DE3200853A1 - Halbleiteranordnung mit einer bildaufnahmeeinheit und mit einer ausleseeinheit sowie verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Halbleiteranordnung mit einer bildaufnahmeeinheit und mit einer ausleseeinheit sowie verfahren zu ihrer herstellung

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DE3200853A1 DE19823200853 DE3200853A DE3200853A1 DE 3200853 A1 DE3200853 A1 DE 3200853A1 DE 19823200853 DE19823200853 DE 19823200853 DE 3200853 A DE3200853 A DE 3200853A DE 3200853 A1 DE3200853 A1 DE 3200853A1
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Description

Licentia Patent-CVSrwarlrtungs-G-ffi'.b.H". Theodor-Stern-Kax I, 6000 "Frankfu-pt« 70
Heilbronn, den 02.11.81 Zl3-HN-Ma-et - HN 81/36
Halbleiteranordnung mit einer Bildaufnahmeeinheit und mit einer Ausleseeinheit sowie Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung mit einer Bildaufnahmeeinheit aus einem Infrarot-empfindlichen Verbindungs-Halbleitermaterial und mit einem integrierten Halbleiter-Schaltkreis als Ausleseeinheit, wobei die beiden Einheiten elektrisch und mechanisch miteinander verbunden sind, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Halbleiteranordnung .
Infrarot-Quanten-Detektoren werden aus einem Halbleitermaterial hergestellt, in dem die Strahlung mit Elektronen des Gitterverbandes in Wechselwirkung tritt. Diese Wechselwirkung kann in der Ionisierung von Donatoren oder Akzeptoren bestehen (extrinsische Detektoren) oder in der Anregung von Elektronen vom Valenzband in das Leitungsband (intrinsische Detektoren). Zur Klasse der extrinsischen Detektoren gehören z. B. In-dotiertes Silizium für den Wellenlängenbereich zwischen 3 und 5 \im und Ga-dotiertes Silizium für den Wellenlängenbereich von 8 bis 12 um. Zur . Klasse der intrinsischen Detektoren gehört z. B. Quecksilber-Cadmium-Tellurid, das je nach Zusammensetzung (Cadmium-Tellurid-Anteil) für den Wellenlängenbereich 3 - 5 um und 8 - 14 μπι geeignet ist.
Dabei haben intrinsische Detektoren den Vorteil, daß sie bei höheren Temperaturen, z. B. bei Temperaturen größer oder gleich der des flüssigen Stickstoffs, betrieben werden können, und daß sie wegen ihrer höheren Absorptions-
koeffizienten dünner, ζ. B. kleiner oder gleich 10 μπι, hergestellt werden können und daher schärfer konturierte empfindliche Flächen aufweisen.
Andererseits haben extrinsische Detektoren auf der Basis des Siliziums den Vorteil, daß ein Teil der Signalverarbeitung auf einfache Weise in das Detektormosaik zu integrieren ist und die Anzahl der Signal-Ausgangsleitungen über Ladungsschieberregister (CCD) oder Ladungsinjektion (CID) reduziert werden kann.
Soll der Infrarot-Detektor zur Bilddarstellung ohne ein abtastendes optisches System verwendet werden, ist eine hohe Dichte von Detektorelementen, z. B. mehr als 64 χ Elemente auf der Brennebene, erwünscht. In diesem Falle wird die Integration der Ausleseschaltkreise unerläßlich. Um dabei auf die Vorteile des intrinsischen Detektor-Materials HgCdTe nicht verzichten zu müssen, sind zwei Wege versucht worden.
Der erste besteht darin, die Ausleseeinheit in das HgCdTe-Material zu integrieren. Dies ist beispielsweise beschrieben worden in "Infrared Monolithic HgCdTe IR CCD Focal Plane Technology", D. D. Buss u. a.. Intern. Electron. Devices Meeting, Washington DC, 1978.
Bei hochintegrierten Schaltkreisen in Schmalbandhalbleitern wie HgCdTe ist allerdings mit beträchtlichen physikalischen und technologischen Schwierigkeiten zu rechnen.
Der zweite Weg besteht darin, den HgCdTe-Detektor durch einen simultanen Lötprozeß mit dem Si-Ausleseschaltkrexs zu verbinden. Dabei ist jedem Detektorelement in dem den Gesamtdetektor enthaltenden HgCdTe-HaIbIeiterkörper ein metallischer Kontakt auf dem HgCdTe-Körper und ein entsprechender Kontakt auf dem Si-Schaltkreis zugeordnet. Die beiden Halbleiterkörper werden nach Art der Flip-Chip-Technik zusammengesetzt und die einander zugeordneten Kontakte miteinander verlötet. Dies ist beispielsweise beschrieben in "Infrared Focal Planes in Intrinsic Semiconductors", J. T. Longo u. a., IEEE Trans. Electr. Dev. ED 25, 213 (1978).
Die Ausbeute eines solchen simultanen Lötprozesses ist jedoch begrenzt. Außerdem treten auch bei diesem Verfahren erhebliche technologische Schwierigkeiten auf.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei den beiden angeführten und bekannten Verfahren auftretenden Nachteile zu beseitigen und eine Halbleiteranordnung sowie ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben, bei der die Ausbeute groß und bei dem die technologischen Schwierigkeiten geringer sind. Diese Aufgabe wird bei einer Halbleiteranordnung der eingangs aufgeführten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Halbleiterkörper (4) des integrierten Schaltkreises zumindest teilweise mit einer Isolierschicht (3) bedeckt ist, daß auf dieser Isolierschicht eine Vielzahl voneinander getrennter, durch polykristalline Abscheidung hergestellter und mittels energiereicher Strahlung in einkristalline Struktur überführter Mosaikbereiche (1) aus dem IR-empfindlichen Verbindungs-Halbleitermaterial angeordnet sind, daß die einzelnen Mosaikbereiche zumindest einen pn-übergang (2) enthalten und daß jeder Mosaikbereich elektrisch leitend mit der Ausleseeinheit im integrierten Schaltkreis verbunden ist.
Eine Anordnung, bei der einkristalline PbS-Bereiche auf Si angeordnet sind, wurde bereits untersucht ("Direct injection readout of the p-n PbS-Si heterojunction detector", A. J. Steckl, K. Y. Tam, M. E. Montamedi, Appl. Phys. Lett. _3_5, 537 (1979). Dabei wurde das Detektormaterial nach dem Verfahren der Hetero-Epitaxie unmittelbar auf dem Silizium einkristallin abgeschieden. Soll jedoch die abgeschiedene Schicht die für Bauelemente erforderliche Qualität aufweisen, müssen sowohl die Gitterstrukturen als auch die Gitterkonstanten und die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien für das Detektormosaik und den Ausleseschaltkreis sehr genau übereinstimmen. Dies reduziert die Auswahl der in Frage kommenden Materialien naturgemäß sehr stark.
Bei der erfindungsgemäßen Halbleiteranordnung können die Vorzüge eines bewährten Materials, wie vorzugsweise HgCdTe für den Infrarot-Detektor, mit denen des einkristallinen Siliziummaterials für den integrierten Ausleseschaltkreis in vorteilhafter Weise kombiniert werden.
Bei anderen Ausführungformen kann das Detektormaterial auch aus InSb oder Pb1 Sn Te bestehen. Der Halbleiterkörper des integrierten Schaltkreises besteht auch dann vorzugsweise aus einkristallinem Silizium. Er enthält vorzugsweise eine komplette Ausleseeinheit mit Übergabestruktur, Antiblooming-Einrichtung, Hintergrundsubtraktion und Ladungsschieberegister in herkömmlicher p- oder n-Kanal-MOS-Technologie. Dieser Halbleiterkörper ist mit einer Isolierschicht aus einem Siliziumoxid oder Siliziumnitrid bedeckt. Denkbar ist auch die Verwendung anderer Metalloxide, z. B. eines Titanoxids.
Auf der Isolierschicht des Silizium-Schaltkreises befinden sich voneinander getrennte Inseln bzw. Mosaikbereiche aus einkristallinem IR-empfindlichem Halbleitermaterial, die jeweils eine Diodenstruktur enthalten. Die beiden Zonen jeder IR-empfindlichen Diode sind mit einem Kontakt versehen, wobei jeweils ein Kontakt an die individuelle Auslesestruktur im integrierten Halbleiterschaltkreis und hierüber an das Ladungsschieberegister in CCD-Technik angeschlossen ist. Der jeweils andere Kontakt jeder Diode ist mit einem allen Dioden gemeinsamen Anschluß verbunden, über den das am pn-übergang herrschende Arbeitspotential eingestellt werden kann.
Die erfindungsgemäße Halbleiteranordnung wird bevorzugt dadurch hergestellt, daß eine Schicht aus IR-empfindlichem Verbindungs-Halbleitermaterial zunächst ganzflächig und polykristallin auf die den Halbleiterkörper des integrierten Schaltkreises bedeckende Isolierschicht aufgebracht wird. Diese Halbleiterschicht wird danach durch Ausätzen der Zwischenbereiche in voneinander getrennte einzelne Mosaikbereiche aufgeteilt. Die einzelnen Mosaikbereiche werden danach mittels eines gebündelten energiereichen
Strahls aufgeschmolzen, so daß diese Bereiche aufgrund des nachfolgenden einkristallinen Schichtwachstums einkristallin wiedererstarren. In die Mosaikbereiche wird schließlich durch Diffusion oder Implantation von Störstellen ein pn-übergang eingebracht.
Bei der Verwendung von HgCdTe als IR-empfindlichem Halbleitermaterial werden die zunächst polykristallinen Mosaikbereiche vorzugsweise mit einem Laserstrahl aufgeschmolzen wobei die Energie des Laserstrahls so gewählt wird, daß der Mosaikbereich in seiner gesamten Dicke aufschmilzt, während das darunterliegende Isoliermaterial und der Siliziumhalbleiterkörper unbeeinflußt bleiben.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Halbleiteranordnung und des Verfahrens zu ihrer Herstellung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert:
In der Figur 1 ist im Schnitt ein Teilbereich der erfindungsgemäßen Halbleiteranordnung dargestellt, wobei dieser Teilbereich einen IR-empfindlichen Mosaikbereich und den zwischen zwei Mosaikbereichen liegenden Teil einer möglichen integrierten Ausleseschaltung umfaßt. In der Figur 2 ist eine Laserstrahlvorrichtung dargestellt, mit deren Hilfe die zunächst polykristallinen Mosaikbereiche in einkristalline, IR-empfindliche Halbleiterbereiche umgewandelt werden.
Die Schnittdarstellung der Figur 1 zeigt - wie bereits erwähnt - einen Teilbereich einer Halbleiteranordnung mit Bildaufnahmeeinheit und integrierten Halbleiterschaltkreis als Ausleseeinheit. Dabei ist ein einzelner Mosaikbereich 1 aus IR-empfindlichem Verbindungs-Halbleitermaterial dargestellt, der sich auf einer Isolierschicht 3 befindet, die ihrerseits einen Siliziumhalbleiterkörper 4 bedeckt. Die Gesamtanordnung besteht vorzugsweise aus einer Vielzahl matrixförmig angeordneter, IR-empfindlicher Mosaikbereiche 1,
Λλ
wobei die einzelnen Mosaikbereiche vorzugsweise eine Fläche zwischen 25 μπι χ 25 μΐη und 8ο μπι χ 80 μπι einnehmen. Die Matrix aus IR-empfindlichen Mosaikbereichen umfaßt vorzugsweise mindestens 32 χ 32 Einzelelemente.
Die einzelnen Mosaikbereiche 1 enthalten einen pn-übergang 2, der beispielsweise die η-leitende Zone 9 von der p-leitenden Zone 8 trennt. Das Infrarotlicht 16 trifft auf die freiliegende Oberfläche der η-leitenden Zone 9 auf und löst im Verbindungshalbleiter die Anregung der Elektronen aus dem Valenzband in das Leitungsband aus. Die p-leitende Zone 8 ist mit einem Anschlußkontakt 7 versehen, der vorzugsweise allen Mosaikbereichen gemeinsam ist und über den das Sperrschichtpotential der Einzeldioden eingestellt werden kann. An die η-leitende Zone 9 ist der Anschlußkontakt 6 angebracht, der durch Öffnungen 5 in der Isolierschicht 3 mit dem integrierten Schaltkreis, beispielsweise mit der Halbleiterzone 10, in elektrisch leitender Verbindung steht. Der Empfindlichkeitsbereich des IR-empfindlichen Halbleitermaterials der Mosaikbereiche 1 liegt vor-, zugsweise im Wellenlängenbereich von 3-5 μΐη oder von 8-12 μπι. Die Mosaikbereiche 1 sind vorzugsweise 2 - 8 ρ dick.
Bei der Darstellung gemäß Figur 1 sind die Mosaikbereiche 1 des IR-empfindlichen Materials auf der Isolierschicht 3 über Bereichen des Siliziumhalbleiterkörpers 4 angeordnet, die weder Bauelemente des integrierten Schaltkreises noch Verbindungsleitungen enthalten. Vielmehr befinden sich die Bauelemente und die Verbindungsleitungen des integrierten Schaltkreises jeweils zwischen den Mosaikbereichen. Bei der Darstellung gemäß Figur 1 sind diese Zwischenbereiche gleichfalls mit einer Isolierschicht 3 a überdeckt, wobei in der Isolierschicht zahlreiche Gatestrukturen 11 - 15 angeordnet sind, die dem Ladungstransfer und der Ladungsübertragung nach dem CCD-Prinzip dienen. Diese Gatestrukturen bestehen beispielsweise aus polykristallinem Silizium, wobei zur Herstellung von Überlappungen zwischen den einzel-
AU.
nen Gatestrukturen dieses polykristalline Silizium bei einzelnen Gates aus zwei Schichten besteht zwischen denen sich in Teilbereichen Isoliermaterial befindet.
Anstelle der in der Figur 1 dargestellten Anordnung ist eine weitere Verdichtung des Detektormosaiks, d. h. Verkleinerung der Halbleiteranordnung dadurch möglich, daß die Mosaikbereiche 1 auf der Isolierschicht 3a über den Bereichen des Siliziumhalbleiterkörpers bzw. der Isolierschicht angeordnet sind, die die Bauelemente, die Gatestrukturen und die Verbindungsleitungen des Aüsleseschaltkreises enthalten. In diesem Fall müssen alle Verbindungsleitungen mit Hilfe üblicher Mehrschichtprozesse in die Oxidschicht 3a verlegt werden.
Bei der dargestellten Ausführungsform gemäß Figur 1 besteht der Siliziumgrundkörper aus p-leitendem Material, in den eine η-leitende Zone 10 eingelassen ist. In diese η-leitende Zone 10 werden die durch Absorption von IR-Quanten im Mosaikbereich 1 erzeugten Ladungsträger überführt. Diese Ladung wird mit Hilfe eines Transfergates 11 in das Speichergate 12 übertragen. Mit Hilfe des Transfergates kann die Integrationszeit' eingestellt werden. Das Speichergate 12 ist in die Teilbereiche 12a und 12b aufgeteilt, so daß mit Hilfe des überlappend angeordneten Partitionsgates 13 eine Hintergrundsubtraktion möglich ist. Folglich wird nur die unter dem Gate 12b befindliche Ladung über das Transfergate 14 in das Ladungsschieberegister mit den Gates 15 übergeführt. Mit Hilfe des Ladungsschieberegisters wird sodann das gewonnene Signal ausgelesen.
Die in der Figur 1 dargestellte Halbleiteranordnung wird vorzugsweise so hergestellt, daß in den Halbleitergrundkörper 4 mit Hilfe der bekannten Planartechnologie die für die integrierte Schaltung erforderlichen Zonen und Bauelemente eingebracht werden. Für die in der Isolierschicht 3a vorhandenen Gatestrukturen wird die bekannte 2-Lagen"-Pöly-Silizium-Technik angewandt, wobei mit Hilfe von Schichtabscheidungen und nachfolgenden Ätzprozessen die gewünschten Strukturen erzielt werden.
ir jtr. — . · - - ·
In dem Bereich, auf dem gemäß Figur 1 die Mosaikbereiche angeordnet werden, wird der Siliziumgrundkörper vorzugsweise mit einer von Gatestrukturen und Leitbahnen freien Isolierschicht bedeckt.
Nach der Herstellung des integrierten .Halbleiterschaltkreises wird die gesamte Oberfläche der Isolierschicht 3 bzw. 3a mit einer Schicht aus polykristallinem HgCdTe-Material bedeckt. Dieses Material kann in bekannter Weise chemisch aus der Gasphase abgeschieden oder im Ultrahochvakuum aufgedampft werden. Ferner ist eine Beschichtung durch Kathodenzerstäubung möglich, oder die Schicht wird komponentenweise aufgebracht. Bei der komponentenweisen Aufbringung wird zunächst eine Schicht aus CdTe aufgebracht und danach im HgTe-Dampf zur Herstellung des HgCdTe-Materials getempert. Es ist auch möglich, zunächst eine HgTe-Schicht aufzubringen und diese im CdTe-Dampf zu tempern.
Danach werden die Mosaikbereiche gemäß Figur 1 aus der IR-empfindlichen Halbleiterschicht herausgeätzt. Hierbei kann als Ätzmaske beispielsweise eine Photolackschicht dienen. Neben dem chemischen Ätzprozeß ist das Ionenätzverfahren sehr gut einsetzbar. Danach werden die noch polykristallinen Mosaikbereiche durch punktweises oder kontinuierlich abtastendes Bestrahlen mit einem Laserstrahl in einkristalline Bereiche umgewandelt. Hierzu wird eine Laserbestrahlungsvorrichtung gemäß Figur 2 eingesetzt.
In der Figur 2 ist ein Ofen 2 7 dargestellt, in dem eine abgeschlossene Kammer 30 untergebracht ist. Diese Kammer dient als verschiebbarer Probenhalter für die Halbleiterscheibe 31, die aus dem Siliziumgrundkörper und dem IR-empfindlichen HgCdTe-Material besteht. In der Kammer ist ferner eine Hg-Quelle 29 untergebracht, durch die in der Kammer der erforderliche Quecksilberdampfdruck erzeugt wird. Der Laserstrahl fällt über eine Linse 28 auf die zuvor einjustierte Stelle der Halbleiterscheibe 31. Die Justierung des Laserstrahls erfolgt mit Hilfe des Justierlasers 24, der über den halbdurchlässigen Spiegel 25 und
den Spiegel 26 die Oberfläche der Halbleiteranordnung abtastet. Der die Aufschmelzung der Mosaikbereiche 1 gemäß Figur 1 auslösende Laserstrahl geht von der Laseranlage aus und wird über die Rasteroptik 2 3 und die Spiegel 25 und 26 auf die Halbleiteranordnung gelenkt. Der Laserstrahl wird durch die Einheit 21 gepulst, die ihrerseits über die Einheit 22 mit Strom versorgt wird.
Das Verfahren zur Umwandlung der polykristallinen IR-empfindlichen Mosaikbereiche in einkristalline Form soll noch eingehender behandelt werden:
Es ist bekannt, daß durch Bestrahlung mit einer Strahlungsquelle ausreichender Energie eine amorphe oder polykristalline Schicht in den einkristallinen Zustand übergeführt werden kann. Dabei wird die amorphe oder polykristalline Schicht vorübergehend in ihrer ganzen Tiefe, aber nur in genau definierten kleinen Flächenbereichen aufgeschmolzen. Ist die darunter liegende Schicht kristallin, findet in der Grenzfläche beim Erstarren ein epitaktisches Schichtwachstum statt. Dies ist beispielsweise beschrieben in "Spatially Controlled Crystal Regrowth of Ion Implanted Silicon by Laser Irradiation", G. K. Celler, M. M. Poate and L. C. Kimerling, Appl. Phys. Lett. _32, 111 (19 78). Ist die darunter liegende Schicht amorph, findet ein einkristallines Schichtwachstum statt, das von dem zuerst kristallisierten Bereich als Keim ausgeht. Dies ist beispielsweise beschrieben in "Properties of Patterned and CW-Laser-Crystallized Silicon Films on Amorphous Substrates", N.M. Johnson, D. K. Biegelsen and H. D. Moyer, Proceedings INFOS-Conference, Erlangen (1981). Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich die letztere Eigenschaft zunutze und wendet diese auf das Infrarotempfindliche Material Hg1 Cd Te an. Von grundlegender Bedeutung ist dabei, daß sowohl die Prozeßschritte zur Herstellung des Detektors als auch dessen Leistungsdaten unabhängig von der Kristallorientierung sind. Es ist also nicht erforderlich, dem Kristallisierungskeim eine Vorzugsorientierung aufzuprägen.
Dabei sind jedoch zwei Besonderheiten zu beachten: Hg1 Cd Te zersetzt sich bei erhöhten Temperaturen im Vakuum in der Weise, daß bevorzugt das Element Hg aus der Oberfläche ausdampft. Dies wird vermieden, indem das Aufschmelzen und Erstarren unter Hg-Dampf-Atmosphäre stattfindet .
Außerdem zersetzt sich das erstarrende Hgn Cd Te in der
^1-x χ
Weise, daß zunächst bevorzugt die Komponente CdTe kristalliert und die restliche Schmelze sich in der Erstarrungsfront mit HgTe anreichert. Dadurch ist der zuletzt kristallisierte Anteil des durch die Laserstrahlung aufgeschmolzenen Bereichs HgTe-reicher als der zuerst kristallisierte. Durch das erfindungsgemäße Verfahren bleibt die Inhomogenität jeweils auf mikroskopische Bereiche begrenzt und kann durch nachfolgende Temperschritte ausgeglichen werden.
Bei kleinen Elementen einer Mosaikstruktur (z. B. 25 χ 25 um ) kann die aufgeschmolzene Fläche ein gesamtes Element über-
2 decken. Bei größeren Elementen (z. B. 80 χ 80 um ) wird die Rekristallisation in Teilbereichen eines Elements durchgeführt, in der Weise, daß die von aufeinanderfolgenden Laserstrahlungspulsen aufgeschmolzenen Bereiche einander überlappen.
Die nachfolgende Temperbehandlung bei Temperaturen von 400 - 600 0C, ebenfalls unter Hg-Dampf-Atmosphäre, ist in beiden Fällen geeignet, durch Diffusion von Hg und Cd eine Homogenisierung hervorzurufen. Dabei wird gleichzeitig die für photovoltaische Detektoren optimale Löcherkonzentration
15 16 —3
von ρ = 10 bis 10 cm für das p-leitende Detektorbasismaterial eingestellt. Soll das Detektorbasismaterial η-leitend sein, wird eine Temperbehandlung von 200 - 300 °C unter Hg-Dampf-Atmosphäre angeschlossen, die eine Elektronenkonzentration η = 10 bis 10 cm erzeugt. Der pnübergang wird jeweils durch Diffusion oder Implantation geeigneter in ihrem Dotierungscharakter entgegengesetzter Ionen vorgenommen.
Zur Herstellung einer η-leitenden Halbleiterzone wird in das HgCdTe-Material vorzugsweise Quecksilber oder Aluminium eindiffundiert- Für die Implantation sind insbesondere Bor, Quecksilber oder Beryllium geeignet. Eine p-leitende Zone wird bevorzugt dadurch hergestellt, daß Phosphor- oder Silberatome in das zuvor η-leitende Material implantiert werden. Danach werden noch die n- und p-leitenden Gebiete des IR-empfindlichen Materials mit Anschlußkontakten versehen. Diese Kontaktierung kann gleichzeitig mit der Kontaktierung der integrierten Schaltung durchgeführt werden. Als Kontaktmaterialien kommen beispielsweise Mehrschichtstrukturen aus Chrom-Indium oder Chrom-Gold in Frage.

Claims (21)

  1. Licentia Patent-Verwaltungs-G.m\*b:Ti: Theodor-Stern-Kai 1, 6000 Frankfurt 70
    Heilbronn, den 02.11.81 Z13-HN-Ma-et - HN 81/36
    Patentansprüche
    /iy Halbleiteranordnung mit einer Bildaufnahmeeinheit aus einem Infrarot-empfindlichen Verbindungs-Halbleitermaterial und mit einem integrierten Halbleiter-Schaltkreis als Ausleseeinheit, wobei die beiden Einheiten elektrisch und mechanisch miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (4) des integrierten Schaltkreises zumindest teilweise mit einer Isolierschicht (3) bedeckt ist, daß auf dieser Isolierschicht eine Vielzahl voneinander getrennter, durch polykristalline Abscheidung hergestellter und mittels energiereicher Strahlung in einkristalline Struktur überführter Mosaikbereiche (1) aus dem IR-empfindlichen Verbindungs-Halbleitermaterial angeordnet sind, daß die einzelnen Mosaikbereiche zumindest einen pn-übergang (2) enthalten und daß jeder Mosaikbereich elektrisch leitend mit der Ausleseeinheit im integrierten Schaltkreis verbunden ist.
  2. 2) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das IR-empfindliche Halbleitermaterial aus Hg1 CdTe besteht.
  3. 3) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das IR-empfindliche Halbleitermaterial aus InSb oder Pb Sn Te besteht.
  4. 4) Halbleiteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfindlichkeitsbereich des IR-empfindlichen Halbleitermaterials im Wellenlängenbereich von 3-5 \im oder von 8-12 μπι liegt.
  5. 5) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (4) des integrierten Schaltkreises aus einkristallinem Silizium besteht und daß dieser Halbleiterkörper mit einer Isolierschicht (3) aus Siliziumoxyd (SiO ), Titanoxyd (TiO ) oder Siliziumnitrid (Si^N.) bedeckt ist, wobei durch Öffnungen (5) in dieser Isolierschicht die Mosaikbereiche (1) des IR-empfindlichen Materials mit dem integrierten Schaltkreis über Leitbahnen elektrisch leitend verbunden sind.
  6. 6) Halbleiteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mosaikbereiche (1) des IR-empfindlichen Materials auf der Isolierschicht (3) über Bereichen des Silizium-Halbleiterkörpers (4) angeordnet sind, die weder Bauelemente des integrierten Schaltkreises noch Verbindungsleitungen enthalten, und daß die die Bauelemente und Verbindungsleitungen enthaltenden Bereiche des integrierten Schaltkreises jeweils zwischen den Mosaikbereichen (1) angeordnet sind.
  7. 7) Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mosaikbereiche (1) auf der Isolierschicht (3) über den Bereichen des Silizium-Halbleiterkörpers (4) bzw. der Isolierschicht angeordnet sind, die die Bauelemente und die Verbindungsleitungen des Ausleseschaltkreises enthalten.
  8. 8) Halbleiteranordnung nach einem der vorangehenden Anprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mosaik-Bereiche (1) aus IR-empfindlichem Material ca. 2-8 um dick sind und zur Bildung einer Diode jeweils einen pn-übergang aufweisen, und daß beide Zonen jeder IR-empfindlichen Diode mit einem Anschlußkontakt (6 bzw. 7) versehen sind.
  9. 9) Halbleiteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mosaikbereiche (1) matrixförmig auf der Isolierschicht (3) angeordnet sind, wobei die Fläche jedes Mosaikbereichs zwischen 25 μπι χ 25 μπι und 80 μπι χ 80 μΐη liegt.
  10. 10) Halbleiteranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix aus IR-empfindlichen Mosaikbereichen (1) mindestens 32 χ 32 Elemente enthält.
  11. 11) Verfahren.zum Herstellen einer Halbleiteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus IR-empfindlichem Verbindungs-Halbleitermaterial zunächst ganzflächig und polykristallin auf die den Halbleiterkörper (4) des integrierten Schaltkreises bedeckende Isolierschicht (3) aufgebracht wird, daß diese Halbleiterschicht danach durch Ausätzen der Zwischenbereiche in voneinander getrennte einzelne Mosaikbereiche (1) aufgeteilt wird, daß die einzelnen Mosaikbereiche mittels eines gebündelten, energiereichen Strahls aufgeschmolzen werden, so daß diese Bereiche aufgrund des nachfolgenden einkristallinen Schichtwachstums einkristallin wiedererstarren, und daß schließlich in die Mosaikbereiche durch Diffusion oder Implantation von Störstellen ein pnübergang eingebracht wird.
  12. 12) Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem IR-empfindlichen Verbindungs-Halbleitermaterial aus Hg1 Cd Te die polykristallinen Mosaikbereiche Cl)
    JL~ Ji Λ
    mit einem Laserstrahl aufgeschmolzen werden, wobei die Energie des Laserstrahls so gewählt wird, daß der Mosaikbereich in seiner gesamten Dicke aufschmilzt, während das darunter liegende Isoliermaterial und der Silizium-Halbleiterkörper unbeeinflußt bleiben.
    -A-
  13. 13) Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein gepulster Laserstrahl verwendet wird.
  14. 14) Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Laserstrahls so gewählt wird, daß von dem Strahl jeweils ein Mosaikbereich ganzflächig überdeckt wird.
  15. 15) Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Laserstrahls so gewählt wird, daß nur eine Teilfläche eines Mosaikbereichs überdeckt wird und daß jeder Mosaikbereich mit einer Anzahl von gegeneinander versetzten Laserstrahl-Pulsen aufgeschmolzen wird, wobei sich die von aufeinander folgenden Laserstrahl-Pulsen überdeckten Flächen überlappen.
  16. 16) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch1 gekennzeichnet, daß die Laserbestrahlung in einer Atmosphäre durchgeführt wird, die eine Zersetzung des HgCdTe-Materials während der Laserstrahleinwirkung verhindert.
  17. 1.7) Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserbestrahlung in einer Hg-Dampf-Atmosphäre durchgeführt wird.
  18. 18) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiteranordnung nach dem einkristallinen Wiedererstarren der Mosaikbereiche getempert wird, wobei die Temperatmosphäre und die Temperdauer derart gewählt werden, daß die beim Wiedererstarren verbliebenen Inhomogenitäten der Materialzusammensetzung des IR-empfindlichen Materials ausgeglichen werden.
  19. 19) Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet daß bei einem IR-empfindlichen Material aus HgCdTe eine Temperung im Hg-Dampf bei 400 - 600 0C und einer Zeitdauer von mehr als 24 Stunden durchgeführt wird.
  20. 20) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiteranordnung einem Temperprozeß unterworfen wird, wobei die Atmosphäre, die Dauer und die Temperatur derart gewählt werden, daß sich in den Mosaikbereichen die gewünschte, für die Verwendung als Detektor geeignete Ladungsträgerkonzentration einstellt.
  21. 21) Verfahren nach einem der 18 - 2O Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Beseitigung der Inhomogenitäten und die Einstellung der Ladungsträgerkonzentration ein gemeinsamer Temperprozeß durchgeführt wird.
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