DE2350531A1

DE2350531A1 - Verfahren zum herstellen eines ladungsspeichertargets

Info

Publication number: DE2350531A1
Application number: DE19732350531
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: 1974-04-25
Also published as: JPS5223204B2; GB1445383A; FR2203166B1; CA960293A; FR2203166A1; JPS4974428A; US3821092A; NL7313915A

Description

DiPL-ING. KLAUS NEbBECKER

Patentanwalt
4 Düsseldorf 1 - Schadowplatz 9

_{44 110} . Düsseldorf, 01.10.1973

Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pennsylvania» V. St. A.

Verfahren aunt Herstellen eines LadungsSpeichertargets

Die Erfindung betrifft Ladungsspeichertargets. Insbesondere handelt es sich um ein Target_f das ein · Halbleiterplättchen eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einem Muster von Bezirken eines entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps verwendet, die auf einer Oberfläche des Plättchens angeordnet sind und mit dem Plättchen übergänge bilden_o Das Muster der Obergänge bildet Speicherstellen, welche durch einen elektronischen Lesestrahl abgetastet werden. Die Eingangsstrahlung in der Form von Elektronen oder Licht wird von der dem elektronischen Lesestrahl entgegengesetzten Seite auf das Plättchen gerichtet und erzeugt Paare von Defektelektronen, welche in die in dem Plättchen gebildeten übergänge diffundieren. Die übergänge sind voneiander getrennt und die Bezirke bilden gleichrichtende übergänge mit dem Halbleiterplättchen oder Substrat. Die übergänge sind in Sperrichtung vorgespannt und die Minoritätsträger werden durch diese Vorspannung in Sperrichtung entladen. Der Betrag des Stromes des Elektronenstrahls, der durch den Lesestrahl bei der Ablagerung einer Ladung an der Speicherstelle zum Wiederaufladen der Diode verwendet wird, bildet das Ausgangssignal. Eine Art eines Speichertargets ist in den US Patentschriften Nr. 3 Oll 089 und 3 403 284 beschrieben und als Diodentarget bezeichnete Eine Erweiterung des Taxgettyps mit Lichteingang besteht in der Verwendung einer Struktur _r in welcher das Eingangs*»

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Telefon (0211) 32O8 58 Telegramme Custopat

lichtabbild zunächst auf eine Photokathode fokussiert wird und die von der Photokathode emittierten Photoelektronen wiederum durch ein elektrisches Feld beschleunigt und auf die Stirnseite des Targets fokussiert werden. Die durch die Photoelektronen erzeugten Träger haben die gleiche Funktion wie die durch den Lichteinfluß erzeugten, vorher beschriebenen Träger.

Damit der abtastende elektronische Lesestrahl die einzelnen Diodenbezirke erfassen kann, die in den Öffnungen einer Isolierschicht angeordnet sind, ohne daß er durch die Ladung abgelenkt wird, die sich in der umgebenden Isolierschicht aufzubauen pflegt, wurden bisher zwei Lösungsversuche vorgesehen. Einerseits wird die gesamte Leseseite des Targets mit einer Widerstandsschichfc bedeckt;, welche es gestattet, dass* diese Ladung von der Isolierschicht zu den Dioden hindurchlecken kann. Bei dam anderen Versuch wird der größte Teil der Isolierschicht mit einem leitfähigen Kontakfcsteg bedeckt, welcher sich von jedem Diodenbezirk - aus erstreckt und durch sehr schmale Bezirke getrennt ist, so daß nur ein kleiner Bezirk der Isolierschicht dem Lesestrahl ausgesetzt ist. Diese Arten von Targets sind in der anhängigen US Patentanmeldung SN 241 045 erläutert«,

Das Verhalten des Diodentargets hängt wesentlich davon ab, wie leicht die Elektronen des Lesestrahles von diesen leitfähigen Kontaktstegen aufgenommen werden. Die in der anhängigen Patentanmeldung beschriebene Mesastruktur hat sich gegenüber dem ebenen Widerstandstyp als überlegen herausgestellt. Die Mesastruktur ergibt Vorsprünge oder säulenförmige Bereiche, die sich von dem Halbleitersubstrat aus erstrecken und die Kontaktstege im Abstand von der Isolierschicht unterstützen. Diese sogenannte Strahlaufnahme wird entscheidend von der Menge der Elektronen beeinflußt, die sich auf der Isolierschicht zwischen den Dioden ansammeln, welche ihrerseits einen elektrostatischen Schirm bilden können, der dann wiederum die Elektronen des Lesestrahls abweist. Die leitfähigen Stege auf dem Mesatarget können mit epitaxialeix Silizium oder einem geeigneten metallischen Material dotiert werden. Die epitaxiale Siliziumstruktur arbeitet gut, ist jedoch ziemlich teuer bezüglich der Anlage und des Herstellungsverfahrens. Auch

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hat sich herausgestellt, daß das epitaxiale Silizium den Lesestrahl nicht so gut wie ein metallischer Kontakt aufnimmt. Wenn ein metallischer Kontakt anstelle des epitaxialen Kontaktes verwendet wird, muß die Herstellungsreihenfolge derart geändert werden, daß die Diffusion des Bezirks in die Säulenbereiche ausgeführt wird, bevor diese oder die Mesaanordnung durchgeätzt und passiviert worden ist. Es hat sich herausgestellt, daß der Dunkelstrom höher als erwünscht sein kann, so daß eine Diffusion vor dem Ätzen eintritt statt daß die Säulenbereiche geätzt und vor der Diffusion des Bezirks oxydiert werden. Ein anderer Nachteil bei der metallischen Kontaktstruktur besteht darin, daß sie nicht vaa so viel über die Isolierfläche wie die epitaxialen Stege angehoben werden kann und daher ihr Schirmeffekt nicht so groß ist. Ss wäre daher wünschenswert g daß die Dioden wie bei dem Hersteilungsprozeß einer Mesastruktur mit maximalem Querschnitt und maximaler Höhe hergestellt würde und dann der Metailkontakt auf die Spitze der Säulenbereiche aufgebracht würde. Dies ergäbe einen Kontakt der Diode mit dem Elektronenstrahl, welcher genügend hoch über der Isolierfläche liegte um wirksam bei maximaler Strahlaufnahme abzuschirmen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht vor allem darin, die vorgenannten Nachteile bei der Herstellung von Ladungsspeichertargets zu vermeiden und insbesondere eine gute Aufnahme des Lesestrahles zu erreichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Herstellen eines LadungsSpeichertargets erfindungsgemäß vorgesehen, daß eine Ätzmaske aus mehreren Inselbezirken auf einer Oberfläche eines Halbleiterplättchens des einen Leitfähigkeitstyps ausgebildet wird, das Halbleiterplättchen durch die Maske geätzt und dadurch eine geätzte Oberfläche mit mehreren säulenförmigen Bereichen gebildet wird, wobei ein säulenförmiger Bereich einem Inselbezirk zugeordnet ist und diesen unterstützt _s die Ätzmaske von dem Plättchen entfernt und eine Widerstandsschiciit über der Ätzfläche abgelagert wird, indem eine Widerstandslösung auf die Ätzfläch® aufgebracht und das Target dann gedreht wird, so daß die Widerstandsschicht über die säulenförmigen Bereiche vmd tsitgebenden Aussparungen auf der St^fläche verteilt wird, aber ein erhabener Bereich nahe

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dem Außenumfang der Oberfläche jedes der säulenförmigen Bereiche geschaffen wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen werden, daß eine Ätzmaske mit mehreren Inselbezirken auf einer Oberfläche eines Halbleiterplättchens gebildet wird, diese eine Oberfläche des 'Plättchens mit einem Ätzmittel durch die Ätzmaske behandelt wird, so daß ein Teil des Plättchens weggeätzt und eine lüesaähnliche Oberfläche erhalten wird, die mehrere säulenförmige Bereiche aufweist, welche sich von dem Substrat des Plättchens aus erstreckt und die Inselbezirke trägt, die Ätzfläche der Mesaflache oxydiert wird und die Oberfläche passiviert, die Ätzmaske von dem Plättchen entfernt wird, ein PN Übergang in jedem der säulenförmigen Bereiche gebildet wird, eine elektrisch leitfähige Schicht auf die mesaähnlibhe Fläche aufgedampft wird, eine Widerstandslösung auf der mesaähnlichen Fläche aufgebracht und das Target rotiert wird, so daß das Widerstandsmaterial über der mesaähnlicbenr· Fläche verteilt wird und im wesentlichen die gesamte mesaähnliche Fläche jedoch nicht einen oberen Umfangsabschnitt jedes der säulenförmigen Bereiche bedeckt und ein elektrisch leitfähiger Kontakt auf jeden der säulenförmigen Bereiche mit Abmessungen elektroplattiert wird, die größer als diejenigen der säulenförmigen Bereiche sind, so daß der elektrisch leitfähige Kontakt nicht nur den oberen Abschnitt der säulenartigen Bereiche bedeck^ sondern sich über die Ausnehmungen des Plättchens hinaus nach außen erstreckt.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen werden, daß eine Ätzmaske gebildet wird, welche mehrere Inselbezirke auf einer Oberfläche eines Halbleiterplättchens aufweist, diese Oberfläche des Plättchens mit einem Ätzmittel durch diese Ätzmaske behandelt wird und ein Teil des Plättchens zwischen und unter einem Abschnitt der Inselbezirke weggeätzt wird, um mehrere säulenförmige Bereiche zu erhalten, die sich von dem Substrat des Plättchens und jedem der säulenförmigen Bereiche erstrecken, die einen Inselbezirk unterstützen, die Ätzmaske von dem Plättchen entfernt wird, die Ätzoberfläche der Mesafläche zur Passivierung dieser Fläche oxydiert wird, ein Widerstandsmaterial auf der Mesa-

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ähnlichen Fläche aufgebracht wird? das Target rotiert wird, so daß das Widerstandsmaterial über der mesaähnlichen Fläche verteilt wird und im wesentlichen die gesamte mesaähnliche Fläche, nicht jedoch einen oberen ürafangsrändabschnitt auf jedem der säulenförmigen Bereiche bedeckt, die mit Widerstandsmaterial beschichtete Oberfläche mit einem Ätzmittel behandelt wird, für welches diese Oxydschicht empfindlicher ist als die Widerstandsschicht, so daß die freigelegte Oxydschicht entfernt wird und die Oxydschicht von der Spitze des säulenförmigen Bereiches und wenigstens ein Teil der Seiten dieses Bereiches entfernt wird_r ein PN Übergang innerhalb jedes der säulenförmigen Bereiche gebildet wird, eine elektrisch leitfähige Schicht über der Mesafläehe ausgebildet wird^ eine Widerstandslösung über der elektrisch leitfähigen Schicht aufgebracht wird, indem das Target in einer Weise·gedreht wird, das eine Widerstandsschicht über der Mesafläehe und nicht über einem oberen umfangseitigen Randabschnitt jedes der säulenförmigen Bereiche ausgebildet wird und ein elektrisch 1eitfähiger Kontakt auf der Oberfläche jedes der säulenförmigen Bereiche mit. einer größeren Fläche als der Querschnitt der Säulenbereiche dotiert wird.

Es wird ein Target hergestellt mit einem elektrisch leitfähigen Kontakt auf jedem Säuienbereich mit einer größeren Abmessung als der Querschnitt der Säule, so daß die Isolierschicht auf der Oberfläche des Plättchens abgeschirmt wird, welche die Säulenbereiche umgibt. Bei dem neuartigen Verfahren wird eine Halbleiter-Oxydätzmaske zur Bildung der Säulenbereiche durch Tiefenätzung des HaIbleiterplättchens verwendet und eine andere Widerstandsmaske wird vorgesehen für das Ätzen und die Elektrobeschichtung. Dabei wird die Widerstandsschicht auf die Mesafläehe des Targets aufgebracht, indem eine geeignete Lösung aus Widerstandsmaterial aufgebracht wird und dann das Target rotiert wird, so daß die Widerstandsschicht sich verteilt und im wesentlichen die Hauptflachen* die Seiten der Säulenbereiche und die Spitzen der Säulenbereiche bedeckt, wobei sich aber ein freigelegter Umfangsabschnitt um jede Säule- im oberen Bereich ergibt.. Die Wi der stands schicht kann als Ätz- oder Elektroplattiermaske verwendet werden. Der freigelegte Bereich wird auf- jeder Säule vorgesehen und umfaßt den Umfangsbereich an der Spitze und die seitlichen Bereiche, unmittelbar neben

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dem freigelegten Bereich an der Spitze.

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

Fig. 1 eine Aufnahmeröhre mit einem Target gemäß der Erfindung?

Fig. 2 einen Ausschnitt der Äbtast- oder Ausgangsfläche der Targetelektrode von Fig. 1;

Fig. 3 eine Querschnittsaniicht eines Teiles des Targets gemäß Fig. 1 und 2;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines Teiles einer veränderten Targetelektrode, die bei der Anordnung gemäß Fig. verwendet werden kannj

Fig..5-18 Stufen bei der Herstellung des in Fig* 3 dargestellten Targets und

Fig. 19 - 28 Stufen bei der Herstellung der in Fig. 4 dargestellten Targets.

Gemäß Fig. 1 enthält eine Aufnahmeröhre einen evakuierten Kolben 10 mit einem rohrförmigen Abschnitt 12, dessen, eines Ende durch einen Röhrenfuß 14 abgeschlossen ist. Der Röhrenfuß 14 enthält auch mehrere nicht dargestellte Leiterdurchführungen, so daß die Elektroden in dem Kolben IO mit Spannung versorgt werden können«, Das andere Ende des rohrförmigen Körpers 12 ist durch eine Schirmplatte 2O abgeschlossen. Die Schirmplatte 2O besteht aus einem für die Eingangsstrahlung von der zu betrachtenden Szene durchlässigen Material. Hierzu ist beispielsweise Glas oder Quarz geeignet. Die Schirmplatte 20 kann aus optischen Fasern hergestellt sein. Auf der Innenfläche der Schirmplatte 2O ist eine Photokathode 22 vorgesehen. Die Photokathode 22 kann aus einem auf die Eingangsstrahlung ansprechenden Material, beispielsweise einem Alkalimaterial bestehen. Die Photokathode 22 absorbiert die Eingangsstrahlungen und fokussiert sie durch eine Linse 25. Ein Target 24 ist zwischen der Photokathode 22 und der Leseelektronenkanone 26 vorgesehen«■ Die von der Photokathode 22 emittierten Photoelektronen werden durch eine geeignete Einrichtung, beispielsweise eine Elektrode auf das Target" 24 fokussiert. Die Anordnung zur Abbildung der

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Photoelektronen auf dem Target ist in Band 1 und 2 des Buches "Photoelectronic Imaging Devices¹¹, Plenum & Press, New York-London, 1971 erläutert.

Die Elektronenkanone 26 ist an dem Ende des Kolbens 10 angeordnet, welches dem Target 24 gegenüberliegt und erzeugt einen spitzen Elektronenstrahl zum Abtasten eines Rasters über dem Target 24. Die Elektronenkanone 26 enthält eine Kathode 28, welche auf Massepotential liegen kann. Weiterhin kann sie ein Steuergitter 30 und eine Fokussierelektrode 36 aufweisen. Neben dem Target 24 kann ein Gitter 34 vorgesehen sein, welches ein positives Potential von etwa 5OO V gegenüber Masse hat. Die Elektronenkanone 26 kann entweder durch elektrostatische oder elektromagnetische Einrichtungen fokussiert werden. Außerhalb des Rohrkörpers 12 befindet sich eine elektromagnetische Fokussierspule 36. Die Ablenkeinrichtung kann, elektrostatisch oder elektromagnetisch arbeiten, und in dem vorliegenden Beispiel ist eine elektromagnetische Spule 38 zur Ablenkung des Elektronenstrahles vorgesehen, der ein Raster über dem Target 24 abtastet. Die Photokathode 22 kann mit einer Quelle 58 für ein hohes Potential von etwa 10 000 V verbunden sein, welches negativ gegenüber Masse ist. Das Target 24 wird durch eine Potentialquelle 42 auf etwa +10 V gehalten. Zwischen der Spannungsquelle 42 und dem Target 24 ist ein Widerstand 44 vorgesehen, der das Ausgangssignal von der Einrichtung ableitet»

Das Target 24 besteht aus einer Diodenanordnung, welche in Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Das Target 24 besteht aus einem Substrat 50, welches aus einem geeigneten Halbleitermaterial, beispielsweise Silizium, Germanium .oder Indiumarsenid bestehen kann. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 und 5 besteht das Substrat 5O aus Silizium des n-Leitfähigkeitstyps mit einem spezifischen Widerstand von IO Ohm/cm. Die Kristallorientierung eines Plättchens kann von irgendeiner geeigneten Art, beispielsweise [ill] °der JJLOOJ oder (llOj sein. Die Eingangsseite des Targets 24, d.h. die der Photokathode 22 zugewandte Seite ist mit einer N+ Schicht 52 versehen. Die N+ Schicht dient nicht nur als elektrischer Kontakt, des Targets 24 sondern erzeugt auch ein Feld, durch welches Defektelektronen an der Rekombination an der Eingangsfläche gehindert

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werden.

Die gegenüberliegende Seite des Substrates SO₁? welches im Abstand von der Photokathode 22 liegt, wird als Lese- oder Ausgangsseite des Targets 24 betrachtet. Die Ausgangsseite des Targets 24 in Fig. 2 ist mit mehreren säulenförmigen Erhöhungen 54 versehen, die sich über das Substrat 50 erstrecken. Die Säulen 54 haben eine Höhe von. 3 bis 5 Mikron über der Oberfläche des Substrates 50. Die Säule 54 hat einen rechteckigen Querschnitt.mit einer Seitenlänge von etwa 4 Mikron. Die Säulen werden aus dem Plättchen gebildet, Indem die umgebenden Abschnitte des Plättchens geätzt werden, so daß eis Bsstabsctaitt 55 um die Säulen 54 herum verbleibt« Der Abstand zwischen der Bodenseite 56 des Restbereiches 55 und der gegenüberliegenden Eingangsfläche des Piättchens beträgt etwa 10 Mikron. Die Aussparung 56 sowie die Seiteewände der Säulen 54 sind mit. einer- Schicht 57 eines Isoliermaterials, beispielsweise Siliziumdioxyd versehen. Die Dicke der Schicht 57 kann etwa 0,5 bis 1 Mikron betragen» Ein leitfähiger Kontakt oder Steg 6O ist auf der Spitse jeder der Säulen 54 vorgesehen, und die leitfähigen Kontakte SO bedecken nicht nur die-Spitze der Säule 54,sondern erstrecken sich auch über die Isolierschicht 57 _e die auf den Seitenwänden der Säule 54 und der Aussparung 56 vorgesehen sind, so daß ein Spalt von etwa 2 Mikron zwischen den angrenzenden leitfähigen Kontakten 60 verbleibt. Die leitfähigen Kontakte 60 können aus irgendeinem geeigneten Material, beispielsweise Gold bestehen.

Bei der Herstellung des Targets gemäß Fig. 2 und 3 wird gemäß Fig. 5 ein Plättchen 7O aus Silizium vom n-Leitfähigkeitstyp mit einem spezifischen Widerstand von etwa 10 Ohm/cm und einem Durchmesser von etwa 30 mm und einer Stärke von etwa 0,2 mm erhalten. Bei der Siliziumtiefenätztechnik kann die Kristallorientierung

111 verwendet werden_β Auch kann die Kristallorientierung 100 und, in einem geringeren Umfang, die Orientierung 110 bei bevorzugten Siliziumätzungen verwendet werden, welche vertikal tiefer aber in der seitlichen Richtung nur wenig ätzen. Dadurch können sehr tiefe Mulden um die Säulen 54 herum ausgebildet werden. Die erste Herstellungsstufe besteht darin, daß eine Isolierschicht, beispielsweise eine Schicht aus Siliziumdioxyd, auf den oberen und

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unteren Flächen gemäß Fig_o S vorgesehen wird_o Die Stärke der Schichten 72 beträgt etwa 10 000 S₀ Die Isolierschicht 72 kann durch thermische Oxydation bei etwa HOO⁰C während 3 Stunden in feuchter Sauerstoff atmosphäre erfolgen _B Die nächste Verfahsensstufe gemäß Fig. 7 besteht darin _B daß die Oxydschicht 72 von der Oberfläche des Plättchens 70 entfernt wird« Die obere Fläche des Platteneis 70 entspricht der Leseseite des Targets_o Eine geeignete Ätzung sum Entfernen der Silisiumdioxydschieht 72 wird durch. Flußsäiire g®-> puffert _ρ welche sechs Teil® Ämmoniakfluorid auf ein Teil FlsiSsärare enthalte Die untere Fläche kann durch eine Glasplatte gesehiaitsfc. werden„ die mit Wachs oöer Kitt befestigt isto Die nächste Wesfahrensstufe besteht darin _e daß eine Ätzmaske auf der oberes Fläch© doho der ÄusgangsfMche des Plättchens 7O gebildet wirdo Hi©rsm Izann zunächst eine Schicht. 7€ mit. einer Starke von etwa 1000 ä ©ras Si= liziumnitrid CSi₃Wj) auf der Äusgangsseite des Plättchen© IO ge-= züchtet werden ο Die Schicht. 74 kann durch chemisch® Äufdaiipfsag erzeugt werden _o Dieser ¥erfahrensschritt ist in Fig_o 8 dargestellt. Dann wird eine Schicht 76 aus Siliaiumdioxyd mit einer Stärke von etwa 2000 S über der Schicht 74 aus Siliziumnifcrid aufgebracli^o Die Schicht 76 kann im Vakuum auf die Schicht 74 aufgedampft:' werden {Fig». 9)o Dann wird eine Schicht, aus Photowiderstandsmaterisl 78 auf die' Schicht 76 aufgebrachte: Hiersö kann ein negativ reagierendes Photowiderstandsmaterial verwendet werden_o Die Photowiäerstandsschicht wird dann durch entsprechende Bestrahlung durch eise Maske belichtet, beispielsweise durch ein bekanntes Gitter _ff so das die dem Licht ausgesetzten Bereiche rechteckförmige oder quadratische, weniger lösliche Inselbereiche werden und der Abschnitt der Schicht^ der löslicher ist, kann weggewaschen werden, um ein mosaikartiges Muster aus Photowiderstandsmaterial auf der Siliziumdibxydschicht 76 zurückzulassen. Dieses Muster wird allgemein dargestellt durch die Anordnung der Säulen 54 gemäß Fig. 2_e Dann wird der belichtete Bereich der Siliziumdioxydschicht 76 durch die Photowiderstandsschicht 78 hindurch geätzt. Dieses kann durch eine gepufferte Flußsäure gemäß Fig. 10 erfolgen. Der verbleibende nicht lösliche Abschnitt der Photowiderstandsschicht.78 kann mit⁴einem Lösemittel, beispielsweise einer Mikrostrip-Leitung erfolgen. Die Siliziumnitridschicht 74 wird dann geätzt, beispielsweise mit heißer Phosphorsäure bei etwa 185 C während 25 min, wodurch der belieirfce-te

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Teil der Siliziumnitridschicht 74 durch die Slliziumdioxydschicht

76 hindurch entfernt wird. Die sich ergebende Struktur ist in Fig„

11 dargestellt und ergibt eine geeignete Ätzmaske für das Siliziumplättchen 70«

Der nächste Verfahrensschritt besteht darin„ das Siliziuraplättchen 70 durch die Ätzmaske zu ätzen^ die aus dem Mosaikmuster der Schichten 74 und 76 besteht. Eine geeignete Ätzlösung besteht aus etwa 25 Teilen HNO_?S, Io Teilen Essigsäure und drei Teiles Flußsäure_o Dieser Ätzvorgang dauert etwa 90 s und ätst"nach tmtea und etwas unterhalb der >ltzmustemaske> um den Muldenabschnitt 55 zn entfernen und die Säule 54 suriicksulassen_o Bei diesem Vorgang wird de© Plättchen 70 bis zn einer Tiefe vom etwa 4 Mikron g©ä£s&_p und der Abstand zwischen den Säulen- 54 beträgt etwa 5 MikxoEio Diese Struktur ist in Fig_c 12 dargestellt» Die nächste Stufe fe©i dsr Herstellung bestellt darin _g daß das Plättchen 70 oxydierte. %yird{, vm die Schicht 57 zn ergeben _Q die eine Stärke vor etwa 10 0OO S hat» Dieses kann durch thermische Oxydation bei HOO⁰C während! 3 Stunden in feuchter Sauerstoffatmosphäre erfolgeHo Die Schicht 57 bsdeckt die ausgesparte Fläch® 56 und die Seiten der Säule 54 g®·= maß Fig«, 13« Beim nächsten Verfahrensschritt werden die Silisiura-= dioxydschichten 7§ weggeätzt,? die auf der Schicht 74 aus Silizium·= nitrid gebildet sind„ und dieses kann durch Verwendung einer gepufferten Flußsäure erfolgen» Durch diese Ätzung, wird die Stärke der Schicht 57 'herabgesetzt. Nachdem die Siliziumdioxydschicht 76 von der Siliziumnitridschicht 74 entfernt worden ist, wird die Siliziumnitridschicht 74 durch Ätzen mit heißer Phosphorsäure bei etwa 185°C während etwa drei min entfernt. Die sich ergebende-: Struktur ist in Fig. 14 dargestellt. Die zwischen der Oberfläche und der Seite der Säulen 54 gebildete Ecke hat einen Krümmungsradius von etwa lOOO ä. Der Krümmungsradius sollte nicht größer als 1 Mikron sein, so daß die Verwendung von Widerstandsschichten ermöglicht wird, ohne Muster oder Belichtungen zu erfordern, wie das üblicherweise der Fall ist. Die nächste Verfahrensstufe besteht darin, eine Diffusionsschicht auf den Säulen 54 aus einem geeigneten Material, beispielsweise Bor aufzubringen und diese dann in die Säulen zur Bildung des Bereichs 61 einzudiffundieren. Dann wird die Oxydschicht 72 von der Eingangsfläche des Plättchens

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70 durch ein Ätzmittel, beispielsweise gepufferte Flußsäure entfernte Das Plättchen wird dann auf die gewünschte Stärke verdünnt« Wenn für das Plättchen'ein stärkerer Umfangswulst erwünscht ist,? dann kann die Maskierung auf dem Äußenumfang mit einem Maskierungsmaterial,, beispielsweise aufgedampftem Chrom und Gold oder Wachs erfolgen. Bei der Verdünnungsstufe xi?erden Teile der Eingangsseite des Plättchens 70 weggeätzt,, tan eine Stärke zwischen der ausgesparten Fläche 56 .und der Eingangsfläche iron etwa IO Mikron su erhalten. Ein geeignetes Ätzmittel ist eine Lösung von 25 Teilen HNO₃, IO Teilen Essigsäure und 6 Teilen Flußsäure _g wobei diese Mischung 70 min einwirkte Die nächste Verfahrensstufe besteht darin, daß die Schicht 52 in die Eingangsfläche diffundiert wird. Hierzu kann POCl₃ während etwa 45 min bei 500°C verwendet werden„ wodurch eine Phosphordiffusion in die Fläche erreicht w-irxL Dadurch wird eine Eingangsschicht 52 mit einer Konzentration der

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Phosphoratome von etwa 1 χ 10 Phosphoratomen pro cm Silizium erhalten.,Es kann erforderlich sein_ff eine geringfügige Oxydätzung zu erhalten, um jegliches Oxyd von der Säule 54 zu entfernen. Der nächste Schritt besteht in einer Wasserstoffgiühbehandlung des Plättchens bei 400⁰C während etwa 60 min. Die sich ergebende Struktur, ist in Fig. 15 dargestellt. Das Target kann nun in einer Prüfeinrichtung untersucht werden» Die erhöhte Säuienstruktur erhöht die Nützlichkeit dieser Vorkontaktprüfung durch die verbesserte Strahlaufnahme. Das Betriebsverhalten des Targets nach der Anbringung der Metallkontakte ist jedoch wesentlich besser als dasjenige bei diesem Verfahrensschritt.

Die nächste Herstellungsstufe besteht darin, daß der elektrische Kontaktsteg 60 auf der Säule 54 angebracht wird. Hierzu kann eine Schicht 80 aus geeignetem Material, beispielsweise durch nacheinander erfolgende Aufdampfung von Titan und Gold aufgebracht werden, so daß eine Schicht von etwa 100 % Titan und dann 300 Ä Au in einer Stärke für die nachfolgende Elektropiattierung aufgebracht werden. Diese Anordnung ist in Fig_o 16 dargestellt«, Eine Widerstandsschicht 82 wird dann über ausgewählten Bereichen der Schicht 80 angeordnet=, Hierzu kann beispielsweise ein geeignetes Widerstandsmaterial mit einer Viskosität von etwa 36 cp verwendet werden_β Etwa 1 cm dieses Materiales wird auf die Schicht 80 aufgebracht, welche die Mulden

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55 ausfüllt, und dann wird das Target mit etwa 3500 UpM um eine vertikale Achse gedreht. Diese Rotation erfolgt etwa 1/2 min, und dann wird diese Schicht "vorgebacken⁸¹ _g entwickelt und "nachgebacken" aber nicht dem Licht ausgesetzt. Es ist keine Maskierung oder Belichtung erforderlich. Die sich ergebende Schicht 82 bedeckt die Fläche 56 und die Seiten der Säule 54 im wesentlichen bis zur Spitze. Sie bedeckt im wesentlichen auch den mittleren Abschnitt der oberen Fläche der Säule 54. Es ist jedoch ersichtlich, daß der Bereich um den äußeren. Rand der Säule 54 im wesentlichen frei von Widerstandsmaterial ist, ebenso wie der obere Abschnitt der Seiten der Säule 54 (Fig. 17). Die Stärke der Widerstandsschicht beträgt etwa Ο,, 3 bis 1 Mikron. Die Höhe der Säulen 54 muß wenigstens 1 Mikron betragen ^-und beträchtlich höher als die Widerstandsschicht seinρ und zwar etwa Im Verhältnis 3 zu 1. Der nächste Verfahrensschritt besteht in der Elektröplattierung eines elektrisch leitfähigen Materiales auf das Target. Hierzu kann das Target in eine Goidplattierungslösung eingetaucht werden. Es wird eine elektrische Verbindung zu der Schicht 8O hergestellt und diese auf einem negativen Potential gehalten. Eine Elektrode mit positivem Potential wird etwa 50 mm im Abstand und parallel su der Säulenfläche des Targets angeordnet. Diese Elektrode kann aus Platin bestehen. Um den Stromfluß su stabilisieren, kann ein Widerstand von etwa 100 0hm in Reihe mit dem Target geschaltet werden. Das Plattierungsbad wird bei 55 C gehalten und intensiv gerührt. Das negative Potential der ^ltPilot"-Schicht 80 wird erhöht, bis eine Stromdichte

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von etwa 0,2 mA/cm erreicht wird, und diese Stromdichte wird dann aufrechterhalten. Es ist ein Vorteil dieses Verfahrens, daß diese Plattierungsstromdichte nicht kritisch ist. Eine plattierte Stärke oder Höhe von etwa 4 Mikron wird in etwa 60 min erreicht« Die resultierende Struktur ist in Fig. 18 dargestellt. Das Plattierungsverfahren führt zu einer Plattierung unter der Widerstandsschicht und entfernt diese von der Oberseite der Säule.

Nach dem Abschluß des Plattierungsverfahrens wird das Target aus dem Bad entfernt. Die Widerstandsschicht 82 wird durch Eintauchen in Azeton gelöst. Die Schicht 8O_r welche jetzt alle Dioden verbindet, wird in dem Muldenbereich und den Seiten der Säulen 54 hinweggeätzt, was zu einer Dioderdsolierung auf der Ausgangsseite

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des Targets führte Das fertiggestellte Target ist in Fig_o 3 dargestellte

Es kann auch eine-andere Reihenfolge der Fertigungsvorgänge vorge-=· sehen werden_? bei welcher keine Si₃H₁₄ Ätzmaske erforderlich ist_o Eine andere Ausfuhrungsform ist in Fig_o 4 dargestellte Die Her= Stellungsstufen sind in den Fig_o 19-28 erläuterte Wie bei dem vor=* herigen Ausführungsbeispiel wird von einem ähnlichen Plättchen ausgegangen« Der erste Verfahrensschritt besteht darin_ff daß das Plättchen 7O oxydiert wird_P so daß eine Schicht 72 aus Silizium=· dloxyd mit einer Stärke von etwa 10 GOO S entstehto Beim nächsten Verfahrensschritt wird eiae Photowiderstaadsschieht 85 angebrachte Hierzu kann:sin negativ wirkendes Widerstandsmaterial verwendet. werden= Die Photowiderstandsschicht 85 wirö .dann durcli eine Mask® hindurch in. bekannter Weise durch eine geeignete Strahlung belich=· tety so daß die belichteten Bereiche weniger löslich werden und di© unbelichteten löslichen Bereiche durch. Waschen entfernt werden können ₀ so.daß ein Mosaikmuster aus Photowiderstandsmaterial auf der Siliziumdioxydschicht 72 zurück bleibt« Dieses Muster ifird nur auf der oberen Fläche des Plättchens 70 angeordnet„ weiche die Ausgangsseite des Targets ist. Das Muster geht aus Fig» 2 hervor* Dann wird der belichtete Abschnitt der Siliziumdioxydschicht 72 durch die Photowiderstandsschicht 85 geätzt« Hierzu kann eine ge~ pufferte Fluß säure verwendet werden? welche aus β Teilen Ammoniak·= fluorid und einem Teil Flußsäure besteht.(Fig, 19) Der verbleiben= de Anteil der Photowiderstandsschicht 85 kann dann mit einem Widerstandsentferner gelöst werden. Der nächste Verfahrensschritt besteht darin, das Siliziumplättchen 70 durch die Ätzmaske 72 zu ätzen, die durch die Schicht aus' Siliziumdioxyd gebildet wurde, wozu eine Lösung aus 25 Teilen HNO₃, 10 Teilen Essigsäure und 3 Teilen Flußsäure während 90 s verwendet wird. Hierbei wird nach unten und auch geringfügig unter dem Ätzmuster geätzt, so daß um die Säulen 54 herum Muldenabschnitt 55 gebildet werden. Das Plättchen 70 wird bis zu einer Tiefe von etwa 4 Mikron geätzt, und der Abstand zwischen den Säulen 54 beträgt etwa 8 Mikron. Die Säulen 54 haben einen rechteckigen Querschnitt mit einer Seitenlänge von 5 Mikron {Fig. 20). Dann wird das Mosaik der Inselbezirke 72 auf der oberen Fläche durch eine Qxydätzung entfernt, was beispiels-

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weise mittels gepufferter Flußsäure während 12 min erfolgen kann. Hierbei ergibt sich die Struktur gemäß Fig. 21. Dann wird diese Siliziumdioxydschicht 86 auf der oberen Fläche gemäß Fig. 22 aufgebracht. Dieses kann durch thermische Oxydation bei etwa 1OO°C während 3 Stunden in einer nassen Wasserstoffatmosphäre erfolgen, so daß eine Schicht 86 mit einer Stärke von etwa 10 000 2 erhalten wird. Dann wird eine Widerstandsschicht 88 gemäß Fig. 23 auf der Schicht 86 aufgebracht« Hierzu kann ein positives Photowiderstandsmaterial verwendet werden _B welches auf die Mesaseite des¹ Targets durch Rotation aufgebracht wird_ff- vorgebacken„ entwickelt und nachgebacken aber nicht belichtet wird^ um eine gegen Ätzmittel beständige Schicht zu erhalten» Die Umdrehungsgeschwindigkeit beträgt etwa 3 500 UpM und wird während Q₁.5 min aufrechterhaltene Wegen d<az scharfen Ränder der Säulen 54 besteht das Widerstandsmaterial nicht aus einem kontinuierlichen Film sondern legt einen Rand SQ fe-si_ff wie schon bei dem vorherigen Ausführmigsbeisplel erläutert wurde_r der genau die Spitze der Säule 54 umschreibt« Dann wird die obere Fläche des- Plättchens mit einem ÄtsMttelp beispielsweise gepufferter Plußsäure während! 11 min geätzt« Hierbei wird die Siiisiuadioxydschicht 8ö und dann diese Schicht unter der Widerstandsschicht angegriffen, so daß beide Schichten zusammenbrechen. Diese Hinterschneidung schreitet mit der gleichen Geschwindigkeit in der horizontalen und in der vertikalen SeSs der Säule 54 fort«, Wegen der Geometrie der Säule 54 wird daher die obere Schicht 86 aus Siliziumdioxyd vorher entfernt, bevor die Seiten der Säule 54 vollständig entfernt worden sind_ff so daß ein kleiner Oxydrand 92 gemäß Fig. 24 zurück bleibt. Dann wird ein Material vom P-Leitfähigkeitstyp in die Säule 54 diffundiert, so daß der Bereich 94 und ein Übergang 96 in der Säule verbleibt. Hierzu kann Bor eindiffundiert werden. Es ist auch nötig, daß das Plättchen verdünnt wird, die Schicht 52 gebildet und erhitzt wird, wie bereits beschrieben wurde. Dann wird eine Elektroplattierschicht 80 gemäß Fig. 26 angeordnet, wie es bereits unter Bezugnahme auf Fig. 16 beschrieben wurde. Eine Widerstandsschicht 82 wird dann gemäß Fig. 27 auf -das Target aufgebracht, wie es unter Bezugnahme auf Fig. 17 beschrieben wurde. Dann erfolgt der zusammen mit Fig. 18 beschriebene Plattierungsvorgang (Fig. 28). Die sich ergebende Anordnung wurde unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben. Es kann erstrebenswert sein, eine elektrisch

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leitfähige Schicht auf die vervollständigte Äusleseseite des Targets aufzudampfen. Hierdurch wird ein elektrisch leitfähiges Gitter am Boden der Mulden gebildet. Dieses Gitter kann auf einem festen Potential, beispielsweise demjenigen der M+ Schicht gehalten werden.

Im Betrieb der Einrichtung gemäß Fig. 1 wird die von einem Bild ausgehende Strahlung durch die Linse 25 auf die Photokathode 22 gerichtet. Diese Strahlung wird durch die photoemittierende Kathode 22 absorbiert, und die Photoelektronen werden erzeugt und auf das Target 24 beschleunigt. Der Elektronenstrahl von der Elektronenkanone 26 erzeugte ursprünglich und danach periodisch eine Spannung in Sperrichtung an dem PH übergang_; der in dem Target 24 zwischen dem Kontakt 60 und dem Plättchen 50 gebildet \fird. Die Elektronen treten durch die Schicht 52 in das Substrat 50 vom M-Leitfähigkeitstyp ein und erzeugen entsprechende Muster von Paaren von Defektelektronen entsprechend dem Elektronenbeschuß. Die Defektelektronen diffundieren in den durch die Dioden geform~ ten übergang und entladen die in Sperrichtung vorgespannten Dioden teilweise. Der Elektronenstrahl von der Elektronenkanone 26 lädt die Dioden bei der nächsten Abtastung wieder auf und erzeugt einen Äusgangsimpuls für das Äusgangsvideosignai, welches an dem Widerstand 44 entsteht. Die Elektronenkanone 26 lädt den Kontakt 60 auf das Kathodenpotential auf, während die durch die Schicht 52 gebildete Stiitzplatte ein positives Potential von etwa 10 V hat*

Patentansprüche;

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Claims

Patentansprüche :

1. Verfahren sum Herstellen eines Ladungsspeichertargets, dadurch gekennzeichnet; daß eine Ätzmaske (74, 76) gebildet wird, die aus mehreren Inselbezirken auf einer Oberfläche eines Halbleiterplättchens (70) des einen Leitfähigkeitstyps besteht, das Plättchen aus Halbleitermaterial durch die Maske geätzt wird und eine geätzte Oberfläche mit mehreren säulenförmigen Bereichen (54) gebildet wird, wobei ein säulenförmiger Bereich einem Inselbezirk zugeordnet ist und diesen unterstützt, die Ätssaaske (74^ 76) von dem Plättchen entfernt und eine Widerstandsschicht (78) über der Ätzfläche aufgebracht wird, indem eine Widerstandslösusig auf der Ätzfläche angeordnet wird und das Target (24) dann derart rotiert wird, daß die Widerstandsschicht über den säulenförmigen Bereichen und den diese umgebenden ausgesparten Bereichen (56) auf der Ätzfläche verteilt wird, aber dabei ein freibleibender Bereich nahe dem äußeren Umfang der oberen Fläche jedes der säulenförmigen Bereiche (54) erhalten bleibt·

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn ζ e i chn e t, daß das Target (24) mit einer Drehzahl von 3 500 UpM gedreht wird,

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die säulenförmigen Bereiche (54) obere Flächen aufweisen, welche zu ihren Seiten mit einem Krümmungsradius von weniger als 1 Mikron übergehen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Stärke der Widerstandsschicht (78) kleiner als ein Drittel der Höhe der säulenförmigen Bereiche (54) ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet _B daß eine Ätzmaske (74, 76) aus einer Anzahl von iHselbereichen auf -einer^F-iäehe eines HaIbleiterplättchens (70) gebildet wird, diese eine Fläche des Halbleiterplättchens mit einem Ätzmittel durch die Ätzmaske geätzt und dadurch ein Teil des Plättchens entfernt und eine

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Mesaflache zurückgelassen wird_p die aus einer Anzahl lenbereichen (54) besteht ₈ die sich über dem Substrat (70) des Plättchens erstrecken und die Inselbesirke tragen„ die geätst© Fläche der Mesafläche oxydiert (57) und damit passiviert w±rd_p die Ätzmaske (74, 76) von dem Plättchen entfernt wird ρ ein PM übergang (62) in jedem der Säulenbezi£ke gebildet x-iisrdp ©ine elektrisch leitfähige Schicht (80) über der Mesaflach© awfgs= dampft-wird _t eine Widerstandslösung (82) auf der Mesaflach© aufgebracht und das Target gedreht wird,? ■ so daß das Widerstandsmaterial über der Mesafläche !»■erteilt wird und im wesentlichen die gesamte Mesafläche mit Ausnahm© de® oberen ümfangsbereiclies jedes Sluleiibereiches (54) bedeckt und ein elektrisch ieitfähi·= ger Kontalst 160) auf jeden der Säulenbereich© ©lektropl©tti©rfe wird _ff dessen Abmessungen größer als diejenigen dsr Säölenb®=* reiche sind ρ so daß,'der elektrisch leitfähig© Kontakt aieht nur den Spitzenabschnitt - der Säulenbereica® bedeckt ₀ soadera sich auch nach außen über die ausgesparten Bereiche C5S! des Plättchsas erstrecktο "

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis &_f dadurch g e k e η τ zeichnet _ff daß eine ätzmaske (85) aus mehrere» Inselbezirken auf einer Fläche'eines Halbleiterplättchens (70) ausg©=> bildet wird, diese Fläche des Plättchens mit einem JCtzmittal durch die Ätzmaske behandelt und dadurch ein Teil des Plättchens zwischen und unter einem-Abschnitt der Inselbesirke ent"=» fernt wird und mehrere Säulenbereiche C54) gebildet w@rd©n_s di© sich von dem Substrat des Plättchens und jedem der einen Insel= bereich (72) tragenden Säulenbereiche erstreckt, die Ätzmaske von dem Plättchen entfernt wird_t die Ätzfläche der Mesafläche oxydiert (86) und passiviert wird, ein Widerstandsmaterial (88) auf der Mesafiäche aufgebracht wird, das Target gedreht und damit das Widerstandsmaterial über die Mesafläche verteilt wird? so daß es im wesentlichen die gesamte Mesafläche außer dem oberen ümfangsrandabschnitt auf jedem der Säulenbereiche bedeckt, die mit Widerstandsmaterial beschichtete Oberfläche mit einem Ätzmittel behandelt wird, für welches die Oxidschicht empfänglicher ist als die Widerstandsschicht, so daß die freigelegte Oxydschicht entfernt wird und die Oxydschicht von der

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Spitze des Säulenbereiches (54) und wenigstens einem Teil der Seiten der Säulenbereiche entfernt wird_p ein PN' übergang (96) in jedem der Säuienbereiche gebildet wird_ff eine elektrisch leitfähige Schicht über der Mesafläche ausgebildet wird, eine Lösung aus Photowiderstandsraaterxal über der elektrisch leitfähigen Schicht durch Rotation des Targets angebracht wird, so daß eine Widerstandsbeschichtung über der Mesafläche mit Ausnahme eines oberen ümfangsrandabschnittes auf jedem der Säulenbereiche gebildet wird und ein elektrisch leitfSfeiger Kontakt C80$ auf der oberem Fläch© jedes der Säulenbereiche mit einem größeren Bereich gebildet wird_p als der Querschnitt der Sätsl@ET>c ' "

¥erf anreis nach Anspruch 4 _B dadurciü g e k e η η ζ e i c h η^r e t, daß die Ätsmaske ein Oxyd des Halbleitermaterialas iotc

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