsspeicherkapazitäten bilden, in denen während der Integrationsperiode die erzeugten Photoströme integriert werden.

6. Festkörperaufnahmekamera nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, da die genannten Taktelektroden, mit deren Hilfe die darunterliegenden Oberflächengebiete des Halbleiterkörpers in Anhäufung und Inversion gebracht werden können, durch Taktspannungselektroden der ladungsgekoppelten Anordnung gebildet werden, mit deren Hilfe die Ladungspakete zu dem Ausleseglied transportiert werden können.

7. Festkörperaufnahmekamera nach Ansprüchen 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreffplatte eine Anzahl ladungsgekoppelter Anordnungen mit einer Anzahl nebeneinander liegender sich im Halbleiterkörper in der Spaltenrichtung erstreckender Ladungstransportkanäle enthält, die im Halbleiterkörper durch eine zwischenliegende die Ladungstransportkanäle begrenzende Zone voneinander getrennt sind.

8. Festkörperaufnahmekamera nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ladungsgekoppelte Anordnung zu der Gruppe von drei- oder mehrphasen-ladungsgekoppelten Anordnungen gehört, wobei von jeder Stufe eine erste Elektrode während der Integrationsperiode als Elektrode einer Ladungsspeicherkapazität benutzt werden kann, während eine zweite angrenzende Elektrode dazu benutzt werden kann, das darunterliegende Oberflächengebiet des Halbleiterkörpers abwechselnd in Inversion und Anhäufung zu bringen, wobei eine dritte Elektrode dazu benutzt werden kann, Ladungspakete nebeneinander liegender Stufen gegeneinander zu isolieren.

9. Festkörperaufnahmekamera nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Zeitintervall, in dem das unter der zweiten Elektrode liegende Oberflächengebiet sich im genannten einen Zustand befindet, an die zweite Elektrode eine derartige Spannung angelegt wird, daß unter der zweiten Elektrode eine Potentialmulde gebildet wird, die tiefer als die Potentialmulde unter der genannten ersten Elektrode ist, wodurch die unter der ersten Elektrode gespeicherte Ladung wenigstens zum größten Teil zu dem angrenzenden Oberflächengebiet befördert wird.

10. Festkörperaufnahmekamera nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreffplatte eine ladungsgekoppelte Anordnung mit einem Oberflächenkanal enthält, wobei die Oberflächengebiete unter den genannten Taktelektroden im ersten Zustand in Inversion und im zweiten Zustand in Anhäufung gebracht werden können, wobei die Spannung an der ersten Elektrode derart ist, daß ein Paket, das einem Lichtpegel entspricht, bei dem keine Überbelichtung auftritt, nach wie vor völlig unter dieser Elektrode gespeichert ist.

11. Festkörperaufnahmekamera nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreffplatte eine ladungsgekoppelte Anordnung mit einem "Bulk"-Kanal enthält, wobei die Oberflächengebiete unter den genannten Taktelektroden in dem ersten Zustand in Anhäufung und im zweiten Zustand in Inversion gebracht werden können.

12. Festkörperaufnahmekamera nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß weiter Mittel vorhanden sind, mit deren Hilfe die Ladungsträger vom anderen Typ, die in den Oberflächengebieten im genannten anderen Zustand unter der zweiten Elektrode gespeichert werden, zu den angrenzenden Oberflächengebieten unter der dritten Elektrode befördert werden können, wenn die Oberflächengebiete unter der zweiten Elektrode in den genannten einen Zustand übergehen.

13. Festkörperaufnahmekamera nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper eine erhöhte Konzentration an Oberflächenzuständen mit Energiepegeln, die mindestens 0,15 eV von einem der beiden Bandabstände und von dem Eigenpegel entfernt sind, aufweist.

14. Festkörperaufnahmekamera nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte erhöhte Konzentration durch im Halbleiterkörper angebrachte Verunreinigungen gebildet wird.

15. Festkörperaufnahmekamera nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Verunreinigungen durch Schwefelatome gebildet werden.

16. Festkörperaufnahmekamera nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper mit Mitteln versehen ist, mit deren Hilfe Ladungsträger vom genannten einen Typ, die in verhältnismäßig großer Entfernung von der Oberfläche erzeugt werden, abgeleitet werden können.

17. Festkörperaufnahmekamera nach Ansprüchen 11 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper ein Substrat vom einen Leitungstyp mit einer darauf angebrachten an die Oberfläche grenzenden Schicht vom einen Leitungstyp mit der ladungsgekoppelten Anordnung enthält, wobei das Substrat und die genannte Schicht voneinander durch eine zwischenliegende Schicht vom anderen Leitungstyp getrennt sind.

18. Festkörperaufnahmekamera nach Ansprüchen 10 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper ein Substrat vom anderen Leitungstyp mit einer darauf angebrachten Oberflächenschicht vom einen Leitungstyp enthält.

19. Festkörperaufnahmekamera nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreffplatte gemäß dem Zeilensprungprinzip betrieben wird, und daß während zwei aufeinanderfolgender Halbbildperioden dieselben Elektroden benutzt werden, um einen etwaigen Überschuß an erzeugten Ladungsträgern abzuleiten.

20. Festkörperaufnahmekamera nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreffplatte gemäß dem Zeilensprungprinzip betrieben wird, und daß während mindestens eines großen Teiles der Zeilenaustastperiode dieselben Elektroden zur Speicherung der Ladungspakete benutzt werden.