DE3225372A1 - Vorrichtung zum detektieren von strahlung und halbleiteranordnung zur anwendung in einer derartigen vorrichtung - Google Patents

Description

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"Vorrichtung zum Detektieren von Strahlung und Halbleiteranordnung zur Anwendung in einer derartigen Vorrichtung".

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Detektieren von Strahlung, die mit einer Halbleiteranordnung versehen ist, die einen Halbleiterkörper mit an einer Oberfläche mindestens einem strahlungsempfindlichen Element enthält, das zu detektierender Strahlung ausgesetzt werden kann und das Teilelemente zur Umwandlung zu detektierender Strahlung in erzeugte Ladung enthält.

Eine derartige Vorrichtung ist in der nicht vorveröffentlichten niederländischen Patentanmeldung Nr. 8OO39O6 der Anmelderin beschrieben. Bei Strahlung ist in diesem Zusammenhang sowohl an Licht als auch an Ultraviolett- oder Infratorstrahlung sowie an z.B. Röntgenstrahlung oder Elektronenstrahlung zu denken.

Eine Vorrichtung eingangs genannter Art kann zum Beeinflussen des Durchmessers oder der Strahlungsenergie eines Strahlungsbündels oder zur Fokussierung eines derartigen Bündels verwendet werden.

Das einzustellende Bündel kann in diesem Falle von einer abzubildenden Szene herrühren, wie z.B. im Falle einer Kamera; die Einstellfläche ist dabei in der Regel eine Fläche in der Kamera, an der sich eine photoempfindliche Platte befinden kann. Das Bündel kann auch ein Lese- oder Schreibbündel zur Anwendung in Wiedergabe- bzw. Aufnahmegeräten von Bildplatten, Schallplatten oder Platten für Informationsspeicherung (VLP, Compact Disc bzw. DOR) sein, wobei die Einstellfläche durch eine Fläche an der Stelle der Bild- oder Schallplatte bzw. des Informationsträgers ' gebildet wird.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Halbleiteranordnung, die sich zur Anwendung in einer Vorrichtung der obengenannten Art eignet.

In der obengenannten niederländischen Patentanmeldung ist u.a. eine strahlungsempfindliche Halbleiter-

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anordnung für spektroskopische Anwendungen mit einer Anzahl iiahttiiainiiiider liegender Teil elemente dargestellt, die über je einen besonderen Widerstand mit einer externen Spannungsquelle verbunden sind. Wenn infolge einfallender Strahlung ein photoelektrischer Strom in einem der Teilelemente erzeugt wird, ruft der Spannungsabfall infolge dieses Stroms über dem zugehörigen Widerstand ein Signal hervor. Mi±tels dieses Signals kann die Stelle der einfallenden Strahlung bestimmt werden. Die Grosse des abgegebenen Signals ist ein Mass für die Menge um zugehörigen Teilelement erzeugte Ladung und damit für die Energie der auf dieses Teilelement einfallenden Strahlung. Die dargestellte Vorrichtung dient zum Detektieren auf ein Teilelement einfallender Strahlung mit Hilfe des augenblicklichen photoelektrischen Stromes.

Zur Bestimmung z.B. der Strahlungsenergie oder des Durchmessers eines Bündels eignet sich eine derartige Vorrich-. tung nicht ohne weiteres.

In der genannten Batentanmeldung ist ausserdem eine Bildwiedergabevorrichtung mit einer strahlungsempfindliehen Halbleiteranordnung für Bündelpositionierung und Spurverfolgung beschrieben. Die Halbleiteranordnung enthält u.a. eine sogenannte Quadrantendiode,- d.h. eine photoempfindliche Diode, die aus vier Teildioden aufgebaut ist. Wenn eine derartige Quadrantendiode in einer Vorrichtung für Bündeifokussierung, wie z.B. in der in der deutschen Offenlegungsschrift 25 01 12k dargestellten ein astigmatisches Bündel benutzenden Vorrichtung, verwendet wird, ist eine sehr genaue Positionierung für das einfallende Bündel in bezug auf den Mittelpunkt der Quadrantendiode erforderlich. Ausserdem sind für derartige Verfahren oft zusätzliche optische Hilfsmittel erforderlich; im genannten Beispiel wird zum Erhalten eines astigmatischen Bündels z.B. eine Zylinderlinse verwendet.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine Vorrichtung zum Detektieren von StrahLung zu schaffen, bei der mehrere Teilelemente von einfallender Strahlung getroffen werden können, ohne dass für die Einstellung der Energie eines Strahlungsbündels oder der von einem Strahlungsbündel ge-

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troffenen Oberfläche schalttechnische Massnahmen, wie z.B. die Addition erzeugter Ausgangssignale oder die Anwendung von Differenzverstärkern, getroffen zu werden brauchen.

Weiter hat die Erfindung zur Aufgabe, eine Vorrichtung zu schaffen, die den Durchmesser oder die Strahlungsenergie eines Strahlungsbündels oder die Kombination dieser beiden beeinflussen kann.

Überdies hat die Erfindung zur Aufgabe, eine Vorrichtung zum Fokussieren von Strahlungsbündeln zu schaffen, in der die Positionierung des strahlungsempfindlichen Elements in bezug auf das Bündel erheblich weniger kritisch als in bekannten Vorrichtungen ist.

Auch hat sie zur Aufgabe, eine derartige Vorrichtung zu schaffen, in der die Form des Querschnittes des Strahlungsbündels die Wirkung der Vorrichtung nicht beeinflusst und die sich daher besonders gut zum Fokussieren eines astigmatischen Bündels eignet.

Der Erfindung liegt u.a. die Erkenntnis zugrunde, dass dies dadurch erreicht werden kann, dass, statt den augenblicklichen photοelektrischen Strom infolge von einfallender Strahlung erzeugter Ladungsträger zu messen, die von einfallender Strahlung erzeugte Ladung in den Teilelementen gespeichert wird.

Ihr liegt weiter die Erkenntnis zugrunde, dass dies dadurch erreicht werden kann, dass die Teilelementemit Ladungsbehältern versehen werden, in denen die von einfallender Strahlung erzeugte Ladung gespeichert werden kann, und dass die Geschwindigkeit, mit der ein derartiger Behälter mit Ladung gefüllt wird, von der Energie der auffallenden Strahlung abhängig ist.

Ausserdem liegt ihr die Erkenntnis zugrunde, dass diese Geschwindigkeit dadurch gemessen werden kann, dass die Zeitdauer gemessen wird, in der die von einfallender Strahlung erzeugte Ladung um eine einzustellende Menge zugenommen hat.

Eine Vorrichtung nach der Erfindung ist dazu dadurch gekennzeichnet, dass sich die Teilelemente zur Speicherung der erzeugten Ladung eignen und je über einen

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eine Sperre enthaltenden Stromweg mit einem wenigstens einer Anzahl von Teilelementen gemeinsamen Detektor verbunden sind, wodurch, wenn die gespeicherte Menge erzeugter Ladung in einem oder mehreren der Teilelemente einen von

g der Sperre abhängigen Schwellwert überschreitet, der gemeinsame Detektor ein Signal empfängt.

Nachd em in einer derartigen Vorrichtung das Signal von dem Detektor empfangen worden ist, kann z.B. eine Detektionseinheit auf ein von dem Detektor abgegebenes

^q Detektionssignal dadurch ansprechen, dass die Sperre beseitigt wird. Infolgedessen kann die in den Teilelementen gespeicherte Ladung über die Stromwege zu einer den Teilelementen gemeinsamen Hilfsschaltung abgeführt werden. Der durch die abzuführende Menge Ladung herbeigeführte Strom ist teilweise massgebend für die erzeugte Ladung und damit für die Menge Strahlung. Dieser Strom kann auch dadurchgegemessen werden, dass, ein zweiter den Teilelementen gemeinsamer Stromweg angebracht wird, der ebenfalls von einer Detektionseinheit gesteuert wird, die auf ein Signal des De-.

tektors anspricht.

Wenn die Ladung aus den Teilelementen abgeführt ist, kann die Sperre im Stromweg wieder angebracht werden. Wenn das strahlungsempfindliche Element von Strahlung getroffen wird, wird nach einer gewissen Zeitdauer in einem oder mehreren der Te Llelernente die Menge infolge von Strahlung erzeugter Ladung derart gross sein, dass diese den von der Sperre anhängigen Schwellwert überschreitet. Infolgedessen empfängt der Detektor ein Signal, wonach mittels der Detektionseinheit die Sperre wieder beseitigt werden kann.

Nachdem aus den Teilelementen die Ladung abgeführt worden ist, kann der obenbeschriebene Zyklus aufs neue durchgeführt werden.

Wenn nun die Strahlung gleichmässig ist, d.h. wenn die Strahlungsenergie und der Querschnitt des Bündels sich zeitlich praktisch nicht ändern, wird der Zeitunterschied zwischen der Anbringung der Sperre und dem Empfang des Signals durch den Detektor praktisch konstant sein. Sobald sich jedoch die Energie coder der Querschnitt des

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Bündels ändert, werden eines oder mehrere der Teilelemente mehr oder weniger Strahlung pro Zeiteinheit empfangen. Die zugehörige Menge infolge einfallender Strahlung erzeugter Ladung wird dann auch schneller oder gerade weniger schnell den Schwellwert überschreiten, so dass auch das Signal an den Detektor schneller oder träger abgegeben wird. Dies ergibt die Möglichkeit, den Wert einer oder beider Grossen derart zu beeinflussen, dass der genannte Zeitunterschied wieder praktisch konstant ist.

In einer Vorrichtung zum Fokussieren eines Bündels wird z.B. ein von diesem Bündel abgeleitetes Hilfsbündel in zwei konvergierende Bündel aufgespaltet, die auf eine Einstellfläche bzw. auf eine Hilfseinstellfläche gerichtet werden. Halbleiteranordnungen mit strahlungselementen der obenbeschriebenen Art befinden sich dabei z.B. in gleichen Abständen vor der Einstellfläche bzw. hinter der Hilfseinstellfläche. Wenn das Hilfsbündel in zwei gleiche Bündel aufgespaltet ist, wird bei richtiger Einstellung die Menge Strahlung pro Oberflächeneinheit für beide- strahlungsempfindliche Elemente praktisch gleich

sein. Die Detektoren der beiden Vorrichtungen werden daher nahezu gleichzeitig ein Signal empfangen und infolge dieses Signals ein Detektionssignal an eine Regeleinheit abgeben. Bei einer falschen Einstellung wird dagegen bei einem der beiden Detektoren dieselbe Menge Strahlung auf eine kleinere Oberfläche einfallen. Infolgedessen überschreitet die Menge erzeugter Ladung früher den von der Sperre eingestellten Schwellwert, wodurch der zugehörige Detektor ein Signal an die Detektionseinheit abgibt. Ein von der Detektionseinheit abgegebenes Signal kann einer Regeleinheit zugeführt werden, um z.B. die Lage des Objektivs, mit dem das Bündel fokussiert wird, nachzuregeln.

Ein Vorteil dieser Vorrichtung ist der, dass das Strahlungsbündel nidifc notwendigerweise auf die Mitte des Detektors einzufallen braucht. Dies bedeutet, dass die Anordnung des Detektors in bezug auf das Bündel nicht kritisch ist; es genügt schon, wenn nur ein Teil der einfallenden Strahlung wenigstens einen Teil des strahlungs-

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empfindlichen Elements trifft.

Ein Steuersignal zur Herabsetzung bzw. Erhöhung der Sperre kann durch schalttechnische Massnahmen aus dem Detektionssignal abgeleitet werden, und zwar in der ¥eise, dass das Steuersignal als Reaktion auf das abgegebene Signal auftritt und die Sperre beseitigt. Nach einer gewissen Zeitdauer fällt dieses Steuersignal weg und die Sperre wird wieder angebracht. Diese Zeitdauer kann z.B. mit Hilfe einer Verzögerungsschaltung derart gewählt werden, dass praktisch alle infolge einfallender Strahlung erzeugte Ladung aus den Teilelementen abgeführt wird. Die Zeitdauer zwischen dem Wegfallen des Steuersignals un dem Wiederauftreten dieses Signals als Reaktion auf ein Detektionssignal kann einfach z.B. mit Hilfe digitaler Techniken gemessen werden; diese Zeitdauer ist unmittelbar auf die Menge erzeugter Ladung und damit auf die .einfallende Strahlung bezogen.

Die genannten Schaltungselemente zum Erzeugen des Steuersignals können, wie der Detektor, als eine integrierte Schaltung in demselben Halbleiterkörper gebildet werden, in.dem sich das strahlungsempfindliche Element befindet.

Vorzugsweise enthält die Vorrichtung nach der Erfindung eine Detektionseinheit, die ein erstes Signal abgeben kann, um die Elemente in einen zum Speichern infolge einfallender Strahlung erzeugter Ladung geeigneten Anfangszustand zu versetzen, und die ein vom Detektor herrührendes Uetektionssignal oder ein von diesem Signal abgeleitetes Signal an eine Regeleinheit abgeben . kann, die über eine Steuereinheit die zu regelende Grosse derart nachregeln kann, dass der Zeitunterschied zwischen dem ersten Signal unddem Detektionssignal praktisch konstant ist.

Ein Vorteil einer derartigen Vorrichtung ist der, dass die Signalverarbeitung und die Nachregelung auf einfache Weise auf elektronischem Wege erfolgen können, z.B. dadurch, dass Zeitmessungen in' Frequenzmessungen umgewandelt werden.

In einer Vorrichtung der obenbeschriebenen Art

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zur Einstellung eines Strahlungsbündels kann ein von dem Strahlungsbündel abgeleitetes Hilfsbündel in zwei konvergierende Bündel aufgespaltet werden, die über je ein optisches System einen Halbleiterkörper mit an seiner Oberfläche mindestens einem strahlungsempfindlichen Element treffen, wobei, in Richtung der Strahlung gesehen die Oberfläche des Halbleiterkörpers mit einem ersten strahlungsempfindlichen Element sich vor dem Brennpunkt des einen konvergierenden Bündels befindet, während sich die Oberfläche

1Q eines anderen Halbleiterkörpers mit einem zweiten strahlungsempfindlichen Element hinter dem Brennpunkt des anderen konvergierenden Bündels befindet.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer derartigen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Bündel einen"und denselben Halbleiterkörper treffen können, der an seiner Oberfläche mit mindestens zwei strahlungsempfindlichen Halbleiterbauelementen versehen ist, wobei, in Richtung der Strahlung gesehen, die Oberfläche des Halbleiterkörpers an der Stelle des ersten strahlungsempfindliehen Halbleiterbauelements sich vor dem Brennpunkt des ersten Strahlungsbündels befindet, während der Halbleiterkörper an der Stelle des zweiten strahlungsempfindlichen Halbleiterbauelements mit einer Schicht aus einem strahlungsdurchlässigen Material überzogen ist, dessen Brechungszahl die des Mediums, in dem sich der Halbleiterkörper befindet, überschreitet und das eine derartige Dicke aufweist, dass der Brennpunkt des anderen Bündels sich infolge der stärkeren Konvergenz in diesem strahlungsdurchlässigen Material in dieser Schicht befindet.

Eine derartige Ausführungsform bietet Vorteile in denjenigen Vorrichtungen, bei denen das erste und das zwei Bündel z.B. durch optische Hilfsmittel nebeneinander auf derselben Fläche abgebildet werden können. Ein erster Vorteil besteht darin, dass die beiden strahlungsempfindliehen Elemente (und erwünschtenfalls die Detektoren und andere Schaltungselemente) in und auf einem und demselben Halbleiterkörper angebracht sind. Dadurch, dass die beiden strahlungsempfindlichen Elemente sich nun nebeneinander in

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demselben Halbleiterkörper befinden, ist ein etwaiger Strahlungsempfindlichkeitsunterschied äusserst gering. Ausserdem hat die Massnahme infolge der Tatsache, dass nun nur in einer Ebene eine Halbleiteranordnung angebracht zu werden braucht, einen raumeinsparenden Effekt.

Eine andere Ausführungsform der Vorrichtung zur Einstellung eines astigmatischen Bündels ist dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiteranordnung an ihrer Oberfläche mindestens ein Paar strahlungsempfindlicher HaIbleiterbauelemente mit parallelen streifenförmigen Teilelementen enthält, wobei die Teilelemente der beiden strahlungsempfindlichen Elemente unter einem Winkel zueinander innerhalb eines und desselben Oberflächengebietes angebracht sind. Vorzugsweise liegen die Teilelemente der beiden strahlungsempfindlichen Elemente quer zueinander.

Auch hierfür treffen wieder die obengenannten Vorteile der Einstellung mit Hilfe in einem und demselben Halbleiterkörper angebrachter strahlungsempfindlicher Elemente zu, dme dass das Strahlungsbündel genau auf die Mitte des strahlunsempfindlichen Elements eingestellt zu werden braucht.

Die Sperren in den Stromwegen können mittels eines gemeinsamen Basisanschlusses einer Anzahl sich in . den Stromwegen befindender Bipolartransistoren gesteuert werden, deren Emitter mit je einem Teilelement und deren Kollektoren mit dem Detektor verbunden sind. Vorzugsweise wird die Halbleiteranordnung aber mit Feldeffekttransistoren ausgeführt. Eine bevorzugte Ausführungsform einer derartigen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der HaIbleiterkörper ein Oberflächengebiet von einem ersten Leitungstyp, mit einer Anzahl erster Oberflächenzonen von einem zweiten dem ersten entgegengesetzten Leitungstyp, die die Teilelemente der strahlungsempfindlichen Elemente und die Source-Zonen der Feldeffekttransistoren bilden enthält, und mit mindestens einer zweiten Oberflächenzone versehen ist, die eine den Feldeffekttransistoren gemeinsame Drain-Zone bildet, während die Oberfläche zwischen den ersten Oberflächenzonen und der zweiten Oberflächenzone

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mit einer Schicht aus einem Isoliermaterial überzogen ist, auf der sich einen den Feldeffekttransistoren gemeinsame Steuerelektrode befindet.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch im Querschnitt eine Ausführungsform eines Halbleiterkörpers, an der die Wirkung einer Vorrichtung nach der Erfindung näher erläutert wird; Figo 2 einen schematischen Potential verlauf in diesem Halbleiterkörper beim lietrieb;

Fig. 3 schematisch eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Halbleiteranordnung zur Anwendung in einer Vorrichtung nach der Erfindung; - Fig. k schematisch einen Querschnitt längs der Linie IV-XV in Fig. 3;

Fig. 5 schematisch eine Anzahl elektrischer Signale, um die Wirkung der Vorrichtung nach den Fig. 3 und h zu erläutern;

· Fig. 6 schematisch eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung zur Regelung eines Strahlungsbündels;

Fig. 7 schematisch eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung für die Fokussierung eines Strahlungsbündels;

Fig. 8 schematisch in Draufsicht und Fig. 9 und 10 schematisch im Querschnitt längs der Linien IX—IX und X-X in Fig. 8 eine Halbleiteranordnung zur Anwendung in einer derartigen Vorrichtung;

Fig. 11 schematisch eine Draufsicht auf eine Halbleiteranordnung zur Anwendung in einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung zum Fokussieren eines astigmatischen Bündels; Fig. 12 schematisch eine Abwandlung dieser Ausf ührungsf orm ;

Fig. 13 schematisch in Draufsicht und Fig. 14 schematisch im Querschnitt längs der Linie XIV-XIV in Fig. 13 eine Halbleiteranordnung zur Anwendung in einer anderen

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Ausführungsform der Vorrichtung nach, der Erfindung;

Fig. 15 schematisch das elektrische Ersatzschaltbild dieser Ausftthrungsform;

Fig. 16 schematisch in Draufsicht und Fig. 17 und 18 schematisch im Querschnitt längs der Linien XVII-XVII und XVIII-XVIII in Fig₀ 16 eine Abwandlung der Halbleiteranordnung zur Anwendung in der Vorrichtung nach der Erfindung, und

Fig. 19 schematisch eine Draufsicht auf noch eine weitere Abwandlung.

Die Figuren sind schematisch und nicht massstäblich gezeichnet, wobei der Deutlichkeit halber in den Querschnitten insbesondere die Abmessungen in der Dickenrichtung übertrieben gross dargestellt sind. Halbleiterzonen vom gleichen Leitungstyp sind in derselben Richtung schraffiert; in den unterschiedlichen Ausführungsformen sind entsprechende Teile in der Regel mit den gleichen Bezugszif- / fern bezeichnet.

Fig. 1 zeigt im Querschnitt einen Teil eines Halbleiterkörpers 2 mit einem p-leitenden Substrat 3» in dem sich an einer Oberfläche k η -leitende Zonen 5 und 8 befinden. Die Oberfläche h ist mit einer isolierenden strahlungsdurchlässigen Schicht 7 überzogen, auf der eine Elektrode 9 angebracht ist. Die Spannung an dieser Elektrode ist regelbar.

"- Fig. 2 zeigt den zugehörigen Verlauf des Oberflächenpotentials. Der Potentialverlauf ist auf allgemein übliche Weise derart dargestellt, dass Potentialmulden Energieminima entsprechen. Diese treten für die Elektroden im vorliegenden Beispiel an den Stellen der η -Gebiete auf. Die volle Linie 100 in Fig. 2 entspricht dem Potentialverlauf entlang der Oberfläche des Halbleiterkörpers zu einem Zeitpunkt t . Dieser Potentialverlauf wird durch eine negative oder verhältnismässig niedrige, positive Spannung an der Elektrode 9 mitbestimmt, wodurch das Potential unter dieser Elektrode auf einem gewissen Schwellwert liegt. Das Potential an der Stelle des Gebietes 8 wird durch eine Batterie 25 von z.B. 10 V bestimmt. Wenn infolge einfal-

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lender Strahlung (in Fig. 1 durch Pfeile 6 angedeutet) Ladungsträger im Halbleiterkörper erzeugt werden, bewegen sich von dieser Strahlung erzeugte Elektronen zu der Potentialmulde an der Stelle des η -Gebietes 5· Der Einfachheit halber ist dabei angenommen, dass an der Stelle des η ~ Gebietes 8 keine Strahlung einfällt und auch anderswo im . Halbleiterkörper erzeugte Elektronen sich nicht oder in einer vernachlässigbar kleinen Menge zu der Potentialmulde, die zu dem Gebiet 8 gehört, bewegen.

Dadurch, dass im Halbleiterkörper infolge einfallender Strahlung erzeugte Elektronen sich zu der Potentialmulde an der Stelle des n'-Gebietes 5 bewegen, wird dort Ladung gespeichert. Dadurch steigt das Potential an und entspricht der Potentialverlauf an der Stelle dieser Mulde zu z.B. dem Zeitpunkt t bzw. t_? der gestrichelten Linie 101 bzw. 102 in Fig. 2. Wenn infolge einfallender Strahlung mehr Ladungsträger im Halbleiterkörper erzeugt werden, nimmt die Ladung noch weiter zu, bis zum Zeitpunkt t = t„ ein Potentialverlauf gemäss der gestrichelten Linie 103 erreicht wird. Dies bedeutet, dass das Potential an der Stelle des Gebietes 5 dem Potential, wie es unter der Elektrode 9 eingestellt ist, gleich geworden ist. Vom Zeitpunkt t = t„ an ist denn auch Ladungstransport von dem

η —Gebiet 5 ^zu der Potentialmulde an der Stelle des η -Gebietes 8 möglich. Neu erzeugte Elektronen führen nun einen Elektronenstrom von dem η -Gebiet 5 zu dem η -Gebiet 8 herbei, was in Fig. 2 schematisch durch den Pfeil angedeutet ist. Der zugehörige elektrische Strom kann mittels in Fig. 1 nicht näher dargestellter Schaltungselemente derektiert werden.

Die Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t τ= t und t = t„ ist von der Menge von einfallender Strahlung ' erzeugter Ladungsträger und von dem Schwellwert im Potentialverlauf unter der Elektrode 9 abhängig. Dieser Schwellwert ist dadurch einstellbar, dass mit Hilfe einer zweiten Batterie 26 von z.B. 2 V und eines Potentiometers 27 die Spannung an der Elektrode 9 geändert wird.

Bei einem festen Schwellwert ist die Zeitdauer

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zvischen t = t und t = t„ daher ein Mass für die Menge erzeugter Ladungsträger und damit für die Menge Strahlung. Die Vorrichtung nach der Erfindung benutzt die Tatsache, dass diese Zeitdauer von der Menge einfallender Strahlung und dem eingestellten Schwellwert abhängig ist.

Es sei noch bemerkt, dass beim Anlegen einer verhältnismässig hohen Spannung an die Elektrode 9 ein Potentialwert an der Stelle dieser Elektrode vorherrscht, der in Fig. 2 durch die gestrichelte Linie 105 angegeben ist.

Dadurch können Elektronen aus dem n⁺-Gebiet 5 über die n⁺- Zone 8 zu der positiven Klemme der Batterie 25 abgeführt werden. "Wenn anschliessend die Spannung an der Elektrode niedrig gemacht wird, ist wieder die Ausgangssituation (Potentialverlauf gemäss der Linie IOO) erhalten.

Fig. 3 und k zeigen eine Halbleiteranordnung 1 mit einem Halbleiterkörper 2, der wieder .ein p-leitendes Substrat 3> im vorliegenden Beispiel aus Silicium, enthält. Das Substrat 3 ist an einer Hauptoberfläche k mit einem strahlungsempfindlichen Element versehen. Dieses Element enthält mehrere η-leitende Zonen 5» die je einen pn-übergang i4 mit dem Substrat 3 bilden. Die Oberfläche 4 ist wenigstens an den Stellen der Teilelemente mit einer Schicht aus Isoliermaterial, z.B. aus Siliciumoxid, überzogen, die für durch Pfeile 6 angebene einfallende Strahlung durchlässig ist. Der Halbleiterkörper 2 enthält weiter an seiner Oberfläche k eine den Teilelementen 5 gemeinsame η -Drain-Zone 8. Zwischen den Teilelementen und der Drain-Zone ist auf der Isolierschicht 7 eine der Teilelementen gemeinsame Steuerelektrode 9 angebracht. Mit Hilfe dieser Elektrode kann im unterliegenden Silicium eine Sperre im Stromweg von den Teilelementen 5 zu der Drain-Zone 8 gebildet werden. Je nach der angelegten Spannung wird entlang der Oberfläche k eine Sperre im Potentialverlauf angebracht, die der Sperre im Potentialverlauf 100 nach den Fig. 1 und 2 analog ist.

Bei hindurchgehender Strahlung werden die mit einer Sperre versehenen Stromwege Strom führen, wie an Hand der Fig. 1 und 2 beschrieben ist. Um diesen Strom in

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der Torrichtungnach den Fig. 3 und k zu detektieren, ist die Drain-Zone 8 über einen Kontakt 10, der in einem Kontaktfenster 11 in der Isolierschicht 7 angebracht ist, mit einer Schaltung verbunden, die aus einem MOS-Transistor und einem Widerstand 13 besteht. Die Drain-Zone 8 bildet im vorliegenden Beispiel zusammen mit dem Transistor 12 und dem Widerstand 13 einen den Teilelementen gemeinsamen Detektor. Das Substrat 3 ist über eine Metallisierung 90 mit Erde verbunden.

Die Vorrichtung nach den Fig. 3 und k ist ausserdem mit einer zweiten Drain-Zone 18 und einer zusätzlichen Steuerelektrode 19 versehen, die auf der Isolierschicht 7 zwischen den Teilelementen 5 und der Drain-Zone 18 liegt. Mit Hilfe dieser Elektrode (Rücksetzanschluss) kann bei Detektion-von Strom in der gemeinsamen Drain-Zone 8 Ladung aus den Teilelementen abgeführt und das Potential auf einen Referenzwert eingestellt werden. Statt einer einzigen Drain-Zone 18 können erwünschtenfalls getrennte Zonen 18' mit zugehörigen Kontaktfenstern 21 und Kontakten 20 angebracht werden, wie in Fig. 3 durch gestrichelte Linien angegeben ist. Dadurch, dass diese voneinander getrennten Zonen mit Transistoren 22 und Widerständen 23 verbunden werden, kann je nach der Geschwindigkeit und der Empfindlichkeit des Detektors und der zugehörigen Schaltung die Menge gesammelter Ladung in jedem der Teilelemente, die ein Mass für die pro Teilelement eingefallene detektierte Strahlung ist, einzeln bestimmt werden, sofern der Schwellwert, der durch die Spannung an der Elektrode 9 bestimmt wird, in diesen Teilelementen noch nicht erreicht ist. Die Teilelemente, die den Detektionsstrom herbeiführen, sind natürgemäss ganz gefüllt und enthalten keine deutliche Information über die Strahlungsverteilung.

Die Halbleiteranordnung nach den Fig. 3 und k kann in einer Vorrichtung nach der Erfindung dazu verwendet werden, z.B. den Durchmesser eines Strahlungsbündels zu regeln. Ein auszusendendes Bündel, z.B. ein Laserbündel mit konstanter Intensität, wird mit optischen Hilfsmitteln, wie einem halbdurchlässigen Spiegel, teilweise auf die

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strahlungsempfindlichen Teilelemente gerichtet. Bei einer richtigen Einstellung wird z.B. das Gebiet auf der Oberfläche k von der einfallenden Strahlung getroffen, das in Fig. 3 durch einen Kreis 15 angegeben ist. Bei einer grösseren Divergenz des Bündels wird z.B. das durch den Kreis angegebene Gebiet getroffen werden.

Dabei sei bemerkt, dass das vorliegende Beispiel sehr schematisch ist und nur zur Erläuterung der Wirkung der Vorrichtung nach der Erfindung dient. Tatsächlich werden im allgemeinen die Abmessungen des Bündels und die der strahlungsempfindlichen Teilelemente derart gewählt sein, dass bei einer richtigen Einstellung viel mehr als zwei Teilelemente von der einfallenden Strahlung getroffen werden.

Zur Erläuterung der Wirkung der Vorrichtung nach Fig. 3 und 4 sind in Fig. 5 eine Anzahl elektrischer Signale dargestellt, wie sie im Betrieb an verschiedenen Punkten der Halbleiteranordnung nach den Fig. 3 und k auftreten.

Fig. 5a zeigt schematisch den Spannungsverlauf, der an der Signalleitung 3^ auftritt;

Fig. 5*> zeigt schematisch den Spannungsverlauf an der Stelle des Punktes 37;

Fig. 5c zeigt schematisch den Spannungsverlauf an der Stelle des Punktes 38;

Fig. 5d zeigt schematisch den Spannungsverlauf an der Signalleitung 35»

während Fig. 5^e und 5f eine schematische Anzeige des Stromes zu den Drain-Gebieten 18' geben.

Zum Zeitpunkt t = t.._ wird von einer Detektionseinheit 30» deren weitere Wirkung nachstehend erläutert wird, eine Signalleitung 35 von einer hohen Spannung auf eine niedrige Spannung gebracht. Über die Elektrode 19 wird damit in dem darunterliegenden Halbleitermaterial eine Sperre für Elektronentransport angebracht. An den Stellen der n⁺-Gebiet 5, 8 befinden sich nun Potentialmulden, die den an Hand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Potentialmulden analog sind. Der PotentiaLpegel in den η -Gebieten 5, 8

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gelangt über die Elektrode 20 auf einen gewissen Bezugspegel. Dadurch, dass im vorliegenden Beispiel an die Elektrode 9 eine negative Spannung angelegt ist, befindet sich, unter dieser Elektrode eine Sperre, die aber niedriger als die Sperre unter der Elektrode 19 gewählt wird. In Ab-' hängigkeit von der Anwendung kann diese Sperre dadurch eingestellt werden, dass die Spannung an der Elektrode 9 einstellbar ist. Die Elektrode 9 ist dazu über die Signalleitung 28 mit dem Potentiometer 27 verbunden. Dieses Potentiometer ist zwischen der positiven Klemme der Batterie 25 und der negativen Klemme der Batterie 26 angeordnet. Wenn die Abmessung des zu regelnden Bündeldurchmessers zu gross * ist und das in Fig. 3 durch den Kreis 16 angegebene Gebiet von dem Bündel getroffen wird, wird an den Stellen der Teilelemente 5¹ die Ladung in den Potentialmulden infolge von der einfallenden Strahlung 6 erzeugter Elektronen derart zunehmen, dass nach einiger Zeit der zugehörige Potentialverlauf zu einem Elektronenstrom zu der gemeinsamen Drain-Zone 8 führt. Zum Zeitpunkt .t = ^₁, der mit dem Zeitpunkt

2Ot= t„ in der Betrachtung an Hand der Fig. 2 vergleichbar ist, wird daher ein Strom zu dem gemeinsamen Detektor fliessen, von dem ausser der Drain-Zone 8 auch der Transistor 12 und der Widerstand 13 einen Teil bilden. Der Transistor 12 und der Widerstand 13 sind derart mit einer posi- ^₁ 25 tiven Spannungsleitung 36 verbunden, dass, solange kein Strom zu dem Detektor fliesst, die Spannung an der Signalleitung 3^ hoch bleibt. Sobald ein Strom fliesst, nimmt diese Spannung ab. Die Spannung an der Signalleitung "^h bildet ein Eingangssignal für die Detektionseinheit 30. Der Verlauf dieser Spannung ist in Fig. 5a dargestellt. In der Detektionseinheit 30 befindet sich im vorliegenden Beispiel u.a. eine Schmitt-Kippschaltung 31· Zum Zeitpunkt t = t_1? wird der Schaltpunkt der Schmitt—Kippschaltung 31 erreicht und eine durch diese Schmitt-Kippschaltung bestimmte feste Zeit t später, und zwar zum Zeitpunkt t = t „, schaltet der Ausgang der Schmitt-Kippschaltung von "Niedrig" zu "Hoch". Diesen Signal, das am Punkt 37 auftritt und dessen Spannungsverlauf in Fig. $b dargestellt ist, wird einer

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Verzögerungsleitung 32 zugeführt. Nach einer festen Zeit t,_, die durch die Verzögerungsleitung 32 be-stimmt wird, erscheint dasselbe Signal am Ausgang der Verzögerungsleitung 32 am Punkt 38 (durch den Spannungsverlauf in Fig. 5c dargestellt). Nach einer festen Zeit t , die durch die Einstellung der Schmitt-Kippschaltung bestimmt wird, wird das Signal am Punkt 37 wieder niedrig; nach einer Zeitdauer t ,„ folgt dann das Signal am·Punkt 38. Die Signale an den Punkten 37» 38 werden einer logischen Schaltung 33 zugeführt, die im vorliegenden Beispiel eine Nicht-Oder-Schaltung (NOR) ist und deren Ausgang an die Ausgangssignalleitung der Detektionseinheit 30 angeschlossen ist. Die Spannung an der Signalleitung 35 ist, wie in Fig. 5d dargestellt ist, von t = t „ an hoch gewesen und wird nach einem Zeitverlauf, der durch die von der Schmitt-Kippschaltung 3I abhängige Impulsbreite t und die von der Verzögerungslei-

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tung 32 abhängige Zeitdauer t,_ bestimmt wird, wider niedrig. Dieser Hoch-Niedrig-Übergang ist mit dem Übergang zum Zeitpunkt t = t_in vergleichbar. Dabei ist die Zeitdauer, während deren die Spannung an der Elektrode I9 hoch ist, genügend lang, um die Ladung, die in den η -Gebieten 5 gespeichert ist, Über die Zone 18 und die mit dieser Zone verbundene Schaltung abzuführen.

Venn Ladung über besondere Drain-Gebiete 18' abgeführt wird und die dadurch erzeugten Ströme in den zugehörigen Schaltungen gemessen "werden, fliesst durch den mit dem Gebiet 5' verbundenen Transistor ein Strom, wie er in Fig. 5e dargestellt ist, während die geringere Menge Ladung, die im Gebiet 5 erzeugt wird, das von einer geringeren Menge Strahlung getroffen ist, die Stromkurve nach Fig. 5f ergibt.

Venn nun nach der Nachregelung des Strahlungsbündels der eben beschriebene Zyklus von t = t_?o an wiederholt vird, wobei eine gleiche Menge Strahlung pro Zeiteinhext nun auf den durch den Kreis 15 begrenzten Oberflächenteil einfällt, wird der Zeitpunkt t = t_.. , der wieder mit t = t., in der Betrachtung der Fig. 3 vergleichbar ist, viel schneller erreicht werden. Hierdurch wird zum Zeitpunkt

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t = Z ₂ die Smitt-Kippschaltung 31 wieder aktiviert und es "Critt ein dem obenbeschriebener) Verlauf ähnlicher Verlauf von Signalen auf. Da die Teilelemente 5 nun nicht von einfallender Strahlung getroffen werden, wird ±n diesen Teilelementen der Strom nach Fig. 5f vernachlässigbar sein. .

Der einzustellende Bündeldurchmesser ist daher konstant, venn bei wiederholtem Messen eine konstante Zeitdauer zwischen dem Hoch-Niedrig-Übergang des von der Detek-

jQ tionseinheit 30 an die Signalleitung 35 abgegebenen Ausgangssignals und dem Überlaufen von Ladung aus den Potentialmulden an den Stellen der η -Gebiete 5 zu dem Detektor oder aber dem Schalten z.B. der Schmitt-Kippschaltung 31 gemessen wird.

.Zur Bestimmung dieses Zeitunterschiedes lassen sich verschiedene Verfahren anwenden.

Das Ausgangssignal wird dazu einer ersten zusätzlichen Ausgangsleitung 39 zugeführt, während die Detektionseinheit eine zweite zusätzliche Ausgangsleitung 29 aufweist, an der das über die Signalleitung 3k empfangene Signal erscheint. Die zweite Ausgangsleitung 29 kann erwünscht enf alls auch die Signale an den Punkten 37 oder wiedergeben.

Der zu bestimmende Zeitunterschied kann z.B. mit

nc Hilfe der digitalen Schaltung 13I mit einem vorher eingestellten Bezugswert verglichen werden; je nach dem Ergebnis dieses Vergleiches wird dann das Bündel verschmälert oder verbreitert. Die Schaltung I31 gibt dazu ein Signal über die Signalleitung k8 ab. Auch ist es möglich, den Hoch-

3Q Xiedrig-übergang an der Signalleitung 35 mit einer festen Frequenz mit Hilfe des Generators 132 stattfinden zu lassen. Das abgegebene Signal wird über die Leitung 35' im Diffe-• renzfrequenzmesser 133 mit dem Signal 3^' des Detektors verglichen. Je nach dem Ergebnis dieses Vergleiches wird das einfallende Bündel nötigenfalls nachgeregelt. Im vorliegenden Beispiel bilden der Generator 132 und ein Teil des Differenzfrequenzmessers 133 die Detektionseinheit. Ein wesentlicher Vorteil der obenbeschriebenen

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Vorrichtung ist der, dass das zu regelnde Bündel auf einem beliebigen Teil der Oberfläche des strahlungsempfindlichen Elements diese Oberfläche treffen kann. Dadurch wird in einer Vorrichtung nach der Erfindung ein hoher Freiheitsgrad in bezug auf die Anordnung des Halbleiterkörpers gegenüber dem Strahlungsbündel erhalten.

Bei einem Bündel, dessen Querschnitt, senkrecht zu der Strahlungsrichtung gesehen, konstant ist, kann auf ähnliche Weise die Strahlungsenergie geregelt werden, weil nun der Zeitverlauf zwischen der Anbringung der Potentialmulde und dem Auftreten des Detektionssignals von der Energie der einfallenden Strahlung abhängig ist.

Eine Vorrichtung, in der beide Regelmöglichkeiten benutzt werden, ist schematisch in Fig. 6 dargestellt. Von der Vorrichtung 4θ nach Fig. 6 wird ein Laserbündel 41 mit konstanter Strahlungsenergie und konstantem Durchmesser emittiert. Das Laserbündel 41 wird mit Hilfe eines Lasers 42 erzeugt, der in einer Umhüllung 43 oder auf einem Kühlblock angeordnet ist, und dieses Laserbündel wird, nachdem es eine Wand 44 mit regelbarem Objektiv 45 passiert ist, von einem halbdurchlässigen Spiegel 46 abgelenkt. Der Teil des Laserbündels, der nicht abgelenkt wird, fällt auf eine Halbleiteranordnung 1 der obenbeschriebenen Art mit einem Halbleiterkörper 2 mit einem strahlungsempfindlichen Element ein. Die Halbleiteranordnung ist wieder über Signaldrähte 34, 35 mit einer Detektionseinheit verbunden, die im vorliegenden Beispiel in zwei verschiedenen Moden betrieben werden kann. Im einen Modus wird über die Steuerleitung 47 auf die obenbeschriebene Weise der Bündeldurchmesser des emittierten Laserbündels geregelt, während im anderen Modus über die Steuerleitung 47' die Menge Strahlungsenergier geregelt wird.

Zur -Regelung des Bündeldurchmessers werden die von der Eingangsleitung 3^!t und der Ausgangsleitung 35 der Detektionseinheit 30 herrührenden Signale über die Ausgänge 29 bzw. 39 der Regeleinheit 17 zugeführt. Abhängig von den Signalen an den Leitungen 29, 39 wird von der Regeleinheit 17 über die Signalleitung 48 ein Signal an die Steuer-

PHX 10.099 J^ .-.·- ^.2-I y82

einheit 49 abgegeben, die über die Steuerleitung 47 die
Linsenlage oder die Blende des regelbaren Objektivs 45 anpasst. Dies erfolgt einige Male nacheinander auf die bereits an Hand der Fig. 3» 4 beschriebene Weise, bis ein

konstanter Zeitunterschied zwischen den Hoch-Niedrig-Übergangen an den Leitungen 29, 39 auftritt.

Um bei konstantem Bündeldurchmesser die Strahlungsenergie zu regeln, werden die Signale an den Leitungen ²9> 39 der Regeleinheit 17' zugeführt. Abhängig von diesen Signalen gibt die Regeleinheit 17' ein Signal (über die
Leitung 48') an die Steuereinheit 49' ab, die über die
Steuerleitung 47' die Intensität des Laserbündels 4i anpassen kann, z.B. dadurch, dass die Speisespannung des Lasers 42 geändert wird. Dies erfolgt wieder, bis ein konstanter

^g Zeitunterschied zwischen den Hoch-Niedrig-Übergangen an den Leitungen 29, 39 auftritt.

Dadurch, dass eine zweite Detektionseinheit 30'
der Vorrichtung 40 hinzugefügt wird, wobei jede der beiden Vorrichtungen einzeln eine der beiden Grossen regeln kann, ist es möglich, diese Grossen nicht-intermittierend einzustellen.

In einem der obenstehenden Beispiele wurde angegeben, wie mit Hilfe der Vorrichtung nach der Erfindung
ein Durchmesser eines Strahlungsbündels gemessen bzw.

nachgeregelt werden kann. Mit einer derartigen Vorrichtung kann auch ein Strahlungsbündel z.B. für die Einstellung
einer Kamera fokussiert werden. Dazu kann die gemessene
Zeitdauer zwischen der Anbringung einer Sperre (vergleichbar mit dem Hoch-Niedrig-Übergang der Leitung 35 zum Zeitpunkt in Fig. 4, 5) und dem Detektieren des Ausgangssignals in aufeinanderfolgenden Zyklen gemessen werden. Durch die
Einstellung z.B. einer Objektivlinse kann dann die von dem • zu fokussierenden Bündel getroffene Oberfläche des strahlungsempfindlichen Halbleiterbauelements derart nachge-

regelt werden, dass die gemessene Zeitdauer einem vorher
bestimmten Bezugswert entspricht. Auch kann in den Teilelementen 5» 5' erzeugte Ladungj die über getrennte Drain-Zonen 18' mit Hilfe von aus den Drain-Zonen 18', den Tran-

Prix 10.099 a<5 "" " 12-2-1982

sistoren 22 und den Widerständen 23 bestehenden Detektoren abgeführt wird, dazu benutzt werden. Die von· diesen Detektoren stammenden Signale werden dann dazu benutzt, die Einstellung derart nachzuregeln, dass die Anzahl von Teilelementen, die infolge erzeugter Ladung ein Signal abgeben, minimal ist.

Eine andere Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung zum Fokussieren eines Strahlungsbündels, insbesondere eines Abtastbündels, wie es in z.B. Bildwiedergabeplatten (VLP) verwendet wird, ist in Fig. 7 dargestellt. Der Aufsatz "Video Disc Player Optics" von G. Bouwhuis und J.J.M. Braat in "Applied Optics", Band 17, Nr. 13, S. 1993 - 2000 zeigt in der Figur auf Seite 1994 schematisch eine Auslesevorrichtung für ein Bildwiedergabegerät.

Das hier gezeigte Objektiv O ist mit Hilfe eines linearen Motors verschiebbar, der einen Teil des Regelkreises für die Fokussierung bildet. Dieser Regelkreis wird u.a. von Regelsignalen gesteuert, die von einem Detektor P¹ stammen. In Fig. 7 ist dargestellt, wie diese Regelsignale.

mit Hilfe der Vorrichtung nach der Erfindung erhalten werden können. Der abgelenkte Teil 50 des von einer Bildplatte oder einem anderen optisch auslesbaren Informationsträger reflektierten Bündels fällt auf einen halbdurchlässigen Spiegel 5I ein. Das Bündel 50 wird von dem Spiegel 5I in zwei Bündel 52 praktisch gleicher Intensität gespalten, die die beiden Halbleiteranordnungen 1 und 1' treffen. Bei einer richtigen Fokussierung, die in Fig. 7 durch die mit vollen Linien angegebenen Bündel 50, 52 dargestellt ist, werden praktisch gleiche Oberflächenteile der betreffenden Halbleiterkörper 2, 2' von den Bündeln 52 getroffen. Die sich daraus ergebenden Signale erscheinen praktisch gleichzeitig an den Signalleituiigen 3k, 3k¹. Der Fall einer falschen Fokussierung ist in Fig. 7 durch das mit gestrichelten Linien angebenene einfallende Bündel 53 und die gespalteten Bündel 54 dargestellt. Dabei wird auf der strahlungsempfindlichen Oberfläche eines der beiden Halbleiterkörper, im vorliegenden Beispiel des Halbleiterkörpers 2, das Bündel 5^ einen kleineren Teil der Oberfläche als auf

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PHN 10.099 /*1 "" 12-2-1982 .

der strahlungsempfindlichen Oberfläche des Halbleiterkörpers 2¹ treffen. Auf dem Halb.! eiterlcörper 2 ist dadurch die Energie der einfallenden Strahlung pro Oberflächeneinheit grosser als auf dem Halbleiterkörper 2'. Das zugehörige Detektionssignal tritt dadurch in der Anordnung 1 früher auf. Von diesem Signal abgeleitete Signale werden wieder dazu verwendet, festzustellen, ob eine Korrektur notwendig ist, und wenn ja wie gross diese Korrektur sein muss und in welcher Richtung sie stattfinden muss. Die Regeleinheit 17 j der die Ausgangssignale der Detektionseinheiten 30, 30' zugeführt werden, kann wieder auf verschiedene Weise ausgebildet werden. So kann sie z.B. eine digitale Schaltung enthalten, in der die gemessenen Zeiten zeitweilig gespeichert werden. Abhängig von dem zwischen diesen Zeiten #e~ messenen Unterschied wird übe.' eine Steuereinheit ^9 die Fokussierung derart nachgeregelt, dass der gemessene Zeitunterschied zwischen den Detektionssignalen der Signalleitungen 3^ und 3^' praktisch vernachlässigbar ist. Auch können die Frequenzen der einzelnen Detektionssignale bestimmt und einem Frequenzdifferenzmesser zugeführt und kann die Einstellung der Vorrichtung derart nachgeregelt werden, dass der Frequenzunterschied Null ist.

Eine andere Halbleiteranordnung zur Anwendung in einer Vorrichtung nach der Erfindung wird in den Fig. 8 bis 10 dargestellt. Die beiden strahlungsempfindlichen Halbleiteranordnungen 1, 1' der Fig. 7 sind dabei in einem und demselben Halbleiterkörper gebildet. Es lot nttmlieh möglich, mittels optischer Hilfsmittel die gespaltenten Bündel 52 aus dem Beispiel nach Fig. 7 auf einer und derselben Fläche abzubilden. Die Anordnung 1 enthält dabei zwei strahlungsempfindliche Anordnungen 55» 56 in und auf einem Halbleiterkörper 2. Der Aufbau der strahlungsempfindlichen Anordnungen ist grundsätzlich gleich dem der Fig. 3 und k. Die Steuerelektroden I9 sind in diesem Beispiel weggelassen, weil nur der Detektionszeitpunkt für die vorliegende Anwendung von Bedeutung ist. Die Einstellung des Potentials an den Stellen der Teilelemente 5, nachdem Detektion stattgefunden hat, ist mit Hilfe der Elektrode 9 mög-

²⁸ Π:·ϋ=··Ο,:.

PHK 10,099 2-2 12-2-1982

lieh.

Nach Detektion wird mit einer Hilfsschaltung der Elektrode 9 eine hohe Spannung während einer genügend langen Zeit zugeführt, um das Potential in den Teilelementen 5 wieder auf einen Anfangspegel zu bringen, wie an Hand der Fig. 2 beschrieben ist. Die Teilelemente sind voneinander durch dickes Oxid 57 getrennt; unter dem sich Kanalunterbrechungsgebiete 59 befinden.

Mittels optischer Hilfsmittel kann der Strahlen-

₁₍j gang der Bündel 52 derart geregelt werden, dass diese Bündel auf praktisch gleiche Weise auf die beiden strahlungsempfindlichen Teilanordnungen 55» 56 einfallen. Wie an Hand des Beispiels nach Fig. 7 beschrieben ist, basiert die Möglichkeit zur Fokussierung u.a. auf der Tatsache, dass sich der Brennpunkt der beiden Bündel 52 vor bzw. hinter der Oberfläche des strahlungsempfindlichen Elements befindet. Die Vorrichtung nach den Fig. 8 bis 10 ist dazu an der Stelle der strahlungsempfindlichen Teilanordnung 56 mit einer Schicht 58 aus einem strahlungsdurchlässigen Material Überzogen, dessen Brechungszahl grosser als die des umgebenden Mediums ist, das z.B. Luft oder Vakuum sein kann. Dadurch konvergiert das Bündel 52' innerhalb der Schicht 58 stärker als in dem umgebenden Medium. Infolge dieser stärkeren Konvergenz befindet sich, in Richtung des Strahlungsbündels gesehen, der Brennpunkt des Bündels 52· an der Stelle der Teilanordnung 56 vor der Oberfläche 4, während sich an der Stelle der Teilanordnung ^3 der Brennpunkt des Bündels 52 hinter der Oberfläche k befindet. Die Schicht 58 kann dadurch erhalten werden, dass an der Stelle der Teilanordnung 56 eine Glasplatte angebracht wird, die mittels eines strahlungsdurchlässigen Klebers befestigt wird.

Die Vorrichtung nach den Fig. 8 bis 10 kann auf einfache Weise hergestellt; werden. Es wird von einem HaIbleiterkörper 2 mit einem Substrat 3 vom η-Typ ausgegangen. Auf allgemein bekannte Weise wird darin das versenkte Oxid 57 angebracht, nachdem an der Stelle dieses anzubringenden Oxids 57 der Halbleiterkörper mit Akzeptoren zur Erzeugung

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der vergrabenen Kanalunterbrechungsgebiete 59 versehen ist. Die von dickem Oxid 57 lateral begrenzten Gebiete werden mit einer Schicht J aus strahlungsdurchlässigem isolierendem Material, z.B. einer dünnen Oxidschicht, versehen.

Darauf wird dann die Steuerelektrode 9 angebracht. Mit dieser Elektrode 9 und dem versenkten Oxid 57 als Maske werden eine Ionenimplantation und anschliessend eine Wärmebehandlung durchgeführt, wodurch die η-leitenden Gebiete 5 und 8 erzeugt werden. Die Kontaktlöcher 11 und die Metallisierung 10 werden dann auf allgemein bekannte Weise angebracht. Schliesslich wird an der Stelle der Teilanordnung 56 über die strahlungsempfindlichen Teilelemente 5 eine Schicht 58 aus strahlungsdurchlässigem Material der gewünschten Dicke angebracht. Nötigenfalls wird die Anordnung an den Stellen der Gebiete 8 gegen einfallende Strahlung abgeschirmt, z.B. dadurch, dass ein Metallisierungsmuster angebracht wird.

Fig. 11 zeigt eine Draufsicht auf eine Halbleiteranordnung 60 zur Anwendung in einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung. Dabei sind für die Fokussierung eines astigmatischen Bündels die Teilelemente zweier strahlungsempfindlicher Elemente gleichsam"miteinander verflochten. Eine Vorrichtung zum Fokussieren eines astigmatischen Bündels ist in der deutschen Offenlegungsschrift Nr. 2.501.124 beschrieben. Ein von. einem zu fokussierenden Bündel abgeleitetes Hilfsbündel wird darin mit Hilfe einer Zylinderlinse astigmatisch gemacht. Das Hilfsbündel trifft, wenn es nicht fokussiert ist, die Oberfläche gemäss einem mehr oder weniger elldpsenförmigen Muster, wie in Fig. 11 durch die gestrichelte Linie 67 angegeben ist. Die grosse Achse der Ellipse erstreckt sich dabei in einer von zwei zueinander senkrechten Richtungen, abhängig von ' der Lage der Halbleiteranordnung in dem Bündel (vor oder hinter dem Punkt, an dem der Bündelquerschnitt minimal und der Lichtfleck praktisch kreisförmig ist).

Die Halbleiteranordnung nach Fig. 11 enthält eine Anzahl waagerecht gezeichneter strahlungssmpfindlicher Teilelemente 65 und eine Anzahl senkrecht gezeichneter strah-

PHN" 10.099 . /^ *..·■" 1*2-2-1982

lungsempfindlicher Teilelemente 75· Die in verschiedenen Gruppen zusammengefügten waagerecht gezeichneten Teilele— mente· 65 weisen pro Gruppe gemeinsame Drain-Zonen 68 auf, die in Fig. 1 durch gestrichelte Linien angegeben sind.

Vie veiter schematisch angedeutet ist, sind die Drain-Zonen mit Kontaktleitungen 62 verbunden, die auf die bereits an Hand der Fig. 3 und k beschriebene Veise die Drain-Zonen über Detektoren mit einer Detektionseinheit verbinden. Die Sperre zwischen den strahlungsempfindlichen Teilelementen 65 und den Drain-Zonen 68 ist mit Hilfe von Steuerelektroden 69 einstellbar.

Auf gleiche Veise besitzen die verschiedenen

Gruppen senkrecht gezeichneter strahlungsempfindlicher Teilelemente 75 gemeinsame Drain-Zonen 78, die mit Kontaktleitungen 72 verbunden sind, wobei die Sperren in den Stromwegen zwischen den Teilelementen und den Drain-Zonen mit Hilfe von Steuerelektroden 79 eingestellt werden.

Im Beispiel nach Fig. 11 trifft das Hilfsbündel die Oberfläche des Halbleiterkörpers gemäss einem durch eine gestrichelte Linie 67 angegebenen ellipsenförmigen Muster. Die Hauptachse der Ellipse erstreckt sich praktisch parallel zu den waagerecht gezeichneten Teilelementen 65« Dies bedeutet, dass die Teilelemente 65 bei einfallender Strahlung vergleichsweise über eine grössere Oberfläche als die senkrecht gezeichneten Teilelemente .75 von dieser Strahlung getroffen werden. Eine mit den waagerecht gezeichneten Teilelementen gekoppelte Drain-Zone 68 wird denn auch als erste über die Kontaktleitung 62 und die übrigen Teile des Detektors eine Detektionseinheit aktivieren.

Für eine derartige Vorrichtung ist es nicht unbedingt notwendig, dass die Teilelemente 65, 75 quer zueinander liegen. Auch wenn sie in bezug aufeinander unter einem spitzen oder stumpfen Winkel angebracht sind, wird, wenn die Oberfläche gemäss einem ellipsenförmigen Muster getroffen wird, in einem der zwei miteinander verflochtenen strahlungsempfindlichen Elemente die Menge infolge von Strahlung erzeugter Ladung als erste ein Detektionssignal hervorrufen.

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Auf die bereits an Hand der Fig. 7 beschriebene Weise können die von den Detektionseinheiten empfangenen Signale, die zu den waagerecht bzw. den senkrecht gezeichneten Teilelementen gehören, dazu benutzt werden, eine Linsenlage derart einzustellen, dass die beiden strahlungsempfindlichen Elemente praktisch gleichzeitig ansprechen. Damit ist eine optimale Fokussierung erhalten. Dies ist bei einem Hilfsbündel der Fall, das die Oberfläche gemäss einem praktisch kreisförmigen Muster trifft. In diesem FaI-Ie ist die Menge pro Zeiteinheit erzeugter Ladung infolge einfallender Strahlung in den Teilelementen 65 und 75 praktisch gleich.

Ahnliches-ist mit der Halbleiteranordnung möglich, die in Fig. 12 in Draufsicht dargestellt ist. Auch in diesem- Falle befinden sich an der Oberfläche des Halbleiterkörpers eine Anzahl senkrecht zueinander angebrachter strahlungsempfindlicher Teilelemente 65» 75» wobei zwei waagerecht gezeichnete Teilelemente 65 stets zu einer gemeinsamen zwischen den Teilelementen 65 liegenden Drain— Zone 68 gehören. Ebenso gehören zwei senkrecht gezeichnete Teilelemente 75 stets zu einer gemeinsamen zwischen den Teilelementen 75 liegenden Drain<-Zone J8. Die Drain-Zonen 68, 78, die zu den waagerecht bzw. senkrecht gezeichneten Teilelementen gehören, sind miteinander über Kontaktleitungen 62, 72 verbunden, die in Fig. 12 durch gestrichelte Linien angedeutet sind. Die Kontaktleitungen 62, 72 sind über Kontaktlöcher 6i, 71 mit Drain-Zonen 68, 78 verbunden, die in Fig. 12 durch strichpunktierte Linien angegeben sind und die über Sperren enthaltende Stromwege stets mit zwei Teilelementen 65? 75 verbunden sind. So kann infolge von einfallender Strahlung in den in Fig. 12 waagerecht gezeichneten Teilelementen 65 erzeugter Ladung das Potential ■ an den Stellen der Teilelemente 65 einen Wert erreichen, der gleich dem Wert ist, der mit Hilfe der Steuerelektrode 69 zwischen den Teilelementen 65 und den Drain-Zonen eingestellt ist. Dadurch wird bei dauernd vorhandener Strahlung ein Elektronenstrom zwischen den Teilelementen 65 und der Drain-Zone 68 fliessen. Auf gleiche Weise kann ein

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Elektronenstrom zwischen den Teilelementen 75 und der Drain-Zone 78 messen, wenn das Potential in den senkrecht gezeichneten Teilelem e nten 75 infolge von Strahlung erzeugter Ladung das Potential überschreitet, das mit Hilfe der

g Steuerelektrode 79 zwischen den Teilelementen 75 und den Drain-Zonen 78 eingestellt ist. Die Steuerelektroden 69, 79 sind durch eine Isolierschicht von den darunterliegenden Kontaktleitungen 62, 72 getrennt, während das Metallisierungsmuster dieser Elektroden sich nicht nur zwischen den

jQ Teilelementen 65» 75 und den zugehörigen Drain-Gebieten 68, 78 erstreckt, sondern zugleich den Halbleiterkörper an ausserhalb der Teilelemente liegenden Stellen gegen einfallende Strahlung abschirmt. Diese Massnahme verhindert, dass infolge einfallender Strahlung an unerwünschten Stellen, insbesondere an den Stellen der Drain-Gebiete 68, 78, Ladung erzeugt wird,- Auch in der Vorrichtung nach Fig. 11 erfüllt die Metallisierung der Steuerelektroden 69, 79 eine solche Funktion, weil diese die Drain-Zonen 68, 78 völlig bedeckt.

Im Beispiel nach Fig. 12 trifft das einfallende Bündel die Oberfläche der Halbleiteranordnung 60 gemäss der Ellipse 77» deren grosse Achse sich praktisch parallel zu den senkrecht gezeichnet η Teilelementen erstreckt. In den Teilelementen 75 wird das Potential infolge von einfallender Strahlung erzeugter Ladung zuerst einen Wert erreichen,, der dem unter der Steuerelektrode 79 gleich ist. Demzufolge wird als erster über die Kontaktleitung 72 ein Detektor und darm eine Detektionseinheit aktiviert; mit Hilfe von Ausgangssignalen dieser Einheit kann dann wieder

3Q die richtige Fokussierung eingestellt werden.

In der Halbleiteranordnung 122 nach Fig. 13 werden die strahlungsempfindlichen Teilelemente durch pn-Übergänge 124 zwischen η-leitenden Gebieten 125 und in einem hochohmigen p-leitenden Substrat 123 erzeugten p-leitenden Gebieten 126 gebildet. Beim Betrieb werden die pn-Übergänge in der Sperrichtung vorgespannt; sie weisen eine gewisse Kapazität auf, die in Fig. 15 durch die Kondensatoren I05 dargestellt ist.

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Der Halbleiterkörper 122 ist an seiner Oberfläche mit einer strahlungsdurchlässigen Isolierschicht 107 überzogen. Auf dieser Schicht befindet sich eine einer Anzahl p-leitender Zonen 125 gemeinsame Anschlussspur 128, die die p-leitenden Gebiete 126 über Kontaktlöcher 127 mit der negativen Klemme einer Batterie 25 mit einer Spannung von 2 V verbindet. Die η-leitenden Gebiete 125 sind über je ein Metall-Gate 117 mit den Emittern von npn-Transistoren 112 mit Kollektorgebieten 118, Basisgebieten II9 und Emittergebieten 120 verbunden. Die Basisgebiete 119 sind über Kontaktlöcher 121 an eine gemeinsame Steuerleitung 135 angeschlossen, an der im Betriebszustand ein Steuersignal einer Detektionseinheit 130 erscheint, das auf ähnliche Weise wie im Beispiel nach den Fig. 3 bis 5 erhalten wird.

Mittels der Steuerleitung werden die Basen der Transistoren 112 auf eine bestimmte Bezugsspannung, z.B. auf Erdpotential, gebracht. Über die Emitter 120 wird an die n-Gebiete 125 ein Potential von etwa 0,7 V angelegt. Die p-leitenden Gebiete 126 sind an die negative Klemme der Batterie 25 angeschlossen. Infolgedessen ist der pn-übergang 124 gesperrt; die Sperrspannung beträgt etwa 1,3 V.

¥enn beim Fehlen einfallender Strahlung auf die Teilelemente, die durch die Kondensatoren 105 (die pn-Übergänge 124) gebildet werden, die Spannung an den Basen mittels der Steuerleitung 135 auf etwa -1 V gebracht wird, behalten die η-leitenden Zonen 125 und somit auch die EmIttergebiete 120 eine Spannung von etwa -0,7 V. Die Basis-Emitter-Übergänge der Transistoren 112 sind dann gesperrt. Bei einfallender Strahlung werden auf beiden Sei-

2Q ten der pn-Übergänge 124 Ladungsträger erzeugt. Dadurch,

dass die pn-Übergänge gesperrt sind, treten über diesen Übergängen elektrische Felder auf, die von den η-leitenden Ge-. bieten 125 zu den p-leitenden Gebieten 126 gerichtet sind. In einem strahlungsempfindlichen Teilelement erzeugte Löcher werden unter dem Einfluss des vorhandenen elektrischen Feldes über das p-leitende Gebiet 126 und die Anschlussspur 128 zu der negativen Klemme der Batterie 25 abgeführt oder rekombiniernn im p—leitenden Goblet 126 mit von dor Dall.ο-

Γ:ίϊ7ο;_:::

PHN 10.099 Ζ& "··* · "" Ϊ2-2-198*2

rie 25 gelieferten Elektronen.

Die infolge einfallender Strahlung, erzeugten Elektronen werden von demselben elektrischen Feld zu den η-leitenden Zonen 125 abgeführt. Dadurch nimmt in diesen η-leitenden Zonen die Menge negativer Ladung zu und das Potential in einem der Teilelemente auf z.B. -1,7 V ab. Die Durchlassspannung über dem Emitter-Basis-Übergang des zugehörigen Transistors 112 genügt dann, um die zusätzliche Ladung, die von einfallender Strahlung erzeugt wird, als Elektronenstrom durch den Transistor zu dem Kollektorgebiet 118 abzuführen. Dadurch wird der Transistor 112 stromfüh·- rend. Die Kollektorgebiete 118 sind mit der Basis des Transistors 122 verbunden, der zusammen mit der Kollektorleitung 131 und dem Widerstand 113 einen einer Anzahl von Teilelementen 105 gemeinsamen Detektor bildet. Sobald ein genügender Stromdurchgang in einem oder mehreren der Transistoren 112 detektiert wird, gibt dieser Detektor über die Leitung 134 ein Signal an die Detektionseinheit 13Ο ab. Die Erfindung beschränkt sich natürlich nicht auf die obenstehenden Beispiele. So zeigen die Pig. l6, und 18 eine Halbleiteranordnung 1 zur Anwendung in einer Ausführungsform, bei der jeweils vier strahlungsempfindliche Teilelemente 5 rings um eine gemeinsame Drain-Zone gruppiert sind. Gruppen von vier Teilelementen und der zugehörigen Drain-Zone .sind in einem grösseren matrixförmigen Gebilde in dem Halbleiterkörper 2 angebracht. Die Steuerelektrode 9 bildet im vorliegenden Beispiel einen Teil eines kammförmigen Muster·? 81 aus polykristallinem Silicium, wobei an den Stellen der J'rain-Zonen 8 die eigentlichen Steuerelektroden, in Draufsicht betrachtet, etwa ringförmig sind. Innerhalb jeder dieser Ringe befinden sich an den Stellen der Drain-Zonen 8 Kontaktlöcher 11, die ihrerseits miteinander über einen kammförmigen Kontakt 10 verbunden sind, dessen Zähne quer zu denen des kammförmigen Musters 81 aus polykristallinem Silicium liegen. Für eine befriedigende Kontaktierung ist das polykristalline Silicium mit einer zusätzlichen Kontaktierungsschicht 82 aus z.B. Aluminium versehen. Dafür ist in der Oxidschicht 83, die

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an anderen Stellen das polykristalline Silicium 9,81 von dem Metallisierungsmuster 10 trennt, ein Kontaktfenster 84 vorgesehen.

Vorrichtungen mi.t einer Halbleiteranordnung nach den Fig. 16· - 18 eignen sich besonders gut zur Regelung von Bündeln, die die Oberfläche getnäss einem praktisch kreisförmigen Muster treffen, oder zur Bestimmung einer Oberfläche. Je kleiner die Oberfläche der Teilelemente ist, je schneller ist eine derartige Vorrichtung.

Der Schwellwert des Potentials in den Stromwegen braucht' nicht immer für alle Teilelemente gleich zu sein. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, dass die gemeinsame Steuerelektrode 9 aus Widerstandsmaterial, wie polykristallinem Silicium, hergestellt und ein Spannungsabfall über dieser Elektrode herbeigeführt wird. Auf diese Weise können den Teilelementen gleichsam Gewichtungsfaktoren zuerkannt werden. Auf andere Weise ist dies in der Vorrichtung erreicht, die in Fig. 19 schematisch in Draufsicht gezeigt ist. In diesem Falle sind zwei strahlungsempfihdliehe Elemente der an Hand der Fig. 3-5 beschriebenen Art mit Teilelementen verschiedener Grosse hergestellt.

Bei einer richtigen Einstellung des Bündels auf die Trennfläche der zwei Elemente werden diese praktisch gleichzeitig ein Signal abgeben. .Wenn das Bündel die Oberfläche exzentrisch trifft, wird eines der beiden Elemente, und zwar das Element, auf das das Bündel hauptsächlich einfällt, als erstes ein Signal abgeben, wobei die Zeitdauer ein Mass für die Grosse der Verschiebung des Bündels ist. Auch braucht der Detektor nicht immer einen Transistor und einen Widerstand zu enthalten, sondern sind im Rahmen der Erfindung verschiedene Abwandlungen für das Delektieren eines Stromes zwischen einem oder mehreren ' Teilelementen 5 und der Drain-Zone 8 möglich. Die Halbleiteranordnung nach den Fig. 8-10 braucht nicht unbedingt an der Stelle des empfindlichen Elements 52' mit einer Platte bedeckt zu sein. Der Halbleiterkörper kann auch mit einer Glasplatte bedeckt sein, die an der Stelle des strahlungsempfindlichen Elements 52' dicker als an der Stelle

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des straünlungsempfindliche Element 52 ist.

Claims (1)

1. PHX 10.099 2f^ *--" ^: 1S--2-1982"

   PATENTANSPRÜCHE;

   [Λ/. Vorrichtung zum Detektieren von Strahlung, die mit einer Halbleiteranordnung versehen ist, die einen Halbleiterkörper mit an einer Oberfläche mindestens einem strahlungsempfinlichen Element enthält, das zu detektierender Strahlung ausgesetzt werden kann und das Teilelemente zur Umwandlung zu detektierender Strahlung in erzeugte Ladung enthält, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Teilelemente zur Speicherung der erzeugten Ladung eignen und je über einen eine Sperre enthaltenden Stromweg mit

   ¹^ einem wenigstens einer Anzahl von Teilelementen gemeinsamen Detektor verbunden sind, wodurch, wenn die gespeicherte Menge erzeugter Ladung in einem oder mehreren der Teilelemente einen von der Sperre abhängigen Schwellwert überschreitet, der gemeinsame Detektor ein Signal empfängt. ·

   2. " Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem optischen System versehen ist, das bewirkt, dass das Strahlungsbündel zu einer Einstellfläche konvergiert, wobei wenigstens ein Teil der Strahlung zu wenigstens einem Teil der Oberflache des strahlungsempfindliehen Elements abgelenkt werden kann.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert für die Menge infolge einfallender Strahlung erzeugter Ladung einstellbar ist. k. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiteranordnung mit einem Rücksetzanschluss zur Einstellung auf einen Bezugswert des Potentials in den Teilelementen versehen ist. 5· Vorrichtung nach Anspruch 1, 3 öder k zur Regelung der Oberfläche des von einem Strahlungsbündel mit einer

   ³^ konstanten Menge Strahlungsenergie getroffenen Teiles einer Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Detektionseinheit enthält, die ein erstes Signal abgeben kann, um die Teilelemente in einen für die Speiche-

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   rung von einfallender Strahlung erzeugter Ladungsträger geeigneten Anfangszustand zu bringen, und die ein vom Detektor herrührendes Detektionssignal oder ein von diesem Signal abgeleitetes Signal an eine Regeleinheit abgeben kann, die über eine Steuereinheit die Form des StrahlungsbOndels derart regeln kann, dass der Zeitunterschied zwischen dem ersten Signal und dem Detektionsiggnal nahezu konstant ist.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 3 oder 4 zur Regelung der Strahlungsenergie eines Strahlungsbündels, das eine Fläche gemäss einem Muster mit konstanter Oberfläche trifft, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Detektionseinheit enthält, die ein erstes Signal abgeben kann, um die Teilelemente in einen für das Speichern von einfallender Strahlung erzeugter Ladungsträger geeigneten Anfangszustand zu bringen, und die ein vom Detektor herrührendes Detektionssignal oder ein von diesem Signal abgeleitetes Signal an eine Regeleinheit abgeben kann, die Über eine Steuereinheit die Strahlungsenergie des Strahlungsbündels.derart regeln kann, dass der Zeitunterschied zwischen dem ersten Signal und dem Detektionssignal nahezu konstant ist.

   7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis k_t dadurch gekennzeichnet, dass das optische System ein von dem Strahlungsbtindel abgeleitetes Hilfsbündel in zwei konvergierende Bündel aufspalten kann, die je einen Halbleiterkörper mit an seiner Oberfläche mindestens einem strahlungsempfindlichen Element treffen, wobei, in Richtung der Strahlung gesehen, die Oberfläche des Halbleiterkörpers mit einem ersten strahlungsempfindlichen Element sich vor dem Brennpunkt des einen konvergierenden Bündels befindet, während sich die Oberfläche des Halbleiterkörpers mit einem zweiten strahlungsempfindlichen Element hinter dem Brennpunkt des anderen konvergierenden Bündels befindet.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 7> daduriih gekennzeichnet, dass die zwei konvergierenden Bündel-' einen und demselben Halbleiterkörper treffen können, der an seiner Oberfläche mit mindestens zwei strahlungsempfindlichen

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   Halbleiterbauelementen versehen ist, wobei, in Richtung der Strahlung gesehen, sich die Oberfläche des Halbleiterkörpers an der Stelle des ersten strahlungsempfindlichen Halbleiterbauelements vor dem Brennpunkt des einen konvergierenden Bündels befindet, während die Oberfläche des Halbleiterkörpers an der Stelle des zweiten strahlungsempfindlichen Halbleiterbauelements mit einer Schicht aus einem strahlungsdurchlässigen Material überzogen ist, dessen Brechungszahl grosser als die des Mediums ist, in dem sich der Halbleiterkörper befindet, wobei die letztere Schicht eine derartige Dicke aufweist, dass sich der Brennpunkt des anderen Bündels in der Schicht aus strahlungsdurchlässigem Material infolge der stärkeren Konvergenz in diesem strahlungsdurchlässigen Material befindet.

   9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis k zur Einstellung eines astigmatisehen Bündels, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiteranordnung an ihrer Oberfläche mindestens ein Paar strahlung^empfindlicher Elemente mit parallelen streifenförmigen Teilelementen enthält, wobei die Teilelemente der beiden strahlungsempfindlichen Elemente unter einem Winkel zueinander innerhalb eines Oberflächengebietes angebracht sind.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, dass die Teilelemente der beiden strahlungsempfindliehen Elemente quer zueinander liegen.

   11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Detektionseinheit enthält, die ein erstes Signal abgeben kann, um die Teilelemente in einen für die Speicherung infolge von einfallebder Strahlung erzeugter Ladung geeigneten Anfangszustand zu bringen, und die ein von dem Detektor herrührendes Signal oder ein von diesem Signal abgeleitetes Signal an eine Regeleinheit abgeben kann, die ein Regelsignal für die Einstellung des Strahlungsbündels abgeben kann.

   12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiteranordnung an ihrer Oberfläche in den Stromwegen zwischen einer Anzahl von Teilelementen und dem gemein-

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   samen Detektor mit Feldeffekttransistoren versehen ist, deren Source-Zonen mit je einem Teilelement und deren Drain-Zonen mit dem Detektor verbunden sind, während die Feldeffekttransistoren einen gemeinsamen Gate-Anschluss für die Einstellung der Sperre aufweisen.

   13· Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper ein Oberflächengebiet von einem ersten Leitungstyp mit einer Anzahl erster Oberflächenzonen von einem zweiten dem ersten entgegengesetzten Leitungstyp, die die Teilelemente der strahlungsempfindlichen Elemente und die Source-Zonen der Feldeffekttransistoren bilden, enthält und mit mindestens einer zweiter Oberflächenzone versehen ist, die eine den Feldeffekttransistoren gemeinsame Drain-Zone bildet, während die Oberfläche zwischen den ersten Oberflächenzonen und der zweiten Oberflächenzone mit einer Schicht aus Isoliermaterial überzogen ist, auf der sich eine den Feldeffekttransistoren gemeinsame Steuerelektrode befindet. i4. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13i dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektrode eine Widerstandsmaterialschicht enthält.

   15· Vorrichtung nach Anspruch I3» sofern abhängig vom Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Oberflächenzonen Teilelemente des einen strahlungsempfindlichen Elements bilden und derart zwischen den Teilelementen des anderen strahlungsempfindlichen Elements angeordnet sind, dass die Oberflächenzonen, in Draufsicht betrachtet, streifenförmig und parallel sind, wobei die parallelen streifenförmigen Oberflächenzonen des einen strahlungsempfindlichen Elements einen Winkel mit den parallelen streifenförmigen Oberflächenzonen des anderen strahlungsempfindlichen Elements einschliessen. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper an seiner Oberfläche in den Stromwegen zwischen den Teilelementen und dem Detektor Bipolartransistoren enthält, deren Emitter mit je einem Teilelement und deren Kollektoren mit dem Detektor verbunden sind, während die Transistoren einen

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   gemeinsamen Basisanschluss aufweisen.

   17·' Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Teilelement einen pn-Übergang im Halbleiterkörper enthält, der eine Oberflächenzone völlig umschliesst.

   18. Halbleiteranordnung zur Anwendung in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 mit einem Halbleiterkörper mit an einer Oberfläche mindestens einem strahlungsempfindlichen Element, das Teilelemente zur Um-

   j0 Wandlung von Strahlung in Ladung enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilelemente sich zum Speichern erzeugter Ladung eignen und jedes Teilelement mit einer Source-Zone eines an der Oberfläche des Halbleiterkörpers gebildeten Feldeffekttransistors verbunden ist, wobei wenigstens

   j5 eine Anzahl von Feldeffekttransistoren mit miteinander verbundenen Steuerelektroden zur Einstellung einer gemeinsamen Sperre zwischen den Source-Zonen und den Drain-Zonen der ' Feldeffekttransistoren versehen ist, wobei diese Drain-Zonen miteinander verbunden sind und einen gemeinsamen Anschluss aufweisen, der einen Teil eines Detektors bilden kann.

   19· Halbleiteranordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldeffekttransistoren mit einer gemeinsamen Steuerelektrode eine gemeinsame Drain-Zone enthalten.

   20. Halbleiteranordnung nach Anspruch 18 oder 19f dadurch gekennzeichnet_v dass der Halbleiterkörper an seiner Oberfläche mit einem Oberflächengebiet von einem ersten Leitungstyp versehen ist, das mit mehreren voneinander ge-

   3Q trennten ersten Oberflächenzonen von einem zweiten dem ersten entgegengesetzten Leitungstyp, die zugleich Teilelemente des strahlungsempfindlichen Elements und Source-Zonen der Feldeffekttransistoren bilden, und mit mindestens einer zweiten Oberflächenzone vom zweiten Leitungstyp ver— sehen ist, die die Drain-Zone mindestens uiner Anzahl von Feldeffekttransistoren bildet, während die Oberfläche des Halbleiterkörpers zwischen den ersten Oberflächenzonen und der zweiten Oberflächenzone mit einer dielektrischen

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   Schicht versehen ist, auf der eine den Feldeffekttransistoren gemeinsame Steuerelektrode angebracht ist.

   21. Halbleiteranordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektrode Widerstandsmaterial enthält.

   22. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, sofern abhängig vom Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiteranordnung an ihrer Oberfläche mindestens ein Paar strahlungsempfindlicher Elemente enthält, wobei die zu jedem der zwei Elemente des Paares gehörigen ersten Oberflächenzonen, in Draufsicht betrachtet, sich praktisch senkrecht kreuzende Gruppen praktisch paralleler streifenförmiger Zonen bilden. 23· Halbleiteranordnung zur Anwendung in einer Vorrichtung nach Anspruch 16 mit einem Halbleiterkörper mit an einer Oberfläche mindestens einem strahlungsempfindlichen Element, das Teilelemente zur Umwandlung von Strahlung in Ladung enthält, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Teilelemente zum Speichern erzeugter Ladung eignen und jedes Teilelement mit dem Emitter eines an der Oberfläche des Halbleiterkörpers gebildeten'Transistors verbunden ist, wobei wenigstens eine Anzahl von Transistoren mit miteinander verbundenen Basen zur Einstellung einer Sperre im Stromweg zwischen dem Kollektor und dem Emitter des betreffenden Transistors versehen ist, wobei die Kollektoren mittels einer gemeinsamen Kontaktleitung, die einen Teil eines Detektors bilden kann, miteinander . verbunden sind. 2k. Halbleiteranordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Transistoren mit miteinander verbundenen Basen mit einem gemeinsamen Kollektorgebiet versehen sind.

   25. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper mindestens zwei strahlungsempfindliche Elemente enthält, wobei die Halbleiteroberfläche wenigstens ,in.der Stelle eines der s fcra^liingsempf indlichen Elemente mir einer Schicht aus einuin strahlungsdurchlässigen Material Überzogen ist.