Halbleiterstruktur, insbesondere BIB-Detektor mit einem

DEPFET als Ausleseelement, sowie entsprechendes Betriebsverfahren

Die Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für eine HaIb- leiterstruktur, insbesondere für ein Ausleseelement (z.B. einen DEPFET: Depleted Field Effect Transistor), in einem Halbleiterdetektor, insbesondere in einem BIB-Detektor (BIB: BIo- cked Impurity Band) . Weiterhin betrifft die Erfindung eine entsprechend ausgebildete Halbleiterstruktur.

BIB-Detektoren sind aus zahlreichen Veröffentlichungen bekannt, wie beispielsweise EP 0 271 522 Al, EP 0 110 977 Bl, EP 0 110 977 Al, US 4 956 687 A, US 4 568 960 A, US 4 507 674 A, WO 1988/00397 Al und WO 1983/04456 Al.

Weiterhin ist aus FEDL, V. et al.: "Investigation of Single Pixel DePMOSFETs under Cryogenic Conditions" m "Froceeαings of the 2008 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Ima- ging Conference" als Ausleseelement für derartige BIB- Detektoren einen DEPFET zu verwenden, der an sich aus dem

Stand der Technik bekannt ist und beispielsweise in Gerhard Lutz: "Semiconductor Radiation Detectors", Springer-Verlag, Seite 243 - 258 beschrieben ist.

Problematisch bei der Verwendung eines DEPFETs als Ausleseelement in einem BIB-Detektor ist die Tatsache, dass der BIB- Detektor bei sehr geringen Temperaturen von bis zu 5 K betrieben wird, was das Löschen der in dem internen Gate des DEPFETs angesammelten Signalladungsträger erschwert, da die Signalladungstrager bei derart niedrigen Temperaturen nicht mehr frei beweglich sind, so dass die bei DEPFETs herkomm- licherweise verwendeten Loschmechanismen nicht oder nur unzureichend funktionieren. In der vorstehend erwähnten Verof- fentlichung von FEDL et al. wird dieses Problem erkannt und vorgeschlagen, eine Vielzahl von bis zu 1000 Loschimpulsen zu verwenden, um die geringe Effektivität der einzelnen Loschvorgange durch eine große Anzahl von wiederholten Loschvor- gangen zu kompensieren. Diese bekannte Losung des Problems der unzureichenden Loschung bei äußerst niedrigen Temperaturen ist jedoch unbefriedigend.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Loschmechanismus anzugeben, der es bei einem DEPFET ermog- licht, die in dem internen Gate des DEPFETs angesammelten Signalladungstrager auch bei äußerst geringen Temperaturen effektiv zu loschen und aus dem internen Gate zu entfernen.

Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemaßes Betπebsver- fahren und durch eine entsprechend gestaltete Halbleiter- struktur gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelost.

Die Erfindung beruht auf der technisch-physikalischen Erkenntnis, dass die in dem internen Gate des DEPFETs angesam- melten Signalladungstrager bei sehr geringen Temperaturen in der Regel in einem Potentialtopf an einer Storstelle gefangen sind, so dass die Signalladungstrager nicht frei beweglich sind, was eine Entfernung der Signalladungstrager aus dem internen Gate verhindert oder zumindest erschwert.

Die Erfindung umfasst deshalb die allgemeine technische Lehre, die Signalladungstrager mittels des an sich bekannten Tunneleffekts aus ihren Potentialtopfen in dem internen Gate des DEPFETs zu befreien. Die Erfindung sieht deshalb vor, dass in dem Bereich des internen Gates ein elektrisches Tunnelfeld erzeugt wird, so dass die in dem Potentialtopf des internen Gates befindlichen Signalladungstrager unter Ausnutzung des Tunneleffekts aus dem Potentialtopf des internen Ga- tes heraus in ein Leitungsband tunneln können, in dem die Ci beweglich sind v/as eine Ent— fernung der Signalladungstrager aus dem internen Gate ermöglicht.

Das Tunnelfeld kann im Falle einer Transistorstruktur beispielsweise durch eine geeignete elektrische Ansteuerung von Source, Drain und/oder Gate der Transistorstruktur erzeugt werden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf solche Halbleiterstrukturen beschrankt, bei denen das Tunnelfeld durch die oh- nehm vorhandenen Kontakte (z.B. Gate, Source, Drain) der Halbleiterstruktur erzeugt wird. Es vielmehr auch denkbar, dass die erfmdungsgemaße Halbleiterstruktur einen oder mehrere zusätzliche Kontakte aufweist, um das Tunnelfeld zu erzeugen .

Der erfmdungsgemaße Gedanke der Mobilisierung von Signalla- dungstragern mittels des Tunneleffekts ist nicht nur bei DEPFETs realisierbar, die als Ausleseelement in einem BIB- Detektor dienen. Vielmehr ist das erfmdungsgemaße Prinzip der Ausnutzung des Tunneleffekts zur Mobilisierung von gespeicherten Signalladungstragern auch allgemein bei Halblei- terstrukturen realisierbar, die als Ausleseelement in einem Halbleiterdetektor dienen. Darüber hinaus kann das erfin- dungsgemaße Prinzip der Ausnutzung des Tunneleffekts auch allgemein in Halbleiterstrukturen eingesetzt werden, die einen Speicherbereich aufweisen, in dem strahlungsgeneπerte Signalladungstrager angesammelt werden. Als Beispiel für eine derartige Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips sind CCD-Detektoren (CCD: Charge Coupled Devices) zu nennen, die an sich aus dem Stand der Technik bekannt sind und deshalb nicht näher beschrieben werden müssen.

Weiterhin kann die Erfindung auch bei einem Floating-Gate- Amplifier realisiert werden, wie er beispielsweise in R. P. KRAFT et al.: "Soft X-ray spectroscopy with sub-electron readnoise Charge coupled devices", Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A, v. 361, p. 372-383 beschrieben ist.

Ferner besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass der Halbleiterdetektor ein RNDR-Detektor ist (RNDR: Repetiti- ve non-destructive £ead-out) , wie er an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist (vgl. S. WÖLFEL et al.: "A novel way of Single optical photon detection: Beating the 1/f noise Ii- mit with Ultra high resolution DEPFET-RNDR devices", IEEE-TNS VoI 54, No 4, Part 3 (2007) 1311-1318).

Besonde-r-s -vo-r-te-i-lhaf-t—is-t- die—Reali.s.i_er_ung _d_es_ ejrfjLndungsgemäßen Prinzips jedoch bei Halbleiterstrukturen, die bei sehr niedrigen Temperaturen von bis zu 5 K betrieben werden, da die Signalladungsträger ansonsten auch in herkömmlicher Weise gelöscht werden können.

Darüber hinaus sieht das erfindungsgemäße Konzept zum Löschen der Signalladungsträger aus dem Speicherbereich (z.B. dem internen Gate eines DEPFET) vorzugsweise vor, dass die mittels des Tunneleffekts aus dem Potentialtopf in das Leitungsband getunnelten Signalladungsträger aus dem Speicherbereich herausdriften. Theoretisch besteht zwar im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass die in das Leitungsband getunnelten Signalladungsträger allein durch Diffusionsprozesse aus dem Speicherbereich herausgelangen. Vorzugsweise wird die Bewegung der Signalladungsträger aus dem Speicherbereich jedoch gezielt durch ein elektrisches Driftfeld unterstützt, das im Rahmen der Erfindung als Löschfeld bezeichnet wird und mit- tels eines Löschkontakts erzeugt wird. Die Erzeugung derartiger Löschfelder ist an sich von herkömmlichen DEPFETs bekannt und muss deshalb nicht näher beschrieben werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Konzept zum Löschen der in dem Speicherbereich angesammelten Signalladungsträger besteht die Möglichkeit, dass die in das Leitungsband getunnelten Signalladungsträger nach einer kurzen Wegstrecke wieder von einer Störstelle in der Halbleiterstruktur eingefangen werden, wodurch der Löschvorgang behindert wird. Die Erfindung sieht deshalb vorzugsweise vor, dass das Löschen der Signalladungsträger mehrfach wiederholt wird, um möglichst alle Signalladungsträger aus dem Speicherbereich zu entfernen.

Hierbei ist zu berücksichtigen, dass das Tunnelfeld jeweils am Ort einer Störstelle einen Potentialtopf erzeugt, so dass di_e__räumli_che_La_ge_de_s_ Potentialtopfs dess Tunnelfeldes zwischen den aufeinander folgenden Löschvorgängen räumlich verlagert werden sollte, um zu vermeiden, dass die Signalelektronen wieder von den Störstellen eingefangen werden.

Diese räumliche Verlagerung des Potentialtopfs des Tunnelfeldes zwischen den aufeinander folgenden Löschvorgängen kann in verschiedener Richtung erfolgen. Beispielsweise kann der Potentialtopf des Tunnelfeldes in der Halbleiterstruktur in seitlicher Richtung im Wesentlichen parallel zur Stromrichtung bzw. zum Leitungskanal der Transistorstruktur verschoben werden. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass der Potentialtopf des Tunnelfeldes in seitlicher Richtung im Wesentlichen quer und vorzugsweise rechtwinklig zur Stromrichtung bzw. zum Leitungskanal des Transistorstroms verschoben wird. Ferner besteht die Möglichkeit, dass der Potentialtopf des Tunnelfeldes zwischen den aufeinander folgenden Löschvorgängen in vertikaler Richtung verlagert wird. Darüber hinaus be- steht die Möglichkeit einer Kombination der vorstehend aufgezählten Varianten zur Verlagerung des Potentialtopfs des Tunnelfeldes zwischen den aufeinander folgenden Löschvorgängen.

Es wurde bereits vorstehend erwähnt, dass der Speicherbereich vorzugsweise ein internes Gate einer Transistorstruktur ist, wobei die in dem internen Gate angesammelten Signalladungsträger den Transistorstrom steuern. Das vorstehend erwähnte Lösch- bzw. Driftfeld kann hierbei wahlweise quer zu der Stromrichtung des Transistorstroms bzw. quer zu dem Leitungs- kanal der Transistorstruktur ausgerichtet sein, so dass die

Signalladungsträger im Rahmen eines Löschvorgangs quer zu dem Leitungskanal driften. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass das Löschfeld im Wesentlichen parallel zu der Stromrichtung des Transistorstroms bzw. des Leitungskanals der Tran- sistorstruktur ausgerichtet ist, so dass die Signalladungs- t_rä.g.er_ beim_L_ö_sche_n_im _Wesen _L tlich_e_n_p_arallel zu der Stromrichtung des Transistorstroms driften.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zur Erzeugung des Löschfeldes ein Löschkontakt vorgesehen, wie es auch bei herkömmlichen DEPFETs der Fall ist. In Abhängigkeit von der gewünschten Driftrichtung beim Löschen kann der Löschkontakt wahlweise bezüglich der Stromrichtung des Transistorstroms seitlich neben dem Leitungskanal oder in Kanal- richtung vor oder hinter der Transistorstruktur angeordnet sein .

Der erfindungsgemäße Mechanismus zum Löschen der in dem Speicherbereich angesammelten Signalladungsträger arbeitet auch bei äußerst niedrigen Temperaturen, wie bereits vorstehend erwähnt wurde. Im Rahmen der Erfindung ist deshalb vorzugsweise vorgesehen, dass der Halbleiterdetektor (z.B. ein BIB- Detektor) und/oder die Halbleiterstruktur (z.B. ein Auslese- element, insbesondere in Form eines DEPFETs) auf eine Temperatur "on weniger als 100 K, 50 K, 30 κ _r 20 K oder sogar WP- niger als 10 K gekühlt wird.

Neben dem vorstehend beschriebenen erfmdungsgemaßen Be- triebsverfahren umfasst die Erfindung auch eine entsprechend gestaltete Halbleiterstruktur mit einer Loscheinrichtung, die das vorstehend erwähnte Tunnelfeld erzeugt.

Darüber hinaus weist die Loscheinrichtung vorzugsweise auch einen Loschkontakt auf, um das vorstehend erwähnte Driftbzw. Loschfeld in der Halbleiterstruktur zu erzeugen.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteranspruchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusam- men mit der Beschreibung der bevorzugten Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren naher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine aufgeschnittene Perspektivansicht eines

DEPFETs, der als Ausleseelement eines BIB-Detektors eingesetzt wird,

Figur 2 einen Mikro-Potentialtopf an einer Storstelle in Abhängigkeit von der in der Nahe der Storstelle herrschenden Feldstarke,

Figur 3 verschiedene Zustande des Makro-Potentialtopfs in dem internen Gate des DEPFET gemäß Figur 1, Figur 4 den zeitlichen Verlauf der an die externen Elektroden (Source, Clear-Gate und Clear) angelegten Spannungen bei dem DEPFET gemäß Figur 1 beim Loschen,

Figur 5 alternativ mögliche Verlaufe der an die externen E- lektrode ¹ " ¹ (Gate, Clear-Gate und Clear) angelegten Spannungen,

Figur 6A eine Aufsicht auf einen ringförmigen DEPFET,

Figur 6B eine Querschnittsansicht durch den DEPFET gemäß Figur 6A entlang der Linie A-A,

Figur 7A der Verlauf des elektrischen Potentials in dem DEPFET gemäß den Figuren 6A und 6B entlang der Linie

B-B in Figur 6B ohne ein Tunnelfeld,

Figur 7B den Verlauf des elektrischen Potentials in dem

DEPFET gemäß den Figuren 6A und 6B entlang der Linie B-B in Figur 6B mit einem Tunnelfeld,

Figur 8 das erfindungsgemaße Loschverfahren in Form eines Flussdiagramms, sowie

Figur 9 eine perspektivische und teilweise aufgeschnittene Ansicht eines ringförmigen DEPFETs.

Figur 1 zeigt einen DEPFET 1 (DEPFET: Depleted Field Effekt Transistor) , der als Ausleseelement für einen BIB-Detektor (BIB: Blocked Impunty Band) eingesetzt wird, wobei der BIB- Detektor zur Vereinfachung nicht dargestellt ist. Derartige BIB-Detektoren sind jedoch an sich aus dem Stand der Technik bekannt, so dass hinsichtlich des Aufbaus und der Funktions- weise von BIB-Detektoren auf die eingangs zitierten Druckschriften verwiesen wird.

Auch der Aufbau und die Funktionsweise des dargestellten DEPFETs 1 sind weitgehend herkömmlich, so dass hinsichtlich r.u j-jjuuij gangs zitierten Druckschriften verwiesen wird.

Es ist an dieser Stelle lediglich kurz zu erwähnen, dass der DEPFET 1 ein in Betrieb verarmtes und stark n-dotiertes Halbleitersubstrat HS aufweist, das an seiner Unterseite von einem stark n-dotierten Rückkontakt RK begrenzt ist, wobei an den Rückkontakt RK ein intrinsisches Trägersubstrat TS anschließt, das die erforderliche mechanische Stabilität er- zielt.

An seiner Oberseite weist der DEPFET 1 eine stark p-dotierte Source S und eine stark p-dotierte Drain D auf, wobei sich zwischen der Source S und der Drain D ein Leitungskanal K er- streckt, durch den im Betrieb ein steuerbarer Transistorstrom fließt .

Zum einen kann der durch den Leitungskanal K fließende Transistorstrom durch ein externes Gate G gesteuert werden, das sich an der Oberseite des DEPFET 1 oberhalb des Leitungskanals K befindet.

Zum anderen kann der durch den Leitungskanal K fließende Transistorstrom durch ein internes Gate IG gesteuert werden, das in dem Halbleitersubstrat HS unter dem Leitungskanal K vergraben ist. Im Betrieb des DEPFETs 1 als Ausleseelement eines BIB-Detektors sammeln sich in dem internen Gate IG strahlungsgenerierte Signalladungsträger 2, so dass die in dem internen Gate IG angesammelten Signalladungsträger 2 e- benfalls den Transistorstrom durch den Leitungskanal K steuern, der somit ein Maß für die detektierte Strahlung bildet.

Weiterhin ist die Drain D an einen Verstärker 3 angeschlos- sen, der hier nur schematisch dargestellt ist.

Darüber hinaus weist der DEPFET 1 eine Löscheinrichtung auf, um die in dem internen Gate IG angesammelten Signalladungsträger 2 zu löschen, d.h. aus dem internen Gate IG zu entfer- nen. Die Lόscheinrichtung besteht im Wesentlichen aus einem Clear-Gate CLG und einem stark n-dotierten Löschbereich CL. Die Lόscheinrichtung ermöglicht durch eine geeignete Potentialbeaufschlagung des Clear-Gates CLG und des Löschbereichs CL die Erzeugung eines Lösch- bzw. Driftfeldes in dem DEPFET 1, wobei das Löschfeld quer zu dem Leitungskanal K ausgerichtet ist, so dass die Signalladungsträger 2 beim Löschen quer zu dem Leitungskanal K aus dem internen Gate IG heraus driften.

Figur 2 zeigt nun den Verlauf eines Potentialtopfs, der in dem internen Gate IG an einer Störstelle entsteht. Hierbei si«d--ve-r-schiedene- Verlä_ufe_des_Mikr_o-Pptent_ialjtppf_s _für_ve_r_- schiedene Feldstärken dargestellt, die mittels eines Tunnelfeldes in dem DEPFET 1 erzeugt werden.

Die strichpunktierte Linie zeigt hierbei den Verlauf des Potentialtopfs ohne ein Tunnelfeld. In diesem Zustand sind die Signalladungsträger 2 in dem Mikro-Potentialtopf gefangen und können bei einem Löschvorgang nicht oder nur mit einer sehr geringen Wahrscheinlichkeit aus dem internen Gate IG entfernt werden.

Der gestrichelte Verlauf zeigt dagegen den Verlauf des Mikro- Potentialtopfs mit einem relativ schwachen Tunnelfeld mit einer Feldstärke von 5 kV/cm. Daraus ist ersichtlich, dass der Potentialtopf verzerrt ist, wodurch die statistische Wahrscheinlichkeit erhöht wird, dass die Signalladungsträger 2 aus dem Potentialtopf heraus in das Leitungsband tunneln.

Schließlich zeigt die durchgezogene Linie den Verlauf des Po- tentialtcpfs mit einem Tunnelfeld von 10 kV/cm. Bei einem derartigen Tunnelfeld können die Signalladungsträger 2 aus dem Potentialtopf in das Leitungsband tunneln, wo die Signalladungsträger 2 dann frei beweglich sind, was im Rahmen der Er- findung zum Loschen des internen Gates IG ausgenutzt wird.

Das in Figur 2 mit einer durchgezogenen Linie dargestellte Tunnelfeld ermöglicht also ein Löschen der in dem internen Gate IG angesammelten Signalladungsträger 2 auch bei den sehr niedrigen Temperaturen von bis zu 5 K, die im Betrieb des BIB-Detektors erforderlich sind.

Figur 3 zeigt die Verschiebung des makroskopischen Potentialtopfs in dem internen Gate IG des DEPFETs 1, wobei die Ver- Schiebung durch eine angelegte Spannung an der Source S und/oder an dem externen Gate G_ und/oder einer anderen externen Elektrode verursacht werden kann. Die grob gestrichelten Linien sollen hierbei flache Storstellen andeuten, in denen die Signalladungsträger 2 bei den tiefen Temperaturen aus- frieren, die im Betrieb des BIB-Detektors erforderlich sind. Durch ein genügend hohes elektrisches Feld können diese Sig- nalladungstrager 2 in das Leitungsband emittiert werden. Durch eine von außen angelegte Spannung verschiebt sich der makroskopische Potentialtopf (angedeutet durch die fein ge- strichelte Linie) . Dies bedeutet, dass an der Stelle, wo vorher das Potentialminimum war, sich ein hohes Feld ergibt, das die Signalladungsträger 2 dazu bringt, in das Leitungsband zu tunneln. Da die Signalladungsträger 2 nun in dem Leitungsband frei beweglich sind, driften sie zu dem neuen Potentialmini- mum und frieren dort erneut aus. Dabei wird gewährleistet, dass die Signalladungsträger 2 in senkrechter Richtung (hier nicht dargestellt) zu einem Löschkontakt diffundieren bzw. driften können. Durch mehrfaches Wiederholen erhöht sich die Verweildauer der Signalladungsträger 2 in dem Leitungsband, womit das interne Gate IG gelöscht wird.

Figur 4 zeigt den Verlauf der elektrischen Potentiale an dem Löschbereich CL, dem Clear-Gate CLG bzw. der Source S des DEPFETs 1 gemäß Figur 1 beim Löschen des internen Gates IG.

Die Beaufschlagung der Source S mit zahlreichen Löschimpulsen

4 erzeugt jeweils ein Tunnelfeld in dem DEPFET 1, so dass die in dem internen Gate IG angesammelten und ausgefrorenen Sig- nalladungsträger 2 in das Leitungsband tunneln können, wobei dieser Vorgang entsprechend der Anzahl der Löschimpulse 4 mehrfach wiederholt wird.

Die Beaufschlagung des Clear-Gates CLG und des Löschbereichs CL dient dagegen dazu, in dem DEPFET 1 ein Lösch- bzw. Driftfeld zu erzeugen, das quer zu dem Leitungskanal K ausgerichtet ist, so dass die Signalelektronen 2 quer zu dem Leitungskanal K aus dem internen Gate IG driften.

Figur 5 zeigt eine Alternative der Beaufschlagung des Löschbereichs CL, des Clear-Gates CLG und des Gates G bei dem DEPFET 1 zum Löschen des internen Gates IG.

Im Gegensatz zu der Variante gemäß Figur 4 wird das Tunnel- feld also hierbei nicht durch eine Beaufschlagung der Source

5 erzeugt, sondern durch eine Beaufschlagung des Gates G.

Die Figuren 6A und 6B zeigen ein alternatives Ausführungsbeispiel eines DEPFETs 1, das detailliert in DE 10 2004 003 283 Al beschrieben ist, so dass der Inhalt dieser Druckschrift der vorliegenden Beschreibung hinsichtlich der Funktionsweise und des Aufbaus des DEPFETs 1 in vollem Umfang zuzurechnen ist.

Auch bei fiipςpm Ansfnhrungsbeispiel des DEPFETs 1 kann durch die vorstehend beschriebene elektrische Ansteuerung des Gates G, der Source S und/oder des Dram-Clear-Gates DCG ein Tunnelfeld erzeugt werden, so dass die in dem internen Gate IG gespeicherten Signalladungstrager zum Loschen in das Leitungsband tunneln können, wo sie frei beweglich sind.

Figur 7A zeigt ohne ein erfmdungsgemaßes Tunnelfeld den Verlauf des elektrischen Potentials in dem DEPFET 1 unterhalb des Gates G entlang der Linie B-B in Figur 6A, wobei die X- Achse den Abstand von der Grenze zwischen dem Drain-Clear- Gate DCG und dem Gate G wiedergibt. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, dass sich in dem DEPFET 1 innerhalb des internen Gates IG ein Potentialtopf zwischen dem Drain-Clear- Gate DCG und der Source S bildet, in dem Signalelektronen gefangen sind.

Figur 7B zeigt dagegen den Verlauf des Potentials P entlang der Linie B-B in Figur 6A mit einem Tunnelfeld, das durch ei- ne geeignete elektrische Ansteuerung der Source S, des Gates G und/oder des Dram-Clear-Gates DCG erzeugt wird. Die in dem internen Gate IG angesammelten Signalladungstrager 2 können dann in das Leitungsband tunneln und sind dort frei beweglich, um zu dem Clear-Bereich CL zu driften.

Figur 8 zeigt das erfindungsgemaße Loschverfahren in Form eines Flussdiagramms. In einem ersten Schritt Sl wird zunächst ein interner Zahler n=l zurückgesetzt, um die Anzahl der Loschvorgange zahlen zu können .

In einem folgenden Schritt S2 wird dann die Source S mit einem Tunnel ^r ^otenti3l an ^g esteuert so dass die in de _™ "* ^^^^^^n Gate IG angesammelten Signalladungstrager 2 aus dem Potentialtopf heraus in das Leitungsband tunneln können, wo sich die Signalladungstrager 2 dann frei bewegen können. Der Schritt S2 entspricht also der Variante gemäß Figur 3, wonach die

Source S angesteuert wird, um das Tunnelfeld zu erzeugen. Alternativ ist es jedoch auch möglich, in dem Schritt S2 das Gate G gemäß Figur 5 anzusteuern, um das Tunnelfeld zu erzeugen .

In einem folgenden Schritt S3 werden dann das Clear-Gate CLG und der Loschbereich CL entsprechend Figur 4 angesteuert, um ein Losch- bzw. Driftfeld zu erzeugen.

In dem nächsten Schritt S4 wird das Tunnelfeld dann entsprechend verschoben, um Signalladungstrager in das Leitungsband tunneln zu lassen, die wieder von einer Storstelle eingefangen wurden.

Im nächsten Schritt S5 wird dann der Zahler n inkrementiert .

In dem folgenden Schritt S6 wird dann überprüft, ob der Zahler n einen vorgegebenen Maximalwert n _MAX überschritten hat.

Die vorstehend skizzierten Loschvorgange werden dann entsprechend oft wiederholt, um samtliche Signalladungstrager 2 aus dem internen Gate IG zu loschen. Figur 9 zeigt eine Abwandlung des DEPFETs 1 gemäß Figur 1, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.

PT no ßocQnHor-hoη-h HT ÖQOC; QnςfnhrnnπQhpϊ Qnϊ PI Q H*=» c; "h <=>h "h HΛΓΪ n dass der DEPFET 1 ringförmig ist, wohingegen der DEPFET 1 gemäß Figur 1 linear aufgebaut ist.

Auch bei diesem Ausfuhrungsbeispiel des DEPFETs 1 kann durch die vorstehend beschriebene elektrische Ansteuerung des Gates G und/oder der Source S ein Tunnelfeld erzeugt werden, so dass die in dem internen Gate IG gespeicherten Signalladungs- trager zum Loschen in das Leitungsband tunneln können, wo sie frei beweglich sind.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausfuhrungsbeispiele beschrankt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die eben- falls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.

Bezugszeichenliste :

1 DEPFET

2 Signalladungsträger J Verstärker

4 Loschimpulse CL Lόschbereich CLG Clear-Gate

D Drain

DCG Drain-Clear-Gate

G Externes Gate

HS Halbleitersubstrat

IG Internes Gate

K Leitungskanal

RK Rückkontakt

5 Source

TS Tragersubstrat

* * * * *