DE3521917A1 - Festkoerper-bildsensor - Google Patents
Festkoerper-bildsensorInfo
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- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
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Description
WUESTHOFF - v. PECHMANN - BEHRENS - GÖETZ DR<
rmu FREDA ™ESTH0"
D-8000 MÜNCHEN 90 OLYMPUS OPTICAL CO.LTD. SCHWEIGERSTRASSE 2
lA-59 477 telefon: (089) 66so ji
TELEGRAMM: FROTECTPATENT TELEX: 524070
telefax: via (089) 2 71 60 63 (in)
Die Erfindung betrifft einen Festköper-Bildsensor mit Bildelementen,
die jeweils einen quer ausgerichteten statischen Induktionstransistor aufweisen, wobei der Festköper-Bildsensor eine
elektronische Verschlußfunktion (Belichtungszeitsteuerung) aufweist.
Bei einer Videokamera mit einem Festköper-Bildsensor ist gewöhnlich
die Lichtsignal-Speicherperiode, also die Belichtungszeit, auf einen konstanten Wert, wie 1/60 sek oder 1/30 sek
entsprechend dem NTSC-System festgelegt, so daß die Tiefenschärfe nicht nach den Wünschen des Benutzers einstellbar ist.
Da weiterhin die Belichtungszeit festgelegt ist, können bei sich schnell bewegenden Objekten bei der Erzeugung von Standbildern
Schwierigkeiten hinsichtlich der Bildschärfe auftreten.
Die genannten Nachteile resultieren aus dem Umstand, daß nur eine fest vorgegebene Belichtungszeit ermöglicht ist. Andererseits
gibt es Videokameras, so daß zeilenverschachtelte (interlace-line-transfer) CCD-Bildsensoren (IL-CCD) oder auch
"Rahmentransfer11 (frame-transfer) CCD-Anordnungen (FT-CCD) verwendet
werden, bei denen die Belichtungszeit veränderbar ist, da die einzelnen Bildelemente eine Verschlußfunktion aufweisen.
Aufgrund der Eigenschaften von CCD ist aber die das Ausgangssignal verursachende Ladungsmenge relativ gering, so daß auch
die Empfindlich relativ klein ist und das Signal/Rausch-Verhältnis entsprechend schlecht.
35219U
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, einen mechanischen Verschluß an einer Videokamera mit Festköper-Bildsensor vorzusehen.
Mechanische Verschlüsse sind aber aufwendig in der Konstruktion und sperrig. Weiterhin haben sie eine geringe Lebensdauer
und auch ihre Genauigkeit und Zuverlässigkeit lassen zu wünschen übrig. Für eine möglichst kompakte Videokamera sind
also mechanische Verschlüsse ungeeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Festköper-Bildsensor
bereitzustellen, welcher eine elektronische Variation der Belichtungszeit über ein weites Intervall gestattet und somit
auch bei sich schnell bewegenden Objekten eine scharfe Aufnahme ermöglicht. Dabei sollen alle Bildelemente gleichzeitig
die Lichtsignalladungen für die gleiche Zeitspanne aufsummieren. Auch soll die Tiefenschärfe über einen weiten Bereich
willkürlich einstellbar sein.
Eine diese Aufgabe lösender Festköper-Bildsensor ist mit seinen Ausgestaltungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.
Bei dem erfindungsgemäßen Festköper-Bildsensor ist das Bildelement
aus einem quer ausgerichteten statischen Induktionstransistor gebildet, welcher eine Verstarkungsfunktion hat. Dementsprechend
ist es möglich, ein Bildsignal mit einem großen Signal/Rausch-Verhältnis im Vergleich zu Festkörperbildsensoren
mit MOS-Transistoren, CCD oder CPD, zu erzielen, da letztere keine Verstarkungsfunktion haben. Da weiterhin in jedem Bildelement
eine Licht empfangende Gateelektrode und eine Transfer-Gateelektrode vorgesehen sind, läßt sich eine elektronische
Verschlußfunktion erzielen, mit der die Belichtungszeit willkürlich
einstellbar ist. Dementsprechend kann die Tiefenschärfe nach den Wünschen des Benutzers eingestellt werden. Weiterhin
speichern erfindungsgemäß alle Bildelemente gleichzeitig die Signalladungen in der gleichen Belichtungszeit, so daß es möglich
ist, ein scharfes Bild auch von einem sich mit großer Geschwindigkeit bewegenden Objekt nicht nur in der Video-Be-
+ - Z - 59
triebsart der Kamera, sondern auch in der Standbild-Betriebsart
der Kamera zu erhalten. Das Bildsignal hat eine hohe Qualität und ist entsprechend den Wünschen des Benutzers veränderbar.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt bzw. zeigen:
Fig. 1 eine schmatische Darstellung eines Elementes eines erfindungsgemäßen Festkörper-Bildsensors;
Fig. 2A, 2B und 2C Pulsformen zur Erläuterung des Betriebs des in Fig. 1 gezeigten Bildelementes;
Fig. 2D einen schematischen Querschnitt des Bildelementes;
Fig. 2E ein Diagramm zur Illustration des Transfers von Signalladungen
im Bildelement;
Fig. 3 ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Festkörper-Bildsensors;
und
Fig. 4A bis 4H Pulsformen zur Erläuterung des Betriebs des in
Fig. 3 gezeigten Festkörper-Bildsensors.
Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Bildelementes des Festkörper-Bildsensors
mit elektronischer Verschlußfunktion. Das Bildelement
weist ein Licht-Empfangs-Gate, ein Transfer-Gate und einen lateralen (quer ausgerichteten) statischen Induktionstransistor
auf. Der Bildsensor weist ein ρ -Siliziumsubstrat 1 und eine η -Siliziumepitaxieschicht 2 auf, die auf dem Substrat 1 gewachsen
ist und eine geringere Verunreinigungskonzentration aufweist als das Substrat 1. Auf der Oberfläche der Epitaxieschicht
2 ist eine dünne Gate-Oxidschicht 8 aufgetragen mit einer Stärke von 200 bis 1000 A. Auf der Oxidschicht 8 sind
eine Licht empfangende Gateelektrode 9, eine Transfer-Gateelektrode 10 und eine Signal-Auslese-Gateelektrode 5 ausgeformt.
Die Licht empfangende Gateelektrode 9 ist aus transparentem, leitendem Material. In der Epitaxieschicht 2 sind eine
η -Source 3 und eine η -Drain 4 eines lateralen statischen Induktionstransistors
ausgebildet. Die Source- und Drainbereiche
& - A - 59
3 und 4 sind mit einer Sourceelektrode 6 bzw. einer Drainelektrode
7 verbunden. Mit Ausnahme der Licht empfangenden Gateelektrode 9 ist der Bildsensor vollständig durch die lichtabschirmende
Schicht 11 abgedeckt.
Anhand der Fig. 2A bis 2E soll der Betrieb des Bildelementes erläutert werden. Die Fig. 2A bis 2C zeigen die Gate-Potentiale
S_-, S„o und ffi^of welche an die Licht empfangende Gateelektrode
GJ. iaZ bj
9, die Transfer-Gateelektrode 10 bzw. die Signal-Auslese-Gateelektrode
5 angelegt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Sourceelektrode 6 fest mit dem Erdpotential verbunden
und das Substrat 1 liegt in bezug auf den Sourcebereich 3 auf einer negativen Vorspannung. Zur Zeit t=tQ wird das Potential
δ .., welches an die lichtempfangende Gateelektrode 9 angelegt
ist, von positiven auf negative Werte geändert. Sodann wird ein Abschnitt unterhalb der Licht empfangenden Gateelektrode 9 ausreichend
entleert. Das negative Potential ffi ., an der Licht empfangenden
Gateelektrode 9 ist so bemessen, daß sich mit Gewißheit eine Verarmungsschicht unterhalb der Gateelektrode 9 bildet.
Unter dieser Bedingung werden Löcher, d.h. Signalladungen 13 in Form von Loch-Elektron-Paaren im Körper der Epitaxieschicht
entsprechend dem einfallenden Licht erzeugt und unmittelbar unterhalb der Licht empfangenden Gateelektrode gesammelt,
um eine Inversionsschicht zu bilden.
Zur Zeit t=t, wird das an die Transfer-Gateelektrode 10 angelegte
Vorspannungspotential S2 von positiven auf negative Werte
geändert, so daß sich eine Inversionsschicht unterhalb der Transfer-Gateelektrode 10 bildet. Sodann werden die unterhalb
der Licht empfangenden Gateelektrode 9 gesammelten Signalladungen 13 in einen Abschnitt unterhalb der Transfer-Gateelektrode
10 überführt, um unmittelbar unterhalb der Transfer-Gateelektrode 10 eine Inversionsschicht zu bilden. Der Fluß der Signalladungen
13 wird bestimmt durch das Verhältnis der Kapazitäten der Licht empfangenden Gateelektrode 9 und der Transfer-Gateelektrode
10 sowie durch die Potentialdifferenz zwischen beiden.
3 - # - 59
Zur Zeit t=t2 wird das an der Licht empfangenden Gateelektrode
9 anliegende Potential ü - wieder auf einen positiven Wert geändert.
Bis zu diesem Zeitpunkt werden fast alle Signalladungen 13, die unterhalb der Licht empfangenden Gateelektrode 9 gesammelt
worden sind, in die Inversionsschicht überführt, welche unterhalb der Transfer-Gateelektrode 10 gebildet ist. Ist die
gespeicherte Signalladungsmenge größer als die in der Inversionsschicht unterhalb der Transfer-Gateelektrode 10 speicherbare
Menge, so wird die überschüssige Menge an Signalladungen
13 in das Substrat 1 abgeführt. Diese Entfernung von überschüssigen Ladungen verhindert das sogenannte "Blooming" (überstrahlen)
in der Videokamera.
Sodann wird zum Zeitpunkt t=t_ das an die Signal-Auslese-Gateelektrode
5 angelegte Potential S„o von einem positiven auf den
UJ
negativen Wert V n geändert und es wird die Bildung einer In-Versionsschicht
unterhalb der Signal-Auslese-Gateelektrode 5 ermöglicht. Dementsprechend werden die in der Inversionsschicht
unterhalb der Transfer-Gateelektrode 10 gesammelten Signalladungen 13 in die Inversionsschicht überführt, welche unmittelbar
unterhalb der Signal-Ausles-Gateelektrode 5 gebildet ist. Bis zum Zeitpunkt t=t., zu dem das an die Transfer-Gateelektrode
10 angelegte Potential $G2 auf positive Werte geändert
wird, sind fast alle Licht-Signalladungen 13 in die Inversionsschicht überführt, welche unterhalb der Signal-Auslese-Gateelektrode
5 gebildet ist. Zum Zeitpunkt t=t. wird die überführung
von Signalladungen 13 beendet und nachdem das Potential (B00 an der Transfer-Gateelektrode 10 wieder einen positiven
Wert angenommen hat, wird das Potential $G1 an der Licht empfangenden Gateelektrode 9 wiederum auf den negativen Vorspannungswert
geändert, bei dem sich eine Inversionsschicht unterhalb der Licht empfangenden Gateelektrode 9 bildet, wie in
Fig. 2A gestrichelt gezeigt ist, um die SignalladungsSammlung
zu beginnen.
Zum Zeitpunkt t=t,- wird das an die Signal-Auslese-Gateelektrode
4 angelegte Potential S>Q3 auf den Wert VGR_2 (v GR.1-VGR_2 <0>
geändert. Bei dieser Vorspannung wird bei Anlegen eines positiven Potentials V_D an die Drain-Elektrode 7 über den Lastwiderstand
12 ein Ausgangs-Bildsignal als Änderung der Drain-Spannung abgeleitet, wobei das Ausgangssignal von der Lichtmenge
abhängt, die während der Zeitspanne tQ bis t„ auf die Licht
empfangende Gateelektrode 9 auftrifft. Zum Zeitpunkt t=tfi, zu
dem ein positives Potential an die Signal-Auslese-Gateelektrode
5 angelegt ist, werden die Löcher, d.h. die in der Inversionsschicht
unterhalb der Signal-Auslese-Gateelektrode 5 gesammelten Signalladungen, entladen. Vorstehend ist ein Zyklus des Betriebs
des lateralen statischen Induktionstransistors beschrieben, welcher ein Bildelement des Festkörper-Bildsensors bildet.
Da die Belichtungszeit der Zeitspanne tß bis t_ entspricht, ist
es möglich, die Belichtungszeit willkürlich dadurch zu verändern, daß der Zeitpunkt t~ entsprechend eingestellt wird, zu
dem das Potential δ_., welches an die Licht empfangende Gateelektrode
9 angelegt ist, von negativen auf positive Werte wechselt.
Nunmehr wird der Festkörper-Bildsensor insgesamt beschrieben. Eine Vielzahl von Bildelementen ist matrixförmig angeordnet und
das Bildsignal wird durch Raster-Abtastung gewonnen. Zur Raster-Abtastung kann eine Drain/Gate-Auswahl, eine Source/
Gate-Auswahl oder eine Source/Drain-Auswahl dienen. Bei dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Drain/
Gate-Auswahlverfahren benutzt.
Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm des Festkörper-Bildsensors. Jedes Bildelement ist durch einen eigenen Block angedeutet, wobei
mit GI die Licht empfangende Gateelektrode, mit GT die Transfer-Gateelektrode, mit GR die Signal-Auslese-Gateelektrode, mit
D die Drain-Elektrode und mit S die Source-Elektrode bezeichnet sind. Gemäß Fig. 3 sind m χ η Bild-Sensorelemente 21-11, 21-12
... 21-21, 21-22 ... 21-mn matrixförmig angeordnet und werden
H.
3521^7B9477
mittels eines XY-Adressierverfahrens ausgelesen. Ein lateraler
statischer Induktionstransistor entsprechend Fig. 1 bildet ein
Bildelement, wobei ein Abschnitt des Signal-Auslese-Gatebereiches zwischen den Source- und Drainbereichen vorgesehen ist
oder wobei ein lateraler statischer Induktionstransistor vorgesehen ist, bei dem der Signal-Auslese-Gatebereich zumindest einen
der Source— oder Drainbereiche umgibt.
Wie in Fig. 3 dargestellt, ist das Substrat aller Bildelemente auf eine negative Vorspannung gelegt, alle Source-Elektroden S
sind mit dem Erd-Potential verbunden, alle Licht empfangenden Gateelektroden GI sind gemeinsam an die Verschluß-Steuerleitung
29 angeschlossen und alle Transfer-Gateelektroden GT sind gemeinsam an die Transfer-Steuerleitung 30 angeschlossen. Die
Verschluß-Steuerleitung 29 und die Transfer-Steuerleitung 30 sind mit einer Verschluß-Steuerschaltung 32 verbunden. Die
Signal-Auslese-Gateelektroden GR der einzelnen Bildelemente, welche in einer Zeile angeordnet sind, sind gemeinsam an die
zugehörigen Zeilenleitungen 22-1, 22-2 ... 22-m angeschlossen. Weiterhin sind die Drain-Elektroden D der in den einzelnen
Spalten angeordneten Bildelemente gemeinsam an die zugehörigen Spaltenleitungen 23-1, 23-2 ... 23-n angeschlossen. Die Spalten-Auswahlleitungen
23-1, 23-2 ... 23-n sind über Spalten-Auswahltransistoren 24-1, 24-2 24-n bzw. 24'-1 24'-2 24·-n
an die Videoleitung 25 bzw. die Erdleitung 25' angeschlossen.
Die Videoleitung 25 ist über einen Lastwiderstand 26 an die Video-Spannungsquelle V_.n angeschlossen.
Die Zeilenleitungen 22-1, 22-2 ... 22-n sind mit einer vertikalen Abtastschaltung 27 verbunden, um nacheinander die Signale
Φ-,-.., S-,τ,τ ... δ~η zu empfangen. Die Gates der Spalten-Auswahltransistoren
24-1, 24-2 ... 24-n und 24'-1, 24'-2 ... 24'-n
sind mit einer horizontalen Abtastschaltung 28 verbunden, um die Signale fßD1» ä>D2 · · · 3L· und deren invertierte Signale zu
empfangen.
- tf - 59
Nunmehr wird der Betrieb des in Fig. 3 gezeigten Festkörper-Bildsensors
anhand der in den Fig. 4A bis 4H gezeigten Pulsformen erläutert. Fig. 4A zeigt die an die Verschluß-Steuerleitung
29 angelegte Spannung ä>GI· Die Verschluß-Steuereleitung 29 ist
an die Licht empfangenden Gateelektroden GI angeschlossen. Fig. 4B zeigt die Spannung ä>GT, welche an die Transfer-Steuerleitung
29 angelegt wird, welche ihrerseits an die Transfer-Gateelektroden GT angeschlossen ist. Die Fig. 4C bis 4E stellen
die vertikalen Abtastsignale *GRl/ ^qrt' *GR3 ^ar' welche an
die Zeilenleitungen 22-1, 22-2 bzw. 22-3 angelegt werden, während die Fig. 4F bis 4H die horizontalen Abtastsignale S01,
δ 2, δ _ darstellen, welche an die Gates der Spalten-Auswahltransistoren
24-1, 24-2 bzw. 24-3 angelegt werden. Die vertikalen Abtastsignale weisen eine Auslese-Gatespannung mit kleiner
Amplitude (V ..+V„) und eine Rücksetz-Gatespannung mit
großer Amplitude (V__, 1+V „) auf. Während einer wirksamen Abtastperiode
t„ für jede Zeilenleitung steht die Auslese-Gatespannung zur Verfügung und während der horizontalen Austastperiode
t _ nimmt sie die Rücksetz-Gatespannung an. Die horizontalen Abtastsignale S ., (B2 ··· haben einen niedrigen Pegel,
um die Spalten-Auswahltransistoren 24-1, 24-2 ... durchzuschalten und um die Nicht-Auswahl-Transistoren 24'-1, 24'-2 ...
abzuschalten, sowie einen hohen Pegel, um die Transistoren 24-1, 24-2 ... leitend zu machen und um die Transistoren 24'-1,
24'-2 ... nicht-leitend zu machen.
Nachdem die Verschluß-Steuerschaltung 32 das Signal <B T mit dem
niedrigen Pegel V (L) während der vertikalen Austastperiode abgegeben hat, nimmt das Signal δ den hohen Pegel V (H) an
und die vertikale Abtastschaltung 27 erhält ein Trigger-Signal
von der Verschlußsteuerschaltung 32 über die Verschluß-Triggerleitung
31. In Ansprache hierauf gibt die vertikale Abtastschaltung 27 die vertikalen Abtastsignale $_„.., ä>rp3 ... ab.
Wie bereits anhand der Fig. 1 erläutert worden ist, werden unterhalb der Licht empfangenden Gateelektrode in jedem der Bildelemente
21-11, 21-12 ... 21-mn gespeicherte Signa!ladungen an
A3-,- 352191^59477
Orte überführt, die unmittelbar unterhalb der Signalauslese-Gateelektroden
liegen.
Danach werden bei Änderung der vertikalen Abtastsignale S>~n,
LjKI
auf den Wert (V„_ .,+V3.,,) die Bildelemente 21-11, 21-12 ...
CaK-1 (Dta
21-ln, welche mit der ersten Zeilenleitung 22-1 verbunden sind,
ausgewählt und die Spalten-Auswahltransistoren 21-1, 21-2 ... 24-n werden nacheinander mittels der horizontalen Abtastsignale
<δ .. , δ „ ... durchgeschaltet, welche von der horizontalen Abtastschaltung
28 bereitgestellt werden. Auf diese Weise werden die in den Bildelementen 21-11, 21-12 ... 21-ln erzeugten Bildsignale
nacheinander auf der Videoleitung 25 ausgelesen. Diese Bildelemente 21-11, 21-12 ... 21-ln werden gleichzeitig rückgesetzt,
wenn das Signal S„n1 den höheren Pegel (V_„ n+V,ß) an-
nimmt.
Nimmt sodann das vertikale Abtastsignal <5GR2 äen Wert
(ν_,_ τ+V-,,) an, so werden die mit der zweiten Zeilenleitung
VaK-JL U)Vj
22-2 verbundenen Bildelemente 21-21, 21-22 ... 21-2n ausgewählt und diese Bildelemente werden nacheinander mittels der
horizontalen Abtastsignale ^01/ 2>D2 ··· ausgelesen, um auf der
Videoleitung 25 das Bildsignal abzuleiten. Sodann werden die Bildelemente 21-21, 21-22 ... 21-2n gleichzeitig rückgesetzt,
wenn das Signal SL· ~ auf den Wert ^GR_,+V, ) geändert wird. In
der oben beschriebenen Weise werden alle Bildelemente nacheinander ausgelesen, um das Bildsignal für eine gesamte Feldabtastung
zu gewinnen.
Die Verschluß-Öffnungszeitspanne (Belichtungszeit) und die Verschluß-Schließzeitspanne
ergeben sich aus dem Zeitpunkt, zu dem das an die Licht empfangende Gateelektrode GI angelegte Potential
Φ^τ vom Wert V^-(H) auf den den Wert V„_(L) wechselt bzw.
VjX VjX IaX
dem Zeitpunkt, zu dem sich das Potential a>__ vom Wert V„T(L)
VjI VaX
auf den Wert VGI(H) ändert. Deshalb ist es bei beeigneter Auswahl
dieser Zeitpunkte mittels der Verschluß-Steuerschaltung möglich, die Belichtungszeit willkürlich einzustellen. Gewöhn-
17 5,477
lieh ist die maximale Belichtungszeit auf eine Feld-Periode beschränkt
und die Verschluß-Offenzeit kann innerhalb dieser maximalen Zeitspanne einer gesamten Feldabtastung eingestellt
werden. Trotzdem kann aber die Belichtungszeit länger sein als eine Feld-Periode, indem mehrere Feld-Perioden gewählt werden,
während derer die vertikalen Abtastsignale $GRl/ $GR2 ··· nicht
auf den Rücksetz-Pegel (V__ .+V3.-.) geändert werden.
Beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Bildelemente dadurch ausgewählt, daß die Drain- und Gateelektroden
des lateralen statischen Induktionstransistors angesteuert werden, welcher die Bildelemente bildet. Die Auswahl
ist aber nicht auf das Drain/Gate-Verfahren beschränkt, vielmehr kann auch ein Drain/Source-Verfahren oder ein Source/Gate-Verfahren
eingesetzt werden. Zwar ist im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ein lateral ausgerichteter statistischer
Induktionstransistor mit N-Kanal angegeben, doch kann auch ein lateraler statischer Induktionstransistor mit P-Kanal
Verwendung finden. Auch ist im beschriebenen Ausführungsbeispiel ein nicht verschachteltes System angenommen, doch kann
auch eine Zeilenverschachtelung vorliegen. Damit läßt sich eine bessere Bildqualität erzielen. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel
ist der laterale statische Induktionstransistor jeweils mit gemeinsamer Source geschaltet, doch kann auch eine Source-Folgeschaltung
vorgesehen sein. Auch läßt sich das Bildsignal als Source- oder Drain-Strom ableiten.
- Leerseite -
Claims (9)
- PATENTANWÄLTE dk.-ing. fkanz wumthoppWUESTHOFF - ν. PECHMANN - BEHRENS - GOETZ Dt~ *H IL< *REDADPL1INCGEXhARD puls (1951-1971) EUROPEANPATENTATTORNEYSv. 111.IJ DIPU-CHEM-DIi-E1FIIEIHERR VON PlCHUANNDX.-ING. DIETEK BEHXBNS DIPL.-ING. DIPL.-1TIKTSCH.-ING. KUPEKT GOETZD-8000 MÜNCHEN 90OLYMPUS OPTICAL CO.LTD. SCHWEIGERSTRASSE2lA-59 477 telefon: (089) 66 xo $ ιtelegramm: pxotectpatentTelex: 524070telefax: via (089) 2 7160 6) (in)Patentansprüche :1, Festkörper-Bildsensor mit einer Vielzahl von Bildelementen, die jeweils einen lateralen statischen Induktionstransistor mit Source- und Drainbereichen (3 bzw. 4) aufweisen, welche in der Oberfläche eines Halbleiterkörpers ausgebildet sind, sowie ein Signal-Auslese-Gate (5), von dem zumindest ein Teil zwischen den Source- und Drainbereichen ausgeformt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Licht empfangendes Gate getrennt vom Signal-Auslese-Gate (5) ausgeformt ist und einen photoelektrischen Umwandlungsbereich bildet,daß ein Transfer-Gate (10) zwischen dem Signal-Auslese-Gate (5) und dem Licht empfangenden Gate ausgebildet ist, und daß eine Licht abschirmende Schicht (11) auf dem Halbleiterkörper mit Ausnahme des Licht empfangenden Gates aufgetragen ist.
- 2. Festkörper-Bildsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Halbleiterkörper (1) durch ein Halbleitersubstrat des einen Leitfähigkeitstyps und eine auf dem Halbleitersubstrat ausgebildete Halbleiterschicht (2) des anderen Leitfähigkeitstyps gebildet ist, daß die Source- und Drainbereiche (3 bzw. 4) durch Halbleitermaterial des anderen Leitfähigkeitstyps gebildet sind, welches in der Oberfläche der Halbleiterschicht (2) ausgeformt ist, und daß das Licht empfangende Gate, das Transfer-Gate (10) und das Signal-Auslese-Gate (5) jeweils Gateelektroden (6, 7, 9) aufweisen, welche auf der Halblei-- 2 - 59terschicht (2) mit einer zwischengeschalteten isolierenden Schicht ausgebildet sind.
- 3. Pestkörper-Bildsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschicht (2) als Epitaxieschicht ausgebildet ist.
- 4. Festkörper-Bildsensor mit einer Vielzahl von Bildelementen, die jeweils einen lateralen statischen Induktionstransistor mit Source- und Drainbereichen (3 bzw. 4) aufweisen, welche in der Oberfläche eines Halbleiterkörpers ausgebildet sind, sowie ein Signal-Auslese-Gate (5), von dem zumindest ein Teil zwischen den Source- und Drainbereichen ausgeformt ist, dadurch gekennzeichnet , daß ein Licht empfangendes Gate getrennt von dem Signal-Auslese-Gate (5) ausgebildet ist und einen photoelektrischen Umwandlungsbereich bildet, daß ein Transfer-Gate (10) zwischen dem Signal-Auslese-Gate (5) und dem Licht empfangenden Gate ausgeformt ist, daß eine Licht abschirmende Schicht (11) auf dem Halbleiterkörper mit Ausnahme des Licht empfangenden Gates ausgebildet ist, daß eine Verschluß-Steuerschaltung (32) zum Steuern des Licht empfangenden Gates, des Transfer-Gates (10) und des Signal-Auslese-Gates (5) derart vorgesehen ist, daß während einer Signal-SpeicherZeitspanne Signalladungen (13) im Licht empfangenden Gate gespeichert werden, am Ende der Signal-Speicherzeitspanne die Signalladungen über das Transfer- Gate (10) in das Signal-Auslesegate (5) überführt werden und das Licht empfangende Gate in den Anfangszustand rückgesetzt wird, und daß Ausleseeinrichtungen (27, 28) vorgesehen sind, um ein Ausgangssignal entsprechend der in das Signal-Auslesegate transferierten Signalladungsmenge abzuleiten.- 3 - 59
- 5. Festkörper-Bildsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Halbleiterkörper durch ein Halbleitersubstrat (1) des einen Leitfähigkeitstyps und eine Halbleiterschicht (2) des anderen Leitfähigkeitstyps gebildet ist, wobei die Schicht auf dem Substrat aufgetragen ist, daß die Source- und Drainbereiche (3, 4) durch Halbleiterbereiche des anderen Leitfähigkeitstyps gebildet sind, welche in der Oberfläche der Halbleiterschicht (2) ausgebildet sind, und daß das Transfer-Gate (10) und das Signal-Auslesegate (5) jeweils Gateelektroden (6, 7) aufweisen, die auf der Halbleiterschicht (2) ausgeformt sind, wobei eine das Gate isolierende Schicht zwischengeschaltet ist.
- 6. Festkörper-Bildsensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschicht (2) als Epitaxieschicht ausgebildet ist.
- 7. Festkörper-Bildsensor nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Bildelemente matrixförmig angeordnet sind und daß mittels der Ausleseeinrichtungen (27, 28) die Bildelemente nacheinander mittels einer XY-Adressierung ausgelesen werden.
- 8. Festkörper-Bildsensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Signal-Ausleseeinrichtungen (27, 28) mit einer Vielzahl von Zeilenleitungen (22-1, ... 22-m) versehen sind, an die jeweils Signal-Auslese-Gateelektroden (GR) der lateralen statischen Induktionstransistoren angeschlossen sind, die in der betreffenden Zeile angeordnet sind, daß eine vertikale Abtastschaltung (27) mit den Zeilenleitungen verbunden ist, daß eine Vielzahl von Spaltenleitungen (23-1, ... 23-n) vorgesehen sind, an die jeweils die Drainbereiche (4) der in der betroffenen Spalte angeordneten statischen Induktionstransistoren ange-- 4 - 59schlossen sind, daß eine Videoleitung (25) an die Spaltenleitungen über Spalten-Auswahltransistoren (24-1, 24-2 ... 24-n) angeschlossen ist, daß eine horizontale Abtastschaltung (28) mit den Steuerelektroden der Spalten-Auswahltransistoren verbunden ist, und daß die Verschluß-Steuereinrichtung einen Steuerkreis (32) aufweist, der an die Licht empfangenden Gateelektroden (GI) über eine Verschluß-Steuerleitung und an die Transfer-Gateelektroden (GT) über eine Transfer-Steuerleitung angeschlossen ist, wobei die Verschluß-Steuerschaltung (32) an die vertikale Abtastschaltung (27) angeschlossen ist.
- 9. Festkörper-Bildsensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Signal-Ausleseeinrichtungen (27,28) weiterhin mit einer Vielzahl von Nicht-Auswahl-Transistoren (24'-1, 24'-2 ...) versehen sind, deren Hauptelektrode jeweils mit einer Spaltenleitung (23-1 ... 23-n) verbunden ist, während die zweite Hauptelektrode und die Steuerelektrode über einen Inverter mit der horizontalen Abtastschaltung (28) verbunden sind, und daß eine Erd-Leitung gemeinsam an die zweiten Hauptelektroden der NichtAuswahl-Transistoren angeschlossen ist, wobei die Source-Elektroden aller statischer Induktionstransistoren mit dem Erdpotential verbunden sind.
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