Brevet FR2131939A1 — publié le 19721117

i 2131939 L'invention concerne des dispositifs à couplage de charges. Un groupe d'articles concernant la conférence internationale sur les circuits à l'état solide de février 1971 dont les résumés semblent commencer à la page 158, décrivent des dispositifs à couplage de charges. Dans ces dispositifs, 5 des charges porteuses minoritaires sont enregistrées dans des puits de potentiel créés à la surface d'un substrat semi-conducteur commun, et des tensions sont utilisées pour déplacer les charges sur cette surface. L'invention peut être mise en pratique dans un circuit à couplage de charges, comportant un substrat semi-conducteur et une rangée d'électrodes 10 pour l'emmagasinage des charges, couplées capacitivement au substrat. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, la rangée comporte plusieurs groupes successifs d'électrodes, chaque groupe étant constitué de trois électrodes. J,a troisième électrode de chaque groupe se trouve entre la seconde électrode du groupe et la première électrode du groupe suivant. 15 Le circuit comporte en outre un moyen pour maintenir la seconde électrode de chaque groupe à un premier niveau de potentiel suffisant pour permettre à une charge minoritaire de s'accumuler dans le substrat sous chaque première électrode. Un moyen est également prévu pour appliquer à chaque première électrode de chaque groupe une tension dont la valeur varie de à telle 20 que inférieur à V^-et supérieur à Vj, ainsi qu'un moyen pour appliquer à chaque troisième électrode de chaque groupe une tension ^ dont la valeur varie également de VQ0 à ï • 0^ est déphasé par rapport à la tension 0^, et V__ inférieur à V,, et V _ supérieur à V,. UO I U/£ i. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, plusieurs 25 rangées peuvent être prévues, chaque rangée comportant un amplificateur de lecture couplé à l'extrémité de la rangée. Une certaine rangée est sélectionnée pour la lecture par un moyen couplant toutes les phases de l'alimentation polyphasée aux électrodes de la rangée sélectionnée, pour déplacer les charges de la rangée sélectionnée vers l'extrémité de cette rangée, ces charges pouvant 30 être lues par l'amplificateur de lecture, et un moyen appliquant à toutes les rangées non sélectionnées un potentiel inférieur à toutes les phases de l'alimentation polyphasée, pour retenir les charges accumulées dans les rangées non sélectionnées. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les électrodes sont groupées par paires, une électrode se présentant sous la forme 35 d'un semi-conducteur et l'autre électrode étant métallique, et chevauchant l'électrode semi-conductrice de la même paire, et l'électrode semi-conductrice adjacente. L'électrode semi-conductrice est espacée du substrat drune distance égale au moins au double de l'espace compris entre le substrat et les autres 72 00382 ? 2131939 électrodes de la paire, et a une surface en regard du substrat supérieure à la partie de l'électrode métallique 1-3 plus proche du substrat L'invention décrit des réseaux de lecture d'images, et des réseaux de registres à décalage formés par des dispositifs à couplage de 5 charges. Une caractéristique d'un certain nombre de modes de réalisation de l'invention est constitué par la façon dont les charges se propagent. Certaines des électrodes sont maintenues en continu à un niveau de tension continue, et d'autres électrodes sont excitées par des phases bitension. De cette manière, il est possible d'obtenir une densité élevée, et d'utiliser des 10 substrats à haute ou faible résistivité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel : - la figure 1 est un schéma représentant un réseau détecteur 15 d'images conforme à un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue en plan d'un partie d'un réseau tel que celui représenté sur la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en coupe prise le long de la ligne 3-3 de la figure 2 ; 20 - la figure 4 est un schéma des formes d'ondes utilisées pour le fonctionnement du circuit des figures 1 à 3 ; - la figure 5 est un schéma des puits de potentiel formés en réponse aux formes d'ondes de la figure 4 ; - la figure 6 est une vue en plan d'une partie d'un mode de 25 réalisation biphasé d'un réseau sensible à la lumière conforme à l'invention ; - la figure 7 est une vue en coupe prise le long de la ligne 7-7 de la figure 6 ; - la figure 8 est un schéma des formes d'ondes utilisées pour le fonctionnement du circuit des figures 6 et 7 ; 30 - la figure 9 représente sous forme schématique les puits de potentiel formés en réponse aux'formes d'ondes de la figure 8 ; - la figure 10 est une vue en plan d'une partie du réseau de registres à décalage à couplage de charges conforme à un autre mode de réalisation de l'invention ; 35 - la figure 11 est une vue en coupe prise le long de la ligne 11-11 de la figure 10 ; - la figure 12 est un schéma des formes d'ondes utilisées pour actionner le circuit des figures 10 et 11 ; 72 00382 3 2131939 - la figure 13 est un schéma des puits de potentiel produits en réponse aux ondes de la figure 12 ; et - la figure 14 est une vue en coupe d'une autre structure d'électrode qui peut être utilisée dans les modes de réalisation de l'invention. 5 La figure 1 représente de façon très schématique un mode de réali sation d'un réseau à couplage de charge sensible à la lumière conforme à l'invention. Les figures 2 et 3 représentent cette structure de façon plus réelle. Le réseau comporte un substrat commun formé par exemple en silicium de type n. Ce substrat est représenté par la ligne 10 de la figure 1. Une 10 couche isolante formée par exemple en bioxyde de silicium est placée au-dessus -du substrat 10. Dans certaines régions telles çue 12, 14 etc, le bioxyde de O silicium est relativement mince -, d'une épaisseur de l'ordre de 1000 A, et dans les régions entre ces canaux d'oxyde mince» le bioxyde de silicium est O relativement épais - de l'ordre de 10 000 A ou davantage. 15 Plusieurs électrodes en polysilicium 16_a, 16b, etc, sont placés sur la couche isolante. Dans les régions oxydes à canal mince, ces élèctrodes O sont relativement près du substrat - 1 000 A environ, et dans les régions oxydes O- à canal épais, elles sont relativement éloignées du substrat - 10 000 A ou davantage.Les électrodes en polysilicium sont parallèles, et sont toutes reliées 20 à un niveau de tension continue commun Vq, par exemple égal à -10 V. Les électrodes en polysilicium sont recouvertes d'une couche isolante en Si0„ , O ^ d'une épaisseur d'environ 1 000 à 4 000 A. Les groupes d'électrodes en aluminium imbriquées sont également placés au-dessus de la couche isolante, dans chaque région oxyde à canal mince. 25 Ces électrodes sont représentées en détailssur les figures 2 et 3, et de façon très schématique sur la figure 1. Pour la première région oxyde 12 à canal mince, un groupe d'électrodes est représenté en 18jj, 18b, etc, et l'autre groupe d'électrodes est représenté en 20a, 20b, etc. Une électrode telle que 18ja recouvre l'électrode en polysilicium 16a ; une électrode telle que 20b 30 recouvre l'électrode en polysilicium 16b et ainsi de suite. Ceci est représenté plus clairement sur les figures 2 et 3. L'électrode d'extrémité 20a recouvre l'électrode en polysilicium 16a, et une région 22 collectrice de charges ou "drain". Cette dernière est une région en silicium p+ dans le substrat en silicium de type n, et est formée en diffusant des impuretés de type £ à travers 35 un masque dans le substrat. La structure réelle de la région de drain 22 est représentée plus clairement sur les figures 2 et 3. 72 00382 4 2131939 Les divers drains collecteurs de charges 22, 22jî ... 22_c sont reliés à travers un conducteur de sortie commun 24, à travers une résistance de détection du courant 26, à une source de tension négative qui délivre une tension égale par exemple à -20 V. La borne positive de cette source peut 5 être reliée au substrat. Un amplificateur de lecture 28 est branché aux bornes de cette résistance pour produire une tension de sortie indicative de la charge collectée par un drain tel que 22, comme il sera décrit plus en détail plus loin. Une série d'électrodes pour chaque rangée du réseau détecteur de lumière est actionnée par la première phase 0^ d'une alimentation en tension 10 biphasée. Par exemple, les électrodes 18 de La première rangée sont excitées par 0^, Chaque seconde série d'électrodes, telle que 20, est reliée à l'électrode de source d'un transistor métal-oxyde semi-conducteur (MOS) différent. Ainsi, les électrodes 20 de la première rangée sont reliées à la source du transistor 30a ; les électrodes correspondantes de la seconde rangée sont reliées à la 15 source du transistor MOS 30J> ; et ainsi de suite. Le but des transistors 30a, 30b ., . 30jd est de diriger la tension 0^ vers la rangée à explorer, comme il sera décrit plus loin. Les électrodes de sources des transistors sont normalement à -5 V. Ceci peut être effectué d'un certain nombre de façons. L'une de ces façons 20 dépend de la capacité répartie aux électrodes de source. Chaque transistor tel que 30a est mis hors-circuit par le compteur en anneau 32 lorsque 0^ est à -5V,par une mise en phase correcte de 0^ Par rapport aux tensions 0^ et 0^ utilisées pour faire avancer le compteur. La capacité répartie à la source reste alors chargée à cette même valeur, 5 V, au moins jusqu'à l'intervalle d'exploration suivant 25 pour cette rangée. Selon une autre alternative, chaque source peut être reliée à travers un autre transistor à une source d'au moins 5 V, cet autre transistor étant commandé par le complément du signal de sortie du compteur en anneau, pour cette rangée. Ce montage est représenté en 31b pour la rangée 4. Les autres rangées ont une structure similaire. 30 Les drains des transistors 30a, 30Jb ... 30d sont reliés à la seconde phase 0£ source 4® tension biphasée. La relation de phase entre 0^ et ^ est représentée à droite dans les deux formes d'ondes inférieures de la figure 4. Les gâchettes des transistors MOS 30 sont reliées à des étages 35 séparés d'un compteur en anneau 32. Par exemple, la gâchette 34a est reliée à l'étage 1 du compteur ; la gâchette 34b est reliée à l'étage 2 du compteur, et ainsi de suite. Le compteur en anneau applique une tension négative à l'un des transistors 30 et une tension positive à tous les autres transistors 30. 72 00382 5 2131939 Ainsi, l'un des transistors MOS est mis en circuit3 et tous les autres sont mis hors-circuit. Comme il a déjà été mentionné., le compteur en anneau est excité par une source de tension biphasée qui délivre les tensions 0^ et Lors du fonctionnement du réseau de la figure 1, 13i^iage d'Orne 5 scène peut être projetée sur la surface supérieure du réseau. Chaque estpla- ceaent du réseau peut ainsi emmagasiner une charge proportionnelle à la quantité de lumière atteignant cet emplacement. Par exemple., à la partie supérieure gauche du réseau à l'emplacement 40, une charge s'accumulera dans le puits de potentiel, dans le substrat au-dessous de l'électrode en polysilicium 16as cette charge 10 étant proportionnelle à la quantité de lumière traversant la couche transparente en bioxyde de silicium, et traversant l'électrode relativement transparente en polysilicium en direction du substrat de silicium. Pour qu'une lumière suffisante atteigne le substrat, les électrodes en polysilicium doivent être rela- S> tiveaent minces, d'une épaisseur de l'ordre de 1 000 à 2 000 A» La lumière 15 absorbée par le substrat permet d'engendrer des paires électron-trou, et les trous rassemblés dans les puits de potentiel au-dessous des électrodes en polysilicium telles que 40. Chaque autre emplacement de mémoire tel que 40a, 40b, etc, accumule également des charges proportionnelles à la quantité de lumière qu'il atteint, Le temps nécessaire à la charge pour s'accumuler est 20 grossièrement égal à 1 temps d'image. La charge emmagasinée dans le réseau détecteur de lumière peut être lue de la manière suivante. Au démarrage, le compteur en anneau 32 peut mettre le transistor SOS 30a en circuit pour la première rangée. Tous les autres transistors 30ïj 30jc et 30d sont hors-circuit. La tension biphasée 25 est alors appliquée aux électrodes 20 de la rangée 1, et la tension monophasée est appliquée aux électrodés 18 de la rengée 1. D'une manière qui sera décrite plus en détail ci-dessous, ces deux phases de la tension entraînent la propagation des charges accumulées sous les électrodes en polysilicium de la première rangée vers la gauche. 30 Lorsque chaque charge atteint le dernier esçlacement 40, la tension appliquée à la dernière électrode 20a fait transférer la charge depuis le puits de potentiel en 40 vers le drain collecteur de charges 22. Le courant produit est alors détecté par l'amplificateur de lecture 28. Ce dernier délivre un signal de sortie proportionnel à l'intensité du courant 35 qui le traverse, et cette intensité, est proportionnelle, à. la quantité de lumière qui. atteint un emplacement particulier. Ainsi, en réponse à des cycles successifs des tensions biphasées 0^ et 0^ des signaux successifs sont produits à l'amplificateur de lecture 28, ces signaux indiquant les charges emmagasinées dans la rangée 1, et celles-ci indiquant l'image lumineuse projetée sur la 40 rangée 1, 72 00382 6 2131939 Pendant la lecture de i ' information, la lumière continue à éclairer le réseau et de nouvelles charges commencent à se former Cependant, l'accumulation des charges est relativement lente - elle nécessite environ un temps d'image, ce -qui correspond à un temps très supérieur au temps de 5 lecture de la rangée. En ce qui concerne la télévision, par exemple, le te»ps d'image estplns de 500 fois supérieur au temps de balayage linéaire. Par conséquent, la quantité de charges accumulée dans une rangée en réponse à 1*échantillon lumineux reçu à cette rangée pendant la lecture de celle-ci, est relativement faible et n'a pratiquementaicun effet sur l'information lue, 10 Après la lecture de la rangée 1 du réseau, la tension d'alimen tation fait avancer de 1 le compteur en anneau. Ceci met en circuit le transistor MOS 30b et hors-circuit tous les antres transistors 34a, 34£ et 34d. La seconde rangée est alors lue de manière similaire à la rangée 1. Ce procédé se poursuit jusqu'à ce que tout le réseau soit lu. 15 Dans le cas où une rangée n'est pas sélectionnée pour la lecture, des charges sont encore emmagasinées dans cette rangée. Comme il sera décrit plus loin, toute charge enregistrée à un emplacement non sélectionné est déplacée vers l'arrière et vers l'avant entre cet emplacement et un puits de potentiel sous une électrode en aluminium adjacente à cet emplacement, Ce déplacement de 20 la position des charges se produit en réponse à chaque variation de la valeur de La charge se déplace tout d'abord vers la gauche puis vers la droite, et encore vers la gauche, et ainsi de suite coiane il sera Montré plus loin. La charge ne se propage pas vers le bas vers le drain collecteur de charges 22 de cette rangée tant que la tension La vue en plan de la figure 2 et la vue en coupe de la figure 3 représentent plus en détail la structure du réseau de la figure 1. Les électrodes 0^ et ^ sont en aluminium, Une électrode telle que 18a est par exemple une électrode en aluminium qui recouvre l'électrode en polysilicium 16a, ces 30 électrodes étant espacées de par exemple î 000 À , et cette électrode 18a est couplée capacitiveinent au substrat en silicium de type n. L'espace compris ■O entre l'électrode 18a et le substrat peut être de par exemple 1 000 à 3 000 Â. Comme il a déjà été mentionné ,ies électrodes en polysilîàint sont de préférence relativement minces - la dimension d de la figure 3 peut être comprise entre 35 1 000 et 2 OOO A. Pour cette épaisseur, le polysilicirat est entièrement transparent â la lumière rouge et proche de l'infrarouge, et est également assez transparent à toute autre lumière comprise dans une gasme du spectre relativement large. 72 00382 7 2131939 Comme il apparaît plus clairement sur la figure 2, les diverses électrodes en aluminium peuvent être reliées à des conducteurs au-dessous d'elles en les plaçant en contact réel avec les électrodes qui se trouvent au-dessous. Par exemple, le conducteur en aluminium 24 est relié au drain 5 collecteur de charges 22 en Wl. La région 42 est également représentée sur la figure 3. De façon similaire, le conducteur commun 44 est relié à toutes les électrodes en polysilicium par la connexion directe en 46. Le procédé selon lequel le s charges se propagent est représenté sur la figure 5. Une structure d'électrode classique, par exemple la 10 structure d'une partie de la rangée 1 est représentée à la partie supérieure de la figure. Au-dessous, chaque ligne horizontale représente l'interface entre le canal oxyde i'SiO^) et le substrat en silicium. Les puits de potentiel sont représentés par des lignes en pointillé et les charges qui s'accumulent réellement à la surface du substrat en silicium sont représentées schémati-15 quement par des hachures croisées à l'intérieur du puits, représentant la diminution du potentiel à la surface du substrat. Les niveaux de tension appliqués aux diverses électrodes sont représentés sur la figure 4. Il sera supposé tout d'abord que la rangée représentée n'a pas été sélectionnée. Ceci signifie que la phase 2 (0^) reste à une valeur perma-20 nente de -5 V comme il a déjà été dLt, Au temps t , la tension {L est à -5 V, â 1 et Vq, qui est une tension continue, est à -ÎO V. Les puits de potentiel, qui sont les plus profonds sous les électrodes en polysilicium 16a, 16b, etc, apparaissent au-dessous de ces electrodes. En réponse à une excitation lumineuse» les porteurs minoritaires - charges positives - sont accumulés dans 25 chaque puits de potentiel. La quantité de charges dans chaque cas est proportionnelle à 1 ' intens-ité lumineuse frappant l'électrode correspondante en polysilicium à cet emplacement particulier. Au temps t^, la tension 0^ est passée à -15 V. Ceci signifie que la puits de potentiel au-dessous des électrodes 18a^ 18_b et 18c devient plus 30 profond que le puits de potentiel au-dessous des électrodes 16a, 16_b et 16£ auxquelles ils sont couplés. Par conséquent, la charge positive emmagasinée par exemple en lba sort du puits de potentiel au-dessous de 16_a, et pénètre dans le puits de potentiel plus protond au-dessous de 18a. La circulation de la charge, dans chaque cas, se tait vers la droite comme représenté en t^ 35 sur la figure 3. A l'instant t , la tension 0^ retourne à -5 V. Ceci signifie que les pu'ts de potentiel au dessous des électrodes 18 deviennent moins profonds que les puits de potentiel au-dessous des électrodes 16 correspondantes. 72 00382 H 2131939 Par conséquen l , In charge p ri'scti I Ce procédé se poursuit tout le temps (|u'uue raillée n'est pas sélectionnée, c'est-à-dire 1 n majeure part ie de T1 sera supposé maintenant qu'une rangée a été sélectionnée. A l'instant t^, la situation est celle illustrée par Iestroisièmes formes d'ondes de la figure i 5. ha charge s'est accumulée sous les diverses électrodes 15 en polysilicium 16 et est proportionnelle à l'intensité lumineuse atteignant les électrodes respectives. A l'insLanL t , les électrodes 20 deviennent négaLives jusqu'à une valeur de -1.5 V. Par conséquent, la charge circule entre les puits de potenLiel respecLifs sous les électrodes 16 et la partie gauche, eL dans les 20 puits de potentiel plus profonds en 2(1. 11 se produit la même chose que pour la première élecLrode en aluminium 20ji ; cependant, ceci est un cas spécial. icij les -15 V forment un puits de potentiel relativement profond à gauche de l'électrode 1Ô£, eL il en résulte un transfert de charges enLre le puits situé sous 16a eL le drain 22 (figure 3) qui peut être un potentiel négatif 25 Vj Lei que -20 V - un poLentiel un peu plus négatif que la tension de l'électrode 20a. A l'instant L.^, sur les figures 4 et 5, la tension 0^ est négative jusqu'à -15 V, eL (fr est négative jusqu'à -5 V. Les puits de potentiel sont alors plus profonds sous les électrodes 18, et la charge présente initia-30 lemenL sous les élecLrodes 20 circule vers la gauche dans ces puits plus profonds. Il faut noter que t>es formes d'ondes sont telles que les électrodes 18 atteignent -15 V tandis que les élecLrodes 20 sonL encore à -15 V, et que la charge présente i n i t i a Ic-menL sous les électrodes 20 n'a pas tendance à s'écouler à nouveau vers la droite en direction des puits de poLentiel moins 35- profonds sous les électrodes 16. A l'instanL t., les élecLrodes 18 sonL reLournées à -5 V et les 4 élecLrodes 20 sont également à -5 V. l'ar conséquent, les puits de potentiel les plus profonds se trouveuL sous les élecLrodes 16, eL la charge présenLe 72 00382 9 2131939 initialement sous les électrodes 18 circule vers la gauche et dans les puits de potentiel sous les électrodes 16. Ainsi, il a été démontré que lorsqu'une rangée est sélectionnée, la charge se propage d'électrode à électrode vers la gauche, jusqu'à ce qu'elle atteigne éventuellement l'électrode collectrice 5 de charge 22 à l'extrémité de la rangée. Une forme de l'invention convenant à un fonctionnement biphasé "normal" est illustrée sur les figures 6 et 7. Le montage du compteur en anneau est similaire a celui de la figure 1, et n'est pa's représenté. Le système comporte un substrat en silicium classique de type n 50, recouvert 10 d'une couche en bioxyde de silicium 52. Comme dans le cas du montage précédent, il y a des canaux en bioxyde de silicium épais et minces, les emplacements sensibles à la lumière se trouvant aux électrodes de polysilicium sur les canaux oxydes minces. Plusieurs électrodes en polysilicium 54a, 54b^ et 54jc sont 15 disposées sur toute la longueur de chaque colonne. D'autres électrodes en polysilicium hba, 5&b, 56c_ eet, sont individuellement placées en des endroits particuliers sensibles à la lumière. Les électrodes d'aluminium recouvrent la surface supérieure. Chaque rangée du réseau photosensible comporte un premier groupe d'électrodes tel que 58^ 58t et 58c alimenté pat la première 20 phase de tension 0^ et un second groupe d'électrodes 60a, 60bs 60c_ imbriquées avec le premier groupe, alimentées pair la seconde phase de tension 0^ lorsque l'interrupteur correspondant à cette rangée est fermé. Deux interrupteurs sont représentés en 61ji et 61b, Dans la pratique, ces interrupteurs peuvent être électroniques tels que les transistors MOS de la figure 1, et peuvent 25 être actionnés par un compteur en anneau également comme dans la figure 1. Les électrodes en aluminium 0^ sont reliées aux électrodes en polysilicium 54a, 54_b, etc, et les électrodes en aluminium 0^ sont reliées aux électrodes individuelles en polysilicium des rangées respectives." Ainsi, les électrodes 72 00382 10 2131939 Le fonctionnement du système des figures 6 et 7 sera mieux compris en référence aux formes d'ondes de la figure 8 et aux puits de potentiel représentés sur la figure 9. Les instants t&, t^, et t^ représentent les temps pour lesquels une rangée emmagasine la charge. 5 Pendant ces temps, l'interrupteur 6Iji à la fin de la rengée est ouvert de manière que la tension 0O reste constante et égale à -5 V. A l'instant t , un puits de potentiel asymétrique se forme S. sous chaque électrode composite 0j. Par exemple, à l'électrode composite 0^, 54a, 58a, le puits de potentiel est relativement profond sous l'électrode en 10 polysilicium 54a, et un peu moins profond sous l'électrode en aluminium 58a. Les puits de potentiel sous l'électrode 0^ sont également asymétriques, mais moins profonds que les puits de potentiel sous les électrodes 0^. La lumière frappant les électrodes en polysilicium 54a, 54]j, etc, fait s'accumuler les charges aux puits de potentiel situés sous ces électrodes, comme représenté, 15 A l'instant t^, les électrodes 0^ et 0^ sont à -5 V. Ceci signifie que tous les puits de potentiel deviennent relativement moins profonds. Cependant, étant donné la nature asymétrique des puits de potentiel, la charge emmagasinée ne peut pas s'échapper. Par exemple, la charge emmagasinée dans le puits situé sous l'électrode en polysilicium 54^ ne peut pas se déplacer 20 ni à droite ni à gauche^ à cause des puits de potentiel relativement moins profonds situés sous les électrodes en aluminium 60a et 58a. A l'instant t , la situation est similaire à celle de lrinstant e t ,et à l'instant t,, la situation est similaire à celle de l'instant t, . a d b Tant qu'une rangée n'est pas sélectionnée, les charges qui s'accumulent restent 25 enmmagasinées dans un puits de potentiel dont la profondeur varie à chaque demi-cycle de 0^, comme représenté. La charge ne se dSplace pas vers ïa gauche en direction de la région collectrice de charge telle que 62a des figures 6 et 7. Il sera supposé maintenant que l'interrupteur 61a se ferme en sélectionnant la rangée désignée pour la lecture. A l'instant t^, les puits 30 de potentiel situés sous les électrodes 0^ deviennent plus profonds que ceux situés sous les électrodes 0^,/et la charge se déplace vers la gauche en direction de ces puits de potentiel plus profonds comme représenté en sur la figure 9. La dernière électrode 60a est un cas spécial. En se reportant à la figure 7, en réponse à la tension de "15V à l'instant t^, un canal 35 de conduction se forme sous l'électrode 60a^ depuis fe puits de potentiel situé sous l'électrode 54éi vers la région collectrice de charges 62a. Comme dans le cas du mode de réalisation précédent, la région ccttectrice de charges est maintenue relativement négative à une valeur telle que par exemple -20 V. 12 00382 2131939 Par conséquent, lorsqu'une impulsion c(i 1') V t ! app 1 i i|;>ée .i I 'é tri ti ode 60,1, Li charge iniIialemenI présente sous l'électrode Via circule vers le poLentiel le plus bas du drain lolleiteui de chattes h.'a, cl entre ce dernier el 1 1 anipl i [ icit eur de Ici-(un* Wiou rep i és 5 A l'instant t } li-;. électrodes W >o, *>i sont à -15 V eL les élecLrodes 0., 5f>, 00 so:sl "i i >/. l'ai conséquent, lispuits de potentiel sonL plus prolonds sous !t t. t" 11-» ! : s i* que win-i les électrodes 0.» et les charges se déplacent vers la gan, In en itiiictiou dis puits les plus prolonds comme représenté en t,^ sur la ligure 10 A 1' instant t , la ton .si on Ôj est de 'i V et la tension 0^ esL de -15 V. Là encore, les puits de potentiel situes sous les élecLrodes 0,y deviennent ->lus proionds que ceux si! ".-s sous les éJect rutit s-0 ,- et la charge présenta in 11 i i ! cmt-n t son.-; les c i <>■ t rodes 0j se dêphi 15 Dans te mode de réalisation de 1 * itivcul ion illustré sur les figures f» et /, Ihsymétrie des puits dt pot eut U-1 est accrue lorsque la résistrvlLé du suliatr.it est ri 1 .>t :v Bien que ceci ne soi! pas i q>risen tc . i! est bien entendu qu'un 20 réseau sensible à la lumière biphasé normal analogue à celui des ligures 6 eL 7 peut êLre ohLenu avec des électrodes composites espacées de la même disL ince du substrat. Ici, l'asymétrie est obtenue en maintenant constamment une électrode telle que l'électrode en polysilicium décalée en tension par rapport à son électrode en aluminium correspondante. 25 t.'électrode en poiy.silfi-i.um peut être maintenue à un niveau de tension qui est toujours plus ne^at 11 que l'électrode en" aluminium, pour obtenir par exemple l'asymétrie représentée sur la -figure 9. Ici, le subsLraL peut avoir une résistivité supérieure telle que celle obtenue- par exemple avec un dopage , , -} de 10 cm . ' 30 II peut également être utilisé un t ru i s té me type 'de structure d'électrodes tel que celui dt la l iy.ure lu poi.r obtenir des puits de poLenLiel asymélriques. Ici, I'élect rode t *i , I i.in i m i uni de la p.tire composiLe est plus proche du subst r il que son ék 16- —3 '35 épaisseurs, I i densité dt- dop >>>t du substi it iu siliitim peut être de i(> cm Ceci correspond environ à uni ic.-istivité de O.'j-iiims- x s ci! tt- pbi.se fi m-ii rt utilisées peuvent varier en amplitude eut ri.- di-s l i 'tu l i. y. rellts que - > à 1 'i V C uSi : I 1 a t ion de lu V)ou -5 à -20 V BÂD DRIO^al 72 00382 12 2131939 (oscillation de 15 V). Naturellement;, d'autres limites sont également possibles pour les tensions maximales et minimales. Des largeurs et des espacements classiques sont les suivants : L^ = 3 ^i, Lg = 4 jx et Lp = 8 ^i. L'analyse par ordinateur indique que la structure de la figure 5 14 peut fonctionner à une vitesse relativement élevée. Le temps de transit minimal T d'un seii porteur de charges pendant le fonctionnement de la structure de la figure 14 pour une oscillation de la tension de 15 V est égal à 21 nanosecondes. Ceci est un avantage considérable par rapport au cas dans lequel O 10 de 1 000 A comme sous l'électrode en polysilicium, et/ou, pour les tensions similaires, le temps de transit correspondant minimal est égal à 160 nanosecondes. Le résultat pour une oscillation de la tension de 10 V n'a pas été calculé, mais il a été démontré que là aussi il existe une grande différence entre les temps Tt pour les deux structures. 15 L'analyse par ordinateur mentionnée ci-dessus montre qu'avec le montage de la figure 14, la vitesse accrue est un résultat de l'accélération du retrait de la dernière partie de la charge restant dans un puits de potentiel. La majeure partie du transfert de charge est due à l'effet combiné d'un champ de dérive de self-induction et du champ limite. Avec la structure de la figure 20 14, lorsque, uniquement environ 1 % de la charge reste dans un puits de potentiel, son tranfert est accompli principalement par le champ limite, et l'analyse a montré que ce transfert dû à ce champ limite se produisait à une vitesse extrêmement élevée. Une caractéristique importante des réseaux de balayage lumineux décrits ci-dessus est la simplicité relative du montage 25 de sélection des rangées. Un seul interrupteur - un transistor à effet de champ dans les modes de réalisation de l'invention illustrés, est nécessaire pour, chaque rangée du réseau. L'interrupteur déconnecte une phase de l'alimentation biphasée lorsque la rangée de cet interrupteur n'est pas sélectionnée, c'est-à-dire lorsque les porteurs à lumière induite doivent être engendrés 30 et emmagasinés. Lorsque cet interrupteur est ouvert, l'autre phase de la tension est encore en activité, mais ce£i n'affecte pas le fonctionnement du réseau de lecture lumineux. Dans le mode de réalisation de la figure 1, dans chaque rangée non sélectionnée, les charges induites par la lumière qui sont produites, oscillent d'arrière en avant entre une électrode Vq et une électrode de phase 1. ; 35 dans le mode de réalisation des figures 6 et 7, la charge reste emmagasinée sous une électrode de phase 1. inëme lorsque le puits de potentiel situé sous ces électrodes varie en profondeur. 72 00382 ls 2131939 Dans les de', x. modes de réalisation de l'invention décrits ci-dessus, lorsque la lumière atteint les régions du substrat situées entre les électrodes en polysilicium, les porteurs de charges sont également engendrés et rassemblés, fis s'écoulent, vers les puits de potentiel les 5 plus profonds qui se trouvent près de la surface où ils sont produits, c'est-à-dire sous les élt-.c t r ides en polysilicium dans les régions de canal mince. Le pouvoir séparateur n'est pas affecté de façon sérieuse. Dans chaque cas, chaque élément du pouvoir séparateur a tes dimensions d'une série d'électrodes» une série 0^ pour les électrodes des figures b et 7, et 10 une série 0,, 0.}, pour te» électrodes des figures 1 à 3. La distance i. i- Vi occupée par une telle série d'électrodes peut être d'environ 0,0244 mm-Q,Q48& mm et ceci est environ la dimension d'un élément du pouvoir séparateur. il faut également mentionner qu'un autre procédé peut être utilisé dans les deux réseaux décrits ci-dessus pour appliquer de la lumière 15 au réseau , et qui consiste à éclairer ce réseau depuis le dessous du substrat. Dans ce cas, le substrat doit être décapé sur une épaisseur relativement mince d'environ 0,0244 mm (une dimension comparable à la dimension de l'élément du pouvoir séparateur dj photodédecteur) De façon similaire, et comme dans le cas des vidicons au silicium, le dessous de la plaquette amincie doit 20 également être exposé à une diffusion ni très mince pour améliorer l'efficacité de détection de la lumière. Cependant, cette approche n'est pas utilisée de préférence, car le substrat mince est plus fragile, et doit être manipulé avec davantage de précautions pour éviter les endommagements. Les figures lO et 11 représentent un mode de réalisation de 25 l'invention destiné à être utilisé comme matrice à registre à décalage. La structure de cette matrice correspond pratiquement exactement à celle du registre à décalage représenté sur la figure 17 de la demande de brevet mentionnée ci-dessus La difiérence essentielle consiste en ce que, dans le présent circuit., des électrodes en polysilicium alternees 70a, 70b,, 70£ sont 30 maintenues à ime valeur de la Lensio-i continue fixe telle que -lOr V. Les électrodes en polysilicium intermédiaires 72a. 'ilb, ete, sont reliées à l'alimentation en tension biphasée (0-^) la structure collectrice de charges et d'alimentation de charges d'entrée et de sortie .îinsi que les structures cfe couplage registre s décalage -35 registre à décalage peuvent être celles représentées; dans la demande de brevet mentionnée ci-dessus. Comme elles rte sont pas concernées directement ici, elles ne seront pas décrites nr représentées. 72 00382 2131939 La figure 12 représenta les formes d'ondes qui peuvent être utilisées pour le fonctionnement du .. gi.st.re à décalage, et la figure 13 représente le puits de potentiel. Il est supposé qu'une charge a été introduite dans le système de la manière aecrite dans la demande de brevet 5 mentionnée ci-dessus, et que ces ^charges" sont emmagasinées sous les électrodes en polysiliciur. /Ob, 70c„ Comme représenté, des charges positives, indicatives du chiffre binaire (bit) 1, se trouvent sous l'électrode 7Qc, et une absence de charges, indicative du bit 0 s>e trouve sous I'électrode 70b. A l'instant t^, la tension de phase I est à -5 V, et par conséquent, les puits 10 de potentiel formes sous les électrodes en aluminium 74b et ?ïc sont relativement peu profonds, Las. électrodes composites 72a et ?2Js sont également à -5 V, et les puits de potentiel situés sous ces électrodes sont relativement peu profonds. Une électrode en aluminium telle que 72a-2 peut être éloignée un peu plus du substrat que sa paire d'électrodes en silicium ?2j-I, et dans 15 ce cas, le puit de potentiel situé sous l'électrode en aluminium est un peu mains profond que sous 1'électrode en polysili c i.um. (D'autres configurations d'électrodesj par exemple dans lesquelles l'électrode 0^ est espacée du substrat de la même distança que l'électrode sont également passibles). A l'instant t^a la tension 0^ est encore à -5 V tandis que 20 la tension 0^ est passée à -15 V.Les puits Je potentiel situés alors sous les électrodes composites 72a et 72_b sont plus profonds que les puits de potentiel situés sous l'une des électrodes restantes. Par conséquent, la c&arge présente initialement sous 1'électrode en polysilicium 70c circule dans le puits de potentiel de l'électrode composite 72b. De manière similaire, l'absence de 25 charges à l'électro-de 7ub apparaît encore comme une absence de charges dans le puits de potentiel 1s plu.i profond de l'électrode composite 72a. A l'instant t , Ict tension retourne à -5 V et la tension 0^ est à -15 V". Cec-i signif ie que les puits de potentiel tes plus profonds apparaissent sous les électrodes aluminium 74. La charge présente initia-30 lement sous l'électrode composite 72b- circule alors vers La gauche en direction de la région située sous 1'électrode 74b, De façon similaire, l'absence de charges eri 72a circule vers la gauche en direction du puits de potentiel relativement plus profond sous î'électrode 74a (non représentée sur la figure 13) A l'instant t;> 0. et 0 sont à -5 V, c'est-à-dire à un niveau «4 X Z 35 plus positif que le niveau en courant continu de -10 V auquel les électrodes en polysilicium 70 sont maintenues. Par conséquent, les puits de potentiel les plus profonde ?e trouvent alors wus les électrodes 70, et le charge présente ini tiâlïicent j-.-oi» i ^éiectracte en aluminium 74_b circule la gauche 72 00382 15 2131939 en direction du puits de potentiel situé sous l'électrode 70_b. De manière similaire, toutes les autres charges ou absences de charges circulent vers la gauche. Bien que le mode de réalisation de l'invention représenté sur les figures 10 et 11 ait été décrit en termes de registre à décalage, il est bien entendu qu'il peut également être utilisé pour d'autres applications. Par exemple, ce mode de réalisation peut être utilisé comme un réseau photodédecteur à auto-explorâtion. Dans cette application, les électrodes en polysilicium peuvent être légèrement plus larges, et les bords d'électrodes en aluminium adjacentes intercalées peuvent être un peu plus espacés pour obtenir des fenêtres plus larges pour que la lumière atteigne le substrat. Un certain nombre de matériaux constituant les systèmes à couplage de charges sont mentionnés à titre d'exemple dans ce brevet, et leurs procédés de fabrication ne sont pas décrits. D'autres exemples de ces matériaux et une description de ces procédés de fabrication sont donnés dans la demande de brevet mentionnée ci-dessus. Il va de soi que l'invention décrite est susceptible de nombreuses modifications ou variantes sans pour autant sortir de son cadre. 72 00382 16 2131939 REVENDICATIONS 1. Circuit à couplage de charges comportant un substrat semiconducteur ; une rangée d'électrodes d'emmagasinage de charges couplée 5 capacitivement au substrat ; ce circuit étant caractérisé en ce que la rangée comporte des groupes successifs de trois électrodes, la troisième électrode de chaque groupe se trouvant entre la seconde électrode de ce groupe et la première électrode du groupe suivant ; un moyen est prévu pour maintenir la seconde électrode de chaque groupe à un premier niveau de potentiel suffisant pour 10 permettre l'accumulation d'une charge minoritaire dans le substrat sous chaque première électrode ; un moyen pour appliquer à chaque première électrode de chaque groupe une tension 0^ dont la valeur varie entre Vq et V Vq étant inférieure à et supérieure à ; et un moyen pour appliquer à chaque troisième électrodè de chaque groupe une tension 0^ dont la valeur varie 15 également entre Vqq et et qui est déphasée par rapport à la tension 0^, de manière que VQ0 soit inférieur à et V supérieur à V^. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moyen pour appliquer sélectivement la tension 0^ et un second potentiel inférieur à V aux troisièmes électrodes, le second potentiel 20 étant inférieur. 3. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moyen pour photoexciter les secondes électrodes de manière que les charges s'accumulent sous les secondes électrodes. 4. Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que les 25 secondes électrodes sont des électrodes en polysilicium relativement minces recouvertes d'une couche isolante transparente relativement mince, la première et la troisième électrode étant des électrodes métalliques couplées individuellement capacLtivement à une électrode en polysilicium et au substrat. 5. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un 30 amplificateur de lecture est couplé à l'extrémité de la rangée des électrodes d'emmagasinage de charges. ' 6. Réseau détecteur de lumière à couplage de charges comportant un substrat semi-conducteur commun ; un réseau d'électrodes d'emmagasinage de charges disposé en colonnes et rangées couplées capacitivement au substrat, ième 35 chaque n - électrode étant sensible à la lumière pour accumuler une charge dans la région du substrat située sous cette électrode, n étant un nombre entier au moins égal à 2 ; et une alimentation polyphasée ; ledit réseau étant caractérisé en ce qu'il comporte un amplificateur de leeture couplé 72 00382 17 2131939 à une extrémité de toutes les rangées dans le réseau ; un moyen pour sélectionner une rangée pour la lecture comportant un moyen pour coupler toutes les phases de l'alimentation polyphasée aux électrodes dans la rangée sélectionnée pour déplacer la charge présente dans la rangée sélectionnée vers l'extrémité 5 de cette rangée, pour être lue par l'amplificateur de lecture ; et un moyen pour appliquer à toutes les rangées non sélectionnées un certain nombre de phases inférieures au nombre total de l'alimentation polyphasée pour retenir les charges accumulées dans les rangées non sélectionnées- et emmagasinées dans ces rangées. 10 7. Circuit à couplage de charges, en fonctionnement biphasé, comportant un substrat formé d'un matériau semi-conducteur dans lequel les charges peuvent être emmagasinées ; plusieurs électrodes adjacentes formant une rangée le long de laquelle les charges se propagent, une paire d'électrodes, une électrode semi-conductrice et une électrode métallique qui chevauche 15 l'électrode semi-conductrice de la même paire, et l'électrode semi-conductrice de l'électrode adjacente suivante, et chaque électrode semi-conductrice étant directement reliée à sa paire d'électrodes métalliques et un moyen pour appliquer une phase de la tension biphasée pour alterner l'électrode et la seconde phase de la tension biphasée à l'autre électrode ; caractérisé en ce 20 que l'électrode semi-cnnductrice est espacée du substrat d'une distance égale au moins au double de l'espacement compris entre ce substrat et l^autre électrode de la paire, et a une surface en regard du substrat supérieure à la partie de l'électrode métallique la plus proche du substrat.