DE102006002732A1 - Photomischdetektor und Verfahren zu dessen Betrieb - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Photomischdetektor mit einem photoempfindlichen Substrat, welches eine Vorder- und eine Rückseite aufweist, wobei die Vorderseite mindestens eine Ausleseelektrode und/oder eine Strukturierung aufweist. Um einen Photomischdetektor zur Verfügung zu stellen, der eine erhöhte Effizienz aufweist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Detektor so ausgestaltet ist, daß er von der Rückseite des Substrats beleuchtbar ist.

Description

  • Die vorliegende Anmeldung betrifft einen Photomischdetektor mit einem photoempfindlichen Substrat, welches eine Vorder- und eine Rückseite aufweist, wobei die Vorderseite mindestens eine Ausleseelektrode und/oder eine Strukturierung aufweist, sowie ein Verfahren zum Betrieb des Photomischdetektors.
  • Aus dem Stand der Technik sind phasen- bzw. laufzeitsensitive Photomischdetektoren zur Abstandsmessung bekannt. Solche Elemente sind beispielsweise in den deutschen Patentanmeldungen DE 196 35 932 und DE 197 04 496 als sogenannte Photogate Photomixing Devices (PG-PMD) für elektromagnetische Strahlung beschrieben. Alternativ zu den PG-PMD-Elementen können die Mischdetektorelemente beispielsweise auch als MSM-PMD-Elemente (MSM: Metall-Halbleiter-Metall, von Englisch: metal-semiconductor-metal) ausgestaltet sein, so wie sie in der WO 02/33922 A2 offenbart sind.
  • Gemeinsam ist den aus dem Stand der Technik bekannten Photomischdetektoren, daß sie Ausleseelektroden aufweisen, zwischen denen sich ein photoempfindliches Material, insbesondere ein Halb leitermaterial, erstreckt. Zusätzlich können auf dem photoempfindlichen Material zwei oder mehrere Modulationsgates vorgesehen sein.
  • Wird der photoempfindliche Teil des Photomischdetektors mit intensitätsmodulierter elektromagnetischer Strahlung, vorzugsweise im sichtbaren oder infraroten Spektralbereich, beleuchtet, so werden Ladungsträger in Abhängigkeit von der momentan auf den Detektor einfallenden Intensität generiert. An die Modulationsgates (bei PG-PMD-Elementen) oder auch direkt an die Ausleseelektroden (bei MSM-PMD-Elementen) werden amplitudenmodulierte Strom- oder Spannungssignale als Referenzsignal angelegt, welche zueinander invertiert oder um 180° phasenverschoben sind. Die Ausgangssignale an den Ausleseelektroden der Mischerelemente sind von der Intensität der einfallenden Strahlung sowie der Phasendifferenz zwischen einfallender Strahlung und Referenzsignal abhängig. Das Differenzsignal trägt daher bei bekannter Phasenlage des Referenzsignals weiterhin sowohl die Phasen- als auch die Amplitudeninformation der einfallenden intensitätsmodulierten Strahlung.
  • Die aus dem Stand der Technik bekannten Photomischdetektoren weisen ein Substrat aus einem photoempfindlichen Material auf, welches eine Vorder- und eine Rückseite aufweist. Dabei wird als Vorderseite die Seite bezeichnet, auf welcher mit Hilfe lithographischer Verfahren die einzelnen Elemente des Detektors, d.h. insbesondere Anschlüsse für die Ausleseelektroden und/oder Modulationsgates, strukturiert sind. Die bekannten Photomischdetektoren werden dabei von der Vorderseite des photoempfindlichen Substrats aus mit der zu erfassenden elektromagnetischen Strahlung beleuchtet. Als nachteilig erweist sich bei diesen aus dem Stand der Technik bekannten Photomischdetektoren, daß aufgrund der metallischen Leiterbahnen und Kontaktierung der Elektroden und Gates auf der Substratvorderseite ein erheblicher Teil des photoempfindlichen Substrats abgeschattet wird. Auf diese Weise wird weniger photoempfindliches Material beleuchtet als prinzipiell möglich wäre. Aufgrund der Größe der metallischen Leiterbahnen und Kontaktierungen spielen neben einer direkten Abschattung auch Beugungseffekte anderer Strukturen eine Rolle, so daß auch außerhalb des eigentlichen Schattens der Kontakte Bereiche in dem Substrat auftreten, welche nicht beleuchtet werden, d.h. in denen auch keine Ladungsträger erzeugt werden. Aufgrund der Abschattung ist der optische Füllfaktor, d.h. das Verhältnis der Gesamtfläche des Detektors zur effektiv photoempfindlichen Fläche des Detektors, verringert. Der Füllfaktor läßt sich bei gegebener Detektorgeometrie bzw. Gesamtfläche nicht erhöhen. Eine Erhöhung des Füllfaktors läßt sich nur durch Vergrößerung des photoempfindlichen Bereichs, d.h. auf Kosten der Gesamtabmessungen des Detektors, erzielen.
  • Darüber hinaus weist die Vorderseite der aus dem Stand der Technik bekannten Photomischdetektoren zumeist verschiedene Schichtstrukturen auf dem photoempfindlichen Substrat auf. Dazu gehören insbesondere Oxid-, Passivierungs- und Planarisierungsschichten. An diesen Schichten kommt es ungewollt zu Absorption und Reflexion der einfallenden elektromagnetischen Strahlung.
  • Gegenüber diesen aus dem Stand der Technik bekannten Photomischdetektoren liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Photomischdetektor bereitzustellen, bei welchem die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermieden werden und der eine erhöhte Effizienz aufweist.
    •
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Photomischdetektor mit einem photoempfindlichen Substrat, welches eine Vorder- und eine Rückseite aufweist, wobei die Vorderseite mindestens eine Ausleseelektrode und/oder eine Strukturierung aufweist, bereitgestellt wird, der so ausgestaltet ist, daß er von der Rückseite des Substrats beleuchtbar ist.
  • Auf diese Weise werden die zuvor beschriebenen Nachteile des Standes der Technik vermieden. Insbesondere tritt keine Abschattung durch die Kontaktierungen des Photomischdetektors auf der Substratvorderseite auf. Auch sind auf der Substratrückseite keine Oxid-, Passivierungs- oder Planarisierungsschichten vorhanden, welche eine zusätzliche Dämpfung der einfallenden elektromagnetischen Strahlung zur Folge haben könnten.
  • Darüber hinaus ermöglicht es die Auslegung des Photomischdetektors für eine Beleuchtung von der Rückseite des Substrats aus, komplexere Detektorstrukturen zu realisieren, welche bei Beleuchtung von der Vorderseite eine noch größere Abschattung nach sich ziehen. Insbesondere ist es dabei vorteilhaft, wenn der Photomischdetektor als Diodenstruktur, z.B. eine pn-Struktur, oder als verstärkende Diodenstruktur, z.B. eine Avalanche-Photodiode, ausgestaltet ist.
  • Die Kontakte der Diodenstruktur sind vorzugsweise aus Metall, besonders bevorzugt aus Aluminium, Titan, Wolfram oder Gold hergestellt. Dabei ist neben der metallischen Kontaktierung einer Diodenstruktur, z.B. eines pn-Übergangs, auch eine MSM-Struktur möglich, bei welcher die metallischen Kontakte mit dem Substrat Schottky-Kontakte bilden, ohne daß im Halbleitermaterial eine gesonderte Diodenstruktur vorgesehen ist.
  • Die Beschaltung der Kontakte sowie der Betrieb der Detektoren erfolgen wie in den Dokumenten WO 02/33817 A1 und WO 02/33922 A2 offenbart.
  • Die Erfindung ist nicht auf Strukturen mit nur zwei Anschlüssen bzw. Ausleseelektroden beschränkt, stattdessen kann ein Photomischdetektor eine Mehrzahl von Anschlüssen bzw. Dioden, z.B. 1, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, aufweisen, um gleichzeitig zwei oder mehr Phasenlagen des Signals erfassen zu können.
  • Vorzugsweise liegen die Kontakte und/oder Diodenstrukturen in Streifen- bzw. Fingerform vor, jedoch können auch andere Geometrien der Kontakte, insbesondere punkt- oder ringförmige Kontakte, vorgesehen sein.
  • Das Substrat kann alternativ aus einem indirekten oder direkten Halbleitermaterial, z.B. Silicium oder GaAs hergestellt sein. Dabei ist eine Ausführungsform zweckmäßig, bei welcher das Substrat dotiert, vorzugsweise gering dotiert, oder eigenleitend ist.
  • Eine Dotierung des Substrats ermöglicht es, die Charakteristiken des Sensors, insbesondere seine Feldverteilung, Ladungsträgergeschwindigkeiten und Bandbreite, einzustellen.
  • Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher das photoempfindliche Substrat derart dotiert ist, daß die an den Anschluß oder die Strukturierung angelegten Spannungen zu elektrischen Feldern führen, welche eine Eindringtiefe über im wesentlichen die gesamte Dicke des Substrats hinweg haben. Auf diese Weise werden auch solche Ladungsträger in die Signalerzeugung einbezogen, welche bei Strukturen aus dem Stand der Technik in Bereichen des photoempfindlichen Substrats erzeugt werden, in denen das elektrische Feld so gering ist, daß keine effektive Ladungsträgertrennung stattfindet.
  • Zweckmäßig ist es dabei, wenn das photoempfindliche Substrat eine Dicke aufweist, die an die Wellenlänge des eingestrahlten Lichts angepaßt ist. In Abhängigkeit von der Wellenlänge verändert sich die Eindringtiefe des Lichts. Bei Kombinationen eines photoempfindlichen Substrats und einer Wellenlänge der einfallenden elektromagnetischen Strahlung, bei welcher das Substrat eine geringe Absorption aufweist, muß das Substrat eine entsprechende Dicke aufweisen, um die benötigte Effizienz des Photomischdetektors bereitzustellen. Umgekehrt können Materialien mit einer bei einer gegebenen Wellenlänge hohen Absorption entsprechend dünn sein.
  • Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher das Substrat eine Dicke im Bereich von 0,5 μm bis 100 μm, vorzugsweise von 1 μm bis 50 μm und besonders bevorzugt von 2 μm bis 20 μm aufweist.
  • Bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Photomischdetektor eine Auswerteelektronik aufweist und die Auswerteelektronik auf dem photoempfindlichen Substrat integriert ist. Die Auswerteelektronik dient dazu, die von den Ausleseelektroden ausgelesenen Signale weiterzuverarbeiten, insbesondere durch Summen- und Differenzbildung. Auf diese Weise entsteht ein hochintegriertes Bauteil. Durch die Integration der Auswerteelektronik auf dem gleichen Substrat kann mit einem einzigen technologischen Herstellungsverfahren die gesamte Schaltung des Detektorelements hergestellt werden. Dabei ist es zweckmäßig, wenn Bereiche des photoempfindlichen Substrats mit dem Photomischdetektor und mit der Auswerteelektronik Substrats mit dem Photomischdetektor und mit der Auswerteelektronik unterschiedliche Dotierungen aufweisen. Als besonders vorteilhaft erweist sich eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Bereich des photoempfindlichen Substrats mit der Auswerteelektronik eine Lichtschutzschicht aufweist, welche verhindert, daß Licht, welches von der Rückseite in das photoempfindliche Substrat einfällt, den Bereich der Auswerteelektronik beleuchtet. Auf diese Weise können Fehlfunktionen der Auswerteelektronik aufgrund von im Substrat erzeugten Ladungsträgern verhindert werden, zudem wird das Rauschen reduziert. Eine solche Lichtschutzschicht ist beispielsweise eine Metallschicht in oder auf dem Substratmaterial. Auch andere Schichten aus einem für die verwendete Wellenlänge intransparenten Material sind möglich.
  • Die Auswerteelektronik weist vorzugsweise Schaltungen zur Steigerung der Dynamik auf, so wie sie in der Patentanmeldung DE 10 2005 056 774 der gleichen Anmelderin zur Unterdrückung nicht korrelierter Signalanteile und zur Anpassung der Integrationszeiten an die Beleuchtungsintensität offenbart sind.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Photomischdetektor mindestens einen strahlungsempfindlichen Bereich aus einem photoempfindlichen Substrat und mindestens zwei, Ladungen aus dem strahlungsempfindlichen Bereich ableitende Anschlußkontakte auf einem integrierten Halbleiterchip sowie mindestens einen Speicherbereich für Ladungen, der dem strahlungsempfindlichen Bereich zugeordnet ist, auf, wobei in dem strahlungsempfindlichen Bereich in Reaktion auf eine Bestrahlung freie Ladungsträger erzeugt werden und wobei der strahlungsempfindliche Bereich gleichzeitig durch eine intensitätsmodulierte Strahlung und ein elektrisches Modulationsfeld beaufschlagbar ist, dessen Frequenz und Phase in einer wohldefinierten Beziehung zu der Modulationsfrequenz der intensitätsmodulierten Strahlung steht.
  • Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Auswerteelektronik eine integrierte Überwachungsschaltung aufweist, welche die Ladungsmenge auf dem bzw. die entsprechende Spannung an dem mindestens einen Speicherbereich überwacht und welche Einrichtungen zum Erfassen der Ladungsmenge auf dem mindestens einen Speicherbereich bzw. einer hierzu äquivalenten Spannung oder eines entsprechenden Stromes und Einrichtungen zum Verhindern eines Speicherüberlaufs aufweist.
  • Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Überwachungsschaltung Einrichtungen zum Unterbrechen bzw. Abbrechen der Ladungsintegration in Abhängigkeit von der erfaßten Menge an Ladung in dem mindestens einen Speicherbereich und/oder Einrichtungen zum Aufbringen eines Kompensationsstroms zu dem mindestens einen Speicherbereich aufweist.
  • Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Auswerteelektronik auf mindestens einem weiteren Substrat angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Füllfaktor des Detektors deutlich erhöht werden. Dies spielt insbesondere eine Rolle bei der Anordnung mehrerer Photomischdetektoren auf dem gleichen Substrat, so daß sie ein bildgebendes Array bilden. Die Auslagerung der Auswerteelektronik auf ein zweites Substrat ist darüber hinaus vorteilhaft, da sie es ermöglicht, sowohl zur Herstellung des Photomischdetektors als auch zur Herstellung der Auswerteelektronik die dafür jeweils optimale Technologie zu verwenden. Insbesondere können die Substrate für den Photomischdetektor und für die Auswerteelektronik aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
  • Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Vorderseite des photoempfindlichen Substrats zu dem mindestens einen weiteren Substrat hin zeigt. Auf diese Weise läßt sich eine räumlich nahe Anordnung des photoempfindlichen Substrats an dem mindestens einen weiteren Substrat erzielen. Durch die räumliche Nähe der Auswerteelektronik zu dem photoempfindlichen Substrat wird das Signal-Rausch-Verhältnis erhöht.
  • Dabei ist es vorteilhaft, wenn das photoempfindliche Substrat und das mindestens eine weitere Substrat in Flip-Chip-Technik miteinander verbunden sind, wobei es zweckmäßig ist, daß die Verbindungen Bump-Bonds aufweisen.
  • Bei einer möglichen Ausführungsform der Erfindung, ist das photoempfindliche Substrat floatend, d.h. potentialfrei. Dem Substrat wird dabei von außen kein Potential aufgeprägt. Auf diese Weise definieren lediglich die Modulationselektroden bzw. -gates das Potential des Substrats. Bei dieser Betriebsweise tragen sowohl Elektronen als auch Löcher zum Mischprozeß bei und je nach Modulationszustand fließt der erzeugte Strom, d.h. die generierten Ladungsträger, in die eine oder die andere Richtung. Wechselseitig ist die eine Diode in Sperrichtung gepolt und die jeweils andere in Durchlaßrichtung (antiserielle Dioden), was bei dem Umschaltprozeß die Bandbreite limitieren kann. Vorteil des potentialfreien photoempfindlichen Substrats ist, daß aufgrund des Stromflusses in beide Richtungen die Einflüsse von störenden unkorrelierten Signalen inhärent unterdrückt werden, da diese sich im Mittel auf beide Auslesezweige gleich aufteilen, d.h. im Ergebnis selbst kompensiert werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Potential des photoempfindlichen Substrats von außen definierbar. Dazu ist es zweckmäßig, wenn das photoempfindliche Substrat einen Substratkontakt aufweist, der es ermöglicht, das Potential des Substrats einzustellen, damit die Dioden stets in Sperrichtung betrieben werden. Über den Substratkontakt kann ein Typ von Ladungsträgern abfließen, so daß nur der andere Ladungsträgertyp am eigentlichen Mischprozeß beteiligt ist. Auf diese Weise kann die Bandbreite des Photomischdetektorelements erhöht werden, wobei auf eine inhärente Unterdrückung von nicht korrelierten Signalanteilen verzichtet wird, da der sich an den Ausleseelektroden ergebende Strom immer die gleiche Richtung aufweist. Daher muß bei die ser Ausführungsform die Unterdrückung der unkorrelierten Signalanteile in externer Schaltungstechnik, beispielsweise in der Auswerteelektronik, erfolgen.
  • Wird das Substratpotential nicht nur in Bezug auf das Vorzeichen gewählt, sondern auch in Bezug auf den Betrag, so läßt sich über das Substratpotential darüber hinaus die Ausdehnung der Raumladungszonen und Sperrschichtkapazitäten der Dioden des Photomischdetektors und somit das Frequenzverhalten sowie die Demodulationseffizienz des Detektors einstellen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Substratkontakt auf der Rückseite des photoempfindlichen Substrats angeordnet. Die Kontaktierung läßt sich beispielsweise durch Aufbringen einer für die einfallende elektromagnetische Strahlung transparenten, leitenden Schicht, z.B. dünnes Gold oder Indiumzinnoxid, realisieren. Alternativ kann im Bereich der Rückseite eine niederohmig dotierte Schicht des Substrates mit einer Kontaktierung vorgesehen sein. Auf diese Weise läßt sich ein vergleichsweise homogenes Potential in dem photoempfindlichen Substrat aufbauen.
  • In einer alternativen Ausführungsform ist der Substratkontakt auf der Vorderseite des photoempfindlichen Substrats angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn der Substratkontakt niederohmig bis in den Bereich der Rückseite des photoempfindlichen Substrats durchgreift, wobei im Bereich der Rückseite ein niederohmige Schicht vorgesehen ist, die von dem Substratkontakt kontaktiert wird. Diese Ausführungsform erlaubt eine einfache Kontaktierung des Substratkontakts auf der gleichen Seite, auf der auch die Ausleseelektroden sowie die Modulationsgates kontaktiert werden, wobei aufgrund des Durchgriffs bis auf die Rückseite und die Kontaktierung der niederohmigen Schicht auf der Rückseite ein möglichst homogenes Potential in dem Substrat geschaffen wird. Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn der Substratkontakt auf der Vorderseite des Substrats im Randbereich des Detektors angeordnet ist.
  • Die Einstrahlung der elektromagnetischen Strahlung von der Rückseite in das photoempfindliche Substrat ermöglicht es, daß das photoempfindliche Substrat auf der nicht strukturierten Rückseite mit einer Antireflex-Beschichtung versehen ist. Auf diese Weise wird die Einkoppeleffizienz der elektromagnetischen Strahlung in das photoempfindliche Substrat erhöht.
  • Ist zusätzlich oder alternativ eine spiegelnde Beschichtung, z.B. ein Bragg-Spiegel, auf der Vorderseite des photoempfindlichen Substrats oder im photoempfindlichen Substrat vorgesehen, so läßt sich die Effizienz des Bauelements weiter erhöhen, da die beim ersten Durchgang durch das Substrat nicht reflektierte Strahlung einen zweiten Durchgang durch das Substrat erfährt.
  • Zweckmäßigerweise sind Vorder- und Rückseite des Substrats mit Bragg-Spiegeln versehen, so daß Absorptionen resonant selektiert und unerwünschte Wellenlängenanteile unterdrückt werden.
  • Weiterhin wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Photomischdetektorarray gelöst, bei dem auf dem photoempfindlichen Substrat mehr als ein Photomischdetektor vorgesehen ist, wobei ein oder mehrere Photomischdetektoren jeweils einen Bildpunkt bilden. In einer bevorzugten Ausführungsform des Photomischdetektorarrays sind die einzelnen Photomischdetektoren durch Isolationsmassnahmen (z.B. Isolationsgebiete, -dioden oder Trenches) im Randbereich eines jeden Bildpunktes voneinander getrennt.
  • Der erfindungsgemäße rückseitenbeleuchtbare Photomischdetektor ermöglicht es, einen Detektor mit mehreren in Richtung der einfallenden elektromagnetischen Strahlung hintereinander angeordneten Detektorelementen zu realisieren. Dabei ist vorzugsweise der in Strahlrichtung erste Detektor ein rückseitenbeleuchtbarer Photomischdetektor, welcher auf einem ersten Substrat angeordnet ist, wobei ein weiteres Detektorelement auf einem in Strahlrichtung dahinter angeordneten weiteren Substrat vorgesehen ist. Das rückseitenbeleuchtbare erste Substrat ermöglicht eine einfachere Kontaktierung der darauf angeordneten Detektorelemente. Dabei ist es vorteilhaft, wenn auch das in Strahlrichtung weitere Detektorelement ein rückseitenbeleuchtbares Element ist, so daß auch die Kontaktierung des weiteren Elements ohne Abschattungen des Detektors erfolgen kann. Möglich ist jedoch auch eine Ausführungsform, bei welcher die in Strahlrichtung hintereinander angeordneten Detektorelemente alle vorderseitenbeleuchtbare Elemente sind.
  • Das weitere Detektorelement kann alternativ ein Detektorelement zur Erfassung einer zweidimensionalen Information, wie z.B. eine 2D-CCD-Kamera oder eine 2D-CMOS-Kamera, sein. Besonders bevorzugt ist aber eine Ausführungsform, bei welcher auch das weitere Detektorelement ein TIME OF FLIGHT-Detektor (TOF-Detektor) ist. Zweckmäßig ist es dabei, wenn der TOF-Detektor ein von der Vorder- oder von der Rückseite beleuchtbarer Photomischdetektor ist.
  • Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher das erste Detektorelement und das weitere Detektorelement zur Messung zweier Sätze von Phasenlagen vorgesehen sind. Dabei kann beispielsweise der in Strahlrichtung erste Photomischdetektor eine erste Phasenlage messen, während das in Strahlrichtung zweite Detektorelement eine zweite Phasenlage mißt, so daß sich die Quadraturkomponenten des einfallenden modulierten Signals bestimmen lassen. Dabei wird als Phasenlage hier die Phasendifferenz zwischen der Intensitätsmodulation der einfallenden elektromagnetischen Strahlung und dem Referenzsignal, bzw. die zeitliche Verzögerung zwischen den Pulsen der einfallenden elektromagnetischen Strahlung und den Pulsen des Referenzsignals verstanden. Auch ist es möglich, mit dem ersten Detektorelement zwei oder mehr Phasenlagen gleichzeitig zu erfassen sowie mit dem weiteren Detektorelement ebenfalls zwei oder mehr Phasenlagen gleichzeitig zu erfassen.
  • Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Photomischdetektor und die weiteren Detektorelemente auf photoempfindlichen Substraten aus unterschiedlichen Materialien, vorzugsweise Halbleitermaterialien, hergestellt sind. Auf diese Weise absorbieren die verschiedenen Substrate verschiedene Wellenlängenbereiche. So kann das erste Detektorelement für die weiteren Detektorelement als Filter für die einfallende elektromagnetische Strahlung dienen. Die weiteren Detektorelemente werden dann nur mit Wellenlängenbereichen beleuchtet, welche von dem Substrat des ersten Detektorelementes durchgelassen werden.
  • Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn das erste Detektorelement auf einem Substrat aus Galliumarsenid (GaAs) hergestellt ist, während das in Strahlrichtung weitere Detektorelement auf einem Substrat aus Silicium hergestellt ist.
  • Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der vor den Detektorelementen eine Linse oder ein Linsensystem angeordnet ist, wobei der Abstand zwischen den Substraten der Detektorelemente so gewählt ist, daß er der Differenz zwischen den Brennweiten bzw. dem Abstand zwischen den Bildebenen der Linse oder des Linsensystems für zwei oder mehr verschiedene verwendete Wellenlängen entspricht. Auf diese Weise kann zur Fokussierung der einfallenden elektromagnetischen Strahlung auf die Detektorelemente eine einfache, chromatisch nicht korrigierte Linse oder ein entsprechendes Linsensystem verwendet werden. Durch die chromatische Aberration liegen die Brennweiten für verschiedene Wellenlängen einer chromatisch nicht korrigierten Linse in verschiedenen Ebenen, welche, wenn die Abstände der Substrate der hintereinander angeordneten Detektorelemente entsprechend gewählt sind, mit den Ebenen der hintereinander angeordneten Detektorelemente zusammenfallen.
  • Bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Detektorelemente auf den in Strahlrichtung hintereinander angeordneten Substraten mit voneinander verschiedenen Modulationsfrequenzen und/oder Referenzfrequenzen betreibbar sind. Auf diese Weise kann beispielsweise ein in Strahlrichtung erster Photomischdetektor elektromagnetische Strahlung einer ersten Wellenlänge mit einer ersten Modulationsfrequenz erfassen, während der in Strahlrichtung zweite Photomischdetektor elektromagnetische Strahlung einer zweiten Wellenlänge mit einer zweiten Modulationsfrequenz erfaßt. Durch die gleichzeitige Erfassung zweier Signale mit unterschiedlicher Modulationsfrequenz, welche die gleiche optische Wegstrecke durchlaufen haben, läßt sich mit einer entsprechenden Auswerteelektronik der Eindeutigkeitsbereich bzw. die Meßgenauigkeit einer Abstandsmessung erhöhen.
  • Kennt man in einer alternativen Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung den Eindeutigkeitsbereich, so läßt sich daraus die Dispersion des Ausbreitungsmediums der elektromagnetischen Strahlung bestimmen.
  • Darüber hinaus kann die Anordnung aus mehreren hintereinander angeordneten Photomischdetektorelementen dazu verwendet werden, die durchgeführten Messungen zu verifizieren, indem die von den einzelnen, in Strahlrichtung hintereinander angeordneten Detektorelementen unabhängig voneinander erfolgten Messungen miteinander zu vergleichen.
  • Die Aufgabe wird darüber hinaus auch durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gelöst, bei welchem ein Photomischdetektor von der Rückseite des Substrats her beleuchtet wird.
    •
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazugehöngen Figuren deutlich.
  • 1 zeigt den erfindungsgemäßen rückseitenbeleuchtbaren Photomischdetektor.
  • 2 zeigt eine alternative Ausführungsform des Photomischdetektors aus 1.
  • 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Photomischdetektor mit Auswerteelektronik in Single-Chip-Ausführung.
  • 4 zeigt einen rückseitenbeleuchtbaren Photomischdetektor mit Auswerteelektronik auf einem getrennten Chip.
  • 5a und b zeigen schematisch einen rückseitenbeleuchtbaren Photomischdetektor mit Substratkontaktierung.
  • 6 zeigt eine alternative Ausführungsform des Substratkontakts aus 4.
  • 7 zeigt eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Photomischdetektors mit Substratkontakt und Isolationsdioden.
  • 8 zeigt einen Photomischdetektor mit übereinander angeordneten Detektorelementen.
  • 9 zeigt eine alternative Ausführungsform des Photomischdetektors aus 7.
  • 1 zeigt einen Photomischdetektor, welcher für eine Bestrahlung von der Rückseite des Substrats 1 vorgesehen ist. Der Photomischdetektor weist zwei Ausleseelektroden 2, 3 auf, welche in der dargestellten Ausführungsform als pn-Übergänge ausgestaltet sind. Durch die Beleuchtung des Substrats 1 von der Rückseite 4 des Substrats 1 aus werden Abschattungen des photoempfindlichen Substrats 1 im Bereich der Ausleseelektroden 2, 3 vermieden. Auf diese Weise werden bei Beleuchtung des Substrats Ladungsträger in dem gesamten Substrat 1 erzeugt, was zu einer Effizienzsteigerung des Bauelements führt. Dabei ist nicht nur die Erhöhung der absoluten Anzahl an Ladungsträgern entscheidend, sondern vielmehr auch deren homogene Erzeugung im gesamten Bereich, ohne daß Bereiche entstehen, in denen keine Ladungsträgererzeugung stattfindet. Solche Bereiche entstehen bei Beleuchtung eines photoempfindlichen Substrats 1 von der Vorderseite 5 her, da in der Umgebung der Ausleseelektroden 2, 3 Bereiche des Substrats auftreten, die aufgrund von Beugungseffekten der einfallenden elektromagnetischen Strahlung an den Ausleseelektroden 2, 3 ebenfalls nicht beleuchtet werden.
  • Das in 1 gezeigte Substrat ist hinsichtlich seiner Dicke derart angepaßt, daß ausgehend von einer gegebenen Wellenlänge und der Absorption des Substrats 1, die meisten Ladungsträger in Bereichen mit hohen elektrischen Feldstärken erzeugt werden. Diese Bereiche hoher elektrischer Feldstärken liegen tendenziell in der Nähe der Vorderseite 5 des Substrats 1, da auf dieser Seite die Ausleseelektroden 2, 3 des Photomischdetektors angeordnet sind. In der dargestellten Ausführungsform weist das Substrat beispielsweise für eine Zielwellenlänge von λ = 650 nm eine Dicke von 5 μm auf.
  • Darüber hinaus ist das Silicium-Substrat mit einer Konzentration von 1012 cm–3 schwach n dotiert, um die Eindringtiefe der elektrischen Felder in der Umgebung der p-dotierten Bereiche 6 der Ausleseelektroden 2, 3 zu vergrößern. Durch die Vergrößerung der Eindringtiefe der elektrischen Felder der Ausleseelektroden 2, 3 wird eine bessere Ausnutzung der von der einfallenden elektromagnetischen Strahlung 7 in dem Substrat 1 erzeugten Ladungsträger erreicht. Das heißt, es tragen mehr Ladungsträger bei gleicher einfallender optischer Leistung zum Photostrom bei.
  • Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform kann der pn-Übergang des Photomischdetektors komplementär dazu ausgestaltet sein, d.h. einen n-dotierten Bereich unter den Elektroden aufweisen, während das Substrat p-dotiert ist.
  • Der in 2 dargestellte Photomischdetektor weist auf der Rückseite 4' des Substrats 1' eine vorzugsweise dielektrische Antireflexbeschichtung 8' auf. Auf diese Weise werden die Reflexionen der einfallenden elektromagnetischen Strahlung 7' an der Rückseite 4' des Substrats 1' minimiert, so daß bei gleichbleibender Leistung der einfallenden elektromagnetischen Strahlung 7' mehr Photonen in dem Substrat 1' zur Ladungsträgererzeugung beitragen.
  • In 3 ist eine mögliche Realisierung des Photomischdetektors mit mehreren Detektorelementen 109 und der dazugehörigen Auswerteelektronik 110 auf dem gleichen Substrat 101 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist das Substrat 101 und seine Dotierung in einer Weise gewählt, welche eine Abwägung zwischen den optimalen Substrateigenschaften für die Sensorelemente 109 und für die Auswerteelektronik 110 darstellt. Um die Auswerteelektronik 110, welche auf dem gleichen Chip bzw. Substrat 101 wie die Sensorelemente 109 angeordnet sind, vor zusätzlichen, durch die einfallende elektromagnetische Strahlung 107 erzeugten Ladungsträgern zu schützen, ist im Substrat 101 oberhalb der Auswerteelektronik eine Lichtschutzschicht 111 vorgesehen, welche verhindert, daß die von der Rückseite 104 einfallende elektromagnetische Strahlung 107 im Bereich der Auswerteelektronik Ladungsträger generiert. Solche photogenerierten Ladungsträger im Bereich der Auswer teelektronik würden das Rauschen der Auswerteelektronik unnötig erhöhen. Die Lichtschutzschicht 111 ist eine metallische Schicht, welche verhindert, daß Licht in die Auswerteelektronik einfällt und dort Ladungsträger erzeugt.
  • 4 zeigt eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Photomischdetektors, welcher die inhärenten Vorteile der Rückseitenbeleuchtung dazu nutzt, den Füllfaktor des Detektorelements zu erhöhen, d.h. eine höhere Anzahl von Detektorelementen auf der gleichen Fläche des Substrats 201 anzuordnen. Die Rückseitenbestrahlung erlaubt es, das photoempfindliche Substrat 201 des Photomischdetektors mit seiner Vorderseite 205 an einem zweiten Substrat 212 zu befestigen. Das zweite Substrat 212 dient als Träger für die Auswerteelektronik bzw. ist der Chip der Auswerteelektronik. Da die einfallende elektromagnetische Strahlung 207 von der Rückseite 204 des photoempfindlichen Substrats 201 aus einfällt, schattet das gegenüber der Vorderseite 205 des Substrats 201 angeordnete Substrat 212 der Auswerteelektronik die Photomischdetektorelemente nicht ab. Eine Kontaktierung der Kontakte der Photomischdetektorelemente wird mit Hilfe von Bump-Bonds 213 realisiert, welche das Substrat 212 der Auswerteelektronik auch mechanisch mit dem Substrat 201 der Photomischdetektoren verbinden.
  • Die 5a) und 5b) zeigen schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Photomischdetektors, welcher eine zusätzliche Kontaktierung 314 des Substrats 301 aufweist. Auf diese Weise läßt sich das Potential des p-Substrats 301 von außen definieren. Wird, wie in der dargestellten Ausführungsform gezeigt, ein negatives Potential an den Substratkontakt 314 angelegt, so werden die durch die einfallende elektromagnetische Strahlung 307 erzeugten Löcher aus dem Substrat abgeführt, so daß sie zu dem an den Kontakten 302, 303 abgegriffenen modulierten Photoströmen nicht beitragen. In einer alternativen Ausführungsform können das Substrat 301 sowie das Substratpotential auch so gewählt werden, daß die photoerzeugten Elektronen nicht zum Photostrom beitragen. Auf diese Weise lassen sich sowohl die Ausdehnung der Raumladungszonen und somit die Sperrschichtkapazitäten der als Dioden ausgeführten Ausleseelektroden 302, 303 des Photomischdetektors frei einstellen. Das Betreiben der Dioden in Sperrichtung führt somit zu einer Verbesserung des Frequenzverhaltens des Photomischdetektors.
  • 6 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das Substrat einen Substratkontakt aufweist, welcher nicht von der Rückseite 404 des Substrats 401 kontaktiert ist, sondern mit Hilfe von Kontakten 415 auf der Vorderseite, welche p+-dotierte Bereiche 416 des Substrats 401 kontaktieren. Diese p+-dotierten Bereiche 416 erstrecken sich bis in den Bereich der Substratrückseite 404, in welchem sie den Substratanschluß 414, ebenfalls eine p+-dotierte Schicht, kontaktieren. Auf diese Weise bleibt die Substratrückseite 404 frei von jeglichen Anschlüssen. Die Kontaktierung erfolgt lediglich von der Substratvorderseite 405 her.
  • Um eine elektrische Trennung der Photomischdetektoren in einem Bildpunkt eines Photomischdetektorarrays von den Photomischdetektoren der benachbarten Bildpunkte zu erreichen, sind bei dem Photomischdetektor aus 7 n+-dotierte Isolationsdioden 516 vorgesehen, welche verhindern, daß photogenerierte Ladungsträger von einem Bildpunkt in den nächsten fließen können und dort zu unerwünschtem Übersprechen beitragen.
  • 8 zeigt eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Photomischdetektorelements, welches aus zwei Substraten 601 und 618 besteht. Dabei ist das obere Substrat 601 ein rückseitenbeleuchtetes GaAs-Substrat eines Photomischdetektorelements, so wie es in den 1 bis 7 dargestellt ist. Das darunterliegende Substrat 618 aus Silicium dient zur Realisierung einer zweiten Ebene von Photomischdetektorelementen. Silicium und GaAs weisen unterschiedliche Absorptionswellenlängen auf. Auf diese Weise lassen sich bei Beleuchtung mit modulierter elektromagnetischer Strahlung zweier unterschiedlicher Wellenlängenbereiche im gleichen Detektor zwei verschiedene Informationen gewinnen. Die Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs wird von dem oberen Substrat 601 absorbiert, während dieses Substrat 601 den zweiten Wellenlängenbereich durchläßt und das untere Substrat 618 den zweiten Wellenlängenbereich erfaßt. So lassen sich mit einem in Bezug auf die Fläche gleich großen Detektorelement zwei Informationen gewinnen. Insbesondere kann dies dazu verwendet werden, den Eindeutigkeitsbereich bzw. die Meßgenauigkeit einer Phasenmessung zu erhöhen, indem die elektromagnetische Strahlung 607 der beiden verwendeten Wellenlängenbereiche mit unterschiedlichen Modulationsfrequenzen moduliert sind.
  • Alternativ dazu zeigt 9 eine abgewandelte Ausführungsform des Detektors mit übereinander angeordneten Substraten 701, 718, bei der das obere Substrat 701 einen 2D-Detektor für den ersten Wellenlängenbereich trägt, während das untere Substrat 718 ein Photomischdetektorelement trägt, welches im zweiten Wellenlängenbereich sensitiv ist und die 3D-Information zur Verfügung stellt. Aufgrund der Verbindung der beiden Substrate 701, 718 mit Hilfe von Bump-Bonds 719 entstehen Bereiche auf dem oberen Substrat 701, welche ohnehin abgeschattet sind und daher für die Auswerteelektronik verwendet werden können.
  • Für Zwecke der ursprünglichen Offenbarung wird darauf hingewiesen, daß sämtliche Merkmale, wie sie sich aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen für einen Fachmann erschließen, auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zusammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmale oder Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher denkbarer Merkmalskombinationen wird hier nur der Kürze und der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet.
    • 1, 1'
    Substrat
    2
    Kontakt
    3
    Kontakt
    4, 4'
    Rückseite des Substrats
    5
    Vorderseite des Substrats
    6
    Dioden
    7, 7'
    einfallende elektromagnetische Strahlung
    8'
    dielektrische Antireflexbeschichtung
    101
    Substrat
    104
    Rückseite des Substrats
    107
    einfallende elektromagnetische Strahlung
    109
    Detektorelemente
    110
    Auswerteelektronik
    111
    Lichtschutzschicht
    201
    Substrat
    204
    Rückseite des Substrats
    205
    Vorderseite des Substrats
    207
    einfallende elektromagnetische Strahlung
    212
    Substrat
    213
    Bump-Bonds
    301
    Substrat
    302
    Dioden bzw. kontaktierte Dioden
    303
    Dioden bzw. kontaktierte Dioden
    307
    einfallende elektromagnetische Strahlung
    314
    Substratkontakt
    401
    Substrat
    404
    Rückseite des Substrats
    405
    Vorderseite des Substrats
    414
    Substratanschluß
    415
    Substratkontakt
    416
    p+-dotierte Bereiche
    516
    Isolationsdioden
    601
    Substrat
    618
    Substrat
    701
    Substrat
    718
    Substrat
    719
    Bump-Bonds

Claims (53)

  1. Photomischdetektor mit einem photoempfindlichen Substrat, welches eine Vorder- und eine Rückseite aufweist, wobei die Vorderseite mindestens eine Ausleseelektrode und/oder eine Strukturierung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor so ausgestaltet ist, daß er von der Rückseite des Substrats beleuchtbar ist.
  2. Photomischdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens einen strahlungsempfindlichen Bereich mit einem photoempfindlichen Substrat und mindestens zwei, Ladungen aus dem photoempfindlichen Bereich ableitende Anschlußkontakte auf der Vorderseite eines integrierten Substrats sowie mindestens einen Speicherbereich für Ladungen, der dem photoempfindlichen Bereich zugeordnet ist, wobei in dem photoempfindlichen Bereich in Reaktion auf eine Bestrahlung freie Ladungsträger erzeugt werden und wobei der photoempfindliche Bereich gleichzeitig durch eine intensitätsmodulierte Strahlung und ein elektrisches Modulationsfeld beaufschlagbar ist, dessen Frequenz und Phase in einer wohldefinierten Beziehung zu der Modulationsfrequenz der intensitätsmodulierten Strahlung steht.
  3. Photomischdetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das photoempfindliche Substrat eine Dicke aufweist, die an Absorption des Substrats bei einer gegebenen Wellenlänge angepaßt ist.
  4. Photomischdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das photoempfindliche Substrat eine Dicke im Bereich von 0,5 μm bis 100 μm, vorzugsweise von 1 μm bis 50 μm und besonders bevorzugt von 2 μm bis 20 μm aufweist.
  5. Photomischdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat eine Dotierung aufweist oder eigenleitend ist.
  6. Photomischdetektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das photoempfindliche Substrat so dotiert ist, daß die an den Anschluß oder die Strukturierung angelegten elektrischen Felder eine Eindringtiefe über im wesentlichen die gesamte Dicke des Substrats haben.
  7. Photomischdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Photodiodenstruktur aufweist.
  8. Photomischdetektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß er einen p-n-Übergang aufweist.
  9. Photomischdetektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß er eine pin-Diode aufweist.
  10. Photomischdetektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Schottky-Kontakt aufweist.
  11. Photomischdetektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Photomischdetektor eine Avalanche-Photodiodenstruktur aufweist.
  12. Photomischdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er eine MSM-Struktur aufweist.
  13. Photomischdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Auswerteelektronik aufweist.
  14. Photomischdetektor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das photoempfindliche Substrat einen Bereich mit dem Photomischdetektor und einen Bereich mit der Auswerteelektronik aufweist.
  15. Photomischdetektor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche des photoempfindlichen Substrats mit dem Photomischdetektor und mit der Auswerteelektronik unterschiedliche Dotierungen aufweisen.
  16. Photomischdetektor nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich des photoempfindlichen Substrats mit der Auswerteelektronik eine Lichtschutzschicht aufweist.
  17. Photomischdetektor nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik eine integrierte Überwachungsschaltung aufweist, welche die Ladungsmenge auf dem bzw. die entsprechende Spannung an dem mindestens einen Speicherbereich überwacht und welche Einrichtungen zum Erfassen der Ladungsmenge auf dem mindestens einen Speicherbereich bzw. einer hierzu äquivalenten Spannung oder eines entsprechenden Stromes und Einrichtungen zum Verhindern eines Speicherüberlaufs aufweist.
  18. Photomischdetektor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsschaltung Einrichtungen zum Unterbrechen bzw. Abbrechen der Ladungsintegration in Abhängigkeit von der erfaßten Menge an Ladung in dem mindestens einen Speicherbereich und/oder Einrichtungen zum Aufbringen eines Kompensationsstromes zu dem mindestens einen Speicherbereich aufweist.
  19. Photomischdetektor nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik auf mindestens einem weiteren Substrat angeordnet ist.
  20. Photomischdetektor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseite des photoempfindlichen Substrats zu dem einen weiteren Substrat hin zeigt.
  21. Photomischdetektor nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß das photoempfindliche Substrat und das eine weitere Substrat in Flipchip-Technik miteinander verbunden sind.
  22. Photomischdetektor nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das photoempfindliche Substrat und das mindestens eine weitere Substrat mit Bump-Bonds miteinander verbunden sind.
  23. Photomischdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das photoempfindliche Substrat floatend ausgestaltet ist.
  24. Photomischdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Potential des photoempfindlichen Substrats definierbar ist.
  25. Photomischdetektor nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das photoempfindliche Substrat einen Substratkontakt aufweist.
  26. Photomischdetektor nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Substratkontakt auf der Vorderseite des photoempfindlichen Substrats angeordnet ist.
  27. Photomischdetektor nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Substratkontakt niederohmig bis in den Bereich der Rückseite des photoempfindlichen Substrats durchgreift, wobei im Bereich der Rückseite eine niederohmige Schicht vorgesehen ist, die von dem Substratkontakt kontaktiert wird.
  28. Photomischdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite des photoempfindlichen Substrats eine Antireflexbeschichtung aufweist.
  29. Photomischdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseite des photoempfindlichen Substrats eine spiegelnde Beschichtung aufweist.
  30. Photomischdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseite und die Rückseite des photoempfindlichen Substrats Bragg-Spiegel aufweisen.
  31. Photomischdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung der einfallenden elektromagnetischen Strahlung vor oder hinter dem Photomischdetektor mindestens ein weiteres Detektorelement angeordnet ist.
  32. Photomischdetektor nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Detektorelement ein Element zur Erfassung einer zweidimensionalen Information oder ein TOF-Detektor ist.
  33. Photomischdetektor nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Detektorelement ein von der Vorder- oder Rückseite beleuchtbarer Photomischdetektor ist.
  34. Photomischdetektor nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Detektorelement zur Messung eines ersten Satzes von Phasenlagen und das weitere Detektorelement zur Messung eines weiteren Satzes von Phasenlagen vorgesehen ist.
  35. Photomischdetektor nach einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Photomischdetektor und das weitere Detektorelement auf photoempfindlichen Substraten aus unterschiedlichen Materialien, vorzugsweise Halbleitermaterialien, hergestellt sind.
  36. Photomischdetektor nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrate der Detektorelemente als Filter für die einfallende elektromagnetische Strahlung dienen.
  37. Photomischdetektor nach Anspruch 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Substrate für unterschiedliche Wellenlängen der einfallenden elektromagnetischen Strahlung sensitiv sind.
  38. Photomischdetektor nach einem der Ansprüche 35 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß das in Strahlrichtung erste Detektorelement auf einem Substrat aus Galliumarsenid hergestellt ist, während das in Strahlrichtung weitere Detektorelement auf einem Substrat aus Silicium hergestellt ist.
  39. Photomischdetektor nach einem der Ansprüche 31 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Detektorelementen eine Linse oder ein Linsensystem angeordnet ist, wobei der Abstand zwischen den Substraten der Detektorelemente so gewählt ist, daß er der Differenz der wellenlängenabhängigen Brennweiten der Linse oder des Linsensystems für zwei oder mehrere verschiedene Wellenlängen entspricht.
  40. Photomischdetektor nach einem der Ansprüche 31 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorelemente mit voneinander verschiedenen Modulationsfrequenzen und/oder Referenzfrequenzen betreibbar sind.
  41. Photomischdetektor nach einem der Ansprüche 31 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswerteelektronik vorgesehen ist, die es ermöglicht, den Eindeutigkeitsbereich und/oder die Meßgenauigkeit einer Abstandsmessung zu erhöhen.
  42. Photomischdetektor nach einem der Ansprüche 31 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswerteelektronik vorgesehen ist, die es ermöglicht, die Dispersion des Ausbreitungsmediums der elektromagnetischen Strahlung zu bestimmen.
  43. Photomischdetektor nach einem der Ansprüche 31 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswerteelektronik vorgesehen ist, die es ermöglicht, die Messungen der Detektorelemente miteinander zu vergleichen.
  44. Photomischdetektorarray mit mehr als einem Photomischdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei ein oder mehrere Photomischdetektoren einen Bildpunkt bilden.
  45. Photomischdetektorarray nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Photomischdetektoren durch Isolationsdioden elektrisch voneinander getrennt sind.
  46. Verfahren zum Betrieb eines Photomischdetektors, dadurch gekennzeichnet, daß der Photomischdetektor von der Rückseite des Substrats her beleuchtet wird.
  47. Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Photomischdetektor ein Detektor mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 43 ist.
  48. Verfahren nach einem der Ansprüche 46 oder 47, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung aus einem Photomischdetektorelement und mindestens einem weiteren Detektorelement auf in Strahlrichtung hintereinander angeordneten Substraten beleuchtet wird.
  49. Verfahren nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorelemente mit Hilfe einer Linse beleuchtet werden, so daß die Bildebenen für mindestens zwei voneinander verschiedene Wellenlängenbereiche in voneinander getrennten Ebenen der Substrate liegen.
  50. Verfahren nach einem der Ansprüche 48 oder 49, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem ersten Detektorelement ein elektromagnetisches Signal einer ersten Wellenlänge mit einer ersten Modulationsfrequenz erfaßt wird und mit den weiteren Detektorelementen mindestens ein weiteres Signal einer zweiten Wellenlänge mit einer zweiten Modulationsfrequenz erfaßt wird.
  51. Verfahren nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß bei bekannter Dispersion des Ausbreitungsmediums der elektromagnetischen Strahlung aus den mindestens zwei erfaßten Signalen der Abstand zwischen einer Lichtquelle der elektromagnetischen Strahlung und den Detektoren bestimmt wird.
  52. Verfahren nach einem der Ansprüche 50 oder 51, dadurch gekennzeichnet, daß aus den mindestens zwei erfaßten Signalen die Dispersion des Ausbreitungsmediums der elektromagnetischen Strahlung bestimmt wird.
  53. Verfahren nach einem der Ansprüche 50 bis 52, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei erfaßten Meßsignale miteinander verglichen werden.
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