Регистр сдвига на приборах с зарядовой связью

 

О П ИO À"É È Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

1п1 535604

Союз Советских

Социалистически»

Ресвублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.08.74 (21) 2050438/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.11.76. Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 22.11.76 (51) М Кл г G f I C 19/28

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам иэобретений и открытий (53) УДК, 681.327.66 (088.8) (72) Авторы изобретения В. М. Гусаков, А. В. Зеленцов, Ю. И. Пашинцев, Е. С. Сельков и В. А. Скориков (, f) Заявитель (54) РЕГИСТР СДВИГА НА ПРИБОРАХ С ЗАРЯДОВОЙ

СВЯЗЬЮ

Изобретение относится к полупроводниковой интегральной электронике и может быть использовано при создании цифровых и линейных интегральных схем.

Известны регистры сдвига на . приборах с зарядовой связью (ПЗС), основанные на переносе информации в виде зарядовых пакетов в поверхностном информативном канале (1).

Известен также регистр сдвига на ПЗС с информативными каналами, расположенными в объеме полупроводника (2). Этот регистр сдвига содержит полупроводниковую подложку, покрытую слоем диэлектрика, на поверхности которого расположены управляющие электроды и информативные и изолирующие слои противоположных типов проводимости, чередующиеся по глубине подложки. Известный регистр сдвига характеризуется малой информационной емкостью, что связано с использованием в качестве информативных каналов слоев полупроводника только одного типа проводимости.

Целью изобретения является увеличение информационной емкости регистра сдвига на приборах с зарядовой связью, В описываемом регистре это достигается тем, что он содержит диффузионные области ввода и вывода информации, расположенные на изолирующих слоях полупроводниковой подложки.

На фиг. 1 представлен планарный вариант конструктивного исполнения описываемого регистра сдвига на ПЗС; на фиг. 2 и 3 — соответственно регистр сдвига на ПЗС с меза5 структурой и бипланарный регистр с двусторонним расположением последовательности симметричных пар идентичных управляющих электродов.

Он содержит полупроводниковую подложку, 10 состоящую из чередующихся слоев и-типа проводимости 1 и слоев р-типа проводимости 2; слой диэлектрика 3; диффузионные области ввода и вывода информации р-типа проводимости 4; диффузионные области ввода и вывода информации и-типа проводимости 5; последовательность управляющих электродов 6; тактовые шины 7, 8 и 9; контакты 10 и 11 к областям ввода и вывода информации в слоях полупроводника р-типа проводимости, контакты 12 и 13 к областям ввода и вывода информации в слоях полупроводника и-типа проводимости.

В регистре сдвига одновременное хранение, перенос и обработка нескольких потоков информации, состоящих из информативных пакетов свободных носителей противоположных знаков, осуществляется при использовании полупроводниковой многослойной структуры с периодическим послойным изменением распре30 деления примеси по глубине полупроводника.

535604

2д

35 принятые во вни40

При подаче на эти слои обедняющих потенциалов основные носители из них удаляются через внешнюю цепь, и потенциал от поверхности раздела диэлектрик-полупроводник изменяется периодически вглубь полупроводника, образуя чередующуюся последовательность экстремумов (максимумов и минимумов), каждый из которых расположен в слое полупроводника соответствующей проводимости. Каждая экстремальная область, являющаяся одним из информативных каналов, отделена от соседней экстремальной области потенциальным барьером, Свободные основные носители заряда одного знака (электроны или дырки), инжектированные из внешнего источника в информативный канал соответствующей проводимости, храняться в этом канале, в то время как свободные носители заряда противоположного знака (дырки или электроны), инжектированные из другого источника, хранятся в соседнем канале противоположного типа проводимости. Потенциальный барьер между двумя соседними информативными каналами противоположных типов проводимости препятствует взаимодействию (рекомбинации) носителей зарядов противоположных знаков, инжектированных одновременно в соседние каналы, в течение конечного отрезка времени.

Приложение потенциала (положительного или отрицательного) к одному из управляющих электродов 6 изменяет (увеличивает или уменьшает) уровень потенциала во всем объеме полупроводника, лежащем под данным управляющим электродом, что приводит к модуляции (увеличению или уменьшению максимумов и минимумов) уровней потенциала в областях каждого информативного канала, находящихся под этим управляющим электродом.

В результате при наличии свободных носителей заряда в любом из каналов носители заряда одного знака (электроны) собираются в области повышенного максимума потенциала, образуя зарядовый пакет, а носители заряда другого знака (дырки) освобождают область повышенного минимума потенциала.

Направленность перемещения зарядовых пакетов определяется амплитудно-фазовым соотношением управляющих напряжений, однако всегда зарядовые пакеты противоположных знаков в соответствующих каналах перемещаются в противоположных (встречных) направлениях.

Ввод и вывод информативных зарядовых пакетов противоположных знаков в соответствующие каналы осуществляется через невыпрямляющие контакты к каждому слою полупроводника.

Увеличение информационной емкости регистра сдвига на ПЗС без увеличения его площади при том же количестве технологических операций позволяет приблизительно в двя раза снизить стоимость затрат на единицу информации при прочих равных условиях, кроме того, описываемый регистр позволяет расширить функциональные возможности приборов с зарядовой связью.

Формула изобретения

Регистр сдвига на приборах с зарядовой связью, содержащий полупроводниковую подложку, покрытую слоем диэлектрика, на поверхности которого расположены управляющие электроды и информативные и изолирующие слои противоположных типов проводимости, чередующиеся по глубине подложки, отл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения информационной емкости, он содержит диффузионные области ввода и вывода информации, расположенные на изолирующих слоях полупроводниковой подложки.

Источники информации, мание при экспертизе:

1. Патент США № 3700932, кл. 307 — 304, 1972.

2. Патент США ¹ 3739240, кл. 317 †24, 1973.