DE2727156A1 - Auftreffplatte und auftreffplattenanordnung fuer eine aufnahmeroehre und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Auftreffplatte und auftreffplattenanordnung fuer eine aufnahmeroehre und verfahren zu deren herstellung

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Description

''·'· "·■' . ■-' f PHN" P'4-4Q
Ό Voor/Va/RJ
' ■ ■ ι'··»-.--π 18.5.77
ii ΓJ, :
"Auftreffplatte und Auftreffplattenanordnung für eine Aufnahmeröhre und \rerfahren zu deren Herstellung".
Die Erfindung bezieht sich auf eine halbleitende Auftreffplatte mit einer strahlungserapfindlichen Schicht zur Umwandlung von Strahlung in elektrische Signale, wobei auf der Seite der einfallenden Strahlung die strahlungsempfindliche Schicht mit mindestens einer für die genannte Strahlung durchlassigen Elektrode versehen ist.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Auf treff plattenanordnung für eine Aufnahmeröhre- mit einer derartigen hc-ilbl eitenden Auf tref'fpl art e wobei
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auf der Seite der einfallenden Strahlung ein Fenster vorhandenist, durch das Strahlung auf die Schicht einfallen kann, wobei die Auftreffplatte auf einem Träger angeordnet ist, der aus einem Ring aus elektrisch isolierendem Material besteht.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Aufnahmeröhre mit einer derartigen Auftreffplattenanordnung und auf ein Verfahren zui- Herstellung dieser Auftreffplattenanordnung.
Auftreffplatten und Auftreffplattenanordnungen der obenbeschriebenen Art sind allgemein bekannt. Das von der Strahlung (die, je nach der Anwendung, elektromagnetischer sowie korpuskularer Art sein kann) erzeugte Ladungsbild bzw. Potentialbild wird dabei von einem Elektronenstrahl abgetastet und die von der (den) Elektrode(n) herrührenden elektrischen Signale werden als Bildsignal in einer dazu geeigneten Schaltung weiter verarbeitet.
Dabei werden die von der (den) Elektrode(n) herrührenden Signale im allgemeinen zunächst einer Teilschaltung zugeführt, deren Ausgang das Signal in umgewandelter Form, z.B. in verstärkter Form, oder, nachdem es einer Impedanztransformation oder einer Verzögerung unterworfen worden ist, entnommen und zur weiteren Verarbeitung dem übrigen Teil der
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Schaltung zugeführt wird.
Für das Signal-Rausch-Verhältnis ist es dabei von besonderer Bedeutung, dass das von der (den) Elektrode(n) herrührenden Signal über eine möglichst niedrige Kapazität der genannten Teilschaltung zugeführt vird. Dies ergibt oft Probleme bei bekannten Auftreffplattenanordnungeh, bei denen die Elektroden der Auftreffplatte mit u.a. der Fassung der Aufnahmeröhre verbunden sind und dadurch eine verhältnismässig grosse Eingangskapazität liefern.
Die Erfindung bezweckt u.a., eine Auftreffplaibte zu schaffen, die es ermöglicht, die Anzahl von Glasdurchführungen auf ein Mindestmass herabzusetzen oder die Anwendung dieser Glasdurchführungen sogar völlig zu vermeiden.
Die Erfindung bezweckt weiter, eine Auftreffplattenanordnung für diese Auftreffplatte zu schaffen, die auf technologisch vorteilhafte Weise verwirklicht werden kann und bei der die Eingangskapazität für das von der (den) Elektrode(n) der Auftreffplatte herrührenden Signal erheblich niedriger als bei bekannten Bauarten ist, wobei diese Auf tref fplattenanordiiung ausserdem auf sehr einfache Weise in der Aufnahmeröhre montiert werden kann.
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Auch bezweckt die Erfindung, eine Aufnahmeröhre mit einer derartigen sehr zweckmässigen Auftreff plattenanordnung zu schaffen.
Ausserdem bezweckt die Erfindung, ein be-
sonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung einer derartigen Auftreffplattenanordnung anzugeben.
Der Erfindung liegt u.a. die Erkenntnis zugrunde, dass der angestrebte Zweck dadurch erreicht werden kann, dass die vorgenannte Teilschaltung in Form einer integrierten Schaltung mit der Auftreffplatte in einer Halbleiterscheibe gebildet und der diese integrierte Schaltung ent haltende Teil der Halbleiterscheibe ausserdem auf geeignete Weise bei der Abdichtung der Auftreffplattenanordnung verwendet wird.
Es sei bemerkt, dass der Ausdruck "integrierte Schaltung" in diesem Zusammenhang in wei tem Sinne als Schaltung mit einem oder mehreren in der Halbleiterscheibe gebildeten Halbleiterschal- tungselementen aufzufassen ist, wobei diese Schaltung unter Umständen aus nur einem einzigen Halb leiterbauelement, z.B, einem Transistor, mit zugehörigen Anochlussleitern bestehen kann.
Eine Auftreffplatte der eingangs genannten Art ist daher dadurch {jekcnnzeiclinet, dass sic aus einem dicken aiiikristailinen Randteil, der eine
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darin integrierte Schaltung mit mindestens einem Halbleiterschaltungselement zur Verarbeitung der von der durchlässigen Elektrode herrührenden elektrischen Signale enthält, und aus einem dünneren mittleren Teil aufgebaut ist, der aus der strahlungsempfindlichen Schicht mit der darauf liegenden durchlässigen Elektrode besteht, wobei diese Elek trode gleichstrommässig mit einem Eingang der integrierten Schaltung verbunden ist.
Die Erfindung ist von besonderem Interes
se für diejenigen Fälle, in denen die Elektroden aus einer Vielzahl von Streifen bestehen, die sich praktisch parallel zueinander erstrecken. Eine derartige Auftreffplatte ist z.B. aus der US-PS 2,4^6.2^9 bekannt, bei der die streifenförniigen Elektroden in drei Gruppen unterteilt sind, um z.B. ein "rotes", ein "blaues" und ein "grünes" Bildsignal zu liefern. Dabei ist es in gewissen Fällen wünschenswert, die von jeder streifenförmigen Elek— trode herrührenden Bildsignale gesondert zur Verarbeitung einem Eingang eines Schieberegisters mit einem oder mehreren Ausgängen zuzuführen, die mit dem weiteren Teil der SignalVerarbeitungsschaltung verbunden sind. Ein derartiges System ist z.B. in der nicht vorvei'öffentlichten niederländischen Patentanmeldung Nr. Ju 01 361 der Anmeldc-riu be-
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schrieben, die am 11. Februar 1976 eingereicht wurde und deren Inhalt, sofern er für die vorliegende Erfindung von Bedeutung ist, als in der vorliegenden -Anmeldung enthalten zu betrachten ist.
Die Erfindung schafft nun eine Konstruktion, bei der insbesondere eine derartige Kombination streifenförmiger Elektroden und eines oder mehrerer Schieberegister auf sehr vorteilhafte Weise unter drastischer Herabsetzung der benötigten Anzahl nach aussen führender Verbindungen erhalten werden kann, wobei das Schieberegister in der Halbleiterschiebe integriert wird, und wobei, irn Gegensatz zu Kombinationsmöglichkeiten üblicherer Art, keine (oft verhältnismässig hochohmigen) Glasdurchführungen zu der Auftreffplatte erforderlich sind. Dabei befindet sich ausserdem die integrierte Schaltung nicht in dem Röhrenvakuum und beeinträchtigt dadurch die elektrische Feldverteilung in der Nähe der Auftreffplatte nicht oder nahezu nicht.
Weiter ist eine Auftreffplattenanordnung der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Auftreffplatte mit der von der einfallenden Strahlung abgekehrten Seite ihres Randteiles vakuumdicht auf der Oberseite des Trägers befestigt ist, dass sich das
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Fenster vakuumdicht dem genannten Randteil anschliesst und sich in Projektion wenigstens bis zu dem Innenrand des ringförmigen Trägers erstreckt, und dass die Anschlüsse der Ausgänge und der für Speisung und Steuerspannung benötigten Leitungen der integrierten Schaltung mit leitenden Schichten verbunden sind, die sich wenigstens teilweise ausserhalb des Fensters auf dem Randteil erstrecken und ausserhalb des Fensters mit Anschlussleitern versehen sind.
Die Auftreffplattenanordnung nach der Erfindung weist u.a. den grossen Vorteil auf, dass die Sdgnaleingangskapazität sehr niedrig sein kann, veil die Elektrode(n) nun nicht mehr direkt mit der Fassung der Aufnahmeröhre, sondern direkt mit dem Eingang der integrierten Schaltung verbunden ist (sind). Weiter sind grundsätzlich keine Glasdurchführungen durch die Röhre erforderlich, während ein druckbeständiges Fenster mit Abmessungen, die viel kleiner als der Querschnittt der Aufnahmeröhre sind, genügend ist; dies im Gegensatz zu bekannten Bauarten.
Um die Druckfestigkeit der Konstruktion zu vergrössern, ist eine bevorzugte Ausführungsform dadurch gekeimzeichnet, dass das Fenster entlang seines ganzen Randes den Innen.rand des Trägers
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überlappt, obgleich es unter Umständen genügend sein kann, dass die Ränder des Fensters und des Trägers zusammenfallen. Spannungen in der Halbleiterscheibe werden dadurch auf ein Mindestmass beschränkt.
Die Auftreffplattenanordnung nach der Erfindung bietet weiter den wichtigen Vorteil, dass die Gazeplatte, die in bekannten Aufnahmeröhren zum Erzeugen eines für nahezu senkrechten Einfall des Elektronenstrahls günstigen Feldes verwendet wird, auf einfache Weise in dieser Auftreffplattenanordnung integriert werden kann. Dazu ist eine bevorzugte Ausführungsforni dadurch gekennzeiclrnet, dass auf der von der Auftreffplatte abgekehrten Seite des Trägers eine Gazeplatte vorhanden ist, deren Rand leitend auf einer am Rande des Trägers vorgesehenen Metallisierung befestigt ist.
Vorteilhafterweise wird der vakuumdichte Anschluss des Fensters an den Randteil der Auftreffplatte über eine Isolierschicht, z.B. eine Glasschicht, erhalten, die sich auf der Seite der einfallenden Strahlung über die Auftreffplatte und die darauf liegenden Elektroden und Metallschichten erstreckt, wobei auf dieser Isolierschicht das Fenster befestigt ist. Dies ist technologisch vorteilhaft.
Weiter bietet die Erfindung die Möglichkeit,
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bei Anwendung zueinander paralleler streifenförmiger Elektroden auf sehr geeignete Weise ein Farbfilter in der Auftreffplattenanordnung zu integrieren, wobei sich das Farbfilter zwischen dem Fenster und den streifenförmigen Elektroden befindet und Bänder mit verschiedener spektraler Durchlässigkeit enthält, die parallel zu den streifenförmigen Elektroden verlaufen.
Ein besonders geeignetes Verfahren zur Herstellung einer Auftreffplattenanordnung der beschriebenen Art ist weiter dadurch gekennzeichnet, dass von einer Halbleiterscheibe praktisch homogener Dicke ausgegangen wird, dass in einem Randteil dieser Scheibe auf einer Seite eine integrierte Schaltung gebildet wird, dass der mittlere Teil der Scheibe auf der genannten einen Seite mit mindestens einer für Strahlung durchlässigen Elektrode versehen wird, die gleichstrommässig mit einem Eingang der integrierten Schaltung verbunden ist, dass die Ausgänge der integrierten Schaltung mit sich auf dem genannten Randteil erstreckenden Metallschichten versehen werden, dass dann die Halbleiterscheibe auf der anderen Seite mit dem genannten Randteil vakuumdicht auf einen ringförmigen Träger aus elektrisch isolierendem .Material befestigt wird, dctss aiischl iesserid ein für die ge-
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nannte Strahlung durchlässiges Fenster auf der einen Seite derart befestigt wird, dass der Rand des Fensters sich in Projektion wenigstens bis zu dem Innenrand des Trägers erstreckt, wobei die genannten Metallschichten aus dem Fenster hervorragen, und dass danach der mittlere Teil der Halbleiterscheibe auf der anderen Seite einer Materialentfernungsbehandlung unterworfen wird, wodurch das Material des mittleren Teiles völlig entfernt wird, bis in der erhaltenen Öffnung die durchlässige Elektrode freigelegt ist, wonach wenigstens in dieser Öffnung und auf der Elektrode eine strahlungsempfindliche Schicht erzeugt wird.
Die Erfindung wird nachstehend für ein Ausführungsbeispiel an Hand Ider Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch im Querschnitt eine Auftreffplattenanordnung mit einer Auftreffplatte nach der Erfindung,
Fig. 2 schematisch im Querschnitt eine Aufnahmeröhre mit einer Auftreffplattenanordnung nach der Erfindung,
Fig. 3 schematisch in Draufsicht die Auftreffplattenanordnung, die in Fig. 1 im Querschnitt längs der Linie 1 - I dargestellt ist,
Fig. 3a eine Abwandlung der Fig. 3,
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Figuren k bis 9 schematisch im Querschnitt eine Auftreffplattenanordnung nach der Erfindung in aufeinanderfolgenden Herstellungsstufen, Fig. 10 schematisch eine Schaltung, in der die Auftreffplatte aufgenommen ist,
Fig. 11 ein Detail der Schaltung nach Fig. 10,
Fig. 12 eine Draufsicht auf einen Teil der Schaltung nach Fig. 10, und Fig. 13 schematisch einen Querschnitt längs der Linie XIII - XIII der Fig. 12.
Die Figuren sind rein schematisch und nicht massstäblich gezeichnet. Entsprechende Teile sind in der Regel mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Fig. 1 zeigt schematisch im Querschnitt eine Auftreffplattenanordnung für eine Aufnahmeröhre mit einer Auftreffplatte nach der Erfindung. Die Auftreffplattenanordnung enthält eine HaIbleiterauftreffplatte 1, in diesem Beispiel aus pleitendem Silizium, mit einer strahlungsempfindlichen Schicht 2t in diesem Beispiel aus Antimontrisulfid, zur Umwandlung von Strahlung (in Fig.
1 mit den Pfeilen 3 angedeutet) in elektrische Signale. Dabei ist auf der Seite der einfallenden Strahlung 3 die strahlungsempfindliche Schicht
2 mit mindestens einer für die Strahlung 3 durch-
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lässigen Elektrode k versehen. In diesem Beispiel ist eine Anzahl zueinander praktisch paralleler streifenförmiger durchlässiger Elektroden h ,h ,k usw. vorgesehen, wie aus der schematischen Draufsieht nach Fig. 3 deutlich ersichtlich ist. Nach der Erfindung besteht die Auftreffplatte weiter aus einem Randteil 7 aus einkristallinem Silizium, der eine integrierte Schaltung zur Verarbeitung der von der durchlässigen Elektroden k herrührenden elektrischen Signale enthält, und aus einem mittleren Teil aufgebaut ist, der aus einer strahlungsempfindlichen Schicht 2 mit den darauf vorhandenen durchlässigen Elektroden k besteht, die gleichstrommässig mit einem Eingang 15 der genannten integrierten Schaltung verbunden sind. Die integrierte Schaltung, die auf sehr verschiedene Weise zusammengesetzt sein kann, ist in den Figuren 1 bis 9 nicht im Detail dargestellt, sondern liegt innerhalb des gestrichelten mit 8 bezeichneten Gebietes des Randteiles 7· Di*« Auftref!'plattenanordnung ist nach der Erfindung derart ausgebildet, dass die Auftreffplatte mit der von der einfallenden Strahlung 3 abgekehrten Seite ihres Randteiles 7 vakuumdicht auf dem Träger 6 befestigt ist, der aus einem Ring aus J.~o 1 iennaterial be-
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steht. Weiter ist auf der Seite der einfallenden Strahlung 3 ein Glasfenster 5 vorhanden, durch das Strahlung 3 auf die Schicht 2 einfallen kann, wobei sich das Fenster 5 vakuumdicht dem genannten Randteil 7 anschliesst und sich in Projektion wenigstens bis zu dem Innenrand 9 erstreckt und im vorliegenden Beispiel den Innenrand 9 des ringförmigen Trägers 6 überlappt (siehe Fig. 1). Die Anschlüsse 16 der Ausgänge und der für Speisung und Steuerspannung benötigten Leitungen der integrierten Schaltung sind nach der Erfindung mit leitenden Schichten 10 verbunden, die sich wenigstens teilweise ausserhalb des Fensters 5 auf dem Randteil 7 erstrecken und ausserhalb des Fensters 5 '»it Anschlussleitern 11 versehen sind. Im hier beschriebenen Beispiel enthält der Träger 6 an seinem Aussenrand einen dickeren, auf der Seite der einfallenden Strahlung 3 wenigstens teilweise metallisierten Teil, wobei die mit den Ausgangs-, SpeisungS" und Steuerspannungsanschlüssen 16 der integrierten Schaltung verbundenen Anschlussleiter 11 auf dieser Metallisierung 35 befestigt sind und sich ein äusserer Anschlussleiter 36 gleichfalls dieser Metallisierung 35 anschliesst (siehe Fifj. 1).
Die beschriebene Auftreffplattenanord-
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nung kann mit dem Träger 6 direkt auf der Glasumhüllung 12 einer Aufnahmeröhre z.B. mittels einer Indiumschweisse 13 befestigt werden, die eine auf dem Träger 6 gebildete Metallschicht 14 mit dem Glasrohr 12 verbindet, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Da die Elektroden h dadurch nicht mit der Passung der Aufnahmeröhre, sondern direkt mit dem Eingang 15 dir integrierten Schaltung verbunden sind, ist die Kapazität am Signale ingang niedr*ig.
Ein weiterer wichtiger Vorteil ist der (siehe Fig. i), dass auf der Seite der Auftreffplatte keine Glasdurchführungen erforderlich sind und dass ein verhältnismässig kleiner Querschnitt des Fensters 5 genügt, das nicht den vollständigen Querschnitt des Rohres 12 zu bedecken braucht und dadurch leicht gegen den äusseren Druck beständig ist. Dadurch, dass sich das Fenster mindestens bis zu dem Rand 9 des Trägers erstreckt, wird ein sehr druckbeständiges Gebilde erhalten. Zum Schutz körnen noch die Abschirmkappen 17 und 18 (siehe Fig. 1) angeordnet werden.
Der vakuumdichte Anschluss des Fensters 5 an den Randteil 7 der Auftreffplatte wird in diesem Beispiel durch eine Isolierschicht, in diesem Falle eine Siliziumoxidsch.icht 19» hergestellt, die sich auf der Seite der einfallenden
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Strahlung 3 über die Auftreffplatte und die darauf liegenden Elektroden k und Metallschichten 10 erstreckt, wobei das Fenster 5 auf dieser Isolierschicht 19, in diesem Beispiel mit Hilfe eines durchsichtigen Kitts 20 (siehe Fig. 1), befestigt ist. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, das Fenster direkt auf der Auftreffplatte und den Elektroden festzukitten. Durch Anwendung der isolierenden Glas- oder Oxidschicht 19 werden Beschädigungen der Auftreffplatte, insbesondere des dünnen mittleren Teiles derselben, vermieden.
Vorzugsweise sind, wie im vorliegenden Beispiel, der Randteil 7 der Auftreffplatte auf der Seite des Trägers 6 sowie der Träger 6 an der Stelle seiner Berührungsfläche mit der Auftreffplatte metallisiert. Diese Metallisierung 21 erstreckt sich im vorliegenden Beispiel auch über den Innenrand des Trägers 6, was aber nicht erforderlich ist.
Wie in Fig. 1 angegeben ist, kann bei einer Auftreffplattenanordnung nach der Erfindung auf besonders vorteilhafte Weise die übliche Gazeplatte, die zur Förderung des senkrechten Einfalls des Elektronenstrahls dient, angeordnet werden.
Dies kann nämlich dadurch erfolgen, dass der Rand 22 dieser Gazeplatte 23 leitend auf der bereits
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genannten am Rand des Trägers 6 vorgesehenen Metallisierung 14 befestigt wird, wodurch diese Gazeplatte 23 mit der Auftreffplattenanordnung ein Ganzes bildet.
Fig. 2 zeigt, wie die beschriebene Auftreffplattenanordnung in einer Aufnahmeröhre nach der Erfindung montiert ist, wobei diese Aufnahmeröhre weiter die üblichen Mittel (Glühkathode 2k, Wehneltzylinder 25, Ablenkspulen 26, usw.) enthält, um einen Elektronenstrahl 27 zu erzeugen, mit dem die von der einfallenden Strahlung 3 abgekehrte Seite der Auftreffplatte abgetastet werden kann, wobei der Aussenrand des Trägers 6 auf der von der Strahlung 3 abgekehrten Seite vakuumdicht auf dem Rand der Aufnahmeröhre 12 befestigt ist.
Eine Auftreffplattenanordnung nach den Figuren 1 und 3 wird nach der Erfindung mit Vorteil auf folgende Weise hergestellt.
Es wird (siehe Fig. k) von einer HaIbleiterscheibe 30 aus z.B. p-leitendem Silizium mit einem spezifischen Widerstand von z.B. 6 Xz .cm und z.B. einer (100)-0rientierung ausgegangen. Die Scheibe 30 weist eine praktisch homogene Dicke von 250/uni auf. In einem Randteil dieser Scheibe wird dann durch Anwendung in der Hai blei t ortec lino logie allgemein üblicher Dotierungstecluii ken,
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z.B. Diffusion oder·Ionenimplantation, die für die Erfindung nicht wesentlich sind und daher hier nicht im Detail beschrieben werden, auf einer Seite eine integrierte Schaltung gebildet. Diese integrierte Schaltung, die viele Formen aufweisen kann, ist schematisch in Fig. 5 mit einer gestrichelten Linie 8 angegeben. Während der Herstellung dieser integrierten Schaltung wird auf der 'Scheibe 30 eine Oxidschicht 31 erzeugt, die in diesem Beispiel, obschon dies nicht unbedingt notwendig ist, von der Unterseite der Scheibe entfernt wird, während weiter auf übliche Weise auf photolithographischem Wege in die Schicht 31 Kontaktfenster (32,33) zum Anschliessen von Leitern an die integrierte Schaltung geätzt werden.
Der mittlere Teil der Scheibe 30 wird nun auf der genannten einen Seite, auf der sich die integrierte Schaltung befindet, mit mindestens einer für Strahlung durchlässigen Elektroden h versehen.
In diesem Beispiel werden mehrere zueinander parallele streifenförmige Elektroden 4 angeordnet, die z.B. aus SnO- und/oder InO„-Schichten mit einer Dicke von z.B. 0,2/um bestehen, Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch eine der Elektroden 4.
Unter Umständen könnte aber auch eine einzige Elektrode 4, die den ganzen mittleren Teil der
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Scheibe bedeckt, verwendet werden. Die Elektroden k sind mit je einem Eingang 15 der integrierten Schaltung über ein Fenster 32 verbunden. Die SnO-Schicht wird z.B. durch Aufdampfen (siehe z.B.
"Thin Solid Films", Band 33. 1976, S. L 5) oder durch Aufspritzen erhalten. Die Schicht wird in die Form streifenförmiger Elektrodenschichten k gebracht, z.B. dadurch, dass die Schicht mit einer Chrommaske bedeckt und der nichtmaskierte Teil der Schicht durch Zerstäuben entfernt wird, wonach das Chrom entfernt wird.
Die Ausgangsanschlüsse 16 der integrierten Schaltung werden mit Metallschichten 10, z.B. Aluminiumschichteii, versehen, die sich auf dem Randteil der Scheibe auf der Oxidschicht 3I erstrecken und sich über die Fenster 33 der integrierten Schaltung anschliessen (siehe Fig. 6). Diese Schichten werden dadurch erzeugt, dass Aluminium aufgedampft und durch Anwendung des üblichen photolithographischen Atzverfahrens in die gewünschte Form geätzt wird. Dann wird über das Ganze eine 0,6 /um dicke Schutzschicht 19 aus Siliziumoxid durch pyrolytische Ablagerung gebildet. Dies ist für die Erfindung jedoch nicht unbedingt notwendig.
Anschliessend wird die Halbleiterscheibe
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30 auf der anderen Seite mit ihrem Randteil vakuumdicht auf einem ringförmigen Träger 6 befestigt (siehe Fig. 7)· Der Träger 6 besteht aus elektrisch 'isolierendem, im vorliegenden Beispiel keramischem, Material. Die Ränder des Trägers sind im vorliegenden Beispiel z.B. mit einer Kupfer- oder Aluminiumschicht 21 metallisiert. Da in diesem Beispiel die Oxidschicht 3I von der Unterseite der Scheibe 30 entfernt irorden ist, kann diese mit ihrem Rand leicht, z.B. mittels einer Silizium-Gold-Legierung, auf der Metallisierung 21 des Trägers erzeugt werden. Wenn die Oxidschicht 3I nicht von der Unterseite der Scheibe entfernt wird, wird ein anderes Verfahren zum vakuumdichten Anschliessen (Kitten) gewählt.
Dann wird auf der einen Seite, auf der sich die integrierte Schaltung befindet, ein für die einfallende Strahlung durchlässiges Fenster 5 vorgesehen. In diesem Fall ist dieses Fenster ein Glasfenster mit einer Dicke von einigen Millimetern, z.B. zwischen 1 und 6 mm, auf dem ein Farbfilter angeordnet ist, das aus aufgedampften Streifen mit verschiedener spektraler Durchlässigkeit besteht, die abwechselnd drei komplementäre Farben, z.B.
Rot, Grün und Blau, durchlassen. Diese Streifen bestehen z.B. aus TiO -SiO^-Schichten. Die Strei-
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fen 3^1» 3^0 usw· des sich auf dem Fenster 5 befindenden Farbfilters 3k (siehe Fig. 3) liegen je einem Elektrodenstreifen 4.. , k usw. gegenüber. Sie können auf einfache Weise direkt darauf ausgerich- tet werden, wonach das Fenster mit der Filterseite mittels einer transparenten Kittschicht 20 auf der Oxidschicht 19 befestigt wird. Dabei wird der Durchmesser des Fensters 5 derart gewählt, dass es sich in Projektion mindestens bis zu dem Innen- rand des Trägers 6 erstreckt, wobei in diesem Beispiel das Fenster diesen Innenrand überlappt (siehe Piß. 8).
Anschliessend wird der mittlere Teil der Siliziumscheibe von der dem Träger 6 zugewandten Seite her, z.B. in einem KOH, K„Cr?07 und Isopro- panol enthaltenden Atzbad oder in einem hydrazinhaltigen Atzmittel, weggeätzt, wobei die übrigen Teile der Anordnung vor diesem Atvorgang durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Ätzmaske geschützt werden. Der Ätzvorgang wird dabei automatisch gestoppt, wenn das Silizium über die ganze Dicke durchgeätzt ist, weil die Siliziumoxidschicht 31 von dem Atzbad praktisch nicht angegriffen wird. Danach wird in einem zweiten Atzschritt, z.B. nit einem HF-haltigen Ätzmittel, die Oxidschicht 'JT auf dem mittleren Teil der Scheibe
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entfernt, bis die Elektrodenschichten 4 freigelegt sind. Auf diesen Elektrodenschichten h und auf dem Rande der Scheibe 30 wird anschliessend durch Aufdampfen im Vakuum über eine Maske eine z.B. 1 /um dicke strahlungsempfindliche Schicht 2, im vorliegenden Beispiel aus Antimontrisulfid (Sb„S ) erzeugt. Weiter können erwünschtenfalls in dieser Stufe die Leiter 11 gebildet werden, die sich metallisierten Teilen 35 des Trägers 6 anschliessen.
Die Auftreffplattenanordnung ist nun grundsätzlich fertig. Erwünschtenfalls kann eine Gazeplatte 23 aus z.B. Kupfergaze nun mit ihrem Rande 22 leitend auf der Metallisierung i4 des Trägers 6, z.B. durch Punktscliweissen, befestigt werden, wonach das Ganze durch die Indiumschweisse 13 auf der Glasumhüllung 12 der Aufnahmeröhre befestigt .werden kann (siehe Figuren 1 und 2), worauf die Röhre mit ihren weiteren Einzelteilen auf bekannte Weise fertigmontiert wird.
Es sei noch bemerkt, dass, wenn die Auftreffplatte nicht für sichtbares Licht, sondern ZvB. im Infrarotbereich verwendet wird, die Elektrodenschichten k auch mit Vorteil aus polykristallinem Silizium hergestellt werden können, was technologisch günstig sein kann. Die Weise,
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auf die eine Auftreffplatte der obenbeschriebenen Art verwendet werden kann, ist im Detail in der vorgenannten älteren nicht vorver'offentlichten niederländischen Patentanmeldung Nr. 76 01 36I beschrie- ben. Die Wirkungsweise wird ausserdem in grossen Zügen an Hand der Figuren 10 bis 13 beschrieben werden.
In Fig. 10 ist schematisch die Schaltung^ dargestellt, mit der die Auftreffplatte der Auf nahmeröhre, wie oben beschrieben, ausgelesen wird.
Auf die strahlungsempfindliche Schicht 2 fällt über die durchsichtigen Elektrodenstreifen 4.. , 4 usw. ein Strahlungsbild ein. Vor dem Einfallen der Strahlung ist die gegenüberliegende Oberfläche durch Abtasten mit dem Elektronenstrahl 27 auf das Potential des Elektronenstrahlerzeugungssystems, das im vorliegenden Beispiel an Erde liegt, gebracht. Durch die einfallende Strahlung werden die durch die unter den Streifen 4 liegen den Teile der Schicht 2 gebildeten Kapazitäten mehr oder weniger entladen. Dadurch wird ein dem Strahlungsbild entsprechendes Potentialbild auf der strahlungsempfindlichen Schicht 2 erhalten. Indem die Schicht 2 aufs neue mit dem Elektronen strahl 27 in einer zu der der Streifen 4 senkrech ten Richtung (nach dem Pfeil 4θ in Fig. 10) abge-
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tastet wird, wird die abgetastete Oberfläche wieder auf Erdpotential gebracht und wird das Potentialbild auf die Streifen 4 übertragen. Von den Strei-'fen k wird das Signal im vorliegenden Beispiel auf zwei Ausgänge U und U„ dadurch übertragen, dass wechselweise Schalter geschlossen werden, die durch MOS-Transistoren T und T_ gebildet werden. Dazu sind die Elektrodenstreifen h in zwei Gruppen unterteilt, wobei die Transistoren T mit den Streifen h , U usw. und die Transistoren T2 mit den zwischenliegenden Streifen H , U. usw. verbunden sind. Nur einige Streifen k sind in den Figuren 3 und 10 dargestellt; tatsächlich beträgt ihre Anzahl meist 400 bis 800.
Wenn z.B. der zu dem Elektrodenstreifen
4. gehörige Transistor T leitend wird, wird die zu diesem Streifen gehörige Kapazität über die Ausgangsleitung U , in der ein Verstärker A. mit rückgekoppeltem Widerstand r aufgenommen ist, entladen und am Ausgang U tritt ein entsprechendes Videosignal auf, das in einer weiteren nicht dargestellten Schaltung auf übliche Weise verarbeitet wird. Auf gleiche Weise liefern die Streifen U2, k. usw. ein Videosignal am Ausgang U2 über den Verstärker A„ mit rückgekoppelten Widerstand
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as 18·5·77
Die Spannungsimpulse an den Gate-Elektroden der Transistoren T und T3, mit denen diese leitend gemacht werden, werden von einem Schieberegister R mit identischen Stufen R1,R ...R geliefert. Dieses Schieberegister ist im vorliegenden Beispiel von dem in "I.E.E.E. International Solid State Circuits Conference", Februar 1971, S. 130 - 131 beschriebenen Typ. Das elektrische Schaltbild einer Stufe (R1) ist in Fig. 11 dargestellt; jede Stufe enthält vier MOS-Transistoren T_ bis T^. Das
3 ο
Schieberegister R weist einen Erdanschluss C auf; die ungeraden Stufen R , R usw. und die geraden Stufen R_, R. usw. werden mit Taktimpulsen 0. bzw. 02 betrieben, deren Form in der Figur schematisch dargestellt ist. Ein am Anfang des Schieberegisters an einem Transistor T eingeführter Startimpuls wird von dem Taktimpuls durch das Register geschickt und liefert bei jeder Stufe eine Spannung an der Gate-Elektrode desi.an diese Stufe angeschlossenen Feldeffekttransistors (T bzw. T3), wodurch dieser Transistor zu diesem Zeitpunkt leitend wird und ein Ausgangssignal an U bzw. UQ liefert, Auf diese Weise wird die Auftreffplatte ausgelesen und dieses Auslesen wird nach jeder Teilbildabtastperiode wiederholt.
Nach der Erfindung werden im vorliegen-
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den Beispiel die Transistoren T und T_ sowie das Schieberegister als eine integrierte Schaltung in den Randteil 7 der Auftreffplatte aufgenommen. Zur 'Illustrierung ist der in Fig. 10 von der strichpunktierten Linie umrahmte Teil in Draufsicht in Fig. 12 dargestellt, während Fig. I3 schematisch einen Querschnitt durch einen Teil des Randes 7 der Auftreffplatte längs der Linie XIII - XIII der Fig. 12 zeigt. Die Kontaktlöcher sind in den Figuren 3i Ja. und 12 mit einem diagonalen Kreuz bezeichnet; die Metallschichten sind schraffiert; die Begrenzungen der in das p-leitende Gebiet 7 eindiffundierten η-leitenden Zonen sind mit vollen Linien angedeutet. Der Einfachheit halber ist in Fig.
die Oxidschicht 31 überall mit gleicher Dicke angegeben, d.h., dass Dickenunterschiede zwischen Feld- und Gate-Oxid vernachlässigt worden sind; auch sind Details, wie z.B. die üblichen kanalunterbrechenden Zonen, weggelassen. Wie aus den Figuren 12 und 13 ersichtlich ist, werden die Leiter U , U , 0 , 0. und C durch hochdotierte η-leitende Zonen gebildet, die an anderen Stellen auf der Scheibe kontaktiert werden. Die weiteren Verbindungen und die Gate-Elektroden werden durch Metallschichten gebildet, die sich auf der Oxidschicht 3I erstrecken. Nach einer Abwandlung,
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die in Fig. 3a in Draufsicht schematisch dargestellt ist, kann der Randteil 7 der Scheibe zweckmässiger dadurch benutzt werden, dass die Elektrodenstreifen '4 wechselweise auf gegenüberliegenden Seiten der Scheibe an zwei einander gegenüber liegende Schieberegister R . . .R und S ...S angeschlossen werden, die Ausgänge U , U und Taktspannungen φ φ bzw. U , U·, 0 und φ, und einen gemeinsamen Anschluss C aufweisen, wobei die Taktspannungen erwünschtenfalls miteinander gekoppelt sein können. Eine weitere Abwandlung kann dadurch erhalten werden, dass die Elektrodenstreifen 4 z.B. in drei Gruppen (für drei komplementäre Farben) miteinander verbunden und ausgelesen werden. Veiter können erwünschtenfalls auch die Verstärker A und A in den Randteil der Halbleiterscheibe aufgenommen werden.
Vie aus den Figuren hervorgeht, ist nach der Erfindung trotz einer Vielzahl von Elektrodenstreifen nur eine geringe Anzahl von Durchführungen nach aussen erforderlich, zu welchem Zweck bei der Auftreffplattenanordnung gemäss der Erfindung ausserdem keine Glasdurchführungen verwendet zu werden brauchen.
Die Ausführung mit streifenförmigen Elektroden und unter Verwendung von Schieberegistern ist nur beispielsweise gegeben; die Ausführung der
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Elektrodenschicht(en) 4 und der integrierten Schaltung kann beliebig geändert werden. Auch können Schieberegister von einem ganz anderen Typ als die hier beschriebenen Register Anwendung finden.
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Claims (1)

  1. PHN 18.5-77
    Patentansprüche;
    1. / Halbleitende Auftreffplatte mit einer strahlungsempfindlichen Schicht zur Umwandlung von Strahlung in elektrische Signale, wobei auf der Seite der einfallenden Strahlung die strahlungsempfindliche Schicht mit mindestens einer für die genannte Strahlung durchlässigen Elektrode versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftreffplatte aus einem dicken einkristallinen Randteil, der eine darin integrierte Schaltung mit mindestens einem Halbleiterschaltungselement zur Verarbeitung der von der durchlässigen Elektrode herrührenden elektrischen Signale enthält, und aus einem dünneren mittleren Teil aufgebaut ist, der aus der strahlungsempfindlichen Schicht mit der darauf liegenden durchlässigen Elektrode besteht, wobei diese Elektrode gleichstrommässig mit einem Eingang der integrierten Schaltung verbunden ist.
    2. Halbleitende Auftreffplatte nach Anspruch
    1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl zueinander praktisch paralleler streifenförmiger durchlässiger Elektroden vorhanden ist.
    3. Halbleitende Auftreffplatte nach Anspruch -
    2, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Schaltung mindestens ein Schieberegister enthält. k. Halbleitende Auftreffplatte nach einem
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    ORIGINAL INSPECTED
    PHN 18.5.77
    der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die eine für Strahlung durchlässige Elektrode aus polykristallinem Silizium besteht. 5· Auftreffplattenanordnung für eine Aufnahmeröhre mit einer halbleitenden Auftreffplatte nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei auf der Seite der einfallenden Strahlung ein Fenster vorhanden ist, durch dass Strahlung auf die Schicht einfallen kann, wobei die Auftreffplatte auf einem Träger angeordnet ist, der aus einem Ring elektrisch isolierenden Materials besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftreffplatte mit der von der einfallenden Strahlung abgekehrten Seite ihres Randteiles vakuumdicht auf der Oberseite des Trägers befestigt ist; dass sich das Fenster vakuumdicht dem genannten Randteil anschliesst und sich in Projektion wenigstens bis zu dem Innenrand des !•±ng£örm±ggn Trägers erstreckt, und dass die Anschlüsse der Ausgänge und der für Speisung und Steuerspannung benötigten Leitungen der integrierten Schaltung mit leitenden Schichten verbunden sind, die sich wenigstens teilweise ausserhalb des Fensters auf dem Randteil erstrecken und ausserhalb des Fensters mit Anschlussleitern versehen sind.
    6. Auftreffplattenanordnung nach Anspruch
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    5» dadurch gekennzeichnet, dass das Fenster entlang seines ganzen Randes den Innenrand des Trägers überlappt .
    7. Auftreffplattenanordnung nach Anspruch
    5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der vakuumdichte Anschluss des Fensters an den Randteil der Auftreffplatte mit Hilfe einer Isolierschicht gebildet wird, die sich auf der Seite der einfallenden Strahlung über die Auftreffplatte und die darauf liegenden Elektroden und Metallschichten erstreckt, wobei das Fenster auf dieser Isolierschicht befestigt ist.
    8. Auftreffplattenanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass der Randteil der Auftreffplatte auf der Seite des Trägers und der Träger an der Stelle seiner Berührungsfläche mit der Auftreffplatte metallisiert sind.
    9. Auftreffplattenanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf der von der Auftreffplatte abgekehrten Seite des Trägers eine Gazeplatte vorhanden ist, deren Rand leitend auf einer am Rande des Trägers gebildeten Metallisierung befestigt ist.
    10. Auftreffplattenanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9» dadurch gekennzeichnet, dass
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    PHN
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    das Fenster auf der Seite der streifenförmigen Elektroden ein Farbfilter mit Streifen verschiedener spektraler Durchlässigkeit enthält, die sich parallel zu den streifenförmigen Elektroden erstrecken.
    11. Auftreffplattenanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger an seinem Aussenrand einen dickeren, auf der Seite der einfallenden Strahlung wenigstens teilweise metallisierten Teil enthält, wobei die mit den Ausgangs-, Speisungs- und Steuerspannungsanschlüssen der integrierten Schaltung verbundenen Anschlussleiter auf dieser Metallisierung befestigt sind und sich ein äusserer Anschlussleiter auch dieser Metallisierung anschliesst.
    12. Aufnahmeröhre mit einer Auftreffplattenanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 11 und Mitteln zur Erzeugung eines Ekektronenstrahls, mit dem die von der einfallenden Strahlung abgekehrte Seite der Auftreffplatte abgetastet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenrand des Trägers auf der von der einfallenden Strahlung abgekehrten Seite vakuumdicht auf dem Rand der Aufnahmeröhre befestigt ist.
    13· Verfahren zur Herstellung einer Auftreffplattenanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass von einer Halbleiter-
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    PHN 8hh 18.5.77
    scheibe praktisch homogener Dicke ausgegangen wirdf dass in einem Randteil dieser Scheibe auf einer Seite eine integrierte Schaltung gebildet wird; dass .der mittlere Teil der Scheibe auf der genannten einen Seite mit mindestens einer für Strahlung durchlässigen Elektrode versehen wird, die gleichstrommässig mit einem Eingang der integrierten Schaltung verbunden ist; dass die Ausgänge der integrierten Schaltung mit sich auf dem genannten Randteil erstreckenden Metallschichten versehen werden; dass dann die Halbleiterscheibe auf der anderen Seite mit dem genannten Randteil vakuumdicht auf einem ringförmigen Träger aus elektrisch isolierendem Material befestigt wird; dass anschliessend ein für die genannte Strahlung durchlässiges Fenster auf der einen Seite derart befestigt wird, dass sich der Rand des Fensters in Projektion mindestens bis zu dem Inneni'and des Trägers erstreckt, wobei die genannten Metallschichten aus dem Fenster hervorragen) und dass danach der mittlere Teil der Halbleiterscheibe auf der anderen Seite einer Materialentfernungsbehandlung unterworfen wird, wodurch das Material des mittleren Teiles völlig entfernt wird, bis in der erhaltenen Öffnung die durchlässige Elektrode freigelegt ist, wonach wenigstens in dieser Öffnung und auf der Elektrode eine strahlunL;sempfindlichc Schicht erzeugt *vird.
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