Brevet FR2525817A1 — publié le 19831028

Dispositif à transfert de charge et notamment un dispo- sitif CCD ". La présente invention concerne un dispositif à transfert de charge et notamment un dispositif à trans- fert de charge comportant un dispositif CCD (dispositif à couplage de charge). Lorsqu'on utilise un composant CCD dans un capteur ou dispositif de prise de vues en technique état solide, il est évident que l'on s'attend à une résolution élevée. Si l'on examine le cas d'un composant CCD incorporé à une caméra (ou appareil-photo), il faut que les dimen- sions de la plaquette (encore appelée "chip") soient réduites du fait du coût de fabrication d'un système optique Pour réduire les dimensions de la plaquette et augmenter le nombre d'éléments-image, il est nécessaire d'abord de réduire la surface d'un élément-image dans la région de réception de lumière du composant CCD Lorsque les dimensions de la plaquette et le nombre d'éléments- image dans la direction horizontale sont déterminés, cela fixe la largeur transversale d'un élément-image Suivant la technique de fabrication actuelle, on peut réaliser un élément-image ayant une largeur transversale de plusieurs microns Toutefois dans le cas d'un dispositif de prise de vues à composant CCD, par exemple d'un système à trans- fert d'image, le pas correspondant à un bit d'un registre horizontal qui effectue la lecture d'un signal d'informa- tion accumulé dans la région recevant la lumière doit correspondre à la largeur transversale d'un élément-image, ce qui se traduit par des difficultés sur le plan de la technique de fabrication En outre lorsqu'on utilise un composant CCD comme mémoire, en particulier une mémoire de type SPS (série-parallèle-série), la section-série doit être fabriquée suivant la largeur de la section parallèle, ce qui crée certaines difficultés. Pour remédier aux inconvénients ci-dessus, il a déjà été proposé un composant à transfert de charge à canal en zigzag utilisant un composant CCD dans lequel on peut réduire la longueur pour un bit du registre hori- zontal. La figure 1 montre schématiquement un tel composant à transfert de charge selon l'art antérieur, à canal en zigzag Selon la figure 1, le composant à transfert de charge à canal en zigzag comporte des électrodes de stockage 1 et 2, des régions de transfert 3 et 4 et des régions de stockage 5 et 6 Dans ce cas, les régions de stockage 5 et 6 dont la profondeur du puits de potentiel est déterminée par les électrodes de stockage l et 2, sont opposées l'une à l'autre; entre ces régions se trouvent les régions de transfert 3 et 4 dont la profondeur du puits de potentiel est déterminée par les électrodes de transfert (non représentées) Les régions de stockage 5 et 6 sont respectivement entourées sur trois côtés par des régions 7 d'arrêt de canal; une charge de signal se transfère selon un chemin en zigzag formé par: région de stockage 5 région de transfert 4 région de stockage 6 région de transfert 3 comme cela est représenté par exemple par la flèche en pointillés 8 Dans une telle disposition, les extrémités des électrodes de stockage 1 et 2 opposées, en regard des régions de transfert 3 et 4 forment des segments de droite a-a' et b-b' respectifs. Les longueurs dans lesquelles les régions de stockage 5 et 6 rencontrent les régions de transfert 3 et 4 sont respectivement désignées par c-e et h-J Lorsque la charge est transférée de la région de stockage 5 à la région de stockage 6, la longueur de sortie suivant laquelle la charge est envoyée correspond à la courte ligne c-d et la longueur de l'entrée à travers laquelle la charge arrive correspond à la courte ligne h-i Pour cette raison, l'effet bi-dimensionnel du potentiel dans la région de transfert 4 sur le potentiel de la région de stockage 5 est faible et il est difficile d'établir un champ électri- que en frange dans la direction de la région de transfert 4 De même, un champ électrique en frange de la région de transfert 4 vers la région de stockage 6 est difficile à établir La distance minimale k-C entre les parties oppo- sées des régions d'arrêt de canal 7 est plus courte que à t râ aimale entre les régions de stockage 5 et 6 et une barrière de potentiel du fait que le potentiel des régions d'arrêt de canal 7 apparatt facilement sur la ligne k-t dans les régions de transfert 4 On a ainsi la situation que la charge peut certaine fois ne pas être transférée complètement et le rendement de transfert de charge en est détérioré Comme les formes des régions d'arrêt de canal 7 entourant les régions de stockage 5 et 6 sont symétriques suivant c-e-f-g et que les potentiels dans les régions d'arrêt de canal 7 n'agissent pas posi- tivement pour transférer la charge des régions de stockage dans la direction c-d plutôt que dans la direction d-e, le rendement du transfert des charges est détérioré. Dans ce montage connu, lorsqu'une erreur d'aligne- ment des masques se produit et que comme représenté à la figure 2, les régions de transfert 3 et 4 sont décalées vers le côté gauche vers les régions d'arrêt de canal 7, la longueur de sortie de la région de stockage 5 vers la région de transfert 4 se réduit à c'-d' En conséquence, la tendance mentionnée ci-dessus devient grave et il est encore plus difficile d'établir le champ électrique en frange, si bien que le rendement du transfert des charges est encore diminué. La présente invention a pour but de créer un dispo- sitif à transfert de charge à canal en zigzag permettant de remédier aux inconvénients des dispositifs à transfert de charge de l'art antérieur, permettant d'augmenter l'intensité du champ électrique en frange dans les régions de stockage et de transfert pour améliorer le rendement du transfert des charges. A cet effet, l'invention concerne un composant à transfert de charge formé d'un ensemble de premières régions de stockage séparées l'une de l'autre par une première région d'arrêt de canal et suivant une direction, un ensemble de secondes régions de stockage opposées aux premières régions de stockage et séparées l'une de l'autre par une seconde région d'arrêt de canal en étant réparties suivant cette direction, ainsi qu'une première et une seconde régions de transfert placées entre la première et la-seconde régions de stockage et réparties alternative- ment le long de cette direction, la première et la seconde régions de stockage étant décalées l'une de l'autre par rapport à cette direction et la première et la seconde régions de transfert adjacentes dans cette direction étant groupées par paires,chacune des paires étant en contact commun avec la première région de stockage et en contact respectif avec les secondes régions de stockage adjacentes et séparées, et les première et seconde régions de stockage sont partiellement en saillie vers les première et seconde régions de transfert pour former des parties en saillie. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: les figures 1 et 2 sont des vues en plan respec- tives d'un exemple de composant à transfert de charge à canal en zigzag, selon l'art antérieur. la figure 3 est une vue en plan de la structure de base d'un mode de réalisation d'un composant à trans- fert de charge à canal en zigzag selon l'invention. la figure 4 est une coupe transversale selon la ligne A-A de la figure 3. la figure 5 est un graphique donnant la distri- bution du potentiel. les figures 6-9 sont des vues en plan respectives d'autres modes de réalisation de l'invention. les figures 10 et 11 sont des graphiques respec- tifs de la distribution du potentiel dans les composants à transfert de charge selon l'art antérieur et selon l'invention au niveau des régions de transfert. DESCRIPTION DE DIFFERENTS MODES DE REALISATION PREFEREN- TIELS DE L'INVENTION - Des modes de réalisation d'un dispositif à trans- fert de charge à canal en zigzag seront décrits ci-après en référence aux dessins. La figure 3 est une vue en plan de la disposition de base du dispositif à transfert de charge selon l'inven- tion. La figure 4 est une coupe transversale selon la ligne A-A de la figure 3 et la figure 5 est un graphique donnant la distribution du potentiel. Selon l'invention, on a un support (encore appelé "substrat") semi-conducteur d'un certain type de conducti- vité, par exemple un support 20 semi-conducteur de type P, dont l'une des surfaces principales porte une première et une seconde régions 17 et 17 ' de type P+ formant les régions d'arrêt de canal; ces régions ont une forme de peigne et sont disposées en alternance des deux côtés du canal de transfert 10 de façon à entourer celui-ci comme cela est indiqué par des hachures à la figure Des régions de type N qui constituent les premières régions de stockage sont réalisées sur la surface principale du support 20 dans les parties séparées par les parties en dents de peigne 17 a de la première région d'arrêt de canal 17. De la même manière, des régions 16 de type N qui constituent les secondes régions de stockage sont réali- sées sur la surface principale du support 20 dans les parties divisées par les parties en dents de peigne 17 a' des secondes régions d'arrêt de canal 17 ' En outre sur la surface principale du support 20, entre les premières et secondes régions de stockage 15 et 16, on a un ensem- ble de régions 13 et 14 de type N qui constituent les premières et secondes régions de transfert Les premières et secondes régions de transfert 13 et 14 sont prévues en alternance dans une direction Les premières et secon- des régions de stockage 15 et 16 sont décalées l'une par rapport à l'autre d'un demi-pas dans la direction Indiquée ci-dessus Ainsi dans ce cas, si les premières et secondes régions de transfert 13 et 14 sont groupées par paires, les premières et secondes régions de transfert 13 et 14 sont en contact commun avec les premières régions de stockage correspondantes 15 et dans les secondes régions de stockage 16, elles sont en contact avec des régions de stockage 16 et 16, qui sont séparées par la région d'arrêt de canal 17 '. La surface du support 20 est revêtue d'une couche isolante 24; cette couche isolante 24 est recouverte d'une première couche par exemple une couche de polysili- cium qui constitue respectivement la première et la seconde électrodes de stockage 18 et 19 En outre, une seconde couche de polysilicium qui forme une seconde électrode de transfert 21 y est réalisée à travers une couche isolante La seconde électrode de transfert 21 correspond à la seconde région de transfert 14 Bien que non représenté, une électrode de transfert qui correspond à la première région de transfert 13 est réalisée de la même manière sur la seconde couche de polysilicium comme troisième couche de polysilicium par l'intermédiaire d'une couche isolante Dans la première et dans la seconde régions de stockage 15 et 16, les côtés des régions de transfert sont respectivement en saillie pour former par exemple des parties en saillie rectangulaires 15 A et 16 A comme cela est indiqué par b-c-e-f et m-n-p-q Ces parties en saillie 15 A et 16 A sont symétriques par rapport à la première et à la seconde régions de transfert 13 et 14 qui sont chacune en contact avec celles-ci Dans les régions d'arrêt de canal 17 et 17 ' entourant les régions de stockage 15 et 16, pour avoir une asymétrie du cêté droit et du côté gauche, les parties correspondant à la partie arrière par rapport à la direction de transfert de charge 8 sont en saillie vers les côtés des régions de stockage 15 et 16 pour former par exemple des régions en saillie rectangulaires 17 A et 17 A' comme cela est indiqué par les références h-i-i et t-u-v. La première électrode de stockage 18 et la première électrode de transfert (non représentée) sont reliées électriquement par exemple par l'intermédiaire d'un con- ducteur en aluminium 22; la seconde électrode de sto- ckage 19 et la seconde électrode de transfert 21 sont reliées électriquement par l'intermédiaire également d'un conducteur en aluminium 23, les tensions de cadence bi- phase é 2 et OI sont respectivement appliquées aux conduc- teurs 22 et 23. Les tensions de cadence 1 et e 2 assurent le trans- fert en zigzag de la charge de signal dans une direction dans l'ordre suivant: première région de stockage 15 - seconde région de transfert 14 seconde région de sto- ckage 16 première région de transfert 13 première région de stockage 15 La figure 5 est un graphique donnant la distribution 30 du potentiel respectivement dans: première région de stockage 15 seconde région de transfert 14 seconde région de stockage 16, lorsque la tension de cadence é 1 est appliquée alors que la ten- sion de cadence i 2 est coupée. Selon la disposition décrite ci-dessus, comme le côté de la région de transfert de la première région de stockage 15 est en saillie suivant le tracé b-c-e-f, la longueur de la sortie de la région de stockage 15 est augmentée de la longueur b-c par comparaison avec la lon- gueur dans le dispositif selon l'art antérieur Ainsi, on augmente l'effet bi-directionnel du potentiel dans la seconde région de transfert 14 et on obtient un plus grand champ électrique à frange dans la direction de la seconde région de transfert 14 Comme le côté de la région de transfert de la seconde région de stockage 16 est en saillie suivant le tracé m-n-p-q pour la même rai- son que celle donnée ci-dessus, on augmente l'effet bi- dimensionnel du potentiel de la région de stockage 16 au niveau du potentiel de la seconde région de transfert 14 et le champ électrique en frange dans la direction de la seconde région de stockage 16 devient important De plus comme les longueurs b-c et m-n ne sont pas affectées par le déplacement des masques, l'influence sur l'intensité du champ électrique en frange du fait du déplacement des masques est faible par comparaison avec l'art antérieur. En outre comme la distance minimale entre la première et la seconde régions de stockage 15 et 16, opposées, devient c-n et est plus courte que dans l'art antérieur, il est possible d'éviter la formation d'une barrière de poten- tiel sous l'effet des potentiels dans les régions d'arrêt de canal 17 et 17 ', c'est-à-dire les parties en dents de peigne 17 a et 17 a'. En outre comme la partie de la région d'arrêt de canal 17 entourant la région de stockage 15 est en saillie sur le côté de la région de stockage 15 de façon à être asymétrique comme indiqué par le tracé h-i-J, l'action du potentiel sur la région d'arrêt de canal 17 s'exerce sur la région de stockage voisine 15 et le vecteur du champ électrique des régions de stockage 15 est orienté dans la direction de la région de transfert 14 De même dans la région d'arrêt de canal 17 ' entourant la région de stockage 16, la partie est de la même manière en sail- lie vers le côté de la région de stockage 16 comme l'in- dique le tracé t-u-v, ce qui donne la même action et le même effet Ainsi, la charge de signal transférée de la région de stockage 15 peut recevoir une directivité et le rendement du transfert en est augmenté. Alors que dans la disposition décrite ci-dessus, les régions de stockage 15 et 16 ont des parties en saillie A et 16 A, dirigées vers les régions de transfert 13 et 14 et les régions d'arrêt de canal 17 et 17 ' entourant les régions de stockage 15 et 16, ont des parties en saillie 17 A et 17 A' qui sont en saillie vers les régions de stockage 15 et 16; ces parties en saillie 15 A, 16 A et 17 A, 17 A' même lorsqu'elles sont réalisées indépendam- ment donnent le même effet. Les figures 6 et 7 montrent d'autres modes de réa- lisation de l'invention. La figure 6 représente un mode de réalisation dans lequel les côtés des régions de stockage 15 et 16 corres- pondant aux régions de transfert sont en saillie pour former les parties en saillie 15 A et 16 A comme cela est représenté par les tracés b-c-e-f et m-n-p-q. La figure 7 montre un mode de réalisation dans lequel les régions d'arrêt de canal 17 et 17 ' entourant les régions de stockage 15 et 16 sont en saillie dans les parties correspondant aux côtés arrière dans la direction dans laquelle la charge est transférée pour former les parties en saillie 17 A et 17 A' comme cela est représenté par les tracés h-i-j et t-u-v. Les parties en saillie 15 A, 16 A et 17 A, 17 A' ne sont pas nécessairement rectangulaires; ces parties peuvent prendre des formes très différentes Par exemple dans le mode de réalisation de la figure 8, les parties en saillie 15 A et 16 A des régions de stockage 15 et 16 ont une forme trapézoïdale et les parties en saillie 17 A et 17 A' des régions d'arrêt de canal 17 et 17 ' ont une forme triangulaire Dans le mode de réalisation de la figure 9, on a augmenté la surface de chacune des parties en saillie 15 A et 16 A des régions de stockage 15 et 16. La figure 10 est un graphique donnant un potentiel minimum dans la région de transfert du composant à trans- fert de charge à canal en zigzag selon l'art antérieur comme représenté à la figure 1 Le champ électrique mini- mum dans la région de transfert est essentiellement égal à 100 m V/>"m. La figure Il est un graphique donnant le potentiel minimum dans la région de transfert du composant à trans- fert de charge à canal en zigzag selon la présente inven- tion Le champ électrique minimum dans la région de trans- fert est essentiellement égal à 600 m V/>Mm En comparant les deux champs électriques minimum, Il apparalt claire- ment que le champ électrique minimum selon l'invention est six fois supérieur à celui de l'art antérieur En effet, le champ électrique en frange devient important et le rendement du transfert de charge est augmenté. Comme décrit ci-dessus, selon l'invention, comme les parties des régions de stockage sont en saillie vers les régions de transfert et que les parties des régions d'arrêt de canal entourant les régions de stockage ne sont pas en saillie vers les régions de stockage, il est possible d'augmenter l'intensité du champ électrique en frange dans la direction du transfert vers les régions de stockage et les régions de transfert On améliore ainsi il le rendement du transfert dans un composant à transfert de charge à canal en zigzag. REVENDICATIONS ) Composant à transfert de charge caractérise en ce qu'il est formé d'un ensemble de premières régions de sto- ckage ( 15) séparées l'une de l'autre par une première région d'arrêt de canal ( 17) et ces régions sont réparties suivant une direction, un ensemble de secondes régions de stockage ( 16) opposées aux premières régions de stockage ( 15) en étant séparées l'une de l'autre par une seconde région d'arrêt de canal ( 17 '), ces secondes régions de stockage étant également réparties le long de cette direction, une première et une seconde régions de transfert ( 13, 14) placées entre les première et seconde régions de stockage ( 15, 16), ces régions de transfert étant réparties alter- nativement dans une direction, les première et seconde régions de stockage ( 15,16) étant décalées l'une de l'autre par rapport à cette direction, la première et la seconde régions de transfert ( 13, 14) adjacentes le long d'une direction étant groupées par paires, chacune des paires étant en contact commun avec la première région de stockage ( 15) et en contact respectif avec la seconde région de stockage adjacentes et séparées, la première et la seconde régions de stockage ( 15, 16) étant partiellement en saillie ( 15 A, 16 A) vers la première et la seconde régions de trans- fert ( 13, 14) pour former des parties en saillies ( 15 A, 16 A). 2 ) Composant à transfert de charge formé d'un ensemble de premières régions de stockage ( 15) séparées l'une de l'autre par une première région d'arrêt de canal ( 17) et réparties suivant une direction, un ensemble de secondes régions de stockage ( 16) opposées aux premières régions de stockage ( 15) en étant séparées l'une de l'au- tre par une seconde région d'arrêt de canal ( 17 '), en étant réparties le long de cette même direction, les pre- mière et seconde régions de -transfert ( 13, 14) étant placées entre les première et seconde régions de stockage ( 15, 16) en étant réparties alternativement dans cette direction, la première et la seconde régions de stockage ( 15, 16) étant décalées l'une de l'autre dans cette direction, composant caractérisé en ce que les première et seconde régions de transfert ( 13, 14) adjacentes le long de cette direction étant groupées par paires, cha- cune de ces paires étant en contact commun avec les pre- mières régions de stockage ( 15) et en contact respectif avec les secondes régions de stockage séparées et adja- centes ( 16), et les parties des première et seconde régions d'arrêt de canal ( 17, 17 ') qui correspondent à l'arrière dans la direction de transfert de charge étant en saillie ( 17 A, 17 A') vers les première et seconde régions de stockage ( 15, 16) de façon à être asymétriques. ) Composant à transfert de charge formé d'un en- semble de premières régions de stockage ( 15) séparées l'une de l'autre par une première région d'arrêt de canal ( 17) et réparties suivant une direction, un ensemble de secondes régions de stockage ( 16) opposées aux premières régions de stockage ( 15) et séparées l'une de l'autre par une seconde région d'arrêt de canal ( 17 ') en étant réparties dans cette direction, les première et seconde régions de transfert ( 13, 14) étant placées entre les première et seconde régions de stockage ( 15, 16) en étant réparties en alternance dans cette direction, com- posant caractérisé en ce que les premières et les secon- des régions de stockage ( 15, 16) sont décalées l'une de l'autre par rapport à cette direction et les première et seconde régions de transfert adjacentes dans cette direction étant groupées par paires, chacune des paires étant en contact commun avec la première région de sto- ckage ( 15) et en contact respectif avec les secondes régions de stockage ( 16), séparées et adjacentes, les première et seconde régions de stockage ( 15, 16) étant partiellement en saillie vers les première et seconde régions de transfert ( 13, 14) pour former des parties en saillie ( 15 A, 16 A), et des parties des première et seconde régions d'arrêt de canal ( 17 et 17 ') qui corres- pondent à l'arrière de la direction de transfert de charge étant en saillie ( 17 A, 17 A') vers les première et seconde régions de stockage ( 15, 16) pour être asymétriques.