stab möglich. Durch die Kontaktierung des Cadmiumsulfid-Substrats
über die auf der Oberseite des Substrats unmittelbar angeordnete IR-Abschirmung wird die
Kontaktqualität verbessert.
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nun anhand der Zeichnungen erläutert In
diesen sind
F i g. 1 bis 9 eine Reihe von Vertikalschnitten, die verschiedene Stufen des Aufbaus eines nach einer ersten
Ausführungsform hergestellten Schottky-Sperrschicht-Photodetektors zeigen,
Fig. 1OA, 1OB ein Vertikalschnitt bzw. eine Draufsicht
des fertigen Schottky-Sperrschicht-Photodetektors nach den F i g. 1 — 9, wobei auch die Anbringung der
Goldzuleitungsdrähte am Sperrschicht- und am ohmschen Kontakt gezeigt ist,
Fig. 11 ein Vertikalschnitt eines nach einer zweiten
Ausführungsform hergestellten Schottky-Sperrschicht-Photodetektors,
F i g. 12 bis 19 Vertikalschnitte, aus denen zusammen mit F i g. 1 und 2 die verschiedenen Stufen des Aufbaus
eines nach einer dritten Ausführungsform hergestellten Schottky-Sperrschicht-Photodetektors hervorgeht, und
F i g. 20 ein Vertikahchnitt des vollständig hergestellten
Schottky-Sperrschicht-Photodetektors nach den F i g. 1,2 und 12 bis 19, wobei die Anbringung der Goldzuleitungsdrähte
am ohmschen und am Sperrschichtkontakt gezeigt ist.
Eine erste Ausführungsform des Verfahrens geht in ihren verschiedenen Fertigungsstufen aus den F i g. 1 bis
9, 1OA und 1OB hervor. Fig. 1OB zeigt dabei den Gesamtaufbau des Photodetektors am besten. Er weist ein
Substrat 30 aus Cadmiumsulfid in Form eines flachen Rechteckes mit einer kleinen rechteckigen IR-Abschirmung
32 auf. die unmittelbar auf das Substrat 30 aufgebracht und deren Umriß gestrichelt gezeigt ist. Eine
Isolierschicht 34 aus Siliziumdioxid deckt die IR-Abschirmung ab. Eine dünne Schottky-Sperrschicht-Metallisierung
36 ist unmittelbar auf das Substrat 30 in einem optisch aktiven zentralen Bereich aufgetragen,
den die isolierte IR-Abschirmung 32 umgibt Ein ohmscher und ein Sperrschichtkontakt 38 bzw. 40 berühren
die IR-Abschirmung 32 bzw. einen Grenzschichtring 42a (Fig. 10A) auf dem Umfang der Schottky-Sperrschicht-Metallisierung
36 über separate Fenster in der S1O2- Isolierschicht Wie die F i g. 1OA, 1 OB zeigen, ist der
Sperrschichtkontakt 40 im wesentlichen zylindrisch ausgeführt Er verläuft innerhalb eines zentralen Fensters
56 in der Isolierschicht 34 und läßt einen wesentlichen Teil der Schottky-Sperrschicht-Metallisierung 36 frei.
Zwei Ansätze 44 erstrecken sich von gegenüberliegenden Seiten des Crcnzschichtringes 42a weg. Gcldzuleitungsdrähte
46,48 sind an den ohmschen und den Sperrschichtkontakt 38 bzw . 40 angebracht wobei die Zuleitung
48 an einem der Ansätze 44 des Sperrschichtkontakts 40 befestigt ist
Bei dem in den F i g. 10A, 1OB gezeigten Photodetektor
handelt es sich um ein mikroelektronisches Bauelement Beispielsweise mißt die Isolierschicht 34 auf einer
Seite 0,952 mm, während der offenliegende Teil der Schottky-Sperrschicht-Metallisierung 36 einen Durchmesser
von 0,102 mm haben kann. In sämtlichen Figuren
sind die relativen Abmessungen der verschiedenen Schichten verzerrt dargestellt um das Verständnis des
Aufbaus der dargestellten Ausführungsformen zu erleichtern. Weiterhin sind in den F i g. 2 bis 9 und 12 bis 19
die einzelnen Schichtkanten im zentralen Fenster 56 nicht durchgezogen, um die Darstellung nicht zu überlasten.
Anhand der Fig. 1 bis 9 und 1OA soll nun die erste
Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung der monolithischen Struktur des Schottky-Sperrschicht-Photodetektors
erläutert werden.
Eine Vielzahl der Detektoren wird gleichzeitig auf einem einzigen Halbleiterplättchen in einer geeigneten
Anordnung — beispielsweise einer 5 · 5-Matrix — hergestellt. Ein Scheibchen geeigneter Dicke — beispielsweise
1 mm — wird von einem Cadmiumsulfid-Einkristallbarren abgeschnitten. Ein solches Material ist als N-dotiert
mit einem spezifischen Widerstand von 1 bis 20 Ohm ■ cm, einer Ladungsträgerkonzentration von
1015 bis 1016cm~3 und einer Trägerbeweglichkeit von
mindestens 200 cm2 · v-'s-1 angegeben. Die bevorzugte
Schnittorientierung ist derart, daß die C-Achsen des hexagonalen Kristalls rechtwinklig zur Scheibchenoberfläche
liegt, wie in F i g. 1 gezeigt. Dieses Scheibchen aus Cadmiumsulfid bildet das Substrat 30 des
Schottky-Sperrschicht-Photodetektors. Im folgenden wird das Bezugszeichen 30 für sowohl das Scheibchen
als auch das Substrat verwendet. Das Scheibchen wird zunächst in einer Salzsäurelösung geätzt, um die positiv
und negativ orientierte Seite des Scheibchens 30, d. h.
die schwefelreiche und die cadmiumreiche Seite des Sc .eibchens 30 (vgl. F i g. 1) festzulegen.
Dann befestigt man das Scheibchen 30 auf einer Arbeitsvorrichtung und läppt es flach auf eine geeignete
Dicke — beispielsweise etwa 0,51 bis etwa 0,76 mm. Die Dicke des Substrats 30 kann auch weit über diesen Bereich
hinaus unterschiedlich gewählt werden, ohne die photoelektrischen Eigenschaften des Photodetektors zu
beeinträchtigen. Zum Läppen kann das Scheibchen auf einem Läpphalter befestigt und auf eine herkömmliche
drehende Läpplaue aus Stahl gespannt werden. Eine
Aufschlämmung beispielsweise aus Aluminiumoxidpulver einer Teilchengröße von 5 μίτι in M1CRO-Ö1 Nr. 1
wird in Abständen von 30 s aufgebracht. Man kann das Scheibchen auf beiden Seiten läppen, um parallele
Oberflächen zu erhalten. Es wird geläppt, bis die gewünschte Dicke erreicht ist.
Nach dem Läppen wird das Scheibchen 30 mit einem filzartigen Poliertuch auf einem drehenden Rad poliert.
Dabei erfolgt die Politur anfänglich mit einem 1 μπι-Diamantpoliermittel,
dann zur Endpolitur mit einem 1A μΐη-Poliermittel. Vorzugsweise reinigt man die zur
Politur verwendete Vorrichtung zwischen den Polierschritten, um eine Verschmutzung durch das zuvor verwendete
Schleifmittel zu verhindern. Es ist einzusehea daß die verschiedenen Schichten des Detektors nur auf
die Oberseite des Scheibchens 30 aufgebracht werden; deshalb braucht das Scheibchen 30 an der Unterseite
nicht geläppt oder poliert zu werden.
Zur abschließenden Vorbereitung des Scheibchens 30
verwendet man eine Ätzpolitur, die nicht als Einkristall vorliegendes Cadmiumsulfid von der Scheibchenoberfläche
entfernt und dieser eine glatte spiegelartige Qualität erteilt, die im wesentlichen von Fehlerstellen frei ist
Ein Rad mit Seitenwänden wird verwendet, das eine Ätzpoliturlösung enthält deren aktiver Bestandteil Salpeter-
oder Salzsäure ist Nach dem Ätzpolieren wird das Scheibchen 30 abgespült, gereinigt und getrocknet
Nach der Vorbereitung setzt man das Scheibchen 30 auf einen Träger, bei dem es sich typischerweise um ein
Glasplättchen von 25,4 - 25,4 · 0,8 mm3 handelt um seine Handhabung zu erleichtern, und setzt das das Scheibchen
30 tragende Glasplättchen in ein herkömmliches Bedampfungsgerät ein. Nachfolgend wird auf die Aus-
bildung eines einzigen Photodetektors auf dem Scheibchen 30 aus Cadmiumsulfid eingegangen. Es kann jedoch
auch eine Vielzahl solcher Photodetektoren gleichzeitig an verschiedenen Stellen auf dem Scheibchen
30 ausgebildet werden.
In der Bedampfungseinrichtung werden verschiedene
Materialschichten auf das Substrat 30 aus Cadmiumsulfid aufgebracht, um die IR-Abschirmung 32 (F i g. 2) auszubilden.
Die Beschichtungstemperaturen können im Bereich von etwa 2O0C bis etwa 275° C liegen, und zwar
abhängig von der Art des aufzubringenden Materials. Die IR-Abschirmung wird auf der cadmiumreichen
Oberseite des Substrats 30 ausgebildet. Vorzugsweise ist die IR-Abschirmung eine für IR-Strahlung opake
Goldschicht 50 zwischen zwei dünnen Schichten 52 eines Haftrnctalls. Die Goldschicht kann etwa 50 run bis
etwa 1000 nm dick sein. Ist die Schicht 50 aus Gold, ist
sie vorzugsweise etwa 150 nm dick. Das Haftmetall ist vorzugsweise Titan, kann aber auch Aluminium, Magnesium,
Zirkon, Hafnium oder Legierungen in verschiedenen Kombinationen dieser Metalle sein. Vorzugsweise
befindet sich die Goldschicht zwischen zwei verhältnismäßig dünnen Schichten aus Titan, die jeweils etwa
5 nm bis etwa 500 nm, vorzugsweise jeweils 30 nm dick sind.
Herkömmliche photolithografisehe Verfahren werden verwendet, um die drei Metallschichten, die gemeinsam
die IR-Abschirmung darstellen, identisch rechtekkig zu formen und ein erstes rundes zentrales Fenster 54
(Fig.2) herzustellen, d.h. den optisch aktiven Bereich
herzustellen, durch den die IR-Strahlung hindurchtreten kann. Nach dem Auslegen der IR-Abschirmung setzt
man das Scheibchen in eine Sputterapparatur ein und bringt eine Schicht aus Siliziumdioxid als Isolierschicht
34 (F i g. 3) auf. Die Isolierschicht 34 deckt die IR-Abschirmung 32 ab und kann eine Dicke von etwa 50 nm
bis etwa 2000 nm, vorzugsweise etwa 500 nm haben.
Herkömmliche photolithografisehe Verfahren werden eingesetzt, um das gewünschte Isolierschichtmuster
herzustellen. Die Isolierschicht 34 (Fig. 10B) ist allgemein
rechteckig bzw. quadratisch und enthält ein Seitenfenster 58 und ein zweites zentrales Fenster 56. Das
zweite zentrale Fenster 56 (Fig.3) besitzt dieselbe Form und Lage wie das erste zentrale Fenster 54
(F i g. 2) in der IR-Abschirmung 32, ist jedoch geringfügig kleiner als das erste zentrale Fenster 54.
Beide zentrale Fenster 54 und 56 sind rund gestaltet. In den Fig.2 und 3 überlappt die Isolierschicht 34 die
Innenkanten der IR-Abschirmung 32 am ersten zentralen Fenster 54 und berührt das Substrat 30. Das Seitenfenster
58 (F i g. 3) der Isolierschicht 34 liegt vom zweiten zentralen Fenster 56 beabstandei und nimmt den
ohmschen Kontakt 38 (Fig. 10B) auf. Beim Ätzen der Isolierschicht 34 zur Herstellung des Seitenfensters 58
wird ein kleiner Teil der obersten Schicht 52 entfernt
Beim Sputtern wird die Oberseite des Cadmiumsulfid-Substrats
beschädigt, was die Leistungsfähigkeit des Photodetektors beeinträchtigen kann. Diese Beschädigung
wird beseitigt, indem man das Scheibchen 30 bei einer geeigneten Temperatur für eine bestimmte Dauer
glüht — beispielsweise 15 min bei etwa 275° C.
Nach dem Glühen wird eine dünne Schicht aus Photoresist
als Abhebemaske 60 (Fig.4) für die Schottky-Sperrschicht-Metallisierung
36 aufgebracht Die Abhebemaske 60 deckt das Scheibchen 30 bis auf das zweite zentrale Fenster 56 und auf die innere Schulter 62 der
Isolierschicht 34 ab. Um die Abhebemaske 60 auszubilden, kann man eine Photoresistschicht auf die gesamte
Scheibchenoberfläche aufbringen und sie dann dort maskieren, wo das Photoresistmaterial verbleiben soll.
Dann bestrahlt man den zentralen Teil mit UV-Licht, entwickelt das bestrahlte Photoresistmaterial und löst
es chemisch ab, so daß das zweite zentrale Fenster 56 und die innere Schulter 62 freibleiben.
Nach der Ausbildung der Abhebemaske 60 wird das Scheibchen 30 in eine herkömmliche Vakuumapparatur
eingesetzt, in der auf die gesamte Oberfläche des Scheibchens (nicht gezeigt) durch Elektronenstrahlbedampfung
zwei Metallisierungsschichten aufgebracht werden. Dann löst man die Abhebemaske 60 durch Aufsprühen
eines Strahls von Aceton auf die Scheibchenoberfläche ab. Dabei entfernt man auch die beiden Metallisierungsschichten,
außer im zentralen Fenster der Photoresist-Abhebemaske. wie in Fig. 5 gezeigt. In
Fig.5 ist die untere der beiden Metallisierungsschichten,
die teilweise unmittelbar auf dem Substrat 30 aufliegt, die Schottky-Sperrschicht-Metallisierung 36. die
obere der beiden Schichten die Grenzschicht 42. Es ist wichtig, daß die Schottky-Sperrschicht-Metallisierung
36 den gesamten offenliegenden Bereich des Substrats 30 im zweiten zentralen Fenster 56 (Fig.4) abdeckt.
Daher wird die Abhebemaske 60 so abgegrenzt, daß sowohl das zweite zentrale Fenster 56 als auch die
Schulter 62 unbedeckt bleiben. Auf diese Weise erhält man ein Paar ringförmige Schichten 36', 42' (F i g. 5) auf
der Schulter 62. Wie im folgenden erläutert, wird der Mittelteil der Grenzschicht 42 weggeätzt und der Randbereich
42a (Fig.9) bleibt zurück, damit die Sperrschicht-Kontaktmetallisierung
nicht die Eigenschaften der Schottky-Sperrschicht beeinträchtigen kann, die sich an der Grenze zwischen der Schottky-Sperrschicht-Metallisierung
36 und dem Substrat 30 bildet.
Die Schottky-Sperrschicht-Metallisierung 36 läßt sich
aus Platin, Gold, Iridium oder Legierungen in verschiedenen Kombinationen dieser Metalle ausbilden. Vorzugsweise
ist die Schicht 36 aus Platin hergestellt. Sie muß dünn genug sein, so daß sie für sowohl UV- als auch
IR-Strahlung im wesentlichen transparent ist.
Wo die Schottky-Sperrschicht-Metallisierung 36 aus Platin ausgebildet ist, kann sie eine Dicke von etwa
0,5 nm bis etwa 5 nm, vorzugsweise von 1,5 nm haben. Die Tiefe des Platins wird auf +0,5 nm genau eingestellt;
die diesbezüglichen Messungen erfolgen mit einem Talystep-I-Profilometer.
Die Grenzschicht 42 kann aus Gold, Wolfram, Nichrom,
Iridium, Rhenium, Paladium, Rhodium oder Legierungen in unterschiedlichen Kombinationen derselben
ausgebildet werden. Vorzugsweise besteht die Schicht 42 aus Gold in einer Dicke von etwa 10 nm bis
etwa 30 nm. Die Schichter. 36 und 42 dürfen auf keinen
Fall aus dem gleichen Material bestehen.
Dann setzt man das Scheibchen 30 erneut in die Vakuumapparatur ein und erwärmt es dort auf eine geeignete
Temperatur zwischen etwa 200C und etwa 235° C,
abhängig von der Art der eingesetzten ohmschen und Sperrschicht-Kontaktmetallisierung; vorzugsweise erwärmt
man auf etwa 175° C. Danach trägt man auf die gesamte Oberfläche des Scheibchens 30 eine Kontakthaftschicht
66 (F i g. 6) in einer Dicke von etwa 5 nm bis etwa 500 nm, vorzugsweise etwa 30 nm auf. Vorzugsweise
bildet man diese Kontakthaftschicht 66 aus Titan aus; auch Nichrom, Chrom oder Wolfram sind geeignet
Während des Aufenthalts in der Vakuumapparatur wird eine Kontaktrnetallisierung 68 (F i g. 6) auf die gerade
aufgebrachte Kontakthaftschicht 66 aufgetragen. Die Kontaktmetallisierung 68 kann aus Gold oder Alumini-
um bestehen. Vorzugsweise besteht die Kontaktmetallisierung 68 aus Gold in einer Dicke von etwa 100 nm bis
etwa200nm.
Danach nimmt man das Scheibchen 30 aus der Vakuumapparatur heraus und beschichtet es auf der gesamten
Oberfläche mit Photoresist (nicht gezeigt). In dieser Photoresistschicht wird ein geeignetes Umkehrbild hergestellt,
so daß ein Paar Kontaktelemente 70,72 (F i g. 7) galvanisch auf das Scheibchen 30 aufgebracht werden
kann, um den ohmschen und den Sperrschichtkontakt 38 bzw. 40 herzustellen.
Das Kontaktelement 70 füllt das Seitenfenster 58 vollständig aus und hat Flächen, die mit einem Paar gestufter
Schichtteile 68a, 686 der Kontaktmetallisierung 68 verbunden sind. Das Kontaktelement 72 hat unten einen
zylindrischen Ansatz, der im zweiten zentralen Fenster 56 sitzt und mit seinen Flächen mit zwei gestuften
Schichtteilen 68c, 68c/der Kontaktmetallisierung 68 verbunden ist.
Die Kontaktelemente 70,72 sind aus der gleichen Art Metall wie die Kontaktmetallisierung 68 hergestellt —
vorzugsweise aus Gold, das galvanisch aufgebracht wird, bis die gemeinsame Dicke des Kontaktelementes
70 und des Schichtteils 68a bzw. des Kontaktelements 72 und des Schichtteils 68c etwa 5000 nm beträgt.
Nach dieser galvanischen Behandlung entfernt man das Photoresistmaterial und ätzt wie in F i g. 8 gezeigt,
diejenigen Teile der Kontaktmetallisierung 68 weg, die nicht unter den galvanisch aufgebrachten Kontaktelementen
70, 72 liegen. Danach ätzt man die nicht unter den Kontaktelementen 70, 72 liegenden Teile der Kontakthaftschicht
66 weg, wie in F i g. 9 gezeigt. Auf diese Weise bleiben der ohmsche und der Sperrschichtkontakt
38 bzw. 40 voneinander isoliert. Betrachtet man F i g. 8 und 9 gemeinsam, ist einzusehen, daß der vollständige
ohmsche Kontakt 38 aus den Schichtteilen 66a, 66b. 68a und 686 sowie dem Kontaktelement 70 besteht,
und entsprechend der vollständige Sperrschichtkontakt 40 aus den Schichtteilen 66c, 66c/, 68c und 68c/ und dem
Kontaktelement 72. Schließlich ätzt man denjenigen Teil der Grenzschicht 42 (F i g. 8) weg, der nicht unter
dem Kontaktelement 72 liegt; auf diese Weise wird die Schottky-Sperrschicht-Metallisierung 36 freigelegt, wie
in F i g. 9 gezeigt Der verbleibende Grenzschichtring 42a (F i g. 9) der Grenzschicht überdeckt den Rand der
Schottky-Sperrschicht-Metallisierung und verhindert, daß der Schichtteil 66c der — vorzugsweise aus Titan
bestehenden — Kontakthaftschicht 66 die Eigenschaften der zwischen der Schottky-Sperrschicht-Metallisierung
36 und dem Substrat 30 gebildeten Schottky-Sperrschicht beeinträchtigt. Der Grenzschichtring 42a
ist nicht unbedingt erforderlich und kann entfallen, wo die Kontakthaff-chicht 66 aus einem Metall besteht, das
keinen ohmschen Kontakt zwischen dem Schichtteil 66c und der Schottky-Sperrschicht-Metallisierung 36 bildet.
Danach setzt man das Scheibchen 30 mit der Oberseite nach unten auf eine zum Läppen geeignete Arbeitsvorrichtung auf, so daß die unbearbeitete Unterseite des
Scheibchens 30 obenliegt Die zuvor auf der Oberseite des Scheibchens 30 aufgebrachten Materialschichten
dürfen nicht beschädigt werden. Daher trägt man eine Wachsschicht auf die Vorrichtung auf, so daß der Photodetektor
die Metallteile der Läppvorrichtung nicht berühren kann. Die Unterseite des Scheibchens 30 wird
nun auf eine geeignete Dicke — beispielsweise 0,15 mm — abgeläppt und dann poliert, wie oben zum Polieren
und Läppen der Oberseite beschrieben. Die Unterseite braucht nur geläppt und poliert zu werden, wenn dort
Schichten aufgetragen werden sollen — beispielsweise zur Ausbildung ohmscher Kontakte auf der Unterseite
des Substrats 30 oder wenn die Anordnung in einem schichtartig aufgebauten Photodetektor verwendet
werdensoll.
Weiterhin ist die Enddicke des Substrats 30 nicht kritisch; sie ist nur insofern begrenzt, daß der fertige Photodetektor
in Form eines verhältnismäßig flachen Plättchens vorliegen soll.
Nachdem man die Unterseite des Scheibchens 30 geläppt und poliert hat, nimmt man das Scheibchen 30 aus
der Arbeitsvorrichtung heraus und reinigt und trocknet es. Dann prüft man den Photodetektor auf Feinstlöcher
in der IR-Abschirmung 32 Derartige Feinstlöcher sind
unerwünscht, da sie uas Hindurchtreten von außen kommender Strahlung durch das Substrat 30 auch anderswo
als im zweiten zentralen Fenster 36 gestatten, wodurch aber die Funktion eines IR-Fühlers, der sich
unter dem Substrat 30 befindet, gestört werden würde, wenn der Photodetektor Teil eines UV/IR-Schichtaufbaus
ist.
Man legt nun das Scheibchen 30 auf ein Podest auf und zerteilt es mit einer geeigneten Säge und Schleifmittelaufschlämmung
zu einzelnen Detektoren. Die Säge hat geeigneterweise eine Klinge m;t einem Durchmesser
von etwa 0,13 mm. Die Schleifmittelauf schlämmung kann aus 5 μηι-ΑΙυπιϊηΐυπιοχίαρυΙνβΓ in Glycerol ui,a
Wasser bestehen.
Schließlich bringt man die Gold-Zuleitungsdrähte 46, 48(Fi g. 10A) an dem ohmschen und dem Sperrschichtkontakt
38 bzw. 40 durch Thermo-Kompression im Wärmeschall-Verbindungsverfahren an. Geeignete Geräte
gestatten eine Anbringung der Gold-Zuleitungsdrähte auf diese Weise mit hoher Geschwindigkeit. Das
Herstellen der Verbindung mit hoher Geschwindigkeit wird dadurch erleichtert, daß sowohl der ohmsche als
auch der Sperrschichtkontakt 38 bzw. 40 sich auf Epoxyharz zum Festlegen der Kontakte ist nicht erforderlich.
Das Thermokompressions-Verfahren führt zur Ausbildung
von Nagelköpfen 74 an den Enden der Zuleitungsdrähte, die fest mit den Gold-Kontaktelementen 70, 72
verbunden sind (sofern Gold für die Kontaktmetallisierung eingesetzt wurde). In F i g. 1OA sind die Aufrißkonturen
der Schichten 42a, 66c und 68c um das zweite zentrale Fenster 56 herum durchgezogen dargestellt.
Der Aufbau der verschiedenen Schichten des Photodetektors ergibt die Ausbildung einer kompensierten
Schicht 76 (Fig. 10A) an der Oberseite des Substrates
30, deren untere Grenzebene in Fig. 1OA gestrichelt gezeigt ist Diese kompensierte Schicht 76 bildet einen
Lawinenbereich, der den Photodetektor schützt, sollte die anliegende Spannung zu hoch werden — beispielsweise
wenn statische Elektrizität sich von einer Person in die Anordnung über mit ihr verbundene Kontakte —
beispielsweise Sonden usw. — entladen. An einem ungeschützten Photodetektor kann in diesem Fall eine Potentialdifferenz
von mehreren hundert Volt über die Isolierschicht 34 auftreten, die zu einem dielektrischen
Durchbruch der Isolierschicht 34 führt und den Photodetektor permanent beschädigen kann. Die kompensierte
Schicht 76 erlaubt dem elektrischen Feld im Substrat 30, sich schneller aufzubauen als in der Isolierschicht
34. Übersteigt das elektrische Feld im Substrat 30 einen bestimmten Schwellwert, bildet sich im HaIbleitersubstrat
infolge eines Lawineneffekts ein Leitungspfad. Entlädt das Potential sich, findet kein Stromfluß
mehr statt, der Photodetektor kann keinen permanenten Schaden nehmen.
Aus F i g. 11 geht eine zweite Ausführungsform des
Verfahrens zur Herstellung des Schottky-Sperrschicht-Photodetektors hervor, dessen oberer Teil dem nach
der ersten Ausführungsform des Verfahrens hergestellten Schottky-Sperrschicht-Photodetektor nach
Fig. 1OA entspricht. Der untere Teil des Schottky-Sperrschicht-Photodetektors nach Fig. 11 ist ein IR-Fühler
78 in Form einer geeigneten PN-Sperrschicht-Photodiode. Eine geeignete Diode verwendet Indiumantimonid-Halbleitermaterialien.
Vorzugsweise ist der IR-Fühler 78 eng beabstandet zur Unterseite des
Schottky-Sperrschicht-Photodetektors angeordnet. Mit anderen Worten: die P- und N-Halbleitermaterialien,
die den IR-Fühler 78 bilden, sind nicht unmittelbar mit der Unterseite des Cadmiumsulfid-Substrats 30 des
SchoUky-Sperrschichl-Photodeteklors verbunden. Die IR-Abschirmung 32 des Schottky-Sperrschicht-Photodetektors
verläuft vorzugsweise über die Seitenkanten des IR-Fühlers 78 hinaus, so daß dieser Fühler IR-Strahlung
nur durch das zweite zentrale Fenster 56 des Schottky-Sperrschicht-Photodetektors hindurch aufnimmt.
Siliziumdioxid zeigt auf einigen Cadmiumsulfid-Oberflächen
bekanntlich schlechte Bindeeigenschaften. Die dritte Ausführungsform des Verfahrens, die aus den
Fig. 12 bis 20 hervorgeht, überwindet dieses Problem und gewährleistet dadurch die Zuverlässigkeit der Isolierschicht
34. In den F i g. 1 bis 20 sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, sofern nicht anders
angegeben. Die anfänglichen Schritte bei der dritten Ausführungsform des Verfahrens sind die gleichen,
die oben in bezug auf die F i g. 1 und 2 erläutert worden sind. Nachdem die IR-Abschirmung 32 ausgebildet worden
ist, setzt man das Scheibchen 30 in eine Sputterapparatur ein, in der man es vorwärmt und dann eine erste,
verhältnismäßig dünne Schicht 80 aus Siliziumdioxid (F i g. 12) in einer Dicke von etwa 100 nm aufbringt, so
daß sie die gesamte Oberfläche des Scheibchens 30 bedeckt.
Diese erste Schicht 80 wird dann nach photolithografischen Verfahren so gemustert, daß der erste Fensterteil
56' entsteht, wie oben im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben worden ist. Auch
hier beseitigt man beim Sputtern auf dem Cadmiumsulfid-Substrat 30 entstehende Schaden durch etwa 15minütiges
Glühen des Scheibchens 30 bei einer Temperatur von etwa 275° C.
Nach dem Glühen bringt man die Schottky-Sperrschicht-Metallisierung
36 sowie die Grenzschicht 42 auf bzw. grenzt sie ab, wie in F i g. 13,14 gezeigt, wobei die
Verfahrensschritte den im Zusammenhang mit den F i g. 4,5 erläuterten entsprechen.
Danach setzt man das Scheibchen 30 erneut in die Sputterapparatur ein und bringt auf die erste Schicht 80
aus Siliziumdioxid eine zweite, verhältnismäßig starke Schicht 82 aus Siliziumdioxid (Fig. 15) zu einer Dicke
von etwa 400 nm auf. Wiederum verwendet man photolithografische Verfahrensweisen, um die zweite Schicht
82 aus Siliziumdioxid abzugrenzen und um so das zweite zentrale Fenster 56 und das Seitenfenster 58 herzustellen.
In diesem Fall wird jedoch die zweite Schicht 82 aus Siliziumdioxid so abgegrenzt, daß man einen geringfügig
kleineren zweiten Fensterteil 56" mit einer aktiven Fläche erhält, die geringfügig kleiner als die des ersten
eingeätzten Fensterteils 56' der ersten Schicht 80 aus Siliziumdioxid ist Der zweite Fensterteil 56" besitzt dieselbe
Form und Lage wie der erste Fensterteil 56', ist aber geringfügig kleiner und bildet zusammen mit dem
ersten Fensterteil 56' das zweite zentrale Fenster 56. Mit einem einzigen Ätzschritt beseitigt man Teile der
ersten und der zweiten Schicht 80 bzw. 82 sowie der oberen der Schichten 52, um das Seitenfenster 58 herzustellen.
Die Kontakthaftschicht 66 und die Kontaktmetallisierung 68 werden auf das Scheibchen 30 (F i g. 16) so aufgebracht,
wie im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform des Verfahrens anhand von F i g. 6 beschrieben
worden ist. Die Kontaktelemente 70, 72 erzeugt man galvanisch, wie in Fig. 17 gezeigt. Entsprechend
der ersten Ausführungsform des Verfahrens ätzt man diejenigen Teile der Kontaktschichten 66,68 nacheinander
weg, die nicht unter den Kontaktelementen 70, 72 liegen (vgl. Fig. 18, 19). Auf diese Weise werden der
ohmsche und der Sperrschichtkontakt 38 bzw. 40 voneinander isoliert. Wie F i g. 19 zeigt, ätzt man den freiliegenden
Teil der Grenzschicht 42 im zweiten zentralen Fenster 56 weg, so daß der Grenzschichtring 42a zurückbleibt.
Schließlich befestigt man, wie in Fig. 20 gezeigt, die
Gold-Zuleitungdrähte 46, 48 am ohmschen und am Sperrschichtkontakt 38 bzw. 40 des Thermo-Kompression
oder im Wärmeschall-Verbindungsverfahren, wie in der ersten Ausführungsform des Verfahren. Die Behandlung
der Unterseite des Scheibchens 30, das Aufteilen des Scheibchens 30 zu einzelnen Photodetektoren
und das abschließende Testen jedes einzelnen Photodetektors können dann so erfolgen, wie oben im Zusammenhang
mit der ersten Ausführungsform des Verfahrens zusammenfassend dargestellt ist.
Hierzu 6 Blatt Zeichnungen