[其他]帶動態控制的電荷耦合半導體器件

在審

• 申請號: 101985000004640
• 申請日: 1985-06-15
• 公開（公告）號: CN1003335B
• 公開（公告）日: 1989-02-15
• 發明（設計）人: 肖春京
• 申請（專利權）人: 菲利浦光燈制造公司
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 肖春京

利用電極（２１、２２、３１、３２……）在鐘信號和基準信號之間單獨切換的方法，在ＣＣＤ，尤其在圖象敏感器件中，信息密度能加倍，鐘信號和基準信號作為受多相鐘控制的移位寄存器（１３）的輸出信號，它是（例如）用Ｃ－ＭＯＳ技術實現的，根據寄存器鐘的鐘脈沖信號，在移位寄存器（１３）的第一級（１０１）輸入端（１０７）上的信息通過或通不過之后，它決定移位寄存器（１３）的下一級（１０１）的輸出信號，因而決定連接到（１０１）級輸出（１１３）的電極（２１、２２、３１、３２……）上電壓的變化。

本發明關于電荷耦合半導體器件，在包含半導體的主表面上至少形成一條電荷遷移構道，并在同一主表面上備有電極系統，在其上能加上為電荷貯存用的調節信號和為電荷遷移用的時鐘信號。

此類電荷耦合半導體器件用于多種技術中，例如固態攝象機的圖象傳感器其中的輻射傳感部分產生的信息，貯存在（如需要）記憶部分。然后，此信息由電子裝置轉成電視信號，但同時也暫存在（例如）盤或帶中。

在前文中提到的那類器件描述在荷蘭專利申請Nr.8301977（PHN10698）中。上述申請特別揭示了高分辨率的圖象傳感器，其中由于單獨引出許多電極，可用的半導體的表面積常常被縮減得相當多，借助于電極，在半導體內產生出貯存和遷移電荷的位阱。在那里的具體裝置中，由寄存器驅動開關元件，方式是，在圖象傳感器的電極上加上或時鐘信號，或調節信號。然而調節信號是可變的。

按照本發明的器件的特征是，半導體器件包含至少一個移位寄存器，它能受單相或多相鐘信號的控制，并有若干級，其中，電極都單獨地以電氣導電方式連接到移位寄存器的各級。

應指出，由于移位寄存器的循環性，可以不同的方式規定這種級。在一種情況，一個電極可以接到（例如）這種級的輸出，在另一種情況，接到輸入或完全不同的部分。從一種具體裝置可以看出，在給定的條件下，移位寄存器的輸入端應當構成第一級，因為有電極以電氣導電方式連接在上面。

本發明的基礎是承認這樣的事實，在一方面移位寄存器的輸出電壓可被用作調節信號和鐘脈沖信號，而在另一方面，這種移位寄存器可被操作，使得在逐級的輸出端得到所需變化的脈沖信號和調節信號。

除上述專利申請Nr.8302977（PHN10698）描述的優點外，按本發明的圖象敏感器特別具有這樣的優點，能在很小的表面上實現電子控制裝置，因為開關元件（MOS晶體管）可以省去。

所用的移位寄存器是動態移位寄存器，因為能在很小表面上實現此寄存器。

在這一方面，動態移位寄存器是指任何包含若干部分或級的開關裝置，其中，由鐘信號將相應的部分或級同步地開和閉。同時在不同的鐘信號之間，在這些部分或級中的信息以電容電荷貯存的方式保留著。

可用各種不同的方法實現移位寄存器，例如，包含若干倒相電路，它們借助由鐘信號控制的開關晶體管相互連接著。因而，確定倒相電路狀態的電荷貯存在（例如）此電路的寄生電容上，同時輸出接到電荷耦合半導體器件的電極。

按本發明的一種較佳實施例其特征是，倒相電路用互補的MOS晶體管實現，它的優點是，僅用三個晶體管就可實現移位寄存器的一級。

實現一級移位寄存器所占用的空間一般比電荷耦合器件的兩個相鄰電極之間的距離寬或長。這意味著，對于固定面積的移位寄存器級電荷耦合器件的n個電極安排在此面積內的遷移方向，n級只得位于n電極的旁邊。每個級驅動一個電極。為了獲得若干空間和減少引線問題，經常（例如，每3或4級）電極系統的一個電極最好用作移位寄存器兩級的直通連接。在n電極旁邊，移位寄存器的級安置在電極系統的兩邊。

移位寄存器的各級不需反向（倒置），但是，因為全部輸出可以同時是高或低電位，在這種情況下，至少需要兩個移位寄存器，它們有利地安置在電極系統的兩端。

現在參考幾個具體裝置和附圖較全面地說明本發明，在圖中：

圖1a-1m表明電荷貯存和傳輸的原理，本發明的裝置按照此原理工作;

圖2以平面圖解式顯示本發明的圖象傳感器;