DE3617229C2 - Strahlungsdetektor - Google Patents
StrahlungsdetektorInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strahlungsdetektor nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein Festkörper-Bilderzeuger
dieser Art ist z. B. aus der Zeitschrift "Photonics Spectra"
(Sept. 1985), Seiten 103, 104, 106, 108, 110, 112 und 113 be
kannt.
Der Abstand zwischen den einzelnen Detektorelementen ist sehr ge
ring. Er ist im allgemeinen kleiner als die Diffusionslänge der
Minoritätsträger in dem Substrat. Hierdurch entstehen Schwierig
keiten nach Art eines optischen Übersprechens, wenn Minoritäts
träger zu einem benachbarten Element gelangen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, optische
und elektrische Übersprecherscheinungen bei Mehr-Element-Detektoren
durch Anwendung einfacher Techniken zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1
angegebenen Merkmale gelöst.
Durch Aufbringen der beschriebenen elektrisch mit dem Substrat
verbundenen metallischen Abdeckschicht, die für die zu detektie
rende Strahlung, d. h. für die IR-Strahlung undurchlässig ist,
wird eine Abdeckmaske erzeugt, die für jedes einzelne Detektore
lement ein optisches Fenster aufweist. Die Form der Öffnung be
stimmt dabei die Form des optischen Fensters. Die anderen Berei
che des Substrats, insbesondere die Spalten zwischen den einzel
nen Elementen, werden gegen die IR-Strahlung abgedeckt, d. h. es
wird verhindert, daß in den Bereichen des Substrats die nicht als
Detektorelemente wirken sollen, Minoritätsträger entstehen, die
ein unerwünschtes Übersprechen verursachen. Die beschriebene Po
tentialgebung der Abdeckmaske vermeidet störende Potentialaufla
dungen dieser Maske.
Anhand des in der Figur dargestellten bevorzugten Ausführungsbei
spiels wird die Erfindung näher erläutert.
Die Figur zeigt schematisch den Querschnitt durch ein Detektore
lement eines IR-Detektors. Das Substrat 2 besteht aus n-dotiertem
InSb und der der Strahlung 10 zugewandte Oberflächenbereich 1 ist
p-dotiert. Durch bekannte Ätzprozesse werden die einzelnen Detek
torelemente separiert. Die gesamte Oberfläche des Substrats, also
sowohl die n-dotierten als auch die p-dotierten Oberflächenberei
che werden mit einer Isolierschicht 3 überzogen, die bevorzugt
aus einer aufgedampften Siliziumoxydschicht besteht. Lediglich im
Bereich der elektrischen Kontaktierung 5 besitzt diese Isolier
schicht eine Öffnung, durch welche hindurch die Kontaktierungsschicht 8
direkt mit der p-Zone 1 des Detektorelementes verbunden ist. Die
Kontaktierungschicht 8 besteht bevorzugt aus einem metallischen Mate
rial, das für die zu detektierende IR-Strahlung 10 undurchlässig
ist, so daß an dieser Stelle bei Auftreffen von IR-Strahlung
keine Minoritätsträger auftreten können.
Um zu verhindern, daß IR-Strahlung auf andere Oberflächenbereiche
des Substrats mit Ausnahme des gewünschten Detektorbereiches 4
auftrifft, ist eine für IR-Strahlung undurchlässige Metallschicht
7 auf die Isolierschicht 3 aufgebracht. Diese metallische Abdeck
schicht 7 wird elektrisch leitend mit dem n-dotierten Substrat 2
verbunden. Dies erfolgt zweckmäßig an einer außerhalb der Detek
torelementenzeile liegenden Stelle. Sie bildet eine metallische
Abdeckmaske, deren Öffnungen im Detektorbereich 4 optische Fen
ster für die zu detektierende IR-Strahlung 10 darstellen. Die me
tallische Abdeckmaske 7 besteht bevorzugt aus aufgedampftem Me
tall und ist insbesondere dreischichtig aufgebaut. Es wird zweck
mäßig zunächst eine Chromschicht 71 aufgedampft. Auf diese Chrom
schicht 71 wird dann eine Goldschicht 72 aufgedampft, die im we
sentlichen als die strahlungsundurchlässige Metallschicht wirkt.
Auf diese Goldschicht 72 wird dann wiederum eine dünne Chrom
schicht 73 aufgedampft. Es hat sich gezeigt, daß eine solche aus
drei Schichten bestehende Abdeckmaske zum einen sehr gut an den
verwendeten Isolierschichten haftet und zum anderen eine sehr
gute optische Abschirmung gegen die IR-Strahlung bewirkt.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft,
auf diese metallische Abdeckmaske 7 eine weitere Isolierschicht 6
aufzubringen. Diese dient unter anderen dazu, das Aufbringen der
Kontaktierungsschicht 8 für die p-Zone zu ermöglichen. Auf dieser
Isolierschicht 6 kann die Kontaktierungsschicht 8 dann beliebig
geformt geführt werden.
Die Dicke der im Bereich der optischen Fenster 4 befindlichen
Teile der Isolierschichten 3 und 6 wird zweckmäßig so gewählt,
daß sie als reflexmindernde Vergütungsschicht wirkt.
Claims (10)
1. Strahlungsdetektor mit einem Halbleitersubstrat, dessen der
zu detektierenden Strahlung zugewandte Oberfläche mehrere Detek
torelemente sowie eine für die zu detektierende Strahlung durch
lässige Isolierschicht und darauf eine für die zu detektierende
Strahlung undurchlässige metallische Abdeckmaske aufweist, die
mit den einzelnen Detektorelementen zugeordneten Öffnungen verse
hen ist, derart, daß ein Auftreffen der zu detektierenden Strah
lung auf andere Oberflächenbereiche des Substrats als auf die De
tektorelemente im wesentlichen unterbunden wird, dadurch gekenn
zeichnet,
daß die Detektorelemente jeweils aus einem ersten und einem zweiten Halbleiterschichtbereich entgegengesetzten Leitungstyps bestehen,
daß der der zu detektierenden Strahlung zugewandte erste Schichtbereich mit einer Kontaktierungselektrode versehen ist, und
daß die zweiten Schichtbereiche mit der metallischen Abdeckmaske elektrisch leitend verbunden sind.
daß die Detektorelemente jeweils aus einem ersten und einem zweiten Halbleiterschichtbereich entgegengesetzten Leitungstyps bestehen,
daß der der zu detektierenden Strahlung zugewandte erste Schichtbereich mit einer Kontaktierungselektrode versehen ist, und
daß die zweiten Schichtbereiche mit der metallischen Abdeckmaske elektrisch leitend verbunden sind.
2. Strahlungsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die metallische Abdeckmaske (7) aus Schichten wenigstens
zweier unterschiedlicher Metalle besteht.
3. Strahlungsdetektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die metallische Abdeckmaske (7) aus drei übereinanderliegen
den Schichten (71, 72, 73) besteht, von denen die mittlere eine
Goldschicht (72) ist.
4. Strahlungsdetektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Goldschicht (72) zwischen zwei Chromschichten (71, 73)
angeordnet ist.
5. Strahlungsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die metallische Abdeckmaske (7) durch Auf
sputtern hergestellt ist.
6. Strahlungsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (3) auf dem Substrat eine
Siliziumoxydschicht ist.
7. Strahlungsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß eine weitere Isolierschicht (6) auf der der
zu detektierenden Strahlung (10) zugewandten Seite der metalli
schen Abdeckmaske (1) angeordnet ist.
8. Strahlungsdetektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß Kontaktierungsschichten (8) zur elektrischen Kontaktierung
der einzelnen Detektorelemente auf der weiteren Isolierschicht
(6) vorgesehen sind, und daß die metallische Abdeckmaske (7) mit
zusätzlichen Öffnungen (5) zur isolierten Durchführung der Kon
taktierungsschichten (8) zur Kontaktierung der Detektorelemente
versehen ist.
9. Strahlungsdetektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kontaktierungsschichten (8) aus für die zu detektierende
Strahlung (10) undurchlässigem Material, insbesondere Metall, be
stehen.
10. Strahlungsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dicke der Isolierschicht (3) und/oder der
weiteren Isolierschicht (6) derart gewählt ist, daß sie im Be
reich der Öffnungen (4) als reflexionsmindernde Vergütungsschicht
wirkt.
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Also Published As
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