DE3200853C2 - - Google Patents

Info

Publication number
DE3200853C2
DE3200853C2 DE3200853A DE3200853A DE3200853C2 DE 3200853 C2 DE3200853 C2 DE 3200853C2 DE 3200853 A DE3200853 A DE 3200853A DE 3200853 A DE3200853 A DE 3200853A DE 3200853 C2 DE3200853 C2 DE 3200853C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
mosaic
areas
semiconductor
laser beam
polycrystalline
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE3200853A
Other languages
English (en)
Other versions
DE3200853A1 (de
Inventor
Horst Dipl.-Phys. Dr. 7100 Heilbronn De Maier
Max Prof. Dr.Rer.Nat. 8521 Uttenreuth De Schulz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Licentia Patent Verwaltungs GmbH filed Critical Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority to DE19823200853 priority Critical patent/DE3200853A1/de
Priority to GB08300403A priority patent/GB2113467B/en
Priority to FR838300445A priority patent/FR2519803B1/fr
Publication of DE3200853A1 publication Critical patent/DE3200853A1/de
Priority to US06/802,601 priority patent/US4661168A/en
Application granted granted Critical
Publication of DE3200853C2 publication Critical patent/DE3200853C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/148—Charge coupled imagers
    • H01L27/14875—Infrared CCD or CID imagers
    • H01L27/14881—Infrared CCD or CID imagers of the hybrid type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/34—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies not provided for in groups H01L21/0405, H01L21/0445, H01L21/06, H01L21/16 and H01L21/18 with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/46—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/428
    • H01L21/477—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/082—Ion implantation FETs/COMs
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/094—Laser beam treatment of compound devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
    • Y10S438/967—Semiconductor on specified insulator

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Infrarot-Quantendetektoren 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 µm und Ga-dotiertes Silizium für den Wellenlängenbereich von 8 bis 12 µm. Zur Klasse der intrinsischen Detektoren gehört z. B. Quecksilber-Cadmium-Tellurid, das je nach Zusammensetzung (Cadmium-Tellurid-Anteil) für den Wellenlängenbereich 3-5 µm und 8-14 µm 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 Absorptionskoeffizienten dünner, z. B. kleiner oder gleich 10 µm, 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 Ladungsschieberegister (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 64×64 Elemente auf der Brennebene, erwünscht. In diesem Fall wird die Integration der Ausleseschaltkreise unerläßlich.
Aus der US-PS 41 97 633 ist ein Verfahren bekannt, bei dem auf einem Silizium-Halbleiterkörper, der einen CCD-Ausleseschaltkreis enthält, Detektorelemente angeordnet werden, die aus einem Verbindungs-Material wie HgCdTe bestehen. Die einzelnen Reihen aus Detektormaterial werden dabei mittels eines Klebers auf den Tragekörper aufgebracht. Es müssen also zwei getrennte Halbleiteranordnungen gefertigt werden, die dann mit Hilfe üblicher Klebe- und Kontaktierungstechniken miteinander verbunden werden, was getrennte Fertigungsgänge und komplizierte Aufbautechniken erforderlich macht.
In der FR-OS 24 84 705 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem ein in einem getrennten Fertigungsschritt hergestelltes einkristallines Material auf einen Trägerkörper aufgebracht wird und danach die beiden Teile verschmolzen werden. Dies ist jedoch nur bei übereinstimmenden Gitterkonstanten und bei gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien möglich, so daß dieses Verfahren meist nicht einsetzbar bzw. mit erheblichen technologischen Schwierigkeiten verbunden ist.
Schließlich ist es aus der Literaturstelle "IEEE spectrum", April 1981, S. 50-54, bekannt, Siliziumschichten auf Trägerkörper aus Silizium aufzubringen, wobei die Trägerkörper mit SiO₂ oder Si₃N₄ abgedeckt sind. Hierbei geht es im wesentlichen darum, dreidimensionale Strukturen mit gleichen Funktionen in den einzelnen Ebenen herzustellen, um so hohe Packungsdichten, beispielsweise für Siliziumspeicher, zu erreichen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei den bekannten Verfahren auftretenden Nachteile zu beseitigen und ein Verfahren zur Herstellung von IR-empfindlichen Detektorelementen anzugeben, bei dem die Detektorelemente in einem kontinuierlichen Fertigungsprozeß als Einheit hergestellt werden können und nicht zusammengesetzt werden müssen.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs aufgeführten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Herstellung der Mosaikbereiche auf die Isolierschicht polykristallines Halbleitermaterial abgeschieden wird, das danach mittels energiereicher Strahlung in einkristalline Halbleiterbereiche umgewandelt wird.
Vorzugsweise werden die einzelnen Mosaikbereiche mittels eines gebündelten, energiereichen Strahls aufgeschmolzen. so daß diese Bereiche aufgrund des nachfolgenden einkristallinen Schichtwachstums einkristallin wiedererstarren.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren 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 Verfahren kann das Detektormaterial auch aus InSb oder Pb1-xSnxTe bestehen, der Halbleiterkörper des integrierten Schaltkreises besteht auch dann vorzugsweise aus einkristallinem Silizium.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht vorzugsweise darin, 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. In die einzelnen polykristallinen Mosaikbereiche wird nach der Umwandlung in einkristalline Bereiche 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 Silizium-Halbleiterkörper unbeeinflußt bleiben.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert:
In der Fig. 1 ist im Schnitt ein Teilbereich einer Halbleiteranordnung dargestellt, wobei dieser Teilbereich einen IR-empfindlichen Mosaikbereich und den zwischen zwei Mosaikbereichen liegenden Teil einer möglichen integrierten Ausleseschaltung umfaßt.
In der Fig. 2 ist eine Laserstrahlvorrichtung dargestellt, mit deren Hilfe erfindungsgemäß die zunächst polykristallinen Mosaikbereiche in einkristalline, IR-empfindliche Halbleiterbereiche umgewandelt werden.
Die Schnittdarstellung der Fig. 1 zeigt - wie bereits erwähnt - einen Teilbereich einer Halbleiteranordnung mit Bildaufnahmeeinheit und integriertem 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 Silizium-Halbleiterkörper 4 bedeckt. Die Gesamtanordnung besteht vorzugsweise aus einer Vielzahl matrixförmig angeordneter, IR-empfindlicher Mosaikbereiche 1, wobei die einzelnen Mosaikbereiche beispielsweise eine Fläche zwischen 25 µm×25 µm und 89 µm×80 µm einnehmen. Die Matrix aus IR-empfindlichen Mosaikbereichen umfaßt beispielsweise mindestens 32×32 Einzelelemente.
Die einzelnen Mosaikbereiche 1 enthalten einen pn-Übergang 2, der beispielsweise die n-leitende Zone 9 von der p-leitenden Zone 8 trennt. Das Infrarotlicht 16 trifft auf die freiliegende Oberfläche der n-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 beispielsweise allen Mosaikbereichen gemeinsam ist und über den das Sperrschichtpotential der Einzeldioden eingestellt werden kann. An die n-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 beispielsweise im Wellenlängenbereich von 3-5 µm oder von 8-12 µm. Die Mosaikbereiche 1 sind beispielsweise 2-8 µm dick.
Bei der Darstellung gemäß Fig. 1 sind die Mosaikbereiche 1 des IR-empfindlichen Materials auf der Isolierschicht 3 über Bereichen des Silizium-Halbleiterkörpers 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 Fig. 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 Überlappung zwischen den einzelnen Gatestrukturen dieses polykristalline Silizium bei einzelnen Gates aus zwei Schichten besteht, zwischen denen sich in Teilbereichen Isoliermaterial befindet.
Anstelle der in der Fig. 1 dargestellten Anordnung ist eine weitere Verdichtung des Detektormosaiks, d. h. Verkleinerung der Halbleiteranordnung dadurch möglich, daß die Mosaikbereiche 1 auf der Isolierschicht 3 a über den Bereichen des Silizium-Halbleiterkörpers bzw. der Isolierschicht angeordnet sind, die die Bauelemente, die Gatestrukturen und die Verbindungsleitungen des Ausleseschaltkreises enthalten. In diesem Fall müssen alle Verbindungsleitungen mit Hilfe üblicher Mehrschichtprozesse in die Oxidschicht 3 a verlegt werden.
Bei der dargestellten Ausführungsform gemäß Fig. 1 besteht der Siliziumgrundkörper aus p-leitendem Material, in den eine n-leitende Zone 10 eingelassen ist. In diese n-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 11 kann die Integrationzeit eingestellt werden. Das Speichergate 12 ist in die Teilbereiche 12 a und 12 b aufgeteilt, so daß mit Hilfe des überlappend angeordneten Partitionsgates 13 eine Hintergrundsubtraktion möglich ist. Folglich wird nur die unter dem Gate 12 b befindliche Ladung über das Transfergate 14 in das Ladungsschieberregister mit den Gates 15 übergeführt. Mit Hilfe des Ladungsschieberregisters wird sodann das gewonnene Signal ausgelesen.
Die in der Fig. 1 dargestellte Halbleiteranordnung wird vorzugsweise so hergestellt, daß in den Halbleiter-Grundkörper 4 mit Hilfe der bekannten Planartechnologie die für die integrierte Schaltung erforderlichen Zonen und Bauelemente eingebracht werden. Für die in der Isolierschicht 3 a vorhandenen Gatestrukturen wird die bekannte 2-Lagen-Poly-Silizium-Technik angewandt, wobei mit Hilfe von Schichtabscheidungen und nachfolgenden Ätzprozessen die gewünschten Strukturen erzielt werden.
In dem Bereich, auf dem gemäß Fig. 1 die Mosaikbereiche 1 angeordnet werden, wird der Siliziumgrundkörper beispielsweise mit einer von Gatestrukturen und Leitbahnen freien Isolierschicht bedeckt.
Nach der Herstellung des integrierten Halbleiter-Schaltkreises wird die gesamte Oberfläche der Isolierschicht 3 bzw. 3 a, die beispielsweise aus Siliziumoxid (SiO x ), Titanoxid (TiO x ) oder Siliziumnitrid (Si₃N₄) besteht, 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 Fig. 1 aus der IR-empfindlichen Halbleiterschicht herausgeätzt. Hierbei kann als Ätzmaske beispielsweise eine Fotolackschicht dienen. Neben dem chemischen Ätzprozeß ist das Ionenätzverfahren sehr gut einsetztbar. Danach werden die noch polykristallinen Mosaikbereiche durch punktweises oder kontinuierlich abtastendes Bestrahlen mit einem Laserstrahl in einkristalline Bereich umgewandelt. Hierzu wird eine Laserbestrahlungsvorrichtung gemäß Fig. 2 eingesetzt.
In der Fig. 2 ist ein Ofen 27 dargestellt, in dem eine abgeschlossene Kammer 30 untergebracht ist. Diese Kammer dient als verschiebarer 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 Fig. 1 auslösende Laserstrahl geht von der Laseranlage 20 aus und wird über die Rasteroptik 23 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 erfindungsgemäße Verfahren zur Umwandlung der polykristallinen IR-empfindlichen Mosaikbereiche in einkristalline Bereiche soll nun 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 (1978). 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 Infrarot-empfindliche Material Hg1-xCdxTe 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-xCdxTe 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 Hg1-xCdxTe in der Weise, daß zunächst bevorzugt die Komponente CdTe kristallisiert 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. 25×26 µm²) kann die aufgeschmolzene Fläche ein gesamtes Element überdecken. Bei größeren Elementen (z. B. 80×80 µm²) 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°C, 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 von p=10¹⁵ bis 10¹⁶ cm-3 für das p-leitende Detektorbasismaterial eingestellt. Soll das Detektorbasismaterial n-leitend sein, wird eine Temperbehandlung von 200-300°C unter Hg-Dampf-Atmosphäre angeschlossen, die eine Elektronenkonzentration n=10¹⁵ bis 10¹⁶ cm-3 erzeugt. Der pn-Übergang wird jeweils durch Diffusion oder Implantation geeigneter in ihrem Dotierungscharakter entgegengesetzter Ionen erzeugt.
Zur Herstellung einer n-leitenden Halbleiterzone wird in das HgCdTe-Material vorzugsweise Quecksilber oder Aluminium eindiffuniert. 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 n-leitende Material implantiert werden. Danach werden noch die n- und p-leitende 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 (13)

1. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung mit einer Bildaufnahmeeinheit aus einer Vielzahl voneinander getrennter Mosaikbereiche (1) aus Infrarot-empfindlichem Verbindungs-Halbleitermaterial auf einem integrierten Silizium-Halbleiter-Schaltkreis als Ausleseeinheit, wobei jeder Mosaikbereich (1) zumindest einen pn-Übergang (2) enthält und die aus den Mosaikbereichen (1) bestehende Bildaufnahmeeinheit mit der Ausleseeinheit elektrisch und mechanisch verbunden und zwischen den Mosaikbereichen (1) und dem Silizium-Halbleiter-Schaltkreis eine Isolierschicht (3) angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Mosaikbereiche (1) auf die Isolierschicht (3) polykristallines Halbleitermaterial abgeschieden wird, das danach mittels energiereicher Strahlung in einkristalline Halbleiterbereiche umgewandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Mosaikbereiche (1) mittels eines gebündelten, energiereichen Strahls aufgeschmolzen werden, so daß diese Bereiche aufgrund des nachfolgenden einkristallinen Schichtwachstums einkristallin wiedererstarren.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, 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 und daß nach der Umwandlung der polykristallinen Mosaikbereiche (1) in einkristalline Mosaikbereiche in die Mosaikbereiche (1) durch Diffusion oder Implantation von Störstellen ein pn-Übergang (2) eingebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem IR-empfindlichen Verbindungs-Halbleitermaterial aus Hg1-xCdxTe die polykristallinen Mosaikbereiche (1) mit einem Laserstrahl aufgeschmolzen werden, wobei die Energie des Laserstrahls so gewählt wird, daß der Mosaikbereich (1) in seiner gesamten Dicke aufschmilzt, während das darunter liegende Isoliermaterial (3) und der Silizium-Halbleiterkörper (4) unbeeinflußt bleiben.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein gepulster Laserstrahl verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Laserstrahls so gewählt wird, daß von dem Strahl jeweils ein Mosaikbereich ganzflächig überdeckt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, 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.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserbestrahlung in einer Atmosphäre durchgeführt wird, die eine Zersetzung des HgCdTe-Materials während der Laserstrahleinwirkung verhindert.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserbestrahlung in einer Hg-Dampf-Atmosphäre durchgeführt wird.
10. 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.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem IR-empfindlichen Material aus HgCdTe eine Temperung im Hg-Dampf bei 400-600°C und einer Zeitdauer von mehr als 24 Stunden durchgeführt wird.
12. 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.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß für die Beseitigung der Inhomogenitäten und die Einstellung der Ladungsträgerkonzentration ein gemeinsamer Temperprozeß durchgeführt wird.
DE19823200853 1982-01-14 1982-01-14 Halbleiteranordnung mit einer bildaufnahmeeinheit und mit einer ausleseeinheit sowie verfahren zu ihrer herstellung Granted DE3200853A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19823200853 DE3200853A1 (de) 1982-01-14 1982-01-14 Halbleiteranordnung mit einer bildaufnahmeeinheit und mit einer ausleseeinheit sowie verfahren zu ihrer herstellung
GB08300403A GB2113467B (en) 1982-01-14 1983-01-07 Infra-red detector
FR838300445A FR2519803B1 (fr) 1982-01-14 1983-01-13 Dispositif semi-conducteur comportant une unite de prise de vue et une unite de lecture, et procede pour sa production
US06/802,601 US4661168A (en) 1982-01-14 1985-11-25 Method of integrating infrared sensitive image recording element with CCD on same substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19823200853 DE3200853A1 (de) 1982-01-14 1982-01-14 Halbleiteranordnung mit einer bildaufnahmeeinheit und mit einer ausleseeinheit sowie verfahren zu ihrer herstellung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3200853A1 DE3200853A1 (de) 1983-07-21
DE3200853C2 true DE3200853C2 (de) 1989-08-17

Family

ID=6153003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19823200853 Granted DE3200853A1 (de) 1982-01-14 1982-01-14 Halbleiteranordnung mit einer bildaufnahmeeinheit und mit einer ausleseeinheit sowie verfahren zu ihrer herstellung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4661168A (de)
DE (1) DE3200853A1 (de)
FR (1) FR2519803B1 (de)
GB (1) GB2113467B (de)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3333410A1 (de) * 1983-09-15 1985-04-11 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Halbleiter-strahlungsdetektor mit waermegedaemmter aufhaengung
DE3622879C2 (de) * 1986-07-08 1997-04-10 Licentia Gmbh Detektoranordnung
US6201242B1 (en) 1987-08-05 2001-03-13 Lockheed Martin Corporation Bandgap radiation detector
US4894701A (en) * 1988-05-09 1990-01-16 General Electric Company Semiconductor device detector and method of forming same
CA2036874A1 (en) * 1991-02-22 2002-07-10 Ltv Aerospace And Defense Company Bandgap radiation detector and method of fabrication
US5449908A (en) * 1993-12-30 1995-09-12 Texas Instruments Incorporated Hybrid CCD imaging
US5652150A (en) * 1995-06-07 1997-07-29 Texas Instruments Incorporated Hybrid CCD imaging
US5773831A (en) * 1997-03-19 1998-06-30 Lockheed Martin Vought Systems Corporation Patch coupled infrared photodetector
US6054718A (en) * 1998-03-31 2000-04-25 Lockheed Martin Corporation Quantum well infrared photocathode having negative electron affinity surface
KR100282424B1 (ko) * 1999-03-18 2001-02-15 김영환 수평전하 전송소자 및 그의 제조방법
US20030102432A1 (en) * 2001-04-12 2003-06-05 Epir Ltd. Monolithic infrared focal plane array detectors
US6657194B2 (en) * 2001-04-13 2003-12-02 Epir Technologies, Inc. Multispectral monolithic infrared focal plane array detectors
US20040109692A1 (en) * 2002-12-09 2004-06-10 James Plante FSO communication systems having high performance detectors
DE10313602B4 (de) * 2003-03-26 2013-05-08 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Messung einer Strahlungsdosis

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3808435A (en) * 1973-05-29 1974-04-30 Texas Instruments Inc Infra-red quantum differential detector system
DE2501934C2 (de) * 1974-01-25 1982-11-11 Hughes Aircraft Co., Culver City, Calif. Verfahren zum Betrieb eines ladungsgekoppelten Halbleiter-Bauelementes und ladungsgekoppeltes Halbleiter-Bauelement zur Durchführung dieses Verfahrens
US3883437A (en) * 1974-01-25 1975-05-13 Hughes Aircraft Co Monolithic IR detector arrays with direct injection charge coupled device readout
US4093957A (en) * 1976-07-15 1978-06-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army SOS extrinsic infrared detector and read-out device
US4188709A (en) * 1977-02-07 1980-02-19 Honeywell Inc. Double sided hybrid mosaic focal plane
US4286278A (en) * 1977-09-01 1981-08-25 Honeywell Inc. Hybrid mosaic IR/CCD focal plane
US4197633A (en) * 1977-09-01 1980-04-15 Honeywell, Inc. Hybrid mosaic IR/CCD focal plane
US4206470A (en) * 1977-09-01 1980-06-03 Honeywell Inc. Thin film interconnect for multicolor IR/CCD
US4304624A (en) * 1977-11-28 1981-12-08 Irvine Sensors Corporation Method of fabricating a multi-layer structure for detector array module
FR2484705A1 (fr) * 1977-12-29 1981-12-18 Thomson Csf Dispositif a image a deux dimensions a l'etat solide, en rayonnement electromagnetique et son procede de fabrication
US4197469A (en) * 1978-05-25 1980-04-08 Rockwell International Corporation Capacitively coupled array of photodetectors
GB2027986B (en) * 1978-07-31 1983-01-19 Philips Electronic Associated Infra-red detectors
US4377904A (en) * 1978-10-10 1983-03-29 Texas Instruments Incorporated Method of fabricating a narrow band-gap semiconductor CCD imaging device
US4290844A (en) * 1979-02-26 1981-09-22 Carson Alexiou Corporation Focal plane photo-detector mosaic array fabrication
NL8006339A (nl) * 1979-11-21 1981-06-16 Hitachi Ltd Halfgeleiderinrichting en werkwijze voor de vervaar- diging daarvan.
US4370175A (en) * 1979-12-03 1983-01-25 Bernard B. Katz Method of annealing implanted semiconductors by lasers
GB2095898B (en) * 1981-03-27 1985-01-09 Philips Electronic Associated Methods of manufacturing a detector device
US4559695A (en) * 1981-03-27 1985-12-24 U.S. Philips Corporation Method of manufacturing an infrared radiation imaging device
US4376659A (en) * 1981-06-01 1983-03-15 Texas Instruments Incorporated Process for forming semiconductor alloys having a desired bandgap

Also Published As

Publication number Publication date
DE3200853A1 (de) 1983-07-21
GB8300403D0 (en) 1983-02-09
GB2113467B (en) 1985-10-23
FR2519803A1 (fr) 1983-07-18
FR2519803B1 (fr) 1985-07-26
GB2113467A (en) 1983-08-03
US4661168A (en) 1987-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3200853C2 (de)
DE3119886C2 (de)
DE1933690C3 (de) Verfahren zum Herstellen eines mindestens bereichsweise einkristallinen Films auf einem Substrat
DE69837054T2 (de) GASIMMERSIONSLASER-ERHITZUNGSMETHODE GEEIGNET ZUR HERSTELLUNG INTEGRIERTER SCHALTUNGEN VON REDUZIERTER GRÖßE
DE4229628A1 (de) Halbleitereinrichtung vom stapeltyp und verfahren zur herstellung einer solchen
DE2917564A1 (de) Verfahren zum herstellen von solarzellen und dadurch hergestellte gegenstaende
DE3043913A1 (de) Halbleiteranordnung und verfahren zu ihrer herstellung
DE2056124B2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung
EP0069453A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Halbleiterlegierungen mit erwünschter Bandöffnung
DE4009837A1 (de) Verfahren zur herstellung einer halbleitereinrichtung
DE3644882A1 (de) Thermische detektormatrix
DE3231671C2 (de)
DE2448478A1 (de) Verfahren zum herstellen von pn-halbleiteruebergaengen
DE3345044C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Fotodetektors
DE19820441A1 (de) Verfahren zum Kristallisieren einer amorphen Siliziumschicht und Herstellungsverfahren für einen Dünnschichttransistor
DE3345075A1 (de) Verfahren zur herstellung eines halbleiterwafers mit eigengetterung
DE3540452C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Dünnschichttransistors
KR100250182B1 (ko) 반도체결정의 형성방법 및 반도체소자
DE2659320A1 (de) Verfahren zum herstellen eines halbleiterkoerpers
DE2837750A1 (de) Verfahhren zum herstellen von halbleiterbauelementen
EP0194265B1 (de) Infrarot-opto-elektronischer bauteil
DE3345090C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Fotodetektors
JP3181074B2 (ja) Ｃｕ系カルコパイライト膜の製造方法
DE3818504A1 (de) Verfahren und vorrichtung fuer die kristallisation duenner halbleiterschichten auf einem substratmaterial
DE3345200C2 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: LICENTIA PATENT-VERWALTUNGS-GMBH, 6000 FRANKFURT,

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: LICENTIA PATENT-VERWALTUNGS-GMBH, 6000 FRANKFURT,

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee