DE2833218C2

DE2833218C2 - Festkörper-Abbildungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2833218C2
Application number: DE2833218A
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Akiyama; Haruhisa Ando; Masatada Koganei Tokyo Horiuchi; Norio Tokyo Koike; Masaharu Hachioji Tokyo Kubo; Shinya Kokubunji Tokyo Ohba; Iwao Kodaira Tokyo Takemoto
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1977-08-01
Filing date: 1978-07-28
Publication date: 1982-11-04
Also published as: GB2002956A; FR2399772A1; FR2399772B1; US4209806A; CA1111131A; GB2002956B; NL7807987A; DE2833218A1; JPS5427311A; JPS605108B2

Description

35 Halbleiterkörpers (10) verschiedenen Leitungstyp haben.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Oberflächenbereiche (23... 26) im Vergleich zu dem Halbleiterkörper (10) eine höhere Fremdstoffkonzentration aufweisen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Oberflächenbereiche (23 ... 26) denselben Leitungstyp wie der Halbleiterkörper (10) besitzen und die Fremdstoffkonzentration des dritten Oberflächenbereichs (25) höher als die des vierten Oberflächenbereichs (23) ist

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fremdstoffkonzentration im Kanalbereich der dritten MOSFET-Elemente (29) höher als in dem der vierten MOSFET-Elemente (33) ist

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dritten Oberflächenbereich (25) eine höhere Spannung als an dem vierten Oberflächenbereich (23) anliegt

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der vom dritten Oberflächenbereich (25) mit dem Halbleiterkörper (10) gebildete pn-übergang und der vom vierten Oberflächenbereich (23) mit dem Halbleiterkörper (10) gebildete pn-übergang in Sperr-Richtung vorgespannt sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an dem ersten Oberflächenbereich (26) eine höhere Spannung als an dem zweiten Oberflächenbereich (24) anliegt

f)

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten MOSFET-Elemente (3) und die fotoelektrischen Wandlerelemente (4) in einem ersten Oberflächenbereich (26) des Halbleiterkörpers (10) die zweiten MOSFET-Elemente (6) in einem zweiten Oberflächenbereich (24), die dritten MOSFET-Elemente (28) in einem dritten Oberflächenbereich (25) und die vierten MOSFET-Elemente (33) in einem vierten Oberflächenbereich (23) ausgebildet sind, wobei die vier Oberflächenbereiche (23 ... 26) gegenüber dem Halbleiterkörper (10) unterschiedlich dotiert sind, und daß der dritte Oberflächenbereich (25) von dem vierten Oberflächenbereich (23) durch einen Teil des Halbleiterkörpers (10) selbst getrennt ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Oberflächenbereich (26) und der dritte Oberflächenbereich (25) einen zusammenhängenden Bereich bilden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Oberflächenbereich (24) und der vierte Oberflächenbereich (23) einen zusammenhängenden Bereich bilden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Oberflächenbereich (26) und der zweite Oberflächenbereich (24) einen zusammenhängenden Bereich bilden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Oberflächenbereich (24) und der dritte Oberflächenbereich (25) einen zusammenhängenden Bereich bilden.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Oberflächenbereiche (23 ... 26) einen vom Leitungstyp des Die Erfindung bezieht sich auf eine Festkörper-Abbildungsvorrichtung, bestehend aus einer auf einem Halbleiterkörper angeordneten integrierten Matrix mit photoelektrischen Wandlerelementen, mit einer Anzahl von Vertikalschalter bildenden ersten MOSFET-Elementen für die Adressierung jeweils einer vertikalen Gruppe der Matrix, sowie einer Anzahl von Horizontalschalter bildenden zweiten MOSFET-Elemente für die Adressierung jeweils einer horizontalen Gruppe der Matrix, und mit einer Anzahl von eine Vertikalabtastschaltung bildenden dritten MOSFET-Elementen für die Ansteuerung der Vertikalschalter sowie einer Anzahl von eine Horizontalabtastschaltung bildenden vierten

so MOSFET-Elementen für die Ansteuerung der Horizontalschalter.

Mit Hilfe von Festkörper-Abbildvorrichtungen wird eine optische Information in zeitlich aufeinanderfolgende elektrische Signale umgewandelt Zu diesem Zweck weist eine derartige Abbildvorrichtung eine Matrix aus photoelektrischen Wandlerelementen auf, wobei die Matrix im Hinblick auf die Erzielung einer hohen Auflösung aus etwa 500x500 Wandlerelementen besteht Die Adressierung dieser Vielzahl von photoelektrischen Wandlerelementen erfolgt mit Hilfe von Schalttransistoren, von welchen der eine Satz für die zeilenmäßige Adressierung der photoelektrischen Wandlerelemente über die gesamte Matrix verteilt ist, während der andere Satz, welcher zur spaltenmäßigen

Adressierung der Matrix dient, im Bereich des Randes der Matrix sich befindet Die Ansteuerung dieser beiden Sätze von Schalttransistoren erfolgt mit Hilfe von zwei Abtastern, von welchen der eine der zeilenmäßigen und

der andere der bildpunktmäßigen Abtastung dient Diese Abtaster sollen im folgenden als X- und y-Abtaster bezeichnet werden.

Festkörper-Abbildungsvorrichtungen werden in der Regel unter Verwendung der MOS-LSJ-Technologie hergestellt, um auf diese Weise sowohl photoelektrische Wandlerelemente als auch die dazugehörigen Schalttransistoren auf räumlich sehr gedrängten Räume möglichst einfach herstellen zu können. Eine derartige Festkörper-Abbüdungsvorrichtung ist beispielsweise aufgrund der DE-OS 26 09 731 bekannt

Bei einer derartigen Abbildungsvorrichtung besteht der Wunsch, die gesamte Festkörper-Abbildungsvorrichtung einschließlich der beiden X- und ^-Abtaster möglichst einstückig herstellen zu können, was jedoch zu Schwierigkeiten führt, weil die Arbeitsgeschwindigkeit des die einzelnen Bildpunkte abtastenden X*-Abtasters um einen Faktor von etwa 500 größer als die des die zeilenmäßige Abtastung durchführenden V-Abtasters ist

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Festkörper-Abbildungsvorrichtung zu schaffen, in der die X- und V-Abtastcr trotz der gemeinsamen Anwendung der MOS-LSI-Technologie die zur Erzielung einer hohen Bildqualität erforderlichen unterschiedlichen Arbeitsgeschwindigkeiten aufweisen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die MOSFET-Elemente so ausgebildet sind, daß die Schwellenspannung VVfsg der vierten MOSFET-Elemente niedriger ist als die Schwellenspannung V_t ^v(sq der dritten MOSFET-Elemente.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind die Abtastschaltkreise so ausgelegt, daß die Leitfähigkeit der den X-Abtaster bildenden MOSFET-Elemente größer gemacht wird. Da bei Vergrößerung der Schwellwertspannung der Abklingungsstrom von Schalt-MOSFET-Elementen kleiner wird, kann die im Rahmen der vorliegenden Erfindung gewünschte erhöhte Abtastgeschwindigkeit entlang der X-Achse, d.h. in horizontaler Richtung, durch Erhöhung der Schwellwertspannung der die vertikale Ansteuerung durchführenden MOSFET-Elemente erreicht werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich anhand der Unteransprüche. Dabei sei hervorgehoben, daß durch Anordnung der Abtaster und der Schalt-MOSFET-Elemente einschließlich der horizontalen Signalausgangsleitungen in verschiedenen Bereichen des Halbleiterelements die auftretenden Rauschsignale verringert werden können. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist fernerhin vorgesehen, daß die die beiden Abtaster bildenden MOSFET-Elemente sowie die die beiden Sätze von Schalttransistoren bildenden MOSFET-Elemente unterschiedliche Schwellwertspannungen besitzen. Die Hauptfläche des die Abbüdungsvorrichtung bildenden Halbleitersubstrats ist fernerhin zweckmäßigerweise mit Bereichen entgegengesetzter Leitungsart oder Bereichen derselben Leitungsart jedoch unterschiedlicher Störstellenkonzentration versehen, wodurch erreicht werden kann, daß die MOSFET-Elemente mit unterschiedlichen Funktionen getrennt in den verschiedenen Regionen integriert werden können.

Die Erfindung soll nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen ist Es zeigt

F i g. 1 ein schematisches Schaltdiagramm einer Festkörper-Abbildungsvortichtung bekannter Bauwei

F ig. 2 ein vergrößertes Schnittdiagramm eines Ausschnitts der Abbüdungsvorrichtung von F i g. 1,

F i g. 3a ein schematisches Schaltdiagramm eines Teils der Abbildungsvorrichtung von F i g. 1,

F i g. 3b Signalverläufe der Ein- und Ausgangsimpulse des in F i g. 3a gezeigten Abtasters,

Fig.3c eine grafische Darstellung der Anstiegs- und Abfallflanken eines Ausgangsimpulses bei Veränderung der Schwellwertspannung eines MOSFET-Elementes bei einem Abtaster,

Fig.4 ein schematisches Schaltdiagramm einer ersten Ausführungsform einer Festkörperabbildungsvorrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 5a und 5b vergrößerte Schnittansichten entlang der Linien 27 und 40 von F i g. 4,

Pig.6 ein schematisches Schaltdiagramm einer zweiten Ausführungsform der Festkörper-Abbildungsvorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig.7 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie 48 von F i g. 6, und

Fig.8 und 9 vergrößerte Schnittansichten von abgewandelten Ausführungsformen gemäß der Erfindung.

Zur Erläuterung gewisser beim Stand der Technik auftretenden Probleme wird nachstehend eine bekannte Festkörper-Abtastvorrichtung anhand der F i g. 1,2 und 3a bis 3c näher erläutert Danach besteht ein Horizontalabtaster oder Horizontalscanner 1 aus Schaltungseinheiten, die in ihrer Stufenanzahl der Anzahl (beispielsweise 500) von in horizontaler Richtung angeordneten photoelektrischen Wandlerelementen entsprechen. Auf der Basis von Taktimpulsen zum Betreiben des Abtasters 1 werden Abtastimpulse, die jedes vorgegebene Zeitintervall weiterrücken, durch die entsprechenden Schaltungseinheiten innerhalb einer Horizontalabtastperiode geliefert 101 bezeichnet eine Horizontalabtastleitung, welche die Horizontalabtastimpulse überträgt 2 bezeichnet einen Vertikal-Scanner, welcher aus Schaltungseinheiten besteht die in ihrer Stufenanzahl der Anzahl (beispielsweise 500) von Reihen von photoelektrischen Wandlerelementen entsprechen. Auf der Basis von Taktimpulsen zum Betreiben des Scanners 2, werden Abtastimpulse, die jedes vorgegebene Zeitintervall weiterrücken, durch die betreffenden Schaltungseinheiten entsprechend der Vertikalabtastperiode während eines Halbbilds geliefert 102 bezeichnet eine Vertikalabtastleitung, welche die Vertikalabtastimpulse überträgt Durch die zwei Züge von Abtastimpulsen werden Vertikalschalttransistoren 3 und Horizontalschalttransistoren 6 sequentiell ein- und ausgeschaltet so daß Signale von den einzelnen photoelektrischen Wandlerelementen 4, die in zwei Dimensionen angeordnet sind, auf eine Vertikalausgangsleitung 5 und eine Horizontalausgangsleitung 7 abgenommen werden können. Da die Signale der einzelnen photoelektrischen Wandlerelemente 4 dem optischen Bild eines darauf projizierten Objekts entsprechen, kann durch den obigen Vorgang ein Videosignal abgeleitet werden.

Die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung wird üblicherweise unter Verwendung der MOS-LSI-Technologie hergestellt, mit welcher sich eine dichtgepackte Integration vergleichsweise einfach verwirklichen läßt und nach der sich das photoelektrische Wandlerelement und der Schalttransistor als eine Einheit herstellen lassen, die im Schnitt in F i g. 2 gezeigt ist. Wie aus der Figur ersichtlich, besteht der Vertikalschalttransistor

- aus einem MOS-(Metall-Oxide-Semiconductor-Metall-Oxid-Halbleiter-)Feldeffekttransistor (im folgenden als »MOST« abgekürzt) 3, welcher mit einem Gate 8 versehen ist, auf welches die Vertikalabtastimpulse gegeben werden. Das photoelektrische Wandlerelement 4 ist als pn- (oder np-)Übergangsdiode aufgebaut, weiche den Source-Übergang des MOST 3 ausnützt Die Vertikalausgangsleitung 5 ist als Verbindung (üblicherweise aus Al) aufgebaut, die mit der Drain des MOST 3 zusammengefügt bzw. verbunden ist Der Horizontalschalttransistor besteht aus einem MOST 6, welcher mit einem Gate 9 versehen ist, auf welches die Horizontalabtastimpulse gegeben werden. Die Horizontalausgangsleitung 7 ist aus einer Verbindung (üblicherweise aus Al) aufgebaut, die mit der Drain des MOST 6 verbunden ist 10 bezeichnet einen Halbleiterkörper (beispielsweise aus Silizium), in welchem diese Elemente integriert sind. Der Halbleiterkörper 10 hat η-Leitfähigkeit (oder p-Leitfähigkeit), wenn die Sources und Drains Fremdstoffschichten mit p-Leitfähigkeit (oder n-Leitfähigkeit) sind. 11 bezeichnet einen Isolatorfilm (im allgemeinen aus Siliziumdioxid (S1O2)). Eine so aufgebaute Festkörper-Abbildungsvorrichtung hat insofern bedeutende Vorteile, als der Sourceübergang des MOST als photoelektrisches Wandlerelement ausgenutzt werden 2s kann und insofern als ein MOS-Schieberegister für die Abtastschaltung verwendet werden und auf dem Halbleiterkörper integriert ausgebildet werden kann.

Mit der Festkörper-Abbildungsvorrichtung des beschriebenen Typs ergeben sich jedoch die folgenden Probleme, die mit ihrem Aufbau in Beziehung stehen.

!.Abtastschaltung

Bei einer flächigen Festkörper-Abbildungsvorrichtung besteht die Abtastschaltung aus dem Horizontal-Scanner zur Durchführung der Abtastung in A'-Richtung und dem Vertikal-Scanner zur Durchführung der Abtastung in K-Richtung. Der Horizontal-Scanner muß alle photoelektrischen Wandlerelemente, die in A"-Richtung angeordnet sind, in der Abtastimpulsausgabeperiode des Vertikal-Scanners (64 |is im Standard-Fernsehformat, was 15,73 kHz in der Frequenz entspricht) abtasten. Dementsprechend muß die Abtastgeschwindigkeit, die für den Horizontal-Scanner erforderlich ist um einen Faktor schneller sein als die Abtastgeschwindigkeit des Vertikal-Scanners, der gleich der Anzahl der Bildelemente in A'-Richtung ist (beispielsweise 50ömal so schnell bei einer Vorrichtung mit 500 [^-Richtung] χ 500 (T-Richtung)) Bildelementen. In vielen Fällen sind jedoch der Horizontal- und der Vertikal-Scanner Schaltungen, die durch den gleichen Fertigungsprozeß hergestellt werden. Die Schaltungseinheit jeder Stufe eines typischen Scanners, der bislang verwendet wurde (siehe Material SSD 72—36 der Society for the Research of Semiconductors and Transistors, Denshi Tsüshin Gakkai — The Institute of Electronics and Communication), ist eine Schieberegisterschaltung, welche, wie in F i g. 3A gezeigt, aus einem Satz von Inverterschaltungen und einem Satz von Transfer-Gates aufgebaut ist Die Figur zeigt die erste Stufe, die eine konstituierende Einheit des Schieberegister-Scanners bildet, sowie eine Treiberschaltung hierzu. 12 und 13 bezeichnen Generatoren, welche Taktimpulse erzeugen, deren Phasen um 180° verschoben sind. 14 bezeichnet einen Eingangsimpulsgenerator, welcher einen Eingangsimpuls Vis zur Gewinnung eines Schiebeimpulses an einem Ausgang 16 einer Schaltungseinheit 15 erzeugt Bei 17 ist eine Treiberspannungsver sorgung gezeigt. 18 stellt einen Transfer-MOST dar, welcher durch die Taktimpulsc Φι ein- und ausgeschaltet wird, während 19 einen Transfer-MOST bezeichnet welcher durch die Taktimpulse Φι ein- und ausgeschaltet wird. Bei 20 ist eine Inverterschaltung gezeigt, welche aus einer Reihenschaltung, bestehend aus einem Sättigungs-Last-MOST 21, dessen Gate und Drain mit der gleichen Spannungsquelle 17 verbunden sind, und einem Treiber-MOST 22, aufgebaut ist

Fig.3B ist ein Zeitdiagramm der mit der gerade beschriebenen Schaltung erhaltenen Eingangs- und Ausgangsimpulse. Mit Aufgabe des Eingangsimpulses Vm synchron mit dem Taktimpuls Φι wird am Ausgang 16 der Ausgangsimpuls V_Oi, welcher die gleiche Polarität wie der Eingangsimpuls V_m hat und um die Periode 7* des Taktimpulses verzögert ist geliefert Der Ausgangsimpuls V01 wird auch ein Eingangsimpuls für die nächste Stufe (nicht gezeigt), und am Ausgang der nächsten Stufe wird ein Ausgangsimpuls Vfo, der ähnlich um die Periode T# verzögert ist geliefert Danach wird ein Zug von Ausgangsimpulsen Voj, .., die jeweils um 7* verzögert sind, in der gleichen Weise geliefert Hinsichtlich der Ausgangsimpulse ist die Anstiegszeit U (»0«-» »1«) eine Zeitdauer, in der eine parasitäre Kapazität C, des Ausgangs 16 durch den Last-MOST aufgeladen wird. Auf der anderen Seite ist die Abfallzeit tf(» 1« -► »0«) eine Zeitdauer, die erforderlich ist daß die in der Streukapazität C, gespeicherte »1 «-Spannung durch den Treiber-MOST 22 entladen werden kann. Zur Bewirkung des Invertierungsvorgangs wird die Leitfähigkeit des Last-MOST 21 üblicherweise zu V10 der Leitfähigkeit des Treiber-MOST 22 gewählt Aus diesem Grund ist die Anstiegszeit um eine Größenordnung größer als die Abfallzeit und es ist die Anstiegszeit bzw. die Leitfähigkeit des Last-MOST 21, welche die Obergrenze der mit dem gegenwärtigen Scanner erreichbaren Arbeitsgeschwindigkeit bestimmt Es ist dementsprechend notwendig, daß die Leitfähigkeit £"_m/ des Last-MOST, welcher den mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Horizontal-Scanner aufbaut, größer als die Leitfähigkeit glides Last-MOST, welcher den mit niedriger Geschwindigkeit arbeitenden Vertikal-Scanner aufbaut, gewählt wird.

Es ist jedoch wünschenswert, beide Scanner nach dem gleichen Herstellungsverfahren herzustellen. Ohne besonderen Kunstgriff werden die Leitfähigkeiten der die beiden Scanner aufbauenden MOSTs natürlich gleich. Dementsprechend muß der Auslegungswert (d.h., die Kanalbreite oder die Kanallänge) des den Horizontal-Scanner aufbauenden MOST anders gewählt werden, um die Leitfähigkeit zu erhöhen. Es ist jedoch ungünstig, eine Differenz von zwei oder mehr Größenordnungen einfach durch Änderung der Abmessung herbeiführen zu wollen, weil dies den Nachteil mit sich bringt daß die vom Horizontal-Scanner eingenommene Grundrißfläche extrem groß wird.

2. Schalter

Der Horizontalschalttransistor 6 wird im Standard-Fernsehformat alle 64 us durch den Hochgeschwindigkeits-Horizontal-Scanner 1 adressiert und die Vertikalausgangsleitung alle 64 us auf eine Videospannung aufgeladen, während der Vertikalschalttransistor 3 ungefähr alle 17 ms (die Halbbildfrequenz beträgt 60 Hz) adressiert wird. Daher arbeitet die Photodiode 4 im sogenannten Speicher-Mode, bei welchem die Diode 17 ms mit licht bestrahlt wird und sie in sich während dieser Zeit erzeugte optische Signalladungen speichert

so daß die Photoempfindlichkeit hoch wird. Der Ausschaltwiderstand des MOST ist verglichen mit denjenigen anderer Elemente, wie etwa bipolarer Transistoren, hoch. Selbst wenn eine an das Gate gelegte Spannung unter der Schwellenspannung liegt, ist der Transistor jedoch nicht vollkommen abgeschaltet, es fließt vielmehr ein äußerst geringer Strom (»Schwanzstrom«, englisch üblicherweise »tailing current« genannt) durch ihn, so daß die Photodiode 4 über den Vertikalschalt-MOST 3 aufgeladen wird. Es ist daher unmöglich, ein Signal auszulesen, daß die optische Information exakt wiedergibt

3. Rauschen

Induktives Rauschen, das dem Ansteigen und Abfallen der Taktimpulse für das Betreiben des Horizontal-Scanners 1 oder der von den einzelnen Stufen des Scanners gelieferten Abtastimpulse zuzuschreiben ist, leckt Ober Streukapazitäten innerhalb oder außerhalb des Halbleiterkörpers in die Horizontalsignalausgangsleitung 7. Rauschen, welches durch die Taktimpulse für das Betreiben des Vertikal-Scanners oder die Abtastimpulse des Scanners erzeugt wird, bildet kein Problem, da sich das Rauschen praktisch aus dem Video-Signal dadurch eliminieren läßt, daß die Taktimpulse mit einer Horizontalaustastperiode abgedeckt werden, die in jeder Horizontalabtastperiode vorgesehen ist Abgesehen von den Streukapazitäten kommt es insbesondere zu einem Einmischen von Rauschen, welches über das Innere des Halbleiterkörpers längs komplizierter Wege unter der Wirkung des Widerstands des Halbleiterkörpers ankommt Es ist deshalb äußerst schwierig, das Rauschen durch eine Rauschverarbeitungsschaltung (für welche üblicherweise ein Tiefpaßfilter verwendet wird) zu beseitigen. Aus diesem Grunde hat die Festkörper-Aufnahmevorrichtung, verglichen mit einer Fernsehröhre, ein niedriges Signal/Rauschverhältnis und zeigt eine schlechte Bildqualität so daß ihr Anwendungsgebiet beschränkt und ihre praktische Anwendung behindert ist

F i g. 4 ist ein Prinzipschaltbild, welches eine erste Ausführungsform der Festkörper-Abbikhingsvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt 23 bezeichnet einen Bereich, welcher einen Horizontal-Scanner I, enthält, 24 einen Bereich, welcher Horizontalschalt-MOSTs 6 enthält, 25 einen Bereich, welcher einen Vertikal-Scanner 2 enthält und 26 einen Bereich, welcher einen photoelektrischen Wandlerabschnitt enthält in welchem Bildelemente, von denen jedes aus einem Vertikalschalt-MOST 3 und einer Photodiode 4 besteht in einem zweidimensionalen Feld angeordnet sind.

Zunächst wird der Scanner beschrieben.

Die Leitfähigkeit g_m\ des Last-MOST des Scanners und die »1 «-Pegel-Spannung Vfy.i«), wie in den Fi g. 3A etc. dargestellt sind durch die folgenden Gleichungen gegeben, wenn die Spannung der Spannungsversorgung 17 ν,*/und die Schwellenspannung Wist:

gmi=ß (IV„\-

wobei β die Kanalleitfähigkeit bezeichnet welche durch die Vorrichtungskonstante des MOST bestimmt ist Wie sich aus den Gleichungen ergibt wird die Leitfähigkeit und ebenso die »!«-Pegel-Spannung hoch, wenn die Schwellenspannung klein gemacht wird. Das heißt, wie aus Fig.3C ersichtlich, die »!«-Pegel-Spannung V

steigt mit sinkender Schwellenspannung V₇-und ebenso verkürzt sich die Anstiegszeit t_n so daß die Geschwindigkeit des Scanners zunimmt Aufgrund dieser Tatsache muß die Schwellenspannung VVVq des MOST, welcher den mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Horizontal-Scanner aufbaut niedriger gewählt werden als die Schwellenspannung Vr^v<sg des MOST, welcher den mit niedriger Geschwindigkeit arbeitenden Vertikal-Scanner aufbaut

Bei der erfindungsgemäßen Festkörper-Abbildungsvorrichtung, die in Fig.4 gezeigt ist ist daher die Schwellenspannung vy<sg des MOST des im Bereich 23 enthaltenden Horizontal-Scanners I niedriger eingestellt als die Schwellenspannung Vr¹VsQ des MOST des im Bereich 25 enthaltenen Vertikal-Scanners 2, so daß die Beziehung der Ungleichung (3) erfüllt ist

Nun werden die Schwellenspannungen der Schalt-MOSTs beschrieben. Wie oben ausgeführt schaltet der Horizontalschalt-MOST 6 alle 64 \is ein, während der Vertikalschalt-MOST 3 in dem langen Zeitabstand von 17 ms einschaltet Im einzelnen heißt dies, daß die Informationsspeicherzeit der Vertikalsignalausgangsleitung 5, die mit dem Horizontalschalttransistor verbunden ist 64 us beträgt während diejenige der Photodiode 4, die mit dem Vertikalschalttransistor verbunden ist 500mal länger ist Zur Unterdrückung des Informationsleckens der Photodiode ist es daher wünschenswert daß der Abschaltwiderstand des abgeschalteten Vertikalschalt-MOST 3 so groß wie möglich gemacht wird. Messungen der Erfinder haben ergeben, daß der Schwanzstrom im ausgeschalteten Zustand auf >/io abnimmt wenn man die Schwellenspannung um 0,1 V anhebt Um das Lecken der optischen Information bei dem Vertikalgehalt-MOST 3 gleich dem Lecken der optischen Information des Horizontalschalt-MOST 6 zu machen, muß die Schwellenspannung V_T ^v(sw) des Vertikalschalt-MOST um 0,25 V höher als die Schwellenspannung V₇H(SW) des Horizontalschalt-MOST gemacht werden. Es ist üblicherweise wünschenswert daß die Schwellenspannung des im Bereich 26 enthaltenen MOST höher als die Schwellenspannung des im Bereich 24 enthaltenen MOST gemacht wird.

(4)

Da die Schwellenspannungen der die Scanner

so aufbauenden MOSTs und diejenigen der die Schalter aufbauenden MOSTs abhängig von erforderlichen Charakteristiken variieren, läßt sich die Beziehung zwischen ihren Größen nicht in ausschließlicher Weise bestimmen.

Wie oben beschrieben, werden gemäß der Erfindung

die Schwellenspannungen der die Abbildungsvorrich-

- tung.aufbauenden MOSTs auf Werte eingestellt, die sich abhängig von ihren Lagen voneinander unterscheiden.

Im folgenden wird ein konkreter Aufbau beschrieben,

welcher in der Lage ist, die Schwellenspannungen abhängig von Lagen zu steuern.

Fig.5A zeigt einen Schnittaufbau der erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung. Sie ist ein Schnittaufbau für den Fall, wo die Schnittebene des Vertikal-Scanner-

es bereichs 25 und des Horizontal-Scannerbereichs 23 der in F i g. 4 gezeigten erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung in Richtung der Pfeile 27 der F i g. 4 betrachtet werden. 10 bezeichnet einen Siliziumkörper eines ersten

Leitungstyps (beispielsweise des N-Typs), in welchem MOSTs integriert sind. 28 (28-1, 28-2) bezeichnet eine Fremstoffschicht, die normalerweise »Trog-Fremdstoffschicht« genannt wird und einen zweiten Leitungstyp (beispielsweise den P-Typ) aufweist Die Fremdstoffschicht 28 läßt sich durch den herkömmlichen Diffusionsprozeß einfach herstellen. 25 bezeichnet einen Bereich, in welchem ein Vertikal-Scanner integriert ist, während 23 einen Bereich bezeichnet, in welchem ein Horizontal-Scanner integriert ist Der Vertikal-Scanner ist in der Fremdstoffschicht 28-1 ausgebildet, und 29 bezeichnet einen der den Vertikal-Scanner aufbauenden MOSTs. 30 und 31 bezeichnen die Drain (oder Source) bzw. Source (oder Drain) des MOST 29, die beide aus Fremstoffschichten ausgebildet sind, die den gleichen Leitungstyp wie der Halbleiterkörper 10 haben. Bei 32 ist die Gate-Elektrode des MOST 29 gezeigt. 11 stellt einen Isolationsoxidfilm (für den Siliziumdioxid (SiO₂) verwendet ist) dar. Der Horizontal-Scanner ist in der Fremdstoffschicht 28-2 ausgebildet, und 33 bezeichnet einen der den Horizontal-Scanner aufbauenden MOSTs. 34 und 35 bezeichnen die Drain (oder Source) bzw. Source (oder Drain) des MOST 33, die beide aus einer Fremdstoffschicht ausgebildet sind, die den gleichen Leitungstyp wie der Siliziumkörper 10 haben. Bei 36 ist die Gate-Elektrode des MOST 33 gezeigt 37-0 bezeichnet eine Elektrode des Körpers 10, welche mit Masse-Bezugspotential verbunden ist 37-1 und 37-2 bezeichnen Elektroden, an welche Spannungen zur Festlegung der Potentiale der Fremdstoffschichten 28-1 bzw. 28-2 gelegt werden. Die Elektroden 37-1 und 37-2 sind mit der Fremdstoffschicht 28-1 bzw. 28-2 über in Teilen des Isolationsfilms 11 vorgesehene Kontaktlöcher 38-1 und 38-2 sowie weitere Fremdstoffschichten 39 (39-1,39-2) des zweiten Leitungstyps (beispielsweise des P-Typs) verbunden. Die Fremdstoffschicht 39-1 und 39-2 haben zwar den gleichen Leitungstyp wie die Fremdstoffschichten 28-1 und 28-2, sie weisen jedoch eine Fremdstoffkonzentration auf, die Ober derjenigen der Fremdstoffschichten 28-1 und 28-2 liegt, um einen ohmschen Kontakt mit den zugehörigen Elektroden 37-1 und 37-2 zu bewirken.

F i g. 5B zeigt den Horizontal-Scannerbereich 23, den Horizontalschaltbereich 24 und den Bereich 26 der photoelektrischen Wandlerelemente der in Fig.4 gezeigten erfindungsgemäßen Abbildungsvorrichtung im Längsschnitt und mit Blick in Richtung der Pfeile 40. 28 (28-2, 28-3, 28-4) bezeichnet eine Trog-Fremdstoffschicht, welche in dem zweiten Leitungstyp (beispielsweise dem P-Typ) ausgebildet ist Der Horizontalschalt- so MOST 6 ist in der Fremdstoffschicht 28-3 hergestellt Der MOST 6 besteht aus einer Drain 41, welche mit der HüriZünUisigiiäläüSgängsiciiüng 7 verbunden isi, einer Source 42, welche mit der Vertikalsignalausgangsleitung 5 verbunden ist, und einer Gate-Elektrode 43. Die Photodiode 4 und der Vertikalschalttransistor 3 sind in der Fremdstoffschicht 28-4 hergestellt Die Photodiode ist unter Ausnutzung der Source des Vertikalschalt-MOST 3 aufgebaut 44 bezeichnet die Drain des MOST 3, die mit der Vertikalsignalausgangsleitung 5 verbunden ist, und 45 die Gate-Elektrode des MOST 3.37-3 und 37-4 bezeichnen Elektroden, die mit der Fremdstoffschicht 38-3 bzw. 28-4 über Kontaktlöcher 38-3 bzw. 38-4 und ferner eine Fremdstoffschicht 39 (39-3,39-4) des zweiten Leitungstyps verbunden sind.

Die Fremdstoffkonzentration N₂ des zweiten Leitungstyps der Fremdstoffschicht 28 wird, in Beziehung stehend zur Herstellung, höher als die Fremdstoffkonzentration ΛΊ des ersten Leitungstyps des Halbleiterkörpers 10. Die Fremdstoffkonzentration N₂' des zweiten Leitungstyps der Fremdstoffschicht 39 muß einen bestimmten Wert überschreiten, damit ein Kontakt mit der Elektrode 27 hergestellt ist (Im allgemeinen wird sie höher als die Fremdstoffkonzentration der Fremdstoffschicht 28. Wenn jedoch die Fremdstoffkonzentration der Fremdstoffschicht 28 sehr hoch ist und ein Kontakt mit der Elektrode 37 zufriedenstellend hergestellt ist muß die Fremdstoffschicht 39 nicht vorgesehen sein, und die Elektrode 37 kann mit der Fremdstoffschicht 28 durch das Kontaktloch 38 in direkten Kontakt gebracht werden.) Die Konzentration A/i' der Source (oder Drain) der Fremdstoffschicht des ersten Leitungstyps, die in der Fremdstoffschicht 28 auszubilden ist, kann höher gewählt werden als die Fremdstoffkonzentration AZ₂ des zweiten Leitungstyps der Fremdstoffschicht 28 und gleich oder höher als die Fremdstoffkonzentration N₂' des zweiten Leitungstyps der Fremdstoffschicht 39, um das Funktionieren des MOS-Transistors zu bewirken. Das heißt, folgende Beziehung (5) kann erfüllt sein:

N{ % If₂ > AT₂ > AT₁

(5)

Als Beispiel, das obige Relation erfüllt, kann in einem Fall, wo die Fremdstoffkonzentration ΛΛ des Halbleiterkörpers 10, wie am häufigsten, zu lO'Vcm³ gewählt ist kann die Konzentration N₂ zu 10¹⁵ bis lO'Vcm³, die Konzentration N₂' zu 10¹⁸ bis lWcm³ und die Konzentration Af₁' zu 10" bis W/cm³ eingestellt werden.

Wenn eine Spannung an die Fremdstoffschicht 28 angelegt wird (die Polarität der Spannung wird so gewählt, daß der Drain- (Source)-0bergang) in dieser Fremdstoffschicht in Rückwärtsrichtung vorgespannt ist, wobei der Halbleiterkörper 10 auf Erdpotential liegt, d.h. eine negative Spannung, wenn die Fremdstoffschicht 28 eine P-Schicht ist, und eine positive Spannung, wenn sie eine N-Schicht ist), wirkt der Substratvorspannungseffekt auf den in der Fremdstoffschicht 28 sitzenden MOST, mit dem Ergebnis, daß die Schwellenspannung des MOST mit der angelegten Spannung V₂ variiert Sei VVdie innere Schwellenspannung im Zustand ohne angelegte Spannung V₂ (alle weiter oben beschriebenen Schwellenspannungen entsprechen dem), dann ist die Schwellenspannung in Abhängigkeit von V₂ durch folgende Gleichung gegeben:

*1 M »51+ 2*,-

(6)

wobei K und tpr die Substratvorspannungskonstante bzw. Fermi-Niveau bezeichnen, die durch die Fremdstoffkonzentration der Fremdstoffschicht 28 etc. bestimmtwerden.

Die Bedingungen der Gleichungen (3) und (4) müssen durch die erfindungsgemäße Abbildungsvorrichtung erfüllt sein. Im einzelnen wird, wie aus Gleichung (6) zu verstehen, die an die Elektrode 37-1 (Vertikal-Scannerbereich 25) angelegte Spannung V₂ ^v(sq größer als die an die Elektrode 37-2 (Horizontal-Scannerbereich 23) angelegte Spannung V₂ ^h(sq gemacht Die an die Elektrode 37-4 (Bereich 26 der photoelektrischen

Wandlerelemente) angelegte Spannung V₂ ^v _(Sw) wird größer als die an die Elektrode 37-3 (Horizontalschaltbereich 24) angelegte Spannung V^_(Sw) gemacht

> I

(7)

Daher können durch Anlegen von Spannungen an die Elektroden 37-1,37-2,37-3 und 37-4, die die Ungleichungen (7) und (8) erfüllen, die Schwellenspannungen der in den Fremdstoffschichten 28 liegenden MOSTs leicht auf gewünschte Werte eingestellt und damit das gewünschte Ziel erreicht werden. Insbesondere beim Aufbau der gerade beschriebenen Ausführungsform sind der Horizontal-Scanner und die Horizontalschalttransistoren in verschiedenen Fremdstoffschichtenbereichen integriert, was auch den Effekt mit sich bringt, daß auf der Horizontalsignalausgangsleitung vom Horizontal-Scanner herkommendes Rauschen vermindert werden kann.

Als ein Beispiel wurde eine Festkörper-Abbildungsvorrichtung in einer solchen Weise hergestellt, daß eine trogdiffundierte P-Schicht 28 mit einer Fremdstoffkonzentration von 8 · lO'Vcm³ in einem N-Siliziumkörper 10 mit einer Fremdstoffkonzentration von lO'Vcm³ angeordnet war. Bei der Festkörper-Abbildungsvorrichtung wurden die verschiedenen Spannungen folgendermaßen eingestellt:

"3V (V_T\_SC) = 1,5V)

: OV (KrV, = OV)

-3 V (KrW= 1,5 V) = OV W

Auf diese Weise konnte die Arbeitegeschwindigkeit des Horizontal-Scanners höher als die des Vertikal-Scanners gemacht und der Leckstrom des Vertikalschalt-MOST vermindert werden.

Ausführungsform 2

Bei der ersten Ausführungsform wurden die Schwellenspannungen in den vier Bereichen unterschiedlich gewählt Aus Gründen der Vereinfachung ist es jedoch erlaubt, die zwei Bereiche, bestehend aus dem Vertikal-Scannerbereich 25 und dem Bereich 26 der photoelektrischen Wandlerelemente, die die höhere Schwellenspannung haben, einerseits und die zwei Bereiche, bestehend aus dem Horizontal-Scannerbereich 23 und dem Horizontalschaltbereich 24, welche die niedrigere Schwellenspannung haben, andererseits zusammenzulegen. F i g. 6 ist ein Prinzipschaltbild einer Festkörper-Abbildungsvorrichtung für einen Fall, wo die Schwellenspannungen in den beiden Bereichen unterschiedlich gemacht sind. 46 bezeichnet einen Bereich, welcher einen Horizontal-Scanner I und Horizontalschalt-MOSTs 6 enthält, während 47 einen Bereich bezeichnet, welcher einen Vertikal-Scanner 2, Photodioden 4 und damit verbundene Schalt-MOSTs 3 enthält Natürlich ist es als weitere Ausführungsform erlaubt, den Horzontal-Scanner und die Horizontalschalt-MOSTs in einer ersten Fremdstoffschicht, den Vertikal-Scanner in einer zweiten Fremdstoffschicht und die Photodioden und die damit verbundenen Vertikalschalt-MOSTs in einer dritten Fremdstoffschicht auszubilden. Ferner kann der Horizontal-Scanner in einer ersten Fremdstoffschicht, der Vertikal-Scanner in einer zweiten Fremdstoffschicht und die Horizontalschalt-MOSTs und die Bildelemente, bestehend aus den Photodioden und den damit verbundenen Vertikalschalt-MOSTs, in einer dritten Fremdstoffschicht ausgebildet sein. In diesem Fall sind der Horizontal-Scanner und der Vertikal-Scanner, der Horizontal-Scanner und die Horizontalschalter, und die Scanner und die Bildelemente isoliert F i g. 7 ist eine

ίο Schnittansicht, bei welcher eine Schnittebene der in Fig.6 gezeigten Abbildungsvorrichtung in Richtung der in F i g. 6 eingezeichneten Pfeile 48 betrachtet wird.

10 bezeichnet einen Halbleiterkörper eines ersten Leitungstyps (beispielsweise des N-Typs). 28-5 bezeich-

is net eine Fremdstoffschicht, welche mit einem Fremdstoff eines zweiten Leitungstyps (beispielsweise des P-Typs) aufgebaut ist und welche dem Bereich 46 entspricht während 28-6 eine Fremdstoffschicht bezeichnet, welche einen Fremdstoff des zweiten Leitungstyps (beispielsweise des P-Typs) aufweist und dem Bereich 47 entspricht 49 und 50 bezeichnen die Drain (oder Source) und die Source (oder Drain) eines MOST 51, der den Horizontal-Scanner 1 oder den Horizontalschalt-MOST bildet und die Bereiche 49 und 50 sind fremdstoffdiffundierte Schichten de» ersten Leitungstyps, der mit dem Leitungstyp des Körpers 10 identisch ist 52 bezeichnet die Gate-Elektrode des MOST 51. Bei

11 ist ein isolierender Oxidfilm gezeigt. 53 und 54 bezeichnen die Drain (oder Source) und die Source (oder Drain) eines MOST 55, der den Vertikal-Scanner 2 aufbaut (ein MOST, der den Vertikalschalter 3 bildet und die Photodiode 4 sind nicht gezeigt), und die Bereiche 53 und 54 sind fremdstoffdiffundierte Schichten des ersten Leitungstyps. 56 bezeichnet die Gate-Elektrode des MOSTs 55. Ferner stellt 37-5 eine Elektrode dar, welche mit der Fremdstoffschicht 28-5 über ein Kontaktloch 38-5 sowie eine Fremdstoffschicht 39-5 eines zweiten Leitungstyps verbunden ist, während 37-6 eine Elektrode bezeichnet welche mit der Fremdstoffschicht 28-6 über ein Kontaktloch 38-6 sowie eine Fremdstoffschicht 39-6 eines zweiten Leitungstyps verbunden ist Die Beziehung zwischen der Konzentration N\ des Körpers 10, den Konzentrationen N₂ und N₂' der Fremdstoffschichten 28 und 39 des zweiten Leitungstyps und der Konzentration Ni' der Drain (Source) des ersten Leitungstyps ist die gleiche wie in der Beziehung (5). Bei der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsform wird gewünscht daß die Schwellenspannung des im Bereich 47 sitzenden MOST höher als

so die Schwellenspannung des im Bereich 46 sitzenden MOST ist, weshalb die an die Elektrode 37-6 gelegte Spannung V₂ ^v höher als die an die Elektrode 37-5 gelegte Spannung V₂" gemacht werden kann. Das heißt die folgende Beziehung (9) läßt sich erfüllen:

|K/|>|K₂*| (9)

Ausführungsform 3

Als Mittel, die Schwellenspannungen auf Werte einzustellen, weiche sich abhängig von den Funktionen lokal unterscheiden, wurde beschrieben, daß Fremdstoffschichten mit einem zum Halbleiterkörper entgegengesetztem Leitungstyp vorgesehen werden und daß voneinander verschiedene Spannungen an die Fremdstoffschichten gelegt werden. Jedoch lassen sich die Schwellenspannungen der MOSTs in den einzelnen der vier Bereiche der ersten Ausführunesfomi (F i e. 4} oder

den zwei Bereichen der zweiten Ausführungsfonn (F i g. 6) auch dadurch verändern, daß die Konzentrationen der Kanalbereiche der MOSTs im Halbleiterkörper bzw. Substrat unterschiedlich gemacht werden.

Fig.β zeigt einen Schnittaufbau (entsprechend zu Fig. 7) einer Ausführungsfonn, bei welcher aus Gründen der Vereinfachung die Schwellenspannungen von zwei Bereichen wie bei der Ausführungsfonn der Fig.6 verschieden gemacht sind, jedoch durch die Substratkonzentrationen. Da der Aufbau in der Draufsicht der gleiche wie bei Fig.6 ist, ist er nicht nochmals dargestellt 10 bezeichnet ein Halbleitersubstrat (beispielsweise aus Si) eines ersten Leitungstyps. 57-1 bezeichnet eine Fremdstoffschicht, welche den gleichen Leitungstyp wie das Substrat hat, und welche <s dem Bereich 46 entspricht, während 57-2 eine Fremdstoffschicht bezeichnet, welche den gleichen Leitungstyp wie das Substrat hat und dem Bereich 47 entspricht 58 und 59 bezeichnen die Drain (oder Source) und die Source (oder Drain) eines MOST 51, der den Horizontal-Scanner oder den Horizontalschalt-MOST bildet, und diese Bereiche sind Fremdstoffschichten eines zweiten Leitungstyps. 60 und 61 bezeichnen die Drain (oder Source) und die Source (oder Drain) eines MOST 55, der den Vertikal-Scanner 2 bildet, und diese Bereiche sind Fremdstoffschichten des zweiten Leitungstyps. 52 stellt die Gate-Elektrode des MOST 51 und 56 die Gate-Elektrode des MOST 55 dar. Im Falle des vorliegenden Aufbaus, hängen die Schwellenspannungen von den Konzentrationen des Fremdstoffs des ersten Leitungstyps in den Fremdstoffschichten 57-1 und 57-2 ab, wobei diese mit Zunahme der Konzentrationen ansteigen. Dementsprechend kann die Konzentration N\^v der Fremdstoffschicht 57-2 höher als die Konzentration M"der Fremdstoffschicht57-1 gemacht werden.

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40

Wenn die Konzentration des Substrats 10 zu lO'Vcm³ gewählt wird, was das häufigste ist, kann die Konzentration JVi ^H zu ungefähr 10¹⁵ bis 10¹⁶/cm³ und die Konzentration N\^v zu ungefähr 5 · 1O^1S bis 10¹⁷/cm³ gewählt werden. In einem besonderen Beispiel kann die Fremdstoffkonzentration des Bereichs, der dem Bereich 48 entspricht, gleich derjenigen des Substrats sein. In diesem Fall muß die Fremdstoffschicht 57-1 nicht vorgesehen sein, und die Drain und Source des MOST 51 können direkt auf dem Substrat hergestellt sein. Die Fremdstoffschichten 57-1 und 57-2 können gpnz gewöhnlich durch herkömmliche Diffusion oder Ionenimplantation ausgebildet sein.

Ausfuhrungsform 4

55

Bei der Ausführungsform der Fig.8 sollte die Fremdstoffschicht mit einer über derjenigen des Substrats liegenden Konzentration im gesamten entsprechenden Bereich vorliegen. Wenn nur der Kanalbereich des MOSTs hochdotiert ist, läßt sich natürlich ein ähnlicher Effekt erreichen. F i g.9 zeigt den Schnittaufbau einer Ausführungsform, bei welcher die Schwellenspannungen der zwei Bereiche 46 und 47 wie bei der Ausführungsform der Fig.8 unterschiedlich gemacht sind, jedoch durch Kanelkonzentrationen. In Fig.9 bezeichnen 58 und 59 die Drain (oder Source) und die Source (oder Drain) eines im Bereich 46 vorgesehenen MOST 51, und diese Bereiche sind Fremdstoffschichten eines zweiten Leitungstyps, der dem ersten Leitungsr/p eines Substrats 10 entgegengesetzt ist 62-1 bezeichnet einen Bereich, welcher unter der Gate-Elektrode 52 des MOST 51 liegt Der Bereich 62-1 ist eine Fremdstoffschicht, welche in einem Kanalabschnitt angeordnet ist und den gleichen Leitungstyp wie das Substrat hat, jedoch eine höhere Fremdstoffkonzentration als das Substrat aufweist Die Fremdstoffschicht ist in jedem der im Bereich 46 vorliegenden MOSTs angeordnet 60 und 61 bezeichnen die Drain (oder Source) und die Source (oder Drain) eines im Bereich 47 ausgebildeten MOST 55, wobei diese Bereiche Fremdstoffschichten des zweiten Leitungstyps sind. Bei 56 ist die Gate-Elektrode des MOST 55 gezeigt 62-2 stellt eine Fremdstoffschicht dar, welche im Kasalbereich des MOST 55 vorgesehen ist Ähnlich wie die Fremdstoffschicht 62-1 ist die Fremdstoffschicht 62-2 in jedem der im Bereich 47 vorliegenden MOSTs vorgesehen. Wie im Falle der Ausführungsfonn der Fig.8, ist die Fremdstoffkonzentration N{ ^v(ch) der Fremdstoffschicht 62-2 so eingestellt, daß sie höher als die Konzentration N\^H(CH)aer Fremdstoffschicht 62-1 liegt

(H)

Wie oben im einzelnen in Verbindung mit den Ausführungsformen beschrieben, sind die Schwellenspannungen der MOSTs, die einen Horizontal-Scanner, einen Vertikal-Scanner, Horizontalschalter und Vertikalschalter bilden, verschieden gemacht, damit die zugehörigen Schaltungen ihre Funktionen erfüllen, wodurch (1) hohe und niedrige Abtastgeschwindigkeiten erreicht und (2) die Leckströme verkleinert werden können. Ferner können die Schwellenspannungen der MOSTs einfach zu bestimmten Werten gewählt werden, indem Fremdstoffschichten eines Leitungstyps, der demjenigen des Halbleiterkörpers entgegengesetzt ist, vorgesehen werden, oder indem Fremdstoffschichten mit dem gleichen Leitungstyp wie der Halbleiterkörper, aber mit gegenüber dem Halbleiterkörper verschiedener Fremdstoffkonzentrationen vorgesehen werden. Deshalb ergibt sich kein Problem bei der Herstellung.

Wenn wie bei der Festkörper-Abbildungsvorrichtung gemäß der Erfindung der Scanner und die Schalttransistoren in verschiedenen Bereichen angeordnet sind, ergibt sich der zusätzliche Effekt, daß das Ausmaß, in dem das induktive Rauschen der Taktimpulse zum Betreiben des Scanners oder der Abtastimpulse an den Schalttransistoren ankommt, sehr klein wird, so daß sich eine Erhöhung des Signal/Rauschverhältnisses, d.h., eine Verbesserung der Bildqualilät erreichen läßt

Bei allen vorstehenden Ausführungsformen können natürlich der Vertikal-Scanner und der Horizontal-Scanner entweder Abtastschaltungen der gleichen Form oder Abtastschaltungen verschiedener Formen sein, die jeweils für das vertikale bzw. horizontale Abtasten geeignet sind.

In der vorstehenden Beschreibung wurde als Beispiel für ein Bildelement die Kombination aus einer Photodiode und einem Schalt-MOST gewählt Jedoch kann auch die Verwendung einer MOS-Diode, die in einer Ladungstransfervorrichtung verwendet wird, ein Phototransistor oder ein CID (charge injection device - Ladungsinjektionsvorrichtung) als lichtempfindliches Element ins Auge gefaßt werden, und ebenso die Verwendung eines Sperrschicht-Feldeffekt-Transistors als Schaltelement

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Festkörper-Abbildungsvorrichtung, bestehend aus einer auf einem Halbleiterkörper (10) angeord- s neten integrierten Matrix mit photoelektrischen Wandlerelementen (4), mit einer Anzahl von Vertikalschalter bildenden ersten MOSFET-Elementen (3) für die Adressierung jeweils einer vertikalen Gruppe der Matrix, sowie einer Anzahl von Horizontalschalter bildenden zweiten MOSFET-Elementen (6) für die Adressierung jeweils einer horizontalen Gruppe der Matrix, und mit einer Anzahl von eine Vertikalabtastschaltung (2) bildenden dritten MOSFET-Elementen (29) für die Ansteuerung der Vertikalschalter, sowie einer Anzahl von eine Horizontalabtastschaltung (1) bildenden vierten MOSFET-Elementen (33) für die Ansteuerung der Horizontalschalter, dadurch gekennzeichnet, daß die MOSFET-Elemente so ausgebildet sind, daß die Schwellenspannung V₁Hf₅Q der vierten MOSFET-Elemente (33) niedriger ist als die Schwellenspannung V_T ^v(sc) der dritten MOSFET-Elemente (29).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die MOSFET-Elemente so ausgebildet sind, daß die Schwellenspannung Vt^v(sw) der ersten MOSFET-Elemente (3) höher als die Schwellenspannung V₁HfSWf der zweiten MOSFET-Elemente (6) ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die MOSFET-Elemente so ausgebildet sind, daß die Schwellenspannung Vr^y(sw) um mindestens 0,25 V höher als die Schwellenspannung