DE3638287A1 - Festkoerper-bildaufnahmeeinrichtung mit gleichmaessiger dotierungsverteilung und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Festkoerper-bildaufnahmeeinrichtung mit gleichmaessiger dotierungsverteilung und verfahren zu ihrer herstellung

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DE3638287A1
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, auf ein Verfahren zur Herstellung eines Siliciumsubstrats gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 11 und auf eine Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 22.
Allgemein bezieht sich die Erfindung auf eine ladungsgekoppelte bzw. CCD-Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung bzw. Bildwandlereinrichtung vom V-OFD-Typ (Vertikal-Überlauf- Drain-Typ), bei der überschüssige elektrische Ladungen zum Substrat geleitet und somit abgeführt werden. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Festkörper-Bildaufnahme- bzw. Bildwandlereinrichtung vom V-OFD-CCD-Typ.
Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtungen vom CCD-Typ werden in immer größerem Umfang eingesetzt und ständig weiterentwickelt. Im allgemeinen enthält eine Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung vom CCD-Typ eine Mehrzahl von Photosensorelementen, die entlang von Zeilen und Spalten bzw. matrixförmig auf einem Halbleitersubstrat angeordnet sind. Jede Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung enthält ferner eine Mehrzahl von vertikalen Schieberegistern und eine Mehrzahl von horizontalen Schieberegistern. Die vertikalen Schieberegister besitzen einen CCD-Aufbau und befinden sich an jeweils einer Seite einer jeden Spalte der Photosensorelemente, wobei die vertikalen Schieberegister Übertragungsabschnitte aufweisen, von denen jeweils einer einem benachbarten Photosensorelement zugeordnet ist, um die von den Photosensorelementen erhaltenen elektrischen Ladungen zu den horizontalen Schieberegistern übertragen zu können. Die Ladungen in einem horizontalen Schieberegister werden über eine Ausgangsschaltung als Bilddaten ausgegeben, und zwar jeweils über eine einzige horizontale Zeile, wobei die Ladungen bzw. Bilddaten der empfangenen Lichtintensität entsprechen.
Bei diesem Typ von Festkörper-Bildwandlereinrichtung werden in jedem Photosensorelement Minoritätsladungsträger bzw. Minoritätsträger erzeugt, und zwar in Übereinstimmung mit der Intensität des auf die Photosensorelemente auftreffenden Lichts. Diese Minoritätsträger werden zum zugeordneten Übertragungsabschnitt des Schieberegisters übertragen, das jeweils neben einer vertikalen Spalte von Photosensorelementen angeordnet ist. In jedem Schieberegister werden die Minoritätsträger der Reihe nach zu den benachbarten Übertragungsabschnitten dieses Schieberegisters und in Richtung auf das horizontale Schieberegister übertragen, so daß über den Ausgangsanschluß der bereits erwähnten Ausgangsschaltung des horizontalen Schieberegisters für jede horizontale Zeile der Reihe nach Bildsignale für jeweils einzelne Bildbereiche in Übereinstimmung mit der Intensität des von jedem Photosensorelement empfangenen Lichts ausgegeben werden können.
Wird ein Photosensorelement einer zu starken Lichtintensität ausgesetzt, so werden zu viele Ladungsträger erzeugt. Diese Ladungsträger werden zum Schieberegister übertragen, ohne daß das Photosensorelement hierauf einen Einfluß hat bzw. diese Ladungen zurückhalten oder einschränken könnte. Hierdurch wird ein sogenannter Aufhellungs- bzw. Überstrahlungseffekt im aufgenommenen bzw. umgewandelten Bild erhalten, der auch als Blooming-Effekt bezeichnet wird. Um diesen Blooming-Effekt zu vermeiden, kann ein sogenannter Überlauf-Drainbereich in der Nachbarschaft eines jeden Photosensorelements vorgesehen werden. In diesem Fall ist es jedoch unmöglich, die Bildelemente bzw. Pixel zu miniaturisieren und eine Bildwandlereinrichtung mit hoher Bildelementdichte zu erhalten. Ein zu großer Teil der zur Verfügung stehenden Fläche würde durch die Überlauf- Drainbereiche eingenommen werden. Um die zuvor erwähnten Probleme zu überwinden, werden sogenannte V-OFD- Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtungen verwendet. Bei diesen V-OFD-Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtungen werden überschüssige Ladungsträger in oder durch das Substrat abgeleitet, ohne daß besondere Überlauf-Drainbereiche in der Schaltungsebene erforderlich sind.
Bei der vorgeschlagenen V-OFD-Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung wird hinsichtlich der Ladungsträger eine Potentialbarriere mit einer vorbestimmten Höhe in einer vorbestimmten Tiefe unterhalb der Hauptfläche des Substrats aufgrund des Vorhandenseins einer Muldenschicht bzw. Potentialmuldenschicht (well-layer) erzeugt. Das Hindurchlecken von Ladungsträgern in das Substrat entlang der vertikalen Achse läßt sich somit begrenzen bzw. steuern. Trifft Licht mit hoher Intensität auf die Photosensorelemente auf, so daß eine große Anzahl von Ladungsträgern erzeugt wird, so fließen die überschüssigen Ladungsträger nach unten zum Pegel der Barriere und anschließend über das Substrat ab. Hierdurch wird verhindert, daß die überschüssigen Ladungen in das vertikale Schieberegister gelangen.
Besteht die Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung vom V-OFD- Typ aus einem Siliciumeinkristallsubstrat vom n-Typ, das aus einem mit Hilfe des Czochralski-Verfahrens (CZ-Verfahrens) hergestellten Siliciumeinkristallkörpers vom n-Typ gebildet worden ist, so wird üblicherweise durch die genannte Bildaufnahmeeinrichtung ein feststehendes, streifenartiges Rauschmuster erzeugt. Dies ist in Fig. 5 gezeigt. Darüber hinaus erscheinen weiße Punkte aufgrund von Fehlern infolge von Kristallversetzungen, Kristallfehlstellen, usw.
Das feststehende, streifenartige Rauschmuster wird aufgrund einer ungleichförmigen Verteilung des Dotierungsmaterials vom n-Typ, das beispielsweise Phosphor sein kann, hervorgerufen. Dieses Dotierungsmaterial ist erforderlich, damit ein Siliciumeinkristallkörper vom n-Typ gezogen werden kann. Die Ungleichförmigkeit bezüglich der Konzentration kann beispielsweise bis zu 5% betragen. Infolgedessen können Abstände zwischen den verschiedenen Konzentrationen in Bereich zwischen 60 bis 400 µm liegen. Die aufgrund der ungleichförmigen Konzentration hervorgerufene Streifenbildung wird als "Striation" bezeichnet (Riefenbildung) und hat ihre Ursache in den Umgebungs- oder Zustandsschwankungen im Bereich der Fest-Flüssig-Grenzfläche beim Ziehen des Kristalls. Die Hauptfaktoren werden darin gesehen, daß sich die Anteile von Bor (B) und Sauerstoff (O) ändern, die aus dem inneren Umfangsbereich des Quarztiegels herausgezogen werden bzw. austreten, und zwar im Bereich der flüssigen Schmelze, wobei Schwankungen in der Kristallwachstumsrate, Konvektionsschwankungen innerhalb der Siliciumschmelze aufgrund von Temperaturveränderungen oder Ablagerungen von Dotierungsmaterial vom n-Typ aus der Schmelze während des Kristallwachstumsprozesses sowie Verfestigungen der Siliciumschmelze eine weitere Rolle spielen.
Der Sauerstoff im Siliciumsubstrat wird aktiviert als Donator nach einer Wärmebehandlung bei 450°C oder höher, wodurch erreicht wird, daß die Anzahl von Fehlstellen bzw. Versetzungen aufgrund der Wärmebehandlung des Siliciumsubstrats herabgedrückt wird, so daß der Sauerstoff als Gettermaterial zur Beseitigung von Fehlstellen dient.
Es wurde kürzlich vorgeschlagen, den Kristallwachstumsvorgang innerhalb eines Magnetfelds durchzuführen, wie der JP-PS 58-50 951 zu entnehmen ist. Das in dieser Druckschrift diskutierte modifizierte Czochralski-Verfahren (CZ-Verfahren) wird nachfolgend als "MCZ-Verfahren" abgekürzt (Magnetic Czochralski Method). Bei Anwendung dieses MCZ-Verfahrens wird die Konvektion unterdrückt, so daß der Kristallwachstumsprozeß unter stabileren Bedingungen ablaufen kann. Darüber hinaus läßt sich der Betrag von Sauerstoff (O) oder Bor (B) leicht stabilisieren und einstellen, wobei Sauerstoff und Bor aus dem Tiegel gezogen werden bzw. aus ihm heraustreten. Der Tiegel selbst liefert diese Elemente.
Aufgrund des Segregations- bzw. Abscheidungseffekts ist es jedoch auch beim MCZ-Verfahren schwierig, die Menge der Donatoren vom n-Typ in der Schmelze, die im tatsächlich gezogenen Kristall erscheint, so einzustellen, daß ein fester Konzentrationswert erhalten wird. Darüber hinaus kann die Konzentration der Verunreinigungsdotierung vom n-Typ in der Schmelze schwanken, und zwar zwischen dem Start des Kristallwachstums und dem Ende des Kristallwachstums, so daß ein Konzentrationsgradient bezüglich der Dotierungsverunreinigungen vom n-Typ zwischen der Spitze des Kristalls, die beim Start des Kristallwachstums gebildet wird, und dem Boden des Kristalls erhalten wird, der sich am Ende des Kristallwachstumsvorgangs bildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Festkörper- Bildaufnahmeeinrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sie eine gleichmäßigere Verteilung von Verunreinigungen vom n-Typ und somit weniger Fehler aufweist. Ziel der Erfindung ist es ferner, ein geeignetes Verfahren zur Herstellung einer Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung mit diesen Eigenschaften anzugeben. Darüber hinaus soll mit der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Siliciumsubstrats vom n-Typ geschaffen werden, das zur Herstellung einer Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung geeignet ist, wobei das Substrat einen gewünschten hohen spezifischen Widerstand aufweist und so beschaffen ist, daß kein feststehendes Rauschmuster, keine verschlechterte Bildqualität oder andere bildverschlechternde Erscheinungen infolge von Kristalldefekten auftreten.
Die erfindungsgemäßen Lösungen sind in den kennzeichnenden Teilen der jeweils nebengeordneten Ansprüche angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Bei einem Verfahren nach der Erfindung zur Herstellung einer Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung wird ein Anteil des Grundelements Si in Phosphorverunreinigungen (P) vom n-Typ umgewandelt, so daß das Substrat in ein solches vom n-Typ überführt wird, und zwar durch atomische Umwandlung infolge von Neutronenbestrahlung des Siliciumwafers Si vom p-Typ. Auf diese Weise wird ein Si-Substrat mit einem spezifischen Widerstand ρ s von 10 bis 100 Ohm-cm oder vorzugsweise mit einem spezifischen Widerstand ρ s von 40 bis 60 Ohm-cm erhalten. Mit Hilfe dieses Si-Substrats läßt sich dann eine Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung mit einer Mehrzahl von Photosensorbereichen sowie vertikalen und horizontalen Schieberegistern herstellen, wie bereits beschrieben.
Gemäß einem bevorzugten Prozeß wird das Siliciumsubstrat durch Bestrahlung eines Wafers, z. B. mit Neutronen, erhalten, wobei die Bestrahlung so lange durchgeführt wird, bis das Substrat einen gewünschten spezifischen Widerstand ρ s aufweist. Der Wafer wird zuvor aus einem Kristall herausgeschnitten, der unter Anwendung des MCZ-Verfahrens gezogen worden ist. Dieses Siliciumsubstrat ist vorzugsweise vom p-Typ vor der Neutronenbestrahlung, nimmt also den gleichen Zustand ein wie der gewachsene Kristall. In diesem Zustand ist sein spezifischer Widerstand ρ o mindestens zehnmal größer (100 Ohm-cm oder mehr) als der spezifische Widerstand ρ s , der nach der Neutronenbestrahlung vorliegt. Soll z. B. der gewünschte spezifische Widerstand ρ s im Bereich von 40 bis 50 Ohm-cm liegen, so sollte der ursprüngliche spezifische Widerstand ρ o im Bereich von 680 bis 1180 Ohm-cm liegen. Die Verunreinigungen vom n-Typ, z. B. Phosphorverunreinigungen (P), werden durch Neutronenbestrahlung erzeugt, um das Siliciumsubstrat in ein solches vom n-Typ umzuwandeln, das einen niedrigen spezifischen Widerstand ρ s von 10 bis 100 Ohm-cm oder vorzugsweise von 40 bis 50 Ohm-cm aufweist.
Bei der Herstellung des Si-Kristalls mit hohem spezifischen Widerstand (100 Ohm-cm oder mehr) ist es möglich, eine undotierte Si-Schmelze zu verwenden, wobei der Kristall selbst unter Anwendung des MCZ-Verfahrens gezogen wird. Mit Hilfe dieser undotierten Si-Schmelze wird dennoch ein Kristall vom p-Typ mit hohem spezifischen Widerstand erhalten, da p-Verunreinigungen, insbesondere lösliches Bor (B), das vom Quarztiegel geliefert wird, mit der Siliciumschmelze gemischt wird.
Die Sauerstoffkonzentration in diesem Si-Kristall, also im Si-Substrat, beträgt 2,0 × 1017 bis 1,2 × 1018 Atome/ cm3. Diese Sauerstoffkonzentration läßt sich dadurch einstellen, daß der Anteil an Sauerstoff, der aus dem Quarztiegel während des Kristallwachstumsvorgangs unter Anwendung des MCZ-Verfahrens gezogen wird, in Übereinstimmung mit der Intensität des angelegten magnetischen Feldes, der Drehgeschwindigkeit des Tiegels, der Drehgeschwindigkeit der Kristallziehvorrichtung, usw., in geeigneter Weise festgelegt wird.
Auf dem so hergestellten Siliciumsubstrat lassen sich Festkörper-Bildaufnahmeelemente dadurch bilden, daß Verunreinigungen vom p-Typ in die Hauptfläche des Substrats eingebracht werden, und zwar durch Ionenimplantation oder geeignete Diffusionsverfahren, um auf diese Weise eine Muldenschicht vom p-Typ zu erhalten. Um Photosensorbereiche und vertikale sowie horizontale Schieberegister zu erzeugen, können in die genannte Hauptfläche ferner durch Ionenimplantation oder geeignete Diffusionsverfahren Kanalstopperbereiche vom p-Typ, weitere Muldenbereiche vom p-Typ, falls erforderlich, und Photosensorbereiche vom n-Typ eingebracht werden, und zwar jeweils in die Muldenschicht vom p-Typ.
Da sich gemäß der Erfindung ein Siliciumsubstrat vom n-Typ mit einem vorbestimmten spezifischen Widerstand ρ s durch Neutronenbestrahlung eines Ausgangssubstrats herstellen läßt, kann der anfängliche spezifische Widerstand ρ o hoch sein, so daß während des Kristallwachstumsprozesses keine Verunreinigungsdotierungen vom n-Typ mit der Kristallschmelze gemischt werden müssen. Dadurch wird verhindert, daß sich eine ungleichförmige Dotierungskonzentration infolge von Segrationen oder Abscheidungen der Verunreinigungen einstellt, wie zuvor beschrieben. Da ferner die Phosphoratome (P) vom n-Typ durch Neutronenbestrahlung des Si-Substrats erzeugt werden, läßt sich ein Substrat vom n-Typ mit jeder beliebigen Konzentration genau herstellen, indem die Menge bzw. Stärke oder Zeitdauer der gleichmäßigen Neutronenbestrahlung eingestellt wird. Bei der Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung nach der Erfindung kann somit die Potentialbarriere exakt herausgebildet werden, und zwar ohne ungleichförmige Dotierungsverteilung, so daß feststehende, streifenartige Rauschmuster nicht erscheinen.
Da der spezifische Widerstand ρ s des Siliciumsubstrats im Bereich von 10 bis 100 Ohm-cm liegt, läßt sich eine Festkörper- Bildaufnahme- bzw. -Bildwandlereinrichtung mit hoher Bildqualität herstellen, ohne daß der sogenannte Blooming-Effekt auftritt oder weiße Punkte erscheinen. Ist ρ s kleiner als 10 Ohm-cm, so würde die Konzentration der Verunreinigungen vom n-Typ im Siliciumsubstrat selbst sehr hoch sein, was bedeuten würde, daß sich die Potentialbarriere bezüglich des Abflusses bzw. des Überlaufs zu nahe an der Oberfläche 1 a des Siliciumsubstrats befinden würde. In diesem Fall könnte der Photosensorbereich nicht in ausreichendem Maße Signalladungen sammeln. Überschreitet dagegen der spezifische Widerstand ρ s den Wert 100 Ohm-cm, so würde der Sauerstoff im Siliciumsubstrat aktiviert werden, und zwar bei der Wärmebehandlung während der Herstellung der Festkörper-Bildwandlereinrichtung. In diesem Fall würden sich die Eigenschaften der Einrichtung durch Änderung der Donatorzustände ändern.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung liegt die Sauerstoffkonzentration im Siliciumsubstrat bei relativ hohen Werten, beispielsweise im Bereich von 2,0 × 1017 bis 1,2 × 1018 Atome/cm3. Der Sauerstoff ist somit in der Lage, einen Gettervorgang (gettering-effect) im Hinblick auf Kernbereiche von Kristallversetzungen zu bewirken. Es läßt sich somit eine Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung mit guten Eigenschaften herstellen, die keine weißen Punkte erzeugt.
Entsprechend der Erfindung wird ein Kristallkörper vom p-Typ gezogen, aus dem Substrate bzw. Wafer vom p-Typ herausgeschnitten werden. Diese Substrate bzw. Wafer vom p-Typ werden mit Hilfe von Neutronenbeschuß in n-Typ-Substrate umgewandelt. Der Umfang der Neutronenbestrahlung läßt sich in weiten Bereichen steuern. Die Neutronenbestrahlung kann beispielsweise so erfolgen, daß die Intensität der Neutronen genau eingestellt wird. Hierdurch lassen sich Bildaufnahmeeinrichtungen mit stabilen und gleichförmigen Eigenschaften und genauen spezifischen Widerständen ρ s herstellen.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung nach der Erfindung zeichnet sich durch folgende Verfahrensschritte aus:
- Ziehen eines Siliciumeinkristalls vom p-Typ aus einer undotierten Siliciumschmelze, wobei der Siliciumeinkristall einen hohen Widerstand aufweist,
- Bildung eines Siliciumwafers aus dem Siliciumeinkristall und Bestrahlung des Siliciumwafers mit Neutronen zur Erzeugung eines Siliciumsubstrats vom n-Typ mit einem Widerstand, der kleiner als der Widerstand des Siliciumeinkristalls ist, und
- Ausbildung der Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung mit einer Mehrzahl von Photosensorbereichen und Schieberegistern auf dem Siliciumsubstrat.
Die undotierte Siliciumschmelze befindet sich in einem Quarztiegel, welcher durch eine Heizeinrichtung aufgeheizt wird. Der Siliciumeinkristall wird dabei aus der undotierten Siliciumschmelze herausgezogen. Vorzugsweise enthält der Tiegel Bor, welches in die undotierte Siliciumschmelze während des Siliciumeinkristall-Wachstumsvorgang zur Bildung des Siliciumeinkristalls vom p-Typ hineinschmilzt. Das Bor gelangt also direkt aus der Tiegelwandung in die Siliciumschmelze. Der Schritt zum Ziehen des Siliciumeinkristalls vom p-Typ umfaßt einen Schritt zur Steuerung der Schmelzrate des Bors in die Siliciumschmelze und der Sauerstoffkonzentration innerhalb der Siliciumschmelze. Auch der Sauerstoff gelangt direkt aus der Tiegelwandung in diese Siliciumschmelze. Der Schritt zur Steuerung der Schmelzrate des Bors und der Sauerstoffkonzentration erfolgt durch Einstellung der Intensität eines den Tiegel umgebenden bzw. ihn durchsetzenden Magnetfelds.
Vorteilhafterweise sind die Schmelzrate des Bors und die Sauerstoffkonzentration in der Siliciumschmelze durch Steuerung der Drehgeschwindigkeit des Tiegels einstellbar.
Im praktischen Verfahren wird der Siliciumwafer vom p-Typ mit einem Widerstand hergestellt, der größer als 100 Ohm-cm ist (spezifischer elektrischer Widerstand). Der Widerstand des Siliciumsubstrats liegt dagegen im Bereich von 10 Ohm-cm bis 100 Ohm-cm.
Vorzugsweise liegt der Widerstandswert des Siliciumeinkristalls vom p-Typ im Bereich von 680 Ohm-cm bis 1180 Ohm-cm, während der Widerstand des Siliciumsubstrats im Bereich von 40 Ohm-cm bis 50 Ohm-cm liegt.
Durch das Verfahren nach der Erfindung kann eine gleichmäßige Verteilung von Phosphor innerhalb des Siliciumsubstrats durch Neutronenbestrahlung erzeugt werden.
Weiterhin zeichnet sich ein Verfahren nach der Erfindung zur Herstellung eines Siliciumsubstrats durch folgende Verfahrensschritte aus:
- Einbringen einer undotierten Siliciumschmelze in einen drehbaren Tiegel aus Quarz,
- Erzeugung eines den Tiegel umgebenden bzw. ihn durchsetzenden Magnetfelds,
- Einstellung der Drehgeschwindigkeit des Tiegels auf einen vorbestimmten Wert,
- Ziehen eines Siliciumeinkristalls vom p-Typ aus der Siliciumschmelze,
- Bildung eines Siliciumwafers aus dem Siliciumeinkristall, und
- Bestrahlung des Siliciumwafers mit Neutronen zur Erzeugung eines Siliciumsubstrats vom n-Typ.
Die Drehgeschwindigkeit des Tiegels wird so eingestellt, daß der Widerstandswert des Siliciumeinkristalls größer als 100 Ohm-cm ist. Ferner kann die Drehgeschwindigkeit des Tiegels so eingestellt werden, daß die Sauerstoffkonzentration im Bereich von 2,0 × 1017 bis 2,0 × 1018 Atome/cm3 liegt. Das Siliciumsubstrat vom n-Typ, das durch Bestrahlung des Siliciumwafers mit Neutronen erhalten wird, weist einen Widerstandswert von 10 Ohm-cm bis 100 Ohm-cm auf.
Im Schritt zum Ziehen des Siliciumeinkristalls schmilzt Bor innerhalb des Quarztiegels in die Siliciumschmelze hinein und dient als Verunreinigung vom p-Typ. Das Bor befindet sich zuvor innerhalb der Tiegelwandung. Die Drehgeschwindigkeit des Tiegels kann zur Bestimmung der Menge des in die Siliciumschmelze hineinschmelzenden Bors eingestellt werden.
Eine Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung nach der Erfindung zeichnet sich aus durch:
- ein Siliciumsubstrat vom n-Typ, gebildet durch Bestrahlung eines Siliciumeinkristalls mit Neutronen,
- eine Mehrzahl von Photosensorelementen auf dem Substrat,
- eine Ladungsübertragungseinrichtung zur Übertragung elektrischer Ladungen, die in jedem der Photosensorelemente erzeugt worden sind, und
- eine Ableit- bzw. Abflußeinrichtung zum Ableiten überschüssiger Ladungsträger, die infolge zu starker Bestrahlung der Photosensorelemente erzeugt worden sind.
Die Zeichnung stellt neben dem Stand der Technik ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Festkörper- Bildaufnahmeeinrichtung nach der Erfindung,
Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt durch einen wesentlichen Bereich der in Fig. 1 dargestellten Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung,
Fig. 3 ein Potentialdiagramm entlang der Linie A-A in Fig. 2,
Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Einkristall-Ziehvorrichtung zur Herstellung von Siliciumeinkristallen nach dem Czochralski-Verfahren und
Fig. 5 ein Bild eines streifenförmigen Rauschmusters, das mit einer konventionellen Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung erhalten wird.
Im nachfolgenden wird anhand der Fig. 1 und 2 der Aufbau einer typischen CCD-Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung bzw. bilderzeugenden Festkörpereinrichtung beschrieben. Fig. 1 zeigt dabei den schaltungstechnischen Aufbau der Bildaufnahmeeinrichtung. Entsprechend der Fig. 1 und 2 enthält die Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung eine Mehrzahl von Photosensorbereichen 1, die entlang von Zeilen und Spalten bzw. matrixförmig angeordnet sind. Jeder Photosensorbereich 1 stellt ein Bildelement auf einem gemeinsamen Siliciumsubstrat dar. An einer Seite einer jeden Spalte von Photosensorbereichen 1 liegt ein vertikales Schieberegister 2 vom CCD-Typ. Ein gemeinsames horizontales Schieberegister 3 vom CCD-Typ liegt an einem Ende aller Schieberegister 2. Jedes vertikale Schieberegister 2 weist Übertragungsabschnitte 2 a auf, wobei jeweils ein Übertragungsabschnitt 2 a jeweils einem benachbarten Photosensorbereich 1 zugeordnet ist. Minoritätsladungsträger bzw. Minoritätsträger werden in jedem Photosensorbereich 1 in Übereinstimmung mit der auf ihn auftreffenden Lichtmenge erzeugt und in den entsprechenden zugeordneten Übertragungsabschnitt 2 a des jeweiligen Schieberegisters 2 der entsprechenden Spalte übertragen. In jedem Schieberegister 2 werden die Minoritätsträger dann der Reihe nach zu den benachbarten Übertragungsabschnitten 2 a übertragen, und zwar in Richtung des horizontalen Schieberegisters 3. Die Minoritätsträger werden also in Spaltenrichtung zum horizontalen Schieberegister 3 hin verschoben. Hierdurch wird erreicht, daß die durch jeden Photosensorbereich 1 in Abhängigkeit der Menge des auf ihn auftreffenden lichts erzeugten Bildelementsignale an einem Ausgangsanschluß t einer Ausgangsschaltung des horizontalen Schieberegisters 3 der Reihe nach für jede horizontale Zeile ausgegeben werden können.
Wird bei der oben beschriebenen Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung ein Photosensorbereich 1 mit starkem Licht bzw. Licht starker Intensität bestrahlt, so daß ein Überschuß von Ladungsträgern erzeugt wird, so werden diese Ladungsträger ohne Einfluß des Photosensorbereichs 1 von diesem zum Schieberegister 2 übertragen, also ohne daß der Photosensorbereich 1 die erzeugten Ladungsträger einzwängen oder beschränken kann. Dies führt zu einem Überstrahlungs- bzw. Überhellungseffekt (Blooming-Effekt). Um diesen Überstrahlungs- bzw. Überhellungseffekt (Blooming-Effekt) zu vermeiden, ist ein Überlauf-Drainbereich in der Nähe eines jeden Photosensorbereichs 1 vorgesehen, um zu verhindern, daß zu viele Ladungsträger erzeugt werden. Dieser Überlauf-Drainbereich läßt sich anhand einer schematischen Querschnittsdarstellung durch einen wesentlichen Teil der Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung nach der Erfindung in Fig. 2 erkennen.
Gemäß der Fig. 2 ist eine Muldenschicht 5 (Potentialmuldenschicht bzw. well-layer) vom p-Typ auf der Hauptfläche 4 a eines Siliciumsubstrats 4 vom n-Typ durch Ionenimplantation oder mit Hilfe von Diffusionstechniken gebildet. Ein Photosensorbereich 1 vom n-Typ befindet sich in einem Bereich auf oder innerhalb der Muldenschicht 5 an der Seite der Hauptfläche 4 a und ist ebenfalls durch Ionenimplantation oder mit Hilfe von Diffusionstechniken hergestellt worden. Durch einen Kanalstopperbereich 6 innerhalb der Hauptfläche 4 a werden die Schieberegister 2 und 3 und die Photosensorbereiche 1 unterteilt bzw. voneinander getrennt. Falls erforderlich, kann ein Muldenbereich 7 vom p-Typ (well region) bereichsweise innerhalb des Schieberegisters 2 erzeugt werden, während durch einen Bereich vom n-Typ der Übertragungsabschnitt 8 des Schieberegisters 2 auf oder innerhalb des Bereichs 7 an der Seite der Hauptfläche 4 a gebildet wird.
Die aufgrund der Ladungsträger erzeugte Potentialverteilung über die Tiefe bzw. Dicke des Photosensorbereichs 1 ist in Fig. 3 dargestellt. Da eine Potentialbarriere mit vorbestimmter Höhe h bezüglich der Ladungsträger in einer vorbestimmten Tiefe von der Hauptfläche 4 a aufgrund der vorhandenen Muldenschicht 5 vom p-Typ erzeugt wird, läßt sich ein Leckstrom von Ladungsträgern in das Substrat entlang der vertikalen Achse begrenzen. Fällt andererseits intensives Licht auf den Photosensorbereich 1 auf, so daß eine große Anzahl von Ladungsträgern erzeugt wird, so können aufgrund der geeignet begrenzten Barrierenhöhe h Ladungsträger, die diesen Pegel überschreiten, über diese Barriere hinweg in das Substrat abgeleitet werden, so daß verhindert wird, daß zu viele Ladungsträger in das Schieberegister 2 gelangen.
Bei der Herstellung der CCD-Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung nach der Erfindung vom V-OFD-Typ wird zunächst ein Siliciumeinkristall vom p-Typ mit Hilfe der MCZ-Technik hergestellt bzw. gezogen. Beim Ziehen des Siliciumeinkristalls vom p-Typ unter Anwendung des MCZ-Verfahrens wird die Sauerstoffkonzentration innerhalb des Siliciumeinkristalls durch Steuerung eines magnetischen Feldes eingestellt, das um einen Tiegel herum erzeugt wird bzw. diesen durchsetzt, in dem sich die Siliciumschmelze befindet.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des MCZ-Verfahrens (magnetic Czochralski method) ist in Fig. 4 gezeigt. Gemäß Fig. 4 besitzt diese Vorrichtung 31 zum Ziehen eines Siliciumkristalls einen Quarztiegel 32 mit geschmolzenem Silicium 33, aus dem ein Kristall 40 gezogen wird. Dieser Tiegel 32 dreht sich um seine zentrale Längsachse mit einer einstellbaren Rotationsgeschwindigkeit. Er ist darüber hinaus von einer Heizeinrichtung 34 umgeben. Diese Heizeinrichtung 34 kann eine zylindrisch ausgebildete elektrische Heizung 35 sein. Außerhalb der Heizeinrichtung 34 befindet sich ein zylindrischer wärmeisolierender Körper oder ein wassergekühlter Mangel 36, falls dies erforderlich ist. Die gesamte Vorrichtung liegt innerhalb eines magnetischen Gleichfeldes, das von einer äußeren magnetischen Einrichtung 37 erzeugt wird, beispielsweise von einem Permanentmagneten oder von einem Elektromagneten. Mit dem Bezugszeichen 38 ist ein Siliciumeinkristallkeim bezeichnet. Dieser wird von einem Spannfutter 39 gehalten. Durch das Spannfutter 39 wird der Siliciumeinkristallkeim nach oben gezogen und gleichzeitig um die Rotationsachse des Tiegels 32 gedreht.
Die elektrische Heizeinrichtung 34 wird mit einem Gleichstrom mit 4% oder weniger als 4% Welligkeit gespeist oder mit einem pulsierenden Strom bzw. Wechselstrom mit einer Frequenz, die gleich oder größer 1 kHz ist. Durch die genannten Ströme wird erreicht, daß keine unnötigen Resonanzen zwischen der Heizeinrichtung 34 und dem magnetischen Feld erzeugt werden.
Der einkristalline Siliciumkeim 38 wird aus der Oberfläche des geschmolzenen Siliciums mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit so herausgezogen, daß ein Siliciumeinkristall 40 wachsen kann. Durch Änderung der Rotationsgeschwindigkeit des Tiegels 32 wird in diesem Fall insbesondere erreicht, daß sich auch die Sauerstoffkonzentration im fertiggestellten Kristall 40 ändern kann. Dies hat seinen Grund darin, daß sich die effektive Viskosität des geschmolzenen Siliciums im Tiegel 32 durch Anlegen eines Magnetfelds vergrößert und sich daher infolge der Relativdrehung zwischen dem geschmolzenen Silicium und dem sich drehenden Tiegel der Reibungskontakt zwischen dem geschmolzenen Silicium 33 und den inneren Wänden des Tiegels 32 erhöht. Das bedeutet, daß sich der Sauerstoff in den Wänden des Tiegels 32, insbesondere wenn dieser aus Quarz besteht, löst und in das geschmolzene Silicium 33 übergeht. Die Sauerstoffkonzentration des gewachsenen Kristalls 40 steigt somit an, da aufgrund des sich erhöhenden Reibungskontakts mehr und mehr Sauerstoff innerhalb der Tiegelwandungen gelöst wird, also mit zunehmender Rotationsgeschwindigkeit des Tiegels 32 relativ zum geschmolzenen Silicium 33. Es wurde ferner festgestellt, daß eine höhere Sauerstoffkonzentration im Kristall 40 erhalten werden kann, wenn an die Siliciumschmelze ein magnetisches Feld angelegt wird, während die Sauerstoffkonzentration geringer ist, wenn kein magnetisches Feld angelegt wird. In beiden Fällen war die Rotationsgeschwindigkeit des Tiegels 32 hinreichend hoch.
Es ist vorteilhaft, ein Siliciumeinkristall mit hoher Sauerstoffkonzentration zu verwenden, wenn dieser als Siliciumsubstrat dienen soll, um einen verbesserten Getter-Effekt zu erzielen. Dies wird dadurch möglich, daß der Siliciumeinkristall mit einer höheren Wachstumsrate bzw. bei vergrößerter Wachstumsgeschwindigkeit im Vergleich zum konventionellen Czochralski-Verfahren hergestellt wird. Beispielsweise ist nach der Erfindung die Siliciumeinkristall- Wachstumsgeschwindigkeit vorzugsweise größer oder gleich 1,2 mm/min, wobei insbesondere gute Ergebnisse in einem Geschwindigkeitsbereich von 1,5 mm/min bis 2,1 mm/min erzielt wurden.
Es ist allgemein bekannt, daß bei einem mit Hilfe des CZ-Verfahrens hergestellten Siliciumeinkristalls die maximale Einkristallwachstumsrate V max durch folgende Gleichung ausgedrückt werden kann:
Hierbei ist vorausgesetzt, daß die Grenzfläche fest-flüssig zwischen dem Einkristall und der Siliciumschmelze flach bzw. eben ist und kein radialer Temperaturgradient innerhalb des Einkristalls existiert. Der Ausdruck k bezeichnet hierbei die thermische Leitfähigkeit des Einkristalls, der Ausdruck h die Verfestigungswärme, der Ausdruck ρ die Dichte und der Ausdruck dT/dX den Temperaturgradienten innerhalb der festen Phase (des Einkristalls) an der Grenzfläche fest-flüssig. Der Ausdruck X gibt den Abstand bzw. Ort auf der longitudinalen Achse des Einkristalls an. Da die Werte k, h und ρ Materialeigenschaften darstellen, ist es zur Erhöhung der Wachstumsrate V max erforderlich, den Temperaturgradienten dT/dX zu erhöhen. Beim oben beschriebenen konventionellen CZ-Verfahren ist der Temperaturgradient dT/dX jedoch stark begrenzt, da der Einkristall durch Strahlung von der Oberfläche des geschmolzenen Siliciums, durch die inneren Wände des Tiegels und durch die Heizeinrichtung erwärmt wird, so daß in der Praxis nur eine relativ kleine Wachstumsrate erhalten wird.
Wie der obigen Beschreibung zu entnehmen ist, läßt sich die Wachstumsrate des Siliciumeinkristalls dadurch beschleunigen bzw. erhöhen, daß die dem geschmolzenen Silicium über die Heizeinrichtung zugeführte Wärme herabgesetzt wird, so daß sich die Temperatur des geschmolzenen Siliciums erniedrigt. Obwohl durch diesen Einfluß der thermische bzw. Temperaturgradient direkt proportional vermindert wird, wird infolge des Stefan-Boltzmann-Gesetzes die in Richtung des Einkristalls abgestrahlte Wärme in sehr viel stärkerem Maße verkleinert, so daß aufgrund des Nettoeffekts eine Erhöhung des Werts dT/dX erhalten wird. Es besteht jedoch die Gefahr, daß sich bei Verminderung der durch die Heizeinrichtung erzeugten Wärme zwecks Erhöhung der Wachstumsrate die Oberfläche des geschmolzenen Siliciums verfestigt, da die Oberfläche des geschmolzenen Siliciums der inneren Ofen- bzw. Gasatmosphäre ausgesetzt ist und durch diese gekühlt wird. Hierdurch wird derjenige Bereich beschränkt, bis zu dem die Temperatur des geschmolzenen Siliciums vermindert werden kann.
Die Heizeinrichtung der Vorrichtung nach der Erfindung zur Erzeugung eines Siliciumeinkristalls ist so ausgebildet, daß sie der Oberfläche des geschmolzenen Siliciums genug Wärme zuführen kann, um das Silicium im geschmolzenen Zustand zu halten. Insbesondere ist die Heizeinrichtung nach einer vorteilhaften Ausgestaltung so konstruiert, daß sie der Oberfläche des geschmolzenen Siliciums mehr Wärme zuführen kann als dem verbleibenden Bereich des Siliciums, so daß die Temperatur des geschmolzenen Siliciums minimiert werden kann.
Entsprechend der Erfindung wird der Siliciumkristall bzw.Siliciumeinkristall aus einer undotierten Siliciumschmelze gezogen. Diese Siliciumschmelze wurde zuvor in einen Quarztiegel eingebracht. Beim Ziehvorgang liegt ein magnetisches Gleichfeld (DC magnetic field) senkrecht zu derjenigen Richtung, entlang der der Einkristall aus der Schmelze herausgezogen wird. Der einkristalline Körper wird unter Drehung des Tiegels oder des Kristallkeimträgers gezogen bzw. unter Drehung des Einkristall-Ziehmechanismus.
Während der Einkristall wächst ist die Viskosität der Schmelze bzw. Siliciumschmelze durch Anlagen des magnetischen Feldes eingestellt, was bedeutet, daß auch die Konvektion eingestellt ist. Durch Steuerung der Magnetfeldintensität und der Umdrehungsgeschwindigkeit des Einkristallziehmechanismus oder des Tiegels ist es somit möglich, die Menge an Sauerstoff und Bor, die aus dem Quarztiegel herausgezogen bzw. hinausdiffundiert wird, so zu bestimmen, daß sich die Sauerstoffkonzentration des fertigen Kristalls und sein Widerstand bzw. spezifischer elektrischer Widerstand ρ o des Siliciums vom p-Typ genau festlegen lassen.
Auf diese Weise wurde ein Siliciumkristall vom p-Typ mit einer Sauerstoffkonzentration vom 2 × 1717 bis 1,2 × 1018 und einem spezifischen elektrischen Widerstand von 680 bis 1180 Ohm-cm erhalten. Der Kristall wurde in Wafer unterteilt und dann mit Neutronen bestrahlt, und zwar mit Hilfe eines schweres Wasser enthaltenden Ofens und mit Hilfe eines leichtes Wasser enthaltenden Ofens. Im Ergebnis wurde somit das Substrat 4 vom p-Typ in ein Substrat vom n-Typ umgewandelt, mit einem spezifischen elektrischen Widerstand ρ s von 40 bis 50 Ohm-cm.
Schließlich wurde eine Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung vom V-OFD-Typ durch Bildung der Photosensorbereiche 1 und der Schieberegister 2 und 3 auf dem Substrat 4 hergestellt, wie oben beschrieben.
Beim oben diskutierten Ausführungsbeispiel wird der Einkristallkörper mit Hilfe des MCZ-Verfahrens erzeugt, also unter Anwendung eines magnetischen Feldes. Dies hat den Vorteil, daß die Sauerstoffkonzentration im fertigen Einkristall genau eingestellt werden kann. Allerdings ist es auch möglich, den Einkristall mit Hilfe anderer Verfahren zu ziehen.
Da gemäß der Erfindung ein Siliciumsubstrat vom p-Typ in ein Substrat vom n-Typ umgewandelt wird, und zwar durch Erzeugung von n-Typ-Phosphor (P-Verunreinigungen) im Siliciumsubstrat vom p-Typ durch Neutronenbestrahlung, läßt sich eine ungleichmäßige Dotierungskonzentration vermeiden, die man sonst bei Hinzufügen von n-Typ-Verunreinigungen vor dem Kristallwachstumsvorgang erhalten würde. Es läßt sich ferner die Intensität der Neutronenstrahlung erhöhen, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, um gleichmäßigere Eigenschaften zu erhalten, die Erzeugung fester Rauschmuster oder weißer Punkte aufgrund von Kristallfehlern zu vermeiden, und um die Erzeugung von Versetzungen zu unterdrücken, so daß der Getter-Effekt aufgrund der Sauerstoffkonzentration durch Bestimmung des spezifischen Widerstands ρ s des Substrats eingestellt werden kann. Die Erfindung gestattet somit die Herstellung einer hochqualitativen Festkörper-Bildwandlereinrichtung mit sehr vielen praktischen Vorteilen.

Claims (25)

1. Verfahren zur Herstellung einer Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
- Ziehen eines Siliciumeinkristalls (40) vom p-Typ aus einer undotierten Siliciumschmelze (33), wobei der Siliciumeinkristall (40) einen hohen Widerstand (ρ o ) aufweist,
- Bildung eines Siliciumwafers aus dem Siliciumeinkristall (40) und Bestrahlung des Siliciumwafers mit Neutronen zur Erzeugung eines Siliciumsubstrats (4) vom n-Typ mit einem Widerstand (ρ s ), der kleiner als der Widerstand (ρ o ) des Siliciumeinkristalls (40) ist, und
- Ausbildung der Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung mit einer Mehrzahl von Photosensorbereichen (1) und Schieberegistern (2, 3) auf dem Siliciumsubstrat (4).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die undotierte Siliciumschmelze (33) in einem Quarztiegel (32) befindet, welcher durch eine Heizeinrichtung (34) aufgeheizt wird, und daß der Siliciumeinkristall (40) aus der undotierten Siliciumschmelze (33) herausgezogen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiegel (32) Bor enthält, welches in die undotierte Siliciumschmelze (33) während des Siliciumeinkristall-Wachstumsvorgangs zur Bildung des Siliciumeinkristalls (40) vom p-Typ hineinschmilzt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Ziehen des Siliciumeinkristalls (40) vom p-Typ einen Schritt zur Steuerung der Schmelzrate des Bors in die Siliciumschmelze (33) und der Sauerstoffkonzentration innerhalb der Siliciumschmelze (33) umfaßt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Steuerung der Schmelzrate des Bors und der Sauerstoffkonzentration durch Einstellung der Intensität eines den Tiegel (32) umgebenden Magnetfelds ausgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzrate des Bors und die Sauerstoffkonzentration in der Siliciumschmelze (33) ferner durch Steuerung der Drehgeschwindigkeit des Tiegels (32) einstellbar sind.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Siliciumwafer vom p-Typ mit einem Widerstand hergestellt wird, der größer als 100 Ohm-cm ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert des Siliciumsubstrats (4) im Bereich von 10 Ohm-cm bis 100 Ohm-cm liegt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert des Siliciumeinkristalls (40) vom p-Typ vorzugsweise im Bereich von 680 Ohm-cm bis 1180 Ohm-cm liegt, und daß der Widerstandswert des Siliciumsubstrats (4) im Bereich von 40 Ohm-cm bis 50 Ohm-cm liegt.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine gleichmäßige Verteilung von Phosphor innerhalb des Siliciumsubstrats (4) durch Neutronenbestrahlung erzeugt wird.
11. Verfahren zur Herstellung eines Siliciumsubstrats, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
- Einbringen einer undotierten Siliciumschmelze (33) in einen drehbaren Tiegel (32) aus Quarz,
- Erzeugung eines den Tiegel (32) umgebenden Magnetfeldes,
- Einstellung der Drehgeschwindigkeit des Tiegels (32) auf einen vorbestimmten Wert,
- Ziehen eines Siliciumeinkristalls (40) vom p-Typ aus der Siliciumschmelze (33),
- Bildung eines Siliciumwafers aus dem Siliciumeinkristall (40), und
- Bestrahlung des Siliciumwafers mit Neutronen zur Erzeugung eines Siliciumsubstrats (4) vom n-Typ.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindigkeit des Tiegels (32) so eingestellt wird, daß der Widerstandswert des Siliciumeinkristalls (40) größer als 100 Ohm-cm ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindigkeit des Tiegels (32) so eingestellt wird, daß die Sauerstoffkonzentration im Bereich von 2 × 1017 bis 2 × 1018 Atome/cm3 liegt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliciumsubstrat (4) vom n-Typ, das durch Bestrahlung des Siliciumwafers mit Neutronen erhalten worden ist, einen Widerstandswert von 10 Ohm-cm bis 100 Ohm-cm aufweist.
15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt zum Ziehen des Siliciumeinkristalls (40) Bor innerhalb des Quarztiegels (32) in die Siliciumschmelze (33) hineinschmilzt und als Verunreinigung vom p-Typ dient.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindigkeit des Tiegels (32) zur Bestimmung der Menge des in die Siliciumschmelze (33) hineinschmelzenden Bors eingestellt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindigkeit des Tiegels (32) zur Bestimmung der Menge des in die Siliciumschmelze (33) hineinschmelzenden Bors so eingestellt wird, daß der Siliciumeinkristall (40) einen Widerstandswert von wenigstens 100 Ohm-cm aufweist.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert des Siliciumeinkristalls (40) vorzugsweise im Bereich von 680 Ohm-cm bis 1180 Ohm-cm liegt.
19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Bestrahlung des Siliciumwafers mit Neutronen erhaltene Siliciumsubstrat (4) einen Widerstandswert im Bereich von 10 Ohm-cm bis 100 Ohm-cm aufweist.
20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Bestrahlung des Siliciumwafers mit Neutronen erhaltene Siliciumsubstrat (4) einen Widerstandswert im Bereich von 40 Ohm-cm bis 50 Ohm-cm aufweist.
21. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Neutronenbestrahlungsschritt Phosphor im Siliciumwafer zur Herstellung des Siliciumsubstrats (4) vom n-Typ gebildet wird.
22. Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung, gekennzeichnet durch
- ein Siliciumsubstrat (4) vom n-Typ, gebildet durch Bestrahlung eines Siliciumeinkristalls mit Neutronen,
- eine Mehrzahl von Photosensorelementen (1) auf dem Substrat,
- eine Ladungsübertragungseinrichtung (2 a, 8) zur Übertragung elektrischer Ladungen, die in jedem der Photosensorelemente (1) erzeugt worden sind, und
- eine Ableit- bzw. Abflußeinrichtung zum Ableiten überschüssiger Ladungsträger, die infolge zu starker Bestrahlung der Photosensorelemente (1) erzeugt worden sind.
23. Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliciumsubstrat (4) vom n-Typ einen Widerstandswert im Bereich von 10 Ohm-cm bis 100 Ohm-cm aufweist.
24. Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliciumsubstrat (4) vom n-Typ eine Sauerstoffkonzentration von 2 × 1017 bis 2 × 1018 Atome/cm3 aufweist.
25. Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliciumsubstrat (4) vom n-Typ aus einem Siliciumeinkristall (40) vom p-Typ durch Bestrahlung mit Neutronen zur Bildung von n-Typ-Verunreinigungen erzeugt worden ist.
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