Сдвиговый регистр на основе приборов с зарядовой связью

 

(19)SU(11)693903(13)A1(51)  МПК ⁵    _H01L27/148(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 17.12.2012 - прекратил действиеПошлина:

(54) СДВИГОВЫЙ РЕГИСТР НА ОСНОВЕ ПРИБОРОВ С ЗАРЯДОВОЙ СВЯЗЬЮ

Изобретение относится к полупроводниковой технике, в частности к конструированию приборов с зарядовой связью, и может быть использовано при разработке запоминающих устройств (ЗУ), устройств аналоговой обработки сигналов и формирователей видеосигналов (ФВС) на основе приборов с зарядовой связью. Известны сдвиговые регистры на основе приборов с зарядовой связью с трехфазной системой электродов и каналоограничивающими диффузионными областями. Их недостаток заключается в том, что передача заряда возможна лишь вдоль регистра. Известен также сдвиговый регистр на основе приборов с зарядовой связью, содержащий полупроводниковую подложку, диэлектрик, три изолированные поликремниевые системы электродов с замыкающими шинами, выполненными в виде трехслойных гребенок, вложенных одна в другую. Данное устройство является ближайшим к изобретению по технической сущности и достигаемому результату. Его недостаток заключается в невозможности одновременной передачи заряда как в продольном, так и в поперечном направлении. Цель изобретения - обеспечить передачу информационного заряда одновременно в продольном и поперечном направлениях. Это достигается тем, что сдвиговый регистр содержит два разрешающих затвора, расположенных параллельно замыкающим шинам систем электродов, причем замыкающие шины двух систем электродов расположены на противоположных сторонах сдвигового регистра, а замыкающая шина системы электродов, расположенной в верхнем слое, размещена между замыкающими шинами первых двух систем электродов. На фиг. 1 показана конструкция предлагаемого сдвигового регистра; на фиг. 2 - направления переноса информационного заряда в предлагаемом регистре. Сдвиговый регистр содержит кремниевую подложку 1 с удельным сопротивлением 40 Ом˙см и ориентацией (100), диэлектрик 2 толщиной порядка 1500 , поликремниевые системы 3, 4 и 5 электродов, разрешающие затворы 6 и 7 толщиной 0,5 мкм, трансферный канал 8. Две системы 3 и 4 электродов выполнены в виде гребенок, сложенных одна в другую. Замыкающие шины этих систем электродов расположены на противоположных сторонах сдвигового регистра. Система 5 электродов выполнена в верхнем слое поликремния и замыкающая шинами систем 3 и 4 электродов сдвигового регистра. Разрешающие затворы 6 и 7 расположены параллельно замыкающим шинам систем электродов, между замыкающими шинами систем 3 и 4 электродов. Диэлектрик и межслойная изоляция систем 3, 4 и 5 электродов созданы окислением кремниевой подложки при температуре 1200^о С в атмосфере кислорода с добавлением 1% хлористого водорода. Поликремниевые системы 3, 4 и 5 электродов и разрешающие затворы 6 и 7 созданы пиролизом из смеси аргона с 4% моносилана при температуре 650-680^о С. Легирование этих электродов осуществляется диффузией фосфора (в случае подложки р-типа проводимости) при 1050^о С в течение 30-40 мин. Предложенный сдвиговый регистр работает следующим образом. При переносе информационных зарядов вдоль регистра на оба разрешающих затвора подается отрицательное смещение порядка 20-25 В, в результате под ними образуются каналоограничивающие области, препятствующие растеканию зарядов. На системы 3, 4 и 5 электродов подается положительное тактовое напряжение, в результате чего информационные заряды перемещаются вдоль регистра. В случае переноса зарядов в продольном и в одном из поперечных направлений на затворы 6 и 7 подают отрицательные смещения 20-25 В, тактируя электроды систем 3, 4 и 5 заполняют информационными зарядами сдвиговый регистр, после чего на затворе 6 или 7 меняют полярность напряжения на положительное, обеспечивая перенос зарядов в поперечном направлении в требуемую сторону. При переносе информационных зарядов в поперечном направлении сквозь сдвиговый регистр на один из разрешающих затворов, например затвор 6, что соответствует пропусканию информационных зарядов сверху вниз, и на ту систему электродов, замыкающая шина которой лежит рядом с этим разрешающим затвором, в данном случае на систему 3 подают положительное смещение порядка 20-25 В. На системы 4 и 5 электродов и разрешающий затвор 7 подают отрицательное смещение, в результате образующиеся под этими электродами каналоограничивающие области разделяют регистр на элементы, предотвращая смешивание зарядов. Если к каждому такому элементу сдвигового регистра со стороны затвора 6 по соответствующим трансферным каналам 8 подвести информационные заряды, они заполнят потенциальные ямы под затворами 6 и электродами системы 3. Подавая положительное смещение на систему 4 электродов и затвор и отрицательное на затвор 6 и систему 3 электродов, переводят информационные заряды в потенциальные ямы, образующиеся под системой 4 электродов и затвором 7. В результате информационные заряды проходят сквозь регистр и попадают в трансферные каналы 8 с другой его стороны. Движение информационных зарядов в противоположном направлении осуществляется аналогично. Техническая эффективность изобретения заключается в том, что предлагаемая конструкция сдвигового регистра позволяет переносить информационные заряды не только в продольном и в одном из поперечных направлениях, но и сквозь сдвиговый регистр, не разрушая переносимую информацию. Использование изобретения в разработке и производстве формирователей видеосигналов на ПЗС позволяет расширить функциональные возможности приборов, сделав их более универсальными, пригодными для широкого класса применения, т.е. позволяет снизить номенклатуру выпускаемых приборов. (56) Сенен К., Томпсет М. Приборы с переносом заряда. М.: Мир, 1973. Носов Ю.Р., Шилин В.А. Полупроводниковые приборы с зарядовой связью. М. : Советское радио, 1976.

Формула изобретения

СДВИГОВЫЙ РЕГИСТР НА ОСНОВЕ ПРИБОРОВ С ЗАРЯДОВОЙ СВЯЗЬЮ, содержащий полупроводниковую подложку, диэлектрик, три изолированные поликремниевые системы электродов с замыкающими шинами, выполненными в виде трехслойных гребенок, вложенных одна в другую, отличающийся тем, что, с целью обеспечения передачи информационного заряда одновременно в продольном и поперечном направлениях, регистр содержит два разрешающих затвора, расположенных параллельно замыкающим шинам систем электродов, причем замыкающие шины двух систем электродов расположены на противоположных сторонах сдвигового регистра, а замыкающая шина системы электродов, расположенной в верхнем слое, размещена между замыкающими шинами первых двух систем электродов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2