DE3788481T2 - Photoelektrischer Umformer. - Google Patents

Photoelektrischer Umformer.

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Description

  • Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur Herstellung eines photoelektrischen Wandlers, und speziell eines photoelektrischen Wandlers mit einem photoelektrischen Ladungsspeicherbereich, dessen Potential durch einen Kondensator gesteuert werden kann.
  • Ein photoelektrischer Wandler mit einem photoelektrischen Ladungsspeicherbereich, der ein mittels eines Kondensators gesteuertes Potential aufweist, war beispielsweise aufgrund der Europäischen Patentschrift Nr. 132076 bekannt.
  • Er wird nachstehend kurz erklärt.
  • Fig. 1(A) zeigt eine Draufsicht auf einen photoelektrischen Wandler und Fig. 1(B) zeigt eine I-I-Schnittansicht davon.
  • Photoelektrische Wandlerzellen sind auf einem Siliziumträger 101 vom n-Typ angeordnet, wobei jede photoelektrische Wandlerzelle von den angrenzenden photoelektrischen Wandlerzellen mittels eines Isolierbereichs 102, hergestellt aus SiO&sub2;, Si&sub3;N&sub4; oder Polysilizium, isoliert ist.
  • Jede photoelektrische Wandlerzelle ist folgendermaßen aufgebaut. Ein p-Bereich 104 ist auf einem n&supmin;-Bereich 103 mit einer geringen Fremdatomdichte, gebildet mittels Epitaxialtechnik, durch Dotieren mit Fremdatomen vom p-Type (zum Beispiel Bor) gebildet, und ein n&spplus;-Bereich 105 ist in dem p-Bereich 104 mittels einer Störstellendiffusionstechnik oder einer Injektionstechnik gebildet. Der p-Bereich 104 und der n&spplus;-Bereich 105 sind entsprechend Basis und Emitter eines bipolaren NPN-Transistors.
  • Ein Oxidationsfilm 106 ist auf dem n&supmin;-Bereich 103 mit den darauf gebildeten entsprechenden Bereichen gebildet, und eine Kondensator-Elektrode 107 mit einem vorgegebenen Bereich ist auf dem Oxidationsfilm 106 gebildet. Die Kondensatorelektrode 107 liegt dem p-Bereich 104 gegenüber, wobei der Oxidationsfilm 106 dazwischenliegt, und ein Potential des anschlußfreien p-Bereichs 104 wird mittels Anlegens einer Impulsspannung an die Kondensator-Elektrode 107 gesteuert.
  • Eine mit dem n&spplus;-Bereich 105 verbundene Emitterelektrode 108, eine Leitungszuführung 109 zum äußeren Ablesen eines ,Signals von der Emitterelektrode 108, eine mit der Kondensatorelektrode 107 verbundene Leitungszuführung 110, ein n&spplus;-Bereich 111 mit hoher Konzentration an Fremdstoffen auf der rückwärtigen Seite des Trägers 101, und eine Elektrode 112, um ein Potential an den Kollektor des bipolaren Transistors anzulegen, werden gebildet.
  • Eine Grundoperation wird nun erklärt. Es wird angenommen, daß sich der p-Bereich 104, der die Basis des bipolaren Transistors darstellt, zunächst auf einem negativen Potential befindet. Licht wird auf den p-Bereich 104 gerichtet und durch das einfallende Licht erzeugte Löcher aus Elektron- Lochpaaren werden in dem p-Bereich 104 gespeichert, so daß das Potential des p-Bereiches 104 auf ein positives Niveau hin ansteigt (Speicheroperation).
  • Dann wird ein positiver Lesespannungsimpuls an die Kondensatorelektrode 107 angelegt, während die Emitterelektrode 108 anschlußfrei ist. Wenn die positive Spannung an die Kondensatorelektrode 107 angelegt wird, wird das Potential des p-Bereiches 104, der die Basis darstellt, so erhöht, daß die Basis-Emitter-Strecke in Durchlaßrichtung vorgespannt wird und gemäß dem Zuwachs des Basispotentials bei der Speicheroperation ein Strom zwischen dem Kollektor und dem Emitter fließt. Entsprechend erscheint an der anschlußfreien Emitterelektrode 108 ein der einfallenden Lichtintensität entsprechendes Signal (Leseoperation). Da die in dem p-Bereich 104 (Basis) gespeicherte Ladung nicht wesentlich abnimmt, kann die gleiche optische Information wiederholt gelesen werden.
  • Um die in dem p-Bereich 104 gespeicherten Löcher zu entfernen, wird die Emitterelektrode 108 mit Masse verbunden und ein positiver Auffrischungs-Spannungsimpuls wird an die Kondensatorelektrode 107 angelegt, so daß der p-Bereich 104 relativ zu dem n&spplus;-Bereich 105 in Durchlaßrichtung vorgespannt wird und die gespeicherten Löcher durch die mit Masse verbundene Emitterelektrode 108 entfernt werden. Wenn der positive Auffrischungs-Spannungsimpuls fällt, wird das Basispotential des p-Bereichs 104 auf das ursprüngliche negative Potential zurückgesetzt (Auffrischoperation). Danach werden die Speicher-, Lese- und Auffrischungsoperationen wiederholt.
  • In dem vorgeschlagenem System wird die durch die Bestrahlung mit Licht erzeugte Ladung in dem Basis-p-Bereich 104 gespeichert und der Strom, der zwischen der Emitterelektrode 108 und der Kollektorelektrode 112 fließt, wird durch die gespeicherte Ladung gesteuert. Dementsprechend wird die gespeicherte Ladung nach der Verstärkung mittels der Verstärkerfunktionen der Zellen gelesen und somit wird ein großes Ausgangssignal, hohe Empfindlichkeit und wenig Rauschen erreicht.
  • Dieser photoelektrische Wandler weist jedoch ein nachstehend beschriebenes Problem auf.
  • Wenn die Bereiche der integrierten photoelektrischen Wandlerzellen mit hoher Packungsdichte sehr klein sind, ist der Aperturfaktor sehr niedrig und die Kapazität der Leitungszuführung nimmt zu. Mit anderen Worten, ein von den, aufgrund der Lichtanregung in der Basis gespeicherten, Löchern erzeugtes Potential VP nimmt ab.
  • Die Zunahme der Kapazität der Leitungszuführung kann durch Vergrößerung der Dicke der isolierenden Schicht zwischen der photoelektrischen Wandlerzelle und dem Leitungszuführungsmaterial oder durch Verwendung eines konstanten Materials mit geringer Dielektrizität verhindert werden, aber die Verringerung des Aperturfaktors kann im wesentlichen nicht verhindert werden, da die Leitungszuführungselektrode und der Isolationsbereich der Vorrichtung auf der photoelektrischen Wandlerzelle auftritt. Als ein Resultat ist das Niveau des Ausgangssignals um so geringer, je größer das Ausmaß des Schaltkreises und je höher die Integrationsdichte ist.
  • In dem Verfahren nach dem Stand der Technik wird der Onchip-Farbstoff oder das Pigment, die für einen Farbfilter verwendet werden, direkt auf der Zelle abgeschieden. Als Ergebnis gelangen Verunreinigungen in dem Farbstoff oder Pigment leicht in die Zelle. Dies verursacht ein Zuverlässigkeitsproblem.
  • Die Europäische Patentanmeldung EP-A-0244081 ist nur nach dem Artikel 54(3) relevanter Stand der Technik. Diese Veröffentlichung beschreibt ein sentaxiales Wachstum eines Einkristalls, z. B. von Silizium, auf einem Träger entweder aus Silizium oder Galliumarsenid (Kolonne 13, Zeile 45 bis Kolonne 14, Zeile 25). Der Bereich für die Kristallkeimbildung ist auf einer isolierenden Schicht aus Siliziumoxid gebildet und ist zum Beispiel aus Siliziumnitrid. Transistoren, andere Halbleitervorrichtungen oder optische Vorrichtungen sind auf der Oberfläche des einkristallinen Materials gebildet. Das Dokument beschreibt auch das Wachstum in einer Vertiefung.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines photoelektrischen Wandlers zur Verfügung zu stellen, wobei das Verfahren folgendes einschließt:
  • Bereitstellung eines lichtdurchlässigen Trägers mit einer Vertiefung in einer seiner vorderen Oberflächen;
  • Wachsenlassen von einkristallinem Material in der Vertiefung unter Auffüllung der Vertiefung; und
  • Bildung eines Transistors auf der vorderen Oberfläche des einkristallinen Materials, dotierte Bereiche und Leitungszuführungen (wiring) einschließend;
  • wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß:
  • ein Bereich für die Kristallkeimbildung auf der Oberfläche des Trägers auf dem Boden der Vertiefung zur Verfügung gestellt wird, wobei der Bereich für die Kristallkeimbildung eine Dichte der Kristallkeimbildung aufweist, die größer als die der angrenzenden Oberfläche ist und wobei er eine solch kleine Flächenausdehnung aufweist, daß lediglich die Bildung eines einzelnen Kristallkeims aus dem einkristallinen Material unterstützt wird; und
  • der einzelne Kristallkeim aus dem einkristallinen Material auf dem Bereich für die Kristallkeimbildung, einem davon ausgehenden Wachstum eines einkristallinen Materials vorausgehend, gebildet wird.
  • Erfindungsgemäß ist der einkristalline Bereich auf der Abscheidung auf der in dem lichtdurchlässigen Träger gebildeten Vertiefung gebildet, und die photoelektrischen Wandlerzellen sind in dem einkristallinem Bereich gebildet, so daß das Licht auf eine Rückseite eingestrahlt werden kann.
  • Der einkristalline Bereich kann durch ein wie nachstehend beschriebenes Halbleiterverfahren gebildet werden.
  • Es gibt keine Beschränkung auf ein Trägermaterial, so wie in der SOS-Technik (Silizium auf Saphir), und es kommt zu keiner Diffusion des Aluminiums in die Zelle.
  • Dementsprechend ist der Aperturfaktor verbessert, eine hohe Packungsdichte wird erreicht und die Zuverlässigkeit der Zelle wird verbessert, weil keine Verunreinigungen in die Zelle gelangen.
  • Fig. 1(A) zeigt eine Draufsicht auf einen photoelektrischen Wandler,
  • Fig. 1(B) zeigt eine Schnittansicht davon entlang I-I.
  • Fig. 2(A) - 2(E) zeigen Schnittansichten in
  • Längsrichtung zur Darstellung eines Herstellungsschrittes eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen photoelektrischen Wandlers,
  • Fig. 3(A) und 3(B) zeigen Schnittansichten in Längsrichtung zur Darstellung eines Herstellungsverfahrens eines photoelektrischen Wandlers mit einem verbesserten Verhalten,
  • Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht in Längsrichtung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen photoelektrischen Wandlers,
  • Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht in Längsrichtung eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen photoelektrischen Wandlers,
  • Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht in Längsrichtung zur Darstellung eines Herstellungsverfahrens eines vierten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen photoelektrischen Wandlers,
  • Fig. 7(A) und 7(B) zeigen ein Verfahren zur selektiven Abscheidung.
  • Fig. 8 zeigt eine Graphik der Kristallkeim- Bildungsdichten auf einer SiO&sub2;- und einer Siliziumnitridablagerung,
  • Fig. 9(A) - 9(D) zeigen Schritte eines Verfahrens zur Einkristall-Bildung,
  • Fig. 10(A) und 10(B) zeigen perspektivische Ansichten eines Trägers aus Fig. 7(A) - 7(D),
  • Fig. 11 zeigt eine Graphik der Strömungsgeschwindigkeiten des SiH&sub4; und des NH&sub3; und die Zusammensetzung des Si und N des Siliziumnitridfilms,
  • Fig. 12 zeigt eine Graphik der Si/N-Zusammensetzung und der Dichte der Kristallkeimbildung, und
  • Fig. 13 zeigt eine Graphik der Injektionsrate der Si- Ionen und der Dichte der Kristallkeimbildung.
  • Fig. 2(A) - 2(E) zeigen Schnittansichten in Längsrichtung zur Darstellung eines Herstellungsverfahrens einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen photoelektrischen Wandlers.
  • Wie in Fig. 2(A) gezeigt ist, wird in einem lichtdurchlässigen Träger 1 eine Vertiefung von benötigter Größe und Gestalt gebildet und ein heterogenes Material mit einer hohen Dichte der Kristallkeimbildung, die sich von dem konkaven Strukturmaterial des lichtdurchlässigen Trägers unterscheidet, wird darauf in dünner Form abgeschieden und mittels Litographie strukturiert, um eine aus dem heterogenen Material 2 gebildete, sehr feine (very fine) Abscheidungsoberfläche (deposition surface) für die Kristallkeimbildung (SNDL) zu bilden. Das heterogene Material 2 kann aus einem modifizierten Bereich mit überschüssigem Si oder Ni, erzeugt durch eine Ionen-Injektion von Si oder Ni in den dünnen Film, gebildet sein.
  • Dann wird ein einzelner Kristallkeim aus dem Dünnfilmmaterial lediglich auf der heterogenen Abscheidungsoberfläche (SNDL) 2 gebildet. Die heterogene Abscheidungsoberfläche (SNDL) 2 muß fein (fine) genug sein, um die Bildung von nur einem Kristallkeim zu erlauben. Die Größe der heterogenen Abscheidungsoberfläche (SNDL) 2 kann weniger als einige Mikrometer betragen, obwohl sie in Abhängigkeit vom Material variieren kann. Wie in Fig. 2(B) gezeigt, wird der Kristallkeim unter Beibehaltung der einkristallinen Struktur gezüchtet, um ein inselförmiges Einkristallkorn 3 zu bilden. Das inselförmige Einkristallkorn 3 wird ferner solange um die heterogene Abscheidungsoberfläche (SNDL) 2 wachsengelassen, unter Beibehaltung der einkristallinen Struktur, bis das Einkristallkorn 3 die Vertiefung ausfüllt. So wird der in Fig. 2(C) gezeigte einkristalline Bereich 4 gebildet. Ein Teil des Bereiches 4 dient als ein Kollektorbereich 4-A in einer daraus hervorgehenden photoelektrischen Wandler-Vorrichtung.
  • Wie in Fig. 2(D) gezeigt, wird ein Basis-Bereich 5 in einem Teil des Kollektor-Bereichs 4 unter Verwendung des Ionen-Implantationsverfahrens oder des thermischen Diffusionsverfahrens gebildet. Dann wird mit einem trockenen Oxidationsverfahren oder mit einem nassen Oxidationsverfahren mittels eines pyrogenen Verfahrens ein Gate-Oxidationsfilm 6 auf einer Oberfläche des einkristallinen Bereichs 4 gebildet. Eine Polysiliziumelektrode 8 wird auf einem Teil des Basis- Bereichs 5 mittels eines Verfahrens der Abscheidung aus der Gasphase unter niedrigem Druck (LPCVD) gebildet. Die Polysiliziumelektrode 8 kann ein Metall mit hohem Schmelzpunkt, wie W oder Mo oder ein Silicid oder Polysilicid davon sein. Wenn bei dem LPCVD-Verfahren Polysilizium verwendet wird, wird bei einer Temperatur von 600 bis 650ºC, bei einem Druck von 2,7 · 10¹ bis 1,3 · 10² Pa (0,2 - 1,0 Torr) und einer Strömungsgeschwindigkeit des SiH&sub4; von 3,3 · 10&supmin;&sup7; - 1,3 · 10&supmin;&sup6; m³/s (20 - 100 sccm) ein Film gebildet, der bei 950ºC durch Abscheidung von POCl&sub3; oder Ionenimplantation bis in die Nähe der Grenze der festen Lösung mit P hochdotiert wird. Dann werden unter Verwendung einer mittels eines Photoresists gebildeten Maskenvorlage Ionen in den Emitter- Bereich 7 und in den Kollektor-Kontaktbereich 9 implantiert.
  • Wie in Fig. 2(E) gezeigt, wird mittels des CVD-Verfahrens oder mittels des Vorspannungs-Sputter-Verfahrens eine isolierende Zwischenschicht 10 abgeschieden. Kontaktöffnungen werden mittels Photo-Ätzung gebildet, und die Elektroden 11 und 12 des Emitter-Bereiches 7 und des Kollektor-Kontaktbereiches 9 werden mittels Al, Al-Si, W, Mo, W-Silicid, Mo-Silicid, Ti oder Ti-Silicid gebildet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann das Licht, da der Träger aus einem lichtdurchlässigen Material hergestellt ist, auf eine Rückseite des Trägers, der Vertiefung gegenüberliegend, einfallen. Als Ergebnis wird das Licht in dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel nicht durch die Elektroden und die Al-Leitungszuführungen blockiert, die den Grund für die Lichtblockierung in dem Wandler nach dem Stand der Technik darstellten. Dementsprechend kann das Verhalten der Photo-Wandlerzelle verbessert werden, ohne den Aperturfaktor der Zelle zu berücksichtigen. Fig. 3(A) und 3(B) zeigen Schnittansichten in Längsrichtung zur Darstellung eines Herstellungsverfahrens für einen photoelektrischen Wandler mit verbessertem Verhalten.
  • Das Verfahren ist bis zur Bildung des Gate- Oxidationsfilms 6 in Fig 2(D) identisch mit dem in Fig. 2. Im Vergleich mit Fig. 2(E), wird ein Auffrischungs-PMOS- Transistor dem Basis-Bereich hinzugefügt. Er kann auf die folgende Weise gebildet werden.
  • Nachdem der Gate-Oxidationsfilm 6 gebildet wurde, werden die Basis-Kondensatorelektrode 8 und die PMOS- Transistor-Gateelektrode 13 gleichzeitig mittels Photoätzung unter Verwendung von Polysilizium, oder Mo oder W, wie in Fig. 3(A) gezeigt, gebildet. Der Kollektor-Kontaktbereich 9 und der Emitterbereich 7 werden dann mittels Ionen-Implantation gebildet, und ein PMOS-Source-Bereich 14 und ein Drain-Bereich 15 werden mittels Ionen-Implantation unter Verwendung eines Selbstausrichtungs-Verfahrens gebildet.
  • Wie in Fig. 3(B) gezeigt, wird der Zwischenschicht- Isolierfilm 10 mittels des CVD-Verfahrens oder des Vorspannungs-Sputter-Verfahrens abgeschieden. Dann werden die Kollektorelektrode 12, die Emitterelektrode 11 und die PMOS- Sourceelektrode 16 gebildet. Der PMOS wird in der Auffrischoperation eingeschaltet. Als Ergebnis wird das Basispotential ungeachtet der gespeicherten Ladung konstant gehalten und es wird eine schnelle Auffrischoperation erreicht und ein Restbild verhindert.
  • Da das Licht auf die Rückseite des Wandlers eingestrahlt wird, berührt die Bildung des PMOS auf der vorderen Oberfläche den Aperturfaktor nicht.
  • Ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen photoelektrischen Wandlers wird nun erklärt.
  • Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht in Längsrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels. Es wird bis zum Schritt von Fig. 2(E) in dem gleichen Verfahren wie das des ersten Ausführungsbeispiels hergestellt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine V-förmige Vertiefung 17 mittels Photoätzung in der Rückseite des lichtdurchlässigen Trägers 1 gebildet. Bevorzugt wird die Ätzung so isotrop wie möglich durchgeführt, und es kann entweder Trockenätzung oder Naßätzung verwendet werden. In Übereinstimmung mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die V-förmige Vertiefung in dem isolierenden Bereich zwischen den angrenzenden photoelektrischen Wandlerzellen gebildet sein, so daß Licht, daß auf den isolierenden Bereich eingestrahlt wird, hin zu dem einkristallinen Bereich gebrochen wird, um ihn wirksam zu bestrahlen. Ferner wird eine Übersprechen verhindert.
  • Das Rückseitenverfahren kann nach der Bildung der photoelektrischen Wandlerzellen ausgeführt werden oder es kann vor der Bildung der photoelektrischen Wandlerzellen ausgeführt werden und dann können der einkristalline Bereich und die photoelektrischen Wandlerzellen gebildet werden.
  • In der Erfindung ist das Rückseitenverfahren für eine wirksame Sammlung des Lichtes nicht auf die V-förmige Vertiefung beschränkt, sondern es kann auch mittels einer Linse mit einer gekrümmten Oberfläche ausgeführt werden.
  • Ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen photoelektrischen Wandlers wird nun erklärt.
  • Fig. 5 zeigt einen Schnittansicht in Längsrichtung des dritten Ausführungsbeispiels. Es wird bis zum Schritt von Fig. 2(E) mittels des gleichen Verfahrens wie das des ersten Ausführungsbeispiels hergestellt.
  • In der vorliegenden Ausführungsform weist der lichtdurchlässige Träger 1 eine dazu hinzugefügte lichtdurchlässige Schicht 18 mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften auf, wobei die Schicht 18 eine Nicht- Reflexionsschicht zur Unterdrückung einer diffusen Reflexion des einfallenden Lichtes auf der Trägeroberfläche oder eine Farbfilterschicht sein kann.
  • Die Nicht-Reflexionsschicht kann eine Einzelschicht (MgF&sub2;) aus MgF&sub2;, ZrO&sub2; und Al&sub2;O&sub3; oder eine laminierte Mehrfachschicht davon sein.
  • Die Farbfilterschicht kann durch eine geeignete Kombination von gelben, cyanblauen- oder Magentafarbstoffen oder blauen, roten und grünen Filterfilmen unter Verwendung einer Photoätzung oder einer Abtragtechnik gebildet sein. Der Filterfilm kann für einen roten Filter aus einer Einzelschicht aus Perylenpigment oder aus einer laminierten Schicht aus Perylenpigment und Isoindolinonpigment, für einen grünen Filter aus einer Einzelschicht aus Starocyaninpigment oder einer laminierten Schicht aus Starocyaninpigment und Isoindolynonpigment, und für einen blauen Filter aus einer Einzelschicht aus Starocyanin gebildet sein.
  • Eine viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen photoelektrischen Wandlers wird erklärt.
  • Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht in Längsrichtung eines Herstellungsschrittes des vierten Ausführungsbeispiels.
  • Der erfindungsgemäße photoelektrische Wandler erzeugt in einem Dunkelzustand ein Referenzausgangssignal und wird mit einer photoempfindlichen photoelektrischen Wandlerzelle verwendet.
  • Eine Vertiefung wird in dem lichtdurchlässigen Träger 1 gebildet und ein Polysiliziumfilm 19 wird mittels des LPCVD-Verfahrens abgeschieden. Der Polysiliziumfilm 19 wird gebildet, um das Licht zu blockieren. Er wird bis auf die Zellfläche entfernt.
  • Das Polysilizium wird dann unter Bildung einer SiO&sub2;-Schicht 20 thermisch oxidiert und die heterogene Abscheidungsoberfläche (SNDL) 2 für die Kristallkeimbildung wird aus einem vom SiO&sub2; unterschiedlichen Material gebildet. Die nachfolgenden Schritte sind identisch mit denen der Fig. 2(B) - 2(E).
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird, da der gesamte einkristalline Bereich mittels des Polysiliziumfilms 19 bedeckt wird und das Licht blockiert wird, die Auswirkung der Lichteinstrahlung auf die photoelektrische Wandlerzelle im wesentlichen beseitigt.
  • Das Ausgangssignal solch einer Dunkelzelle entspricht einem Dunkelsignal anderer photoelektrischer Wandlerzellen. Dementsprechend wird bei einem Abzug des Ausgangssignals der Dunkelzelle von dem Ausgangssignal anderer photoelektrischer Wandlerzellen ein elektrisches Signal produziert, das genau dem einfallenden Licht entspricht.
  • Ein Verfahren zur Bildung eines einkristallinen Bereichs 4 auf dem lichtdurchlässigen Träger 1 wird genau im Detail erklärt.
  • Um das Verständnis der Erfindung zu vervollständigen, wird ein selektives Abscheidungsverfahren zur selektiven Bildung eines Abscheidungsfilms auf der Abscheidung erklärt. Bei dem selektiven Abscheidungsverfahren wird der Dünnfilm mittels der Nutzung eines Unterschiedes zwischen den Materialfaktoren, die auf die Kristallkeimbildung in dem Verfahren der Dünnfilmbildung einwirken, wie die Oberflächenenergie, der Abscheidungskoeffizient, der Trennungskoeffizient und die Oberflächendiffusionsgeschwindigkeit, selektiv auf dem Träger gebildet.
  • Fig. 7(A) und 7(B) zeigen das selektive Abscheidungsverfahren. Wie in Fig. 7(A) gezeigt, wird ein Dünnfilm 22 aus einem Material mit dem vorstehenden Faktor, der sich von dem des Trägers 21 unterscheidet, auf dem Träger 21 gebildet. Wenn der Dünnfilm aus einem geeigneten Material unter geeigneten Abscheidungsbedingungen abgeschieden wird, wächst der Dünnfilm 23 nur auf dem Dünnfilm 22 und nicht auf dem Träger 21. Unter Nutzbarmachung dieser Erscheinung kann der Dünnfilm 23, gebildet durch selbständiges Ausrichten, gezüchtet werden und das in dem Verfahren nach dem Stand der Technik verwendete Resist- oder Lithographieverfahren ist nicht notwendig.
  • Die Materialien für solch ein selektives Abscheidungsverfahren sind SiO&sub2; für den Träger 21 und Si, GaAs oder Siliziumnitrid für den Dünnfilm 22 und Si, W, GaAs und Inp für den abzuscheidenden Dünnfilm 23.
  • Fig. 8 zeigt eine Graphik der Dichte der Kristallkeimbildung auf der Abscheidung aus SiO&sub2; und der Abscheidung aus Siliziumnitrid. Wie gezeigt, sättigt sich die Dichte der Kristallkeimbildung auf dem SiO&sub2; bald nach Beginn der Abscheidung bei weniger als 10³ cm&supmin;², und der Wert ändert sich 20 Minuten später nicht signifikant.
  • Andererseits sättigt sich die Dichte der Kristallkeimbildung auf dem Siliziumnitrid (Si&sub3;N&sub4;) bei 4 · 10&sup5; cm&supmin;² und ändert sich 10 Minuten lang nicht, danach steigt sie aber plötzlich an. In diesem Beispiel wird das SiCl&sub4;-Gas durch H&sub2;-Gas verdünnt und die Abscheidung wird unter einem Druck von 2,33 · 10² Pa (175 Torr) und einer Temperatur von 1000ºC mittels des CVD-Verfahrens durchgeführt. Die gleiche Wirkung kann unter Verwendung eines Reaktionsgases aus SiH&sub4;, SiH&sub2;Cl&sub2;, SiHCl&sub3; oder SiF&sub4; und einer Einstellung des Drucks und der Temperatur erreicht werden. Vakuumabscheidung kann angewandt werden.
  • Die Kristallkeimbildung auf dem SiO&sub2; wirft keinerlei Probleme auf. Durch Zugabe des HCl-Gases zu dem Reaktionsgas kann die Kristallkeimbildung auf dem SiO&sub2; weiter unterdrückt werden, so daß die Abscheidung des Si auf dem SiO&sub2; vollständig blockiert wird.
  • Solch eine Erscheinung ist größtenteils auf den Unterschied des Absorptionskoeffizienten, des Separationskoeffizienten und des Koeffizienten der Oberflächendiffusion zwischen dem SiO&sub2; und dem Siliziumnitrid in Bezug auf das Si zurückzuführen, wobei die selektive Abscheidung aber auch ihren Grund darin hat, daß das SiO&sub2; selbst mit den Si-Atomen reagiert und das SiO&sub2; durch die Erzeugung des Siliziummonoxids, das einen hohen Dampfdruck aufweist, geätzt wird, während auf dem Siliziumnitrid keine Ätzung stattfindet. (Journal of Applied Physics, 53, 6839, 1982, von T. Yonehara, S. Yoshioka und S. Miyazawa).
  • Durch die Wahl von SiO&sub2; und Siliziumnitrid als den Materialien für die Ablagerungsoberfläche (deposit surface) und von Silizium als dem Ablagerungsmaterial wird, wie in Fig. 8 gezeigt, ein ausreichend großer Unterschied in der Dichte der Kristallkeimbildung (ΔND erreicht.
  • Diese Materialien stellen keine Beschränkung dar, vielmehr kann jedes andere Material verwendet werden, so lange ein Unterschied in der Dichte der Kristallkeimbildung (ΔND) mit einem Faktor von mindestens 10³ vorliegt. Die nachstehend beschriebenen Materialien können ebenfalls für die selektive Abscheidung verwendet werden.
  • Ein anderes Verfahren zur Erlangung des Unterschiedes in der Dichte der Kristallkeimbildung (ΔND) ist die lokale Implantierung von Si- oder N-Ionen in das SiO&sub2;, um einen Bereich zu bilden, der überschüssiges Si oder N einschließt. Unter Verwendung des selektiven Abscheidungsverfahrens auf Grundlage des Unterschiedes in der Dichte der Kristallkeimbildung (ΔND) und durch Bildung der Abscheidungsoberfläche aus heterogenem Material mit einer ausreichend größeren Dichte der Kristallkeimbildung als diejenige des Materials der Ablagerungsoberfläche zu einem ausreichend feinen Bereich, um lediglich die Bildung eines Kristallkeims zu gestatten, kann der Einkristall erfindungsgemäß selektiv in dem Bereich gezüchtet werden, wo das feine heterogene Material vorhanden ist.
  • Da das selektive Wachstum des Einkristalls durch den Elektronenzustand der Ablagerungsoberfläche festgelegt ist, insbesondere durch einen Zustand loser Bindung, muß das Material mit einer geringen Dichte der Kristallkeimbildung (zum Beispiel SiO&sub2;) nicht Hauptmaterial sein und es kann nur auf einem Material oder Träger gebildet sein.
  • Fig. 9(A) - 9(D) zeigen ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren für einen Einkristall. Fig. 10(A) und 10(B) zeigen perspektivische Ansichten der Träger aus Fig. 9(A) und 9(D).
  • Wie in Fig. 9(A) und 10(A) gezeigt, wird der Dünnfilm 25 mit einer geringen Dichte der Kristallkeimbildung, um eine selektive Abscheidung zu gestatten, auf dem Träger 24 gebildet, wobei dann darauf dünn das heterogene Material mit einer hohen Dichte der Kristallkeimbildung abgeschieden und mittels Lithographie unter Bildung einer ausreichend feinen Abscheidungsoberfläche (SNDL) 26 strukturiert wird. Die Größe, Kristallstruktur und Zusammensetzung des Trägers 24 kann willkürlich sein und der Träger kann eine funktionale Vorrichtung eines herkömmlichen Halbleitermaterials einschließen. Die Abscheidungsoberfläche (SNDL) 26 aus heterogenem Material schließt einen modifizierten Bereich mit überschüssigem Si oder N ein, gebildet mittels Ionen- Implantierung von Si oder N in den Dünnfilm 25.
  • Der einzelne Kristallkeim aus dem Dünnfilmmaterial wird unter geeigneten Abscheidungsbedingungen nur auf der Abscheidungsoberfläche aus dem heterogenen Material (SNDL) 26 gebildet. Die Abscheidungsoberfläche aus dem heterogenen Material (SNDL) 26 muß ausreichend fein gebildet sein, um die Bildung eines einzelnen Kristallkeims zu gestatten. Die Größe der Abscheidungsoberfläche (SNDL) 26 kann weniger als einige Mikrometer betragen, obwohl sie in Abhängigkeit von dem Material variieren kann. Der Kristallkeim wächst unter Beibehaltung der einkristallinen Struktur zu einem inselförmigen Einkristallkorn 27, wie in Fig. 9(B) gezeigt. Wie vorstehend beschrieben, ist es notwendig solch eine Bedingungen zu schaffen, damit die Kristallkeimbildung nicht auf dem Dünnfilm 25 stattfindet.
  • Das inselförmige Einkristallkorn 27 wächst ferner unter Beibehaltung der einkristallinen Struktur um die Abscheidungsoberfläche (SNDL) 26 herum und bedeckt schließlich den gesamten Dünnfilm 25, wie in Fig. 9(C) gezeigt.
  • Dann wird das Einkristallkorn 27 mittels Ätzung oder Schleifens geglättet, so daß die einkristalline Schicht 28, in die eine gewünschte Vorrichtung gebildet werden kann, wie in Fig. 9(D) und 10(B) gezeigt, auf den Dünnfilm 25 gebildet wird.
  • Da der Dünnfilm 25 auf dem Träger 24 gebildet wird, kann das Material des Unterlagen-Trägers 24 willkürlich sein, und selbst wenn der Träger eine darauf gebildete funktionale Vorrichtung aufweist, kann die Einkristallschicht einfach darauf gebildet werden.
  • In den vorstehenden Ausführungsbeispielen umfaßt die Trägeroberfläche 24 den Dünnfilm 25. Alternativ dazu kann die einkristalline Schicht unter Verwendung eines aus einem Material mit einer geringen Dichte der Kristallkeimbildung hergestellten Trägers, um eine selektiv-e Abscheidung zu gestatten, gebildet werden.
    • Beispiel
  • Ein spezielles Beispiel zur Bildung einer einkristallinen Schicht wird erklärt.
  • SiO&sub2; wird als Material zur Bildung der Ablagerungsoberfläche des dünnen Films 25 verwendet. Ein Quarzträger kann als der Träger verwendet werden, oder eine SiO&sub2;-Schicht kann sich mittels Vakuumzerstäubung, CVD oder Vakuumabscheidung auf einem Träger, wie Metall, Halbleiter, magnetischem Material, piezoelektrischem Material oder isolierendem Material befinden. Das den Dünnfilm 25 bildende Material ist bevorzugt SiO&sub2;, obwohl auch SiOx verwendet werden kann.
  • Eine Siliziumnitridschicht (Si&sub3;N&sub4;) oder eine Schicht aus polykristallinem Silizium wird als das die Abscheidungsoberfläche (SNDL) bildende Material auf der SiO&sub2;-Schicht 25 mittels eines Verfahrens der Abscheidung aus der Gasphase unter erniedrigtem Druck gebildet, und die Siliziumnitridschicht oder die polykristalline Siliziumschicht wird mittels einer üblichen Lithographietechnik oder einer Lithographietechnik unter Verwendung von Röntgenstrahlen, Elektronenstrahlen oder Ionenstrahlen strukturiert, um eine feine Abscheidungsoberfläche (SNDL) 26 mit weniger als einigen um (Mikrometern), bevorzugt weniger als 1 um (Mikrometer) zu bilden. Die Größe der Oberfläche (SNDL) kann einige Mikrometer, bevorzugt weniger als 1 Mikrometer, betragen.
  • Dann wird selektiv Si auf dem Träger unter Verwendung einer Gasmischung aus HCl, H&sub2; und SiH&sub2;Cl&sub2;, SiCl&sub4;&sub1; SiHCl&sub3;, SiF&sub4; oder SiH&sub4; auf den Träger wachsengelassen. Die Trägertemperatur beträgt 700 - 1100ºC und der Druck ungefähr 1,33 · 10&sup4; Pa (100 Torr).
  • Das einkristalline Si-Korn 27 wächst um die feine Abscheidungsoberfläche (SNDL) 26 aus heterogenem Material aus Siliziumnitrid oder polykristallinem Silizium auf dem SiO&sub2; in einigen zehn Minuten. Es wächst unter optimalen Wachstumsbedingungen zu einer Größe von mehr als einigen zehn um (Mikrometern) heran.
  • Dann wird wegen der Differenz zwischen der Ätzgeschwindigkeit des Si und des SiO&sub2; mittels reaktiven Ionenätzens (RIE) nur das Si geätzt, so daß die polykristalline Siliziumschicht mit einer geregelten Korngröße gebildet wird. Eine Korngrenze wird entfernt und die inselförmige einkristalline Siliziumschicht 28 wird gebildet. Wenn die Oberflächenrauheit des Einkristallkorns 27 groß ist, wird die Oberfläche zunächst mechanisch geschliffen und dann geätzt.
  • Ein Feldeffekttransistor wird in der einkristallinen Siliziumschicht 28 mit einer Größe von mehr als einigen zehn Mikrometern und ohne Korngrenze gebildet. Der Feldeffekttransistor zeigte gegenüber einem auf einem einkristallinen Siliziumwafer gebildeten Feldeffekttransistor kein schlechteres Verhalten.
  • Da die Vorrichtung von der angrenzenden einkristallinen Siliziumschicht 28 durch SiO&sub2; elektrisch isoliert ist, kommt es zu keiner gegenseitigen Beeinflussung (Interferenz), sogar wenn komplementäre Feldeffekt- Transistoren (C-MOS) hergestellt werden. Da die Aktivierungsschicht der Vorrichtung dünner als diejenige bei der Verwendung eines Si-Wafers ist, wird, wenn eine Strahlung ausgesandt wird, eine Funktionsstörung aufgrund der in dem Wafer erzeugten Ladung beseitigt. Da eine Streukapazität vermindert wird, wird die Betriebsgeschwindigkeit der Vorrichtung verbessert. Da jedes Trägermaterial verwendet werden kann, kann die einkristalline Schicht auf einem großen Träger mit geringeren Kosten als sie bei der Verwendung eines Si-Wafers erforderlich sind, gebildet werden. Da die einkristalline Schicht sogar auf einem anderen Halbleiter, piezoelektrischem Material oder einem dielektrischen Träger gebildet sein kann, kann ein multifunktioneller dreidimensionaler integrierter Schaltkreis erreicht werden.
  • Zusammensetzung aus Siliziumnitrid Um eine ausreichend große Differenz der Dichte der Kristallkeimbildung zwischen der Ablagerungsoberfläche (Kristallwachstumsoberfläche) und der Abscheidungsoberfläche (SNDL) aus einem von der ersteren Oberfläche untersahiedlichen Material zu erreichen, ist die Zusammensetzung des Siliziumnitrids nicht auf das Si&sub3;N&sub4; beschränkt, sondern es können auch andere Zusammensetzungen verwendet werden.
  • In dem Plasma CVD-Verfahren, das den Siliziumnitridfilm bei niedriger Temperatur unter Zersetzung von SiH&sub4;-Gas und NH&sub3;-Gas in einem Hochfrequenz(RF)-Plasma bildet, werden die Strömungsgeschwindigkeiten des SiH&sub4;-Gases und des NH&sub3;-Gases verändert, um die Zusammensetzung des Si und des N im abgeschiedenen Siliziumnitrids zu steuern.
  • Fig. 11 zeigt das Verhältnis zwischen der Strömungsgeschwindigkeit des SiH&sub4; und des NH&sub3; und der Zusammensetzung aus Si und N in dem Siliziumnitridfilm.
  • Die Abscheidungsbedingung liegt bei einer RF- Ausgangsleistung von 175 Watt und einer Trägertemperatur von 380ºC. Die SiH&sub4;-Gasströmungsgeschwindigkeit wird auf 5,0 · 10&supmin;&sup6; m³/s (300 cc/min) festgelegt und die NH&sub3;-Gasströmungsgeschwindigkeit wird verändert. Wenn das Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeit des NH&sub3;- und des SiH&sub4;-Gases zwischen 4 und 10 verändert wird, ändert sich das Si/N-Verhältnis in dem Siliziumnitrid zwischen 1,1 und 0,58, wie durch Elektronenspektroskopie belegt wird.
  • Wenn SiH&sub2;Cl&sub2;-Gas und NH&sub3;-Gas mittels des CVD-Verfahrens bei erniedrigtem Druck eingeführt werden und das Siliziumnitrid bei 4,0 · 10 Pa (0,3 Torr) und 800ºC gebildet wird, liegt die Zusammensetzung des Siliziumnitrids nahe an der stöchiometrischen Zusammensetzung des Si&sub3;N&sub4; (Si/N = 0,75).
  • Wenn der Siliziumnitridfilm bei einer Wärmebehandlung des Si von 1200ºC in Ammoniak- oder N&sub2;-Gas (thermische Nitrierung) gebildet wird, liegt die Zusammensetzung, da die Bildung im thermischen Gleichgewicht erfolgt, näher an der stöchiometrischen Zusammensetzung.
  • Durch Wachsenlassen des Kristallkeims des Si unter Verwendung des so als die Ablagerungsoberfläche, die eine höhere Dichte der Kristallkeimbildung als das SiO&sub2; aufweist, gebildeten Siliziumnitrids, wird der Unterschied in der Dichte der Kristallkeimbildung in Übereinstimmung mit der Zusammensetzung erreicht.
  • Fig. 12 zeigt eine Beziehung zwischen der Si/N-Zusammensetzung und der Dichte der Kristallkeimbildung. Wie gezeigt, ändert sich die Dichte der Kristallkeimbildung des Si, das dort wachsengelassen wird, wenn sich die Zusammensetzung des Siliziumnitrids ändert, in einem bemerkenswerten Ausmaß.
  • Das Si wird bei einem SiCl&sub4;-Gasdruck von 2,3 · 10&sup4; Pa (175 Torr) und einer H&sub2;-Reaktionstemperatur von 1000ºC wachsengelassen.
  • Die Erscheinung der Veränderung der Dichte der Kristallkeimbildung mittels der Zusammensetzung des Siliziumnitrids beeinflußt die Größe des Siliziumnitrids, das das heterogene Material darstellt, welches ausreichend fein gebildet wird, um das Wachstum eines einzelnen Kristallkeims zu gestatten. Das heißt, das Siliziumnitrid mit einer großen Dichte der Kristallkeimbildung kann so lange es nicht sehr fein gebildet ist, keinen einzelnen Kristallkeim bilden.
  • Dementsprechend ist es notwendig eine Dichte der Kristallkeimbildung und eine optimale Größe des Siliziumnitrids auszuwählen, um das Wachstum eines einzelnen Kristallkeims zu ermöglichen. Zum Beispiel kann unter der Abscheidungsbedingung, die zu einer Dichte der Kristallkeimbildung von 10&sup5; cm&supmin;² führt, ein einzelner Kristallkeim gebildet werden, wenn die Größe des Siliziumnitrids weniger als 4 um (Mikrometer) beträgt.
  • Bildung der Abscheidungsoberfläche (SNDL) mittels Ionenimplantation.
  • Um bezüglich des Si einen Unterschied in der Dichte der Kristallkeimbildung zu erhalten, können Ionen aus Si, N, P, B, F, Ar, He, C, As, Ga oder Ge lokal in das SiO&sub2; implantiert werden, das ein Material zur Bildung der Ablagerungsoberfläche mit einer geringen Dichte der Kristallkeimbildung darstellt, um einen modifizierten Bereich in der Ablagerungsoberfläche des SiO&sub2; zu bilden, wobei der modifizierte Bereich als ein Material zur Bildung der Ablagerungsoberfläche (SNDL) mit einer hohen Dichte der Kristallkeimbildung verwendet werden kann.
  • Zum Beispiel wird die Oberfläche des SiO&sub2; mit einem Resist bedeckt und ein gewünschter Bereich wird dem Licht ausgesetzt, entwickelt und gelöst, um die SiO&sub2;-Oberfläche teilweise freizumachen.
  • Dann wird das SiF&sub4;-Gas als Quellgas verwendet und die Si-Ionen werden bei 10 KeV mit einer Dichte von 1 · 10¹&sup6; - 1 · 10¹&sup8; cm&supmin;² auf der SiO&sub2;-Oberfläche implantiert. Ein Projektions-Flugbahn beträgt 1,14 · 10 nm (114 Å) und die Si-Dichte auf der SiO&sub2;-Oberfläche beträgt ungefähr 1022 cm&supmin;³. Da das SiO&sub2; inhärent amorph ist, ist auch der ionen-implantierte Bereich amorph.
  • Um den modifizierten Bereich zu bilden, können die Ionen unter Verwendung eines Resists als einer Maske implantiert werden, aber die fokussierten Si-Ionen können auf der SiO&sub2;-Oberfläche mittels einer fokussierten Ionenstrahltechnik ohne die Verwendung einer Resistmaske implantiert werden.
  • Nach der Ionenimplantation wird das Resist entfernt und auf der SiO&sub2;-Oberfläche ist der modifizierte Bereich, der das überschüssige Si einschließt, gebildet. Dann wird das Si auf der SiO&sub2;-Oberfläche mit dem darauf gebildeten modifizierten Bereich mittels Abscheidung aus der Gasphase wachsengelassen (is vapor grown).
  • Fig. 13 zeigt das Verhältnis der Si-Ionen-Implantationsmenge und der Dichte der Kristallkeimbildung. Wie gezeigt, nimmt die Dichte der Kristallkeimbildung um so stärker zu, je größer die Si&spplus;-Implantationsmenge ist.
  • Dementsprechend, wenn der modifizierte Bereich ausreichend fein ist, kann ein einzelner Si-Kristallkeim unter Verwendung des modifizierten Bereiches als dem heterogenen Material wachsengelassen werden, und der Einkristall kann wie vorstehend beschrieben gezüchtet werden.
  • Die Bildung des modifizierten Bereichs zu einem ausreichend feinen Bereich, um das Wachstum eines einzelnen Kristallkeims zu ermöglichen, kann leicht durch eine Strukturierung mittels Resists erreicht werden oder durch Fokussierung des Ionenstrahls.
  • Verfahren zur Abscheidung des Si ohne Verwendung des CVD-Verfahrens.
  • Um einen Einkristall mittels der selektiven Kristallkeimbildung des Si wachsen zu lassen, kann anstelle des CVD-Verfahrens ein Verfahren zur Verdampfung von Si im Vakuum (< 10&supmin;&sup4; Pa (10&supmin;&sup6;) mittels einer Elektronenkanone und seiner Abscheidung auf einem erhitzten Träger verwendet werden. In einem Molekülstrahl-MBE-Epitaxieverfahren, das auf einer Gasabscheidung in einem Hochvakuum (< 10&supmin;&sup7; Pa (10&supmin;&sup9; Torr)) mittels Si-Strahl und einer SiO&sub2;-Startreaktion bei einer Trägertemperatur von höher als 900ºC beruht, wird die Kristallkeimbildung des Si auf dem SiO&sub2; gestoppt. (Journal of Applied Physics, 53, 10, s. 6839, 1983, von T. Yonehara, S. Yoshioka und S. Miyazawa).
  • Unter Nutzung dieser Erscheinung wird der Si- Kristallkeim selektiv auf der feinen, auf dem SiO&sub2; gebildeten Siliziumnitridfläche gebildet und der Si-Einkristall darauf wachsengelassen. Die Abscheidungsbedingung ist Vakuum mit 10&supmin;&sup6; Pa (10&supmin;&sup8; Torr), eine Si-Strahlenintensität von 9,7 · 10¹&sup4; Atomen/cm² sec und einer Trägertemperatur von 900 - 1000ºC.
  • Ein SiO&sub2;-Reaktionsprodukt mit einem sehr hohen Dampfdruck wird mittels einer Reaktion SiO&sub2; + Si &rarr; 2 SiO &uarr; hergestellt und ein Ätzen des SiO&sub2; durch das Si erfolgt mittels der Verdampfung.
  • Auf der anderen Seite findet solch eine Ätzung auf dem Siliziumnitrid nicht statt, es findet aber Kristallkeimbildung und Abscheidung statt.
  • Als ein Material zur Bildung der Abscheidungsoberfläche (SNDL) mit hoher Dichte der Kristallkeimbildung kann Tantaloxid (Ta&sub2;O&sub5;) oder Siliziumnitridoxid (SiON) anstelle des Siliziumnitrids verwendet werden, um die gleiche Wirkung zu erzielen. Dieses Material wird fein als die Abscheidungsoberfläche (SNDL) gebildet und der Einkristall kann darauf auf die gleiche Weise gezüchtet werden.
  • Der einkristalline Bereich wird auf dem lichtdurchlässigen Träger mittels des vorstehend beschriebenen Kristallbildungsverfahrens gebildet.
  • Der photoelektrische Wandler des vorliegenden Ausführungsbeispiels bietet die folgenden Vorteile.
  • (1) Da ein lichtdurchlässiger Träger verwendet wird, kann das auf der Rückseite einfallende Licht verwendet werden, und die Aperturfläche ist gleich der Zellfläche. Dementsprechend wird der Wirkungsgrad der photoelektrischen Umwandlung verbessert, die Ausgangsleistung vergrößert und eine hohe Dichte der Auflösung erreicht.
  • (2) Mittels Einarbeitens des lichtdurchlässigen Trägers in die Linse, kann das auf der Isolationsfläche der Vorrichtung auftreffende Licht in die photoelektrische Wandlerzelle gelenkt werden. So wird der Wirkungsgrad der Lichtsammlung verbessert und ein Übersprechen vermindert.
  • (3) Mittels Bildung der Anti-Reflexionsbeschichtung oder eines Farbfilters auf dem lichtdurchlässigen Träger, kann der Träger als Schutzfilm verwendet werden, um vor dem Verunreinigungsmaterial zu schützen, das als Fehler in einem gewöhnlichen Onchip-Filter auftritt.
  • (4) Mittels Bedeckung des gesamten einkristallinen Bereichs mit dem Polysiliziumfilm 19, um das Licht zu blockieren, kann die Wirkung der Lichteinstrahlung im wesentlichen beseitigt werden und es wird im dunklen Zustand ein Referenzausgangssignal erzeugt.

Claims (13)

1. Verfahren zur Herstellung eines photoelektrischen Wandlers, wobei das Verfahren umfaßt:
Bereitstellung eines lichtdurchlässigen Trägers (1) mit einer Vertiefung in einer seiner vorderen Oberflächen;
Züchtung von einkristallinem Material (4) in der Vertiefung unter Auffüllung der Vertiefung; und
Bildung eines Transistors (5-12), dotierte Bereiche (5, 7, 9) und Leitungen (11, 12) einschließend, auf der vorderen Oberfläche des einkristallinen Materials (4);
wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß:
ein Bereich für die Kristallkeimbildung (2) auf der Oberfläche des Trägers (1) auf dem Boden der Vertiefung zur Verfügung gestellt wird, wobei der Bereich für die Kristallkeimbildung (2) eine Dichte der Kristallkeimbildung aufweist, die größer als die der angrenzenden Oberfläche ist und wobei er eine solch kleine Flächenausdehnung aufweist, daß lediglich die Bildung eines einzelnen Kristallkeims (3) aus dem einkristallinen Material unterstützt wird; und
der einzelne Kristallkeim (3) aus dem einkristallinem Material (4) auf dem Bereich für die Kristallkeimbildung (2), einem davon ausgehenden Wachstum eines einkristallinen Materials (4) vorangehend, gebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich für die Kristallkeimbildung (2) aus einem amorphen Material besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich für die Kristallkeimbildung (2) in der Trägeroberfläche mittels Ionenimplantation hergestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die angrenzende Oberfläche des Trägers (1) aus Siliziumoxid (SiO&sub2;) besteht und der Bereich für die Kristallkeimbildung (2) durch Implantieren der Trägeroberfläche, die ebenfalls aus Siliziumoxid (SiO&sub2;) besteht, mit Ionen aus Silizium, Stickstoff, Phosphor, Bor, Fluor, Argon, Helium, Kohlenstoff, Arsen, Gallium, Germanium oder Nickel hergestellt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich für die Kristallkeimbildung (2) auf der Trägeroberfläche auf dem Boden der Vertiefung unter Verwendung eines Abscheidungsverfahrens hergestellt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abscheidungsverfahren eines der Niederdruck-Verfahren zur Abscheidung aus der Gasphase (LPCVD) ist.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich für die Kristallkeimbildung (2), hergestellt mittels eines Abscheidungsverfahrens, unter Festlegung seiner kleinen Flächenausdehnung mittels Lithographie strukturiert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägeroberfläche aus Siliziumoxid (SiO&sub2;) besteht, und der mittels des Abscheidungsverfahrens hergestellte Bereich für die Kristallkeimbildung (2) aus Siliziumnitrid (Si&sub3;N&sub4;) oder polykristallinem Silizium besteht.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß entweder der Bildung des Transistors (5-12) vorangehend oder ihr folgend, der lichtdurchlässige Träger (1) so geformt wird, daß er Licht, das auf seiner rückwärtigen Oberfläche einfällt, in Richtung auf den Transistor (5-12) bricht.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine lichtdurchlässige Einzel- oder eine lichtdurchlässige Mehrfachschicht (18) auf der rückwärtigen Oberfläche des lichtdurchlässigen Trägers (1) hergestellt wird, wobei die lichtdurchlässige Schicht (18) sich in ihren optischen Eigenschaften von denjenigen des lichtdurchlässigen Trägers (1) unterscheidet.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die hergestellte, lichtdurchlässige Schicht (18) entweder anti-reflektierend oder farbselektiv ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Züchtung eines einkristallinen Materials (4) vorausgehend, eine undurchsichtige Schicht um die Vertiefung des lichtdurchlässigen Trägers (1) herum gebildet wird.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche und das solch eine Anordnung des Trägers (1) in einem Lichtpfad einschließt, daß das Licht in den Träger (1) durch seine rückwärtige Oberfläche eintritt.
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