DE2153675B2 - Vorrichtung zur speicherung und uebertragung von informationen - Google Patents

Vorrichtung zur speicherung und uebertragung von informationen

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DE2153675B2 DE19712153675 DE2153675A DE2153675B2 DE 2153675 B2 DE2153675 B2 DE 2153675B2 DE 19712153675 DE19712153675 DE 19712153675 DE 2153675 A DE2153675 A DE 2153675A DE 2153675 B2 DE2153675 B2 DE 2153675B2
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Description

Fig. 4 cine Draufsicht auf ein weiteres, dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ähnliches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ladungsübertragungsvorrichtung,
Fig. 5 und 6 Draufsichten auf zwei, in verschiedenen Ebenen angeordnete Elektrodenmuster für eine erfindungsgemäße Ladungsübertragungsvorrichtung. und
Fig. 7 eine Draufsicht auf ein serpentinenförmiges Datenübertragungsmuster, das durch die Überlappung der in Fig. 5 und 6 dargestellten Elektrodcnmuster gebildet ist.
Die Vorrichtung nach Fig. 1 umfaßt einen Grundkörper 11, der beispielsweise aus einem N-leitenden Halbleitermaterial besteht. Der Grundkörper 11 kann aus einem beliebigen geeigneten Speichermaterial bestehen, beispielsweise Halbleitern, Halb-Isolatoren und Isolatoren.
Eine erste Isolierschicht 12 überdeckt den Grundkörper 11. Die Isolierschicht 12 ist vorzugsweise eine Doppelschicht von verhältnismäßig geringer Dicke, beispielsweise 1000 A, und erstreckt sich über den Übertragungskanal, den der dargestellte Querschnitt zeigt. Die Isolierschicht 12 ist außerhalb des Bereiches des Übertragungskanals verhältnismäßig dick, so daß die an Leitungen anliegenden Kontakte außerhalb des Kanalbereichs das Oberflächenpotential des Speichermediums außerhalb des vorgesehenen Kanals nicht stören. Auf der Isolierschicht 12 sind mehrere voneinander getrennte Elektroden 13a. 13 b, 13c, 13if... angeordnet. Jede Elektrode 13 wird von einer zweiten Isolierschicht 14 überdeckt, welche durch Oxidation der Elektroden 13 oder durch einen Niederschlag hergestellt werden kann.
Zwischen den Elektroden 13 ist eine zweite Gruppe von Elektroden 15a, 15b, 15c, 15r/... angebracht, welche die Elektroden 13 teilweise überdecken und ein zweites Metallisierungsnivcau bilden.
Bei den nachstehenden Erläuterungen sollen die Elektroden paarweise betrachtet werden, wobei jedes Elektrodenpaar eine Elektrode des ersten Metallisierungsniveaus, z. B. die Elektrode 13a, und die benachbarte Elektrode des zweiten Metallisierungsniveaus, z. B. die Elektrode 15a, umfaßt.
Die vorstehend erläuterte Vorrichtung kann auf verschiedene Weise hergestellt werden. Beispielsweise kann das sogenannte »SiIicium-gatc«-Verfahren nach der US-PS 3475 234 angewendet werden. Bei diesem Verfahren wird das durch die Elektroden 13 gebildete Metallisierungsniveau durch Aufbringen einer Siliciumschicht gebildet; anschließend werden die Elektroden-Abmessungen in dem Silicium mittels eines photolithographischen Verfahrens bestimmt; anschließend werden die so gebildeten Silicium-Elektroden oxidiert; anschließend wird eine geeignete Metallschicht, beispielsweise aus Platin, Palladium, Gold oder Aluminium niedergeschlagen, worauf diese zweite Metallisierungsschicht photolithographisch in das geometrische Muster unterteilt wird, das für die Elektroden 15 gewünscht ist.
Alternativ hierzu kann ein sogenanntes »filmbildendes« Metall, beispielsweise die oxidierbaren Metalle Wolfram, Zirkon, Aluminium, Hafnium, Molybdän oder Nickel, an Stelle von Silicium verwendet werden, um die erste Metallisierungsschicht auszubilden. Gemäß einer weiteren Möglichkeit kann an Stelle von Silicium auch irgendein anderes geeignetes Leitmaterial für das erste Metallisierungsnivcau verwen det werden, auf das anschließend beispielsweise durch Kathodenzerstäubung eine Isolierschicht aufgebracht wird, anstatt die Isolierschicht durch chemische Umwandlung zu bilden.
Die gegenseitige Überlappung benachbarter Elektroden nach Fig. 1 stellt ein wichtiges Merkmal der Erfindung dar, weil sich hieraus eine Ladungsübertragungsvorrichtung ergibt, bei der sämtliche Teile des Überüagungskanals durch eine oder mehrere Elektroden abgedeckt sind. Auf diese Weise wird der Übertragungskanal wirksam gegen Verunreinigungen geschützt, die ansonsten in die Isolierschichten 12, 14 eindringen und die Vorrichtung ungünstig beeinflussen könnten.
'5 Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung kann im Vierphasenbetrieb unter Verwendung von vier Elektroden (zwei Elektrodenpaaren) je Informations-Bit betrieben werden, indem sinusförmige oder periodische Spannungen, die jeweils um eine viertel Periode gegenseitig phasenverschoben sind, sequentiell an jede vierte Elektrode angelegt werden. Hierzu ist, wie aus Fig. 1 hervorgeht, jede vierte Elektrode an eine gemeinsame Steuerleitung 16, 17, 18 bzw. 19 angeschlossen, die mit den vierphasigen Steuerspannungen Φ, bis Φ4 gespeist werden. Diese Stcuerspannungen bewirken die Ausbildung von wandernden Potentialminima innerhalb des Grundkörpers 11, in den bewegliche Ladungen zur Informationsspeicherung und -übertragung injiziert werden können. Der Vierphasenbetrieb ermöglicht eine gute Anpassungsfähigkeit an verschiedene Aufgabenstellungen der Vorrichtung sowie eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit, da die Ladungsübertragungsrichtung durch einfache Änderung der angelegten Steuerspannungen umgekehrt werden kann und da aus der auf Ladungstrageranreicherung beruhenden Ladungsübertragung der größte Vorteil gezogen werden kann.
Auf Grund der sich wiederholenden Symmetrien werden die vierphasigen Slcuerspannungcn durch zwei Paare von Steucrlcitungen zugeführt, wobei ein Stcucrleitungspaar an jeder Seite des Übertragungskanals angeordnet ist. Dies ergibt sich aus der in F i g. 2 dargestellten Draufsicht auf die Ladungskopplungsvorrichtung nach Fig. 1. Hierbei stellt Fig. 1 einen Längsschnitt längs der Schnittlinie l'-l' von Fig. 2 dar.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, befindet sich der Überiragungskanal zwischen parallelen, gestrichelten Linien 21 und 22, wo auf der Oberfläche des als Ladungsspeichermedium dienenden Grundkörpers 11 eine verhältnismäßig dünne Isolierschicht haftend aufgebracht ist, die beispielsweise aus Siliciumdioxid besteht und eine Dicke von 1000 Ä aufweist. Außerhalb des Kanals bedeckt eine dickere Isolierschicht 12, beispielsweise aus Siliciumdioxid oder Siliciumni- trit, mit einer Dicke von 10000 A die restliche Oberfläche des Speichermediums, wobei diese außerhalb liegenden Teile dicker sind, um eine Beeinträchtigung des Oberflächenpotentials des Speichermediums au ßerhalb des Kanals durch die an die Steuerleitungen angelegten Spannungen zu verhindern.
Auf der doppelt dicken Isolierschicht sind zwei, ein erstes Metallisierungsniveau darstellende Leitungen 13', 13" an jeweils einer Seite des Übertragungskanals angeordnet. Die Leitungen 13', 13" umfassen ineinander eingreifende, rechteckige Teile 13a, 13b, 13c, 13a\ 13c, welche sich über den Übertragungskanal erstrecken und als Elektroden dienen. Die Elektroden
eil
{
13ί, UC ^.3,S1C11C,, Ln
dar, während die Elektroden 13h und
der Leitung 13' darstellen.
überzummdest den Elektroden des ersten Metall sierungsniveaus befindet sich cmc ™"" ^{ schichf 14, während zwei weitere, ein zweites Metall sierungsniveau darstellende · Leitungen 15 15 an jeweils einer Seite des Übertragungskanals über den Leitungen 13' bzw. 13" angeordnet sind. Die Lertungen 15', 15" umfassen ineinandergreifende rechtekkige Abschnitte 15«, 15c, welche sich über den übertragungskanal erstrecken und als Elektroden d encn Die Elektroden 15«, 15c, 15, stellen einen 1 eil dc Leitung 15' und die Elektroden 15b, ISd einen Teil
der Leitung 15" dar. ,rsnan
Bei dem Vierphasenbetrieb w,rd die Stcuerspannung Φ, mit der ersten Phase der Lcrtung 3 zug führt; die Steuerspannung Φ2 m.t der zwcuer,Phase wird der Leitung 15', die Steuerspannung Φ,,nut der dritten Phase der Leitung 13' und die S^crspannung Φ,ΐηή der vierten Phase der Leitung 15 ^1^ Ein wichtiges Merkmal der in Fig. 2 dargestellten Anordnung der Leitungen besteht dann, daß die Lu tunglS-fürdie Steuerspannung m.t der vierten Phase die Leitung 13" für die Stcucrspannung mit der ersten Phase übefdeckt und daß die Leitung 15 fur die St .u ersoannune mit der zweiten Phase die Leitung 13 .ur dSeue^pTnnung mit der dritten Phase ube^eckt g^ p i ^n für cjncn zweiphaslgen Betneb
zwischen den Leitungen 16, 17 und 18, 19 eine zwischen α B ^^ ^ dic E,cktroden
S^Sbcr den Elektroden 13 positiv oder negativ 15 ge^ ^ Stcucrspannungsphasewird vo zu ρ 16 und n gleichzc,,lg zugeführt,
dann α ^ SteucrSpannungsphase den Le,-
wahrend leichzeitig zugeführt wird. Bei der
.un|^{ , dcn sicuerspannungspcriodc wird dann darauf °>g c n hasc dcn Leitungen 18 und
^e ^ Steuerspannungsphase den Lei un-
Wund hzcit] zugeführt. Bei jedem Polan-
ge ■ ,^ Stcucrspannungcn wird somit de uik information darstellende Udung um zwei Elektroden nu rechis n Abhänglgke,t von der PoIa-
nacM angclcg,cn Gleichspannung) ver
nta Ladungsubertragungsnchtung von der PoIa-
U j.^ angclegtcn Gleichspannung ab-
^ s isl, kann die Ladungsübertragungsnchtung
B dadurch umgckehrt werden, daß einfach
der Gleichspannung umgekehrt wird Die
d oieiehspannung br-a,ueh t se lbst-
lkh nicht zwischcn den Leitungen J*, 17 und
Leitungen 18, 19 angelegt zu we den sondern
α ^ auch zwischen den Leitungen 17.1»
kann cb ^. g 19 angelegt werden wotam
Auf Grund dieses Widerstandes und
gekoppelt
utzt werde
Widerstand der Leitungen zu
durch den und zwe,te EhMn3fle J ^
esist 5o die Elektroden wauna 3
zitiv gekoppelt sind ·.91^ f-^rrögerung durch den und zw
benutzt werden, um die Phasenverzog 6 esist 5o die Elektroden wauna 31bt 3ic.31d und
Wid d Lin zu kompensKrre m Kondensator Jl^ ^ koppelt
phasigen Steuerspannungen eine
ite Phase der
den Kon-
» -—
ίο
Sp.„n„„g * bei A„Hcg,™ etaer „,„«« η S.cuc,
Steuerspannungen zwischen den ElckJ^" "und 13, sondern zur Ableitung der sich an den Elektroden 13 ansammeln ^^™ S1^
*> £ Motailisierungsn.vcaus
^1"" Elcktrode jedes Elektrodenpaa.es. " deride J 44 als zweite Elektrode
können *e müdr^r ge'meinsamen Steuerleitung ver- Elektrode 43 b ergibt, so daß an der Elckiirode 43«, bundenen Elektroden 13 so beschaltet werden, daß eine höhere Spannung als an der Elektrode 43 * a ge ein einzLcr Widerstand zwischen der die betreffenden legt wird. D.es steigert die Asymmetrie der Pote.. t al ElektrX parallel verbindenden Leitung und der 3<> mulden, so daß die Ladungsübertragung in e.ner-SteueHeitung angeordnet wird. Da die Elektroden stimmten Richtung gefördert wird. D.ese Asymmc u 15« 15c mit eLr gemeinsamen Leitung 33 verbun- der Potentialmulden wird auch dadurch erhöht dab den'sind Tonnen die Elektroden 13«, 13c in nicht die beiden Elektroden 44, d.e eine zugeordnete Ll V dareSter Weise mit einer anderen Leitung ver- trode 43 überdecken, an gcgenphasigen Steuerspanbunden werden wobei ein Able.twiderstand zwischen 35 nungen liegen. Somit überdeckt jede der Elektroden der LeUunp S'und der an die Elektroden 13«, 13c 44« und446 die Elektrode 435;ferner stellt d.e Ekk-Shrendcn Leitung angeordnet werden kann. trode 44« einen Teil der Leitung 44' dar. d.e von de InFiB 3 stellt die gestrichelt eingezeichnete Linie- einen Phase dcrStcucrspannung angesteuert wir^d.e 15 schematich das Oberflächenpotential (Tiefe der Elektrode 44b ist dagegen ein Tel der Leitung 44 Po.enthTmulden) an der Oberfläche des Grundkör- 4o die von der anderen Phase der Steuerspannung angne : 11 dar Bei Verwendung eines halbierenden Ma- steuert wird. Infolgedessen ,st d.e sogenannte feriafs\ϊ de Ϊ Grundkörpc? 11 kann die gestrichelt »Netto-Überlappung«, d. h.. der Wert, um den die e naezeiehnete Linie 35 auch in der Weise gedeutet Überlappungsfläche der Elektrode 44/, die L-bcrlapwerden daß sie schematisch die Grenzflächen der oungsfläche der Elcktrode 44« übersteigt von W .eh-VeraimunSbe eiche darstellt, d.e dem Oberflächen- ,5 tigkeit. Als allgemeine Faustregel gilt, daß bo.steMgen-LtentTaTentsprechcn Wegen der kapazitiven Kopp- der Netto-Überlappung die Differenz zwischen den C zwilchcffiη Elektroden ist jede der zusammen- Oberflächenpotential unter den Elektroden 43 b und «KenPo"eMitialmuldcn unter jedem Elektroden- 44h abnimmt. Beispielsweise ist cmc Ne-tto-t berlapnaar in der WeL asymmetrisch, daß die bevorzugte pung von etwa 20% der Gesamtfläche der t.lektrode Sine des positiven Ladungsüberganges von der 5« 43 für solche Vorrichtungen geeignet, bei denen die SSn Sektrodi beispielsweise 13a, jedes Paares in Isolierschicht zwischen den Elektroden 43 44 aus S,-StunTauf dieZweite Elektrode, beispielsweise 15«. liciumdioxid von etwa 1000 A Dicke besteht und d.e des betreffenden Elektrodenpaares verläuft. mit einer impulsförmigen zweiphasigen Steuerspan-Wie aus der Draufsicht nach Fig. 4 hervorgeht, nungmit Impulshöhen von-6 bzw.-30 Volt gesteu-HePt der Übertraeungskanal zwischen den gestrichelt 55 ert werden.
LSwAm Unten 41, 42, wobei in gleicher Zur Erzeugung der gewünschten Richtungsdiarak,
Weise wie in FiE 4 über dem Übertragungskanal eine teristik der Ladungsübertragung ist zumindest tu
SersSt vorgesehen ist, die dünner als die restli- Wert von 4 kT, d. h., etwa 0,1 Volt Oberflächen-
Isolierscnicnt vorgese·«■ · tential-Differenz bzw. Potentialmulden-Asymmctrn
ÄHer doDOei dicketί Isolierschicht ist eine 6c zwischen benachbarten Potentialmulden erforderlich
Gruooe von örtlich festgelegten Elektroden 43a bis Praktisch hat sich jedoch gezeigt, daß für einer, opt.
?VSeordnei die ein erstes Metallisierungsniveau malen Betrieb diese Asymmetrie mit Vorteil e w
Sen Eme zweite Isolierschicht .st zumindest über gleich der halben Differenz zwischen den Spitz
nit Flektroden des ersten Metallisierungsniveaus an- Spitze-Änderungen des Oberflächenpotentials zw
den Elektroden des erst eruw' ^ und 44- an 6s schen benachbarten Elektroden oder ElektrodenpaE
teZ SnTies übe tragungskanals vorgesehen ,st ren gemacht wird. Wenn daher die angelegte
Dta-LeSeS?*VMnSftien ,neinandergreifende Steuerspannungen - 6 V und - 16 V sind, so bild«
Die ^""^"^44], bis 44f, die sich über der> Vber- sich eine Potentialmuldrn-Asvmmetnc von etwa 5
('\ ■ 116 - 6] Volt) aus.
Für die Ausbildung von serpentinenförmigen Dalenübertragungsmustern kann die Vorrichtung nach Fig. 4 in vorteilhafter Weise gemäß Fig. 5 bis 7 abgewandelt werden.
Fig. 5, 6 zeigen sinusförmige Eleklrodenmuster für das erste und zweite Metallisicrungsniveau, welche mit einer dazwischenliegenden Isolierschicht ähnlich wie bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bis 4 versehen sind und über einer doppelt dicken Isolierschicht auf einem Speichcrmedium angebracht sind (Fig. 7). Insbesondere stellen die geometrischen Muster 51« bis 51(/ nach Fig. 5 die Elektroden-Ausbildungen dar, welche für das erste Metallisierungsniveau nach Fig. 7 verwendet werden; dagegen stellen die geometrischen Muster 53« bis 53</ die Elektroden-Ausbildungen dar, wie sie für das zweite Metallisierungsniveau nach Fig. 7 verwendet werden. In Fig. 7 sind die Elektrodenmuster in gleicher Weise wie die Muster gemäß Fig. 5, 6 bezeichnet.
In Fig. 7 sind zwei Übertragungskanäle veranschaulicht, wobei ein erster Übertragungskanal zwischen den parallelen gestrichelten Linien 61, 62 und ein zweiter Übertragungskanal zwischen den parallelen gestrichelten Linien 63, 64 vorhanden ist. Im Gegensatz zu den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen sind die Metallisierungen der Elektroden und der Leitungen, d. h., die Muster 51 « bis 51 d und 53« bis 53i/, quer zu den Übertragungskanälen angeordnet, wohingegen gemäß Fig. 2, 4 die Metallisierungen der Steuerlcitungen längs der Übertragungskanäle verlaufen.
In Fig. 7 stellen die punktierten Teile des /weiten Mctallisierungsniveaus, d. h., der Muster 53« bis 53<i, diejenigen Teile dar, welche einen Teil des ersten Metallisierungsniveaus überdecken. Diese punktierten Überlappungsabschnitte bilden die für den Betrieb gemäß Fig. 3, 4 erwünschte Kapazitätskopphmg.
Bezüglich des ersten Übertragungskanals zwischen den Linien 61, 62 ist die Überlappung zwischen der Elektrode 53« und der Elektrode 51« in dem punktierten, hantelartigen Teil 70« größer als die Überlappung zwischen der Elektrode 53« und der Elektrode SIb in dem punktierten Sechseckbereich 71«. In ähnlicher Weise ist der punktierte hantelartige Teil 70/). ■ n welchem die Elektrode 53/) die Elektrode 51 überlappt, größer als der punktierte Sechseckbereich 71 b, in welchem die Elektrode 53/) die Elektrode 51c überlappt. Über dem ersten Übertragungskanal zwischen den Linien 61, 62 ist somil die Überlappung der Elektroden des zweiten Metallisierungsniveaus nach links größer als nach rechts. Demgemäß überwiegt die linke Kapazilätskopplung, so daß die Übertragungsrichtung in dem ersten Kanal gemäß Fig. 7 nach rechts erfolgt.
Hinsichtlich des zweiten Übertragungskanals zwischen den Linien 63, 64 ist jedoch der punktierte hanlelartige Überlappungsbereich 81«, in welchem die Elektrode 53« die Elektrode 51« überlappt, größer als der punktierte sechseckige Bereich 80«, in welchem die Elektrode 53« die vorangehende, nicht bezeichnete Elektrode des ersten Metallisierungsniveaus
ίο überlappt. In ähnlicher Weise ist der punktierte hantelartige Bereich 81/>, in welchem die Elektrode 53/? die Elektrode51/> überlappt,größeralsderpunktierte sechseckige Bereich 806, in welchem die Elektrode 53/) die Elektrode 51« überlappt. Über dem zweiten
'5 Übertragungskana! zwischen den Linien 63, 64 ist somit die Überlappung der Elektroden des zweiten Metallisierungsniveaus nach rechts größer als nach links. Demgemäß überwiegt die kapazitive Kopplung auf der rechten Seite, so daß tue Ladungsübertragungsrichtung in dem zweiten Übertragungskanal nach links verläuft.
Bei Anliegen von zweiphasigen Sleuerspannungcn an den Elektroden 53 über die Steuerleitungen 65. 66 werden die Ladungen in dem ersten Übertragungs-
kanal nach rechts und in dem zweiten Übertragungskanal nach links verschoben. Dies stellt ein erforderliches Grundmerkmal für einen serpentinenförmigen Datenfluß dar.
Die Übertragungskanäle müssen selbstverständlich an den Enden miteinander gekoppelt sein, damit die Information bzw. Ladung an dem Ende eines Kanals auf den Anfang des nächsten Kanals gekoppelt wird. Hierzu dient die in Fig. 7 schematisch durch einen Block dargestellte Kopplungseinrichtung 90. deren
Elektroden 91. 92 zu dem ersten bzw. zweiten Übertragungskanal hin gerichtet sind. Da bei jeder Ladungsübertragung ein gewisser Ladungsverlust auftritt, ist es vorteilhaft, die Information bei der Kopplung von dem einen Übertragungskana! auf den nächstfolgenden Übertragungskanal zu regenerieren. Hierzu können eine Vielzahl bekannter Regenerierschaltungen verwendet werden.
Es verstellt sich, daß die in Fig. 5 bis 7 dargestellten symmetrischen Metallisierungsmuster nicht auf eine Anwendung für zwei Übertragungskanäle beschränkt sind, sondern bei entsprechender Verlängerung über eine Vielzahl von Übertragungskanälen verlaufen können, in welchen eine Information mit abwechselnder Übertragungsrichtung übertragen wird. Es ist ferner möglich, die Vorrichtung gemäß Fig. 4,7 im Vierphasenbetrieb zu betreiben, indem an jede Elektrode beider Metallisierungsniveaus Vierphasenspannungen angelegt werden.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (18)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Speicherung und Übertragung von Informationen in Form elektrischer Ladüngen mit einem halbleitenden oder isolierenden Ladungsspeichermedium, einer auf einer Oberfläche des Ladungsspeichennediums angebrachten Isolierschicht und einer Vielzahl von Elektroden, die gegenseitig isoliert unter teilweiser Überlappung in einem Abstand von dem Ladungsspeichermedium hintereinander angeordne* sind, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Elektroden (13, 15) zumindest mit einem Teil ihrer Oberfläche unmittelbar auf der Isolierschicht (12) 1S angebracht sind und daß der Abschnitt des Ladungsspeichermediums (11) unterhalb der Elektroden (13, 15) einen einzigen Leitungstyp aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede zweite Elektrode (13a, 13b, 13c, 13d) mit einer Isolierschicht (14) bedeckt ist, die zur Isolierung gegenüber den angrenzenden Elektroden (15a, 15fr, 15c, ISd) vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (16 bis 19) turn gleichzeitigen Anlegen von Vierphase nspan-Hungen an die Elektroden, wobei die gleiche Phase Im jede vierte Elektrode angelegt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch vier Steuerleitungen (16 bis |9), wobei jede vierte Elektrode mit einer gemeinsamen Steuerleitung verbunden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (16,17; 18, 19) zum Anlegen einer Gleichspannung zwischen <lie erste und zweite Elektrode jedes Paares der hintereinander angeordneten Elektroden sowie turn Anlegen von zweiphasigen Steuerspannungen an aufeinanderfolgende Elektrodenpaare.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein erstes Paar (13', 15') und tin zweites Paar (13", 15") von Steuerleitungen, Weiche paarweise an jeder Seite des durch die Elektroden gebildeten Übertragungskanals angeordnet sind, wobei jedes Steuerleitungspaar eine trste (13') und eine zweite (15') Steuerleitung umfaßt, welche die erste Steuerleitung überlappt und Von dieser durch Teile der zweiten Isolierschicht (14) getrennt ist und wobei jede vierte Elektrode tnit einer gemeinsamen Steuerleitung verbunden Ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Steuerleitung jedes Steuerleitungspaares auf dem gleichen Metallisierungsniveau wie die erste Elektrode jedes Elektrodenpaares angeordnet ist und daß die zweite Steuerleitung jedes Steuerleitungspaares auf dem gleichen Metallisierungsniveau wie die zweite Elektrode jedes Elektrodenpaares angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine kapazitive Kopplung (31a) zwischen den Elektroden jedes Elektrodenpaares. 6S
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (33, 34) zum gleichzeitigen Anlegen von zweiphasigen Spannungen an die einen Elektroden aufeinanderfolgender Elektrodenpaare.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede zweite Elektrode jedes Elektrodenpaares die erste Elektrode stärker überlappt als die erste Elektrode des nächstfolgenden Elektrodenpaares.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlappung derart gewählt ist, daß sich ein asymmetrischer Verlauf des Oberflächenpotentials des Ladungsspeichermediums (11) mit einer Potentialdifferenz von zumindest 0,1 Volt zwischen den Potentialminima und der ersten und zweiten Elektrode jedes Elektrodenpaares ausbildet.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlappung etwa 20% der Fläche der darunter liegenden ersten Elektrode jedes Elektrodenpaares entspricht.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine erste und zweite Steuerleitung (44', 44") an jeder Seite des durch die Elektroden gebildeten Übertragungskanals, wobei die zweiter. Elektroden der Elektrodenpaare an die gleiche Steuerleitung angeschlossen sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Elektroden der Elektrodenpaare aus einer Silicium und die filmbildenden Metalle umfassenden Gruppe bestehen und daß die zweiten Elektroden der Elektrodenpaare aus Metall bestehen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladungsspeichermedium (11) aus Silicium besteht, daß die erste Isolierschicht (12) aus Siliciumdioxid besteht, daß die ersten Elektroden (13) aus einer Silicium und die oxidierbaren Metalle umfassenden Gruppe bestehen, daß die zweite Isolierschicht (14) aus einer Siliciumdioxid und die Oxide der oxidierbaren Metalle umfassenden Gruppe bestehen und daß die zweiten Elektroden (15) der Elektrodenpaare aus Metall bestehen.
16. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elcktrodenpaare zwei Gruppen von Elektroden in Form sinusartiger Metallstreifen umfassen, die voneinander isoliert sind und auf unterschiedlichen Niveaus angeordnet sind, daß das geometrische Muster der Elektroden und deren relative Stellungen zueinander derart gewählt sind, daß der Flächenbereich der Überlappungen (70a) zwischen einer Elektrode und einer vorangehenden Elektrode längs eines Übertragungskanals (61, 62) sich von dem Flächenbereich (71a) der Überlappung zwischen dereinen Elektrode und der folgenden Elektrode unterscheidet.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen vom gleichen Muster wie die Streifen einer Gruppe sind, welche in der entgegengesetzten Richtung zu den Streifen der anderen Gruppe orientiert ist.
18. Voi richtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Übertragungskanal (63, 64) vorgesehen ist und daß die Elektroden in ähnlicher Weise längs des zusätzlichen Übertragungskanals angeordnet sind.
iy. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da-
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durch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der ersten Elektrode (13) und der zweiten Elektrode (15) jedes Elektrodenpaares in der Größenordnung von 1000 A liegt.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher bezeichneten Art. Eine derartige Vorrichtung ist Gegenstand der älteren Anmeldung P 2135 748.2.
Bekannte Ladungskopplungsvorrichtungen (US-Zeitschrift »Bell System Technical Journal«, Band 49, Nr. 4, April 1970) weisen eine Schichtenfolge aus einem Halbleiter-Grundkörper und einer Isolierschicht sowie eine Vielzahl von hintereinander auf der Isolierschicht angeordneten Elektroden auf, von denen jede dritte Elektrode mit einer gegenüber den Steuerspannungen der anderen Elektroden phasenverschobenen Steuerspannung beaufschlagbar ist. Die Funktion dieser Ladungskopplungsvorrichtungen beruht darauf, daß eine in den Halbleiter-Grundkörper injizierte Ladung in einem von zahlreichen Potentialminima (Potentialmulden) gespeichert wird, die infolge der phasenverschobenen Steuerspannungen an den Elektroden der Oberfläche des als Speichermedium dienenden Grundkörpers erzeugt werden. Die eine Information darstellende Ladung wird längs der Oberfläche des Grundkörpers dadurch weiterbewegt, daß die Potentialmulden durch Änderung der an die Elektroden angelegten Steuerspannungen verschoben werden. Anwendungsmöglichkeiten von Ladungskopplungsvorrichtungen sind beispielsweise Schieberegister, Bilderzeugungseinrichtungen, Anzeigeeinrichtungen und Logikbausteine.
An Stelle von dreiphasigen Steuerspannungen können nach einem älteren Vorschlag (P 2107038.2-53) auch zweiphasige Steuerspannungen verwendet werden, wobei jedoch durch bauliche Maßnahmen die Übertragungsrichtung der Ladungen festgelegt werden muß. Hierfür ist bei der älteren Vorrichtung eine stufenförmige Ausbildung der Isolierschicht und damit eine stufenförmige Anordnung der Elektroden vorgesehen. Dieser Aufbau stellt zwar die Übertragung der Ladungen in einer definierten Richtung fest, doch ist die Ladungsübertragungsrichtung nicht umkehrbar, was die Verwendbarkeit dieser Ladungskopplungsvorrichtung in einem serpentinenförmigcn Datenübertragungsmuster einschränkt. In einem derartigen serpentinenförmigen Datenübertragungsmuster wird die Ladung in einer Richtung längs einer Reihe von Elektroden übertragen; anschließend wird die Ladung auf eine andere parallele Reihe von Elektroden übertragen, welche die Ladung in der entgegengesetzten Richtung längs der Reihe überträgt, usw. Auf diese Weise wird der Übertragungsweg innerhalb des Datenübertragungsmusters vervielfacht. Auch die bekannte, mit einer dreiphasigen Steuerspannung arbeitende Ladungskopplungsvorrichtung ist für ein serpentinenförmiges Datenübertragungsmuster nicht vorteilhaft anwendbar, da ein kompliziertes Steuerleitungsnetz vorgesehen werden muß, das Platz beansprucht, was zu einem größeren Flächenbedarf pro Informations.-Bit führt.
Eine andere bekannte Art von Ladungsübertragungsvorrichtungen sind die sogenannten Eimer-Kettenschaltungen (NL-PS 6805 706), die aus einer Kette von bipolaren Transistoren oder Feldeffekttransistoren aufgebaut sind. Bei einer derartigen Eimer-Kettenschaltung nach der älteren Patentanmeldung P 21 35 748.2 überlappen sich teilweise die hintereinander angeordneten Elektroden, wobei die ungeradzahligen Elektroden einen anderen Abstand zu dem Ladungsspeichermedium besitzen als die geradzahligen Elektroden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die gegenüber den bekannten Ladungskopplungsvorrichtungen in einfacher Weise ohne Mehrbedarf an
!5 Platz eine Umkehrung der Übertragungsrichtung gestattet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Vorrichtung nach Anspruch 1 sind in den Ansprüchen 2 bis 19 gekennzeichnet.
Zusätzlich zu der Lösung der Aufgabe besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung den weiteren Vorteil
eines hohen Übertragungswirkungsgrades. Dieser zusätzliche Vorteil ergibt sich dadurch, daß benachbarte Elektroden sehr eng nebeneinander angeordnet werden können, beispielsweise in einem Abstand von etwa 1000 A. Ferner sind bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung sämtliche Teile des Informations-Übertragungskanals durch eine oder mehrere Elektroden überdeckt, wodurch der Kanal in wirksamer Weise gegenüber Verunreinigungen geschützt wird, die ansonsten in die Isolierschicht eindringen und die Vorrichtung ungünstig beeinflussen könnten.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mit einer vierphasigen Steuerspannung betrieben werden, wobei zur Übertragung eines Informaticns-Bits vier Elektroden bzw. zwei Elektrodenpaare verwendet werden, an welche sinusförmige oder anders ausgebildete periodische Steuerspannungen angelegt werden, die um eine viertel Periode bzw. 90° phasenverschoben sind. Diese Steuerspannungen werden gleichzeitig den Elektroden derart zugeführt, daß jede vierte Elektrode eine Steuerspannung der gleichen Phase erhält. Zur Zuführung der vierphasigen Steuerspannungen kann jede vierte Elektrode an eine gesonderte Steuerleitung angeschlossen werden, die von einem vierphasigen Steuerspannungs-Gencrator beaufschlagt werden. An Stelle dessen ist auch die Verwendung eines zweiphasigen Steuerspannungs-Generators mit zwei an jeweils ein Elektrodenpaar führenden Steuerleitungen möglich, wenn durch Schaltungsmaßnahmen zwischen der ersten und zweiten Elektrode jedes Elektrodenpaares eine Phasenverschiebung der angelegten Steuerspannung um 90° erzeugt wird.
Die Erfindung wird mit ihren weiteren Einzelheiten und Vorteilen an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen LadungsubertraRungsvorrichtung,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Ladungsübertra gungsvorriehtung nach Fig. 1.
Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ladungsübertragungs vorrichtung.
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