[其他]带动态控制的电荷耦合半导体器件

说明书

利用电极（２１、２２、３１、３２……）在钟信号和基准信号之间单独切换的方法，在ＣＣＤ，尤其在图象敏感器件中，信息密度能加倍，钟信号和基准信号作为受多相钟控制的移位寄存器（１３）的输出信号，它是（例如）用Ｃ－ＭＯＳ技术实现的，根据寄存器钟的钟脉冲信号，在移位寄存器（１３）的第一级（１０１）输入端（１０７）上的信息通过或通不过之后，它决定移位寄存器（１３）的下一级（１０１）的输出信号，因而决定连接到（１０１）级输出（１１３）的电极（２１、２２、３１、３２……）上电压的变化。

本发明关于电荷耦合半导体器件，在包含半导体的主表面上至少形成一条电荷迁移构道，并在同一主表面上备有电极系统，在其上能加上为电荷贮存用的调节信号和为电荷迁移用的时钟信号。

此类电荷耦合半导体器件用于多种技术中，例如固态摄象机的图象传感器其中的辐射传感部分产生的信息，贮存在（如需要）记忆部分。然后，此信息由电子装置转成电视信号，但同时也暂存在（例如）盘或带中。

在前文中提到的那类器件描述在荷兰专利申请Nr.8301977（PHN10698）中。上述申请特别揭示了高分辨率的图象传感器，其中由于单独引出许多电极，可用的半导体的表面积常常被缩减得相当多，借助于电极，在半导体内产生出贮存和迁移电荷的位阱。在那里的具体装置中，由寄存器驱动开关元件，方式是，在图象传感器的电极上加上或时钟信号，或调节信号。然而调节信号是可变的。

按照本发明的器件的特征是，半导体器件包含至少一个移位寄存器，它能受单相或多相钟信号的控制，并有若干级，其中，电极都单独地以电气导电方式连接到移位寄存器的各级。

应指出，由于移位寄存器的循环性，可以不同的方式规定这种级。在一种情况，一个电极可以接到（例如）这种级的输出，在另一种情况，接到输入或完全不同的部分。从一种具体装置可以看出，在给定的条件下，移位寄存器的输入端应当构成第一级，因为有电极以电气导电方式连接在上面。

本发明的基础是承认这样的事实，在一方面移位寄存器的输出电压可被用作调节信号和钟脉冲信号，而在另一方面，这种移位寄存器可被操作，使得在逐级的输出端得到所需变化的脉冲信号和调节信号。

除上述专利申请Nr.8302977（PHN10698）描述的优点外，按本发明的图象敏感器特别具有这样的优点，能在很小的表面上实现电子控制装置，因为开关元件（MOS晶体管）可以省去。

所用的移位寄存器是动态移位寄存器，因为能在很小表面上实现此寄存器。

在这一方面，动态移位寄存器是指任何包含若干部分或级的开关装置，其中，由钟信号将相应的部分或级同步地开和闭。同时在不同的钟信号之间，在这些部分或级中的信息以电容电荷贮存的方式保留着。

可用各种不同的方法实现移位寄存器，例如，包含若干倒相电路，它们借助由钟信号控制的开关晶体管相互连接着。因而，确定倒相电路状态的电荷贮存在（例如）此电路的寄生电容上，同时输出接到电荷耦合半导体器件的电极。

按本发明的一种较佳实施例其特征是，倒相电路用互补的MOS晶体管实现，它的优点是，仅用三个晶体管就可实现移位寄存器的一级。

实现一级移位寄存器所占用的空间一般比电荷耦合器件的两个相邻电极之间的距离宽或长。这意味着，对于固定面积的移位寄存器级电荷耦合器件的n个电极安排在此面积内的迁移方向，n级只得位于n电极的旁边。每个级驱动一个电极。为了获得若干空间和减少引线问题，经常（例如，每3或4级）电极系统的一个电极最好用作移位寄存器两级的直通连接。在n电极旁边，移位寄存器的级安置在电极系统的两边。

移位寄存器的各级不需反向（倒置），但是，因为全部输出可以同时是高或低电位，在这种情况下，至少需要两个移位寄存器，它们有利地安置在电极系统的两端。

现在参考几个具体装置和附图较全面地说明本发明，在图中：

图1a-1m表明电荷贮存和传输的原理，本发明的装置按照此原理工作;

图2以平面图解式显示本发明的图象传感器;