DE2745046B2 - Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung - Google Patents
Festkörper-BildaufnahmeeinrichtungInfo
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Description
(I)
Wenn beispielsweise
Wenn beispielsweise
Viii- 5V)- l'-,(-0,7V) + 14,(-O,6V) = 5V.
/V, = I χ l()is χ cm ■'
und
/V, = I χ l()is χ cm ■'
und
N1, = 1 χ K)14Cm
ist, so betrügt die Dicke der Verarmungsschicht
X(- = 2,1 ,xm . (2)
Die Kapazität Cn pro Einheilsllüdic wird dann:
C1, = 's - 0,5 χ K)8F cm2.
Λ I)
In Fig. 2A und 21$ ist eine weitere, einem älteren
Vorschlag (Patentanmeldung P 27 36 878.1-33) entsprechende FestkörDer-Bildaufnahmeeinrichtuna der ein-
gangs angegebenen Gattung dargestellt, bei der für die Kapazität die MOS-Struktur (die Oberflächen-MOS-Diode)
verwendet wird. Wenn in diesem Falle angenommen wird, daß die Dicke Tox Her Siliziumdioxidschicht
15 unter einer Elektrode 19 einen Wert von 500 nm ist und wenn box die Dielektrizitätskonstante
von Siliziumdioxid ist, dann erhält man eine Kapazität Co*pro Einheitsfläche von:
CnX —
- 3,5 χ
(4)
10
Bei dem in den F i g. 1A und 1B dargestellten Aufbau
ist die Kapazität pro Einheitsfläche sehr klein und nur '/7 der Kapazität, die bei dem in den Fig. 2A und 2B r>
dargestellten Aufbau vorliegt, und daher kann die Packungs- bzw. Integrationsdichte nicht erhöht werden.
Bei dem in den F i g. 2A und 2B dargestellten Aufbau wird eine auf der MOS-Struktur beruhende Inversionsschicht
in einem Substrat anstelle einer auf der .'<> pn-Flächendiode gemäß den Fig. IA und IB beruhenden
Inversionsschicht benuizt. In diesem Falle tritt in der Si-Oberfläche ein relativ starkes elektrisches Feld
auf, so daß die meisten der im Silizium erzeugten Paare von Defektelektronen und Elektronen zur optischen :~i
Information beitragen. Da der größere Teil des auf die Bildaufnahmeeinrichtung auffallenden Lichtes in der
Elektrode 19 absorbiert wird, sind die Gesamii jhtempfindlichkeit
und die Empfindlichkeit im Blaubereich erheblich geringer als die Empfindlichkeiten bei der in
den Fig. IA und IB dargestellten, bekannten Anordnung. Um die Lichtempfindlichkeit zu verbessern, müßte
die Elektrode 19 dünner ausgebildet sein. Mit den bis jetzt bekannten Verfahren ist es jedoch sehr schwierig,
die Elektrode 19 ohne Erhöhen des Widerstands dünner r>
als 0,3 μΐη zu machen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Festkörper-BilH.aufnahmeeinrichtungen zu schaffen, die
eine hohe Quantenausbeute, d. h. eine hohe Empfindlichkeit, einen geringen Dunkelstrom und eine große 4ii
Speicherkapazität besitzen.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Die erfindungsgemäße Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung weist einen geringen Dunkelstrom, eine 4">
geringe Ungleichmäßigkeit oder IJngleichförmigkeit und eine hohe Empfindlichkeit auf, weil das Licht mit
der pn-Flächendiode aufgenommen und aie Signalladungen mit der MIS-Struktur gespeichert wird bzw.
werden. -,o
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der weiteren Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen
Fi g. 3 einen Querschnitt durch eine Festkörper-Bild- r,
aufnahmeeinrichtung, die einem Bildelement entspricht;
Fig.4 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform
einer Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung, die einem Bildelement entspricht;
Fig. 5 eine Aufsicht, die ein Elektrodenmuster bzw. wi
eine Elektrodenanordnung und ein Muster der fremdatomdotierten Schichten bei einem Ausführungsbeispiel
wiedergibt, das die Form eines linearen Sensors bzw. einer linearen Lichtabfühleinrichtung hat;
Fig. 6 einen Querschnitt entlang der in Fig. 5 hr>
eingezeichneten Schnittlinie Vl-Vl;
Fig. 7A einen Querschnitt entlang der in F i g. 5 eingezeichneten Schnittlinie VII — VII:
Fig.7B ein Diagramm zur Erläuterung der Zwei-Phasen-Steuerimpulse
Φ, und Φ2, die an die Verschiebeelektroden
einer sogenannten »Bulk Charge-Transfer«-(BCD)-Schaltung angelegt werden;
Γ i g. 8 einen Querschnitt entlang der in F i g. 5 eingezeichneten Schnittlinie VIII — VIII; und
Fig.9 ein Diagramm mit einem Vergleich der Empfindlichkeit zwischen den Anordnungen nach
Fig. IA, 1B und 2A, 2B einerseits und der erfindungsgemäßen
Einrichtung andererseits.
Fig.3 zeigt einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel
mit einem p-leitenden Siliziumsubstrat 31. einer η-leitenden, fremdatomdotierten Schicht 32, die
einen lichtempfindlichen Bereich darstellt und durch Thermodiffusion, Ionenimplantation oder einem anderen
Verfahren ausgebildet wird. Eine Isolierschicht 33 besteht aus Siliziumdioxid oder dergleichen. Eine
η-leitende, fremdatomdotierte Schicht 34 dient als Ausgangsleitung. Eine Gate-Elektrode 35 für einen
MOS-Transistorschalter besteht aus polykristallinem Silizium oder dergleichen. Eine Gate-Elektrode 36 für
einen Speicherbereich besteht ebenfalls aus polykristallinem Silizium oder dergleichen. Eine Lichtabschirmplatte
37 besteht aus Aluminium oder dergleichen.
Das Licht fällt nur durch ein in der Lichiabschirmplatte
37 ausgebildetes Loch 39 auf die η-leitende Schicht 32 auf. Die in dieser η-leitenden Schicht 32 erzeugten Elektronen
werden unterhalb der Speichergate-Elektrode 36 und in der η-leitenden Schicht 32 gehalten. Die
spektrale Empfindlichkeit und die Lichtempfindlichkeil sind daher durch die n-leilende Schicht 32 vorgegeben,
und die größte Ladungsmenge, die gehalten werden kann, wird hauptsächlich durch eine große Kapazität
C<>A-38 festgelegt. Es kann also eine Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung
hergestellt werden, deren Empfindlichkeiten und Integrationsdichte höher sind als bei
herkömmlichen Einrichtungen.
Unter denselben Bedingungen wie bei der Berechnung der Werte C1/ und Co\ in den zuvor angegebenen
Gleichungen (3) und (4), d. h. unter der Voraussetzung, daß die Fremdatomkonzentration des p-leitenden
Siliziumsubstrats 1 χ 10l5cm-J,die Oxidschicht 100 nm
dick und die Elektronenkonzentration der n-leitenden Schicht I χ 10ll)cm-3 ist. wird die Kapazität Cs pro
Einheitsfläche bei der in F i g. 3 dargestellten Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung:
Cx = C1, + C0x = 4 χ
Diese Speicherkapazität ist ausreichend groß. Bei dem pn-Flächendioden verwendenden Abfühl- und
Speichersystem, wie es in den Fig. IA und IB
dargestellt ist (pn-Flächendiodensystem) tritt ein Dunkelstrom von 3 riA/cm2 auf, wogegen bei dem Abfühl-
und Speichersystem mit der MOS-Struktur (der Oberflächen-MOS-Diode) wie sie in den Fig. 2A und
2B dargestellt ist (Oberflächen-MOS-Dioden-Systcm)
der Dunkelstrom einen Wert von 5 nA/cm2 aufweist. Bei der Einrichtung mit der in F i g. 3 dargestellten Struktur
beträgt der Dunkelstrom 2 bis 5 nA/cm2 und liegt zwischen den Werten der beiden zuvor erwähnten
Systeme. Wie aus F i g. 9 hervorgeht, ist die Lichtempfindlichkeit 91 der Einrichtung mit dem in F i g. 3
dargestellten Aufbau besser als die Lichtempfindlichkeit 92 bei dem Oberflächen-MOS-Diodensystem, und die
Lichtempfindlichkeit 91 ist etwa gleich gut oder besser als die Lichtempfindlichkeit 93 des pn-Flächendiodensystems.
Wie aus der vorausgegangenen Beschreibung deutlich wird, kann eine Festkörpcr-Bildaufnahmeeinrichtung
mit großer Seicherkapazitäl, geringem Dunkelstrom und guter Lichtempfindlichkeit hergestellt werden,
indem das Licht erfindungsgemäß mit der pn-Flächendiode aufgenommen wird und die Signalladungen
mit der Oberflächen-MOS-Diode gespeichelt
werden.
Fig.4 zeigt eine weitere Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Eine Schicht 37 dient als Lichtabschirmplatte und gleichzeitig als Speichergate-Elektrode.
Auch hier kann Licht nur durch ein Loch 39 hindurchgehen, und die Ladungen werden in einer
Oxidschicht-Kapazität COx 38 gespeichert. In diesem
Falle erstreckt sich die η-leitende Schicht 32 unter den Speicherbereich. Diese Tatsache ist jedoch im Hinblick
auf das Grundprinzip ohne Nachteil. Eine solche Verlängerung oder Erstreckung der η-leitenden Schicht
32 unter den Speicherbereich ist eher vorteilhaft, weil der lichtempfindliche Bereich 32 im selben Verfahrensschritt ausgebildet werden kann, mit dem eine als
Ausgangsleitung dienende η-leitende Schicht 34 gebildet wird.
Wichtig ist, daß die η-leitende Schicht 32, die Speichergate-Elektrode 36 (oder 37), und die das Loch
39 aufweisende Lichtabschirmplatte 37 gemeinsam vorliegen. Wenn bei dem in Fig.4 dargestellten
Ausführungsbeispiel die Speichergate-Elektrode 37 beispielsweise die gesamte Oberfläche ohne Vorhandensein
des Loches 39 überdeckt, unterscheidet sich die sich dadurch ergebende Einrichtung in ihrer Wirkungsweise
kaum von den in den F i g. 2A und 2B dargestellten Einrichtungen, und diese derart ausgebildete
Einrichtung ist dann hinsichtlich der Lichtempfindlichkeit schlechter als die in Fig.4 dargestellte
Ausführungsform.
In den Fig.3 oder 4 ist nur ein Bildelement dargestellt. Derartige Bildelemente können eindimensional
in einem linearen Sensor oder zweidimensional in einem Flächensensor angeordnet sein und eine wirkliche
Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung bilden.
Die Fig.5, 6, 7A und 7B, sowie 8 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines linearen Sensors bzw. Lichtaufnehmers.
F i g. 5 zeigt in Aufsicht ein Eiektrodenmuster und ein Muster der fremdatom-dotierten Schichten
(die beispielsweise durch Ionenimplantation oder Thermodiffusion gebildet werden). Das Elektrodenmuster
ist auf der linken Hälfte der Zeichnung und das Muster der fremdatomdotierten Schichten unter den
Elektroden ist auf der rechten Hälfte der Zeichnung nicht dargestellt. F i g. 6, 7A und 8 zeigten Querschnitte
entlang der in Fig.5 eingezeichneten Schnittlinien VI-VI, VII-VII bzw. VIII-VIlI. In den Zeichnungen
ist das einfallende Licht mit dem Eezugszeichen 61 versehen, und schaltende Gate-Elektroden der MOS-Transistorschalter
weisen die Bezugszeichen 35 und 35' auf. η-leitende Schichten 32 und 32' (mit
einer Fremdatomkonzentration von 1 χ ΙΟ16 —
1 χ 1O20Cm-3) der lichtempfindlichen Bereiche bilden
Fotodioden durch die pn-Übergänge mit einem p-leitenden Siliziumsubstrat 31 (mit einer Fremdatomkonzentration
von etwa 1 χ 1015 cm-3). Eine p-leitende
Schicht 42 (mit einer Fremdatomkonzentration von 1 χ 10" — 1 x IOl7cm-3), die durch Ionenimplantation,
Diffusion oder dergleichen ausgebildet wird, dient als Kanaltrennzone zur Isolierung benachbarter Bildelemente.
Lichtabschirmplatten 37 und 37' sind aus Aluminium hergestellt. Speichergate-Elektroden 36 und
36' der speichernden Bereich mit MOS-Struktur bestehen aus polykristallinem Silizium und liegen in
einer festen, vorgegebenen Gleichspannung (beispielsweise 8 V). Weiterhin ist ein lichtempfindlicher Bereich
-, A, ein Speicherkapazitätsbereich B, ein MOS-Transistorschal'.bcrcich
Cund ein Ladungsverschiebeelement-Bereich D dargestellt. Diese Ausführungsform arbeitet
so, daß das auf die η-leitenden Schichten 32, 32' auffallende Licht in 5>ubstrai-Oberflächenbereichen 310,
in 311 unterhalb der Gate-Elektroden 36, 36' der
MOS-Struktur gespeichert wird, und daß die Information durch Anlegen von Gateimpulsspannungen (mit
einer Amplitude von beispielsweise 8 V) an die Schaltgate-Elektroden 35, 35' der MOS-Transistorschaltbereiche
zu den Ladungsverschiebeelementen D. D' verschoben und von dort ausgelesen werden. Die
Ladungsverschiebeeinrichtung ist ein analoges Schieberegister, das Signale entlang mehrerer, auf der
Siliziumoberfläche ausgebildeten Elektroden 41, 43 verschiebt. Solche Einrichtungen werden als »Bucket
Brigade Device: BBD« (IEEE Journal of Solid-State Circuit, SC-4 (!969), Seite 131, F. L. J. Sangster), »Charge
Coupled Device: CCD« (Bell System Technical journal, April 1970, Seite 74), »Bulk Charge-transfer Device:
BCD« (Proceedings of the 6th Conference on Solid State Device, 1974, Seiten 173 ff, M. Kubo) usw.
bezeichnet.
Die in. den F i g. 5 und 6 dargestellten n-leitenden
Schichten 40 und 40' (mit einer Fremdatom-Konzentra-
JO tion von 1 χ 1016 — 3 χ 1016cm-3) entsprechen den
Kanälen der BCD-Elemente und werden durch Ionenimplantation,
thermische Diffusion oder dergleichen gebildet. Die optische Information wird entlang dieser
η-leitenden Schichten zu den Ausgängen verschoben.
Bei dem in F i g. 5 dargestellten linearen Sensor wird die
optische Information zu zwei BCD-Elementen, nämlich zu dem rechten und dem linken BCD-Element
verschoben, die die Bezugszeichen D und D'besitzen.
Fig.7Λ zeigt den Aufbau der BCD-Einrichtung im
Querschnitt. Die Verschiebungselektroden 41 und 43 bestehen aus polykristallinem Silizium und sind in zwei
Elektrodenreihen derart aufgeteilt, daß benachbarte Elektroden durch bekannte Einrichtungen leitend
verbunden und zu einer ersten Gruppe zusammengefaßt und jede zweite Gruppe durch bekannte Einrichtungen
leitend verbunden sind. An die beiden Elektrodenreihen werden die in Fig. 7B dargestellten Steuerimpulse Φ\
und Φ2 angelegt. In Fig. 7A sind in einer Schicht 49
Bor-Ionen (B+) von etwa 3 χ 10" — 7 χ 10" cm-;
implantiert, um eine Potentialschwelle zu bilden. Eine η+-leitende Schicht 44 (mit einer Fremdatomkonzentrationvonl
χ 1016— 1 χ 1020Cm-3) dient der Detektion
einer Ausgangsspannung. Eine Ausgangs-Gate-Elektrode 46 besteht aus polykristallinem Silizium, und an sie
wird als Vorspannung eine Gleichspannung (beispielsweise von 6 V) angelegt. Darüber hinaus ist eine aus
Aluminium oder dergleichen bestehende Ausgangselektrode 45, ein Verstärker 47 und ein Signalausgangsanschluß
48 vorgesehen. Der Verstärker 47 kann entweder als integrierte Schaltung auf demselben Halbleitersubstrat
oder als integrierte Schaltung auf einem davon getrennten Substrat vorliegen.
Der in F i g. 8 dargestellte Querschnitt entlang der in Fig.5 eingezeichneten Schnittlinie VIII—VIII gibt
wieder, daß die Siliziumsubstrat-Oberflächenbereiche 311 der Bereiche mit MOS-Struktur in den Speicherkapazitätsbereichen
der jeweiligen Bildelemente durch die Kanal-Unterbrecher- 42 (das sind p+-leitende, durch
Implantation von B+ gebildete Schichten) isoliert
werden.
Bei dieser Ausführungsform werden die Foloeigenschaften durch die η-leitenden Schichten 32 festgelegt,
obgleich das Verfahren zum Detektieren der Signale sich von dem Verfahren der in den Fig. 3 und 4
dargestellten Einrichtungen unterscheidet.
Bei dieser Ausführungsform weist die n-leitende Schicht 39 des BCD-Verschiebungsbereichs eine
Fremdatomkonzentration von etwa 3 χ ΙΟ16 —
1 χ 10l6cm-3 auf und kann gemeinsam mit der
η-leitenden Schicht des lichtempfindlichen Bereiches hergestellt werden. Es ist daher möglich, die n-leitende
Schicht 32 des lichtempfindlichen Bereichs und die n-leitende Kanalschicht 39 der BCD-Einrichtung mit
demselben Herstellungsschritt auszubilden. Die nachfolgende Tabelle dient dem Vergleich der Wirkungsweise
bzw. der Eigenschaften eines linearen Sensors mit der hier beschriebenen Struktur (Spalte 1), eines linearen
Sensors, bei dem das pn-Flächendiodensystem nach Fig. IA, IB verwendet wird (Spalte 3), und eines
linearen Sensors mit dem MOS-Struktur-(Oberflächen-MOS-Dioden-)System
nach F i g. 2A, 2B (Spalte 3). Aus der Tabelle wird deutlich, daß sich mit der hier
beschriebenen Einrichtung ausgezeichnete Ergebnisse erzielen lassen.
Art des Sensors 1
Lichtauffall-Bereich
Speicherbereich
Verschiebebereich
Sättigungsbelichtung
Dunkelstromkomponente
(50 C, 10 s)
(50 C, 10 s)
Ungleichmäßigkeit
pn-Flächendiodel MOS-Struktur J
BCD
1,5 Ix · s
1 bis 2%
1 bis 2%
±5%
MOS-Struktur | pn-Flächendiode |
BCD | BCD |
2,8 Ix ■ s | 4,0 Ix · s |
5 bis 7% | 1 bis 2 % |
± 10%
± 10%
Sättigungsbelichtung: Wird in [Ix - s] angegeben und ist das Produkt aus der Intensität des zur Beleuchtung verwendeten Lichts und einer Speicherzeit zu einem Zeitpunkt, bei dem das Ausgangssignal
gesättigt bzw. saturiert ist. wenn die Bestrahlung bzw. die Beleuchtung während der zuvor festgelegten
Speicherzeit intensiviert wird. Ein kleiner Wert für die Sättigungsbelichtung ist anzustreben, um eine
einfachere Lichtquelle verwenden zu können.
Die Dunkelstromkomponente oder das Dunkelsignal ist der Prozentsatz, mit dem ein Leckstrom
einem Fotosignal zuaddiert wird. Ein möglichst kleiner Wert ist anzustreben.
Die UngleichmäBigkeit wird in Prozent ausgediückt und ist die Streuung der Ausgangssignale um
50% einer Sättigungsausgangsspannung herum, wobei die Streuung auf die Sättigungsspannung
bezogen ist. Dieser Wert betrifft die Stabilität der Einrichtung.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung mit einer
in der Hauptfläche eines Halbleitersubstrats eines j
ersten Leitfähigkeitstyps angeordneten Vielzahl von photoelektrischen Elementen, deren jedes eine
Photodiode, einen Signalladungs- Feststellbereich, der aus einer Zone eines dem ersten Leitfähigkeitstyps
entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyp besteht, und einen MOS-Schalttransistorbereich mit
einer Gate-Elektrode, die über einer auf der Hauptfläche ausgebildeten Isolierschicht zwischen
dem Signalladungsfeststellbereich und der Photodiode liegt, umfaßt, wobei der Schalttransistorbe- r>
reich die von der Photodiode bereitgestellten Signalladungen an den Sigr.alladungs-Fertstellbereich
weitergibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Photodiode eine einen lichtempfindlichen
Bereich (A) bildende pn-Flächendiode und eine >o
einen Signalladungs-Speicherbereich (B) bildende MOS-Diode aufweist, und daß der Signalladungs-Feststcllbereich
(B) und der Schalttransistorbereich (C) mit einer Lichtabschirmschichi (37) bedeckt sind,
die ein den lichtempfindlichen Bereich f/V freigeben- r>
des Fenster (39) aufweist.
2. Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotodiode
eine die μη-Flächendiodc bildende Zone (32) des
zweiten Leitfähigkeitstyps umfußt und daß die MOS-Diode aus dem an die Zone (32) vom zweiten
Leitfähigkeitstyp angrenzenden Hauptflächenbereich, einer die Hauptflächc bedeckenden Speicher-Gatc-Isolicrschicht
(33) und einer Speicher-Gateclektrode (36) besteht, die auf der Speicher-Gate- t>
Isolierschicht(33)ausgebildet ist(Fig. i).
3. Festkörper-Bi'daufnahmecinrichtung nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß die pn-Flächendiode der Fotodiode eine in der Haupiflächc
ausgebildete Zone (32) vom zweiten l.eitfähigkeitstyp
aufweist, und daß die MOS-Diode der Fotodiode eine auf einem Teil der den zweiten Leitfähigkeitstyp aufweisenden Zone (32) der pn-Flächendiode
vorgesehenen Gate-Isolierschicht (33), sowie eine auf der Gate-Isolierschicht (33) ausgebildete Spei- π
cher-Gateelektrode (37) aufweist (F i g. 4).
4. Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher-Gateelektrode
(37) auch als Lichtabschirmschicht dient (F ig. 4). -1()
5. Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch
eine Ladiingsverschiebeeinrichtung (D), die auf der Hauptfläche ausgebildet ist, die Signailadungen vom
MOS-Schalttransistorbereich (C) zugeführt be- vi
kommt und diese dann an den Signalladungsfeststellbereich (34,44) überträgt (F i g. 5... 8).
6. Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsverschiebeeinrichtung
(D) ein BBD-, ein CCD- oder ωι ein BCD-Element ist (F ig. 5... 8).
7. Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Halbleitersubstrat (31) aus Silizium besteht. hr>
Die Erfindung betrifft eine Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1
angegebenen Gattung.
Eine aus »1972 IEEE International Solid-State Circuits Conference«, Digest of Technical Papers,
Seiten 30 und 31 bekannte Festkörper- Bildaufnahiiieeinrichtung
ist in Fig. IA dargestellt, die eine
Gate-Leitung 11, eine Ausgangsleitung 12, einen schaltenden Metall-Oxid-Halbleiter-(MOS)-Transistor
13 und eine pn-Flächen-Fotodiode 14 zeigt.
Der Querschnitt der einem Bildelement entsprechenden Festkörperbildaufnahmeeinrichtung ist in Fig. IB
dargestellt, die weiterhin eine Siliziumoxid-(SiO2)-Schicht
15 und ein p-leitendes Siliziumsubstrat zeigt Die Gate-Elektrode 11 besteht beispielsweise aus polykristaiünem
Silizium. Die Signalausgangsleitung 12 liegt in Form einer η + -leitenden, diffundierten Schicht vor. Eine
weitere η+-leitende Diffusionsschicht bildet den lichtempfindlichen
Bereich der Fotodiode 14. Eine Verarmungsschicht 17 erstreckt sich in das Substrat 16.
Bei dieser Einrichtung werden die Informationen über das einfallende Licht in der Sperrschichtkapazität
zwischen dem p-leitenden Substrat 16 und der η4-leitenden Diffusionsschicht 14 gespeichert. Wie im
weiteren noch ausgeführt wird, ist die Speicherkapazität etwa eine Größenordnung kleiner als die Kapazität
in einer Oberflächen-MOS-Diode, die im weiteren noch beiichrieben werden wird. Es sei Vu die
Impulsamplitude einer Betriebsspannung, V; die Schwellwertspannung des MOS-Transistorschalters, fs
die dielektrische Konstante von Silizium, q die elektrische Elementarladung, Vb, die sogenannte builtin-Spannung
oder interne Spannung, Na die Fremdatomkonzentration
im Substrat, und No die Fremdatomkonzentration
in der η+ -leitenden Diffusionsschicht. Die Dicke Xo der Verarmungsschicht läßt sich
dann mit folgender Gleichung ausdrücken:
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