DE1762282C - Speicherelektrodenanordnung mit einer halbleitenden Scheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Speicherelektrodenanordnung mit einer halblejtenden Scheibe, die mit einer Anordnung von sich bis zu einer ersten Oberfläche der Scheibe erstreckenden pn-übergängen versehen ist, wobei die pn-Übergänge gegen einen abtastenden Elektronenstrahl durch einen isolierenden Überzug abgeschirmt sind, der auf der ersten Oberfläche über zentralen Gebieten der pn-Übergänge Löcher aufweist.

Die USA.-Patentschrift 3 011089 beschreibt eine lichtempfindliche Speichereinrichtung, die als Fernsehkameraröhre verwendet werden kann. Ihre Auftreffelektroden-Anordnung ist eine ebene η-Typ Halbleiterunterlage, die auf einem festen Potential in Bezug auf die Röhrenkathode gehalten wird und die auf der Auftreffelektrodenobsrfläche eine Anordnung von getrennten p-Typ Gebieten aufweist, die jeweils eine Flächendiode in der Unterlage bilden. Ein Elektronenabtaststrahl spannt jedes aufeinanderfolgende Diodensegment in Sperrichtung auf eine Spannung vor, die gleich der Potentialdifferenz der Unterlage und der Kathode ist. Der Leckstrom dieser Dioden ist, wenn kein Licht vorhanden ist, so klein, daß die Dioden in diesem in Sperrichtung vorgespannten Zustand mehr als eine Sekunde lang bleiben.

Durch Licht, das auf die η-Typ Unterlage von der Seite auftrifft, die dem Elektronenstrahl entgogengetet/t ist und die den Dioden unmittelbar benachbart ist. wird der Leckstrom durch Photonenerzeugung von Löcherelcklronen-Paaren beträchtlich erhöht. Wenn der Strahl wieder die p-Typ Oberfläche abtastet und sie dabei auf Katlioucnpotential wieder auflädt, so daß der volle Wert der Vorspannung in Verrichtung wiederhergestellt wird, ist die Ladung, die er auf jedem der p-Typ Gebiete aufbringt, gleich der ladung, die durch den Leckstrom während der vorherigen Bildperiode entfernt wurde. Diese Ladung ist ihrerseits von der örtlichen Lichtstärke abhängig, der das Segment des Halbleiters ausgesetzt war. Das Wicderaufladen der Diode wird von einem Strom durch den äußeren Kreis begleitet. Dieser Strom ändert sich in einer Bildperiode proportional zur räumlichen Verteilung der Lichtstärke an den aufeinanderfolgenden Positionen des abtastenden Elektronenstrahls und bildet das Video-Ausgangslignal.

Die Dioden können so bemessen sein, daß der Elektronenstrahl auf mehreren Dioden gleichzeitig auftrifft, um Problem: zu vermeiden, die durch ungenaue Dekkung der Auftreffelektrodenanordnung und durch Ausfälle einzelner Dioden entstehen. Weiterhin ist der Teil der Halbleiterunterlags auf der Elektronenstrahl-Auftrcffelcktrodenobirfläche gegen den Strahl durch einen isolierenden überzug abgeschirmt. Um das Potential der Oberfläche zu regeln, liegt auf dem isolierenden Überzug ein fortlaufender leitender Überzug, der mit einer Vorspannungsquelle verbunden ist, um dem Isolator Elektronen zu entziehen. Auf den Dioden lind getrennte leitende Kontakte oder Inseln aufgebracht, die elektrisch von dem leitenden Überzug getrennt sind, um die Kapazität der Diodenübergänge zu erhöhen. Andererseits können diese Inseln dadurch hergestellt werden, daß zuerst auf der ganzen Auf* (rollelektrode ein leitender überzug aufgedampft wird und dann die Inseln vom Rest des Überzugs durch ein geeignetes Verfahren, z. B. durch Atzen getrennt werden.

Man hat erkannt, daß es wünschenswert ist, die aus· gedehnten Prozesse zu vermeiden die benötigt werden, um leitende Inseln zu schaffen, die von dem leitenden Überzug getrennt sind. Wenn ferner Ätzen benutzt wird, ist dies für den darunterliegenden isolierenden Überzug potentiell schädlich. Bei einem Verfahren das die Trennung zwischen dem leitenden Überzug und den leitenden Inseln schafft, kann der darunterliegende isolierende Überzug so frei sein, daß Ladung vom Elektronenstrahl angesammelt wird, wobei dies im Gegensatz zum ursprünglichen Zweck des leitenden Überzugs steht.

Es ist ferner bekannt (»The Bell System Technical Journal«, 1957, Heft 2, Seiten 491 bis 435), bei einer Speicherelektroden-Anordnung aus einer halbleitenden Scheibe mit pn-Übergängen, die sich bis zu einer ersten Oberfläche der Scheibe erstrecken und gegen einen abtastenden Elektronenstrahl durch einen isolierenden Überzug abgeschirmt ist, auf der ersten Oberfläche über zentralen Gebieten der Übergänge Löcher vorzusehen. Jedoch ist auch bei dieser bekannten Anordnung

ao das Problem der sich auf der dem Elektronenstrahl zugewandten Seite der Speieherelektrode aufbauenden Ladungen nicht zufriedenstellend gelöst.

Durch die Erfindung werden diese Probleme dadurch gelöst, daß sich eine durchgehende Materialschicht über

»5 den Überzug erstreckt, welche eine Entladungszeitkonstante hat, die größer als die Bildperiode der Abtastung ist und geringer als die Relaxionszeit des isolierenden Überzugs ist.

Die Relaxionszeit eines Materials ist eine Zeitkon-

stante, die zur Querleitung im Material bei Vorhandensein der anderen Elemente einer Kombination gehört, die eine gewisse Kapazität aufweist. Es wird ein halbisolierendes Material verwendet, das typischerweise einen spezifischen Widerstand hat, der beträchtlich größer als der spezifische Widerstand von im wesentlic'ien eigenleitendem Silizium ist. Z. B. kann der spezifische Widerstand typischerweise im Bereich von 3 · 10⁹ Ohm-Zentimeter bis 3 · 10'° Ohm-Zentimeter liegen. Wenn die sich ergebende Entladungszeitkonstante der

4» halbisolierenden Schicht mii typi^cnen Werten der Kapazität in Bezug auf die Halbleiterunterlage verbunden ist, liegt sie im Bereich von 0,1 bis 1 Sekunde. Die durchgehende Materialschicht über dem isolierenden Überzug kann aus Antimontrisulfid, Kadmiumsulfid, Siliziummonoxyd, Nickeloxyd, Titanoxyd, Ziriksulfid, Arsentrisulfid, Antimontriselenid, Arsentriselenid oder Mischungen hiervon oder aus einer Mischung von Silizium und Siliciumnitrid bestehen.

Vorteilhafterweis!*. hat die Materialschicht eine Ent-

5» ladungszeitkonstante zwischen 0,1 und 1 Sekunde.

Eine weitere Möglichkeit der Erfindung besteht darin, daß der isolierende Überzug durch eine Siliziumdioxyd· scnicht und die darübsrliegende Materialschicht durch eine Siliziummonoxydschicht gebildet sind.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Fernsehkameraröhre, entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

F i g. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Gerätes der F i g. I;

F i g. 3 eine vergrößirte Ansicht eines Teils einer Auftreffelektrodenanordnung einer Fernsehkameraröhre entsprechend einem anderen Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung.

F i g. 1 zeigt eine Fernsehkameraröhre 10, die aus einer Kathode H besteht, um einen Elektronenstrahl zu bilden und auf eine Auftreffelektrodenanordnungll

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zu projizieren. Die Spulen 13 lenken den Elektronen- die p-Typ Gebiete 21, um die einzelnen Dioden in strahl in bekannter Weise so ab, daß er eine Ober- Sperrichtung vorzuspannen. Die Elektronen gehen däche auf der Auftreffelektrodenanordnung 12 in Zei- schnell (innerhalb 35 Mikrosekunden) durch die dünne Ien- und Bildfolgen abtastet. Die Sekundärelektronen Schicht 24 zu den Gebieten 21, auch wenn sie sich nur von der Auftreffeiektrodenoberfläche werden durch 5 sehr viel langsamer wegen des höheren effektiven ein Sekundärelektronen-Sammelgitter 14 gesammelt, Widerstandes der mit der Kapazität zur Unterlage 20 Eine Linse 15 projiziert das ankommende Licht durch an der isolierenden Schicht 22 verbunden ist, in Quereine durchlässige Frontplatte 16 und fokussiert es auf richtung bewegen können.

eine lichtaufnehmende Oberfläche der Auftreffelek- Wenn kein auftretendes Licht vorhanden ist, fällt trodenanordnung 12. Wie durch die nachfolgende io dies; Vorspannung infolge cjes unvermeidlichen Leck-Schilderung klar wird, besteht der Zweck der Fernseh- Stroms, der auch »Dunkelstrom« genannt wird, durch kameraröhre 10 darin, das ankommende Licht in ge- den Übergang jeder Diode langsam ab. Wenn jedoch speicherte elektrische Energie in Form eines Ladungs- die Unterlage 20 belichtet wird, erzeugen ankommende bildes umzuwandeln, das Ladungsbild für eine aus- Photonen Löcher-Elektronen-Paarc in der Unterlage, reichende. Zeit zu speichern, so daß der Elektronen- 15 von denen einige zum Diodenraumladungsgcbict strahl die AuftrefTelektrodenoberfläche abtasten kann diffundieren und meßbar zum Ladungstrom am Über- und eine Information, die das gespeicherte Bild dar- gang beitragen und hierdurch die Enlladungsgeschwinstellt, in Form eines Video-Ausgangssignals abzuge- digkeit oaOr den Abfall der Vorspannung in Sperrichben, tung vergrößern. Man hat exper;-,ientell festgestellt,

F i g. 2 zeigt eine Ausführung der Erfindung, bei 30 daßder Isolator 28 und die Elektrode 2Γdie Diffusionsder die Auftreffelektrodenanordnung 12 aus einer geschwindigkeitdieserElekironenlöcher-Paarcerhöhen. Halbleiterscheibe besteht, deren größerer Teil eine Es wird nun angenommen, daß der Isolator 28, η-Typ Unterlage 20 mit getrennten p-Typ Gebieten 21 der für die Erfindung nicht wesentlich iit, wenn er bei ist, die ein Mosaik auf der Auftreffelektrodenober- Vorhandensein von Dampf in später beschriebener fläche des Halbleiters bilden. Der Überzug 22 aus gut »5 Weise hergestellt wird, die Tendenz hat, die Oberisolierendem Material bedeckt die ganze Auftreffelek- flächcnfehler zu beseitigen, die sonst Rekombinationstrodenoberflächenseite der η-Typ Unterlage und setzt Zentren für die neuerlich erzeugten Elektronen und nurdie getrennten p-Typ Gebiete dem Elektronenstrahl Löcher bilden.

aus. D^r Überzug 22 hat eine Dicke von 0,01 bis 0,6 Nach einer begrenzten Zeit ist das Spannungsprofil, Mikrometer und überlappt die Ränder der p-Typ Ge- 30 das infolge der Ladungsverteilung der Diodenanbiele, um das η-Gebiet gegen den Strahl abzuschirmen Ordnung entsteht, eine Funktion der räumlichen Vcr- und die Übergänge gegen möglichen Kurzschluß zu teilung der Lichtstärke, der die Dioden ausgesetzt schützen. Die Unterlage 23 ist über einen geeigneten wurden. Wenn der Elektronenstrahl wieder die Aufleitenden Kontakt 25 mit einem Belastungswiderstand treffelektrodcnoberfläche abtastet, ist die Eleklroncn- Ri. verbunden, der seinerseits mit einer Batterie 23 35 ladung, die er auf jedes p-Typ-Gebict aufbringt, gleich verbunden ist, die ihn auf einem positiven Potential in der Elektrnnencntladung während der vorherigen Bezug auf die Kathode hält. Bildperiode. Das Auftrcffen des Strahls verursacht ci-

Auf dem isolierenden Überzug 22 und den p-Gebie- rtn Stromstoß durch den Belastungswiderrtand Ri, zur ten 21 ist eine halbisolierende Schicht 24 aus Silizium- Unterlage 20, der gleich dem wieder ladenden Strom monoxyd (SiO) oder einem anderen geeigneten Mate· 40 des Diodenüberganges ist und der die Lichtstärke anrial im Vakuum aufgebracht. Das Aufbringen erfolgt zeigt, der dieser Übergang ausgesetzt war. Dieser bis zu einer Dicke zwischen etwa 0,8 bis 2,5 Mikro· Stromstoß erzeugt eine Spannung an Ri., d^:e als Ausmeter bei einer Temperatur von etwa 100¹C oder in gangs-Videosignal verwendet wird, wie es in der Zeichjedem Fall weniger als 300"¹C. Diese Schicht 24 hat nung dargestellt ist.

eine Entladungszeitkonstante von etwa 1 Sekunde bei 45 D;r Abstand zwischen den p-Typ-Gebicten 21 ist der dargestellten Anordnung. Die Entladungszeit· kleiner ausgeführt als der Durchmesser des Elektronenkonstante der Schicht 24 ist diejenige Zeit, in der63°/o Strahls, so daß wenn der Elektronenstrahl die Auftreffder vorher in einem Zrntralgebiet der Schicht 24 ge- elektrodenoberfläche abtastet, er gleichzeitig auf mehrclammslten Ladung zum Anschluß zur Batterie 23 abge- ren p-Typ-Gebieten auftrifft. Der isolierende Überzug leitet sein können. Ihr spezifischer Widerstand ist z. B. 50 22 verhindert Stromstöße durch den Widerstand Ri. in-1 · 10'· Ohm-Zentimeter, er kann sich um etwa eine folge des Auftreffers auf der n-Typ-Unterlage, wodurch Größenordnung ändern. Er könnte also im Bereich von StörauLgangssignale auch bei NichtVorhandensein von 3 · 10» bi4 3 ■ 10¹⁰ Ohm-Zentimeter liegen. Die Schicht Licht erzeugt wurden. Es wurde festgestellt, daß es 24 braucht nicht mit der Batterie 23 verbunden zu sein, praktisch ist, den Durchmesser der p-Typ-Gebiete etwa da die pri-näreWirkung ihrer ladungsbremsendnnFunk- 55 8 Mikrometer auszuführen, wobei Mittenabstände von tion darin besteht, die Ladung vom isolierenden Über· etwa 20 Mikrometer zwischen den p-Typ-Gebr <en sozug 22 auf die nächsten p-Gebiete 21 zu verteilen. wohl in der Lan,"? als auch in der Breite vorgesehen

Auf der rückwärtigen oder lichtempfangenden Ober· werden. Dann werden bei einem Stiahl mit einem fläche der Unterlage 20 wird, wie später beschrieben Durchmesser von wenigstens 25 Mikrometer mehrere wird, eine lichtdurchlässige isolierende Siliziumdioxyd- ßo Dioden gleichzeitig durch den Strahl getroffen,
tchicht 28 aufgebracht. Sie wird mit einer im wesent- Elektronen, die die p-Typ-Gebiete 21 verfehlen, liehen lichtdurchlässigen leitenden Elektrode 27 be· werden durch den isolierenden Überzug 22 aufgehalten deckt, z. B. mit einer dünnen Schicht (200 Angstrom· oder durch die Ladung auf den überzug 22 zuriickge-Einheiten) aus aufgedampftem Gold. Die Elektrode 27 worfcn. Diejenigen Elektronen, die durch den Überist mit der Batterie Ii an einem Punkt verbunden, 65 zug 22 gesammelt werden, werden langsam durch die der positiv in Bezug auf die Kathode ist. halbisolierende Schicht 24 zu den nächsten p-Gcbieten

Wenn der Elektronenstrahl im Betrieb die Auftreff- 21 geleitet. Dieser Effekt tritt mit einer Zeitkonstante

elektrouenoberfläche abtatet, bringt er Elektronen auf von etwa 1 Sekunde ein, so daß die Bildauflösung

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während jeder Bildperiode nicht wesentlich ver- sichtbaren und nahen infraroten Teil des Spektrums

schlechter) wird. wird die Auftrcffelektroden-Anordnung der F i g. 2

Nachfolgend wird ein Herstellungsverfahren für die typischerweise wie folgt hergestellt: η-Typ Silizium Ausführung der F i g. 2 eingehend beschrieben. mit einer Dicke von 0,125 bis 0,375 mm wird poliert,

Die Ausführung der F i g. 3 steht eine dünne halb' S so daß es die Unterlage 20 bildet, dann wird es oxyisolierende Schicht 34 aus Siliziummonoxyd vor, die diert, um eine Siliziumdioxydschicht mit einer Dicke auf der Oberfläche des isolierenden Siliziumdioxyd' von 0,01 bis 0,6 Mikrometer zu bilden, in der eine An-Überzugs 32 gebildet wird, der Löcher auf den getrenn- Ordnung aus Löchern mit einem Durchmesser von ten p-Typ-Gebieten 31 haben kann und der somit wie 8 Mikrometer und einem Abstand Mitte zu Mitte von der isolierende Überzug 22 der F i g. 2 ausgebildet ist. io 20 Mikrometern geätzt wird, indem herkömmliche Die halbisolierende Schicht 34 weist Parameter auf, photolithographische Maskier- und Ätzverfahren bedie denjenigen der Schicht 24 der F i g. 2 gleichen, sie nutzt werden. Die so geätzte Siliziumdioxydschicr.l arbeitet im wesentlichen in gleicher Weise. Die halb- bildet den isolierenden Oxyd-Überzug 22. Dann wird isolierende Schicht 34 wird an einer Zwischenfläche Bor in die offen liegenden Gebiete der Unterlagen 2f zwischen dem Siliziumdioxyd und einer äußeren SiIi- 15 bei 1140⁰C eindiffundiert, um die p-Typ-Gebiete 21 zu ziumschicht bei Vorhandensein von Wärme gebildet. bilden, wobei die Oxydschicht 22 als Diffusionsmaske Die äußere Siliziumschicht wird dann durch herkömm- wirkt. Jede Borglas- oder Fremdstoffschicht die die liehe Maskierverfahren auf den Mittelteilen der p-Ge- Tendenz hat eine Oxydschichl zu bilden, wird mil biete 31 geschützt und an den anderen Stellen bis auf einem geeigneten Lösungsmittel oder Ätzmittel entdie Siliziummonoxydschicht 24 abgeätzt. Es sei be- 20 fernt. Um die Herstellungeines guten Ohmschen Konmerkt, daß die üblichen Ätzmittel für Silizium Silizium- taktes 25 an der Unterlage 20 zu erleichtern, wird munoxyd nicht ätzen. Phosphor in die offen liegenden Flächen der Unterlage

Die Maske wird dann entfernt, wobei die leitenden bei 925' C eindiffundiert. Dann wird eine etwaige Glas-Siliziuminseln 35 unmittelbar auf den p-Gcbieten 31 oder Fremdstoffschicht von der Oxydschicht 22 mil der Dioden frei bleiben. Die Siliziuminseln 35 können »5 einem geeigneten Lösungsmittel entfernt. In dem vorauf Wunsch nach außen über die Siliziummonoxyd- her nicht mit Bor dotierten Gebiet macht das Phosphn schicht 34 verbreitert werden, um die effektive Kapazi- das Material zu einem starken η 4 Material. Ein tat der Diodenübergänge weiter zu vergrößern. Dieses gute. Kontakt kann leicht an einem solchen Material Ergebnis kann einfach dadurch erzielt werden, daß die durch ein herkömmliches Verfahren unter Verwendunf duraufliegende Siliziumschicht nur in einem Netz aus 30 eines im Vakuum aufgedampften Metalls (ζ. Β. Gold engen Kanälen an Punkten in der Mitte zwischen den hergestellt werden. Die isolierende Siliziumdioxyd· benachbarten Dioden geätzt wird schicht 2H wird dann auf der rückwärtigen Oberfläche

Die halbisoliercndc Schicht 34 braucht nicht mit der Unterlage 20 in Anwesenheit von Dampf be

irgendeiner Vorspannungsquelle verbunden zu »erden. 950 C oder bei Temperaturen, die mehrere hundcrl

Trotzdem kann die Schicht 34 auf Wunsch mit der 3s Grad niedriger liegen, ausgebildet. Die entstehende Batterie 33 an einem Punkt verbunden werden, der Oxydschicht ist als feuchte Oxydschicht bekannt, sie

positiver als die Kathode (nicht dargestellt) ist. wenn hat offensichtlich eine günstige Wirkung bei der Her-

sie (die Schicht 34) die ρ-Gebiete 31 nicht be- absetning der Oberflächenrekomhination der indu-

rührt. zierten Pholoelektronen und Löcher an der rück-

Die Unterlage 30 ist über einen geeigneten Kontakt 40 w artigen Oberfläche der Unterlage 20. Die Elektrode

39 mit einem Belastiingswiderstand Ri. verbunden, der 27. z. B. eine dünne Schicht aus Gold oder einen·

seinerseits mit der Batterie 33 an einem Punkt verbun- anderen geeigneten Leit:r wird dann auf der feuchter

den ist, der positiv in Bezug auf die Kathode ist. Oxydschicht 28 auf der rückwärtigen Oberfläche im

Auf der rückwärtigen oder lichtempfangenden Ober- Vakuum aufgebracht. Zuletzt wird die halbisolicrende

fläche der Unterlage 30 wird eine lichtdurchlässige 45 Schicht 24 aus Siliziummonoxyd im Vakuum auf dei

isolierende Siliziumdioxydschicht 38 aufgebracht, wie Frontfläche der Anordnung auf die isolierende Schien!

es nachfolgend beschrieben wird, wobei die Schicht mit 22 und die p-Gebiete 21 aufgebracht. Sie wird be

einer halbdurchlässigen leitenden Elektrode 37. z. B. einer Temperatur von etwa lOOC bis zu einer Dick«

einer dinnen Goldscr.i.ht bedeckt wird. Die Elektrode von etwa 1 Mikrometer aufgebracht. Diese TemrerJtui

37 wird mit der Batterie 33 an einem Punkt ver- 50 wird gewöhnlich durch die Hitze erzeugt, die bei dem

bunden. der posiiiv in Bezug auf die Kathode sein Verdampfungsprozeß entsteht. Selb; Kerständi.ch kann

kann. die bei dem obigen Prozeß aufgebrachte halbisolie-

Im Betrieb dringen Elektronen des Strahls leicht in rende Schicht 24 auch Siliziummonoxyd, Zinksuifid,

die Siliziuminseln 35 ein und fließen zum nächsten Kadmiumsulfid, Antimontrisulfid. Arsentrisulfid, Anti-

Diodeniibergang zwischen einem p-Gebiet 31 und der 55 montriselenid. Arsentriselenid. Titanoxyd, Nickel- Unterlage 30, um die volle Vorspannung der Über- . oxyd, Mischungen aus den obigen Materialien odei

gange in Sperrichtung wiederherzustellen. Gleichzeitig Mischungen von Materialien hoher Leitfähigkeit und

ßieüt eine entsprechende Ladung im Widerstand Ri. niedriger Leitfähigkeit sein.

des Ausgangskreises. Die Auftreffelektrode wird dann in der Kamerain einer Weise die derjenigen der entsprechenden 60 röhre in der in F i g. 1 dargestellten Weise zusammen· Bauteile bei der Ausführung der F i g. 2 gleicht, er- gebaut und bei erhöhter Temperatur gebacken, um höhen der Isolator 38 und die Elektrode 37 die Wirk- occludierte Gase auszutreiben,
samkeit der Verwendung der Elektronenlöcher-Paare. Die Auftreffeiektroden-Anordnung der F i g. 1 kann die durch das Licht erzeugt werden, das durch sie 7ur entweder durch das Verfahren hergestellt werden, das Unterlage 30 geht. ⁶5 unten in Form des Biockdiagramms der Tabelle ί dar-Hs werden nun Herstellungsverfahren im einzelnen gestellt ist. oder durch das Verfahren, das unten in bcschrieben: Form des Blockdiagramms der Tabelle Il dargc-I ür eine Einrichtung mit einer Empfindlichkeit im stellt ibt.

Tabelle I

Vorbereiten der n-Typ-Unlerlage

Ausbilden des SiOj-C'bcr/uges

Maskieren und Auen von Löchern im SiO24lberzug

Hilden der p-Gebiele

Entfernen des Borglas und Maskieren

Herstellen des Ohmschen Kontaktes an der Unterlage

,

Aufbringen der Siliziumschicht

Erwärmen im Vakuum, um einen Teil der SiO,-Schiehl zu SiO zu reduzieren

,

Wegätzen des Siliziums bis zum SiO. wobei getrennte Schichten von Si auf den p-Gebieten bleiben

Zeiten sind nicht kntisch und können sich innerhalb weiter Grenzen Indern. Die Dauer der fortgesetzten Erwärmung reicht aus, um sicherzustellen, daß die halbisolierende Schicht 34 direkt die p-Gebiele 31 berührt. Schließlich wird so viel des darüberliegenden Silizium weggeätzt, wie benötigt wird, um die Silizium* inseln 35 voneinander zu trennen. Die Silizium* monoxyd-Schicht 34 bleibt intakt, da sie durch das Ätzmittel für Silizium nicht angeätzt wird.

ίο -Die Auftreffeleklroden-Anordnung der F i g. 3 kann durch das Verfahren hergestellt werden, das in der nachfolgenden Tabelle Il dargestellt ist.

Tabelle Il

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Bei der Ausführung des Verfahrens der Tabelle I wird die Unterlage 30 vorbereitet und der isolierende Sili/iiimdiimd-('^;bcr/iig32 mit einer Anordnung \on so Löchern in der Weise ausgebildet, die für die Ausführung der Fig. 2 beschrieben wurde. Die Löcher im (^;herziip32 haben einen Durchmesser \on S Mikrometern und einen Miltenabsland von 20 Mikrometern. Die p-( iehicte JU und der Ohmsche Kontakt 39 werden wie \orhcr durch Arbeitsgänge ausgebildet, die eine Hor-Diffusion und eine nachfolgende Phosphor-Diffusiiin umfassen. Ls wird eine Siliziumschicht im Vakuum bei einer Temperatur \on etwa 100 C bis Zu einer Tiefe \on einem halben Mikrometer über der Oxidschicht 32 und den p-Gchiclcn 31 aufgebracht. Wie vorher reicht die Wärme \om Vcrdainpfungspnvell aus. um diese Temperatur zu erzeugen. Durch eine fnrlücset/le erwärmung auf eine erhöhte Temperatur \iiii etwa 1(KK) (' etwa .¹O Minuten lang, wird (<$ dann em I eil der isolierenden Sili/iiumlioxyd-Schichl M ΐι-·ίMx-ifrl. um die lialliisnliereiulc Sili/itiminointxul-Stlii In 14 zu bilden. Dii-se Tcmpcmliiruerle und

Vorbereiten der n-Typ-Unterlnge	-
	Wegätzen von Silizium bis zum SiO. wobei getrennte Schichten von Si auf den p-Gebieten bleiben
Bilden des SiO,-Übcrzuges
Maskieren und Atzen von Löchern im SiOä-Überzug
Aufdampfen von Silizium auf die ganze Fläche
Eindiffundieren von Bor durch die Siliziumschicht, um p-Gebiete zu bilden
Herstellen des Ohmschen Kontaktes an der Unterlage
Fortsetzen der Erwärmung zur Bildung der SiO,-Schicht unter der Si-Schicht
>

Die Unterlage 30 wird vorbereitet und die isolierende Siliziumdioxydschicht 32 mit einer Anordnung von Löchern in der für die Ausführung der Fig. 2 beschriebenen Weise ausgebildet. Be%i>r irgendeine Diffusion stattfindet, wird eine Silizium-Schicht im Vakuum bei einer Temperatur von etwa !(M) C bis zu einer liefe \<>n etwa ',_ä Mikrometer auf der Sili/iiimoxul-Schich! 32 und den Löchern wie beim Verfahren der I abelle I aufgebracht. Dann wird H> >r bei I M(I C durch die \orliei in die Löcher aufschr.ichle Sili/iiim-

schicht in die darunterliegende Unterlage 30 eindiffundiert, um die p-Typ-Gebie(e 31 und die zugehörigen Übergänge zu bilden. Da die Oxydschicht 32 nun durch das Silizium geschützt ist, wird keine Borglasoder Fremdstoffschicht auf dem Oxyd gebildet. Die Phosphor-Diffusion kann nun auf dem Teil der Auftreffelektrode stattfinden, der als Ohmscher Kontakt dient. Der Kontakt wird an der Unterlage 30 angebracht. Während dieser beiden Diffusionen bildet sich die isolierende Siliziummonoxyd-Schicht 34 automatisch unter der darüberliegenden Silizium-Schicht aus, doch kann die Erwärmung, wenn nötig, forlgesetzt werden, um die Bildung der Siliziummonoxyd-Schicht zu beenden. Schließlich wird so viel des darüberliegenden Siliziums weggeätzt, wir. notwendig ist, um die Siliziuminseln 35 voneinander zu trennen. Die Siliziummonoxyd-Schicht 34 bleibt intakt.

Der Prozeß der Tabelle II hat gegenüber dem Prozeß der Tabelle I den Vorteil, daß die Siliziumschicht über der isolierenden Siliziumdioxyd-Schicht 32 die Bildung von Löchern verhindert, die sonst die Tendenz haben, entweder während jeder Diffusion oder während der nach/olgenden Entfernung von Glas oder ähnlichen Fremdstoffschichten aufzutreten. Auch erfordert er keine zusätzliche Wärmebehandlung der fertigen Auftreffelektrode, wie der Prozeß der Tabelle I.

Die halbisolierende Schicht kann auf die Auftreffeleklrodenoberfläche dadurch aufgedampft werden, daß Silizium in einem gemischten Gasplasma auf die Siliziumdioxyd-Schicht und die Löcher aufgesprüht wird, um einen halbisolierenden Film zu bilden, z. B. kann ein gemischter Silizium-Siliziumnitrid-Film durch Aufsprühen von Silizium durch ein gemischtes Stickstoffargonplasma aufgebracht werden. Das Plasma liefert automatisch die richtigen Bedingungen, da es durch Anlegen von Mikrowellenenergie in einem Bereich erhalten wird, der durch die Materialien bestimmt ist. innerhalb dieses Bereiches kann das Verhältnis von Stickstoff zu Argon im Plasma geregelt werden, um das Verhältnis von Silizium zu Siliziumnitrid im aufgebrachten Film und damit den spezifischen Widerstand des Fihie zu regeln. Die Dicke liegt im Bereich von l bis 3 Mikrometer, sie ist durch die Dauer des Sprühens bestimmt. Eine Information über Prozesse dieser Art findet sich in der USA.-Patentschrift 3 287 243 vom 22. II. 1966. Der entstehende S Film ist ein Beispiel für eine Mischung aus einem Material mil hoher Leitfähigkeit (Silizium) und einem Material mit geringer Leitfähigkeit (Siliziumnitrid) für die hulbisolierende Schicht.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Speicherelektrodenanordnung mit einer halbleitenden Scheibe, die mit einer Anordnung von sich bis zu einer ersten Oberfläche der Scheibe erstreckenden pn-Übergängen versehen ist. wobei die

IS pn-Übergänge gegen einen abtastenden Llektronenstrahl durch einen isolierenden Überzug abgeschirmt sind, der auf der ersten Oberfläche über zentralen Gebieten der pn-Übergäiige Löcher aufweist, dadurch gekennzeichnet, dalJ

ao sich eine durchgehende Materialschicht (24) über den Überzug (22) erstreckt, welche eine Entladungszeitkonstante hat, die größer als die Bildperiode der Abtastung und geringer als die Retaxatiuns/eit des isolierenden Überzugs (22) ist,

2. Speicherelektrodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialschicht (24) über dem isolierenden Überzug (22) aus Antimontrisiilfid, Kadmiumsulfid, Siliziummonoxyd, Nickeloxyd, Titanoxyd, Zinksiilfid, Arsentrisulfid, Antimontriselenid, Arsentriselenid oder Mischungen hiervon oder aus einer Mischung von Silizium und Siliziumnitrid besteht.

3. Speicherelektrodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialschicht eine Entiadungszeitkonstante zwischen 0,1 und 1 Sekunde hat.

4. Speicherelektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende Überzug (22) durch eine Siliziumdioxydschicht und die darüberliegcnde Materialschicht (24) durch eine Siliziummono^ydschicht gebildet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen