DE2350527A1

DE2350527A1 - Ladungsspeichertargetelektrode und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE2350527A1
Application number: DE19732350527
Authority: DE
Inventors: Wolf D Frobenius
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1972-10-11
Filing date: 1973-10-09
Publication date: 1974-04-18
Also published as: US3805126A; NL7313916A; CA967221A; GB1445586A; JPS5223205B2; JPS4974429A; FR2203163B1; FR2203163A1

Description

DiPL-ING. KLAUS NEUBECKER

Patentanwalt £ d ü U O i /

4 Düsseldorf 1 · Schadowplatz 9

Düsseldorf, 02.10.1973
73140

Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pennsylvania, v. St. A.

Ladungsspeichertargetelektrode und Verfahren zu deren
Herstellung

Die Erfindung betrifft Ladungsspeichertargetelektroden.

Es sind verschiedene Arten derartiger Ladungsspeichereinrichtungen bekannt. Bei einer Art wird die Eingangsstrahlung in der Form von Licht direkt auf die Ladungsspeichertargetelektrode gerichtet, so daß ein Ladungsabbild erzeugt wird, welches durch einen Elektronenstrahl ausgelesen wird. Ein Beispiel einer derartigen Einrichtung ist eine herkömmliche Vidiconkameraröhre .Andere Arten von Kameraröhren, beispielsweise Aufnahmeröhren mit Sekundärelektronenleitung (SEC) wandeln die Eingangslichtstrahlung in ein Elektronenabbild um, welches auf die Targetelektrode gerichtet wird. Hier wird wiederum das in der Speichertargetelektrode erzeugte Ladungsabbild mittels eines Elektronenstrahles ausgelesen. Bei einer anderen Art einer Aufnahmeröhre ist ein Halbleiterplättchen mit einem Muster
von Bezirken mit entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp gegenüber dem Halbleiterplättchen auf einer Fläche des Plättchens vorgesehen,
welches durch einen elektronischen Lesestrahl abgetastet^wird. Die Bereiche sind voneinander getrennt und bilden einen Gleichrichterübergang mit dem Halbleitersubstrat. Die Strahlen in der Form von Elektronen oder Licht werden auf das Substrat vom Eingang oder der •gegenüberliegenden Seite der Targetelektrode gegenüber dem Lesestrahl gerichtet, so daß Paare von Defektelektronen erzeugt werden. Die übergänge werden in Sperrichtung vorgespannt, und die Minori-

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tätsträger wirken dieser Sperrspannung entgegen. Eine derartige Einrichtung ist in den US Patentschriften 3 Oll 089 und 3 403 284 erläutert. Derartige Einrichtungen werden allgemein als Siliziumdioden-Targetelektroden bezeichnet. Die Diodenanordnung besteht aus einer Anordnung von räumlich verteilten Dioden auf einer einzigen Scheibe aus einem Halbleitermaterial, beispielsweise Silizium. Im Betrieb wird ein Abbild der betrachteten Szene auf die Eingangsseite des Plättchens fokussiert. Die gegenüberliegende Fläche des Plättchens, die Auslesefläche, ist mit einer Diodenmatrix versehen, welche mittels Diffusion durch Öffnungen in einer isolierenden Oxydschicht gebildet wird. Diese Dioden erhalten ursprünglich eine Sperrspannung, und in den Bereichen der Targetelektrode, welche durch das Eingangsabbild belichtet sind, gelangen durch Lichteinfall erzeugte Träger zu der Auslesefläche und entladen die Dioden in einzelnen Bereichen. Wenn die Ausleseseite der Targetelektrode mit einem Elektronenstrahl abgetastet worden ist, nehmen diese entladenen Dioden Strom auf und kehren in ihren Sperrzustand zurück. Der Stromfluß durch einen externen Ladewiderstand bildet ein Videosignal, von welchem ein Abbild auf einem Fernsehmonitor aufgebaut v/erden kann. Eine Erweiterung einer derartigen Lichteingangs-Targetelektrode besteht in der Verwendung eines Targets, bei dem das Lichtabbild zunächst auf eine Photokathode fokussiert wird und dann die emittierten Photoelektronen wiederum von der Photokathode durch ein elektrisches Feld beschleunigt und auf den Eingang des Targets fokussiert werden. Die durch die Photoelektronen erzeugten Träger haben die gleiche Funktion wie ein durch den Lichteinfall erzeugter vorstehend beschriebener Träger. Die zweite Art von Röhren ist jedoch viel empfindlicher.

Eine zusätzliche Verbesserung der Targetstruktur besteht darin, daß eine dünne n+ Schicht auf der Vorder- oder Eingangsfläche einer Siliziumdioden-Targetelektrode vom n-Leitfähigkeitstyp gebildet wird, wie von D.K. Schroder et al in "Journal of Applied Physics", Band 41, Nr. 12, 5Ο38.-5Ο4Ο, 19. November 197Ο beschrieben wird. Die Wirkung'dieser Schicht besteht darin, einen Feldbereich vorzusehen, der den Transport der Minoritätsträger (Defektelektronen) unterstützt, die durch das eintreffende Licht oder die Elektronen zu den p-n Übergängen geschaffen werden. Da die Rekombinationsge-

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schwindigkeit dieser Träger an der Eingangsfläche sehr hoch ist, ergibt dieses Merkmal Targetelektroden, welche einen Hohen Wirkungsgrad bei der Umwandlung von Elektronen oder Licht in gesammelte Träger haben. ■ -

Damit der abtastende, lesende Elektronenstrahl in den einzelnen Diodenbereichen erfaßt werden kann und nicht durch die Ladung abgelenkt wird, welche sich in der umgebenden Isolationsschicht aufzubauen pflegt, wurden zwei Lösungsversuche vorgeschlagen. Der eine bestand darin, die gesamte Leseseite der Targetelektrode mit einer Widerstandsschicht zu bedecken, welche es ermöglicht, daß die Ladung der Isolierschicht abgeleitet wird. Gemäß dem zweiten Vorschlag wird der größte Teil der Isolierschicht gegenüber dem Elektronenstrahl mit einem leitfähigen Kontaktsteg abgeschirmt, der für jeden Bereich vorgesehen ist und sich von jedem Bereich aus erstreckt und durch einen sehr kleinen Raum getrennt ist.

Ein Problem bei diesen Arten von Targetelektroden besteht in der Reaktion auf einen sehr hellen Lichtfleck in dem Abbild. Normalerweise diffundieren die Träger, welche in dem örtlichen Bereich der Zone vom n-Leitfähigkeitstyp oder Substrat des Plättchens erzeugt werden, zu dem nächsten Übergang mit sehr wenig seitlicher Ablenkung. Bei intensiver Beleuchtung bewirkt die hohe Konzentration der erzeugten Träger ein beträchtliches seitliches Diffusionsfeld» und die angrenzenden Dioden werden über einen viel größeren Bereich entladen als demjenigen, der auf der Eingangsfläche beleuchtet wurde. Diese Erscheinung wird als Überstrahlen bezeichnet und bewirkt unter bestimmten Bedingungen eine Verdunklung der gesamten abgebildeten Szene. Eine Lösung dieses Problems ist in der anhängigen amerikanischen Patentschrift SN 157 898 (Green) erläutert. Die in jener anhängigen Patentanmeldung beschriebene Lösung besteht darin, daß η+ Schutzringe um jede Diode gelegt werden, welche die seitli-, ehe Trägerdiffusion begrenzen. Derartige Einrichtungen sind manchmal schwierig herzustellen, da sie zwei Photomaskierungsverfahren erfordern. Zusätzlich führen derartige Strukturen nicht zu einer vollständigen Trennung der Dioden voneinander, was auf bestimmten kritischen Kriterien bei der Ipnendotierung beruht.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es insbesondere, eine Targetelektrode zu schaffen, welche keine störende Überstrahlungseffekte

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hat. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer diese Aufgabe lösenden Targetelektrode ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Plättchen aus Halbleitermaterial mit ersten und zweiten Hauptflächen und mehreren säulenförmigen Bezirken vorgesehen wird, welche sich von der ersten Fläche aus erstrecken und einen p-n übergang in jedem säulenförmigen Bezirk ausbilden, eine Isolierschicht auf den Seiten der säulenförmigen Bezirke und dem verbleibenden Abschnitt der ersten Fläche vorgesehen wird, eine erste elektrisch leitfähige-Schicht über den säulenförmigen Bezirken und den verbleibenden Abschnitten der ersten Fläche aufgedampft wird, ein Photowiderstandsmaterial über der ersten Fläche der Speichertargetelektrode durch Rotation verteilt wird, so daß eine Ätzmaske über den säulenförmigen Bezirken und dem verbleibenden Abschnitt der ersten Fläche erzeugt wird, die einen freigelegten Abschnitt nahe dem Außenumfang der Oberseite der säulenförmigen Bezirke hat, die erste Fläche des Plättchens geätzt wird, so daß die erste elektrisch leitfähige Schicht von dem freigelegten Bereich und von dem angrenzenden Bereich der Oberfläche des säulenförmigen Bezirkes und wenigstens einem Teil der Seitenflächen dieser Bezirke entfernt wird, die Widerstandsschicht entfernt wird und eine zweite elektrisch leitfähige Schicht auf der verbleibenden ersten elektrisch leitfähigen Schicht in einer Höhe elektroplattiert wird, die geringer als diejenige der säulenförmigen Bezirke ist, so daß eine gitterartige Tragschicht gebildet wird.

Die auf Eingangsstrahlen empfindliche Speichertargetelektrode gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein elektroplattiertes elektrisch leitfähiges Traggitter vorgesehen ist, mehrere Halbleiterspeicher-Säulenbezirke räumlich in dem Traggitter verteilt sind, in welchem ein Speicherbezirk sich in einem der Zwischenräume des Gitters befindet, die Speicherbezirke ein erstes sich über eine erste Fläche des Traggitters erstreckendes Ende haben, jeder der Speicherbezirke einen elektroplattieren, elektrischen Kontaktbezirk hat, der auf dem ersten Ende vorgesehen ist und einen größeren Bereich als der Querschnitt des ersten Endes des Speicherbezirkes hat, die elektrischen Kontaktbezirke zur Aufnahme eines Elektronenstrahles angeordnet sind, ein p-n Obergang in dem Speicherbezirk vorgesehen ist, eine elektrisch leitfähige Einrichtung den

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Speicherbezirken zugeordnet ist, so daß ein der gespeicherten Information entsprechendes Signal abgegeben wird, wenn eine Eingangsstrahlung auf die zweiten Enden der Speicherbezirke auftrifft.

Die Speichertargetelektrode enthält daher ein elektrisch leitfähiges Traggitter, bei welchem Halbleiter-Speicherstellen zwischen den Zwischenräumen des Traggitters und isoliert von diesen vorgesehen sind. Auf diese Weise sind die Halbleiter-Speicherstellen vollständig von den anderen Speicherstellen in der Targetelektrode isoliert. Das Gitter mit der Isolierschicht ergibt eine Sperre, durch welche eine seitliche Ausbreitung der Ladungsträger, welche innerhalb des Halbleiterbezirkes erzeugt werden, zu angrenzenden Speicherstellen verhindert wird. Weiterhin wird ein Halbleiterplättchen mit mehreren säulenförmigen Bezirken vorgesehen, die sich über einem Substratabschnitt mit Übergangsbereichen in den Säulenbereichen erstrecken, welche die Speicherstellen bilden. Die Isolierschicht erstreckt sich über die Seiten der Säulenbezirke und die umgebenden Mulden. Ein elektrisches Material ist in die Mulden zwischen den Säulenbezirken elektroplattiert, so daß die Muldenbezirke aufgefüllt werden und dadurch ein elektrisch leitfähiges Traggitter gebildet wird. Das Halbleiterplättchen wird dann weggeätzt und läßt die Säulenbezirke zurück, die innerhalb der Zwischenräume des leitfähigen Traggitters angeordnet sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert; es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Aufnahmeröhre mit einer Targetelektrode gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teiles der Targetelektrode gemäß Eig. 1,

Fig. 3 eine Aufsicht auf die Targetelektrode gemäß Fig. 1,

Fig. 4 eine bodenseitige Ansicht der Targetelektrode gemäß Fig. 1 und

Fig. 5 bis 21

Verfahrensstufen bei der Herstellung der Targetelektrode gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine Aufnahmeröhre dargestellt, welche einen evakuierten Kolben 10 mit einem Rohrkörper 12 enthält, dessen eines Ende durch einen Röhrenfuß 14 abgeschlossen ist. Der Röhrenfuß 14 ent-

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hält auch nicht dargestellte Durchführungen, über welche die Elektroden in dem Kolben 10 mit Spannung versorgt werden. Das andere Ende des Rohrkörpers 12 ist durch eine Schirmplatte 2O abgeschlossen. Die Schirmplatte 20 besteht, aus einem Material, das durchlässig gegenüber der Eingangsstrahlung von einer zu betrachtenden Szene ist. Ein geeignetes Material für eine Schirmplatte 20 ist Glas oder Quarz. Die Schirmplatte 20 kann aus optischem Fasermaterial bestehen. Auf der Innenfläche der Schirmplatte 20 ist eine Photokathode 22 vorgesehen, Die Photokathode 22 kann beispielsweise aus einem Alkalirnaterial bestehen, welches auf die Eingangs- . strahlung anspricht. Die Photokathode 22 absorbiert die aufgenommene Strahlung und fokussiert sie auf eine Linse 25. Zwischen der Photokathode 22 und einem Targetglied 24 befindet sich eine Elektronenkanone 26 für den Lesestrahl. Die von der Photokathode emittierten Photoelektronen werden durch geeignete Einrichtungen, beispielsweise eine Elektrode 27 auf die Targetelektrode 24 gerichtet. Einrichtungen zur Abbildung der Photoelektronen auf die Targetelektrode sind allgemein bekannt und in den Bänden 1 und 2 des Buches "Photoelectronic Imaging Devices", Plenum Press, New York, London, 1971 erläutert.

Die Elektronenkanone 26 ist an dem der Photokathode 22 gegenüberliegenden Ende des Kolbens 10 angeordnet und erzeugt einen punktförmigen Elektronenstrahl zum Abtasten eines Rasters auf der Ausgangsseite der Targetelektrode 24. Die Elektronenkanone .26 besteht aus wenigstens einer Kathode 28, die Massepotential haben kann. Die Elektronenkanone 26 kann auch ein Steuergitter 30 und eine Fokussierelektrode 32 aufweisen. Neben dem Targetglied bzw. der Targetelektrode 24 kann ein Gitterglied 34 vorgesehen sein, das gegenüber Masse auf einem positiven Potential von etwa 500 V gehalten wird. Die Elektronenkanone 26 kann entweder durch elektrostatische oder durch elektromagnetische Einrichtungen fokussiert werden. Um den äußeren Abschnitt des Rohrkörpers 12 herum ist eine elektromagnetische Fokussierspule^ 36 angeordnet. Die Ablenkeinrichtung kann auch elektrostatisch oder elektromagnetisch arbeiten und ist beispielsweise als Magnetspule 38 dargestellt. Die Photokathode 22 kann mit einer Potentialquelle 57 für ein negatives Potential von IO 0OO V verbunden sein. Die Targetelektrode 24 wird durch eine

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Potentialquelle 42 auf einem positiven Potential von etwa 10 V gegenüber Masse gehalten. Zwischen der Spannungsquelle 42 und der Targetelektrode 24 ist ein Widerstand 44 vorgesehen, der das Ausgangssignal von der Einrichtung ableitet.

Der Aufbau der Targetelektrode 24 ist in Fig. 2, 3 und 4 dargestellt. Die Targetelektrode 24 enthält ein elektrisch leitfähiges Gitter 50 und Säulenbezirke 54 in den Zwischenräumen 56 des Gitters 50. Die Säulen 54 bestehen aus einem Halbleitermaterial, beispielsweise Silizium mit einer Sperrschicht 60 aus Isoliermaterial, beispielsweise aus Siliziumdioxyd, welches zwischen der Säule 54 und dem Gitter 50 angeordnet ist. Die Säule 54 enthält einen Siliziumbezirk 62 vom n-Leitfähigkeitstyp, der sich innerhalb der Zwischenräume 56 befindet. Ein Teil der Säule 54 erstreckt sich über das Gitter 50, und der obere Abschnitt der Säule 54 ist mit einem p+ Bezirk 54 versehen, der einen Übergang 66 mit dem Bezirk 62 bildet. Auf der Säule 54 ist ein elektrischer Kontaktsteg' 70 vorgesehen, der sich über die Säule 54 hinaus erstreckt, so daß er nicht nur die Zwischenräume 56 in dem Gitter 50 sondern auch einen wesentlichen Abschnitt des leitfähigen Gitters 50 überdeckt. Eine elektrisch leitfähige Schicht 72 ist auf der unteren Fläche der Targetelektrode 24 vorgesehen und ergibt einen elektrischen Kontakt mit allen Siliziumsäulen 54 innerhalb des Targetaufbaus. Die Schicht 52 besteht aus irgendeinem geeigneten elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise Gold. Die Stärke dieser Schicht 72 beträgt etwa 50 8, so daß sie den eintreffendem Elektonenstrahl oder die auf den Siliziumbezirk 62 gerichteten Lichtstrahl im wesentlichen nicht stört.

Bei der Herstellung des unter Bezugnahme auf Fig« 2 bis 4 erläuterten Targets wird von einem Plättchen 51 gemäß Fig. 5 ausgegangen, welches aus einem Halbleitermaterial^ beispielsweise SilizLum vom n-Leitfähigkeitstyp besteht und einen spezifischen Widerstand von etwa IO Ohm/cm und einen Durchmesser von etwa 30 mm und eine Stärke von etwa 0,4 mm hat. Die Kristallausrichtung kann beispielsweise die Struktur 100 haben, so daß der ÄtzVorgang sich bevorzugt in der vertikalen Richtung und nur vernachlässigbar in der seitlichen Richtung abspielt. Die erste Verfahrensstufe besteht in der Herstellung einer Ätzmaske. Diese wird durch eine Isolierschicht 73, beispielsweise eine Oxydschicht auf den oberen und unteren Flächen

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gemäß Fig. 6 gebildet. Die Stärke der Schichten 73 beträgt etwa 10 000 8. Die Oxydschicht 73 kann durch thermische Oxydation bei etwa HOO⁰C während 3 Stunden in einer Sauerstoffatmosphäre erfolgen. Die nächste Verfahrensstufe besteht darin, daß eine Photowiderstandsschicht 75 auf der oberen Oxydschicht 73 ausgebildet wird. Hierzu kann ein negativ wirksames Photowiderstandsmaterial verwendet werden. Die Photowiderstandsschicht 75 wird in bekannter Weise durch eine Maske einer Strahlung ausgesetzt, so daß die belichteten Bezirke weniger löslich werden und die unbelichteten Bezirke, welche löslich sind, durch einen Waschvorgang entfernt werden können, wobei ein Mosaikmuster aus Inselbezirken mit Photowiderstandsmaterial auf der oberen Siliziumoxydschicht 73 ausgebildet wird. Dann wird der freigelegte Abschnitt der Siliziumoxydschicht 73 weggeätzt, so daß sich die in Fig. 7 dargestellte Struktur ergibt. Bei diesem Ätzvorgang kann gepufferte Flußsäure verwendet werden. Der nächste Verfahrensschritt besteht darin, daß das Siliziumplättchen 71 tief geätzt wird. Es wird eine Ätzlösung verwendet, welche mit dem Silizium aber nicht mit dem Siliziumoxyd reagiert. Hierzu ist eine Lösung aus etwa 25 Teilen HNO₃, 10 Teilen Essigsäure und 3 Teilen Flußsäure geeignet. Diese Behandlung dauert 90 s, und dabei ergibt sich die Struktur gemäß Fig. 8. Die Widerstandsschicht 75 wird dann entfernt. Es wird dann ein geeigneter ÄtzVorgang durchgeführt, damit die Oxydätzmaske 73 weggeätzt werden kann. Es werden Muldenbezirke 58 geätzt, um die Säulen 54 zu bilden. Dieses kann durch eine gepufferte Flußsäure erfolgen, und die sich ergebende Struktur ist in Fig. 9 dargestellt.

Der nächste Verfahrensschritt besteht darin, daß eine Isolierschicht 69 über der säulenförmigen Fläche vorgesehen wird. Das Oxydmittel kann denjenigen der Schicht 73 entsprechen-und wird auf der oberen Fläche des Plättchens gemäß Fig. 10 aufgebracht. Dann wird eine Oxydschicht 77 gemäß Fig. 11 auf der Schicht 69 aufgebracht. Hierzu kann beispielsweise ein positiv reagierendes Widerstandsmaterial verwendet werden, welches über die Mesaseite der Targetelektrode durch Rotation verteilt wird, vorgebacken und entwickelt wird, welches aber nicht dem Licht ausgesetzt wird, so daß eine gegen Ätzen beständige Widerstandsschicht 77 erhalten wird. Bei diesem Vorgang kann die Drehzahl etwa 3500 UpM während einer Dauer von 30 s betragen. Die Viskosität beträgt etwa 36 cp. Wegen

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den scharfen Rändern der Säulen 54 bedeckt das Widerstandsmaterial nicht den Rand oder Bereich 78, der die Oberseite der isolierten Säule 54 genau umreißt. Die zwischen der Oberfläche und der Seite der isolierten Säule 54 gebildete Ecke hat einen Krümmungsradius von etwa 1000 S. Der Krümmungsradius sollte nicht größer als 1 Mikron sein. Dieser scharfe Rand verhindert eine Widerstandsadhäsion. Dann wird die obere Fläche des Plättchens beispielsweise mit gepufferter Flußsäure während 10 min geätzt. Durch diesen ÄtzVorgang wird die Siliziumdioxydschicht 69 in dem freigelegten Bereich 78 und auch die Schicht 69 unter der Widerstandsschicht 77 angegriffen, so daß beide Schichten zusammenbrechen. Diese Hinterschneidung setzt sich mit der gleichen Geschwindigkeit horizontal an der Spitze wie an den vertikalen Seiten der Säulen 54 fort«, Die Oxyd- und Widerstandsschichten 69 und 77 werden von der Spitze der Säule entfernt, bevor die Seiten der Säule 54 vollständig losgelöst werden, so daß eine Oxydschicht 69 auf den Seiten der Säulen 54 verbleibt, wie in Fig. 12 dargestellt ist. Dann wird ein geeignetes Material, beispielsweise Bor, vom p-Leitfähigkeitstyp in die Spitze der Säule 54 diffundiert, so daß sich der Bezirk 64 bildet.

Das Plättchen kann dann durch einen ÄtzVorgang verdünnt werden, indem die untere bzw. innere Seite des Plättchens 71 weggeätzt wird, so daß zwischen der ausgesparten Fläche der Mulde 58 und der Innenfläche etwa 10 Mikron verbleiben. Ein geeignetes Ätzmittel ist eine Lösung von etwa 25 Teilen HNO₃, 10 Teilen Essigsäure und 6 Teilen Flußsäure. Dann wird eine n+ Schicht in die Eingangsseite der Targetelektrode in einer Umgebung von POCL., während 45 min bei 900 C diffundiert, was zu einer Phosphordiffusion der Oberfläche führt. Hierdurch ergibt sich ein Gettervorgang. Es kann erforderlich sein, etwa 60 s mit gepuffertem Fluorwasserstoff (HF) zu puffern, um ein dünnes Oxyd von der Säulenfläche zu entfernen. Dann wird das Plättchen bei 400 C etwa 60 min in einer Wasserstoffatmosphäre erhitzt, wobei sich die Struktur gemäß Fig. 13 ergibt.

Der nächste Verfahrensschritt besteht darin, eine dünne (Pilot)-Schicht 81 von ungefähr lOO 2 Titan und dann 300 8 Gold auf die obere Fläche des Plättchens gemäß Fig. 14 aufzudampfen. Die Schicht 81 wird dann über der gesamten oberen Fläche auf die Ausgangsseite der Speicherelektrode 24 aufgebracht. Danach wird die Targetelek-

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trode wieder mit einer Widerstandsschicht 83 versehen, wie unter Bezugnahme auf Fig. 11 beschrieben wurde, und durch Rotation auf die Fläche aufgebracht, so daß die Struktur gemäß Fig. 15 erhalten wird. Dieses Verfahren ist in der anhängigen US Patentanmeldung SN 296 718 (Frobenius) beschrieben.

Dann wird die Schicht 81 von der Spitze der Säule 54 sowie ein Teil der Seitenflächen gemäß Fig. 16 entfernt. Ein geeignetes Ätzmittel hierfür ist Königswasser, wenn Gold entfernt werden soll, wonach verdünnte Fluorsäure (1 Teil Fluorsäure auf 50 Teile H2O) für die Entfernung von Titan verwendet werden kann.

Die verbleibende Widerstandsschicht 83 wird in einem geeigneten Lösungsmittel, beispielsweise Azeton, entfernt und läßt die Schicht 81 auf den Oberflächen der Mulde gemäß Fig. 16 zurück. Durch diesen Plattierungsvorgang wird die Gittermembran 50 gemäß Fig. 17 gebildet. Die Stärke des zentralen Abschnittes des plattierten Gitters kann etwa 3 Mikron betragen. Der Plattierungsvorgang erfolgt, indem die Targetelektrode in eine Goldplattierlösung eingetaucht wird. Dann wird eine elektrische Verbindung zu der Schicht 81 hergestellt und diese auf negativem Potential gehalten. Parallel zu der !säulenartigen Fläche der Targetelektrode und im Abstand von etwa 50 mm wird eine Elektrode mit positivem Potential angeordnet« Diese Elektrode kann aus Platin bestehen. Um den Stromfluß zu stabilisieren, kann ein Widerstand mit typischerweise 100 0hm in Reihe mit der Speicherelektrode geschaltet werden. Das Plattierungsbad wird bei 55 C gehalten und stark umgerührt. Das negative Potential für die

Schicht 81 wird erhöht, bis eine Stromdichte von etwa 0,2 mA/cm erreicht ist, und diese Stromdichte wird dann aufrechterhalten. Ein Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die Dichte des Plattierungsstromes nicht kritisch ist.- Eine plattierte Stärke von etwa 3 Mikron wird in dem Zentrum des ausgesparten Bereichs während etwa 45 min aufrechterhalten, der ein metallisches Gitter in der Mulde bildet. Die sich ergebende Struktur ist in Fig. 17 dargestellt.

Dann werden elektrische Kontakte 70 hergestellt. Hierzu wird zunächst wiederum eine Elektroplattierungsschxcht ("Pilotschicht") 85 aufgedampft, ähnlich wie es unter Bezugnahme auf Fig. 18 beschrieben wurde. Sodann wird eine Widerstandsschicht 87 auf die

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Schicht 83 entsprechend Fig* 19 durch Rotation aufgebracht. Hierzu wird wiederum ein Widerstandsmaterial wie in Fig„ 15 vorgesehen, um die freiliegenden Bereiche 89 zu erhalten» Der nächste Verfahrensschritt besteht darin, daß die leitfähigen Kontakte 70 auf die Spitzen der Säulen 54 elektroplattiert werden_? so daß die in Fig.20 dargestellte Struktur erhalten wird» Die plattierten Kontakte berühren das plattierte Netz nichts so daß Diodenkurzschlüsse vermieden werden* Hierzu wird das vorgenannte Plattierungsverfahren angewendet,, Sodann wird die Photowiderstandsschicht 87 von der oberen Fläche des Plättchens durch einen Waschvorgang in Azeton entfernt. Der nächste Schritt besteht wieder darin, die Targetelektrode 24 durch die genannten Mittel zu verdünnen_β Dieser Verdünnungsvorgang wird fortgesetzt? bis das Substrat 71 vollständig entfernt ist, d.h. daß die Siliziumdioxydschicht 69 in dem Muldenbereich freiliegt und die Basis der Säulen 54 zur Eingangsseite der Targetelektrode 24 wird und nur die Siliziumsäulen 54 mit ihrer Schicht 69 übrig bleiben, die in dem plattierten Gitter 70 gemäß Fig« 21 eingebettet sind. Das Entfernen der Siliziummembran oder des Substrates erfordert eine genaue Steuerung, damit das Silizium gleichförmig entfernt und eine'lokale übermäßige Ätzung vermieden wird^

Ein anderes mögliches Verfahren besteht darin, daß ein Substrat mit einer epitaxial gewachsenen Schicht vom n-=Leitfähigkeitstyp auf einem n+ Substrat gezüchtet wird, wobei das n+ Material während des Ätzvorganges entfernt wird und die η-Schicht aus epitaxialem Silizium die Säulen ergibt. Hierbei wird das Silizium noch gleichförmiger entfernt, da die n+ Schicht schneller geätzt wird, als die η-Schicht, und zwar im umgekehrten Verhältnis zu dem spezifischen Widerstand der Schichten« In einigen Fällen kann es erstrebenswert sein, eine elektrische Vorspannung bei den Ätzvorgängen zu verwenden. Nach diesem Vorgang werden die Dioden vollständig isoliert. Um die Signalentnahme zu ermöglichen„ wird eine dünne, transparente, leitfähige Schicht 72 auf der Eingangsseite angebracht. Eine derartige Schicht 72 kann aus 50 -8 Gold bestehen.

Im Betrieb der Einrichtung gemäß Fig« 1 wird die von einem Objekt ausgehende Strahlung durch die Linse 25 auf die Photokathode 22 gerichtet. Diese Strahlung wird von der photoemittierenden Kathode absorbiert, und es werden Photoelektronen erzeugt und in Richtung

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auf die Targetelektrode 24 beschleunigt. Der Elektronenstrahl von der Elektronenkanone 26 ergibt ursprünglich und dann periodisch eine Sperrspannung auf dem p-n übergang, der in der Targetelektrode 24 zwischen dem Kontakt 70 und der Schicht 72 gebildet wird. Die Elektronen treten durch die Schicht 72 in die Säule vom n-Leitfähigkeitstyp ein und erzeugen entsprechende Muster von Paaren von Defektelektronen entsprechend der Beaufschlagung mit Elektronen. Die Defektelektronen diffundieren zu dem Diodenübergang und entladen die in Sperrichtung vorgespannten Dioden teilweise. Der Elektronenstrahl von der Elektronenkanone 26 lädt sich bei der nächsten Abtastung wieder auf und erzeugt einen Ausgangsimpuls für den Videoausgang, der an dem Widerstand 44 erhalten wird. Der Betrieb spielt sich derart ab, daß die Elektronenkanone 26 den Kontakt 60 mit dem Kathodenpotential auflädt, während die durch die Schicht 72 gebildete Stützplatte ein positives Potential von etwa 10· V hat. Der zwischen dem Kontakt 7O und der Schicht 72 gebildete p-n Übergang hat eine Sperrspannung, und wenn die Photoelektronen des Plättchens auftreffen, wird der leitfähige Steg 70 in positiver Richtung aufgeladen. Die positiven in dem Substrat von n-Leitfähigkeitstyp erzeugten Träger der Säule, die einer belichteten Diode zugeordnet sind, diffundieren in den Diodenübergang in üblicher Weise. Bei hoher Beleuchtung diffundieren die Minoritätsträger nur zu dem Übergang, so daß sie nicht zu einer angrenzenden Diode gelangen können, da der verbindende Halbleiter nicht vorhanden ist und die Defektelektronen nicht durch die Isolations- und Metallsperrschichten gelangen können.

Patentansprüche;

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Claims

Patentansprüche :

Verfahren zum Herstellen einer Halbleiter-Speichertargetelektrode, dadurch gekennzeichnet , daß ein Plättchen (71) aus Halbleitermaterial mit ersten und zweiten Hauptflächen vorgesehen wird, welches mehrere säulenförmige Bereiche (54) aufweist, die sich von der ersten Fläche aus erstrecken und einen p-n übergang (66) zwischen jedem säulenförmigen Bereich und eine Isolierschicht (56) auf den Seiten der säulenförmigen Bereiche und dem verbleibenden Abschnitt der ersten Fläche haben, eine erste elektrisch leitfähige Schicht (Sl) auf die säulenförmigen Bereiche (54) und die verbleibenden Abschnitte der ersten Fläche aufgedampft wird, Widerstandsmaterial (83) auf die erste Fläche der Targetelektrode (24) durch Rotation derart aufgetragen wird, daß eine Ätzmaske über den säulenförmigen Bereichen und dem verbleibenden Abschnitt der ersten Fläche mit einem belichteten Bereich nahe dem Außenumfang der Oberfläche der säulenförmigen Bereiche verbleibt, die erste Fläche des Plättchens geätzt wird, so daß die erste elektrisch leitfähige Schicht von dem freigelegten Bereich und von dem angrenzenden Bereich der oberen Fläche des säulenförmigen Bereiches und wenigstens einem Teil der Seitenfläche dieser Bereiche entfernt wird (Fig. 16), die Widerstandsschicht entfernt wird, eine zweite elektrisch leitfähige Schicht (5O) auf der verbleibenden ersten elektrisch leitfähigen Schicht in einer Höhe elektroplattiert wird, die geringer als die Höhe der säulenförmigen Bereiche ist, so daß eine gitterartige Tragschicht gebildet wird. (Fig. 17)
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine dritte elektrisch leitfähige Schicht (85)

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auf die freigelegte Fläche der säulenförmigen Glieder und die zweite elektrisch leitfähige Schicht aufgebracht wird, ein Widerstandsrauster (87) durch Rotation auf der ersten Fläche des Plattchens angebracht wird, so daß eine Widerstandsschicht über der dritten elektrisch leitfähigen Schicht erhalten wird, die nicht einen Umfangsabschnitt um den Außenrand des oberen Abschnittes jedes der säulenförmigen Bereiche (54) umfaßt, eine elektrische Kontaktschicht (70) auf die Oberseite jedes der säulenförmigen Bereiche (54) elektroplattiert wird, der Anteil des HaIbleiterplättchens unterhalb den säulenförmigen Bereichen entfernt, isoliert und innerhalb der Zwischenräume der gitterähnlichen Tragschicht gestützt wird und eine vierte elektrisch leitfähige Schicht (72) auf der Targetelektrode angebracht wird, die den elektrischen Kontakt mit der Unterseite aller säulenförmigen Bereiche herstellt. (Fig. 21)
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte elektrisch leitfähige Schicht (72) gegenüber Licht und Elektronen durchlässig ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte elektrisch leitfähige Schicht (72) ungefähr 50 A dick ist.
5. Speichertargetelektrode, welche für Eingangsstrahlung empfindlich ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Elektrode ein elektroplattiertes, elektrisch leitfähiges Traggitter (50) aufweist, mehrere säulenförmige Halbleiter-Speicherbereiche (54) in dem Traggitter räumlich verteilt sind, in welchem ein Speicherbereich innerhalb eines der Zwischenräume (56) des Gitters (50) angeordnet ist, die Speicherglieder ein erstes Ende haben, das sich über eine erste Fläche des Traggitters erstreckt, jedes der Speicherglieder ein elektroplattiertes elektrisches

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Kontaktglied (70) hat, das auf dem ersten Ende angeordnet
ist und einen größeren Bereich hat, als der Querschnitt
des ersten Endes des Speichergliedes, die elektrischen Kontaktbereiche zur Aufnahme eines Elektronenstrahles angeordnet sind, ein ρ-η übergang (66) innerhalb des Speicherbereiches vorgesehen ist? eine elektrisch leitfähige Einrichtung (72) mit den Speicherbereichen verbunden ist und ein
für die darin gespeicherte Information signifikantes Signal nach Maßgabe der auf die zweiten Enden der Speicherbereiche auftreffenden Eingangsstrahlung abgibt.
6. Elektrode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Isolierschicht (60) zwischen den Speicherbereichen und den .Wänden der Zwischenräume (56) des Traggitters (50) vorgesehen ist.
7. Elektrode nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Enden der Speicherelemente einen größeren Bereich als die ersten Enden haben.
8. Elektrode nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige. Einrichtung (72) eine elektrisch leitfähige Schicht in elektrischem
Kontakt mit den zweiten Enden der Speicherbereiche ist und
die elektrisch leitfähige Schicht durchlässig für Eingangsstrahlung in der Form von Licht oder Elektronen ist.

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