Brevet FR2495417A1 — publié le 19820604

La présente invention concerne un composant a transfert de charge et notamment un composant à transfert de charge applicable à un élément de prise d'image en technique état solide de type CCD (composant à couplage de charge). En général, on a des éléments de prise de vues en technique état solide de type CCD, à canal de-surface avec une charge de polarisation et un état "0" étalé pour réduire l'influence de l'état de surface. Il est toutefois difficile d'introduire uniformément la charge de polarisation dans les registres respectifs de l'élément si bien que l'utilisation de la charge de polarisation peut entrainer un schéma fixe de bruit. A titre d'éxemple dans le cas d'un élément de prise de vues en technique état solide CCD, dans un système à transfert d'image, le fait que la partie recevant l'image soit du type à canal de surface, simplifie le procédé de fabrication de la plaquette et ne nécessite pas de compteur particulier pour régler le flou. Toutefois par ailleurs l'élément de prise de vues est facilement influencé par l'état de surface, si bien que le rendement du transfert peut être détérioré. Pour remédier aux inconvénients ci- dessus, il a déjà été prévu dans l'art antérieur d'utiliser les procédés suivants pour appliquer la charge de polarisation de niveau "0" étalé. L'un des procédés utilise la lumière d'une photodiode ou analogue pour appliquer la charge de polarisation; un autre procédé consiste à réaliser une couche de diffusion à l'entrée de l'élément de prise de vues pour appliquer électriquement la charge de polarisation. Toutefois dans le procédé utilisant la lumière, comme la lumière tombe sur le c8té de l'élément de prise de vues, l'intensité de la lumière diffère entre la partie périphé- rique et la partie centrale de l'élément de prise de vues, ce qui provoque un phénomène d'ombre. Ainsi dans le procédé consis- tant à appliquer électriquement la charge de polarisation, di- rectement à travers la partie d'entrée (figureslA, 1B) fait que la dispersion des potentiels de surface à la porte d'entrée donne des charges de polarisation différentes QA' pour les registres respectifs, ce qui appara tra sur l'écran-image sous la forme de lignes longitudinales minces correspondant à un schéma de bruit déterminé; il est de ce fait souhaitable d'appliquer uniformément un état "0", étalé au registre. La figure lA montre un registre dans lequel le potentiel de surface 2 2495417 au niveau de la porte d'entrée est uniforme alors que dans la figure lB, le registre a un potentiel de surface dispersé au niveau de la porte d'entrée. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des solutions connues et se propose de créer un dispositif à transfert de charge pour un élément de prise de vues en technique état solide CCD, avec un dispositif à trans- fert de charge dans lequel on applique uniformément des états "0", étalés, aux registres respectifs du dispositif de prise de vues. L'invention a également pour but de créer un dispositif dans lequel les diverses opérations de transfert de charge sont effectuées pendant la période de suppression verti- cale. A cet effet, l'invention concerne un dispositif à transfert de charge dans lequel plusieurs électrodes sont situées sur une couche isolante d'un support semi-conducteur, avec une partie d'entrée et une partie de transfert, ce dispo- sitif à transfert de charge étant caractérisé en ce qu'il com- porte un moyen pour introduire une quantité prédéterminée de charge-., cette quantité étant déterminée par un potentiel appli- qué à la partie d'entrée dans une partie en-dessous d'une élec- trode prédéterminée tout en commandant une électrode de la partie de transfert, un moyen pour appliquer ce potentiel à l'ensemble des électrodes de façon que les zones en-dessous des électrodes passent à l'état d'accumulation pour injecter toute la charge dans le support, et un moyen pour appliquer un potentiel aux électrodes après une période prédéterminée de temps pour prendre partiellement la charge emprisonnée sous les électrodes et utiliser la charge ainsi prise comme charge de polarisation. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de prise de vues en technique état solide se compose d'un support semi-conducteur dont une face est rev9tue d'une couche isolante, un ensemble d'électrodes placées sur la couche isolante, une partie d'entrée, une partie de transfert, un moyen pour introduire une quantité prédéterminée de charge, cette quantité étant déterminée par un potentiel appliqué à la partie d'entrée, et cette charge étant introduite-; dans une partie se trouvant en-dessous d'une électrode prédéterminée pendant que l'on commande une électrode sur la partie de trans- fert, un moyen pour appliquer un potentiel tel à toutes les électrodes que les zones de surface en-dessous des élec- trodes passent chacune à létat d'accumulation pour injecter toutes les charges dans le support et un moyen pour appliquer un potentiel aux électrodes après un temps prédéterminé pour emprisonner en partie les charges injectées en-dessous des électrodes et utiliser les charges ainsi emprisonnées comme charges de polarisation, les trois moyens effectuant leurs opérations dans la période de suppression verticale. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: - les figures 1A, lB sont respectivement des courbes de potentiel servant à expliquer la présente invention. - la figure 2A est une coupe transversale d'une partie image d'un exemple d'élément de prise de vues en techni- que état solide CCD selon l'invention. - les figures 2B-2E sont des schémas respectifs montrant les variations des ondes de potentiel générées dans l'élément de prise de vues pour expliquer le fonctionnement de l'invention. - les figures 3A-3E sont des ondes respectives des impulsions de commande servant à expliquer l'invention. DESCRIPTION DU MODE DE REALISATION PREFERENTIEL: Selon l'invention, on introduit de façon électri- que des charges électriques dans l'onde de potentiel d'un élé- ment de prise de vues. Toutefois dans ce cas, la charge électri- que n'est pas utilisée directement comme charge de polarisation mais est d'abord injectée en vrac, les charges injectées sont diffusées généralement en s'écoulant vers le support de l'élé- ment de prise de vues, puis sont recombinées dans le centre de recombinaison, puis disparaissent ou s'atténuent. Dans ces con- ditions, dans un certain temps, on se trouve dans un état dans lequel la charge s'atténueède façon moyenne et reste dans l'en- semble. A ce moment, si l'on forme de nouveau une onde de poten- tiel à la surface du support, la charge qui s'atténue et dont on a une moyenne ou qui est uniforme, reste partiellement empri- sonnée par diffusion dans l'onde de potentiel. La charge ainsi emprisonnée, est utilisée comme charge de polarisation d'état "O", étalé. La charge de polarisation ainsi obtenue est uniforme 4 2495417 en réglant sa période d'injection, on règle le degré d'étale- ment "O". Un exemple de l'invention sera décrit ci-après a l'aide de la figure 2 (schéma de l'état de fonctionnement) et de la figure 3 (schéma de la forme de l'impulsion de com- mande). La figure 2A montre la partie image d'un élément de prise de vues en technique état solide CCD à canal de surface dans un système à transfert d'image entraîné en quatre phases. A la figure 2A, l'une des grandes surfaces d'un support semi- conducteur par exemple en silicium 1 d'un premier type de con- ductivité par exemple de conductivité P, est revêtue d'une cou- che d'isolation de porte 2 en silice SiO2 ou analogue. Plusieurs électrodes de transfert 4 sont prévues sur la couche d'isolation de porte 2; chaque électrode est séparée par une couche iso- lante 3 et est allongée dans la direction de transfert de charge pour former une partie de transfert de charge du composant CCD. Chaque groupe de quatre électrodes de transfert 4 est branché de façon à recevoir les tensions de cadence respectives el, 4+2 I3, *4 correspondant aux quatre phases. Une couche de diffusion du second type de conductivité c'est-à-dire N+ est prévue dans le support 1 comme partie d'entrée; une électrode de porte d'entrée 6 est réalisée entre la partie d'entrée et la partie de transfert de charge à travers la couche d'isolation de porte 2. La couche de diffusion 5 reçoit une tension d'en- trée VIN; l'électrode de porte d'entrée 6 reçoit une tension de porte d'entrée ZIG. Les tensions de cadence il' +2 sont en phase; de même, les tensions de cadence *3, 44 sont en phase. De plus en rendant différente la concentration d'impuretés de la surface du support 1 en-dessous des électrodes 4 recevant par exemple les tensions de cadence- i et +3, de la concentra- tion en impuretés de la surface du support 1 en-dessous des électrodes 4 recevant les tensions de cadence 2 et +4, et en appliquant les tensions de cadence fil +2 et +,j 44 aux électro- des 4, on génère des potentiels asymétriques par rapport à la direction de transfert de charge. Lorsque les tensions de cadence il' +2 et +3' +4 sont appliquées aux électrodes de transfert 4 respectives de la partie image réalisée comme indiqué ci-dessus, au cours de la 2495417 période de décalage d'image TFS à l'intérieur de la période de suppression verticale (figure 3) pour transférer le signal de charge d'une trame, pour passer de la partie image à la partie de stockage de charge, on applique en même temps la tension de cadence âIG à l'électrode de porte d'entrée 6 pour introduire une quantité de charge' QB d'état "l", étalé, sous les électro- des de transfert 4, respectives, et correspondant sensiblement à la charge maximale susceptible d'être traitée par la partie de stockage de charge, en partant de la couche de diffusion 5 de la partie d'entrée qui reçoit la tension d'entrée VIN vers la partie image ou la partie qui se trouve en-dessous des électrodes de transfert 4 recevant la tension de cadence +2 (exemple de la figure 2B). Dans ces conditions, bien qu'il y ait une différence entre les états étalés'l" et "O' (figures LA, 1B) par suite de la dispersion du potentiel de surface dans la partie de porte d'entrée, il y a une dispersion des quantités de charge' QB introduites dans les registres respectifs. Dans ces conditions, la quantité de charge QB d'état "1" étalé, peut se régler de façon appropriée par le potentiel relatif de la couche de diffusion 5 sur celui de la partie de la porte d'entrée. Pendant la période suivante Ta après la période TFS, tous les étages (régions de transfert) passent à létat d'accumulation c'est-à-dire qu'une tension correspondante est appliquée à toutes les électrodes de transfert 4 pour que les zones de surface en-dessous de celles-ci soient à l'état d'accu- mulation pour injecter toutes les charges QB correspondant aux états "V" étalés, dans le substrat 1 (voir figures 2C et 3). La période Ta est inférieure à la durée de vie de la charge QB' si bien que la charge injectée QB est uniforme pendant le temps d'atténuation, et qu'il y a une charge dans le support 1. Dans la période qui suit la période T ou la période Tb, on applique une tension appropriée à l'étage qui reçoit la lumière de la trame suivante; l'électrode de trans- fert 4 reçoit la tension de cadence e2 dans cet exemple pour former l'onde de potentiel 10 sous cette électrode 4 (figure 2D). Ainsi une partie de la charge qui reste uniformément dans le support 1 est emprisonnée par l'onde de potentiel 10; cette charge emprisonnée est alors utilisée comme charge de polarisa- tion QA pour l'état "O", étalé. La charge de polarisation QA prise comme indiqué ci-dessus est uniforme dans les étages des 6 2495417 registres respectifs. Dans ce cas, la tension nécessaire, men- tionnée ci-dessus est choisie pour que les régions de surface qui se trouvent sous les électrodes 4 recevant simultanément la tension de cadence 42 passent chacune à un état d'appauvris- sement, faible (figure 2D). Puis, une période de réception de lumière TINT de la partie image se présente pour que l'onde de potentiel Il accumule un signal de charge Qsig correspondant à la lumière incidente (figure 2E). Comme décrit ci-dessus dans le cadre de l'inven- tion, on introduit une charge supérieure à la charge de polari- sation de l'état "0', étalé, dans la partie image, pendant la période de trame TFS au cours de la période de suppression. La charge ainsi introduite est d'abord injectée dans le support pour y réaliser une charge uniforme; puis, cette charge ainsi rendue uniforme est emprisonnée par l'étage de réception de lumière pour servir de nouveau comme charge emprisonnée corres- pondant à l'état "0", étalé, pour que celui-ci puisse 9tre in- troduit uniformément dans les étages respectifs et permettre ainsi de réduire le schéma de bruit fixe dans l'élément de prise de vues en technique état solide CCD. Dans le cas ci-dessus, la présente invention est appliquée à la partie image d'un système quatriphase; toute- fois d'autres systèmes peuvent s'envisager par exemple un sys- teme triphase ou biphase. REVENDICATIONS 1 ) Dispositif à transfert de charge comportant des électrodes placées sur la couche isolante d'un support semi- conducteur, ayant une partie d'entrée et une partie de transfert, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un moyen pour intro- duire une quantité prédéterminée de charge Qur cette quantité étant déterminée par un potentiel VIN appliqué à la partie d'entrée dans une partie en- dessous d'une électrode prédéterminée tout en commandant une électrode (4) de la partie de transfert, un moyen pour appliquer ce potentiel à l'ensemble des électrodes de façon que les zones en-dessous des électrodes (4) passent à l'état d'ac- cumulation pour injecter toute -la charge dans le support, et un moyen pour appliquer un pcitential 02 aux électrodes après une période prédéterminée de temps Ta pour prendre partiellement la charge emprisonnée sous les électrodes et utiliser la charge 0A ainsi prise comme charge de polarisation. ) Dispositif de prise de vues en technique état solide, caractérisé en ce qu'il se compose d'un support semi- conducteur (1) dont une face est rev9tue d'une couche isolante (2), un ensemble d'électrodes (4) placées sur la couche isolante (2), une partie d'entrée, une partie de transfert, un moyen pour intro- duire une quantité prédéterminée de charge, cette quantité QB étant déterminée par un potentiel appliqué à la partie d'entrée VIN, et ces charges étant introduites dans une partie se trouvant en-dessous d'une électrode prédéterminée pendant que l'on commande une électrode (4) sur la partie de transfert, un moyen pour appli- quer un potentiel 02 tel à toutes les électrodes pour que les zones de surface en-dessous des électrodes (4) passent chacune à l'état d'accumulation pour injecter toutes les charges dans le support (1) et un moyen pour appliquer un potentiel aux électrodes après un temps prédéterminé T pour emprisonner en partie les charges injectées QA endessous des électrodes et utilisér les charges ainsi emprisonnées comme charges de polarisation, les-trois moyens effectuant leurs opérations dans la période de suppression verticale.