DE2401533A1 - SEMI-CONDUCTOR ARRANGEMENT - Google Patents

Description

Günther μ. davidGünther μ. David

Pe'cnrassossorPe'cnrassossor

AnmefG-ar: M.V. P|«LIPS' GLOJIUMPENFABRIEKEIIAnmefG-ar: M.V. P | «LIPS 'GLOJIUMPENFABRIEKEII

JrJt wJrJt w

21.12.1973.December 21, 1973.

Va/EVH.Va / EVH.

HalbleiteranordnungSemiconductor device

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung zur Umwandlung eines elektromagnet!sehen Signals in ein elektrisches Signal, wie einen Bildsensor, mit einem Halbleiterkörper mit einem an eine Oberfläche grenzenden Teil von einem ersten Leitfähigkeitstyp, in den eine Reihe nebeneinander liegender Oberflächenzonen vom zweiten Leitfähigkeit styp eingebettet sind, die eine Reihe photοempfindIieher Elemente bilden, während weiter eine zusätzliche Zone vom zweiten Leitfähigkeitstyp vorgesehen ist, die mit einem elektrischen Anschluss versehen ist, wobei auf der genannten Oberfläche eine Isolierschicht angebracht ist, die die Zonen der Reihe bedeckt und auf der eine Gate-Elektrode angebracht ist, mit deren Hilfe Inversionskaiiäle an der OberflächeThe invention relates to a semiconductor device for converting an electromagnetic signal into a electrical signal, such as an image sensor, with a semiconductor body with a part adjoining a surface of a first conductivity type in which a number is next to each other lying surface zones of the second conductivity type are embedded, which a number of photosensitiveIieher Form elements, while further an additional zone of the second conductivity type is provided with a electrical connection is provided, wherein an insulating layer is attached to the surface mentioned, which the zones of the row and on which a gate electrode is attached, with the help of which inversion kaiiäle on the surface

409831/0969409831/0969

PHN.6691. - 2 - 21.12.73.PHN.6691. - 2 - 21.12.73.

moduliert werden können, um die Zonen der Reihe leitend mit der zusätzlichen Zone verbinden zu können.can be modulated to make the zones of the series conductive to be able to connect the additional zone.

Unter "Modulation von Inversionskanälen" ist hier z.B. das Induzieren von Inversionskanälen oder das Erschöpfen von Inversionskanälen zu verstehen. Der genannte Ausdruck ist daher in derart weitem Sinne aufzufassen, dass hier jede Art Betrieb einzuschliessen ist, bei der durch die Steuerung der genannten Inversionskanäle die Zonen der Reihe gegebenenfalls, je nach Wunsch, mit der zusätzlichen Zone verbunden, werden.Under "Modulation of Inversion Channels" is here e.g. to understand the induction of inversion channels or the exhaustion of inversion channels. The said expression is therefore to be understood in such a broad sense that every type of operation is to be included here, in which by the control of the inversion channels mentioned, the zones of the row, if necessary, connected to the additional zone as required, will.

- Bekanntlich können derartige empfindliche Elemente im Ladungsspeichermodus (auch oft als "charge storage mode" bezeichnet), betrieben werden. Bei diesem Arbeitsmodus wird zunächst der pn-üebergang zwischen jeder ein photoempfindliches Element bildenden Zone vom zweiten Leitfähigkeitstyp und dem an die Oberfläche grenzenden Teil des Halbleiterkörpers vom ersten Leitfähigkeitstyp in der Sperrichtung dadurch vorgespannt, dass diese Zone elektrisch aufgeladen wird, wobei die Anzahl Majoritätsladungsträger in der Zone herabgesetzt oder sogar praktisch auf Null gebracht wird. Während der darauffolgenden Integrationsperiode können Majoritätsladungsträger .vom genannten Typ infolge Absorption in und/oder in der Nähe der Zone einfallender Strahlung erzeugt und in der Zone gespeichert werden. Dadurch kann während der Integrationsperiode die Anzahl Majoritätsladungsträger in einem Masse zunehmen, das durch die Strahlungsmenge bestimmt wird, die während der Integrationsperiode in und/oder in der Nähe der- It is known that such sensitive elements can be used in charge storage mode (also often called "charge storage mode" designated). In this working mode, the pn junction between each one becomes a photosensitive one Element-forming zone of the second conductivity type and the part of the semiconductor body adjoining the surface from first conductivity type in the reverse direction biased by that this zone is electrically charged, wherein the number of majority charge carriers in the zone is reduced or even brought to practically zero. During the The following integration period can lead to majority charge carriers of the type mentioned as a result of absorption in and / or in generated in the vicinity of the zone of incident radiation and in the Zone can be saved. This allows the number of majority charge carriers in a mass during the integration period increase, which is determined by the amount of radiation that occurs during the integration period in and / or in the vicinity of the

409831/0989 .409831/0989.

PHN.6691, - 3 - . 21.12.73,PHN.6691, - 3 -. 12/21/73,

Zone eingefallen und absorbiert ist_e Nach Ablauf der Integrationsperiode kann diese Strahlungsmenge ausgelesen und in ein elektrisches Signal umgewandelt werden, dadurch, dass der Ladungszustand jeder ein photoempfindliches Element bildenden Zone bestimmt wird, wonach die Zone fUr eine nächste Integrationsperiode aufs neue aufgeladen werden kann.Invaded zone and absorbed is _e After the integration period, this amount of radiation can be read out and converted into an electrical signal, characterized in that the charge state is determined every a photosensitive element forming zone, after which the zone for can be charged a next integration period again.

Eine bekannte Halbleiteranordnung der vorerwähnten Art enthält ausser der Reihe von Zonen, die eine Reihe photoempfindlicher Elemente bilden, und einer zusätzlichen Zone, die, auf die Oberfläche gesehen, durch einen langgestreckten Streifen gebildet wird, der sich parallel zu der Längsrichtung der Reihe und über die ganze Länge der Reihe erstreckt, noch eine zusätzliche Reihe von Zonen vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die, auf die Oberfläche des Halbleiterkörpers gesehen, je zwischen der zusätzlichen Zone und einer ein photοempfindliches Element bildenden Zone liegen. Auf der Isolierschicht sind in dieser bekannten Halbleiteranordnung zwei nebeneinander liegende Gate-Elektroden in Form zweier paralleler elektrisch leitender Streifen angebracht. Die erste dieser Gate-Elektroden ist oberhalb des zwischen der Reihe photοempfindIieher Elemente und der zusätzlichen Reihe von Zonen liegenden Halbleitergebietes angebracht und dient zur Modulation von Inversionskanälen, damit die Zonen der Reihe leitend mit den Zonen der zusätzlichen Reihe verbunden werden können. Die zweite Gate-Elektrode, die neben der genannten ersten Gate-Elektrode liegt, ist oberhalb des Halbleitergebietes zwischen den Zonen der zusätzlichen Reihe und der zusätzlichen Zone angebrachtA known semiconductor device of the aforementioned type contains, in addition to the series of zones, a series of photosensitive Elements, and an additional zone, which, seen on the surface, by an elongated Strip is formed which extends parallel to the longitudinal direction of the row and over the entire length of the row, still an additional series of zones of the second conductivity type, which, seen on the surface of the semiconductor body, each between the additional zone and a photo-sensitive Element forming zone lie. In this known semiconductor device, two are adjacent to one another on the insulating layer lying gate electrodes in the form of two parallel electrically conductive strips attached. The first of these gate electrodes is above the one between the series of photo-sensitive elements and the additional series of zones lying semiconductor area and is used to modulate inversion channels so that the zones of the series are conductive with the zones of the additional row can be connected. The second gate electrode, next to said first gate electrode is attached above the semiconductor region between the zones of the additional row and the additional zone

409831/0969409831/0969

PHN.6691. jPHN.6691. j

- h - 21.12.73.- h - 21.12.73.

und dient zur Modulation von Inversionskanälen, damit die Zonen der zusätzlichen Reihe leitend mit der zusätzlichen Zone und damit auch die photoempfindliche Elemente bildenden Zonen mit der zusätzlichen Zone über die Zonen der zusätzlichen Reihe verbunden werden können.and is used to modulate inversion channels so that the zones of the additional row are conductive with the additional Zone and thus also the zones forming photosensitive elements with the additional zone over the zones of the additional Row can be connected.

Eine derartige Anordnung weist den Nachteil auf, dass, obgleich der Raum, der von jedem photoempfindlichen Element eingenommen,wird, an sich sehr klein sein kann, die von der Struktur eingenommene Gesamtoberfläche im Halbleiterkörper verhältnismässig gross ist. Ausserdem eignet sich diese Struktur nicht oder nicht besonders gut zur Erweiterung zu einem zweidimensionalen Gitter von photοempfindliehen Elementen, wobei eine Anzahl Reihen photoempfindlicher Elemente nebeneinander in den Halbleiterkörper eingebettet sind« Ein derartiges zweidimensionales Gitter von piioto empfind liehen Elementen, von dem das "Vidikon-Target*, das mit einem Elektronenstrahl abgetastet wird, ein Beispiel ist, könnte zum Abtasten eines zweidimensionalen Bildes in einer Aufnahmeröhre verwendet werden, die dann nicht mit Mitteln zum Erzeugen eines Elektronenstrahls zum Abtasten des Gitters versehen zu sein braucht, wie dies bei Anwendung des bereits genannten "Vidikon-Targets" der Fall ist.Such an arrangement has the disadvantage that, although the space occupied by each photosensitive element taken, is, in itself very small, that of the Structure occupied total surface in the semiconductor body is relatively large. This is also suitable Structure not or not particularly good for expanding into a two-dimensional grid of photo-sensitive elements, wherein a number of rows of photosensitive elements are side by side Embedded in the semiconductor body is such a two-dimensional lattice from piiotosens Elements of which the "Vidikon target *, which is made with an electron beam being scanned, an example could be for scanning a two-dimensional image in a pickup tube are used, which are then not provided with means for generating an electron beam for scanning the grating needs to be, as is the case when using the already mentioned "Vidikon target".

Die vorliegende Erfindung bezweckt somit, eine Halbleiteranordnung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die verhältnismässig wenig Raum beansprucht und die auch dadurch auf einfache !/eise zu einem zweidimensionalen Gitter von photoempfindlichen Elementen erweitert werden kann.The present invention thus aims to provide a semiconductor device to create the type described above, which takes up relatively little space and that too this can easily be expanded into a two-dimensional grid of photosensitive elements.

409831/0969409831/0969

PHN.6691, - 5 - - 21.12.73,PHN.6691, - 5 - - 21.12.73,

Bei dem bekannten beschriebenen Bildsensor wird beim Betrieb die zusätzliche Zone an eine Vorspannungsquelle angeschlossen, damit der pn-Uebergang zwischen der zusätzlichen Zone und dem Halbleiterkörper in der Sperrichtung vorgespannt wird. Ueber die Zonen vom zweiten Leitfähigkeitstyp der zusätzlichen Reihe können die Zonen, die die Reihe photoempfindlicher Elemente bilden, mit der zusätzlichen Zone verbunden werden, wobei in den Zonen vorhandene Majoritätsladungsträger über den gesperrten pn-Uebergang zwischen der zusätzlichen Zone und dem Halbleiterkörper und über die zusätzliche Zone entfernt werden, wodurch die die Reihe photoempfindlicher Elemente bildenden Zonen aufgeladen werden können. Während der nun folgenden Integrationsperiode können wieder Majoritäts— ladungsträger infolge Absorption von Strahlung erzeugt und in den Zonen gespeichert werden. Indem nun nach Ablauf der Integrationsperiode die Zonen wieder auf die bereits beschriebene Weise mit der zusätzlichen Zone, die noch immer an die eine Sperrspannung liefernde Vorspannungsquelle angeschlossen ist, verbunden werden, um den Ladungszustand der Zonen auszulesen,, werden die genannten erzeugten Majoritätsladungsträger über die zusätzliche Zone wieder abgeführt, was einen detektierbaren elektrischen Strom herbeiführt, der ein Mass für die Strahlungsmenge bildet.In the known image sensor described, the additional zone is connected to a bias voltage source during operation, so that the pn junction between the additional zone and the semiconductor body is biased in the reverse direction will. Via the zones of the second conductivity type of the additional row, the zones that make up the row can be more photosensitive Form elements, are connected to the additional zone, with majority charge carriers present in the zones via the blocked pn junction between the additional zone and the semiconductor body and via the additional zone can be removed, whereby the zones forming the series of photosensitive elements can be charged. While of the now following integration period can again majority— Charge carriers are generated as a result of absorption of radiation and stored in the zones. By now after the expiry of the Integration period the zones again in the manner already described with the additional zone still attached to the a reverse voltage supplying bias voltage source is connected in order to read out the state of charge of the zones, the above-mentioned generated majority charge carriers are discharged again via the additional zone, which is a brings about detectable electric current, which forms a measure of the amount of radiation.

Dieser Betriebsmodus weist jedoch den Nachteil auf, dass während des Ladungstransports, bei dem Majoritätsladungsträger aus den photοempfindliehen Elementen über die Inversions· kanäle und über die zusätzliche Zone abgeführt werden, dieHowever, this operating mode has the disadvantage that during the charge transport, in the case of the majority charge carrier from the photo-sensitive elements via the inversion channels and are discharged via the additional zone that

409831/0969409831/0969

PHN.6691. - 6 - 21.12.73.PHN.6691. - 6 - 21.12.73.

pn-Uebergänge zwischen den die phot ο empfind liehen Elemente bildenden Zonen und dem Halbleiterkörper immer weiter in der Sperrichtung vorgespannt werden und dass somit der Inversionskanal zwischen den phot ο empfind liehen Elementen und der zusätzlichen Zone dünner wird, wodurch der Widerstand über dem Inversionskanal zwischen den photoempfindlichen Elementen und der zusätzlichen Zone zunimmt,' je nachdem mehr Ladungsträger aus den photoempfindlichen Elementen abgeführt werden. Dadurch beansprucht das Auslesen der letzten Mengen an Ladungsträgern in jedem photoempfindlichen Element unverhältnismässig viel Zeit, wodurch die Geschwindigkeit (oder Frequenz), mit der diese Anordnung betrieben werden kann, beschränkt wird, insbesondere falls die Intensität der abzutastenden Strahlung nur gering ist.pn-transitions between the phot ο sensitive elements forming zones and the semiconductor body are always further biased in the blocking direction and that thus the inversion channel between the phot ο sensitive borrowed elements and the additional Zone becomes thinner, reducing the resistance over the Inversion channel between the photosensitive elements and the additional zone increases, 'depending on the more charge carriers can be removed from the photosensitive elements. Through this Reading out the last quantities of charge carriers in each photosensitive element takes a disproportionately large amount Time, which determines the speed (or frequency) at which this arrangement can be operated, is limited, in particular if the intensity of the radiation to be scanned is only is low.

Die Erfindung bezweckt weiter u.a., eine Halbleiteranordnung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die ein verhältnismässig schnelles Auslesen der erzeugten Ladungsträger und damit der absorbierten Strahlungsmenge ermöglicht und dadurch u.a.-bei verhältnismässig hohen Frequenzen betrieben und/oder bei sehr geringer Strahlungsintensität verwendet werden kann.The invention further aims, inter alia, to provide a semiconductor device of the type described in the opening paragraph, which a relatively fast reading of the generated charge carriers and thus the amount of radiation absorbed and thus operated, among other things, at relatively high frequencies and / or can be used with very low radiation intensity.

Der Erfindung liegt u.a. die Erkenntnis zugrunde, dass" in einer Halbleiteranordnung der vorerwähnten Art vorteilhaft Mittel angewendet werden können, mit deren Hilfe die Zonen der Reihe kapazitiv aufgeladen werden können (zu welchem Zweck also nicht die zusätzliche Zone verwendet wird) und dass die genannten Mittel aus der auf der IsolierschichtThe invention is based, inter alia, on the knowledge that " advantageous in a semiconductor device of the aforementioned type Means can be used with the help of which the zones of the series can be capacitively charged (to which purpose so the additional zone is not used) and that the said means from the on the insulating layer

409831/0969409831/0969

PHN.6691. - ^- - 21.12.73.PHN.6691. - ^ - - 12/21/73.

angebrachten Gate-Elektrode bestehen können.attached gate electrode can exist.

Daher ist eine Halbleiteranordnung, insbesondere ein Bildesensor, der eingangs beschriebenen Art nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass jede Zone der Reihe wenigstens grösstenteils unter der Gate-Elektrode liegt, wodurch mit Hilfe der Gate-Elektrode die Zonen der Reihe kapazitiv aufgeladen werden können, wobei die pn-Uebergänge zwischen den Zonen und dem Halbleiterkörper in der Sperrichtung vorgespannt werden, und wobei die zusätzliche Zone, auf die Oberfläche gesehen, neben der Gate-Elektrode liegt, aber an diese Elektrode ■grenzt, während weiter Mittel vorhanden sind, mit deren Hilfe die Zonen der Reihe nacheinander mittels mit der Gate-Elektrode zu erzeugender Inversionskanäle mit der zusätzlichen Zone verbunden werden können.Therefore, a semiconductor device, in particular a Image sensor, of the type described according to the invention, characterized in that each zone of the row at least largely under the gate electrode, whereby the zones of the row are capacitively charged with the help of the gate electrode can be, wherein the pn junctions between the zones and the semiconductor body are biased in the reverse direction and wherein the additional zone, when viewed from the surface, lies next to the gate electrode, but against this electrode ■ adjoins, while further means are available, with the help of which the zones in series one after the other by means of the gate electrode Inversion channels to be generated can be connected to the additional zone.

Dabei ist unter dem Ausdruck "neben, aber angrenzend" eine Struktur zu verstehen, in der, wie bei einem Feldeffekttransistor mit isolierter Gate-Elektrode, ein an die Isolierschicht grenzender Inversionskanal gebildet oder moduliert werden kann, der unter der Gate-Elektrode liegt und direkt an die zusätzliche Zone grenzt und mit dieser Zone in verbindung steht» Der Ausdruck "neben, aber angrenzend" ist also derart aufzufassen, dass er auch eine Struktur einschliesst, in der die zusätzliche Zone von der Gate-Elektrode etwas überlappt wird, um eine gute Verbindung zwischen der zusätzlichen Zone und dem Inversionskanal zu gewährleisten.The expression “next to, but adjacent” is to be understood as a structure in which, as in the case of a field effect transistor with an insulated gate electrode, an inversion channel adjoining the insulating layer is formed or modulated which lies under the gate electrode and directly adjoins the additional zone and is in connection with this zone stands »The expression" next to, but adjacent "is to be understood in such a way that it also includes a structure in which the additional zone is slightly overlapped by the gate electrode in order to ensure a good connection between the additional Zone and the inversion channel.

Dadurch, dass die zusätzliche Zone direkt an die -Gate-Elektrode grenzt und daher nicht durch eine zwischen-Because the additional zone is directly adjacent to the gate electrode and therefore not through an intermediate

. 409831/0969. 409831/0969

PHN.6691. - 8 - 21.12.73.PHN.6691. - 8 - 21.12.73.

liegende zusätzliche Reihe von Zonen von den photοempfindliehen Elementen getrennt wird, wie dies in der beschriebenen bekannten Anordnung der Fall ist, und dadurch, dass die photoempfindlichen Elemente grosstenteils und vorzugsweise sogar vollständig unter der Gate-Elektrode liegen, wird eine erhebliche Raumersparung im Halbleiterkörper erhalten. Ausserdem kann die Struktur nach der Erfindung leicht zu einem zweidimensionalen Gitter von photoempfindlichen Elementen erweitert werden, wie aus Nachstehendem hervorgehen wird.lying additional series of zones from the photo-sensitive Elements is separated, as is the case in the known arrangement described, and in that the photosensitive Elements are for the most part and preferably even completely under the gate electrode, becomes a considerable Preserve space savings in the semiconductor body. Besides that the structure according to the invention can easily be extended to a two-dimensional grid of photosensitive elements as will appear below.

Dadurch, dass überdies die Zonen der'die phot ο empfind liehen Elemente bildenden Reihe mit Hilfe der Gate-Elektrode kapazitiv aufgeladen werden können, indem die Zonen unter der Gate-Elektrode liegen, ist es nicht erforderlich, in einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung an die zusätzliche Zone eine Vorspannung anzulegen, wodurch der pn-Uebergang zwischen der zusätzlichen Zone und dem Halbleiterkörper in der Sperrrichtung vorgespannt wird, wie dies bei der beschriebenen bekannten Anordnung der Fall ist. Die zusätzliche Zone kann in einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung gegebenenfalls über einen Auslesewiderstand mit dem Halbleiterkörper verbunden sein, wodurch beim Betrieb über dem pn—Uebergang zwischen der zusätzlichen Zone und dem Halbleiterkörper keine oder praktisch keine Spannung auftritt. Beim Auslesen, wobei die Zonen der Reihe nacheinander mit Hilfe von Inversionskanälen mit der zusätzlichen Zone verbunden werden, kann jeweils ein detektierbarer Strom von Majoritätsladungsträgern, der ein Mass für die während der Integrationsperiode absorbierteAs a result of the fact that, moreover, the zones of the 'die phot ο sensitive borrowed Elements forming series can be charged capacitively with the help of the gate electrode by the zones under the gate electrode lie, it is not necessary in a semiconductor device according to the invention to the additional zone to apply a bias voltage, whereby the pn junction between the additional zone and the semiconductor body in the reverse direction is biased, as is the case with the known arrangement described. The additional zone can in a semiconductor arrangement according to the invention, optionally connected to the semiconductor body via a readout resistor be, whereby when operating over the pn junction between the additional zone and the semiconductor body no or practically no voltage occurs. When reading out, the Zones one after the other with the help of inversion channels are connected to the additional zone, a detectable stream of majority charge carriers, the a measure of the absorbed during the integration period

409831/0989409831/0989

PHN.6691. - 9- 21.12.73.PHN.6691. - 9- 21.12.73.

Strahlungsmenge ist, über die zusätzliche Zone in jede Zone der Reihe fliessen. Dadurch, dass dabei die Sperrspannung über den pn-ITebergängen zwischen den die photoempfindlichen Elemente bildenden Zonen der Reihe und dem Halbleiterkörper abnimmt, kann während dieses Ladungstransports der Widerstand des Inversionskanals bei einer gegebenen Spannung über der Gate-Elektrode abnehmen, wodurch das Auslesen der Zonen der Reihe verhältnismässig schnell stattfinden kann, auch wenn die Intensität der auffallenden Strahlung und damit die auszulesende elektrische Ladung nur sehr gering ist.Radiation amount is about the additional zone in each zone flow in series. The fact that the reverse voltage across the pn-IT transitions between the photosensitive Elements forming zones of the series and the semiconductor body decreases, the resistance can increase during this charge transport of the inversion channel decrease at a given voltage across the gate electrode, whereby the reading of the zones of the Row can take place relatively quickly, even if the intensity of the incident radiation and thus the one to be read electric charge is very low.

Weitere Vorteile und Möglichkeiten einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung werden nachstehend näher beschriebenFurther advantages and possibilities of a semiconductor arrangement according to the invention are described in more detail below

Aus Obenstehendem geht hervor, dass eine Halbleiteranordnung nach der Erfindung auf ganz andere Weise als die beschriebene bekannte Anordnung betrieben wird.From the above it can be seen that a semiconductor device according to the invention in a completely different way than that described known arrangement is operated.

Die Mittel, mit deren Hilfe die Zonen der Reihe nacheinander mittels mit der Gate-Elektrode zu erzeugender oder zu steuernder Inversionskanäle mit der zusätzlichen Zone verbunden werden, um den Ladungszustand dieser Zonen nacheinander auslesen zu können, können u.a. eine Spannungsquelle enthalten, die an die Gate-Elektrode angeschlossen werden kann und mit deren Hilfe an die Gate-Elektrode eine Wechselspannung, z.B. eine säge zahnartige Spa:anung, angelegt werden kann. Durch das Anlegen einer derartigen Sägezahnspannung an die Gate-Elektrode kann z.B. im Halbleiterkörper ein Inversionskanal gebildet werden, der, in der Längsrichtung der Reihe gesehen, als Punktion der Zeit länger wird und dadurch dieMeans, with the help of which zones in turn connected to the additional zone by means of inversion channels to be generated or controlled with the gate electrode be to the state of charge of these zones one after the other can include a voltage source that can be connected to the gate electrode and with the help of which an alternating voltage is applied to the gate electrode, E.g. a sawtooth-like spa: anung, can be created. By applying such a sawtooth voltage to the gate electrode, for example, an inversion channel can be formed in the semiconductor body, which, in the longitudinal direction of the row seen as the puncture the time becomes longer and thereby the

409831/0969409831/0969

PHN.6691.PHN.6691.

-Ao- 21.12.73. -Ao- 21.12.73.

Zonen der Reihe nacheinander mit der zusätzlichen Zone verbindet, Zu diesem Zweck kann z.B. eine Isolierschicht verwendet werden, deren unter der Gate-Elektrode liegender Teil, in der Längsrichtung der Reihe gesehen, eine zunehmende Dicke oder eine zunehmende elektrische Dielektrizitätskonstante aufweist. Zones in the row one after the other connects to the additional zone . For this purpose, for example, an insulating layer can be used, the part of which under the gate electrode, viewed in the longitudinal direction of the row, has an increasing thickness or an increasing electrical dielectric constant.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung ist aber dadurch gekennzeichnet, dass die Gate—Elektrode zwei an den Enden der Reihe liegende und zu den genannten Mitteln gehörende Anschlusskontakte enthält, wodurch über der Gate-Elektrode ein zu der Längsrichtung der Reihe paralleles Potentialgefälle erhalten werden kann. Diese bevorzugte Ausführungsform bietet u.a. den Vorteil, dass ihre Herstellung besonders einfach ist, indem in dieser Ausführungsform einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung die Isolierschicht als eine praktisch gleichmassige Schicht ausgebildet werden kann.A preferred embodiment of a semiconductor arrangement according to the invention is, however, characterized in that that the gate electrode is two at the ends of the row and connection contacts belonging to said means as a result of which a potential gradient parallel to the longitudinal direction of the row is obtained across the gate electrode can. This preferred embodiment offers, inter alia, the advantage that their production is particularly simple by adding, in this embodiment, a semiconductor arrangement according to the Invention, the insulating layer can be formed as a practically uniform layer.

Die Gate-Elektrode kann vorteilhaft in Form einer dünnen leitenden Schicht aus einem Metall, z.B. Aluminium, angebracht werden, deren Dicke derart gering ist, dass diese Schicht für zu detektierende Strahlung durchlässig ist. Um eine hohe Energieableitung beim Betrieb zu verhindern, kann die Gate-Elektrode auch vorteilhaft -aus einem transparenten "Widerstandsmaterial, z.B. aus dotiertem polykristallinem Silicium, bestehen. Dadurch, dass nun über der Gate—Elektrode ein Potentialgefälle angelegt und die Gate-Elektrode ausserdem mit einer Wechselspannungsquelle verbunden wird, ist es möglich, im Halbleiterkörper Inversionskanäle mit veränderlicherThe gate electrode can advantageously be applied in the form of a thin conductive layer made of a metal, for example aluminum, the thickness of which is so small that this layer is permeable to radiation to be detected. In order to prevent a high energy dissipation during the operation, the gate electrode can also be advantageously -from a transparent "resistance material, for example, consist of doped polycrystalline silicon. Because now created a potential gradient over the gate electrode and the gate electrode also with an AC voltage source is connected, it is possible to use inversion channels in the semiconductor body with variable

409831/0969409831/0969

PHN.6691. - 11 - 21.12.73.PHN.6691. - 11 - 21.12.73.

Länge zu bilden, wodurch die Zonen der Reihe nacheinander mit der zusätzlichen Zone verbunden werden.Length to form, making the zones in turn connected to the additional zone.

Die Erfindung schafft weiter eine Anzahl Ausführungsmöglichkeiten, die je vorteilhaft Anwendung finden können. Eine erste Ausfuhrungsform einer Halbleiteranordnung, insbesondere eines Bildsensors, nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Zone durch eine Oberflächenzone gebildet wird, die an einem der Enden deT Reihe nebeneinander liegender Oberflächenzonen liegt. Dieser Typ Halbleiteranordnung kann, wie aus Nachstehendem hervorgehen wird, eine besonders gedrängte und sehr einfache Struktur aufweisen und ist auch dadurch für die Erweiterung zu einem zweidimensionalen Gitter oder Raster photoempfindlicher Elemente besonders geeignet. Es sei bemerkt, dass der Ladungstransport beim Auslesen der photoempfindlichen Elemente, wobei, wie bereits beschrieben wurde, eine Menge Ladungsträger, die ein Mass für die Menge Strahlung ist, die.in einem betreffenden Gebiet des Halbleiterkörpers absorbiert ist, von der zusätzlichen .Zone zu der betreffenden Zone fliesst, in dieser Ausführungsform im wesentlichen parallel zu der Längsrichtung der Reihe stattfindet.The invention also creates a number of possible embodiments, each of which can be used advantageously. A first embodiment of a semiconductor arrangement, in particular an image sensor, according to the invention is characterized in that the additional zone is formed by a surface zone which is located at one of the ends of the row of adjacent surface zones. This type of semiconductor arrangement can, as will emerge from the following, have a particularly compact and very simple structure and is therefore also particularly suitable for expanding into a two-dimensional grid or grid of photosensitive elements. It should be noted that the charge transport when reading out the photosensitive elements, whereby, as already described, a quantity of charge carriers, which is a measure of the quantity of radiation absorbed in a relevant region of the semiconductor body, from the additional zone to the zone in question flows, in this embodiment takes place essentially parallel to the longitudinal direction of the row.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer erfindungs· gemässen Halbleiteranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass, auf die Oberfläche gesehen, sich die zusätzliche Zone längs der ganzen Reihe nebeneinander liegender Oberflächenzonen vom zweiten Leitfähigkeitstyp erstreckt und längs der· ganzen Reihe n&hen der Gate-Elektrode liegt, aber an diese ElektrodeA further preferred embodiment of a fiction, · according to the semiconductor device is characterized in that, viewed on the surface, the additional zone along the whole range of adjacent surface zones of the second conductivity type extends and along the · series n & hen of the gate electrode is located, but at this electrode

. ■ 40983 1/0989. ■ 40983 1/0989

PHN.6691. - A%— 21.12.73.PHN.6691. - A% - 12/21/73.

grenzt» In dieser Ausführungsform einer Halbleiteranordnung gemäss der Erfindung findet beim Auslesen der Zonen der Ladungstransport nicht, wie beim vorerwähnten Typ, in einer zu der Längsrichtung der- Reihe praktisch parallelen Richtung, sondern -in einer Richtung praktisch quer zu dieser Längsrichtung statt. Dadurch, dass dabei der Abstand zwischen der zusätzlichen Zone und jeder der Zonen der Reihe verhältnismässig klein sein kann, wodurch der Ladungstransport auch verhältnismässig schnell stattfinden kann, ist eine Halbleiteranordnung nach dieser Ausführungsform für Anwendung bei höheren Frequenzen besonders geeignet.borders »In this embodiment a semiconductor device According to the invention, when reading out the zones, the charge transport does not take place, as in the case of the aforementioned type, in one to the longitudinal direction of the row practically parallel direction, but -in a direction practically transverse to this longitudinal direction instead of. In that the distance between the additional zone and each of the zones in the series is relative can be small, as a result of which the charge transport can also take place relatively quickly, is a semiconductor arrangement according to this embodiment, it is particularly suitable for use at higher frequencies.

Die zusätzliche Zone kann über den elektrischen Anschluss mit einer Ladungsträger liefernden Quelle, z.B. mit Erde, verbunden werden, wodurch die zusätzliche Zone beim Betrieb stets an einem konstanten Erdpotential liegt. Eine bevorzugte AusfUhrungsform, die u.a. grosse Vorteile bietet, falls die Reihe photοempfindIieher Elemente einen Teil eines Gitters photoempfindlicher Elemente, bildet, ist dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Zone über den genannten elektrischen Anschluss mit einem Ausleseglied verbunden ist. Das Ausleseglied kann z.B. durch ein Widerstandselement gebildet werden, das zwischen der zusätzlichen Zone und Erde angeordnet ist, wodurch beim Auslesen an dem genannten elektrischen Anschluss Spannungsänderungen auftreten, die ein Mass für die Ladungsmenge sind, die über die zusätzliche Zone und über den Widerstand zwischen Erde und der auszulesenden Zone fliesst. Es sei bemerkt, dass dabei der Halbleiterkörper ebenfalls anThe additional zone can be connected to a charge carrier supplying source, e.g. earth, via the electrical connection. connected, so that the additional zone is always at a constant ground potential during operation. A preferred one Design that offers, among other things, great advantages, if the series of photosensitive elements form part of a grid photosensitive elements, is characterized by that the additional zone is connected to a readout element via said electrical connection. The selection link can e.g. be formed by a resistance element placed between the additional zone and earth, as a result of which voltage changes occur during reading at the said electrical connection, which are a measure of the amount of charge that flows through the additional zone and through the resistance between earth and the zone to be read. It should be noted that the semiconductor body is also on

409331/0969409331/0969

PHU.6691. - 13 - 21.12.73.PHU.6691. - 13 - 21.12.73.

Erdpotential gelegt werden kann, wodurch, abgesehen von z.B. den genannten Auslesesignalen, die im allgemeinen nur klein sind, praktisch kein Spannungsunterschied über dem pn-Uebergang zwischen der zusätzlichen Zone und dem Halbleiterkörper auftritt.Ground potential can be placed, whereby, apart from e.g. the readout signals mentioned, which are generally only small, practically no voltage difference across the pn junction between the additional zone and the semiconductor body occurs.

Ausser den genannten Spannungsänderungen, die dem elektrischen Anschluss der zusätzlichen Zone entnommen werden können und die ein Mass für die Menge absorbierter Strahlung sind, werden am elektrischen Anschluss auch Spannungsänderungen auftreten, die mit der Modulation der Inversionskanäle zwischen den photοempfindIichen Elementen und der zusätzlichen Zone im Zusammenhang stehen. Daher ist eine bevorzugte Aus— führungsform, bei der der Einfluss derartiger durch das Modulieren der Inversionskanäle herbeigeführter Störsignale erheblich verringert werden kann, nach, der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass auf der Isolierschicht eine weitere Gate-Elektrode angebracht ist, die mit der zuerst erwähnten oberhalb der Zone der Reihe liegenden Gate-Elektrode praktisch identisch ist, während im Halbleiterkörper eine weitere Ober— flächenzone vom zweiten Leitfähigkeitstyp angebracht ist, die, auf die Oberfläche gesehen, neben einem Ende der weiteren Gate-Elektrode liegt, aber an dieses Ende grenzt, wobei das an die zusätzliche Zone grenzende Ende der zuerst erwähnten Gate-Elektrode leitend mit dem "genannten Ende der weiteren Gate-Elektrode verbunden ist und die anderen Enden der Gate-Elektroden ebenfalls leitend miteinander verbunden sind, während die weitere Oberflächenzone mit dem elektrischen Anschluss versehen ist, der mit einem Ausleseglied verbunden ist,Except for the voltage changes mentioned, which are taken from the electrical connection of the additional zone and which are a measure of the amount of radiation absorbed, there are also voltage changes at the electrical connection occur with the modulation of the inversion channels between the photosensitive elements and the additional Zone related. Therefore, it is a preferred embodiment in which the influence of such by modulating the inversion channels caused interference signals can be significantly reduced, according to the invention thereby characterized in that a further gate electrode is attached to the insulating layer, the same as the first mentioned the gate electrode lying above the zone of the row is practically identical, while in the semiconductor body a further upper- Surface zone of the second conductivity type is attached, which, seen on the surface, next to one end of the other Gate electrode lies, but adjoins this end, the end adjoining the additional zone being the first mentioned Gate electrode is conductively connected to the "mentioned end of the further gate electrode and the other ends of the gate electrodes are also conductively connected to one another, while the further surface zone with the electrical Connection is provided which is connected to a readout element,

409831/0969409831/0969

PHN.6691. - 14 - 21.12.73.PHN.6691. - 14 - 21.12.73.

wodurch beim Auslesen der Zone ein Differenzsignal zwischen dem mit der zusätzlichen Zone verbundenen Ausleseglied und dem mit der weiteren Oberflächenzone verbundenen Ausleseglied entnommen werden kann, wobei das Auftreten von Störsignalen infolge des Modulierens der genannten Xnversionskanäle wenigstens gr3sstenteils vermieden werden kann.whereby when reading out the zone a difference signal between the readout member connected to the additional zone and the readout member connected to the further surface zone can be taken, the occurrence of interference signals as a result of the modulation of said Xnversionkanals at least can largely be avoided.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung, bei der sich die zusätzliche Zone längs der ganzen Reihe photoempfindliche Elemente bildender Zonen erstreckt, ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der Isolierschicht eine weitere Gate-Elektrode angebracht ist, die mit der zuerst genannten oberhalb der Zonen der Reihe angebrachten Gate-Elektrode praktisch identisch ist, während im Halbleiterkörper eine weitere Oberflächenzone vom zweiten Leitfähigkeitstyp angebracht ist, die sich, auf die Oberfläche gesehen, längs der ganzen ireiteren Gate-Elektrode erstreckt und längs der ganzen weiteren Gate-Elektrode neben dieser weiteren Gate-Elektrode liegt, aber an diese Elektrode grenzt, wobei wenigstens die Enden der weiteren Gate-Elektrode leitend mit den Enden der zuerst genannten Gate-Elektrode verbunden sind, und wobei die weitere Oberflächenzone mit einem elektrischen Anschluss versehen ist, der mit einem Ausleseglied verbunden ist, wodurch beim Auslesen der Zonen der Reihe ein Differenzsignal zwischen dem mit der zusätzlichen Zone verbundenen Ausleseglied und dem mit der weiteren Oberflächenzone verbundenen Ausleseglied entnommen werden kann, wobei das Auftreten von Störsignalen infolge des ModulierensAnother preferred embodiment of a semiconductor arrangement according to the invention, in which the additional zone is photosensitive along the entire row Elements forming zones extends, is characterized in that a further gate electrode is attached to the insulating layer which is practically identical to the first-mentioned gate electrode attached above the zones of the row, while in the semiconductor body another surface zone from The second conductivity type is applied, which, when viewed from the surface, extends along the whole of the less conductive gate electrode extends and lies along the entire further gate electrode next to this further gate electrode, but on this electrode adjoins, at least the ends of the further gate electrode being conductive with the ends of the first-mentioned gate electrode are connected, and wherein the further surface zone with an electrical connection is provided which is connected to a readout member, whereby when reading out the zones the series a difference signal between that with the additional The readout member connected to the zone and the readout member connected to the further surface zone can be removed, the occurrence of spurious signals as a result of the modulation

409831/0969409831/0969

PHN.6691. - 15 - 21.12.73.PHN.6691. - 15 - 21.12.73.

der Inversionskanäle wenigstens grösstenteils vermieden werden kann. the inversion channels can at least for the most part be avoided.

Es sei bemerkt, dass in den beiden letzten bevorzugten Ausführungsformen einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung die weitere Gate-Elektrode und die weitere Oberflächenzone nicht neben oder direkt nahe bei den Zonen der Reihe und der oberhalb der Zonen angebrachten Gate-Elektrode angebracht zu werden brauchen, sondern an jeder dazu geeigneten Stelle im Halbleiterkörper angebracht werden können.It should be noted that in the last two preferred embodiments of a semiconductor device according to the invention the further gate electrode and the further surface zone not next to or directly close to the zones of the row and the need to be applied above the zones attached gate electrode, but at any suitable location in the Semiconductor body can be attached.

Dadurch, dass die.weitere Gate-Elektrode in diesen bevorzugten AusfUhrungsformen mit der oberhalb der Zonen der Reihe angebrachten Gate-Elektrode praktisch identisch ist, und dass die weitere Gate-Elektrode auf die beschriebene ¥eise zu der zuerst genannten Gate-Elektrode parallel geschaltet ist, können in dem Halbleiterkörper unter der weiteren Gate-Elektrode Inversionskanäle auf praktisch die gleiche Weise wie und praktisch zugleich mit den Inversionskanälen unterhalb der zuerst genannten Gate-Elektrode moduliert werden, Vielehe Inversionskanäle dadurch praktisch keinen Beitrag mehr zu dem Differenzsignal zwischen den beiden Auslesgliedern liefern werden.By having the other gate electrode in these preferred embodiments with the above the zones of the Row attached gate electrode is practically identical, and that the further gate electrode in the same way as described is connected in parallel to the first-mentioned gate electrode, can in the semiconductor body under the further gate electrode Inversion channels in practically the same way as and practically at the same time as the inversion channels below the first mentioned gate electrode are modulated, many inversion channels thereby practically no more contribution to it the difference signal between the two readout elements will deliver.

Die Erfindung bietet grosse Vorteile in einer Halbleiteranordnung, die im wesentlichen eine einzige Reihe photoempfindlicher Elemente enthält. Eine derartige Halbleiteranordnung kann z.B. zur Bestimmung der Lage eines Strahlungspunktes oder Lichtfleckes verwendet werden. Ein wichtiger Vorteil der Erfindung besteht jedoch, wie bereits bemerkt wurde,The invention offers great advantages in a semiconductor arrangement, which contains essentially a single row of photosensitive elements. Such a semiconductor device can e.g. be used to determine the position of a radiation point or light spot. An important However, as has already been noted, the advantage of the invention is

40983 1 /096940983 1/0969

PHN.6691. - 16 - 21.12.73.PHN.6691. - 16 - 21.12.73.

darin, dass eine derartige Reihe photoempfindlicher Elemente in einer Halbleiteranordnung nach, der Erfindung leicht zu einem zweidimensionalen Gitter oder zu einer zweidiraensionalen Matrix solcher photo empfindlicher Elemente erweitert werden kann. Daher ist■eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass in dem an die Oberfläche grenzenden Teil des Halbleiterkörpers eine Anzahl praktisch paralleler nebeneinander liegender Reihen nebeneinanderliegender Oberflächenzonen vom zweiten Leitfähigkeitstyp angebracht sind, die ein Gitter photoempfind lieh er Elemente bilden, während darin weiter eine Anzahl zusätzlicher Zonen vom zweiten Leitfähigkeitstyp vorhanden ist, die zu je einer Reihe von Zonen gehören und mit einem elektrischen Anschluss versehen sind, wobei auf der Oberfläche eine Isolierschicht angebracht ist, die jede der Zonen des Gitters bedeckt und auf der eine Anzahl Gate-Elektroden angebracht sind, die zu je einer Reihe von Zonen gehören, wobei die Zonen jeder Reihe wenigstens grösstenteils unter der zugehörigen Gate-Elektrode liegen, wodurch mit Hilfe der zugehörigen Gate-Elektrode dr.e Zonen einer Reihe kapazitiv aufgeladen werden können, wobei die pn—Uebergänge zwischen den Zonen und dem Halbleiterkörper in der Sperrichtung vorgespannt werden, und wobei die zu jeder Reihe gehörige zusätzliche Zone, auf die Oberfläche gesehen, neben der zugehörigen Gate-Elektrode liegt, aber an diese Elektrode grenzt, während weiter Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Zonen jeder Reihe nacheinander mittels mit der zugehörigen Gate-in having such a set of photosensitive elements in a semiconductor device according to the invention easily a two-dimensional grid or a two-dimensional grid Matrix of such photosensitive elements can be expanded. Hence another preferred embodiment is one Semiconductor arrangement according to the invention, characterized in that in the part of the semiconductor body adjoining the surface a number of practically parallel juxtaposed rows of juxtaposed surface zones from the second Conductivity type attached to a grid photosensitive lent form elements, while further therein a number of additional zones of the second conductivity type are present which each belong to a series of zones and are provided with an electrical connection, with the Surface an insulating layer is applied, which covers each of the zones of the grid and on which a number of gate electrodes are attached, each belonging to a row of zones, the zones of each row at least for the most part below of the associated gate electrode, whereby with the aid of the associated gate electrode dr.e zones of a series are capacitive can be charged, the pn junctions between the zones and the semiconductor body being biased in the reverse direction and the additional zone belonging to each row, seen on the surface, next to the associated zone Gate electrode is, but adjoins this electrode, while further means are provided with the help of which the zones each row one after the other by means of the associated gate

409831/0969409831/0969

PHN.6691. - 17 - 21.1 2". 73.PHN.6691. - 17 - 21.1 2 ". 73.

Elektrode zu erzeugender InversionskanSle mit der zugehörigen zusätzlichen Zone verbunden werden können.Electrode to be created inversion channel with the associated additional zone can be connected.

Die zusätzlichen Zonen können mit je einem Ausleseglied, z.B. einem Widerstandselement, verbunden sein, wodurch die Reihen photoempfindlicher Elemente nacheinander ausgelesen und aufs neue aufgeladen werden können.. Eine bevorzugte Ausführungsform, die u.a. den Vorteil aufweist, dass die Struktur der Halbleiteranordnung sehr gedrängt sein kann, ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichenThe additional zones can each be equipped with a readout element, e.g. a resistance element, whereby the Rows of photosensitive elements can be read out one after the other and recharged .. A preferred embodiment, which among other things has the advantage that the structure of the semiconductor device can be very compact, is according to the Invention characterized in that the additional

Zonen in einer praktisch quer auf den genannten Reihen stehende Spalte angeordnet sind und von der Isolierschicht bedeckt sind, wobei die elektrischen Anschlüsse der zusätzlichen Zonen eine weitere Oberflächenzone vom zweiten Leitfähigkeitstyp enthalten, die mit einem elektrischen Anschlusskontakt versehen ist und sich, auf die Oberfläche gesehen, "längs der ganzen Spalte zusätzlicher Zonen erstreckt, und wobei auf der Isolierschicht eine zusätzliche Gate-Elektrode angebracht ist, die sich, auf die Oberfläche gesehen, ebenfalls längs der ganzen Reihe zusätzlicher Zonen erstreckt und zwischen den zusätzlichen Zonen und der weiteren Oberflächenzone liegt, wobei Mittel vorgesehen sind;, mit deren. Hilfe die zusätzlichen Zonen nacheinander mittels mit der zusätzlichen Gate-Elektrode zu modulierenden Inversionskanäle mit der genannten weiteren Oberflächenzone verbunden werden können.Zones are arranged in a practically transverse column on the said rows and covered by the insulating layer are, wherein the electrical connections of the additional zones contain a further surface zone of the second conductivity type, which is connected to an electrical connection contact is provided and, viewed on the surface, "extends along the entire column of additional zones, and wherein on the An additional gate electrode is attached to the insulating layer, which, when viewed from the surface, is also along the extends a whole series of additional zones and lies between the additional zones and the further surface zone, means are provided; with their. Help the extra Zones one after the other by means of inversion channels to be modulated with the additional gate electrode with the mentioned further Surface zone can be connected.

Die genannte weitere Oberflächenzone kann dabei mit einem Auslesewiderstand verbunden werden. In dieser AusfUhrungs· form können die zu derselben Spalte der Matrix gehörigenThe mentioned further surface zone can be used with be connected to a readout resistor. In this version form can belong to the same column of the matrix

409831/0969409831/0969

PHN.6691. - 18 - 21.12.73.PHN.6691. - 18 - 21.12.73.

photoempfindlichen Elemente nacheinander ausgelesen werden, wonach die zu einer nächsten Spalte der Matrix gehörigen Elemente ausgelesen werden können. Um dabei die zusätzlichen Zonen jeweils nacheinander mit der genannten weiteren Oberflächenzone vom zweiten Leitfähigkeitstyp verbinden zu können, kann die zusätzliche Gate-Elektrode vorteilhaft mit zwei an den Enden liegenden Anschlusskontakten versehen sein, wodurch über der zusätzlichen Gate-Elektrode ein Potentialgefälle parallel zu der Längsrichtung der Spalte zusätzlicher Zonen erhalten werden kann.Photosensitive elements are read out one after the other, after which they belong to a next column of the matrix Elements can be read out. In order to do this, the additional zones in each case one after the other with the further surface zone mentioned To be able to connect the second conductivity type, the additional gate electrode can advantageously have two be provided at the ends lying connection contacts, whereby across the additional gate electrode, a potential gradient parallel to the longitudinal direction of the column of additional zones can be obtained.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Halbleite: anordnung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe zeitweilig eine Spannung an die Gate-Elektrode angelegt werden kann, wobei die Zonen der Reihe kapazitiv aufgeladen und die pn-Uebergänge zwischen den Zonen und dem Halbleiterkörper in der Sperrrichtung vorgespannt werden, während weiter durch diese Mittel zum Auslesen der Zonen anschliessend eine Spannung an die Gate-Elektrode angelegt wird, wobei in dem Halbleiterkörper Inversionskanäle gebildet werden, die die Zonen der Reihe nacheinander mit der zusätzlichen Zone verbinden.Another preferred embodiment of a semiconductor: arrangement according to the invention is characterized in that means are provided, with the help of which a Voltage can be applied to the gate electrode, the zones of the series being charged capacitively and the pn junctions are reverse biased between the zones and the semiconductor body while continuing by these means in order to read out the zones, a voltage is then applied to the gate electrode, wherein in the semiconductor body Inversion channels are formed, which connect the zones one after the other with the additional zone.

Falls z.B. die Zonen der Reihe, die die photoempfindlichen Elemente bilden, durch p-leitende Zonen gebildet werden, können die in den Zonen vorhandenen Majoritätsladuiigsträger, also Löcher, aus den Zonen dadurch herausgetrieben werden, dass z.B. zwischen der Gate-Elektrode und dem Halbleiterkörper eine positive Spannung angelegt wird. Indem dieFor example, if the zones in the row that are photosensitive Form elements, are formed by p-conductive zones, the majority charge carriers present in the zones, i.e. holes, which are driven out of the zones, e.g. between the gate electrode and the semiconductor body a positive voltage is applied. By the

409831 /0969409831/0969

X.6691. - 19 - 21.12.73.X.6691. - 19 - 21.12.73.

Spannung an der Gate-Elektrode anschliessend herabgesetzt wird, wird das Potential der Zonen ebenfalls abnehmen, wodurch die pn—TJebergänge zwischen den Zonen und dem n—leitenden Halbleiterkörper in der Sperrichtung vorgespannt werden und die Zonen im aufgeladenen Zustand bleiben.The voltage at the gate electrode is then reduced is, the potential of the zones will also decrease, whereby the pn-T junction between the zones and the n-conducting Semiconductor bodies are biased in the reverse direction and the zones remain in the charged state.

Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet dass die genannten Mittel zum Anlegen einer Spannung an die Gate-Elektrode,'wobei die Zonen der Reihe kapazitiv aufgeladen werden, eine Spannungsquelle enthalten, die eine Spannung liefert, wobei in wenigstens einer Anzahl Zonen der Reihe Inversionsgebiete vom ersten Leitfähigkeitstyp gebildet werden, die an die Oberfläche grenzen und die Zonen von der Oberfläche trennen. Diese bevorzugte Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass, ungeachtet z,B, des Vorhandenseins eines Potentialgefälles über der Gate-Elektrode oder ungeachtet einer etwaigen Ungleichmässigkeit in der Isolierschicht, die Zonen der Reihe auf denselben Pegel aufgeladen werden können, dadurch, dass, wenn die Spannung an der Gate-Elektrode einmal denjenigen Wert angenommen hat, bei dem in eine Zone Inversion des Leitfähigkeitstyps aufgetreten ist, eine weitere Zunahme dieser Spannung die verbleibenden Majoritätsladungsträger in den Zonen nicht oder nahezu nicht mehr beeinflussen wird, weil diese nahezu völlig von den gebildeten Inversionsschichten gegen die Gate-Elektrode abgeschirmt werden. A preferred embodiment is characterized in that said means for applying a voltage to the Gate electrode, 'where the zones of the series are capacitively charged contain a voltage source that is a voltage supplies, wherein inversion regions of the first conductivity type are formed in at least a number of zones of the series that border the surface and separate the zones from the surface. This preferred embodiment has the advantage that, regardless of e.g. the presence of a potential gradient across the gate electrode or regardless any unevenness in the insulating layer, the zones of the series can be charged to the same level, in that when the voltage is applied to the gate electrode once has assumed the value at which inversion of the conductivity type has occurred in one zone, another An increase in this voltage does not influence the remaining majority charge carriers in the zones or almost no longer influence them because these are almost completely shielded from the gate electrode by the inversion layers formed.

Sine weitere bevorzugte Ausführungsform einer erfindungs- ' gemessen Halbleiteranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass weiter Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe ein Potential-Another preferred embodiment of a fiction ' measured semiconductor arrangement is characterized in that further means are provided with the help of which a potential

409831/0969409831/0969

PHN.6691. - 20 - 21.12.73.PHN.6691. - 20 - 21.12.73.

gefälle parallel zu der Längsrichtung der Reihe über der Gate-Elektrode angelegt wird.slope parallel to the longitudinal direction of the row above the Gate electrode is applied.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:Some embodiments of the invention are shown in FIG Drawing shown and are described in more detail below. Show it:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen. Teil einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung, "Fig. 1 is a plan view of a. Part of a semiconductor device according to the invention, "

Pig, 2 einen Querschnitt durch die Halbleiteranordnung nach Fig. 1 längs der Linie H-II der Fig. 1,Pig, 2 shows a cross section through the semiconductor device according to Fig. 1 along the line H-II of Fig. 1,

Fig. .3 den zeitlichen Verlauf einer zur Anwendung in der Halbleiteranordnung nach Fig. 1 geeigneten Wechselspannung,FIG. 3 shows the time profile of an alternating voltage suitable for use in the semiconductor arrangement according to FIG. 1,

Fig. h und 5 den zeitlichen Verlauf der von der Halbleiteranordnung nach Fig. 1 gelieferten elektrischen Signale,FIGS. H and 5 show the time course of the electrical signals supplied by the semiconductor arrangement according to FIG. 1,

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Teil einer zweiten Halbleiteranordnung nach der Erfindung,6 shows a plan view of part of a second semiconductor device according to the invention,

Fig. 7 einen Querschnitt längs der Linie VII-VII der Fig. 6 durch die Halbleiteranordnung nach Fig. 6,7 shows a cross section along the line VII-VII in FIG. 6 through the semiconductor arrangement according to FIG. 6,

Fig. 8 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Erfindung,8 shows a plan view of a further embodiment of the invention,

Fig. 9 einen Querschnitt längs der Linie IX-IX der Fig. 8 durch die Ausführungsform nach Fig. 8,9 shows a cross section along the line IX-IX in FIG. 8 through the embodiment according to FIG. 8,

Fig. 10 einen Querschnitt längs der Linie X-X der Fig. 8 durch die Ausführungsform nach Fig. 8,10 shows a cross section along the line X-X in FIG. 8 through the embodiment according to FIG. 8,

Fig. 11 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung, 11 shows a plan view of a further embodiment of a semiconductor arrangement according to the invention,

409831/0969409831/0969

PHN.6691. - 21 - 21.12.73.PHN.6691. - 21 - 21.12.73.

Fig. 12 einen Querschnitt längs der Linie XII-XII der Fig. 11 durch die Halbleiteranordnung nach Fig. 11,FIG. 12 shows a cross section along the line XII-XII in FIG. 11 through the semiconductor arrangement according to FIG. 11,

Fig. 13 eine Draufsicht auf eine.weitere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Halbleiteranordnung, und 13 shows a plan view of a further embodiment of a semiconductor arrangement according to the invention, and

Fig. Ik einen Teil der Halbleiteranordnung.nach Fig. 2 beim Betrieb.Fig. Ik shows a part of the semiconductor arrangement according to Fig. 2 during operation.

Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht auf einen Teil einer Halbleiteranordnung, insbesondere eines Bildsensors, nach der Erfindung. Ein Querschnitt längs der Linie H-II durch diese Halbleiteranordnung ist sciiematisch in Fig. 2 •dargestellt, in der weiter schematisch elektrische Schaltungselemente, wie ein Widerstand, Spannungsquellen u.dgl., zur Verdeutlichung der Wirkung der Halbleiteranordnung gezeigt sind.Fig. 1 is a schematic plan view of a part a semiconductor arrangement, in particular an image sensor, according to the invention. A cross section along the line H-II this semiconductor arrangement is shown schematically in FIG. 2, in which further schematically electrical circuit elements, such as a resistor, voltage sources and the like. Shown to illustrate the effect of the semiconductor arrangement are.

Die in dieser Figur gezeigte Halbleiteranordnung dient zur Umwandlung elektromagnetischer Strahlung-, wie Licht, in ein elektrisches Signal und enthält einen Halbleiterkör- ■-per 1'mit einem an.eine"Oberfläche 2 grenzenden Teil 3 vom ersten Leitfähigkeitstyp. Im vorliegenden Ausfiihrungsbeispiel wird ein Halbleiterkörper 1 aus η-leitendem Silicium verwendet.The semiconductor arrangement shown in this figure is used to convert electromagnetic radiation, such as light, into an electrical signal and contains a semiconductor body 1 'with a part 3 bordering on a "surface 2 of the first conductivity type. In the present exemplary embodiment a semiconductor body 1 made of η-conductive silicon is used.

In den an die Oberfläche 2 grenzenden Teil 3 des HaIbleiterkörpers 1 ist eine Reihe nebeneinander liegender p-leitender Oberflächenzonen 4-12 eingebettet. Von diesen Zonen bilden die Oberflächenzonen 5-12 eine Reihe photoempfindlicher Elemente, während die Oberf lächenz'one k eine zusätzliche Zone bildet, die mit einem elektrischen Anschluss versehen ist. In Fig. 1 sind die p-leitenden OberflächenzonenIn the part 3 of the semiconductor body 1 adjoining the surface 2, a series of p-conductive surface zones 4-12 lying next to one another is embedded. Of these zones, the surface zones 5-12 form a number of photosensitive elements, while the surface zone k forms an additional zone which is provided with an electrical connection. In Fig. 1 are the p-type surface zones

.■ ■ 409831/0969. ■ ■ 409831/0969

PUN". 6691. - 22 - 21.12.73.PUN ". 6691. - 22-21.12.73.

h - 12 mit gestrichelten Linien dargestellt. h - 12 shown with dashed lines.

Auf der Oberfläche 2 ist eine Isolierschicht 14 aus Siliciumoxid angebracht, die wenigstens die Zonen 5-12 der Reihe photοempfindlicher Elemente bedeckt. Die Isolierschicht die der Deutlichkeit halber in Fig. 1 nicht dargestellt ist, ist annahmeweise für zu detektierende Strahlung "durchlässig.An insulating layer 14 is made on the surface 2 Silica attached covering at least the zones 5-12 of the series of photosensitive elements. The insulating layer which is not shown in FIG. 1 for the sake of clarity, is assumed to be "permeable to radiation to be detected".

Auf der Isolierschicht 14 ist eine Gate-Elektrode angebracht, mit deren Hilfe in dem Halbleiterkörper 1 an die Oberfläche 2 grenzende Inversionskanäle moduliert werden können, um die Zonen 5-12 der Reihe leitend mit der zusätzlichen Zone 4 verbinden zu können. Dabei ist der Ausdruck "moduliert" in dem Sinne zu verstehen, dass durch das Anlegen einer geeigneten Spannung an die Gate-Elektrode 15 die genannten Inversionskanäle in dem Halbleiterkörper induziert werden.On the insulating layer 14 is a gate electrode attached, with the help of which in the semiconductor body 1 to the Surface 2 adjacent inversion channels can be modulated to conduct the zones 5-12 of the series with the additional Zone 4 to be able to connect. The term "modulated" is to be understood in the sense that by applying a suitable voltage to the gate electrode 15 induces said inversion channels in the semiconductor body will.

Jede der Zonen 5-12 der Reihe liegt dabei wenigstens grösstenteils, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aber vollständig, unter der Gate-Elektrode 15» wodurch, wie noch hervorgehen wird, wenn näher auf die Wirkung der hier beschriebenen Halbleiteranordnung eingegangen wird, mit Hilfe der Gate-Elektrode 15 die Zonen 5-12 der Reihe kapazitiv aufgeladen werden können, wobei die pn—Uebergänge 16 zwischen den Zonen 5-12 und dem Halbleiterkörper 1 in der Sperrrichtung vorgespannt werden. Zu diesem Zweck sind noch weitere Mittel, wie die mit der Gate-Elektrode 15 verbundene Spannungs quelle 20, vorgesehen.Each of the zones 5-12 of the row is at least for the most part, but in the present exemplary embodiment completely, under the gate electrode 15 »which, as will become apparent when closer to the effect of the here described Semiconductor arrangement is entered, with the help of the gate electrode 15, the zones 5-12 of the series capacitive can be charged, the pn junctions 16 between the zones 5-12 and the semiconductor body 1 are biased in the reverse direction. There are others for this purpose Means, such as the voltage source 20 connected to the gate electrode 15, are provided.

409831 /0969409831/0969

Pill·!. 6691. - 23 - 21.12.73.Pill · !. 6691. - 23 - 21.12.73.

Die zusätzliche Zone k ist, auf die Oberfläche 2 gesehen, neben der Gate-Elektrode 15 gelegen, aber grenzt an diese Elektrode,The additional zone k is located next to the gate electrode 15, seen on the surface 2, but adjoins this electrode,

Dabei ist unter dem Ausdruck "neben, aber angrenzend" eine derartige Positionierung zu verstehen, dass, wie bei einem Feldeffekttransistor mit isolierter Gate-Elektrode, an die zusätzliche Zone h grenzende Inversionskanäle rait Hilfe der Gate-Elektrode 15 moduliert werden können. Unter dein Ausdruck "neben, aber angrenzend" ist daher auch eine Struktur zu verstehen, bei der, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, die zusätzliche Zone 4 teilweise von der Gate-Elektrode überlappt wird. Weiter sind Mittel vorgesehen, um die Zonen 5-12 der Reihe nacheinander mit Hilfe mit der Gate-Elektrode zu erzeugender Inversionskanäle mit der zusätzlichen Zone 4 zu verbinden. Die Gate-Elektrode 15 enthält zwei zu diesen Mitteln gehörige und an den Enden der Reihe liegende Anschlusskontakte 17 und 18, die in den Fig. 1 und 2 nur schematisch dargestellt sind. Hit Hilfe dieser Anschlusskontakte kann über der Gate-Elektrode 15 ein Potentialgefälle parallel zu der Längsrichtung der Reihe erhalten werden, zu welchem Zweck weiter Mittel, wie die Spannungsquelle 19, vorgesehen sind.The expression “next to, but adjacent” is to be understood as positioning such that, as in the case of a field effect transistor with an insulated gate electrode, inversion channels bordering the additional zone h can be modulated with the aid of the gate electrode 15. The expression “next to, but adjacent” is therefore also to be understood as a structure in which, as in the present exemplary embodiment, the additional zone 4 is partially overlapped by the gate electrode. Means are also provided to connect the zones 5-12 one after the other to the additional zone 4 with the aid of inversion channels to be generated with the gate electrode. The gate electrode 15 contains two connection contacts 17 and 18 belonging to these means and located at the ends of the row, which are only shown schematically in FIGS. 1 and 2. With the aid of these connection contacts, a potential gradient parallel to the longitudinal direction of the row can be obtained across the gate electrode 15, for which purpose further means, such as the voltage source 19, are provided.

In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel, in dem ein: Halbleiterkörper aus n-leitendem Halbleitermaterial besteht _a wird die Gate-Elektrode 15 zu diesem Zweck mit einer Spannungsquelle TJ? derart verbunden,, dass die positive Klemme der Spannungsquelle 19 mit dem Anschlusskontakt 18 und die -negative Klemme der Spannungsquelle I9 mit dem in der NäheIn the exemplary embodiment described here, in which: a semiconductor body consists of n-conducting semiconductor material _a is the gate electrode 15 for this purpose with a voltage source TJ? connected in such a way that the positive terminal of the voltage source 19 with the connection contact 18 and the negative terminal of the voltage source I9 with the one in the vicinity

409831/0969 ·409831/0969

- 24 - ' PHN.6691.- 24 - 'PHN.6691.

21.12.73.12/21/73.

der zusätzlichen Zone 4 liegenden Anschlusskontakt 17 verbunden ist.the additional zone 4 lying connection contact 17 connected is.

Die zusätzliche Zone 4 wird durch die Oberflächenzone gebildet, die an dem auf der linken Seite liegenden Ende der Reihe nebeneinander liegender Oberfläclienzonen 4-12 gelegen ist. Dadurch, dass nun die mittlere Spannung oder das mittlere Potential an der Gate-Elektrode als Funktion der Zeit mittels der WechselspanriungsquelIe 20 geändert wird, können an die Oberfläche 2 grenzende Inversionskanäle moduliert werden, die, ausgehend von der zusätzlichen Zone 4_f in der Längsrichtung der Reihe 4-12 gesehen, eine veränderliche Länge aufweisen.The additional zone 4 is formed by the surface zone which is located on the left-hand side of the row of adjacent surface zones 4-12. Since the mean voltage or the mean potential at the gate electrode is changed as a function of time by means of the alternating voltage source 20, inversion channels bordering the surface 2 can be modulated, which, starting from the additional zone 4 _f , extend in the longitudinal direction of the Row 4-12 seen, have a variable length.

Die zusätzliche Zone 4 ist weiter über den elektrischen Anschluss 14 mit dem Auslesewiderstand 21 verbunden. "Wie aus Pig. 2 hervorgeht, ist der Auslesewiderstand 21, gleich wie der Halbleiterkörper 1, weiter an Erde gelegt.The additional zone 4 is further above the electrical Terminal 14 connected to readout resistor 21. "How out Pig. 2, the readout resistor 21, like the semiconductor body 1, is further connected to earth.

Obwohl die bisher beschriebene Struktur, die die Zonen 4 - 12, die Gate-Elektrode 15 und den-Ausleswiderstand 21 enthält, unbedingt genügend ist, ist auf der Isolierschicht eine weitere Gate-Elektrode 24 angebracht. Diese Gate-Elektrode 24 ist, z.B. in bezug auf Material und Abmessungen, mit der oberhalb der Zonen 5-12 angebrachten. Gate-Elektrode 15 praktisch identisch. In dem Halbleiterkörper 1 ist ausserdem eine weitere p-leitende Oberi'lächenzone 22 angebracht, die, wie in Fig. 1 dargestellt ist, auf die Oberfläche 2 gesehen, neben dem linken Ende der v/eiteren Gate—Elektrode 24 liegt, aber an dieses Ende grenzt. In Fig. 1 ±st die weitere Oberflächenzone 22 mit gestrichelten Linien dargestellt,Although the structure described so far, which includes the zones 4-12, the gate electrode 15 and the readout resistor 21 contains, is absolutely sufficient, a further gate electrode 24 is applied to the insulating layer. This gate electrode 24 is, for example in terms of material and dimensions, with the attached above zones 5-12. Gate electrode 15 is practically identical. In the semiconductor body 1 is also a further p-conducting surface zone 22 is attached which, as shown in FIG. 1, viewed on the surface 2, lies next to the left end of the further gate electrode 24, but borders on this end. In Fig. 1 the further surface zone 22 is shown with dashed lines,

409831/0969409831/0969

PHN.6691. - 25 - 21.12.73.PHN.6691. - 25 - 21.12.73.

Das an die zusätzliche Zone 4 grenzende linke Ende der Gate-Elektrode 15 ist über eine schematisch mit einem Verbindungsdraht 100 angegebene Verbindung leitend mit dem an die weitere Oberflächenzone 22 grenzenden Ende der weiteren Gate-Elektrode 24 verbunden, während das rechte Ende der Gate-Elektrode 15 ebenfalls über einen Verbindungsdraht leitend mit dem rechten Ende der Gate-Elektrode 24 verbunden ist.The left end of the gate electrode 15 adjoining the additional zone 4 is shown schematically with a Connection wire 100 specified connection conductive with the end of the further surface zone 22 adjacent Gate electrode 24 connected, while the right end of the gate electrode 15 also via a connecting wire is conductively connected to the right end of the gate electrode 24.

Die weitere Oberflächenzone 22 ist mit einem elektrischen Anschluss 23 in Form eines Anschlusskontakts versehen, der über eine Oeffnung in der Isolierschicht -14 mit der weiteren Zone 22 kontaktiert ist.The further surface zone 22 is with an electrical Connection 23 provided in the form of a connection contact, which via an opening in the insulating layer -14 with the further zone 22 is contacted.

Der Anschlusskontakt 23 ist mit einem in Fig. 1 nicht dargestellten Ausleseglied verbunden, das mit dem Auslesewiderstand 21 (Fig. 2) praktisch identisch ist und zwischen dem Anschlusskontakt 23 und Erde eingeschaltet ist. Dadurch kann beim Auslesen der Zonen 5-12 ein Differenzsignal zwischen dem mit der zusätzlichen Zone 4 verbundenen Ausleseglied 21 und dem eben genannten mit der Oberflächenzone verbundenen Ausleseglied entnommen werden, wobei das Auftreten von StorSignalen infolge des Modulierens der Inversionskanäle unter der Gate-Elektrode 15 wenigstens grösstenteils dadurch vermieden werden kann, dass entsprechende Modulation praktisch identischer Inversionskanäle unter den Gate-Elektroderi 15 und 24 auftritt.The connection contact 23 is connected to a readout element, not shown in FIG. 1, which is connected to the readout resistor 21 (Fig. 2) is practically identical and is connected between the connection contact 23 and earth. Through this When reading out zones 5-12, a difference signal can be generated between the readout element connected to the additional zone 4 21 and the aforesaid readout member connected to the surface zone, the occurrence of Stor signals as a result of the modulation of the inversion channels under the gate electrode 15, at least for the most part in this way it can be avoided that corresponding modulation of practically identical inversion channels under the gate electrodes 15 and 24 occurs.

Der Deutlichkeit halber sei bemerkt, dass in Fig." die weitere Gate-Elektrode 24 mit der weiteren Oberflächenzone 23 direkt neben der Gate-Elektrode 15 und den Zonen 4-12For the sake of clarity, it should be noted that in FIG. "The further gate electrode 24 with the further surface zone 23 directly next to the gate electrode 15 and the zones 4-12

409831/0969409831/0969

PHJf. 6691. - 26 - 21.12.73.PHJf. 6691. - 26 - 21.12.73.

angebracht ist, aber naturgeraäss auch anderswo auf dem Halbleiterkörper an einer dazu geeigneten Stelle angebracht werden kann.is appropriate, but naturally also elsewhere on the Semiconductor body attached to a suitable location can be.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist zwischen der Wechselstromquelle 20 und der Gate-Elektrode 15 noch eine Spannungsquelle 25 eingeschaltet, die auf einen derartigen Wert eingestellt wird, dass beim Betrieb, wenn die Spannungsquelle 20 keine Spannung liefert, unter der Gate-Elektrode 15 in dex· Nähe der zusätzlichen Zone h gerade noch keine Inversion des Leitfähigkeitstyps auftritt.As shown in FIG. 2, a voltage source 25 is also connected between the alternating current source 20 and the gate electrode 15, which voltage source is set to such a value that, during operation, when the voltage source 20 does not supply any voltage, it is below the gate electrode 15 in dex · near the additional zone h , no inversion of the conductivity type occurs.

Nun wird an Hand der Fig. 3 bis 5 die Wirkung der vorliegenden Halbleiteranordnung näher auseinandergesetzt. Zu diesem Zweck ist in Fig. 3 die von der Spannungsquelle 20 gelieferte Spannung V20 als Funktion der Zeit dargestellt, während in den Fig. k und 5 die Spannung V13 des Anschlusskontaktes 13 bzw. die Spannungsdifferenz (V23-V13) zwischen den Anschlusskontakten 23 und 13 als Funktion der Zeit dargestellt sind.The effect of the present semiconductor arrangement will now be explained in more detail with reference to FIGS. 3 to 5. For this purpose, 3 supplied by the voltage source 20 voltage V20 is shown as a function of time in Fig. While k in FIGS. And 5, the voltage V13 of the terminal 13 and the voltage difference (V23-V13) between the terminals 23 and 13 are shown as a function of time.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist,.weist die Spannung V20 als Funktion der Zeit einen dreieckigen Verlauf auf. Es leuchtet aber ein, dass die Spannung V20 auch andere sägeasahnförmige Formen, z.B. eine reine Sägezahnform, aufweisen kann.As can be seen from FIG. 3, the voltage V20 shows a triangular curve as a function of time. It is clear, however, that the voltage V20 can also be used in other forms Shapes, e.g. a pure sawtooth shape.

Es sei bemerkt, dass im folgenden der Deutlichkeit halber angenommen wird, dass die Schwellwertspannung, d.h. die Spannungsdifferenz zwischen dem Körper 1 und der Gate-Elektrode 15, wobei unter der Gate-Elektrode 15 Inversion des Leitfähigkeitstyps auftritt, gleich Null Volt ist. DieseIt should be noted that in the following, for the sake of clarity, it is assumed that the threshold voltage, i. the voltage difference between the body 1 and the gate electrode 15, with inversion of the conductivity type occurring under the gate electrode 15, equals zero volts. These

409831/0969409831/0969

PHN.6691. - 27 - 21.12.73.PHN.6691. - 27 - 21.12.73.

Schwellwertspannung kann in praktischen Folien u.a. infolge elektrischer Ladung in der Isolierschicht lh von Null verschieden sein. Es leuchtet jedoch ein, dass in diesem Falle die' Schwellwertspannung auf* einfache Weise z.B. dadurch ausgeglichen werden kann, dass die Spannungsquelle 23 auf einen geeigneten Wert eingestellt wird.In practical foils, the threshold voltage can differ from zero as a result of electrical charge in the insulating layer lh, among other things. It is clear, however, that in this case the threshold voltage can be compensated for in a simple manner, for example by setting the voltage source 23 to a suitable value.

Es wird z.B. zu dem in Fig. 3 mit' t_Q bezeichneten Zeitpunkt begonnen ', worauf V20 = O V und dann negativ wird. Wie bereits bemerkt wurde, ist die Einstellung der Anordnung derartig, dass bei V20 = 0 in der Nähe der zusätzlichen Zone gerade keine Inversion des Leitfähigkeitstyps in dem Körper 1 auftritt«It is started, for example, at the point in _{time designated in FIG. 3 with 't Q} ', whereupon V20 = 0V and then becomes negative. As has already been noted, the setting of the arrangement is such that at V20 = 0 in the vicinity of the additional zone there is just no inversion of the conductivity type in the body 1 «

Dadurch, dass anschliessend, wie in Fig. 3 dargestellt ist, die Spannung V20 abnimmt, wodurch die Spannung an der Gate-Elektrode 15 in der Nähe der zusätzlichen Zone h unter die Schwellwertspannung herabsinkt, tritt in dem Halbleiterkörper in der Nähe der zusätzlichen Zone h Inversion des LeitfShigkeitstyps auf und es werden p-leitende Inversionskanäle gebildet, die an die Isolierschicht 14 grenzen und die infolge des Potentialgefälles über der Gate-Elektrode 15 von der zusätzlichen Zone h her in einer zu der Längsrichtung der Reihe parallelen Richtung zeitlich eine zunehmende Länge aufweisen. Diese Inversionskanäle verbinden daher die p-leitenden Oberflächenzonen 5-12 der Reihe nacheinander mit der zusätzlichen Zone h. Because the voltage V20 subsequently decreases, as shown in FIG. 3, as a result of which the voltage at the gate electrode 15 in the vicinity of the additional zone h drops below the threshold voltage, occurs in the semiconductor body in the vicinity of the additional zone h inversion of the LeitfShigkeitstyps and there are formed p-type inversion channels which adjoin the insulating layer 14 and which due to the potential drop across the gate electrode 15 of the additional zone h forth time in a direction parallel to the longitudinal direction of the row direction of an increasing length of the . These inversion channels therefore connect the p-conducting surface zones 5-12 one after the other with the additional zone h.

Es sei bemerkt, dass, wie in der Draufsicht nach Fig. dargestellt ist, die Anschlusskontakte 17 und 18 der Gate-It should be noted that, as shown in the top view of FIG., The connection contacts 17 and 18 of the gate

409831/09 6 9409831/09 6 9

PHN.6691. - 28 - 21.12.73.PHN.6691. - 28 - 21.12.73.

Elektrode 15 leitend mit den Anschlusskontakten 27 und 28 der weiteren Gate-Elektrode 24 verbunden sind, wodurch ebenfalls unter der Gate-Elektrode 24 Inversionskanäle der beschriebenen Art gleichzeitig mit den Inversionskanälen unter der Gate-Elektrode 15 gebildet werden.Electrode 15 conductive with connection contacts 27 and 28 the further gate electrode 24 are connected, whereby likewise below the gate electrode 24 inversion channels of the type described simultaneously with the inversion channels below of the gate electrode 15 can be formed.

Die für die Bildung der Inversionskanäle benötigten Löcher, die von der zusätzlichen Zone 4 geliefert werden können, führen einen elektrischen Strom herbei, der von Erde über den Auslesewiderstand 21 zu der zusätzlichen Zone 4 fliesst, Dieser Strom wird aufrechterhalten, solange die Inversions-.kanäie infolge der zunehmenden negativen Spannung V20 länger werden, und seine Grosse nimmt sogar zu, dank der kapazitiven Kopplung zwischen der Gate-Elektrode 15 und den bereits gebildeten Inversionskanälen. Infolgedessen wird vom Zeitpunkt ι« an der Anschlusskontakt 13 eine zunehmende negative Spannung aufweisen, wie in Pig. 4 dargestellt ist.The holes required for the formation of the inversion channels, which are supplied by the additional zone 4 can cause an electric current that flows from earth via the readout resistor 21 to the additional zone 4, This current is maintained as long as the inversion channel as a result of the increasing negative voltage V20 becomes longer, and its size even increases thanks to the capacitive Coupling between the gate electrode 15 and the inversion channels already formed. As a result, from the timing ι «at the connection contact 13 an increasing negative Exhibit tension, as in Pig. 4 is shown.

Zu dem in Fig. 3 mit t.. bezeichneten Zeitpunkt erreicht die Sägezahnspannung V20 ihren Mindestwert Va, Dieser Wert ist derart gewählt, dass bei dieser Spannung die letzte Zone der Reihe, im vorliegenden Ausführungsbeispiel daher die Zone 12, mit Hilfe mit der Gate-Elektrode 15 erzeugter Inversionskanäle mit der zusätzlichen Zone 4 verbunden wird. ¥ie in Fig. 4 dargestellt ist, erreicht V13 zu dem Zeitpunkt t' ebenfalls einen Mindestwert.The sawtooth voltage V20 reaches its minimum value Va at the point in time denoted by t. Electrode 15 generated inversion channels is connected to the additional zone 4. ¥ ie shown in FIG. 4, V13 likewise reaches a minimum value at time t '.

Von dem Zeitpunkt t- an nimmt V20 (siehe Fig. 3) wieder allmählich zu. Die unter der Gate-Elektrode 15 gebildeten Inversionakanäle werden nun wieder abgebaut, wodurch überFrom the point in time t-, V20 (see FIG. 3) increases again gradually to. Those formed under the gate electrode 15 Inversion channels are now broken down again, whereby over

409831/0969409831/0969

PHN.6691. - 29 - 21.12.73.PHN.6691. - 29 - 21.12.73.

dem Widerstand 21 ein elektrischer Strom von der zusätzlichen Zone h zu Erde fliesst. Das Potential V13 des Anschlusskontaktes 13 (und somit naturgeraäss auch der zusätzlichen Zone 4) weist daher zu dem Zeitpunkt t₁ einen Sprung auf, wobei das Potential V13 von einem negativen in einen positiven Tfert Übergeht und dann, je nachdem die Inversionskanäle weiter abgebaut werden, allmählich Erdpotential erreicht«the resistor 21 an electric current flows from the additional zone h to earth. The potential V13 of the connection contact 13 (and thus of course also of the additional zone 4) therefore has _{a jump at the time t 1} , the potential V13 transitioning from a negative to a positive Tfert and then, depending on the inversion channels being further reduced, gradually reached earth potential "

Zu dem Zeitpunkt t₂ ist V20 wieder gleich Null Volt, wodurch zu diesem Zeitpunkt der ursprüngliche Zustand des Zeitpunktes t~ wiederhergestellt ist. Die Inversionskanäle sind völlig abgebaut, so dass über den Widerstand 21 kein Strom mehr fliesst und das Potential gleich Null Volt ist.' Dann nimmt die Spannung V20 zu, bis zu dem Zeitpunkt t~ die maximale (positive) Spannung Va erreicht wird. Die Konzentration an Elektronen im η-leitenden Halbleiterkörper wird an der Stelle der Grenzfläche zwischen dem Körper 1 und der Isolierschicht' 14 höher. Die dazu benötigten zusätzlichen Elektronen können über einen Leiter 29, der den Körper 1 mit Erde verbindet, zugeführt werden. Zugleich werden jedoch in den Zonen 5 - 12 vorhandene Löcher infolge der positiven Spannung an der Gate-Elektrode 15 aus den Zonen herausgetrieben. Die Zonen 5—12 werden daher kapazitiv aufgeladen.At the point in time t ₂ , V20 is again equal to zero volts, as a result of which the original state of the point in time t ~ is restored at this point in time. The inversion channels are completely dismantled, so that no more current flows through the resistor 21 and the potential is equal to zero volts. ' The voltage V20 then increases until the maximum (positive) voltage Va is reached at the point in time t ~. The concentration of electrons in the η-conductive semiconductor body becomes higher at the location of the interface between the body 1 and the insulating layer 14. The additional electrons required for this can be supplied via a conductor 29 which connects the body 1 to earth. At the same time, however, holes present in zones 5-12 are driven out of the zones as a result of the positive voltage on gate electrode 15. The zones 5-12 are therefore charged capacitively.

Die aus den Zonen 5 - 12-herausgetriebenen Löcher verschwinden durch Rekombination in den η-leitenden Halbleiterkörper 1 oder fliessen über den Leiter 29 zu Erde ab, falls der Halbleiterkörper 1 sehr dünn ist. Diese Löcher werden jedoch, gleich wie die beschriebene Anhäufung von ElektronenThe holes driven out of zones 5 - 12 disappear through recombination in the η-conductive semiconductor body 1 or flow off to earth via the conductor 29, if the semiconductor body 1 is very thin. However, these holes become the same as the above-described accumulation of electrons

409831/0969409831/0969

- 30 - PHN.6691.- 30 - PHN.6691.

21.12.73.12/21/73.

an der Oberfläche 2 in dem Körper 1, keinen oder jedenfalls praktisch, keinen elektrischen Strom über dem Widerstand 21 hervorrufen, so dass im Zeitintervall zwischen t_? und t~ das Potential V13 des Anschlusskontaktes 13 praktisch gleich Null bleibt.at the surface 2 in the body 1, no or at least practically no electrical current through the resistor 21, so that in the time interval between t _? and t ~ the potential V13 of the connection contact 13 remains practically zero.

In dem nächsten Zeitintervall zwischen t„ und t^ nimmt die Spannung V20 wieder von dem Höchstwert Va auf Null Volt ab. Die an der Oberfläche 2 angehäuften Elektronen fliessen wieder über den Leiter 29 zu Erde ab, während ausserdem das Potential der kapazitiv mit der Gate-Elektrode 15 gekoppelten Zonen 5 - Λ2. a.bnimmt, wodurch die pn-Uebergänge zwischen den Zonen 5-12 und dem an Erdpotential liegenden Halbleiterkörper in der Sperrichtung vorgespannt v/erden«In the next time interval between t 1 and t 1, the voltage V20 decreases again from the maximum value Va to zero volts. The electrons accumulated on the surface 2 flow away again via the conductor 29 to earth, while the potential of the zones 5 - Λ2 capacitively coupled to the gate electrode 15. a.b takes, whereby the pn-junctions between the zones 5-12 and the semiconductor body lying at earth potential are biased in the reverse direction "

Es sei bemerkt, dass im Zeitintervall zwischen t~ und t^ ebenfalls praktisch kein Strom über den Widerstand 21 fliesst, so dass die Spannung V13 praktisch gleich Null Volt bleibt. Ausserdem sei bemerkt, dass in den Zonen 5-12 nun eine Menge negativer Ladung gespeichert ist, die aus einer Menge negativer Akzeptorionen besteht. Wenn nun angenommen wird, dass keine oder nur vernachlässigbar kleine Leckströme über den gesperrten pn-TJebergangen 16 auftreten können und dass ausserdem der Löcherstrom infolge thermischer Generation .gleichfalls, wenigstens innerhalb Zeitintervalle der Grössenordnung des Zeitintervalls zwischen t«, und tj,, vernachlässigbar klein..ist, kann die in den Zonen 5-12 gespeicherte negative Ladung nur durch Löcher verschwinden, die durch Absorption von Strahlung in und/oder in der Nähe der Zonen 5-12 erzeugtIt should be noted that in the time interval between t ~ and t ^ likewise practically no current through resistor 21 flows so that the voltage V13 remains practically zero volts. It should also be noted that in zones 5-12 now a quantity of negative charge is stored, which consists of a quantity of negative acceptor ions. If now accepted becomes that no or only negligibly small leakage currents can occur via the blocked pn-T junction 16 and that, in addition, the hole flow due to thermal generation .also, at least within time intervals of the order of magnitude of the time interval between t «, and tj ,, negligible small .. is the negative stored in zones 5-12 Charge only disappears through holes created by absorption of radiation in and / or near zones 5-12

409831/0969409831/0969

PHN.6691. - 31 - 21.12.73.PHN.6691. - 31 - 21.12.73.

werden. Zunächst wird nun beispielsweise angenommen, dass keine Strahlung auf die Oberfläche 2 des Halbleiterkörper 1 einfallt. Vie in Fig. 3 dargestellt ist, nimmt die Spannung V20 im Zeitintervall zwischen tu und t- wieder von Null Volt auf den Mindestwert Va ab. Auf entsprechende Weise wie im Zeitintervall zwischen t« und t- werden an der Grenzfläche 2 zwischen der Isolierschicht "\k und dem Halbleiterkörper 1 p-leitende Inversionskanäle gebildet, die die Zonen 5-12 nacheinander mit der zusätzlichen Zone verbinden. Die Bildung dieser Inversionskanäle führt wieder ein Spannungsgefälle über dem Widerstand 21 herbei. Das Potential V13 nimmt daher im Zeitintervall zwischen tj, und t~ auf entsprechende Weise wie im Zeitintervall zwischen t_Q und t- ab, wie in Pig. k dargestellt ist. Aus dieser Figur ist ausserdem ersichtlich, dass diesem Spannungsverlauf eine Anzahl Spannungsspitzen überlagert sind. In Fig. k sind der Deutlichkeit halber nur vier von diesen Spitzen 30 - 33 dargestellt; tatsächlich gibt es aber grundsätzlich eine Anzahl dieser Spitzen die gleich der Anzahl vorhandener photoempfindliche Elemente bildender Zonen 5-12 ist. Diese Spitzen 30 - 33 treten jeweils auf, wenn mit Hilfe mit der Gate-31ektrode 15 erzeugter Inversionskanäle eine der Zonen 5 - 12 mit der zusätzlichen Zone h verbunden wird, welche Spitzen die Ladung darstellen, die benötigt wird_f um die Zonen 5-12 wieder in einen praktisch neutralen Zustand zu bringen. Die Spitzen 30 - 33 sind daher ein Mass für die Menge in den Zonen 5-12 gespeicherter Ladung und somit für die Menge absorbierter Strahlung,will. First of all, it is now assumed, for example, that no radiation is incident on the surface 2 of the semiconductor body 1. As shown in FIG. 3, the voltage V20 decreases again from zero volts to the minimum value Va in the time interval between tu and t-. In a corresponding manner as in the time interval between t «and t-, p-conducting inversion channels are formed at the interface 2 between the insulating layer" \ k and the semiconductor body 1, which successively connect the zones 5-12 with the additional zone. The formation of these inversion channels leads again to a voltage gradient across the resistor 21. The potential V13 therefore decreases in the time interval between tj and t ~ in the same way as in the time interval between t _Q and t-, as shown in Figure k In Fig. k only four of these peaks 30-33 are shown for the sake of clarity, but in fact there are basically a number of these peaks equal to the number of existing photosensitive elements forming zones 5-12 These peaks 30-33 each occur when inversion channels produced with the aid of the gate electrode 15 are a of zones 5-12 is connected to the additional zone h , which peaks represent the charge that is required _{f to} bring zones 5-12 back into a practically neutral state. The peaks 30 - 33 are therefore a measure for the amount of charge stored in zones 5-12 and thus for the amount of radiation absorbed,

40 983 1/096940 983 1/0969

PHN.6691. - 32 - 21.12.73.PHN.6691. - 32 - 21.12.73.

Falls keine Strahlung auf die Oberfläche 2 des Halbleiterkörpers 1 eingefallen ist, ist eine maximale Anzahl Löcher erforderlich, um die Zonen 5-12 auf Erdpotential zu bringen, was bedeutet, dass dann ein maximales Signal ausgelesen wird.If there is no radiation on the surface 2 of the semiconductor body 1 has collapsed, a maximum number of holes is required to bring zones 5-12 to earth potential, which means that a maximum signal is then read out.

Es sei bemerkt, dass beim Auslesen der Zonen 5 — das Potential der Zonen 5-12 ansteigt, indem die Anzahl Löcher in den Zonen 5-12 beim Auslesen zunimmt. Dadurch wird beim Auslesen der Widerstand über dem Inversionskanal abnehmen, wodurch auch das Auslesen der letzten Ladungsmengen sehr schnell erfolgen kann.It should be noted that when reading out zones 5 - the potential of zones 5-12 increases by increasing the number Holes in zones 5-12 when reading increases. Through this the resistance over the inversion channel will decrease when reading out, which means that the last amounts of charge can also be read out can be done very quickly.

Im nächsten Zeitintervall zwischen t- und t,- (siehe Fig. 3) nimmt V20 wieder von -Va auf Null Volt zu. Dabei werden die Inversionskanäle, die die Zonen 5-12 mit der zusätzlichen Zone 4 verbinden, wieder abgebaut, wodurch V13 (siehe Fig. 4) wieder einen Potentialsprung gleich dem Sprung zum Zeitpunkt t.. aufweist und dann wieder allmählich auf Null Volt abnimmt, Anschliessend wird im Zeitintervall zwischen ts und t„ an die Gate-Elektrode 15 eine positive Spannung V20 angelegt, wodurch die Zonen 5-12 für die nächste Integrationsperiode wieder aufgeladen werden, In the next time interval between t- and t, - (see FIG. 3), V20 increases again from -Va to zero volts. The inversion channels that connect the zones 5-12 with the additional zone 4 are dismantled again, whereby V13 (see Fig. 4) again has a potential jump equal to the jump at time t .. and then gradually decreases again to zero volts, Subsequently, in the time interval between ts and t " , a positive voltage V20 is applied to the gate electrode 15, whereby the zones 5-12 are charged again for the next integration period,

Nach der Integrationsperiode werden die photoempfind-.liehen Elemente in dem zwischen den Zeitpunkten to und t„ liegenden Zeitintervall wieder ausgelesen, ¥ie aus Fig. k ersichtlich ist, sind die Sparmungsspitzen 30 - 33 dieses Mal nicht mehr einander gleich, sondern werden, von der Spannungsspitze 30 zu der Spannungsspitze 33, allmählich kleiner.. After the integration period, the photoempfind-.liehen elements in between the times to and t are "time interval lying read out again, ¥ ie from Fig k is apparent, the saving Mung tips 30 are - 33, this time not to be more equal, but by the voltage spike 30 to the voltage spike 33, gradually smaller.

409831/0969409831/0969

PHN.6691. - 33 - . 21.12.73.PHN.6691. - 33 -. 12/21/73.

Dies bedeutet, dass während der Integrationsperiode eine Menge Strahlung auf die Oberfläche 2 eingefallen und in und/oder nahe bei .den den Spitzen 30 - 33 entsprechenden Zonen der Reihe absorbiert ist,wodurch sich diese Zonen in einem Masse entladen haben, das durch die Strahlungsmenge bestimmt wird, die in jeder der Zonen absorbiert ist. In das der Spannungsspitze 33 entsprechende photoempfindliche Element ist daher die gr8sste Strahlungsmenge eingefallen, während in das der Spannungsspitze 30 entsprechende photoempfindliche Element (Zone) die geringste Strahlungsmenge eingefallen ist.This means that during the integration period a lot of radiation fell on the surface 2 and in and / or close to the zones corresponding to the peaks 30-33 of the series is absorbed, making these zones into one Have discharged mass, which is determined by the amount of radiation absorbed in each of the zones. In that the Voltage spike 33 corresponding photosensitive element The greatest amount of radiation has therefore entered, while the photosensitive radiation corresponding to the voltage peak 30 has entered Element (zone) the least amount of radiation has entered.

Der Deutlichkeit halber ist in Fig. h beispielsweise noch ein dritter Zyklus dargestellt, bei dem die Zonen 5-12 im Zeitintervall zwischen t^_Q und t₁₁ ausgelesen werden. Dabei ergibt sich, dass während der Integrationsperiode dieses Zyklus in und/oder nahe bei den den Spannungsspitzen 30 und entsprechenden Zonen der Reihe keine oder praktisch keine Strahlungs absorbiert ist, während in und/oder nahe bei den den Spannungsspitzen 31 und-33 entsprechenden Zonen der Reihe eine derartige Strahlungsmenge absorbiert ist, dass sich diese Zonen völlig entladen haben, wodurch die Spannungsspitzen 31 und 33 völlig oder nahezu völlig verschwunden sind.For the sake of clarity , a third cycle is shown in FIG. H, for example, in which the zones 5-12 are read out _{in the time interval between t ^ Q} and t _11. The result is that during the integration period of this cycle in and / or close to the voltage peaks 30 and corresponding zones of the series no or practically no radiation is absorbed, while in and / or close to the voltage peaks 31 and -33 corresponding zones of the Series has absorbed such an amount of radiation that these zones have completely discharged, as a result of which the voltage peaks 31 and 33 have completely or almost completely disappeared.

Wie aus der Beschreibung der Wirkung der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Halbleiteranordnung deutlich ersichtlich ist, dient die Gate-Elektrode 15 zum kapazitiven Aufladen der Zonen sowie zum Anzeigen von Inversionskanälen, wodurch beim Auslesen die Zonen nacheinander mit der zusätzlichen Zone verbunden werden.As can be seen from the description of the effect of the in FIGS and FIG. 2 can be clearly seen, the gate electrode 15 is used for capacitive charging of the Zones as well as for displaying inversion channels, whereby when reading the zones one after the other with the additional zone get connected.

409831/0969409831/0969

PHN.6691. - 3h - 21.12.73.PHN.6691. - 3h - 21.12.73.

In einer Halbleiteranordnung nach, der Erfindung sind grundsätzlich die Gate-Elektrode 15, die Zonen 5-12 und die zusätzliche Zone h ausreichend. Der zusätzlichen Zone h kann dann die Spannung entnommen werden, deren zeitlicher Verlauf beispielsweise als V13 in Fig. h dargestellt ist. "Dieses Signal kann ausserhalb der üblichen Umhüllung angebrachter elektronischer Apparatur zugeleitet und dort verarbeitet werden.In a semiconductor arrangement according to the invention, the gate electrode 15, the zones 5-12 and the additional zone h are basically sufficient. The voltage can then be taken, the time course is shown for example as V13 in FIG. H h the additional zone. "This signal can be sent to electronic equipment outside the usual enclosure and processed there.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Ausgangssignal aber als Differenzsignal zwischen dem Anschluss— kontakt 13 der zusätzlichen Zone h und dem Anschlusskontakt der weiteren Zone 22 entnommen. Dadurch, dass die Spannung V23 am Anschlusskontakt 23 als Punktion der Zeit den gleichen Verlauf (abgesehen von den Spannungsspitzen 30 - 33) wie die Spannung V13 am Anschlusskontakt 13 aufweist, wird für die Spannungsdifferenz (V23-V13) ein in Fig. 5 dargestellter Verlauf erhalten. ¥ie aus dieser Figur ersichtlich ist, sind die Spannungssignale, die mit der Modulation der Inversionskanäle im Zusammenhang stehen und die in Fig. h z.B. mit V13 im Zeitintervall-t_Q- t^ bezeichnet sind, eliminiert, wodurch nur die Spannungsspitζen 30 - 33» die Daten über die in den Zonen 5-12 absorbierte Strahlung liefern, übrigbleiben.In the present exemplary embodiment, however, the output signal is taken as a difference signal between the connection contact 13 of the additional zone h and the connection contact of the further zone 22. Because the voltage V23 at the connection contact 23 as a puncture of time has the same curve (apart from the voltage peaks 30-33) as the voltage V13 at the connection contact 13, the voltage difference (V23-V13) has a curve shown in FIG. 5 obtain. ¥ ie seen from this figure is, the voltage signals which are associated with the modulation of the inversion channels in the context and in Fig h example with V13 in the time interval t _Q -. T ^ are designated is eliminated, whereby only the Spannungsspitζen 30-33 »Which provide data on the radiation absorbed in zones 5-12 are left over.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Halbleiterkörper 1 durch einen n-leitenden Siliciumkörper mit einer Dicke von etwa 200 /um und einem spezifischen Widerstand von etwa 3 fi.cm gebilet. Die seitlichen Abmessungen des Körpers 1 werden als genügend gross betrachtet, um darin die gewünschte Anzahl Zonen 5-12 gegebenenfalls zusammenIn the present exemplary embodiment, the semiconductor body 1 is provided with an n-conducting silicon body a thickness of about 200 / µm and a specific resistance of about 3 fi.cm. The lateral dimensions of the Body 1 are considered to be large enough to contain the desired number of zones 5-12, if necessary

409831/0969409831/0969

PHN₈6691. - 35 - 21,12.73.PHN ₈ 6691. - 35 - 21.12.73.

mit anderen Schaltungselementen, wie Transistoren, Dioden, Widerständen, die mit den photοempfindliehen Elementen eine integrierte Schaltung bilden können, anbringen zu können.with other circuit elements such as transistors, diodes, Resistors, which with the photo-sensitive elements one can form integrated circuit to be able to attach.

Die p-leitenden Oberflächenzonen weisen Abmessungen von etwa 30 /tun χ 30 /um auf und sind in gegenseitigen Abständen von etwa 15/um angebracht.The p-conducting surface zones have dimensions from about 30 / do χ 30 / um on and are spaced apart of about 15 / µm attached.

Die Isolierschicht 14 wird durch eine Siliciumoxidschicht mit einer Dicke von etwa 0,2 /um gebildet. Die Gate-Elektrodm15 und 24 werden durch eine p-leitende isolierte polykristalline Siliciumschicht mit einer Dicke von etwa 0,2/um gebildet. Die Dicke der Gate-Elektrode 15 und der Isolierschicht 14 ist genügend gering, um einfallende Strahlung wenigstens grösstenteils durchzulassen. Der Schichtwiderstand der Schicht 15t der vorzugsweise hoch gewählt wird, um die Verlustleistung möglichst niedrig zu halten, beträgt etwa 600 α.The insulating layer 14 is formed by a silicon oxide layer with a thickness of about 0.2 µm. The gate electrodes 15 and 24 are formed by a p-type insulated polycrystalline silicon layer with a thickness of about 0.2 µm. The thickness of the gate electrode 15 and the insulating layer 14 is sufficiently small to allow incident radiation to pass through at least for the most part. The sheet resistance of the layer 15 t, which is preferably selected to be high in order to keep the power loss as low as possible, is approximately 600 α.

Die Wahl des Potentialgefälles über der Gate-Elektrode 15, das von der Spannungsquelle 19 geliefert wird, wird u.a. durch die gegenseitigen Abstände zwischen den Zonen 2-15 der Reihe bestimmt. Grundsätzlich soll das Potentialgefälle umso grosser sein, je kleiner diese Abstände sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel können, wie sich herausgestellt hat, befriedigende Ergebnisse dadurch erzielt werden, dass über der Gate-Elektrode 15 (und somit auch über der Gate-Elektrode 24) ein Potentialgefälle von etwa 50 V/cm" angelegt werden.The choice of the potential gradient across the gate electrode 15, which is supplied by the voltage source 19, is inter alia by determines the mutual distances between zones 2-15 of the row. Basically, the potential difference should be even more be larger, the smaller these distances are. In the present embodiment, as has been found, Satisfactory results can be achieved in that over the gate electrode 15 (and thus also over the gate electrode 24) a potential gradient of about 50 V / cm "can be applied.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Halbleiteranordnung kann unter Verwendung in der Halbleitertechnologie allgemein üblicher Techniken hergestellt werden. Es sei bemerkt, dass,The semiconductor device shown in Figs can be fabricated using techniques common in semiconductor technology. It should be noted that,

409831/0969409831/0969

PHN.6691. - 36 - fe1.i2.73.PHN.6691. - 36 - fe1.i2.73.

da die Struktur der vorliegenden Halbleiteranordnung besonders einfach ist, die Herstellung derselben gleichfalls einfach ist.as the structure of the present semiconductor device is special is simple, the manufacture of the same is likewise simple.

Ausserden sei bemerkt, dass Untersuchungen ergeben haben, dass die Zonen 5-12 nur vernachlässigbar kleine Leckströme aufweisen, wodurch die Integrationsperioden, während deren die pn-Uebergänge 16 zwischen den Zonen 5-12 und dem Halbleiterkörper 1 in der Sperrichtung vorgespannt sind, verhältnismassig lang und damit z.B. die Intensität der zu messenden Strahlung verhältnismässig klein sein kann.It should also be noted that studies have shown that zones 5-12 have only negligibly small leakage currents have, whereby the integration periods, during which the pn junctions 16 between the zones 5-12 and the semiconductor body 1 are biased in the blocking direction, relatively long and thus, for example, the intensity of the Radiation can be relatively small.

Weiter sei bemerkt, dass die beschriebene Halbleiteranordnung vorteilhaft nicht nur als Bildsensor, sondern auch als Sensor zur Bestimmung der Lage eines Strahlungspunktes in z.B. elektronischen Rechenanlagen verwendet werden kann.It should also be noted that the semiconductor arrangement described is advantageous not only as an image sensor, but also as an image sensor can also be used as a sensor to determine the position of a radiation point in e.g. electronic computing systems can.

Weiter dürfte es einleuchten, dass statt der in Pig. dargestellten Spannung auch andere Wechselspannungen vorteilhaft angewendet werden können, wobei z.B. nach dem Aufladen der Zonen die Spannung während einer bestimmten Zeitdauer gleich Null Volt bleibt, um die Integrationsperiode der Anordnung zu verlängern»It should also be evident that instead of the one in Pig. voltage shown, other alternating voltages are also advantageous can be applied, e.g. after charging the zones, the voltage for a certain period of time remains equal to zero volts in order to lengthen the integration period of the arrangement »

Nun wird an Hand der Pig. 6 und 7 eine zweite Ausführungsform einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung beschrieben.Now on hand the Pig. 6 and 7 a second embodiment a semiconductor device according to the invention described.

Die Halbleiteranordnung enthält wieder einen n-leitenden Halbleiterkörper 41, in den eine Reihe nebeneinander liegender p-leitender Oberflächenzonen 42 - 49 eingebettet sind, die eine Reihe photoempfindlicher Elemente bilden. Diese Zonen 42-49,The semiconductor arrangement again contains an n-conducting Semiconductor body 41 in which a row of adjacent ones p-type surface zones 42 - 49 are embedded, the form a series of photosensitive elements. These zones 42-49,

409831/0969409831/0969

• PHN.6691. - 37 - 2". ,12.73.• PHN.6691. - 37 - 2 "., 12.73.

die von einer in Fig. 6 nicht dargestellten Isolierschicht 53 bedeckt sind, sind in Fig. 6 mit gestrichelten Linien dargestellt. which are covered by an insulating layer 53, not shown in FIG. 6, are shown in FIG. 6 with dashed lines.

Im Halbleiterkörper ist weiter eine p-leitende zusätzliche Zone 50 angebracht, die mit einem elektrischen Anschluss 51 versehen ist.In the semiconductor body there is also an additional p-type conductor Zone 50 attached, which is connected to an electrical connection 51 is provided.

Auf der Oberfläche 52 des Körpers 41 ist eine Isolierschicht 53 aus Siliciumoxid angebracht, auf der eine Gate-Elektrode 5k liegt, die die Zonen kZ - k9 der Reihe bedeckt, wodurch mit Hilfe der Gate-Elektrode 5k die Zonen kZ - k9 der Reihe auf die an Hand des vorhergehenden Ausftihrungsbeispiels beschriebene Weise kapazitiv aufgeladen werden können.On the surface 52 of the body 41 an insulating layer 53 of silicon oxide is provided on which a gate electrode is 5k, the zones kZ - covered, thereby k9 sequentially using the gate electrode 5k zones kZ - to k9 series can be capacitively charged in the manner described with reference to the previous exemplary embodiment.

Die zusätzliche Zone 50, die in Fig. 6 ebenfalls mit gestrichelten Linien dargestellt ist, ist, auf die Oberfläche gesehen, neben der Gate-Elektrode 5k angeordnet, aber grenzt an diese Elektrode. Dabei ist unter dem Ausdruck "neben, aber angrenzend", wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel, eine derartige Lage der zusätzlichen Zone 50 in bezug auf die Gate-Elektrode 5k zu verstehen, dass an die'zusätzliche Zone grenzende Inversionskanäle durch Modulation des Potentials an der Gate-Elektrode 5k moduliert werden können. Unter diesem Ausdruck ist daher auch eine derartige gegenseitige Positionierung zu verstehen, dass, auf die Oberfläche 52 gesehen, die Gate-Elektrode 5k <5i^e zusätzliche Zone 50 etwas überlappt, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel und im: vorhergehendenThe additional zone 50, which is also shown with dashed lines in FIG. 6, is arranged next to the gate electrode 5k , seen on the surface, but adjoins this electrode. The expression “next to, but adjacent”, as in the previous exemplary embodiment, is to be understood as meaning such a position of the additional zone 50 with respect to the gate electrode 5k that inversion channels adjoining the additional zone are created by modulating the potential at the gate -Electrode 5k can be modulated. This expression is therefore also to be understood as mutual positioning such that, viewed on the surface 52, the gate electrode 5k <5i ^e additional zone 50 overlaps somewhat, as in the present exemplary embodiment and in the preceding

■*. t■ *. t

Ausführungsbeispiel der Fall ist.Embodiment is the case.

409831/0989409831/0989

PHN.6691. - 38 - 21.12.73.PHN.6691. - 38 - 21.12.73.

Die Gate-Elektrode weist wieder zwei beidseitig der Reihe liegende Anschlusskontakte 55 und 56 auf, wodurch über der Gate-Elektrode 5^- ein Potentialgefälle parallel zu der Längsrichtung der Reihe angelegt werden kann. Mittels dieses Potentialgefälles können die Zonen 42 - 49-der Reihe nacheinander mit Hilfe mit der Gate-Elektrode 5^ erzeugter Inversionskanäle mit der zusätzlichen Zone 50 verbunden werden.The gate electrode again has two connection contacts 55 and 56 lying on both sides of the row, as a result of which a potential gradient can be applied across the gate electrode 5 ^ - parallel to the longitudinal direction of the row. By means of this potential gradient, the zones 42-49 can be connected one after the other to the additional zone 50 with the aid of inversion channels generated with the gate electrode 5 ^.

Die zusätzliche Zone 50 wird nicht, wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel, durch die erste oder die letzte Zone der Zonen 42 - 49 der Reihe gebildet, sondern erstreckt "sich, auf die Oberfläche 52 gesehen, längs der ganzen durch die Zonen 42 - 49 gebildeten Reihe und ist längs der ganzen Reihe neben der Gate-Elektrode 54 gelegen, aber grenzt an diese Elektrode. Die Abstände zwischen, den Zonen 42 - 49 einerseits und der zusätzlichen Zone 50 andererseits sind daher praktisch einander gleich.The additional zone 50 does not become, as in the previous one Embodiment, formed by the first or the last zone of the zones 42-49 of the series, but extends ", viewed on the surface 52, along the entire length the zones 42-49 formed row and is along the whole Row is located next to gate electrode 54, but is contiguous this electrode. The distances between the zones 42 - 49 on the one hand and the additional zone 50 on the other hand are therefore practically equal to each other.

Beim Betrieb kann der Anschlusskontakt 51 mit einem Auslesewiderstand verbunden.werden, während die Anschluss— kontakte 55 und 56 mit der negativen bzw. der positiven Klemme einer Spannungsquelle verbunden werden, die in Fig. 6 nicht dargestellt ist. Die Schaltung kann weiter auf gleiche Yeise wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel ergänzt werden, wobei z.B. der Kontakt 56 mit einer Wechselspannungsquelle verbunden wird, die z.B. eine Sägezahnspannung liefert, deren Verlauf als Funktion der Zeit dem der in Fig. 3 dargestellten Sägezahnspannung ent spricht.During operation, the connection contact 51 can be connected to a readout resistor, while the connection contacts 55 and 56 are connected to the negative or positive terminal of a voltage source, which is not shown in FIG. The circuit can be expanded in the same way as in the previous embodiment, for example the contact 56 is connected to an alternating voltage source which supplies, for example, a sawtooth voltage whose curve as a function of time corresponds to that of the sawtooth voltage shown in FIG.

Die p-leitenden Zonen 42 - 49 können dabei dadurchThe p-conductive zones 42 - 49 can thereby

409831/0989409831/0989

PIIfT. 6691. - 39 - 21.12.73.PIIfT. 6691. - 39 - 21.12.73.

wieder aufgeladen werden, dass an die Gate-Elektrode 5^ eine positive Spannung angelegt wird, wobei, da die Zonen 42 - 49 völlig von der Gate-Elektrode 54 bedeckt sind, wenigstens ein Teil der in den Zonen 42 -· 49 vorhandenen Löcher aus den Zonen herausgetrieben wird.be recharged that to the gate electrode 5 ^ a positive voltage is applied, wherein, since the zones 42-49 are completely covered by the gate electrode 54, at least part of the holes present in zones 42-49 is driven out of the zones.

Das dadurch auftretende Defizit an Löchern kann während " der nun folgenden Integratxonsperxode in einem Mass ergänzt werden, das durch die Strahlungsmenge bestimmt wird, die während der Integrationsperiode in und/oder, nahe bei den Zonen absorbiert, wird. Während der nun folgenden Ausleseperiode, wobei die Sägezahnspannungsquelle eine allmählich zunehmende negative Spannung liefert, werden Inversionskanäle gebildet, die von der Zone 42 an, in der Längsrichtung der Reihe eine zunehmende Länge aufweisen und die Zonen 42 - 49 nacheinander mit der zusätzlichen Zone 50 verbinden. Am Anschlusskontakt 51 können dabei Spannungsspitzen auftreten, die ein Mass für die in der entsprechenden Zone gespeicherte Ladung und damit für die Menge an absorbierter Strahlung sind.The resulting deficit of holes can be supplemented to a certain extent during the integratxon period that now follows which is determined by the amount of radiation that occurs during the integration period absorbed in and / or close to the zones, will. During the readout period that now follows, the sawtooth voltage source is a gradually increasing negative Voltage, inversion channels are formed by the zone 42, have an increasing length in the longitudinal direction of the row and the zones 42 - 49 one after the other with the connect additional zone 50. At the connection contact 51 can voltage peaks occur which are a measure of the charge stored in the corresponding zone and thus for the Amount of radiation absorbed.

Dabei bilden die Inversionskanäle eine Verbindung zwischen der zusätzlichen Zone 50 und den Zonen 42 - 49, die quer auf der Längsrichtung der Reihe steht, wodurch daher der Ladungstransport von Löchern von der zusätzlichen Zone 50 zu jeder der Zonen 42 - 49 in einer Richtung quer zu der Längsrichtung der Reihe stattfindet. Dadurch, dass, in der genannten Querrichtung gesehen, die Abstände zwischen den Zonen 42 - 49 einerseits und der zusätzlichen Zone 50 andererseits im Vergleich zu z.B. der Länge der Reihe und daher auch derThe inversion channels form a connection between the additional zone 50 and the zones 42-49, the is transverse to the longitudinal direction of the row, which therefore causes the charge transport of holes from the additional zone 50 to each of the zones 42-49 in a direction transverse to that The length of the row takes place. By that, in the said Seen transversely, the distances between zones 42-49 on the one hand and the additional zone 50 on the other hand im Compared to e.g. the length of the row and therefore also the

409831/0969409831/0969

- ho - 21.12.73.- ho - 12/21/73.

Widerstand der Kanäle zwischen den Zonen hZ - k$ und der zusätzlichen Zone 50 sehr klein sein können, kann das Auslesen vorteilhaft verhältnismässig schnell erfolgen. Dadurch kann eine Halbleiteranordnung nach der vorliegenden Ausführungsform, bei der die zusätzliche Zone 50 sich längs der ganzen Reihe photoempfindliche Elemente bildender Zonen erstreckt, vorteilhaft bei verhältnismässig hohen Frequenzen betrieben werden.Resistance of the channels between the zones hZ - k $ and the additional zone 50 can be very small, the reading can advantageously take place relatively quickly. As a result, a semiconductor arrangement according to the present embodiment, in which the additional zone 50 extends along the entire row of zones forming photosensitive elements, can advantageously be operated at relatively high frequencies.

Nun wird an Hand der Fig. 8—10 eine weitere Ausführungsform einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung beschrieben. A further embodiment of a semiconductor device according to the invention will now be described with reference to FIGS. 8-10.

Die Halbleiteranordnung enthält wieder einen Halbleiterkörper 60 aus η-leitendem Silicium mit einem spezifischen Widerstand von 2 - 5 Λ. cm und einer Dicke von etwa 250 /um, Die seitlichen Abmessungen des Halbleiterkörpers 60 werden als genügend gross betrachtet, um die Halbleiteranordnung enthalten zu können.The semiconductor arrangement again contains a semiconductor body 60 made of η-conductive silicon with a specific Resistance from 2 - 5 Λ. cm and a thickness of about 250 / µm, The lateral dimensions of the semiconductor body 60 are considered to be large enough to accommodate the semiconductor arrangement to be able to contain.

In dem an die Oberfläche 61 grenzenden Teil 62 des Halbleiterkörpers 60 sind eine Anzahl praktisch paralleler Reihen 63 - 69 nebeneinander liegender p-leitender Oberflächenzonen angebracht, die ein Gitter von photoempfindlichen Elementen bilden. Diese Zonen sind in Pig. 8 mit gestrichelten Linien und mit den Bezugsbuchstaben a, b, c, d usw. bezeichnet, wobei die zu derselben Spalte des Gitters gehörigen- Zonen mit demselben Buchstaben bezeichnet werden. Jede Zone des Gitters ist nun daher durch eine Bezugsziffer, z.B. 66, die die Reihe bezeichnet, in der die Zone liegt, und durch einen Buchstaben^ z.B. d, bestimmt, der die Spalte des Gitters angibt,In adjacent to the surface 61 of part 62 of the semiconductor body 60 are a number of practical parallel rows 63 - 69 mounted adjacent p-type surface zones that form a grid of photosensitive elements. These zones are in Pig. 8 denoted by dashed lines and with the reference letters a, b, c, d, etc., the zones belonging to the same column of the grid being denoted by the same letter. Each zone of the grid is therefore now identified by a reference number, e.g. 66 , which designates the row in which the zone lies, and by a letter ^ e.g. d, which indicates the column of the grid,

408831/0969408831/0969

PHN.6691. - 41 - 21.12.73.PHN.6691. - 41 - 21.12.73.

In Fig. 8 sind einige Zonen des Gitters der Deutlichkeit halber dargestellt, z.B. die Zone 6Of, die zu der Reihe und zu der Spalte f des Gitters gehört.In Fig. 8, some zones of the grid are shown for the sake of clarity, for example zone 60f belonging to the row and belongs to column f of the grid.

In den an die Oberfläche 61 grenzenden Teil 62 des Körpers 60 sind, ausserdein eine Anzahl ebenfalls in Fig. 8 mit gestrichelten Linien dargestellter p-leitender zusätzlicher Zonen 70 - 76 eingebettet.In the part 62 of the body 60 adjoining the surface 61, there are also a number in FIG. 8 embedded p-type additional zones 70-76 shown with dashed lines.

Die Zonen 70 - 76 gehören zu je einer Reihe von Zonen. So gehört z.B. die zusätzliche Zone 70 zu den Zonen der Reihe 63, die zusätzliche Zone 71 zu den Zonen der Reihe 64, usw.Zones 70-76 each belong to a series of zones. For example, the additional zone 70 belongs to the zones of the Row 63, the additional zone 71 to the zones of row 64, etc.

Die zusätzlichen Zonen 70 - 76 sind mit einem elektrischen Anschluss (77*78,79) versehen; darauf wird nachstehend noch näher eingegangen.The additional zones 70-76 have an electrical Connection (77 * 78.79) provided; this will be discussed in more detail below.

Auf der Oberfläche 61 des Halbleiterkörpers 60 ist, wie aus den Fig. 9 und 10 ersichtlich ist, eine Isolierschicht aus Siliciumoxid, die in Fig. 8 der Deutlichkeit halber nicht dargestellt ist, angebracht. Die Oxidschicht 80, die eine Dicke von etwa 0,2 /um aufweisen kann, bedeckt jede der Zonen des Gitters von photοempfindlichen Elementen.As can be seen from FIGS. 9 and 10, an insulating layer is on the surface 61 of the semiconductor body 60 made of silicon oxide, which is not shown in FIG. 8 for the sake of clarity. The oxide layer 80, the one May have a thickness of about 0.2 / µm, covers each of the zones of the grid of photosensitive elements.

Auf der Isolierschicht 80 sind eine Anzahl Gate-Elektroden 81 - 87 angebracht, die, wie aus den Fig. 8 und deutlich hervorgeht, zu je einer Reihe von Zonen des Gitters gehören. So gehört z.B. die Gate-Elektrode 81 zu den Zonen der Reihe 63» die Gate-Elektrode 82 zu den Zonen der Reihe 6h, usw.A number of gate electrodes 81-87 are applied to the insulating layer 80 and, as can be clearly seen from FIGS. 8 and 8, each belong to a series of zones of the grid. For example, the gate electrode 81 belongs to the zones of the row 63 »the gate electrode 82 belongs to the zones of the row 6h , and so on.

Die Gate-Elektroden 81- 87 sind derart angebracht, dass die p-leitenden Zonen jeder Reihe 63 - 69 völlig unter denThe gate electrodes 81- 87 are mounted such that the p-type regions of each row 63-69 completely under the

409831/0969409831/0969

PIIN. 6691. - 42 - 21.12.73.PIIN. 6691. - 42 - 21.12.73.

1401533:1401533:

zugehörigen Gate-Elektroden 81 - 87 liegen.associated gate electrodes 81-87 are.

Dadurch, können, wie bereits an Hand der vorhergehenden Ausführungsbeispiele beschrieben -wurde, die Zonen jeder Reihe mit Hilfe der zugehörigen Gate-Elektrode kapazitiv aufgeladen werden, ,wobei di.e pn-Uebergänge 88 zwischen den Zonen und dem n—leitenden Halbleiterkörper 60 in der Sperrichtung vorgespannt werden. Zu diesem Zweck können weitere in den Figuren nicht dargestellte Mittel, wie z.B. eine Wechselspannungsquelle, vorgesehen sein.As a result, as with the previous one Embodiments have been described, the zones of each row be capacitively charged with the aid of the associated gate electrode, with di.e pn transitions 88 between the zones and the n-type semiconductor body 60 is biased in the reverse direction will. For this purpose, other means not shown in the figures, such as an AC voltage source, be provided.

Die zu jeder Reihe 63 - 69 gehörige zusätzliche Zone 70 - 76 ist, auf die Oberfläche 61 gesehen, neben der zugehörigen Gate-Elektrode 81 - 87 gelegen, grenzt aber an diese Elektrode, Dabei ist der Ausdruck "neben, aber angrenzend" in demselben weiten Sinne wie in den vorhergehenden Ausführungs— beispielen aufzufassen. The additional zone 70-76 associated with each row 63-69 is located next to the associated gate electrode 81-87 when viewed on the surface 61, but adjoins this electrode. The expression “next to, but adjoining” is used therein to be understood broadly as in the preceding exemplary embodiments.

¥eiter sind die Mittel vorhanden, durch die die Zonen einer Reihe 63 - 69 nacheinander mittels mit der zugehörigen Gate-Elektrode zu erzeugender Inversionskanäle mit der zu der betreffenden Reihe gehörigen zusätzlichen Zone verbunden werden. Diese Mittel enthalten u.a. die elektrischen Anschlusskontakte 89,90, die an den linken bzw. rechten Enden der Gate-ELektroden 81 - 87 angebracht sind, wobei die Anschlusskontakte 89, wie die Anschlusskontakte 90, elektrisch leitend miteinander verbunden sind, wie in Pig. 8 schematisch mit den Verbindungsdrahten 91 dargestellt ist.There are also the means by which the zones of a row 63 - 69 are consecutively connected with the associated Gate electrode to be generated inversion channels connected to the additional zone belonging to the row in question will. These means contain, among other things, the electrical connection contacts 89, 90, which are attached to the left and right ends of the gate electrodes 81-87, respectively, with the connection contacts 89, like the connection contacts 90, are connected to one another in an electrically conductive manner, as in Pig. 8 schematically with the connecting wires 91 is shown.

Die Anschlusskontakte 89, 90 können mit der negativen bzw, positiven Klemme einer Gleichspannungsquelle zum AnlegenThe connection contacts 89, 90 can with the negative or, positive terminal of a DC voltage source for application

40983 1/096940983 1/0969

PHN.6691 -43- 21.12.73.PHN.6691 -43- 21.12.73.

eines Potentialgefälles über den Gate-Elektroden 81 - 87 verbunden werden«of a potential gradient across the gate electrodes 81-87 will"

Die zusätzlichen Zonen 70 - 76 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel nebeneinander in einer quer auf den Reihen 63 — 69 stehenden Spalte angeordnet und werden, wie in Fig. 9 dargestellt ist, von der Isolierschicht 80 bedeckt.The additional zones 70-76 are here Embodiment side by side in one across the rows 63 - 69 standing column and are, as in Fig. 9 is covered by the insulating layer 80.

Die elektrischen Anschlüsse (77,78,79) der zusätzlichen Zonen 70 - .76 enthalten eine weitere p-leitende Oberflächenzone 78, die in Fig. 8 ebenfalls mit gestrichelten Linien dargestellt ist. Die Zone 78 ist mit einem elektrischen Anschlusskontakt 79 versehen, der durch eine Aluminiumschicht gebildet wird, die über eine Oeffnung in der Oxidschicht mit d^r Zone 78 kontaktiert ist.The electrical connections (77,78,79) of the additional Zones 70-76 contain another p-type surface zone 78, which is also shown in Fig. 8 with dashed lines. Zone 78 has an electrical connection contact 79 provided by an aluminum layer which is in contact with the zone 78 via an opening in the oxide layer.

Auf der .Oberfläche 61 gesehen, erstreckt sich die weitere Zone 78 längs der ganzen Spalte zusätzlicher Zonen 70-76.Seen on the surface 61, the further zone 78 extends along the entire column of additional zones 70-76.

Auf der Isolierschicht 80 ist ferner eine zusätzliche Gate-Elektrode 77 angebracht, die sich, auf die Oberfläche gesehen, ebenfalls längs der ganzen Spalte zusätzlicher Zonen 70 - 76 erstreckt und zwischen den zusätzlichen Zonen 70 - 76 und der weiteren p-leitenden Oberflächenzone 70 liegt.On the insulating layer 80, an additional gate electrode 77 is also applied, which, on the surface also extending along the entire column of additional zones 70-76 and between the additional zones 70 - 76 and the further p-conductive surface zone 70.

Weiter sirid Mittel vorhanden, durch die die zusätzlichen Zonen 70 - 76 nacheinander mit Hilfe mit der zusätzlichen Gate-Elektrode 77 zu modulierender Inversionskanäle mit der weiteren Oberflächenzone 78 verbunden werden. Zu . diesem Zweck- ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel die zusätzliche Gate-Elektrode 77 mit zwei an den Enden liegendesFurther sirid funds are available through which the additional Zones 70 - 76 one after the other with the help of the additional Gate electrode 77 to be modulated inversion channels are connected to the further surface zone 78. to . for this purpose, in the present exemplary embodiment, the additional gate electrode 77 is provided with two at the ends

409331/0989409331/0989

PHN.6691.PHN.6691.

- 44 -. 21.12.73.- 44 -. 12/21/73.

Anschlu-sskontakten 92 und 93 versehen« Diese Anschlusskontakte können mit je einer Klemme einer Gleichspannungsquelle verbunden werden, wodurch über der zusätzlichen Gate-Elektrode ein Potentialgefälle parallel zu der Längsrichtung der Spalte zusätzlicher Zonen 70 - 76 erhalten wird.Connection contacts 92 and 93 are provided with these connection contacts can be connected to one terminal each of a DC voltage source, thereby using the additional gate electrode a potential gradient parallel to the longitudinal direction of the gaps of additional zones 70-76 is obtained.

Der elektrische Anschlusskontakt 79 kann auf gleiche Weise wie z.B. der Kontakt 13 der zusätzlichen Zone 4 im ersten Ausführungsbeispiel über einen nicht dargestellten Auslesewiderstand an Erde gelegt sein. ·The electrical connection contact 79 can be the same Way such as the contact 13 of the additional zone 4 in the first embodiment via a not shown Readout resistor must be connected to earth. ·

Beim Betrieb kann weiter an die Gate-Elektrode 81 eine Wechselspannung, z.B. eine sägezahnartige Spannung, angelegt werden, deren Verlauf in Fig. 3 dargestellt ist, während an die zusätzliche Gate-Elektrode eine Wechselspannung angelegt wird, deren Frequenz gleich dem n-fachen der Frequenz der an die Gate-Elektroden 81 - 87 angelegten Wechselspannung ist, wobei η gleich der Anzahl Reihen 63 - 69 des Gitters von photοempfindliehen Elementen ist.During operation, an alternating voltage, for example a sawtooth-like voltage, can be applied to the gate electrode 81, the curve of which is shown in FIG frequency of the gate electrodes 81 to 87 is applied AC voltage, wherein η equal to the number rows 63-69 of the grid of photοempfindliehen elements.

Dadurch, dass die Gate-Elektroden 81 - 87 mittels der Verbindungsdrähte 9I miteinander verbunden sind, können die unter den Gate-Elektroden 81 - 87 liegenden Zonen der Reihen 63 - 69 gleichzeitig für eine darauffolgende Integrationsperiode aufgeladen werden, Nach dieser Integrationsperiode "werden mit Hilfe der Gate-Elektroden 81. - 87 an die Oberfläche 61 grenzende Inversionskanäle gebildet, die zunächst die zu der Spalte a gehörigen Zonen der Reihen 63 - 69 zugleich mit den entsprechenden zusätzlichen Zonen 70 - 76 verbinden. Infolge der an die zusätzliche Gate-Elektrode 77 angelegtenCharacterized in that the gate electrodes 81 - 87 lying zones of the rows 63 - - 87 are interconnected by means of connecting wires 9I under the gate electrodes 81 can be 69 simultaneously charged for a subsequent integration period, after this integration period "are using the gate electrodes 81 - 87 is formed adjacent to the surface 61 of the inversion channels initially to the column a corresponding zones of the rows 63-69 together with the respective additional zones. 70 - 76 connect As a result of the additional gate electrode 77 created

409831/0969409831/0969

PHN.6691. - h5 - . 21.12.73.PHN.6691. - h5 -. 12/21/73.

Wechselspannung werden im Halbleiterkörper 60 unter der zusätzlichen Gate-Elektrode 77 zugleich Inversionskanäle gebildet, die die zusätzlichen Zonen 70 - 76 nacheinander mit der weiteren Zone 78 verbinden. Daher wird das Ergebnis erzielt,, dass die zu der Spalte a gehörigen Zonen der Reihen 63 - 69, also die Zonen 63a, 6ha._t ... 68a, 69a, nacheinander mit der weiteren Zone 78 verbunden werden, wodurch an dem Anschlusskontakt 79 Spannungsänderungen auftreten können, die ein Mass für die in diesen Zonen gespeicherte Ladungsmenge und damit für die an der betreffenden Stelle absorbierte Strahlungsmenge sind« Auf diese Weise können die Zonen der Spalte a also nacheinander ausgelesen werden, wonach infolge der Sägezahnspannung an der Gate-Elektrode 77 die unter dieser Gate-Elektrode gebildeten Inversionskanäle wieder abgebaut werden, wodurch die Verbindungen zwischen den zusätzlichen Zonen 70 - 76 und der weiteren Zone 78 unterbrochen werden.AC voltages are formed in the semiconductor body 60 under the additional gate electrode 77 at the same time inversion channels which connect the additional zones 70 - 76 one after the other to the further zone 78. The result is therefore achieved that the zones of the rows 63-69 belonging to the column a, that is to say the zones 63a, 6ha. _t ... 68a, 69a, are successively connected to the further zone 78, as a result of which voltage changes can occur at the connection contact 79, which are a measure of the amount of charge stored in these zones and thus the amount of radiation absorbed at the point in question Thus, the zones of column a can be read out one after the other, after which, as a result of the sawtooth voltage at the gate electrode 77, the inversion channels formed under this gate electrode are broken down again, whereby the connections between the additional zones 70-76 and the further zone 78 are interrupted will.

Dann können mittels der mit Hilfe der Gate-Elektroden 81 - 87 erzeugten Inversionskanäle die zu der Spalte b gehörigen Zonen 63b, .,. 69*> der Reihen 63 - 69 zugleich mit den zusätzlichen Zonen 70 - 76 verbunden und nacheinander auf gleiche Weise wie die Zonen der Spalte a ausgelesen werden.Then, by means of the inversion channels generated with the aid of the gate electrodes 81-87, those belonging to the column b can be used Zones 63b,.,. 69 *> of rows 63 - 69 at the same time connected to the additional zones 70-76 and sequentially can be read out in the same way as the zones of column a.

Auf entsprechende Weise können die weiteren Spalten des Gitters ausgelesen werden, wonach die Zonen des Gitters wieder für eine nächste Integrationsperiode auf die bereits beschriebene Weise aufgeladen werden.The other columns of the grid can be read out in a corresponding manner, after which the zones of the grid be charged again for a next integration period in the manner already described.

409331/0969409331/0969

PHN.6691· 21.12.73.PHN.6691 12/21/73.

Es sei bemerkt, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel ebenfalls ein Ausgleich von Spannungssignalen erhalten werden kann, die durch das Modulieren der Inversionskanäle herbeigeführt werden, dadurch, dass in dem Halbleiterkörper ein zweites System angebracht wird, das mit dem in Fig. 8 gezeigten System praktisch identisch ist - jedoch abgesehen von den unter den Gate-Elektroden liegenden Zonen - und dass das Signal "als Differenzsignal zwischen den beiden Systemen entnommen wird.It should be noted that in the present exemplary embodiment, voltage signals are also compensated for can be brought about by modulating the inversion channels, in that in the semiconductor body a second system is attached which is practically identical to the system shown in FIG. 8 - but apart from that of the zones under the gate electrodes - and that the signal "as a difference signal between the two systems is removed.

Wie in Fig. 8 dargestellt ist, werden die zusätzlichen Zonen durch die an den linken Enden.der Reihen 63 - 69 liegenden Zonen 70 - 76 gebildet. Die zusätzlichen Zonen können sich aber ebenfalls, auf die Oberfläche des Halbleiterkörpers gesehen, längs der ganzen Reihe photοempfindIiehe Elemente bildender Zonen erstrecken, wie in Fig. 11 in Draufsicht und in Fig. 12 im Querschnitt dargestellt ist. In diesen Figuren ist eine Halbleiteranordnung gezeigt, die in bezug auf die im vorhergehenden Ausführungsbeispiel beschriebene Halbleiteranordnung eine kleine Abwandlung aufweist und die wieder ein Gitter von photoempfindlichen Elementen enthält, die, wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel, durch eine Anzahl praktisch paralleler Reihen p-leitender Oberflächenzonen gebildet werden. Der Einfachheit halber sind in diesem Ausführungsbeispiel entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel bezeichnet. So sind die Reihen des Gitters mit 63 bis 69 bezeichnet,As shown in Fig. 8, the additional zones are formed by the zones 70-76 located at the left ends of the rows 63-69. The additional zones can, however, also, viewed on the surface of the semiconductor body, extend along the whole series of zones forming photosensitive elements, as is shown in FIG. 11 in plan view and in FIG. 12 in cross section. These figures show a semiconductor arrangement which has a slight modification with respect to the semiconductor arrangement described in the previous exemplary embodiment and which again contains a grid of photosensitive elements which, as in the previous exemplary embodiment, are formed by a number of practically parallel rows of p-conducting surface zones will. For the sake of simplicity, in this exemplary embodiment, corresponding parts are denoted by the same reference numerals as in the previous exemplary embodiment. The rows of the grid are labeled 63 to 69,

409831 /0969409831/0969

PHN.6691. - 47 - 21.12.73.PHN.6691. - 47 - 21.12.73.

während die Spalten mit den Buchstaben a - b bezeichnet sind.while the columns are labeled with the letters a - b.

In der Halbleiteranordnung nach dem vorliegenden Ausführung sb ei spiel erstrecken sich die zusätzlichen Zonen 101 - 1O4, die in Fig. 11 mit gestrichelten Linien angegeben sind, in Abweichung von dem vorhergehenden Ausftihrungsbeispiel längs der ganzen zugehörigen Reihe 63 - 69 p-rleitender Oberflächenzonen und liegen längs der Reihe neben der zugehörigen Gate-Elektrode 81 - 87, grenzen aber an diese Elektrode.In the semiconductor device according to the present embodiment For example, the additional zones 101-1O4 extend, which are indicated in FIG. 11 with dashed lines are, in contrast to the previous exemplary embodiment along the entire associated row 63 - 69 p-rleitender Surface zones and lie along the row next to the associated gate electrode 81 - 87, but adjoin this electrode.

Wie ausserdem in Fig. 11 dargestellt ist, erstrecken sich die zusätzlichen Zonen 101 - 104 bis unterhalb der zusätzlichen Gate-Elektrode 77, wodurch die Zonen 101 - 104 nacheinander mit der p-leitenden Zone 78 verbunden werden können. Die in dieser Figur gezeigte Halbleiteranordnung kann weiter auf gleiche Weise wie die Halbleiteranordnung gemäss dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel betrieben werden.As also shown in FIG. 11, extend the additional zones 101-104 to below the additional gate electrode 77, whereby the zones 101-104 are successively connected to the p-conductive zone 78 can. The semiconductor arrangement shown in this figure can also be used in the same way as the semiconductor arrangement according to FIG the previous embodiment can be operated.

Fig. 13 ist eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung. Die Halbleiteranordnung enthält wieder einen η-leitenden Halbleiterkörper mit darin einer Anzahl p-leitender Oberflächenzonen 42 - 49, die eine Reihe von photοempfindliehen Elementen bilden. Auf der Oberfläche des Körpers liegt eine Isolierschicht, die in Fig. 13 nicht dargestellt ist und die für zu detektierende Strahlung durchlässig ist und auf der eine Gate-Elektrode 54 angebracht ist, die die Zonen 42 - 49 bedeckt. Die Gate-Elektrode 54 ist aus Widerstandsmaterial, in diesem Falle wieder dotiertem polykristallinem Silicium, hergestelltFigure 13 is a plan view of another embodiment of a semiconductor device according to the invention. The semiconductor device again contains an η-conductive semiconductor body with a number of p-conductive surface zones therein 42-49, which form a series of photo-sensitive elements. On the surface of the body there is an insulating layer which is not shown in FIG. 13 and which is used for detection Radiation is transparent and on which a gate electrode 54 is attached, which covers the zones 42-49. The gate electrode 54 is made of resistance material, in this Trap again doped polycrystalline silicon

409831/0969409831/0969

.PHN.6691 . 21.12.73..PHN.6691. 12/21/73.

und ist mit Mitteln, wie Anschlusskontakten 57 und 58t Anlegen eines Potentialgefälles über der Gate-Elektrode 54 versehen. Die genannten Mittel enthalten weiter eine Spannungsquelle, mit deren Hilfe, wie an Hand des Ausführungsbeispiels nach, den Fig. 1 und 2 beschrieben wurde, Inversionskanäle in dem Halbleiterkörper induziert werden, um die Zonen 42 - 49 nacheinander mit der zusätzlichen Zone 50 zu verbinden. Die p'-leitende zusätzliche Zone 50 erstreckt sich, wie aus Fig. 13 ersichtlich ist, längs der ganzen Reihe von Zonen 42 - 49 und ist längs der ganzen Reihe neben der Gate-Elektrode 54 gelegen, aber grenzt an diese Elektrode, Die zusätzliche Zone 50 ist ferner über eine Oeffnung in der Isolierschicht mit einem elektrischen Anschluss 51 in Form eines Aluminiumkontakts versehen.and is with means such as connection contacts 57 and 58t Application of a potential gradient across the gate electrode 54 Mistake. Said means also contain a voltage source, with the aid of which, as in the exemplary embodiment According to FIGS. 1 and 2, inversion channels are induced in the semiconductor body, around the zones 42-49 successively to connect to the additional zone 50. the P'-conducting additional region 50 extends as shown in FIG. 13 can be seen along the whole series of zones 42-49 and is located along the whole row next to the gate electrode 54, but adjoins this electrode, the additional zone 50 is also via an opening in the insulating layer with an electrical connection 51 in the form of an aluminum contact Mistake.

Es sei bemerkt, dass die bisher beschriebene Halbleiteranordnung der in Fig. 6 dargestellten Halbleiteranordnung analog ist. Daher sind in den Fig. 6 und 13 entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.It should be noted that the semiconductor device described so far is the semiconductor device shown in FIG is analog. Therefore, in FIGS. 6 and 13, corresponding parts are denoted by the same reference numerals.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel unterscheidet sich darin von dem Auaführungsbeispiel nach Fig. 6, dass auf'der Isolierschicht eine weitere Gate-Elektrode 105 angebracht ist, die mit der oberhalb der Zonen 42 - 49 angebrachten Gate-Elektrode 54 praktisch identisch ist. Die Gate-Elektrode 105 wird daher gleichfalls durch eine Schicht aus polykristallinem Silicium gebildet, die praktisch die gleichen Abmessungen wie die Gate-Elektrode 54 aufweist.The present exemplary embodiment differs from the exemplary embodiment according to FIG Insulating layer, a further gate electrode 105 is attached, which is connected to the gate electrode attached above the zones 42-49 54 is practically identical. The gate electrode 105 is therefore also by a layer of polycrystalline Silicon is formed which has practically the same dimensions as the gate electrode 54.

In dem η-leitenden Halbleiterkörper ist eine weitereThere is another in the η-conducting semiconductor body

409831 /0969409831/0969

. 6691. - k9 - 21.12.73.. 6691. - k9 - 12/21/73.

24015312401531

p-leitende Oberflächenzone 106 angebracht, die in Pig. 13 mit gestrichelten Linien angegeben ist. Die Zone 106 erstreckt sich, auf die Oberfläche gesehen, längs der ganzen Gate-Elektrode 105 und liegt längs der ganzen Gate-Elektrode 105 neben dieser Elektrode, grenzt aber an. diese Elektrode.P-type surface zone 106 attached, which is described in Pig. 13th indicated with dashed lines. The region 106 extends along the entire gate electrode when viewed from the surface 105 and lies along the entire gate electrode 105 next to this electrode, but adjoins it. this electrode.

Die Enden der Gate-Elektrode 54 sind über Leiter 106 und 107, die mit den Anschlusskontakten. 56 bzw, 57 kontaktiert sind, und über die Anschlusskontakte 108 bzw. 109 auf der Gate-Elektrode 105 mit den Enden der Gate-Elektrode 105 verbunden.The ends of the gate electrode 54 are through conductors 106 and 107, those with the connection contacts. 56 and 57 are contacted, and via the connection contacts 108 and 109 on the Gate electrode 105 to the ends of gate electrode 105 tied together.

Die weitere Zone 106 ist mit. einem Anschlusskontakt versehen, der durch eine Aluminiumschicht gebildet wird, die über eine Oeffnung in der Isolierschicht mit der Zone 106 kontaktiert ist.The other zone 106 is with. a connection contact is provided which is formed by an aluminum layer which is in contact with the zone 106 via an opening in the insulating layer.

Die Anschlusskontakte 51 und 110 sind mit Auslesegliedern 111 und 112 verbunden, die im vorliegenden AusfUhrungsbeispiel durch zwei praktisch gleiche Widerstände gebildet werden.The connection contacts 51 and 110 have readout members 111 and 112 connected, which in the present exemplary embodiment be formed by two practically equal resistors.

Beim Auslesen der Zonen 42 - 49 kann das Signal nun als Differenzsignal zwischen den ¥iderständen 111 und 112 (oder zwischen den Anschlusskontakten 51 und 110) entnomnen werden. Dadurch, dass die Gate-Elektroden 5^ und 105 praktisch miteinander identisch sind und auf die beschriebene ¥eise zueinander parallel angeordnet sind, wird beim Betrieb im Differenzsignal das Auftreten von Störsignalen infolge der Modulation von Inversionskanälen, über die die Zonen 42 nacheinander mit der zusätzlichen Zone 50 verbunden werden,When reading out zones 42 - 49, the signal can now as a difference signal between the resistances 111 and 112 (or between the connection contacts 51 and 110) will. Because the gate electrodes 5 ^ and 105 are practical are identical to one another and are arranged parallel to one another in the manner described, when operated in Difference signal the occurrence of interference signals as a result of the modulation of inversion channels over which the zones 42 one after the other be connected to the additional zone 50,

409831/096 9409831/096 9

PHN.6691. - 50 - · 21.12.73.PHN.6691. - 50 - 21.12.73.

wenigstens grösstenteils vermieden v/erden.at least for the most part avoided.

Es ist einleuchtend, dass sich, die Erfindung nichtObviously, that invention does not

auf die hier · beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern dass im Rahmen der Erfindung für den Fachmann viele Abwandlungen möglich sind.limited to the exemplary embodiments described here, but that many within the scope of the invention are available to the person skilled in the art Modifications are possible.

So ist es z.B. vorteilhaft möglich, in den beschriebenen Ausführungsbeispielen die Sägezahnspannung derart gross zu wählen, dass beim Aufladen der Zonen Inversion des Leitfähigkeit styps auftritt, wie in Fig. i4 der Deutlichkeit halber dargestellt ist.For example, it is advantageously possible to use the described Embodiments to choose the sawtooth voltage so large that when charging the zones inversion of the conductivity styps occurs, as in Fig. i4 for the sake of clarity is shown.

Diese Figur zeigt in vergrössertem Masstab einen Teil der Halbleiteranordnung nach Fig. 2, der-die p-leitende Zone und Teile der Isolierschicht 14 sowie die Gate-Elektrode aand die Spannungsquellen 25 und 20 enthält. Falls die von der Spannungsquelle 20 gelieferte Spannung Y20 beim Aufladen der Zonen einen gewissen Schwellwert erreicht, können in wenigstens einer Anzahl Zonen der Reihe Inversionsgebiete gebildet werden, die an die Oberfläche 2 grenzen und die Zonen von der Gate-Elektrode 15 trennen. In Fig. 14 ist ein derartiges■η-leitendes Inversionsgebiet mit gestrichelten Linien und mit der Bezugsziffer 115 bezeichnet. Diese Inversionsschicht schirmt das verbleibende p—leitende Gebiet 116 der Zone 12 praktisch gegen die Gate-Elektrode 15 ab, so dass bei einer weiteren Zunahme der Spannung V20 die Ladung in der Zone 116 praktisch nicht mehr zunehmen wird.This figure shows a part on an enlarged scale of the semiconductor arrangement according to FIG. 2, the - the p-conductive zone and parts of the insulating layer 14 and the gate electrode aand contains the voltage sources 25 and 20. If the the voltage Y20 supplied to the voltage source 20 reaches a certain threshold value when charging the zones, can in at least a number of zones of the series of inversion areas which adjoin the surface 2 and separate the zones from the gate electrode 15. In Fig. 14 is a such ■ η-conducting inversion region with dashed Lines and denoted by reference numeral 115. These Inversion layer shields the remaining p-type area 116 of the zone 12 practically against the gate electrode 15, so that with a further increase in the voltage V20 the Charge in zone 116 will practically no longer increase.

Diese Tatsache kann dazu ausgenutzt werden, den Einfluss des Potentialgefälles über der Gate-Elektrode 15This fact can be used to reduce the influence of the potential gradient across the gate electrode 15

409831/0969409831/0969

PHN.6691. - 51 - 21.12.73.PHN.6691. - 51 - 21.12.73.

auf die Ladungsmenge, die vor dem Anfang jeder Integrationsperiode in den Zonen gespeichert wird, dadurch auf einen Mindestwert herabzusetzen, dass bei der gegebenen Konzentration die Wechselspannung derart gross gewählt wird, dass in allen Zonen Inversion auftritt. Dadurch werden alle Zonen auf praktisch den gleichen Pegel aufgeladen.on the amount of charge that is stored in the zones before the beginning of each integration period, thereby to one Reduce minimum value that at the given concentration, the alternating voltage is chosen so large that in all Zone inversion occurs. This will charge all zones to practically the same level.

In den beschriebenen Ausführungsbeispielen können die Leitfähigkeitstypen der verschiedenen Halbleitergebiete umgekehrt werden, wobei η-leitende Gebiete in p-leitende Gebiete und p-leitende Gebiete in η-leitende Gebiete umgewandelt werden. Die Polaritäten der verwendeten Spannungen sollen naturgemäss an diese Inversion angepasst werden.In the exemplary embodiments described, the conductivity types of the various semiconductor regions can be reversed where η-conductive areas are converted into p-conductive areas and p-conductive areas in η-conductive areas will. The polarities of the voltages used should naturally be adapted to this inversion.

Statt Silicium können auch andere HalbleitermaterialienInstead of silicon, other semiconductor materials can also be used

III V z.B. Germanium oder geeignete A B -Verbindungen, und statt Siliciumoxid können andere Isolierschichten, z.B. Aluminiumoxid oder Siliciumnitrid, verwendet werden.III V e.g. germanium or suitable A B compounds, and instead Silicon oxide, other insulating layers such as aluminum oxide or silicon nitride can be used.

Für die Gate-Elektroden können statt p-leitender polykristalliner Schichten auch η-leitende polykristalline Schichten oder dünne Schichten aus einem geeigneten Metall, wie Aluminium oder Bleioxid, Anwendung finden.Instead of p-conducting polycrystalline layers, η-conducting polycrystalline layers can also be used for the gate electrodes Layers or thin layers of a suitable metal, such as aluminum or lead oxide, are used.

In dem an Hand der Fig. 8-10 beschriebenen Ausführungsbeispiel können die Gate-Blektroden 81 - 87 statt durch gesonderte Streifen, wie in Fig. 8 dargestellt ist, auch durch eine zusammenhängende Schicht gebildet werden, wobei die Isolierschicht 80 zwischen den Gate-Elektroden 81 dicker als oberhalb der Zonen des Gitters ist und zwar mindestens eine derartige Dicke aufweist, dass bei den gegebenenIn the embodiment described with reference to FIGS. 8-10 the gate electrodes 81-87 can take place be formed by separate strips, as shown in Fig. 8, also by a continuous layer, wherein the insulating layer 80 between the gate electrodes 81 is thicker than above the zones of the grid, namely at least has such a thickness that at the given

409831/0 9-6 9409831/0 9-6 9

PHN.6691. - 52 - 21.12.73.PHN.6691. - 52 - 21.12.73.

Spannungen zwischen den Reihen 63 - 69 des Gitters keine Inversion des Leitfähigkeitstyps auftritt.Stresses between rows 63-69 of the grid no inversion of conductivity type occurs.

Ferner können statt gleichmässig dotierter Halbleiterkörper auch Halbleiterkörper verwendet werden, von denen ein an die Oberfläche grenzendes Teilgebiet, z.B. das ^Gebiet 3 in Fig. 2, verhältnismässig niedrig dotiert ist, während ein an dieses Teilgebiet grenzendes zweites Teilgebiet eine verhältnismässig hohe Dotierung aufweist. In den Figuren sind diese Teilgebiete durch eine gestrichelte Linie voneinander getrennt. Das Teilgebiet 3 kann auch mit sogenannten unter der Bezeichnung "Killers" bekannten VerunreinigungsZentren dotiert sein, um die Lebensdauer der aus den p-leitenden Zonen herausgetriebenen Löcher herabzusetzen. Es ist jedoch auch möglich, dass das Teilgebiet 3 aus p-leitendem Silicium besteht, wodurch diese Löcher über dieses Teilgebiet und einen mit diesem Teilgebiet kontaktierten Leiter abgeführt werden können.Furthermore, the semiconductor body may be used instead of uniformly doped semiconductor body of which bordering on the partial surface area, for example, the ^G ebiet 3 in Fig. 2, is relatively lowly doped, while a bordering on this sub-area second part region has a comparatively high doping. In the figures, these subregions are separated from one another by a dashed line. The sub-region 3 can also be doped with so-called contamination centers known under the designation "killers" in order to reduce the service life of the holes driven out of the p-conductive zones. However, it is also possible for the sub-area 3 to consist of p-conducting silicon, as a result of which these holes can be discharged via this sub-area and a conductor which is in contact with this sub-area.

Weiter können andere Schaltungselemente in dem Halbleiterkörper angebracht werden, wie z.B. Transistoren, Dioden, Widerstände, die z.B. eine Verstärkerschaltung bilden können, wobei die von dem Bildsensor gelieferten Signale dem Eingang des Verstärkers zugeführt und nach Verstärkung dem Ausgang entnommen werden können.Furthermore, other circuit elements can be attached in the semiconductor body, such as transistors, diodes, Resistors that can form an amplifier circuit, for example, with the signals supplied by the image sensor at the input of the amplifier and can be taken from the output after amplification.

409831/0969409831/0969

Claims (1)

PHN.6691. - 53 - 21.12.73.PHN.6691. - 53 - 21.12.73. PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS %% 1, j Halbleiteranordnung zur Umwandlung eines elektromagnetischen Signals in ein elektrisches Signal, wie ein Bildsensor, mit einem Halbleiterkörper mit einem an eine Oberfläche grenzenden Teil von einem ersten Leitfähigkeitsr typ, in den eine Reihe nebeneinander liegender Oberflächenzonen vom zweiten Leitfähigkeitstyp eingebettet sind, die eine Reihe photoempfindlicher Elemente bilden, während weiter eine zusätzliche Zone vom zweiten Leitfähigkeitstyp vorgesehen ist, die mit einem elektrischen Anschluss versehen ist, wobei auf der genannten Oberfläche eine Isolierschicht angebracht ist, die die Zonen der Reihe bedeckt und auf der eine Gate-Elektrode liegt mit deren Hilfe Inversionskanäle an der Oberfläche moduliert werden können um die Zonen der Reihe leitend mit der zusätzlichen Zone verbinden zu können, dadurch gekennzeichnet, dass jede Zone der Reihe wenigstens grösstenteils unter der Gate-Elektrode liegt, wodurch mit Hilfe der Gate-Elektrode die Zonen der Reihe kapazitiv aufgeladen werden können, wobei die pn-Uebergänge zwischen den Zonen und dem Halbleiterkörper in der Sperrichtung vorgespannt werden und die zusätzliche Zone, auf die Oberfläche gesehen, neben der Gate-Elektrode liegt, aber an diese Elektrode grenzt,- und weiter Mittel vorhanden sind, mit deren Hilfe die Zonen der Reihe nacheinander mittels mit der Gate-Elektrode zu erzeugender Inversionskanäle mit der zusätzlichen Zone verbunden werden können.1, j semiconductor device for converting an electromagnetic Signal into an electrical signal, such as an image sensor, with a semiconductor body with one to one Surface bordering part of a first conductivity type in which a series of adjacent surface zones of the second conductivity type, which form a series of photosensitive elements, while further an additional zone of the second conductivity type is provided, which is provided with an electrical connection, on said surface there is applied an insulating layer covering the zones of the row and on one of them Gate electrode is located with the help of which inversion channels on the surface can be modulated around the zones of the row To be able to conductively connect to the additional zone, thereby characterized in that each zone of the series at least for the most part lies under the gate electrode, as a result of which the zones of the row are capacitively charged with the aid of the gate electrode can, wherein the pn junctions between the zones and the semiconductor body are biased in the reverse direction and the additional zone, seen on the surface, lies next to the gate electrode, but borders on this electrode, and further means are present with the aid of which the zones are successively closed by means of the gate electrode generating inversion channels can be connected to the additional zone. 409831 /0969409831/0969 PHN.6691. - 5h - PHN.6691. - 5h - 21.12.73.12/21/73. 2, Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass"die Gate-Elektrode zwei an den Enden der Reihe liegende und zu den genannten Mitteln gehörige Anschlusskontakte enthält, wodurch über der Gate-Elektrode ein Potentialgefälle parallel' zu der Längsrichtung der Reihe erhalten werden kann,2, semiconductor arrangement according to Claim 1, characterized in that that "the gate electrode has two connection contacts located at the ends of the row and belonging to the means mentioned contains, whereby a potential gradient parallel 'to the longitudinal direction of the row obtained across the gate electrode can be, 3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Zone durch eine Oberflächenzone gebildet wird, die an einem Ende der Reihe nebeneinander liegender Oberflächenzonen liegt.3. Semiconductor arrangement according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the additional zone is formed by a surface zone juxtaposed at one end of the row lying surface zones. k. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass, auf die Oberfläche gesehen, sich die zusätzliche Zone längs der ganzen Reihe nebeneinander liegender Oberflächenzonen vom zweiten Leitfähigkeitstyp erstreckt und längs der ganzen Reihe neben der Gate-Elektrode liegt, aber an diese Elektrode grenzt. k. Semiconductor arrangement according to Claim 1 or 2, characterized in that, viewed from the surface, the additional zone extends along the entire row of adjacent surface zones of the second conductivity type and lies along the entire row next to the gate electrode, but adjoins this electrode. 5. Halbleiteranordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Zone über den genannten elektrischen Anschluss mit einem Ausleseglied verbunden ist,5. Semiconductor arrangement according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the additional zone via said electrical connection is connected to a readout member, 6. Halbleiteranordnung nach den Ansprüchen 3 und 5» dadurch"gekennzeichnet, dass auf der Isolierschicht eine weitere Gate-Elektrode angebracht ist, die mit der zuerst genannten Gate-Elektrode, die oberhalb der Zonen der Reihe liegt, praktisch identisch ist, und dass in dem Halbleiterkörper eine weitere 01>erflächenzone vom zweiten Leitfähigkeitstyp angebracht ist, die, auf die Oberfläche gesehen,6. Semiconductor arrangement according to claims 3 and 5 »characterized in that on the insulating layer a Another gate electrode is attached, the one with the first-mentioned gate electrode, which is above the zones of the series is practically identical, and that in the semiconductor body a further surface zone of the second conductivity type is attached which, seen on the surface, 409 831/0969409 831/0969 PHN.6691.PHN.6691. - 55 - 21.12.73.- 55 - 21.12.73. neben einem Ende der weiteren Gate-Elektrode liegt, aber an dieses Ende grenzt, wobei das an die zusätzliche Zone grenzende Ende der zuerst genannten Gate-Elektrode leitend mit dem genannten Ende der weiteren Gate-Elektrode verbunden ist und die anderen Enden der Gate-Elektroden auch leitend miteinander verbunden sind, während die weitere Oberflächenzone mit einem elektrischen Anschluss versehen ist, der mit einem Äusleseglied verbunden ist, wodurch beim Auslesen der Zonen e±n Differenzsignal zwischen dem mit der zusätzlichen Zone verbundenen Ausleseglied und dem mit der weiteren Oberflächenzone verbundenen Ausleseglied entnommen werden kann, wobei das Auftreten von Störsignalen infolge der Modulation der genannten Inversionskanäle wenigstens grösstenteils vermieden werden kann»next to one end of the further gate electrode, but adjoins this end, with the additional zone adjoining end of the first-mentioned gate electrode conductively connected to the mentioned end of the further gate electrode is and the other ends of the gate electrodes are also conductively connected to one another, while the further surface zone is provided with an electrical connection that is connected to an Äusleseglied is connected, whereby when reading out the zones e ± n difference signal between that with the additional The readout member connected to the zone and the readout member connected to the further surface zone can be removed, the occurrence of interference signals as a result of the modulation of said inversion channels at least for the most part can be avoided » 7. Halbleiteranordnung nach den Ansprüchen h und 5» dadurch gekennzeichnet, dass auf der Isolierschicht eine weiters Gate-Elektrode angebracht ist, die mit der zuerst genannten oberhalb der Zonen der Reihe angebrachten Gate-Elektrode praktisch identisch ist, und dass in dem Halbleiterkörper eine weitere Oberflächenzone vom zweiten Leitfähigkeitstyp angebracht ist, die sich, auf die Oberfläche gesehen, längs der ganzen weiteren Gate-Elektrode erstreckt und längs der ganzen. Gate-Elektrode neben der weiteren Gate-Elektrode liegt, aber an diese Elektrode grenzt, wobei wenigstens die Enden der zuerst genannten Gate-Elektrode leitend mit den Enden der weiteren Gate-Elektrode verbunden sind und die weitere Oberflächenzone mit einem elektrischen Anschluss7. Semiconductor arrangement according to claims h and 5 »characterized in that a further gate electrode is attached to the insulating layer, which is practically identical to the first-mentioned gate electrode attached above the zones of the row, and that another gate electrode is provided in the semiconductor body Surface zone of the second conductivity type is attached, which, viewed on the surface, extends along the whole of the further gate electrode and along the whole. Gate electrode lies next to the further gate electrode, but adjoins this electrode, at least the ends of the first-mentioned gate electrode being conductively connected to the ends of the further gate electrode and the further surface zone with an electrical connection 409831/0969409831/0969 PHN.6691. - 56 - · 21.12.73.PHN.6691. - 56 - 21.12.73. versehen ist, der mit einem weiteren Ausleseglied verbunden ist", wodurch beim Auslesen der Zonen der Reihe ein Differenzsignal zwischen dem mit der zusätzlichen Zone verbundenen Ausleseglied und dem mit der weiteren Oberflächenzone verbundenen Ausleseglied entnommen werden kann, so dass das Auftreten von Störsignalen infolge der Modulation der genannten Inversionskanäle wenigstens grösstenteils vermieden werden kann»is provided, which is connected to a further readout member is ", whereby when reading out the zones of the row a difference signal between the readout member connected to the additional zone and that connected to the further surface zone Readout member can be removed, so that the occurrence of interference signals as a result of the modulation of the mentioned Inversion channels are at least largely avoided can" 8, Halbleiteranordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem genannten an die Oberfläche grenzenden Teil des Halbleiterkörpers eine Anzahl praktisch paralleler Reihen nebeneinander liegender Oberflächenzonen vom zweiten Leitfähigkeitstyp angebracht sind, die ein Gitter von photoempfindlichen Elementen bilden, während eine Anzahl zusätzlicher Zonen vom zweiten Leitfähigkeitstyp vorgesehen sind, die zu je einer Reihe von Zonen gehören und mit einem elektrischen Anschluss versehen sind, wobei auf der Oberfläche eine Isolierschicht angebracht ist, die jede der Zonen des Gitters bedeckt und auf der eine Anzahl Gate-Elektroden liegen, die zu je einer Reihe von Zonen gehören, wobei die Zonen jeder Reihe wenigstens grösstenteils unter der zugehörigen Gate-Elektrode liegen, : r wodurch mit Hilfe der zugehörigen Gate-Elektrode die Zonen einer Reihe kapazitiv aufgeladen werden können, wobei die pn-Uebergänge zwischen den Zonen und dem Halbleiterkörper in der Sperrichtung vorgespannt werden, und wobei die zu jeder Reihe gehörige zusätzliche Zone, auf die Oberfläche8, semiconductor device according to one or more of the preceding Claims, characterized in that in said part of the semiconductor body adjoining the surface a number of practically parallel rows of juxtaposed surface zones of the second conductivity type are attached forming a grid of photosensitive elements, while a number of additional zones of the second Conductivity type are provided, each belonging to a series of zones and provided with an electrical connection on the surface of which an insulating layer is applied covering each of the zones of the grid and on the a number of gate electrodes, each belonging to a row of zones, the zones of each row at least for the most part lie under the associated gate electrode, whereby, with the aid of the associated gate electrode, the zones a series can be capacitively charged, the pn junctions between the zones and the semiconductor body biased in the reverse direction, and with the additional zone associated with each row onto the surface 409831/0969409831/0969 PHN.6691. - 57 - . 21.12.73.PHN.6691. - 57 -. 12/21/73. gesehen, neben der zugehörigen Gate-Elektrode liegt, aber an diese Elektrode grenzt, während ferner Mittel vorhanden sind, um die Zonen einer Reihe nacheinander mit Hilfe der mit der zugehörigen Gate-Elektrode zu erzeugenden Inversionskanäle mit der zugehörigen zusätzlichen Zone zu verbinden. 9, Halbleiteranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Zonen in einer praktisch quer auf den genannten Reihen stehende Spalte angeordnet sind und von der Isolierschicht bedeckt, werden, wobei die elektrischen Anschlüsse der zusätzlichen Zonen eine weitere Oberflächenzone vom zweiten Leitfähigkeitstyp enthalten, die mit einem elektrischen Anschlusskontakt versehen ist und sich, auf die Oberfläche gesehen, längs der ganzen Spalte zusätzlicher Zonen erstreckt, wobei auf der Isolierschicht eine zusätzliche Gate-Elektrode angebracht ist, die sich, auf die Oberfläche gesehen, ebenfalls längs der ganzen Spalte zusätzlicher Zonen erstreckt und zwischen den zusätzlichen Zonen und der weiteren Oberflächenzone liegt, wobei Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe die zusätzlichen Zonen nacheinander über mit der zusätzlichen Gate-Blektrode zu modulierende Inversionskanäle mit der genannten weiteren Oberflächenzone verbunden werden, .seen next to the associated gate electrode, but adjoins this electrode, while means are also provided to place the zones in a row one after the other with the aid of the to connect with the associated gate electrode to be generated inversion channels with the associated additional zone. 9, semiconductor arrangement according to claim 8, characterized in that that the additional zones are arranged in a column practically transversely on the above-mentioned rows and covered by the insulating layer, the electrical Connections of the additional zones contain a further surface zone of the second conductivity type, which with a electrical connection contact is provided and, seen on the surface, along the entire column additional Zones extends, wherein an additional gate electrode is attached to the insulating layer, which extends to the surface seen, also extending along the entire column of additional zones and between the additional zones and the further surface zone is, wherein means are provided with the help of which the additional zones one after the other over with the additional gate electrode to be modulated inversion channels connected to said further surface zone will, . 10. Halbleiteranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Gate-Elektrode mit zwei an den Enden liegenden Anschlusskontakten versehen ist, wodurch über der zusätzlichen Gate-Elektrode ein Potentialgefälle parallel zu der Längsrichtung der Spalte zusätzlicher Zonen10. Semiconductor arrangement according to claim 9, characterized in that that the additional gate electrode is provided with two terminal contacts located at the ends, whereby across the additional gate electrode, a potential gradient parallel to the longitudinal direction of the column of additional zones 409831/0969409831/0969 PHN.6691. - 58 - 21.12.73.PHN.6691. - 58 - 21.12.73. erhalten werden kann.can be obtained. 11, Halbleiteranordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorhanden sind, mit deren Hilfe zeitweilig eine Spannung an die Gate-Elektrode angelegt wird, wobei die Zonen einer Reihe kapazitiv aufgeladen und die pn-Uebergänge zwischen den Zonen und dem Halbleiterkörper in der Sperrichtung vorgespannt werden, und zum· Auslesen der Zonen anschliessend eine Spannung an die Gate-Elektrode angelegt wird, wobei in dem Halbleiterkörper Inversionskanäle gebildet werden, die die Zonen der Reihe nacheinander mit der zusätzlichen Zone verbinden.11, the semiconductor device according to one or more of the The preceding claims, characterized in that means are present by means of which a voltage is temporarily applied the gate electrode is applied, whereby the zones of a row are capacitively charged and the pn junctions between the zones and the semiconductor body are biased in the reverse direction, and then a voltage for reading out the zones is applied to the gate electrode, inversion channels being formed in the semiconductor body which form the zones of the Connect one row to the other with the additional zone. 12, Halbleiteranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Mittel zum Anlegen einer Spannung an die Gate-Elektrode, wobei die Zonen einer Reihe kapazitiv aufgeladen werden, eine Spannungsquelle enthalten, die eine Spannung liefert, bei der in wenigstens einer Anzahl Zonen der Reihe Inversionsgebiete vom ersten Leitfähigkeitstyp gebildet werden, die an die Oberfläche grenzen und die Zonen von der Oberfläche trennen.12, semiconductor arrangement according to claim 11, characterized in that that said means for applying a voltage to the gate electrode, the zones of a series being capacitive are charged, contain a voltage source which supplies a voltage at which in at least a number of zones of the series inversion regions of the first conductivity type are formed, which border on the surface and the zones separate from the surface. 13, Halbleiteranordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weiter Mittel zum Anlegen eines Potentialgefälles parallel zu der Längsrichtung der Reihe über der Gate-Elektrode vorgesehen sind.13, the semiconductor device according to one or more of the The preceding claims, characterized in that further means for applying a potential gradient parallel to the Longitudinal direction of the row are provided above the gate electrode. 409831/0969409831/0969