DE3234044A1

DE3234044A1 - Festkoerper-abbildungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3234044A1
Application number: DE19823234044
Authority: DE
Inventors: Takahiro Katano Yamada
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1981-09-17
Filing date: 1982-09-14
Publication date: 1983-04-21
Also published as: US4571626A; DE3234044C2

Description

—.7 —

Festkörper-Abbildungsvorrichtung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Festkörper-Flächen-Abbildungsvorrichtung (im folgenden kurz Festkörper-Abbildungsvorrichtung genannt) nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1; eine solche Festkörper-Abbildungsvorrichtung setzt eine zweidimensionale Lichtinformation in ein elektrisches Signal um.

Der typische herkömmliche opto-elektronische Funktionste.il einer Festkörper-Abbildungsvorrichtung ist eine pn-Photodiode oder eine MOS-Photodiode· Ein solcher opto-elektronischcr Funktionsteil ist von einem Ladungssammlungstyp, bei dem durch das einfallende Licht erzeugte Ladungsträger in einem Verarmungsbereich gesammelt werden, der in einem elektrisch erdfreien oder "schwimmenden" Zustand ist, und anschließend werden die gesammelten Ladungsträger sequentiell durch Abtasten der zweidimensionalen Abbildungsvorrichtung mittels einer Bildelement-Auswahleinrichtung und einer Signal-Ausleseeinrichtung ausgelesen. Die Lichtempfindlichkeit einer solchen Abbildungsvorrichtung hängt von der Aperturzahl eines Photodetektors ab.

Wenn eine höhere Integrationsdichte, wie beispielsweise eine kleinere Chipabmessung/ eine größere Anzahl von Bildelementen und dgl., der Abbildungsvorrichtung entwickelt wird, dann ist es aus diesem Grund unvermeidbar, daß sich die Lichtempfindlichkeit proportional zur Verringerung der Aperturzahl des Photodetektors vermindert. -Soweit außerdem der photoelektrische Funktionsteil von einem Ladungsansammlungstyp ist, muß

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eine Gegenmaßnahme gegenüber Strahlen zwingend ergriffen werden, da. übermäßiges einfallendes Licht einen Überstrahleffekt hervorruft.

Unter diesen Umständen wurde als ein Vorrichtungsaufbau, der eine Steigerung in der Lichtempfindlichkeit und den Ausschluß von überstrahlen erlaubt, Festkörper-Abbildungsvorrichtungen diskutiert, bei denen ein photoleitender Film, der ein Isolator ist, auf die Oberfläche eines Halbleitersubstrates aufgetragen ist. Opto-elektronisch funktionslose Teile der Bildelemente (pn-Diode usw.), Bildelement-Auswahleinrichtungen (Abtastschaltung usw.) und eine Signal-Ausleseeinrichtung (Signalübertragungsleitung, Ladungskopplungseinrichtung = CCD usw.) sind auf dem Halbleiter ausgeführt (vgl. hierzu die japanischen Offenlegungsschriften 49-91116, 51-10715, 51-95720, 51-95721). Jedoch zeigen diese bereits diskutierten Vorrichtungen Probleme im Betriebsverhalten, da die photoleitende Schicht in erster Linie aus amorphem Halbleiter und polykristallinem Halbleiter besteht, und außerdem ist die Vollkommenheit (Reinheit, Genauigkeit des stöchiometrischen Verhältnisses und kristalline Vollkommenheit) dieser Materialien einkristallinem Silizium unterlegen.

Insbesondere bei amorphem Halbleiter tritt das Problem auf, daß dieser einer Änderung in Eigenschaften unterworfen ist, da eine Kristallisation leicht auf Grund seiner thermischen Instabilität auftritt. Bei amorphem Halbleiter tritt auch das Problem einer extrem geringen Ansprechgeschwindigkeit auf, da die Trapdichte im Bandabstand im Vergleich zu derjenigen von einkristallinem Silizium weit größer ist, was zu einer verringerten Beweglichkeit der Ladungsträger führt.

Bei polykristallinem Halbleiter liegen weitere Probleme darin, daß die Genauigkeit der Korngröße (gewöhnlich ungefähr einige μΐπ) einen Einfluß auf die Reproduzierbarkeit von Eigenschaften bei dor Herstellung hat:. Das heißt, die Korngröße wird

ungefähr gleich der mittleren freien Weglänge von Elektronen, und eine Einstellung bzw. Steuerung von Eigenschaften wird auf Grund einer Änderung in der Bandstruktur schwierig.

Weiterhin gibt es auch Vorschläge zum Ausführen einer Gegenmaßnahme gegenüber Strahlen durch Steigerung der Empfindlichkeit mittels eines opto-elektronischen Funktionsteiles mit einer Verstarkungsfunktion in der Vorrichtung und weniger durch Erhöhen der Empfindlichkeit mittels Verbesserung der Aperturzahl. Bei diesem vorgeschlagenen Weg wird die opto- elektronische Funktion mittels eines Verarmungsbetriebes der Majoritätsladungsträger im Bildelementteil ausgeführt (vgl. beispielsweise die japanische Offenlegungsschrift 55-124259). Der opto-elektronische Funktionsteil ist in diesem Fall ein Phototransistor vom SIT-Typ (statischer Induktionstransistor) und hat eine eigenleitende Basis oder ein eigenleitendes Gate in einem potentiell erdfreien oder "schwimmenden" Zustand, und daher wird eine Schaltfunktion zum Rücksetzen nicht erforderlicher Ladungen, die in diesem Teil angesammelt sind (dies entspricht dem Minoritätsladungsträger im Bildelementteil), benötigt. Es ist demgemäß extrem schwierig, die erforderliche Anzahl von Bildelementen (beispielsweise sind 200 000 Bildelemente in einer Matrix auf einer Abbildungsfläche von lediglich etwa 1,7 cm Durchmesser angeordnet, also horizontal 400 χ vertikal 500 = 200 000) wie bei der herkömmlichen Festkörper-Abbildungsvorrichtung zu verwirklichen, bei der das Design ir.it der Regel 2,5 bis 3μΐη durchgeführt wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Festkörper-Abbildungsvorrichtung mit höherer Empfindlichkeit und zuverlässiger Gegenmaßnahme gegenüber Strahlen mittels der eigenleitenden Verstärkungsfunktion eines Phototransistors der SIT-Funktion, der als ein opto-elektronischer Funktionsteil verwendet wird, und mittels eines Verarmungsbetriebes der Majoritätsladungsträger zu schaffen.

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Diese Aufgabe wird bei einer Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil angegebenen Merkmale gelöst.

Grundsätzlich kann ein überstrahlen durch den bei der Erfindung angewandten Verarmungsbetrieb vermieden werden. Weiterhin erlaubt die Erfindung eine höhere Integration des Phototransistors, die bisher für kaum möglich gehalten wurde. Die hohe Integration ist erreichbar, indem ein Phototransistor in dreidimensionalem Aufbau gebildet wird, wobei Schichten mit hohem spezifischem Widerstand benutzt werden, die beispielsweise aus einkristallinem Halbleiter des gleichen Leitungstyps wie derjenige des Halbleitersubstrates auf dem Oberflächenteil des oben erwähnten Substrates gebildet werden, worauf opto-elektronisch funktionslose Bildelementteile, eine Bildelernent-Auswahleinrichtung und eine Signal-Ausleseeinrichtung hergestellt werden und indem auch ein Rahmen- oder Halbbildspeicher vorgesehen wird, der Signalinformation vom Phototransistor an der gleichen Stelle zwischenspeichert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Grundschaltungsaufbau der erfindungsgemäßen Festkörper-Abbildungsvorrichtung,

Fig. 2(a) einen Schnitt einer Festkörper-Abbildungsvorrichtung entsprechend dem Grundaufbau in Fig. 1,

Fig. 2(b-1) bis 2(b-7). Potentialmodelle, die die opto-elektronische Umsetzung im Verarmungsbetrieb von Majorität sladungsträgem und das Signalauslesen erläutern,

Fig. 3(a) bis 3(f) ein erstes Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Funktionsteiles gemäß der Erfindung,

wobei Fig. 3(a) einen Schnitt, Fig. 3(b) ein Ersatzschaltbild, Fig. 3(c) ein Energieband bei V = OV, Fig. 3(d) und 3(e) Energiebänder bei V„ > OV und Fig. 3(f) eine Teildraufsicht der Vorrichtung von Fig. 3(a) in der Zwischenfläche zwischen einem Isolatorbereich 306 und einem Substrat 301 zeigen,

Fig. 4(a) bis 4(d) ein zweites Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Funktionsteiles gemäß der Erfindung, wobei Fig. 4(a) einen Schnitt, Fig. 4(b) ein Ersatzschaltbild, Fig. 4(c) ein Energieband bei V_g = OV und Fig. 4(d) ein Energieband bei V₀ > OV zeigen,

Fig. 5(a) bis 5(d) ein drittes Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Funktionsteiles gemäß der Erfindung, wobei Fig. 5(a) einen Schnitt, Fig. 5(b) und Fig. 5(b') Ersatzschaltbilder, Fig. 5(c) ein Energieband bei Vg = OV und Fig. 5(d) ein Energieband bei V_c > OV zeigen,

Fig. 6 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Festkörper-Abbildungsvorrichtung,

Fig. 7 eine zeitliche Darstellung von Ansteuerimpulsen, die in der Vorrichtung von Fig. 6 verwendet werden,

Fig. 8(a-1) ein Ersatzschaltbild zur Erläuterung des Betriebs der Vorrichtung von Fig. 6,

Fig. 8(a-2) bis 8(a-8) Potentialmodelle, die den Betrieb der Vorrichtung in Fig. 6 erläutern,

Fig. 9 einen Schnitt eines vierten Ausführungsbeispiels eines opto-elektronischen Funktionsteiles gemäß der Erfindung,

Fig. 10 einen Schnitt eines fünften Ausführungsbeispieles eines opto-elektronischen Funktionsteiles gemäß der Erfindung,

Fig. 10(a-1) bis 10(a-3) Schnitte, die Schritte eines Herstellungsverfahrens des opto-elektronischen Funktionsteiles in Fig. 10 erläutern,

Fig. 11 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Festkörper-Abbildungsvorrichtung gemäß der Erfindung und

Fig. 12(a) und 12 (b) einen Schnitt bzw. eine Draufsicht eines Einheitsbildelementes der Festkörper-Abbildungsvorrichtung in Fig. 11.

Fig. 1 zeigt einen Grundschaltungsaufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Hier ist eine Flächen-Abbildungsvorrichtung eines X-Y-Adress-Typs beispielsweise als eine typische zweidimensionale Festkörper-Abbildungsvorrichtung angegeben.

Die X-Y-Adress-Flächen-Abbildungsvorrichtung umfaßt opto-elektronische Funktionsteile 101, vertikale MOS-Schalter 102 zum Auswählen von Bildelementen, ein vertikales Schieberegister

103 als eine vertikale Abtastschaltung zum Abtasten der vertikalen MOS-Schalter 102 Leitung für Leitung, Impuls-Transportleitungen (im folgenden auch als Zeilenleitungen bezeichnet)

104 zum übertragen von Abtastimpulsen vom vertikalen Schieberegister 103, Signal-Transport.leitungen (im folgenden auch als Spaltenleitungen bezeichnet). 105 zum Bestimmen des Potentials des opto-elektronischen Funktionsteiles 101, wenn jeder vertikale MOS-Schalter 102 eingeschaltet ist, horizontale MOS-Schalter 106 zum Einstellen des Potentials jeder Signal-Tränsportleitung 105 mittels einer äußeren Strom- bzw. Spannungsquelle V_Q (diese kann OV haben) und ein horizontales Abtastregister 107 als eine horizontale Abtastschaltung zum Abtasten der horizontalen MOS-Schalter 106 in sequentieller Weise Leitung

für Leitung. Das Potential der Signal-Transportleitung wird auf die Spannung der äußeren Strom- bzw. Spannungsquelle V_Q durch einen Widerstand R eingestellt, um ein Signal zu erfassen, wenn der horizontale MOS-Schalter 106 eingeschaltet ist.

Weiterhin liegt die Strom- bzw. Spannungsquelle V_s am optoelektronischen Funktionsteil 101, der einen Bereich eines hohen spezifischen Widerstandes bildet, um eine opto-elektronische Umsetzung mittels des Verarmumgsbetriebes der Majoritätsladungsträger im Bildelementteil (dies ist ein Source-Bereich, der nicht mit der Signaltransportleitung 105 des horizontalen MOS-Schalters 102 verbunden ist) durchzuführen.

Im folgenden werden Einzelheiten des opto-elektronischen Funktionsteiles, wobei Majoritätsladungsträger den Verarmungsbetrieb aus führen, und ein Verfahren des Signalauslesens anhand der Fig. 2(a) und 2 (b-7) näher erläutert.

In Fig. 2(a) ist ein n⁺-Bereich 202 auf einem p-Substrat 201 ein opto-elektronisch funktionslöser Bildelementteil, der mit dem opto-elektronischen Funktionsteil 101 verbunden ist, wie dies in Big. 1 gezeigt ist, und dieser η -Bereich 202, ein η -Bereich 203 und
ter 102 in Fig. 1.

η -Bereich 203 und ein Gate VG bilden den vertikalen MOS-Schal-

Der η -Bereich 203 ist mit einer Signaltransportleitung 105 aus beispielsweise Al oder dgl. verbunden. Diese Signaltransportieitung 105 ist an einen η -Bereich 205 angeschlossen, der Source des horizontalen MOS-Schalters 106 von Fig. 1 ist, welcher durch den Source-Bereich 205, einen Drain-Bereich 206 und Gate HG gebildet wird.

Weiterhin ist der η -Bereich 206 über einen Widerstand R_T ge-

erdet (somit V_n = 0 V), um ein Signal über den Widerstand R_T

U h

zu erfassen.

Die Fig. 2(b-1) bis 2(b-7) sind Modelle, die Potentialzustände entsprechend dem η -Bereich 202, der den Bildelement-Bereichsteil darstellt, der Signaltransportleitung und der äußeren Strom- bzw. Spannungsquelle (V_Q = 0 V) zeigen. Fig. 2(b-1) ist ein Potentialmodell für den dunklen Zustand. Impulse liegen an den Gates VG der vertikalen MOS-Schalter und den Gates HG der horizontalen·MOS-Schalter. Somit wird jeder MOS-Schalter eingeschaltet, und anschließend - wenn die Impulse verschwinden - ist jeder MOS-Schalter ausgeschaltet; dadurch sind alle Potentiale außer denjenigen der Gates VG und HG auf 0 V eingestellt.

In Fig. 2(b-2) werden in Folge von Lichteinstrahlung Elektronen, die Majoritätsladungsträger sind, aus dem Bildelementteil in den opto-elektronischen Funktionsteil 101 abgesaugt, und es wird deren Verarmungsbetrieb ausgeführt. Das Potential des η -Bereiches 202 hängt zu dieser Zeit von der Menge bzw. Stärke der Lichteinstrahlung ab. Das Signalauslesen hiervon erfolgt in der Weise, daß Gate VG eingeschaltet wird, um die Elektronenverarmung bis zu dem η -Bereich 205 auszugleichen, wie dies in Fig. 2(b-3) dargestellt ist, und wenn Gate HV bei unverändert belassenem Zustand eingeschaltet wird, wie dies in Fig. 2(b-4) gezeigt ist, fließt ein Signalstrom durch den Widerstand R_T mittels aus Erde (Erdseite von R ) injizierte Elektronen, um die Elektronenverarmung aufzufüllen, und eine Signalspannung wird über den Widerstand R_T gebildet. Die Größe dieser erzeugten Signalspannung ist proportional zur Höhe der Verarmung, d.h. zur Menge des eingestrahlten Lichtes.

Nach Abschluß des Signalauslesens wird Gate HG ausgeschaltet, wie dies in Fig. 2{b-5) gezeigt ist, und sodann wird Gate VG ausgeschaltet, wie dies in Fig. 2(b-6) dargestellt ist; auf diese Weise werden die Potentiale aller Bereiche auf die ursprünglichen 0 V eingestellt, die wieder zu gewinnen sind.

Fig. 2(b-7) ist ein Modell des Potentials entsprechend übermäßig einfallendem Licht. Im η -Bereich 202, der ein Bildelementteil ist, schreitet die Elektronenverarmung extrem stark fort. Wenn jedoch diese Verarmung etwa gleich der Isolationsspannung am pn-übergang der Vorrichtung ist oder diese überschreitet, werden Elektronen aus der Umgebung durch einen Leckstrom i. , einen Dunkelstrom i, und dgl, wieder aufgefüllt. Infolge der Unterdrückung einer weiter zerstörenden Verarmung bricht keine Vorrichtung durch.

Im folgenden wird ein konkreter photoelektronischer Funktionsteil näher erläutert. Fig. 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines opto-elektronischen Funktionsteiles gemäß der Erfindung.

Fig. 3 (a) zeigt einen Schnitt in der Nähe des opto-elektronischen Funktionsteiles. Auf der Oberfläche eines p-Substrates 301 sind ein η -Bereich 302, der einen Bildelementteil darstellt, ein η -Bereich 304, der an eine Signaltransportleitung 303 angeschlossen ist, und Gate 305 vorgesehen, wobei diese Bauteile den vertikalen MOS-Schalter 102 in Fig. 1 bilden. Auf einem Isolierbereich 306 aus SiO₂ oder einem ähnlichen Material, das die Oberfläche des p-Substrates 301 schützt sowie Vorrichtungen von einander trennt und isoliert, ist ein Bereich 307 eines hohen spezifischen Widerstandes gebildet, der den η -Bereich 302 berührt, wobei auf diesem Bereich 307 eine transparente Elektrode 308 vorgesehen wird und V_g dort angreift.

Die Potentialmodelle im Schnitt Y-Y' in Fig. 3(a) sind die gleichen wie diejenigen in den Fig. 2(a) bis 2(b-7).

Die Fig. 3(b) zeigt ein Ersatzschaltbild, das auf den Aufbau im Schnitt X-X in Fig. 3(a) zentriert ist.

Die Fig. 3(c) bis 3(e) erläutern Energiebanddxagramme des opto-elektronischen Funktionsteiles gemäß dem Ersatzschaltbild von Fig. 3(b).

Die Fig. 3(c) zeigt ein Energiebanddiagramm bei V_c = V_n = OV des opto-elektronischen Funktionsteiles/ wenn ein eigenleitender Halbleiter für den Bereich 307 des hohen spezifischen Widerstandes benutzt wird.

Wenn eine positive Spannung am Anschluß V_g liegt, wird ein elektrisches Feld im Bereich 307 des hohen spezifischen Widerstandes erzeugt, und das Energiebanddiagramm des opto-elektronischen Funktionsteiles nimmt den in Fig. 3(d) gezeigten Verlauf an.

Wenn die Fremstoffkonzentration des Bereiches 307 mit hohem spezifischen Widerstand den Wert 0 hat oder extrem niedrig ist, indem lediglich eine kleine Spannung bis zu V_g angelegt wird, dann wird der Bereich 307 des hohen spezifischen Widerstandes vollständig durch die Verarmungsschicht eingenommen, um einen abgeklemmten Zustand zu erzeugen, und eine sattelpunktförmige Potentialsperre 309 in Fig. 3(d) tritt vor dem η -Bereich 302 auf, der einen Bildelementteil darstellt. Die Höhe dieser Potentialsperre oder -barriere 309 steuert hauptsächlich den Durchsatz von Elektronen, die vom η -Bereich 302 zur transparenten Elektrode 308 fließen. Dieser Betrieb ist ähnlich zu demjenigen eines SIT-Bauelementes.. Theoretisch muß für den Betrieb des SIT-Bauelementes ein Reihenwiderstand rs des Bereiches 307 eines hohen spezifischen Widerstandes vom η -Bereich 302 zur transparenten Elektrode 308 die folgende Beziehung zum Ersatz-Gegenwirkleitwert Gm des opto-elektronischen Funktionstoiles einschließlich des Bereiches 307 des hohen spezifischen Widerstandes, der durch den Lichteinfall gesteuert ist, aufweisen: rs x Gm <1.

Zur Verwirklichung dieser Bedingung kann besser ein Halbleiter des η-Typs oder p-Typs mit einer Fremdstoffkonzentration von etwa 10 bis 10 cm als ein eigenleitender Halbleiter, wie der Bereich 307 des hohen spezifischen Widerstandes, benutzt werden. Wenn im Energiebanddiagramm von Fig. 3(d) Licht in den Bereich 307 des hohen spezifischen Widerstandes eintritt, dann werden durch das Licht angeregte Elektronen-Lochpaare im Bereich 307 des hohen spezifischen Widerstandes geschaffen. Hiervon werden Elektronen auf der Seite der transparenten Elektrode 308 absorbiert, und Löcher werden durch ein starkes elektrisches Feld beschleunigt, das am Bereich 307 des hohen spezifischen Widerstandes liegt, sie fließen in den Teil 309 der Potentialsperre gegen Elektronen und laden den Potentialsperrteil 309 positiv auf. Dies verringert die Höhe der Potentialsperre 309 gegen Elektronen in einem gewissen Ausmaß, wie dies durch eine Strichlinie gezeigt ist. Als Ergebnis werden Elektronen in den Bereich 307 des hohen spezifischen Widerstandes vom η -Bereich 302 injiziert, durchlaufen mittels eines elektrischen Drift-Feldes den Bereich 307 des hohen spezifischen Widerstandes und werden in der transparenten Elektrode 308 absorbiert. Als Ergebnis nimmt der η -Bereich 302 einen elektronenverarmten Zustand an. Der elektronenverarmte Zustand ist hier als ein Zustand festgelegt, in dem Elektronen, wie beispielsweise Majorxtätsladungsträger, auf Grund eines Ausfließens beispielsweise durch opto-elektronische Umsetzung von einem Bereich mit den Majoritätsladungsträgern abnehmen, und als Ergebnis wird ein Bereich in positive Polarität geändert. Zu dieser Zeit wird die Ladungsträger-Vervielfachung, durch die Funktion der Potentialbarriere 309 geliefert.

Das Verhältnis der Ladungsträger-Vervielfachung S ist gege-

ben durch das Verhältnis der Kapazität C_g zwischen dem η -Bereich 302 und Erde zur Kapazität C_f zwischen dem Potentialbarrierenteil 309 und dem n⁺-Bereich 302:

^SA = V^Cf

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Der Kontakt der transparenten Elektrode 308 mit dem Bereich 307 eines hohen spezifischen Widerstandes kann ein Ohm¹scher Kontakt sein; wie jedoch aus Fig. 3(d) folgt, ist ein gegenüber Löchern sperrender Kontakt vorteilhafter, um den Dunkelstrom zu verringern.

Fig. 3(e) zeigt einen Zustand, in dem die Verarmung des η -Bildelementbereiches 302 in einem weiter fortgeschrittenen Zustand ist. Die durch Δ V bezeichnete Änderung im Energieband stellt die Größe der auf das einfallende Licht reagierenden opto-elektronischen Umsetzung dar.

Im vorliegenden Fall sind in der Nähe der Potentialbarriere 309 eingefangene Löcher in einem angesammelten Zustand. Aus diesem Grund wird das Potential des η -Bereiches 302 durch die Höhe der Potentialbarriere 309 entsprechend der angesammelten Größe von Löchern bestimmt, selbst wenn das Signalauslesen durch den vertikalen MOS-Schalter 102 durchgeführt wird, so daß von der Signaltransportleitung 105 in dem η -Bereich 302 injizierte Elektronen rasch in die transparente Elektrode 308 absorbiert werden. Demgemäß kehrt das Potential des η -Bereiches 302 nicht nach OV zurück, und das Potential vor dem.Auslesen durch den vertikalen MOS-Schalter 102 wird aufrechterhalten, so daß ein nicht-destruktives Auslesen durchgeführt werden kann. Um dagegen ein gewöhnliches destruktives Auslesen vorzunehmen, bei dem das Potential des η -Bereiches 302 auf 0 V zurückgestellt wird, müssen die in der Nähe der Potentialbarriere 309 angesammelten Löcher entfernt werden. Durch Einstellen der Spannung V_e auf 0 V oder eine negative Spannung können zu diesem Zweck die in der Nähe der Potentialbarriere 309 eingefangenen Löcher zu der transparenten Elektrode 308 abgeführt werden.

Wie oben erläutert wurde, tritt bei der Erfindung kein überstrahlen auf, wie dies grundsätzlich anhand der Fig. 2 erläutert wurde, indem die opto-elektronische Umsetzung im Verar-

mungsbetrieb vorgenommen wird, und auch die Ladungsträger-Vervielfachung und damit die Multiplikation der Empfindlichkeit wird verwirklicht, indem eine Potentialbarriere in dem Bereich des hohen spezifischen Widerstandes in der Nähe des Bildelementbereiches aufgebaut wird. Weiterhin ermöglicht das Vorliegen dieser Potentialbarriere das nicht-destruktive Auslesen, und es hat sich gezeigt, daß die Auswahl zwischen dem destruktiven Auslesen und dem nicht-destruktiven Auslesen vorgenommen werden kann, indem lediglich die Spannung der transparenten Elektrode geändert wird.

Weiterhin kann der Bereich des hohen spezifischen Widerstandes, in dem die opto-elektronische Umsetzung durchgeführt wird, unabhängig vom Aufbau der Signalausleseeinrichtung unter dem Bereich des hohen spezifischen Widerstandes vorgenommen werden, und zusätzlich können alle Prozesse durch übliche Siliziumprozesse vereinheitlicht werden. Daher sind Reproduzierbarkeit und Steuerbarkeit besonders gut.

Erfindungsgemäß können Elektronen und Löcher als Ladungsträger verwendet werden. Zusätzlich können den Bereich eines hohen spezifischen Widerstandes bildende Halbleiter amorph sein und sind nicht auf Einkristalle beschränkt, sofern Energiebandstrukturen wie bei der Erfindung erzeugt werden können .

Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen opto-elektronischen Funktionsteiles.

Fig. 4(a) zeigt einen Schnitt in der Nähe des opto-elektronischen Funktionsteiles. Auf der Oberfläche eines p-Substrates 401- bilden ein η -Bereich 402, der ein Bildelementbereich ist, ein η -Bereich 404, der mit einer Signaltransportleitung 403 verbunden ist, und ein Gate 405 den vertikalen MOS-Schalter 102. Auf einem Isolierbereich 406, der beispielsweise aus oder dgl. besteht,sowie die Oberfläche des p-Substrates

401 schützt und Vorrichtungen von einander trennt und isoliert, ist ein Bereich 407 eines hohen spezifischen Widerstandes gebildet, wobei dieser Bereich 407 in Kontakt mit dem

η -Bereich 402 ist. Auf dem Bereich 407 ist ein η -Bereich 408 eines geringen spezifischen Widerstandes vorgesehen, wobei weiterhin auf dem Bereich 408 eine transparente Elektrode 409 ausgebildet ist.

Fig. 4 (b) zeigt ein Ersatzschaltbild, das sich auf den Schnitt X-X¹ in Fig. 4(a) bezieht. Die Fig. 4(c) und 4(d) zeigen weiterhin Energiebanddiagramme des opto-elektronischen Funktionsteiles gemäß dem Ersatzschaltbild in Fig. 4(b).

In Fig. 4(b) wird ein η -Halbleiter für den Bereich 408 eines geringen spezifischen Widerstandes verwendet, und ein eigenleitender Halbleiter wird für den Bereich 407 eines hohen spezifischen Widerstandes benutzt.

Fig. 4(c) zeigt ein Energiebanddiagramm für V₀ = V_ = 0 V des opto-elektronischen Funktionsteiles, wie dieser in Fig. 4(b) dargestellt ist.

Wenn eine positive Spannung am Anschluß V_g liegt, wird ein elektrisches Feld im Bereich des hohen spezifischen Widerstandes erzeugt, und das Energiebanddiagramm des opto-elektronischen Funktionsteiles hat zu dieser Zeit den in Fig. 4(d) gezeigten Verlauf.

Wenn die Fremdstoffkonzentration des Bereiches 407 eines hohen spezifischen Widerstandes null oder extrem klein ist, indem eine geringe Spannung an den Anschluß V₀ gelegt wird, dann ist der Bereich 407 eines hohen spezifischen Widerstandes vollständig mit einer Verarmungsschicht bedeckt, und somit wird ein abgeklemmter Zustand erzeugt, und es tritt eine sattelpunktförmige Potentialbarriere 410 vor dem η -Bereich 402 auf, der ein Bildelementbereich ist. Die Höhe dieser Potentialbar-

riere 410 steuert primär den Durchsatz an Elektronen, die aus dem η -Bereich 402 zur transparenten Elektrode 409 fließen. Dieser Betrieb ist der gleiche wie bei einem SIT-Bauelement. Aus der Theorie des Betriebes von SIT-Bauelementen muß ein Reihenwiderstand rs des Bereiches 407 eines hohen Widerstandswertes vom η -Bereich 402 zur transparenten Elektrode 4 09 die folgende Beziehung mit dem Ersatz-Gegenwirkleitwert Gm des opto-elektronischen Funktionsteiles einschließlich des Bereiches 407 des hohen spezifischen Widerstandes, der durch den Lichteinfall gesteuert ist, aufweisen:

rs χ Gm < 1

Sofern diese Bedingung erfüllt ist, kann auch ein Halbleiter vom η-Typ oder p-Typ mit einer Fremdstoffkonzentration von etwa 10 - 10 cm für den Bereich 407 eines hohen spezifischen Widerstandes an Stelle eines eigenleitenden Halbleiters benutzt werden.

Wenn im Energiebanddiagramm von Fig. 4(d) Licht in den Bereich 407 eines hohen spezifischen Widerstandes eintritt, werden durch das Licht angeregte Elektronen-Loch-Paare im Bereich eines hohen spezifischen Widerstandes erzeugt. Unter diesen werden Elektronen in die transparente Elektrode 409 absorbiert, und Löcher werden durch ein starkes elektrisches Feld beschleunigt , das am Bereich des hohen spezifischen Widerstandes liegt, fließen in den Teil 410 der Potentialbarriere Gegenelektronen und laden den Potentialbarrxerenteil 410 mit positiver Polarität auf. Dies verringert die Höhe der Potentialbarriere 410 gegenüber Elektronen von dem Spitzenwert in Vollinie zu dem Spitzenwert in Strichpunktlinie in Flg. 4(d). Als Ergebnis werden Elektronen in den Bereich 4 07 eines hohen spezifischen Widerstandes von dem η -Bereich 402 injiziert; diese Elektronen wandern mittels eines elektrischen Driftfeldes, laufen durch den η -Bereich 408 und werden in der transparenten Elektrode 409 absorbiert. Als Ergebnis nimmt der

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n -Bereich 402 einen an Elektronen verarmten Zustand an/ und eine Ladungsträger-Vervielfachung wird durch den Einfluß der Potentialbarriere 410 hervorgerufen.

Weiterhin kann der Kontakt der transparenten Elektrode 409 mit dem η -Bereich 4 08 eines geringen spezifischen Widerstandes ein Ohm'scher Kontakt sein; wie jedoch aus Fig. 4(d) folgt, ist ein gegenüber Löchern sperrender Kontakt zur Verringerung des Dunkelstromes vorteilhafter.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind in der Nähe der Potentialbarriere eingefangene Löcher in einem angesammelten Zustand. Aus diesem Grund wird das Potential des η -Bereiches 402 durch die Höhe der Potentialbarriere 410 entsprechend der angesammelten Menge von Löchern bestimmt, selbst wenn das Signalauslesen durch den vertikalen MOS-Schalter 102 vorgenommen wird. Daher werden die von der Signaltransportleitung 105 in den η -Bereich 402 injizierten Elektronen rasch in die transparente Elektrode über den η -Bereich 408 eines geringen spezifischen Widerstandes absorbiert. Demgemäß kehrt kein Potential des η -Bereiches 402 auf 0 V zurück, und das Potential vor dem Auslesen durch den· vertikalen MOS-Schalter 102 kann aufrechterhalten werden, so daß das nicht-destruktive Auslesen durchgeführt werden kann.

Um dagegen ein übliches destruktives Auslesen vorzunehmen, bei dem das Potential des η -Bereiches 402 auf 0 V zurückgestellt wird, müssen die in der Nähe der Potentialbarriere 410 angesammelten Löcher entfernt werden.

Indem zu diesem Zweck der Anschluß V_c auf 0 V oder eine negative Spannung gebracht wird, können die in der Nähe der Potentialbarriere 410 eingefangenen Löcher an die transparente Elektrode 409 abgeführt werden.

Gemäß dem oben erläuterten zweiten Ausführungsbeispiel des opto-elektronischen Funktionsteiles werden Löcher nicht leicht in den Bereich des hohen spezifischen Widerstandes aus der transparenten Elektrode 409 injiziert, da die Schicht 408 eines geringen spezifischen Widerstandes zwischen der transparenten Elektrode 409 und dem Bereich 407 eines hohen spezifischen Widerstandes vorgesehen ist. Entsprechend wird im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel des opto-elektronischen Funktionsteiles der Dunkelstrom kleiner, der Betrieb gegenüber Temperaturschwankungen wird zuverlässiger, und der Rauschabstand und damit die Betriebssicherheit werden verbessert.

Die Fig. 5(a) bis 5(d) zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel des opto-elektronischen Funktionsteiles der vorliegenden Vorrichtung.

Fig. 5(a) zeigt einen η ipn -Photodetektor. Bei diesem Photodetektor ist ein η ip-Teil in- einer η ipn -Struktur in einem einkristallinen Teil auf der Oberfläche des Substrates ausgeführt. Daher wird im folgenden diese Anordnung als Schichtstruktur-n ipn -Photodetektor bezeichnet.

Wie in Fig. 5 (a) dargestellt ist, bilden auf der Oberfläche eines p-Substrates 501 ein η -Bereich 502, der ein Bildelenentbereich ist, ein η -Bereich 504, der mit der Signaltransportleitung 105 verbunden ist, und eine Gate-Elektrode 505 den MOS-Schalter 102. Ein p-Bereich 508, ein Bereich 509 (mit dem Bezugszeichen i versehen) eines hohen spezifischen Widerstandes, der eine opto-elektronische Umsetzung ausführt, ein η -Bereich 510 und eine transparente Elektrode 511 sind in Kontakt mit der Oberfläche eines Isolierbereiches 507 geschichtet, während der η -Bereich 502 kontaktiert wird, so daß der η ipn -Photodetektor entsteht.

Fig. 5(b) zeigt ein Ersatzschaltbild entsprechend dem Schnitt in Fig. 5(a). Ein eine transparente Elektrode 511 enthaltender η ipn -Phototransistor kann weiterhin in vereinfachter Form ausgedrückt werden, wie dies in Fig. 5(b') gezeigt ist, und er wird auch als ein SIT-Phototransistor (statischer Induktionstransistor) 512 bezeichnet.

Im folgenden wird der Betrieb des SIT-Phototransistors 512 anhand der Energiebänder zeigenden Fig. 5(c) und 5Cd) näher erläutert. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht Fig. 5{c) dem Zustand, in dem die Spannung V_g der transparenten Elektrode gleich der Spannung der Signaltransportleitung V_Q ist und 0 V beträgt. Fig. 5(d) entspricht einem Betriebszustand mit

Wenn in Fig. 5(b) die Fremdstoffkonzentration des Bereiches 509 eines hohen spezifischen Widerstandes null oder extrem niedrig 1st, dann wird durch Anlegen einer kleinen Spannung an den Anschluß V₀; der i-Bereich 509 eines hohen spezifischen Widerstandes vollständig durch die Verarmungsschicht eingenommen, um einen abgeklemmten Zustand hervorzurufen. In diesem Zustand tritt eine sattelpunktförmige Potentialbarriere 513 vor dem elektrisch "schwimmenden" oder erdfreien η -Bereich auf, welcher ein Bildelementbereich ist. Die Höhe dieser Potentialbarriere 513 steuert primär den Durchsatz der aus dem elektrisch erdfreien Bereich 509 fließenden Elektronen.

Wenn in Fig. .5 (b) und 5(d) Licht in den i-Bereich 509 eines hohen spezifischen Widerstandes eintritt, dann werden in diesem Bereich 509 Elektronen-Loch-Paare erzeugt. Von diesen werden Elektronen unmittelbar in den η -Bereich 510 absorbiert.

Löcher werden dann durch ein starkes elektrisches Feld, das am i-Bereich 509 eines hohen spezifischen Widerstandes liegt, beschleunigt und fließen in den elektrisch erdfreien

p-Bereich 508/ um diesen elektrisch erdfreien p-Bereich 508 mit positiver Polarität aufzuladen. Als Ergebnis wird der Übergang zwischen dem elektrisch erdfreien p-Bereich 508 und dem elektrisch erdfreien η -Bereich 502 in Vorwärts- oder Druchlaßrichtung vorgespannt.

Dadurch verringert sich die Höhe der Potentialbarrxere 513 gegenüber Elektronen im elektrisch erdfreien η -Bereich 5 02; als Ergebnis wandern Elektronen mittels eines elektrischen Driftfeldes vom elektrisch erdfreien η -Bereich 502 durch den elektrisch erdfreien p-Bereich (d.h., über die Potentialbarriere 513 hinaus) und in den i-Bereich 509 eines hohen spezifischen Widerstandes, um dann im η -Bereich 510 absorbiert zu werden. Als Ergebnis nimmt der elektrisch erdfreie η -Bereich 502 einen an Elektronen verarmten Zustand an. Indem die Potentialbarriere 513 geeignet eingestellt wird, wird eine Ladungsträger-Vervielfachung hervorgerufen (vgl. hierzu Tech. Dig.,1980 IEDM, Seiten 350-354). Zu dieser Zeit bedingt eine kleinere Kapazität C_ zwischen dem elektrisch erdfreien p-Bereich 508 und dem η -Bereich 502, wie dies in Fig..5(b) gezeigt ist, eine größere Änderung in der Spannung durch ein kleineres Einströmen von Löchern, was zu einer besseren Empfindlichkeit führt. Das heißt, wenn Löcher in den elektrisch erdfreien p-Bereich 508 fließen, dann ändert sich das Potential dieses elektrisch erdfreien p-Bereiches 508 zur positiven Polarität. Da ein elektrisch erdfreier Übergang zwischen dem elektrisch erdfreien p-Bereich .508 und den elektrisch erdfreien η -Bereich 502 geschaffen wird, muß zwischen diesen ein übliches "Einbaupotential" beibehalten werden. Als Ergebnis müssen Elektronen vom η -Bereich 502 zum Bereich·509 eines hohen spezifischen Widerstandes abgeführt werden. Im allgemeinen ist die Kapazität des η -Bereiches 502 weit größer als die Kapazität zwischen dem p-Bereich 508 und dem η -Bereich 502; daher fließen C./C^ Elektronen aus dem elektrisch

+ ox

erdfreien η -Bereich 502 in den Bereich 509 eines hohen spe-

zifischen Widerstandes entsprechend einem Loch, das in den elektrisch erdfreien p-Bereich 509 fließt. Als Ergebnis wird eine Ladungsträger-Vervielfachung durchgeführt.

Weiterhin ist die Auslesespannung nahezu unabhängig von der Kapazität C_ der Signaltransportleitung 105. Dies ist die Ur-

^B +

sache, daß - wenn Elektronen in den elektrisch erdfreien η Bereich 502 aus der Signaltransportleitung 105 beim Signalauslesen fließen - eine positive Spannung des elektrisch erdfreien η -Bereiches 502 in diesem Zeitpunkt abfällt, und als Ergebnis wird die Vorwärts- oder Durchlaßvorspannung des Überganges zwischen dem elektrisch erdfreien p-Bereich 5 08 und dem elektrisch erdfreien η -Bereich 502 tiefer, und daher werden Elektronen, die in den elektrisch erdfreien η -Bereich fließen, unmittelbar in den i-Bereich 509 eines hohen spezifischen Widerstandes injiziert.

Weiterhin kann der Kontakt der transparenten Elektrode 511 mit dem η -Bereich 510 ein Ohm'scher Kontakt sein; wie jedoch aus Fig. 5(d) folgt, ist zur Verringerung des Dunkelstromes ein gegenüber Löchern sperrender Kontakt vorteilhafter.

In Fig. 5(d) sind in der Nähe der Potentialbarriere 513 eingefangene Löcher in einem angesammelten Zustand. Daher ändert sich das Potential des elektrisch erdfreien η -Bereiches 502 nicht, solange Löcher im elektrisch erdfreien p-Bereich 508 nicht auf Grund einer Rekombination und dgl. verloren werden, da das Potential des elektrisch erdfreien η -Bereiches 502 durch die Höhe der Potentialbarriere 513 entsprechend der Löcheransammlung im elektrisch erdfreien p-Bereich 508 bestimmt wird. Das heißt, das nicht-destruktive Auslesen wird möglich. Um dagegen das Potential des η -Bereiches 502 auf den anfänglich eingestellten Wert V einzustellen, müssen Löcher im p-Bereich 508 entfernt werden. Wie weiter unten näher erläutert werden wird, verwendet die vorliegende Vorrichtung ein Verfahren, bei dem Löcher im elektrisch erdfreien

p-Bereich 508 in die transparente Elektrode 511 abgeführt werden, indem die am Anschluß V_g anliegenden Spannung auf 0 V oder eine negative Spannung eingestellt wird.

Um weiterhin den oben erläuterten Betrieb zu verwirklichen, muß ein Reihenwiderstand rs des i-Bereiches 5 09 eines hohen spezifischen Widerstandes vom elektrisch erdfreien η -Bereich 502 zur transparenten Elektrode 511 die folgende Beziehung mit dem Ersatz-Gegenwirkleitwert Gm des opto-elektronischen Funktionsbereiches einschließlich des durch Lichteinfall gesteuerten i-Bereiches 509 eines hohen spezifischen Widerstandes aufweisen:

rs x Gm < 1.

Diese Bedingung kann durch Verwendung nicht nur eines eigenleitenden Halbleiters, sondern auch eines η - oder eines

12 p-Halbleiters mit einer Fremdstoffkonzentration von etwa 10

15-3
bis 10 cm für den i-Bereich 509 eines hohen spezifischen Widerstandes verwirklicht werden. Zusätzlich wird eine Fremdstoffkonzentration von etwa 1
den p-Bereich 508 vorgesehen.

ι O 1 ft — *l

stoffkonzentration von etwa 10 bis 10 cm vorzugsweise für

Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Festkörper-AbbildungsVorrichtung, die einen SIT-Phototransistor, wie dieser in Fig, 5 gezeigt ist, als Abbildungsvorrichtung benutzt.

Das Ausführungsbeispiel von Fig. 6 umfaßt SIT-Phototransistoren 6 01 und 614, die in einem zweidimensionalen Muster angeordnet sind, vertikale MOS-Schalter 602 zum Auswählen von Bildelementen, ein vertikales Schieberegister 6 03 zum Steuern der vertikalen MOS-Schalter 602 jeder horizontalen Leitung in der Folge der Leitungen, um'eine vertikale Abtastung auszuführen, Impulstransportleitungen 604 zum Transportieren von Abtastimpulsen vom vertikalen Schieberegister 603, Impuls-

transportleitungen 606, die über MOS-Schalter 605 angeschlossen sind, welche durch ein Signal gesteuert sind, das an einem Anschluß _G3 liegt, Signaltransportleitungen 607 zum Transportieren des Potentials der Phototransistoren, wenn jeder vertikale MOS-Schalter eingeschaltet ist, Signaltransportleitungen 609, die über die MOS-Schalter 608 angeschlossen sind, welche durch ein Signal gesteuert sind, das an einem Anschluß <{> ₁ liegt, horizontale. MOS-Schalter 610 zum Einstellen des Potentials jeder Transportleitung 609 mittels der äußeren Strombzw. Spannungsquelle V_n (die 0 V sein kann), eine horizontale Abtastschaltung 611 zum sequentiellen Abtasten der horizontalen MOS-Schalter 610, Kondensatoren 612 und 615 zum Zwischenspeichern von Signalinformation der SIT-Phototransistoren 601, vertikale MOS-Schalter 613 zum Transportieren von Signalinformation der Kondensatoren 612 zu den Signaltransportleitungen 609 und MOS-Schalter 616, die durch ein Signal gesteuert sind, das an einem Anschluß <j> -~ liegt, um die Potentiale der Signaltransportleitungen 607 und 609 aufzufrischen. Weiterhin liegt eine Spannung am Phototransistor 601 vom Anschluß V_c , um eine opto-elektronische Umsetzung mittels eines Verarmungsbetriebes der Bildelementbereiche (diei reich 502 in Fig. 5 (a)) durchzuführen.

betriebes der Bildelementbereiche (dies entspricht dem η -Beim folgenden wird der Betrieb der im Ausführungsbeispiel von Fig. 6 dargestellten Festkörper-Abbildungsvorrichtung anhand der Zeitdiagramme für die Ansteuerimpulse in Fig. 7 und der Potentialmodelle in Fig. 8 näher beschrieben. (In Fig. 7 stellen Blöcke mit Kreuzen in den Signalen, bzw. Wellenformen <|> und <j> £ sehr hochfrequente Impulse dar.) Außerdem wird angenommen, daß die von der äußeren Strom- bzw. Spannungsquelle an einem Signalausgangsanschluß S₀ in Fig. 6 liegende Spannung den Wert OV hat.

Zunächst empfängt der Phototransistor 601 in Fig. 6 einfallendes Licht, führt eine opto-elektronische Umsetzung mittels

eines Elektronenverarmungsbetriebes aus und gibt Elektronen in einem elektrisch erdfreien η -Bereich 801 in Fig. 8 (a-1) an einen η -Bereich 802 ab. Als Ergebnis wird, wie in Fig. (a-3) gezeigt ist, angenommen, daß der η -Bereich 801 einen verarmten Zustand annimmt und sein Potential steigt um AV von dem Zustand in Fig. 8(a-2) an.

Wenn das vertikale Austastintervall (im folgenden als V-BLK bezeichnet) in diesem Zustand eintritt, nimmt die Spannung ^₁ am Anschluß <j> _G1 einen HOCH-Pegel an, und der MOS-Schalter 608 schaltet ein. Weiterhin führt die vertikale Abtastschaltung 603, die mittels eines Startimpulses SP_V, der an einem Eingangsanschluß SP_V liegt, und Taktimpulsen ψ . und ψ ₂ , die an den Eingangsanschlüssen <|>_v.₁ und j>_v2 li^e(?^en/ einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb aus, wie dies durch schmale Impulse in den Wellenformen <j> _v1 und 4_vp iⁿ Fig. 7 angedeutet ist, damit dadurch die Signalinformation der Phototransistoren 601, die in der vertikalen Richtung ausgerichtet sind, sequentiell zu den entsprechenden Kondensatoren 612 zur Speicherung transportiert wird.

Der oben erläuterte vertikale Betrieb bezieht sich auf einen Betrieb, der das Schieberegister, das die vertikale Abtastschaltung bildet, um die Anzahl von vertikalen Leitungen innerhalb eines vertikalen Austastintervalles verschiebt.

Da, genauer ausgedrückt, alle durch das Signal φ_-> gesteuerten MOS-Schalter 605 während des V-BLK-Intervalles eingeschaltet sind, liegen die Impulse von der vertikalen Abtastschaltung 603 gleichzeitig an den Impulstransportleitungen 604 und 606. Als Ergebnis werden, wie dies in Fig. 8(a-4) gezeigt ist, die vertikalen MOS-Schalter 602 und 603 gleichzeitig eingeschaltet. Zu dieser Zeit fällt das Potential des elektrisch erdfreien η -Bereiches 801, der einen Phototransistor bildet, um Λ V auf Grund des ElektronenVerarmungsbetriebes ab, und auch der Wert hiervon wird durch eine Potentialbarriere 804 be-

stimmt, die durch die Löcher gesteuert ist, die im elektrisch erdfreien p-Bereich 803 angesammelt sind. Demgemäß werden, wie dies in Fig. 8(a-4) gezeigt ist, Elektronen auf den Signaltransportleitungen 607 und 609 zum η -Bereich 8C2 abgeführt, wobei die Potentialbarriere 804 überwunden wird, und die Potentiale der vertikalen Signalleitungen 607 und 609 sowie das Potential eines η -Bereiches 805 des Kondensators zur Speicherung stimmen mit dem elektrisch erdfreien η -Bereich 801 des Phototransistors 601 überein.

Danach müssen die Signaltransportleitungen 607 und 609, die verarmt zurückgelassen sind, vor dem Transport von Signalinformation eines anderen Phototransistors 614 zum entsprechenden Speicherkondensator 615 durch die anschließende Zeitsteuerung des Signales ψ _v1 aufgefrischt werden. Zur Durchführung dieser Auffrischung müssen - wie dies in Fig. 8(a-5) gezeigt ist - lediglich Elektronen in die Signaltransportleitungen 607 und 609 injiziert werden, indem das Signal ψ _₂ auf einen HOCH-Pegel gebracht wird, um den MOS-Schalter 616 einzuschalten, wie dies in Fig. 8(a-6) gezeigt ist, nachdem die vertikalen MOS-Schalter 602 und 613 ausgeschaltet wurden, wie dies in Fig. 8(a-5) dargestellt ist.

Somit wird die Signalinformation eines' Phototransistors zum entsprechenden Speicherkondensatpr 615 nacheinander während des V-BLK-Int;ervalles transportiert.

Indem anschließend zeitweise die an einer transparenten Elektrode 806 liegende Spannung V_g auf eine Nullspannung (oder eine negative'Spannung) eingestellt wird, wie dies in Fig. 8 (a-7) gezeigt ist, können die Potentiale der elektrisch erdfreien η -Bereiche 801 der Phototransistoren 601 aller Bildelemente auf die anfänglieh eingestellten Pegel zurückgebracht werden, um ein Auffrischen der Phototransistoren 601 abzuschließen .

^:-32340A4

Wenn sodann in die vertikale Abtastperiode eingetreten wird, nimmt die Spannung <j> ₃ den Wert 0 V an, und der MOS-Schalter 605 wird ausgeschaltet; daher werden Impulse von der vertikalen Abtastschaltung 603 nicht zur Impulstransportleitung 606 des opto-elektronischen Umsetzungsteiles sondern lediglich zur Impulstransportleitung 604 des Speicherkondensatorteiles transportiert.

Demgemäß kann Signalinformation aus dem Speicherkondensator nach außen in der vertikalen Abtastperiode ausgelesen werden.

Im folgenden wird der Betrieb näher erläutert:

Durch Anlegen von Impulsen (beispielsweise von Impulsen, die während des horizontalen Austastintervalles eines MTSC-Signales erzeugt sind) von der vertikalen Austastschaltung 603, die einen Niedergeschwindigkeitsbetrieb auf Grund des Startimpulses SP_V ausführt, und der Taktimpulse ^>_v1 und<£>_v2 an die Impulstransportleitung 604 wird der vertikale MOS-Schalter 613 eingeschaltet, wie dies in Fig. 8(a-8) gezeigt ist. Daher nimmt die Verarmungsspannung V (d.h., die Signalspannung) des verarmten Kondensators 612 den Wert V durch die Kapazitätsverteilung der vertikalen Signalleitung 609 und des Kondensators 612 an. Es sei bemerkt, daß die Anzahl an verarmten Elektronen N- , die der Menge an Majoritätsladungsträgern entspricht, infolge des Verarmungsbetriebes verringert ist. Wenn daher Ladungen erfaßt werden, muß eine derartige Änderung nicht berücksichtigt werden.

Weiterhin halten Impulse von der vertikalen Abtastschaltung 603 die Impulstransportleitung 604 auf einem "HOCH"-Pegel, und gleichzeitig liegen Impulse sequentiell an den Gates der horizontalen MOS-Schalter 610 von der horizontalen Abtastschaltung 611., so daß ein dadurch entstehender Hochgeschwindigkeitsbetrieb auf einem Startimpuls SP und Taktimpulsen ^₁ und <j> ₂ beruht (wenn die Anzahl an horizontalen Bildele-

menten etwa 400 beträgt/ dann werden ungefähr 7 MHz für die Taktimpulse cj?„. und <f „₂ verwendet) .

Zu dieser Zeit ist der horizontale MOS-Schalter 610 eingeschaltet, und die Anzahl von Elektronen N_n = N- entsprechend der Anzahl von verarmten Elektronen N-,die im Kondensator 612 und der Signaltransportleitung 609 verteilt sind, wird in die Signaltransportleitung 609 und den Kondensator'612 über den Widerstand R_L injiziert. Demgemäß tritt die durch die Anzahl der fließenden Elektronen N_n hervorgerufene Signalspannung am Ausgangslastwiderstand R_T auf, und gleichzeitig kehren die

Xj

Potentiale des Kondensators 612 und der Signaltransportleitung 609 auf die anfänglich eingestellten Werte zurück, wie dies in Fig. 8(a-2) gezeigt ist.

Durch Wiederholen dieser Operationen kann Signalinformation aus allen Kondensatoren für eine Speicherung während der einen vertikalen Abtastperiode ausgelesen werden.

Wie oben erläutert wurde, können durch die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile, die keinesfalls mit den herkömmlichen Abbildungsvorrichtungen erzielbar sind, erreicht werden, indem die SIT-Phototransistoren (601 = 502 + 508 + 509 + 510) für den opto-elektronischen Umsetzungsteil verwendet und weiterhin die Rahmen- oder Halbbildspeicherteile (612,615,...) Seite an Seite in einer integrierten Schaltung vorgesehen werden:

(1) Das Auffrischen aller SIT-Phototransistoren aller Bildelemente kann gleichzeitig durch die Spannung Vg gesteuert werden, die an der transparenten Elektrode 1 Legt.

(2) Zusätzlich können die SIT-Phototransistoren 601 in einer dreidimensionalen Struktur angeordnet werden, und auch die Rahmen- oder Halbbild-Speicherteile 612 und 615

können eingeführt werden. Dies ist von großem Vorteil für die Verwirklichung einer höheren Dichte der BiIdelemente im Abbildungsteil.

(3) Da der SIT-Phototransistor eine opto-elektronische Umsetzung mittels eines an Elektronen verarmten Zustandes ausführt, tritt kein Problem auf, selbst wenn die Kapazitätskopplung zwischen dem Phototransistor und dem Speicherkondensator groß ist (demgemäß kann der Rahmen- oder Halbbildspeicher im opto-elektronischen Umsetzungsteil vorgesehen werden). Eine derartige Kopplung kann lediglich durch die vorliegende Erfindung verwirklicht werden. ·

(4) Durch Einführen der Feldauswahlschaltung in den Strichlinien-Rahmenteil 617 in Pig, 6 kann das Verflechtungsauslesen oder das gleichzeitige Zweileitungsauslesen beliebig gesteuert werden.

(5) Ein Direktzugriff-Auslesen kann verwirklicht werden, indem die vertikale Abtastschaltung 603 und die horizontale Abtastschaltung 61.1 in Fig. 6 durch die vertikale Auswahlschaltung bzw. die horizontale Auswahlschaltung ersetzt wird.

(6) Wenn das oben unter (1) erläuterte Auffrischen unterbrochen ist, kann das nicht-destruktive Auslesen mehrere Male ausgeführt werden. Durch Zusammenfassen mit dem oben unter (5) erwähnten Direktzugriff-Auslesen kann daher eine Eingabe-Abbildungsvorrichtung für eine hochqualitative Informationsverarbeitung, wie beispielsweise für das Herausgreifen eines sich bewegenden Teiles eines Bildes, für die Hervorhebung der Kontur eines Bildes oder dgl., geschaffen werden.

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Weiterhin werden bei der Erfindung die SIT-Phototransistoren mit dreidimensionaler Struktur nur im opto-elektronischen Funktionsteil verwendet. Um weiterhin die oben erwähnten Eigen" schäften zu verbessern/ ist es jedoch vorteilhaft/ alle zugeordneten Bauteile außer der opto-elektronischen Funktionseinrichtung mit SIT-Bauelementen zu gestalten. Wenn insbesondere ein SIT-Speicher für den Speicherteil benutzt wird, dann kann die für den Speicherteil benötigte Fläche auf Grund von dessen Längsstruktur klein sein.

Im vorliegenden Fall kann der in Fig. 5 gezeigte opto-elektronische Funktionsteil auch in eine noch vorteilhaftere Struktur abgewandelt werden.

Fig. 9 ist eine Abwandlung von Fig. 5(a). Anstelle von Fig. 5 (a), in der der p-Bereich 508 auf der Oberfläche des η -Bereiches 502 vorgesehen ist, liegt in Fig. 9 der Bereich 509 auf dem Bereich 901. Durch eine derartige Struktur wird die Bildung des i-Bereiches 509 eines hohen spezifischen Widerstandes einfacher. Da weiterhin diese Struktur die Bildung einer Potentialbarriere des Phototransistorteiles im p-Bereich 901 innerhalb des η -Bereiches 502 ermöglicht, sind Auswirkungen des i-Bereiches 509 eines hohen spezifischen Widerstandes und der Zwischenfläche des Phototransistors in den Driftstreckenabschnitt eingeschlossen. Dadurch wird der Betrieb der Potentialbarriere stabiler.

Fig. 10 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das als Phototransistor besonders vorteilhaft ist (im folgen-

+ + ■
den als η -i-n -Phototransistor bezeichnet).

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird anstelle des beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel von Fig. 9 angewandten p~Bereiches eine Potentialbarriere für den Phototransistor mittels Isolierbereichen 903 und 904 gestaltet, die verschiedene Dielektrizitätskonstanten aufweisen (indem die Dielektrizitäts-

konstante des Bereiches 903 größer als diejenige des Bereiches 904 gewählt wird oder indem Fremdstoffionen in den Isolierbereich 904 injiziert werden). Dadurch wird die in einem Bereich 902 von dem Isolierbereich 904 umgebene Potentialbarriere gebildet.

Die Potentialbarriere wird eigentlich selbst dann erzeugt, wenn die Dielektrizitätskonstanten der Isolierbereiche 903 und 904 in Fig. 10 gleich sind; durch das Erzeugen eines Unterschiedes in den Dielektrizitätskonstanten wird aber die Bildung einer zuverlässigeren und stabileren Potentialbarriere gewährleistet.

Die in Fig, 10 gezeigte Struktur ist ein besonders einfacher opto-elektronischer Funktionsteil gemäß der Erfindung. Das Betriebsverhalten der erfindungsgemäßen Vorrichtung hängt stark davon ab, ob der i-Bereich 509 eines hohen spezifischen Widerstandes glatt auf der Oberfläche des η -Bereiches 902 in der Form eines vollkommenen Silizium-Einkristalles ohne Kristallfehler gebildet werden kann.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen eines opto-elektronischen Funktionsteiles der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Fig. 10(a-1) bis 10(a-3) näher erläutert, das die obigen Bedingungen erfüllt.

Das heißt, wie in Fig. 10(a-1) gezeigt ist, werden der η -Bereich 502 und der η -Bereich 504 auf der Oberfläche des p-Substrates 501 mittels Diffusion oder Ionenimplantation gebildet. Danach wird die Oberfläche thermisch oxidiert, um den ersten Isolierbereich 903 (weniger als 1000 A - 0,1 μπι dick) aus SiO- oder dgl. zu bilden. Anschließend wird eine Gate-Elektrode 505 mit polykristallinem Silizium erzeugt, und sodann wird die Oberfläche thermisch oxidiert, um den zweiten Isolierbereich 904 herzustellen. Dieser Bereich 904 wird in einen ρ -Bereich mittels Ionenimplantation oder dgl. verändert.

Sodann wird ein Kontaktfenster erzeugt, und eine Signaltransportleitung 503 wird aus Aluminium oder dgl. hergestellt und in Kontakt mit dem η -Bereich 504 gebracht. Anschließend wird die Oberfläche thermisch erneut oxidiert, um den dritten Isolierbereich 903 zu erzeugen. Auf diesem Bereich wird polykristallines CVD-Silizium (CVD = Chemische Dampfabscheidung) 1001 gebildet (weniger als 1000 A= 0,1 μΐη dick), und sodann wird ein Kontaktfenster auf dem η -Bereich 502 erzeugt.

Anschließend wird, wie in Pig. 10(a-2) gezeigt ist, durch Aufwachsen einer epitaktischen Schicht einkristallines Silizium auf dem η -Bereich 502 aufgebracht, und polykristallines Silizium 1003 wächst gleichmäßig auf dem polykristallinen CVD-Silizium 1001 auf. (Dies wird als gleichzeitiges Aufwachsen von Silizium-polykristallinem Silizium bezeichnet.)

Sodann werden, wie in Fig. 10(a-3) gezeigt ist, durch Bestrahlen mit einem Laserstrahl oder einem energiereichen Strahl von oben die polykristallinen Siliziumbereiche 1001 und 1003 in einkristallines Silizium umgewandelt, wobei der einkristalline Siliziumbereich 1002 als Keim verwendet wird. Auf diese Weise wird ein Bereich 1004 eines hohen spezifischen Widerstandes aus einkristallinem Silizium über der gesamten Oberfläche des Isolierbereiches 903 geschaffen.

Anschließend wird durch aufeinanderfolgendes Herstellen des η -Bereiches und der transparenten Elektrode die in Fig, 10 gezeigte Phototransistorstruktur abgeschlossen.

Wie oben näher erläutert wurde, kann der In den Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Festkörper-Abbildungsvorrichtung verwendete opto-elektronische Funktionsteil mit beträchtlich hoher Integration durch eine dreidimensionale Struktur gebildet werden. Jedoch benötigt die in Fig. 6 gezeigte Schaltungsanordnung noch eine große Fläche, da der opto-elektronische Funktionsteil und der Schaltteil Seite an Seite auf der

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gleichen Oberfläche angeordnet sind.

Diese eingenommene Fläche kann wesentlich kleiner gemacht werden, indem eine vertikale SIT-Struktur benutzt wird, d.h., eine Schaltungsanordnung, die vollständig eine dreidimensionale Struktur verwendet. Ein derartiges Ausführungsbeispiel wird anhand der Fig. 11 und 12 näher erläutert,.

Wesentliche Unterschiede im Aufbau zwischen.dem in den Fig.11 bis 12 (b) gezeigten Ausführungsbeispiel und den vorangehenden Ausführungsbeispielen der anhand der Fig. 1 bis 10 erläuterten Festkörper-Abbildungsvorrichtungen liegen darin, daß im Beispiel der Fig. 11 bis 12(b) die vertikalen MOS-Schalter zum Auswählen einer Signalinformation der SIT-Phototransistoren 601 eingespart werden können, daß demzufolge der Hochgeschwindigkeitsbetrieb der vertikalen Abtastschaltung 603 während des V-BLK-Intervalles weggelassen werden kann, und · daß schließlich die MOS-Schalter 616, die durch das Signal tk „2 gesteuert sind, überflüssig sind, was auf dem gleichzeitigen Rückstellen der-vertikalen Signalleitungen beruht.

Weitere Unterschiede bestehen darin, daß infolge der SIT-Konfiguration aller Bauteile die MOS-Schalter 613 zum Auslesen von Signalinformation der Kondensatoren 612 durch SIT-Schalter 613' ersetzt sind, und auch die MOS-Schalter 610, die durch Impulse von der horizontalen Abtastschaltung 611 zum Rücksetzen der Kondensatoren 612 und den Signaltransportleitungen 609 gesteuert sind, werden durch SIT-Schalter 610' ersetzt.

Weiterhin sind die durch das Signal <{> _G1 gesteuerten MOS-Schalter 608 durch SIT-Schalter 608' ersetzt, um direkt Signalinformation zu den Kondensatoren 612 von den Phototransistoren 601 zu transportieren. Als Ergebnis nimmt das Signal <j> * einen "HOCH"-Pegel während des V-BLK-Intervalles an, und alle SIT-Schalter 608' sind eingeschaltet; sodann wird der Trans-

port von Signalinformation abgeschlossen, indem die entsprechenden Kondensatoren 612 in einen an Elektronen verarmten Zustand gebracht werden, der durch die an Elektronen verarmten Zustände aller Phototransistoren 601 hervorgerufen ist. Das anschließende Auslesen von Signalen aus den Kondensatoren 612 zum Ausgang erfolgt in der gleichen Weise wie beim Aüsführungsbeispiel von Fig. 6.

Wie bereits oben näher erläutert wurde, vereinfacht das Ausführungsbeispiel der Festkörper-Abbildungsvorrichtung von Fig. 11 nicht nur den Schaltungsaufbau, sondern vielmehr auch deren Betrieb. Die Fig. 12(a) und 12(b) zeigen Schnitte eines Beispieles eines Bit-Teiles eines Bildelementes des Ausfüh-v ■: rungsbeispieles von Fig. 11.

In Fig. 12(a) ist ein Schnitt dargestellt, während Fig. 12(b) eine Draufsicht zeigt. In Fig. 12(a) sind eine transparente Elektrode 1201, ein n⁺~Bereich 1202 und ein i-Bereich 1203 eines hohen spezifischen Widerstandes nacheinander von unten vorgesehen. Auf dem i-Bereich 1203 eines hohen spezifischen Widerstandes werden ein p-Bereich 1205 und ein η -Bereich 1206 gebildet, die durch einen Isolierbereich 1204 umgeben sind, der Bildelemente voneinander trennt und isoliert (die oben erwähnte Struktur ist ein opto-elektronischer Funktionsteil entsprechend der in Fig. 5 gezeigten Struktur und ebenfalls ein η pin -Phototransistor 601). Ein p-Bereich 1207, der als Gate des SIT-Schalters.613· dient, wird auf dem Isolierbereich 1204 gebildet, und ein η -Bereich 1208 wird auf dem η -Bereich 1206 erzeugt. Weiterhin werden auf diesen Bereichen ein η -Bereich 1210 und ein η -Bereich 1211, die durch einen Isolierbereich 1209 umgeben sind, nacheinander gebildet, und auf der Oberfläche des η -Bereiches 1211 wird ein η -Bereich 1213 erzeugt, der von einem p-Bereich 1212 umgeben ist, welcher als Gate wirkt. Unter diesen Bereichen bilden der η -Bereich 1206, der n~-Bereich 1208, der n⁺-Bereich 1210 und der p-Bereich 1207

den SIT-Schalter 608% der durch das Signal φ_G1 gesteuert 1st, und der n⁺-Bereich 1210, der n~-Bereich 1211, der n⁺~Bereich 1213 und der p-Bereieh 1212 bilden den SIT-Schalter 613'.

Mit dem oben anhand der Pig, 11 bis 12(b) erläuterten Ausfüh-. rungsbeispiel der Festkörper-Abbildungsvorrichtung werden zu*· sätzlich zu den Eigenschaften (1) bis (6) der vorherigen Beispiele noch die folgenden Vorteile erreicht;

(7) Durch Anwenden einer durchgehenden dreidimensionalen Struktur kann ein höher integriertes und einfacheres Ansteuersystem geschaffen werden.

(8) Da.Signalinformation aller Phototransistoren gleich' zeitig zu den entsprechenden Speichern transportiert werden kann, ist es möglich, die Funktion für einen idealen elektronischen Verschluß einer stehbildkamera zu schaffen (in diesem Fall entspricht die Zeit eines "HOCH"-Pegels der Spannung V₀ der Verschluß-offen-Zeit).

Mittels der SIT-Schalter wird eine hohe Empfindlichkeit erreicht, und ein überstrahlen wird nicht erzeugt; weiterhin können ein nicht-destruktives Auslesen und ein wahlfreier Zugriff einfach durchgeführt werden. Daher kann auch eine BiIdinformations-Verarbeitungsfunktion erhalten werden.

Die vorliegende Erfindung ist in einem weiten Bereich einsetzbar, wie beispielsweise bei Fernsehkameras, elektronischen Stehbildkameras, Photosensoren für Informationsverarbeitung und dgl.

In den oben erläuterten Ausführungsbeispielen werden n-Kanal-MOS-Bauelernente und n-Kanal-SlT-Bauelemente verwendet, Es ist aber auch möglich, p-Kanal-MOS-Bauelemente und p-Kanal-SIT-Bauelemente statt dessen einzusetzen.

Weiterhin kann für das Substratmaterial anstelle von Silizium auch ein Verbindungshalbleiter, wie beispielsweise GaAs oder dgl. benutzt werden.

Claims

KLAUS D. KIRSCHNER WOLFGANG GROSSE

DIPL.-PHYSIKER D I P L.-I N G E N I E U R

ZUGELASSENE VEFiTRETCR VO" DEM EUROPAISCHEN PATfTNTAMT

HERZOG-WILHELM-STR. 17 D-8 MÜNCHEN 2

Matsushita Electric Industrial Co. Ltd. ihr zeichen Osaka—£u vour reference

Japan

UNSER WEICHEN OURREPfcRENCE^{H 4547}

DATUM: 14.9.1982

Festkörper-Abbildungsvorrichtung

Patentansprüche

Festkörper-Abbildungsvorrichtung, mit

- einem Halbleitersubstrat (301,401,501,1207) eines ersten Leitfähigkeitstyps,
gekennzeichnet , durch

- eine Vielzahl von Bildelementbereichen (302,402,502,1206), die einen zweiten, zum ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp sowie eine hohe Fremdstoffkonzentration aufweisen und in einem zweidimensionalen Muster auf einer Hauptfläche des Halbleitersubstrates (301,401,501,1207) angeordnet sind,

-- eine Auswahleinrichtung (102,608*)/ die auf dem Halbleitersubstrat (301,401,501,1207) in enger Nähe zu jeweiligen einzelnen Bildelementbereichen (302,402,502,1206) vorgesehen sind, um gewünschte einzelne Bildelementbereiche auszuwählen,

- eine auf dem Halbleitersubstrat (301,401,501,1207) vorgesehene Signalausleseeinrichtung (303,403,503,1503) zum Auslesen elektrischer Signale der gewünschten einzelnen Bildelementbereiche , die durch darauf abhängig von der Auswahl einfallende Strahlen geschaffen sind,

wobei alle oben genannten Bauteile eine integrierte Schaltung bilden,

- einen Bereich (307,407,509,1203) eines hohen spezifischen Widerstandes, der auf dem Substrat (301,401,501,1207) ausgeführt und mit den Bildelementbereichen (302,402,502,1206) für eine opto-elektronische Umsetzungsfunktion verbunden ist, damit Löcher und Elektronen beide ausnutzbar sind,

- eine transparente Elektrode (308,409,511,1201), die auf dem Bereich (307,407,509,1203) eines hohen spezifischen Widerstandes vorgesehen ist, und

- eine Spannungsanlegeeinrxchtung (V_g,) zum Anlegen einer Spannung an die transparente Elektrode (308,409,511,1201), um den Bereich (307,407,509,1203) eines hohen spezifischen Widerstandes vorzuspannen, so daß ein Verarmungsbetrieb an Majoritätsladungsträgern in den Bildelementbereichen (302, 402,502,1206) hervorgerufen wird.
2. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich eines hohen spezifischen Widerstandes und die transparente Elektrode einen gegenüber Minoritätsladungsträgern sperrenden Kontakt mit den Bildelementbereichen bilden.
3. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bereich (408) eines geringen spezifischen Widerstandes, der eine hohe Fremdstoffkonzentration aufweist, vom zweiten Leitfähigkeitstyp ist und einen gegenüber Minoritätsladungsträgern sperrenden Kontakt mit der transparenten Elektrode (409) bildet, zwischen dem Bereich (407) eines hohen spezifischen Widerstandes und der transparenten Elektrode (409) vorgesehen ist.
4. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich eines hohen spezifischen Widerstandes ein eigenleitender Bereich ist.
5. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich eines hohen spezifischen Widerstandes eine geringe Fremdstoffkonzentration des zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist.
6. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich eines hohen spezifischen Widerstandes eine geringe Fremdstoffkonzentration des ersten Leitfähxgkeitstyps aufweist.
7. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch erste Bereiche (508) eines hohen spezifischen Widerstandes, die eine geringe Fremdstoffkonzentration haben, vom ersten Leitfähigkeitstyp sind und jeweils die Bildelementbereiche (502) kontaktieren.
8. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Bereiche (508) durch Isolierbereiche getrennt und in einem zweidimensionalen Muster entsprechend der Vielzahl der Bildelementteile angeordnet sind.
9. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zweite Bereiche (901) eines hohen spezifischen Widerstandes, einer geringen Fremdstoffkonzentra-

tion und des ersten Leitfähigkeitstyps auf der Oberfläche des Bildelementbereiches (502) derart vorgesehen sind/ daß die zweiten Bereiche (901) eines hohen spezifischen Widerstandes jeweils den Bereich (509) eines hohen spezifischen Widerstandes kontaktieren.
10. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (307,407,509,1203) eines hohen spezifischen Widerstandes Bereiche eines ungleichmäßigen Potentials aufweist, die jeweils einen Potentialbarrierenteil (902) in einem Hauptbetriebsbereich in der Nähe des Bildelementbereiches bilden, und daß ein Reihenwiderstand rs zwischen dem Bildelementbereich (302,402,502) und der Potentialbarriere (902) sowie ein Gegenwirkleitwert Gm die Beziehung '

rs χ Gm <1

erfüllen, um so einen Ansammlungsbetrieb von Minoritätsladungsträgern der Bildelemente im Potentialbarrierenteil (902) auszuführen.
11. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Potentialbarrierenteil in den zweiten Bereichen (508) des hohen spezifischen Widerstandes ausgeführt ist, und daß ein Reihenwiderstand rs zwischen dem Bildelementbereich (302,402,502) und der Potentialbarriere (902) sowie ein Gegenwirkleitwert Gm eine Beziehung

rs χ Gm < 1

erfüllen, um so einen Ansammlungsbetrieb von Minoritätsladungsträgern der Bildelemente im Potentialbarrierenteil durchzuführen.
12. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Potentialbarrierenteil in den zweiten Bereichen (901) eines hohen spezifischen Widerstandes ausgeführt ist, und daß ein Reihenwiderstand rs von der Grenz-

fläche zwischen dem zweiten Bereich (901) eines hohen spezifischen Widerstandes und dem Bildelementbereich (502) zum Potentialbarrierenteil und ein Gegenwirkleitwert Gm eine Beziehung

rs χ Gm < 1

erfüllen, um so einen Ansammlungsbetrieb von Minoritätsladungsträgern des Bildelementes ausschließlich des zweiten Bereiches (901) eines hohen spezifischen Widerstandes im Potentialbarrierenteil durchzuführen,
13. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet/ daß das Signallesen auf nicht-destruktive Weise mittels Ansanunlungsoperationen von Minoritätsladungsträgern erfolgt.
14. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahleinrichtung (102,608') aus MOS-Transistoren oder Ladungsübertragungsgattern besteht.
15. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich des hohen spezifischen Widerstandes im wesentlichen gleich einkristallin wie das Halbleitersubstrat ist.
16. Festkörper-Abbildungsvorrichtung, gekennzeichnet durch

- Phototransistoren (601,614, ...,601), die in einem zweidimensionalen Muster für eine opto-elektronische Umsetzung im Verarmungsbetrieb von Majoritätsladungsträgern angeordnet sind,

- Kondensatoren (612,615, ...612), die in dem zweidimensionalen Muster entsprechend demjenigen der Phototransistoren zum Zwischenspeichern und Signalladungen in den Phototransistoren vorgesehen sind,

- Signaltransportleitungen (609,607) , die die Phototransistoren und die Kondensatoren verbinden/

- eine Signalausleseeinrichtung (610,611,610') zum Auslesen der in den Kondensatoren zwischengespeicherten Signale.
17. Festköfper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaltransporteinrichtung außerdem aufweist:

- eine erste Schalteinrichtung (602) zum Auswählen der Phototransistoren (601), und

- eine zweite Schalteinrichtung (613) zum Auswählen der Kondensatoren (612),

- wobei die Signaltransportleitungen (607,609) die erste Schalteinrichtung (602) und die zweite Schalteinrichtung (613) verbinden und

- wobei die erste Schalteinrichtung (602) und die zweite Schalteinrichtung (613) bei jeder horizontalen Abtastung ein- und ausgeschaltet werden.
18, Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaltransporteinrichtung eine Vielzahl von Schalteinrichtungen (608') aufweist, die zwischen den Phototransistoren (601) und den Kondensatoren (612) vorgesehen sind, wobei die Schalteinrichtungen (608') gleichzeitig bei jeder horizontalen Abtastung ein- und ausgeschaltet werden.
19. Festkörper-Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen (608') unmittelbar unter den Bildelementbereichen (1206) vorgesehen sind.