DE3306450A1

DE3306450A1 - Anordnung zum aufnehmen oder wiedergeben von bildern und halbleiteanordnung zum gebrauch in einer derartigen anordnung

Info

Publication number: DE3306450A1
Application number: DE19833306450
Authority: DE
Inventors: Arthur Marie Eugene 5621 Eindhoven Hoeberechts
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1982-03-04
Filing date: 1983-02-24
Publication date: 1983-09-08
Also published as: IT8319837A0; ATA71383A; IE54968B1; HK61186A; CA1214489A; GB2117173B; GB8305746D0; NL8200875A; FR2522875B1; US4651052A; ES520233A0; GB2117173A; ES8404564A1; IT1161629B; FR2522875A1; IE830427L; AT392856B; JPS58175242A

Description

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Anordnung zum Aufnehmen oder Wiedergeben von Bildern und Ilalbleiterariordnung zum G-ebraucli in einer derartigen Anordnung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Aufnehmen oder Wiedergeben von Bildern mit Mitteln um einen Elektronenstrahl zu steuern und mit mindestens einer Halbleiteranordnung mit mindestens einer Halbleiterkathode, die an einer Hauptoberfläche eines Halbleiterkörpers mindestens ein Gebiet aufweist, das im Betriebszustand Elektronen ausstrahlen kann.

Eine derartige Anordnung ist aus der DE-OS 30 25 9^5 der Anrnelderin bekannt.

Ausserdem bezieht sich die Erfindung auf eine Halbleiteranordnung zum Gebrauch in einer derartigen Anordnung.

Eine Anordnung der obengenannten Art kann auch beispielsweise im Bereich der Elektronenmikroskopie oder Elektronenlithographie verwendet werden. Eine derartige Anordnung weist Mittel auf um den Elektronenstrahl derart zu steuern, dass dieser eine Stelle erreicht, an der im Falle der Elektronenmikroskopie bzw. Elektronenlithographie ein zu studierendes Präparat bzw. ein Halbleiterkörper, der beispielsweise mit Photolack bedeckt ist, angebracht werden kann.

Meistens jedoch enthält eine Anordnung zum Aufnehmen von Bildern eine Elektronenstrahlröhre, die als Kameraröhre wirksam ist, wobei als Auftreffplatte eine lichtempfindliche Schicht, wie beispielsweise eine photoleitende Schicht vorhanden ist. Bei einer Anordnung zum Wiedergeben von Bildern wird die Anordnung meistens eine Elektronenstrahlröhre enthalten, die als Bildröhre wirksam ist, während eine Schicht oder ein Zeilen- bzw. Punktmuster aus Leuchtstoff auf einer Auftreffplatte vorgesehen ist.

Bei Verwendung derartiger mit Halbleiterkathoden versehener Anordnungen können einige Probleme auftreten.

Ein erstes Problem dabei ist die Kühlung derartiger

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. 5.

Kathoden. Diese wird dadurch erschwert, dass die Halbleiterkörper sich im Betrieb in einem vakuum befinden und ausserdem meistens auf Durchführungsstiften in der Endwand eines Glasrohres befestigt sind. Durch die geringe Wärmeleitfähigkeit dieser Stifte und des Glases wird eine gute Abfuhr der in der Kathode verbrauchten Energie nach draussen erschwert. Ausserdem nimmt mit einer zunehmenden Anzahl Ausstrahlungspunkte die Anzahl Durchführungen meistens zu, weil jeder Ausstrahlungspunkt einzeln angesteuert werden können muss. Eine Zunahme der Anzahl Durchführungen erschwert das Herstellungsverfahren, während ausserdem die Gefahr vor Undichtigkeit und dadurch ein nicht einwandfreies Vakuum zunimmt. Dies lässt sich teilweise dadurch vermeiden, dass die Steuerung der Kathoden als integrierte Schaltungsanordnung ausgebildet wird, vorzugsweise in demselben Halbleiterkörper, in dem die Kathode verwirklicht wird. Der Verbrauch einer derartigen Schaltungsanordnung kann jedoch wieder zusätzliche Anforderungen an die Kühlung des Halbleiterkörpers stellen, deren Problematik obenstehend bereits beschrieben wurde.

Ausserdem tritt bei Verwendung mehrerer Ausstrahlungspunkte ein ganz anderes Problem auf und zwar ein Problem elektronenoptischer Art. In einem der Ausführungsbeispiele der genannten DE-OS 30 2$ $k5 wird ein HaIb- leiterkörper mit drei Halbleiterkathoden dargestellt, der auf der Unterseite mit einem leitenden Kontakt versehen ist, der ein den drei Kathoden gemeinsames p-leitendes Gebiet kontaktiert. Dieser gemeinsame Kontakt ist beispielsweise mit Erde verbunden, während die einzelnen Kathoden mit Hilfe positiver Spannungen an Kontakten angesteuert werden, die den jeweiligen Kathoden zugeordnete η-leitende Oberflächengebiete kontaktieren. Diese Spannungen müssen gegenüber Erde derart positiv sein, dass in dem zugeordneten pn-Ubergang Lawinenmultiplikation auftritt und die Kathode dadurch Elektronen ausstrahlt.

Beispielsweise durch Widerstandsänderungen in dem Ausgangsmaterial (in diesem Beispiel ein p-leitendes Substrat) und in Kontaktdiffusioxien können diese Spannungen für

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unterschiedliche Kathoden stark voneinander abweichen. Die gegenseitige Abweichung in ein und demselben Halbleiterkörper kann, auch abhängig von dem Ausmaas, in dem Elektronenmultiplikation erzeugt wird, etwa 2 V betragen, so dass aus unterschiedlichen Punkten an ein und derselben Hauptoberfläche Elektronen ausgestrahlt werden, wobei an dem einen Punkt die η-leitende Oberfläche ein Potential von beispielsweise etwa 6 V aufweist, während an einem anderen Punkt dieses Potential etwa 8 V beträgt.

Nachdem die Elektronen die Kathode verlassen haben, jieh.en sie in einem elektronenop tischen System meistens zunächst durch ein beschleunigendes elektrisches Feld, beispielsweise dadurch, dass sich in einem bestimmten Abstand ein Beschleunigungsgitter bzw. eine Beschleunigungselektrode befindet. Venn nun das Potential einer derartigen Beschleunigungselektrode 30 V beträgt, gehen die Elektronen, ausgestrahlt von dem einen Ausstrahlungspunkt, durch einen Potentialunterschied von etwa 14 V, während Elektronen die von einem anderen Ausstrahlungspunkt ausgestrahlt wurden, durch einen Potentialunterschied von etwa 12V gehen. Dies bedeutet, dass sie elektronenoptisch betrachtet ein anderes Verhalten aufweisen, was unerwünscht ist. Diese Erscheinung wird stärker auftreten, wenn die jeweiligen Ausstrahlungspunkte über mehrere Halbleiterkörper verteilt sind.

Aus elektronenoptischem Gesichtspunkt ist es daher erwünscht, dass alle ausstrahlenden Oberflächen praktisch das gleiche Potential aufweisen, das beispielsweise Erdpotential ist. Dies kann bei den Halbleiterkathoden der obengenannten Art dadurch erreicht werden, dass die ausstrahlenden Oberflächengebiete miteinander verbunden werden, beispielsweise durch eine hochdotierte η-leitende Oberflächenzone, gegebenenfalls kombiniert mit einem Metallisierungsmuster. Zum Ansteuern der jeweiligen pn—Übergänge (Aus» t, rahlungspunk (:e) muss dann an der Hauptoberfläche je Aiis.s l rahlungspunkt eine extra tiefe hochdotierte Kontaktfolie in dem Halbleiterkörper vorgesehen werden. Um dabei x\i hoho Ke ihenwider-s tände und gegebenenfalls eine gegen-

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seitlge Beeinflussung benachbarter Ausstrahlungspunkte
zu vermeiden, muss der Halblei terkörpez' ausserdem mit
hochdotierten p—leitenden vergrabenen Schichten vei'selien werden, die sich von der p-leitenden Kontaktzone bis

praktisch unter den zugeordneten pn-Ubergang erstrecken.

Abgesehen von den Nachteilen zusätzlicher Verfahrensschritte (p-leitende Kontaktzonen und vergrabene Schichten) tritt bei einer derartigen Lösung das Problem auf, dass wegen der Tatsache, dass jeder Ausstrahlungspunkt einzeln ansteuerbar sein muss, die Anzahl der Durchführungen der Elektronenstrahlröhre mit der Anzahl der
Ausstrahlungspunkte zunimmt. Dies führt wieder zu der
obenstehend bereits beschriebenen Problematik der Beibehaltung des Vakuums in der Elektronenstrahlröhre bzw. zu

¹S der Problematik der Kühlung des Halbleiterkörpers.

Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, die obengenannten Probleme wenigstens teilweise auszuschalten. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass dies 'dadurch erreicht werden kann, dass der Halbleiterkörper auf völlig andere Art und Weise in der Anordnung montiert wird als bisher für Halbleiteranordnungen mit kalten Kathoden üblich war.

Eine erfindungsgemässe Anordnung weist dazu das
Kennzeichen auf, dass der Halbleiterkörper auf der Seite der Hauptoberfläche an einem Träger befestigt ist, der

an der Stelle des für Elektronenausstrahlung geeigneten Gebietes mit einer Öffnung versehen ist.

Eine derartige Anordnung bietet mehrere Vorteile. Im Falle einer Elektronenstrahlröhre, bei der der Träger zugleich als Endwand wirksam ist, befindet sich der HaIbleiterkörper nun ausserhalb des evakuierten Raumes. Dies macht u.a. die Wärmeabfuhr des Halbleiterkörpers wesentlich einfacher. Ausserdem können auf dem Träger elektronische Hilfsfunktionen mit Hilfe üblicher Techniken verwirklicht werden.
Wenn der Halbleiterkörper mehrere Kathoden aufweist, sind diese vorzugsweise elektrisch unabhängig voneinander und mit einem für Elektronenausstrahlung geeigneten Gebieten zugeordneten gemeinsamen Anschluss versehen. Auf

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diese Weise können die Oberflächengebiete unterschiedlicher Ausstrahlungspunkte auf ein und dasselbe Potential, beispielsweise Erdpotential gebracht werden. Dies bedeutet, dass Elektronen unterschiedlicher Ausstrahlungspunkte einen praktisch identischen Potentialverlauf, bestimmt durch die Elektronenoptik und das Potential des gemeinsamen Anschlusses durchlaufen. Aus elektronenoptischem Gesichtspunkt ist dies vorteilhaft, weil damit Änderungen im Ausstrahlungsverhalten und dadurch in der durchlaufenen Elektronenbahn vermieden werden.

Um dio Ausstrahlungsgebiete auf Erdpotential axischliessen zu können, namentlich wenn sich mehrere Halbleiteranordnungen aui* dem Träger befinden, weist eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Anordnung das Kennzeichen auf, dass die Befestigung des Halbleiterkörpers am Träger ein elektrisch leitendes Material aufweist, das mit einer Oberflächenzone der Halbleiteranordnung elektrisch leitend verbunden ist.

Dies ermöglicht einen einwandfreien elektrischen Kontakt und fördert ein nahezu einheitliches Potential an den jeweiligen Oberflächengebieten.

Der Träger kann aus Glas oder Keramik mit einer Dicke zwischen 0,2 mm und 5 mm hergestellt sein.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Anordnung weist das Kennzeichen auf, dass die andere Seite des Trägers um die Öffnung in dem Träger herum wenigstens teilweise mit mindestens einer Elektrode versehen ist.

Eine derartige Elektrode kann als Beschleunigungselektrode wirksam sein, wie dies in der niederländischen Offenlegungsschrift Nr. 78009-87 vom 31. Juli 1979 beschrieben 1st. Auch kann eine derartige Elektrode zwecks Ablenkung, wie in der noch nicht veröffentlichten niederländischen Patentanmeldung Nr. 8104893 beschrieben ist,

" aufgeteilt sein.

Eine Halbleiteranordnung zum Gebrauch in.einer

Anordnung nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass diese einen Iialblei terkörper aufweist, der an einer

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Hauptoberfläche mit mehreren Halbleiterkathoden versehen ist, die elektrisch unabhängig voneinander sind und mit einem gemeinsamen Anschluss Tür den für Elektronenausstrahlung geeigneten Gebieten zugeordnete Oberflächengebiete versehen ist.

Mehrere Ausstrahlungsmechanismen sind dabei möglich. So kann beispielsweise das Phänomen einer Lawinenmultiplizierung von Elektronen benutzt werden, das auftritt, wenn ein pn-Ubergang in derKehrrichtung bei ausreichend hoher Spannung betrieben wird, wie u.a. in den bereits genannten Patentanmeldungen Nr. 7905470 und Nr. 7800987 beschrieben worden ist. Die darin dargestellte Beschleunigungselektrode kann einen Teil der Befestigung bilden, aber auch kann diese, wie bereits obenstehend erwähnt, auf der anderen Seite des Trägers befestigt werden, ohne dass, wie sich überraschenderweise gezeigt hat, der Wirkungsgrad der Kathode dadurch viel geringer wird als wenn die Beschleunigungselektrode unmittelbar auf einer Oxydschicht, die meistens dünner ist als der Träger, angeordnet wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der

Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Wiedergaberöhre, die eine erfindungsgemässe Anordnung enthält,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Einzelheit aus Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Abwandlung der Anordnung nach Fig. 2,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Halbleiteranordnung in Draufsicht zum Gebrauch in einer Anordnung nach der Erfindung,

Fig. 5 und Fig. 6 einen schematischen Schnitt gemäss den Linien V-V bzw. VI-VI in Fig. 4 einer Einzelheit einer derartigen Anordnung,

Flg. 7 eine Darstellung eines Teils einer anderen Abwandlung einer erfindungsgemässen Anordnung.

Die Figuren sind nicht massgerecht dargestellt,

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.AO.

wobei deutlichkeitshalber in den Schnitten insbesondere die Abmessungen in der Dickenrichtung stark übertrieben sind. Halbleiterzonen desselben Leitfähigkeitstyps sind im allgemeinen in derselben Richtung schraffiert; in den Figuren sind entsprechende Teile meistens mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung 1 nach der Erfindung mit einer Elektronenstrahlröhre, die als Wiedergaberöhre wirksam ist. Die hermetisch abgeschlossene Vakuumröhre endet trichterförmig, wobei die Endwand 3 auf der Innenseite mit einem Leuchtschirm 13 bedeckt ist. Die Röhre enthält; weiterhin Fokussierelektroden 6, 7> Ablenkplatten 8, 9 und ein (Schirm)Gitter 10. Die andere Endwand wird durch einen Träger 4 aus beispielsweise Keramik mit einer

^⁵ Dicke von 0,5 mm gebildet, die an der Stelle der Halbleiteranordnungen 20 mit Offnungen 5 versehen ist. Die Halbleiteranordnungen befinden sich daher auf der Aussenseite der eigentlichen Elektronenstrahlröhre und sind mittels einer hermetischen Thermokompressionsverbindung

^" am Träger 4 befestigt. Die ¥and der Vakuumröhre 2 ist durch eine hermetische Verbindung 18, die beispielsweise aus einer Glasverbindung oder einer Glas-Metallverbindung besteht, befestigt.In diesem Beispiel liegt die Verbindung 19 zwischen η-leitenden Oberflächenzonen 24 (siehe Fig. 2) der Halbleiteranordnung 20 und Metallspuren 11 , die beispielsweise mit Erde verbunden sind. Die Verbindung 12 schliesst die Halbleiteranordnung 20 an ein Metallisierungsmuster 11 auf dem Träger 4 an. Über das Metallisierungsmuster 11 ist die Halbleiteranordnung 20 in eine Schaltungsanordnung aufgenommen, in die weitere Schaltungselemente 15 aufgenommen sind. Die Schaltungselemente 15 sind in diesem Beispiel in eine flache Hülle 5¹ mit Leitern in nur einer Ebene (flat-pack) aufgenommen und in eine keramische oder Kunststoffhülle 52 (dual-in-line package), wobei. Konttiktleiter durch Offmingen i6 in dem Träger 4 das Mo t al J isieruii£y«nnjs ter 11 kontaktieren. Auf der Innenweite der Wiedergaberöhre befinden sich ausserdem auf dem Träger Ί um die Öffnungen 5 herum Elektroden 17, die als

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Beschleunigungselektroden oder Ablenkelektroden wirksam sein können, wie dies in den niederländischen Patentanmeldungen Nr. 7905470 und Nr. 8104893 beschrieben ist und deren Inhalt als in dieser Anmeldung enthalten be-

_c trachtet wird.
5

Die Halbleiteranordnung 20 enthält eine oder mehrere Halbleiterkathoden vom Lawinen-Durchschlag-Typ. Fig. 2 zeigt eine Einzelheit der Anordnung nach Fig. 1, in der eine derartige Halbleiteranordnung im Schnitt dargestellt ist. Die Halbleiteranordnung 20 enthält einen Halbleiterkörper 21 mit einem p-leitenden Substrat 25, auf dem eine p-leitende Oberflächenschicht 22 epitaxial angewachsen ist. Für eine gute Kontaktierung enthält der Halbleiterkörper weiterhin hochdotierte η-leitende Kontaktzonen 24 für

^g einen Kontakt 26. Das Substrat wird durch einen Kontakt kontaktiert. Der pn—Übergang 28 zwischen dem n-leitenden Gebiet 23 und der p-leitenden Schicht 22 wird im Betrieb derart in der Sperrichtung betrieben, dass durch Lawinenmultiplikation Elektronen erzeugt werden, die an der Oberfläche 29 auf dem Halbleiterkörper auftreten können. Dadurch, dass an der Stelle des p-leitenden Gebietes 30, das innerhalb der Öffnung 5 mit dem Gebiet 23 einen Teil des pn-Uberganges 28 bildet, die Durchschlagsspannung niedriger ist als an anderen Stellen, wird der Durchschlag hier eher auftreten und die Elektronenausstrahlung hauptsächlich an der Stelle dieses Gebietes mit verringerter Durchschlagspannung auftreten. Die Oberfläche 29 ist ausserdem innerhalb der Öffnung 5 noch mit einem Austrittspotential herabsetzenden Stoff 31, wie Cäsium oder Barium, versehen. Für eine weitere Beschreibung derartiger Kathoden und deren Wirkung sei auf die bereits genannte DE-OS 30 25 945 verwiesen.

Der Kontakt 26, der die ausstrahlende Oberfläche beispielsweise ringförmig einschliesst, ist durch Thermo— kompression vakuumdicht auf dem Metallisierungsmuster 11 auf dem Träger 4 befestigt. Damit ist die Verbindung 19 gebildet. In dem Träger 4 befindet sich eine kreisrunde Öffnung 5 an der Stelle der ausstrahlenden Oberfläche.

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AuT dei' anderen SeLLe des Trägers k befindet sich eine Elektrode 17» die ixi diesem Beispiel ebenfalls ringförmig und als Beschleunigungselektrode wirksam ist.

In der Anordnung nach den Fig. 1 und 2 werden die beiden Halbleiterkörper 21 über die Kontakte 26 an ein gemeinsames Metallisierungsmuster 11 angeschlossen, das beispielsweise mit Erde verbunden ist. Dadurch befinden sich auch die Oberflächen 29 der beiden Halbleiteranordnungen praktisch auf diesem Potential, so dass von diesen beiden Kathoden die Elektronen die Oberflächen 29 unter praktisch entsprechenden Bedingungen verlassen und zwar ein zu durchlaufendes beschleunigendes Feld, dessen erster Teil praktisch völlig durch die beschleunigende Elektrode (beispielsweise die Elektrode 17) bestimmt wird.

¹S Dadurch, dass der Halbleiterkörper sich nicht in dem eigentlichen Vakuum befindet, sondern auf der Aussenseite der Elektronenstrahlröhre, ist eine gute Abfuhr der in dem Halbleiterkörper aufgebrauchten Energie möglich.

So ist der Träger k gleichsam als äusserst wirksame Kühlflosse wirksam. Auch können gewünschtenfalls Kühlflossen in Form von Anpress- oder Kontaktfedern an der Metallisierungsschicht 27 angebracht werden.

Zum Schütze der Halbleiterkörper und insbesondere der Verdrahtung 12 kann das Ganze mit einer Kappe abgedeckt werden, gegebenenfalls gefüllt mit einer wärmeleitenden elektrisch isolierenden Paste. Nötigenfalls kann in dieser Kappe ein Vakuum herrschen, beispielsweise wenn die Verbindung 19 nicht vakuumdicht zu sein braucht, wie dies beispielsweise bei Verwendung für die Elektronenmikroskopie auftreten kann.

Ein weiterer Vorteil einer derartigen Anordnung bestellt darin, dass die Halbleiteranordnung 20 auf einfache Weise in eine Steuerschaltung eingepasst werden kann, die auf dem Träger '+ mit Hilfe der Schaltungselemente

"" 15 vo!'wirklich.I wird. Der eine Kontakt 26 der Kathode ist bereits über die Verbindung 19 und das MetallisierungsmuMter 11° in eine derartige Schaltungsanordnung aufgenommen, während der auf dem Kontakt 2.7 befestigte Ver—

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bindungsdraht 12 anderswo mit dem Muster 11 verbunden werden kann.

Die in Fig. 1 mechanisch, getrennt dargestellten Anordnungen 20 können gewünschtenfalls in ein und dem-

S selben Halbleiterkörper verwirklicht werden. Der als Endwand wirksame Träger k, der in dem betreffenden Beispiel flach ist, kann dabei innerhalb gewisser Grenzen einigermassen gekrümmt sein, was elektronenoptisch günstig sein kann wegen der dadurch entstehenden Möglichkeiten, BiIdfehler zu korrigieren.

In der Anordnung nach Fig. 3 ist die Metallverbindung 19 durch eine Dichtung 33 aus hermetisch dichtendem isolierendem Werkstoff, wie beispielsweise Glas oder Klebstoff, ersetzt worden, während die Verbindung zwischen der Kontaktzone 2k und dem Metallisierungsmuster 11 nun durch eine freitragende leitende Fläche 3k, die die Zone 2k kontaktiert, gebildet wird.

Das Schirmgitter (io) wird dabei beispielsweise mit einer Laserverbindung auf dem Träger k befestigt, während die Röhre 2 auf dem Träger 4 mit einer vakuumdichten Verbindung durch übliche Techniken, wie beispielsweise durch Thermokompression, befestigt wird.

Weiterhin haben die Bezugszeichen dieselbe Bedeutung wie in Fig. 2 mit der Ausnahme des η-leitenden Gebietes 35· Dadurch, dass in dem p-leitenden Gebiet 25 in der Anordnung nach Fig. 2 dieses η-leitende Gebiet diffundiert wird, geht die Wirkung der Kathode nicht verloren, denn im Betrieb wird der pn-Ubergang 36 zwischen dem n-leitenden Gebiet 35 und dem p-leitenden Substrat 25 in Vorwärtsrichtung betrieben. Andererseits wird jedoch, wenn der Anschluss 12 gegenüber dem des Gebietes 2k positiv ist, der pn-Ubergang 35 über einen grossen Teil der zugeordneten Oberfläche einen Lawinenstrom führen. Die damit einhergehende Verlustleistung ist derart, dass die HaIbleiteranordnung gewünschtenfalls als Ausheizelement wirksam sein kann, damit in der Röhre 2 oder in einem grösseren Raum, beispielsweise wenn eine Anordnung nach der Erfindung als Ganzes in einem grösseren Vakuumraum untergebracht ist,

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ein gu fc e κ V akutini e ν zielt wird.

In der Anordnung der Fig. 4, 5 und 6 sind mehrere Halbleiterkathoden in ein und demselben Halbleiterkörper verwirklicht. Die ausstrahlenden Gebiete sind in der Draufsicht der Halbleiteranordnung durch kreisförmige Öffnungen 37 in der gemeinsamen Kontaktmetallisierung 2.6 dargestellt, während das Gebiet, das durch die Öffnung 5 in dem Träger 4 freigelassen wird, durch eine gestrichelte Linie 38 (Fig. 4) angegeben ist. Wenn die KontaktmetalIisierung 26 mit Erde verbunden ist, befindet sich die ganze Oberflächenschicht 23 wieder praktisch auf demselben Potential mit den obengenannten Vorteilen aus elektronenoptischem Gesichtspunkt.

Die jeweiligen Halbleiterkathoden mit ausstrahlenden pn-Ubergängen 28 sind durch V-Rillen 41 voneinander getrennt, die sich bis in die gemeinsame η-leitende Oberflächenschicht 23 erstrecken und auf diese Weise die Kathoden isolieren. In den Rillen ist die Siliziumoberfläche in diesem Beispiel mit einer Oxydschicht 42 bedeckt, gewünschtenfalls können die Rillen völlig mit beispielsweise polykristallinem Silizium gefüllt werden. Die Kontaktmetallisierungen 27, die die p-leitenden Gebiete kontaktieren, können wieder mittels eines Drahtes mit dem Metallisierungsmuster 11 auf dem Träger 4 verbunden werden.

In dem betreffenden Beispiel ist durch eine tiefe ρ -Kontaktdiffusion 25 und eine Kontaktmetallisierung 39 ein Kontakt an der Oberfläche 29 verwirklicht. Die Kontaktmetallisierung 39 kann wieder unmittelbar über eine Verbindung an dem Metallisierungsmuster 11 befestigt werden.

Die Metallisierungsschicht 27 ist in diesem Beispiel als niederohmige Verbindung zwischen dem bestimmten ausstrahlenden Gebiet, das durch den Kontakt 39 angesteuert wird und der hochdotierten p-leitenden Kontaktzone 25 an der Stelle dieses Kontaktes 39 wirksam. Statt durch eine

^ direkte Verbindung kann der Kontakt 39 auch mit dem Muster 11 mittels einer frei tragenden Verbindung (beam-lead) verbunden werden, was in Fig. ό durch eine gestrichelte Linie <lO angegeben ist. Weiterhin haben die Bezugszeichen

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wieder dieselbe Bedeutung wie in den vorhergehenden Figuren; deutlichkeitshalber sind andere Elemente der Elektronenstrahlröhre als die Wand 2 nicht dargestellt.

Fig. 7 zeigt zum Schluss eine Anordnung, bei der die vakuumdichte Verbindung 19 zwischen der Metallisierung 11 und der Halbleiteranordnung zwischen der Metallisierung 11 und einer Beschleunigungselektrode 43 gebildet wird, die auf dem Halbleiterkörper um eine Öffnung 44 herum angeordnet und die durch ein Oxyd 46 von dem Halbleiterkörper getrennt ist; eine derartige Halbleiterkathode, bei der der für Ausstrahlung benutzte pn-Ubergang 28 die Oberfläche 29 schneidet, ist in der bereits genannten niederländischen Patentanmeldung Nr. 78ΟΟ987 beschrieben worden. Um dabei das η-leitende Gebiet 23 anschliessen zu können, ist die Anordnung mit einer Kontaktmetallisierung 26 versehen, die ein Muster 11 auf dem Träger 4 kontaktierfc. Weiterhin haben die Bezugszeichen wieder dieselbe Bedeutung wie in den vorhergehenden Figuren.

Es ist selbstverständlich, dass sich die Erfindung nicht auf die obengenannten Beispiele beschränkt sondern dass für den Fachmann im Rahmen der Erfindung viele Abwandlungen möglich sind. So braucht beispielsweise die Verbindung 19 nicht immer väkummdicht zu sein, beispielsweise wenn der Träger mit der Halbleiteranordnung einen Teil eines grösseren Ganzen bildet, das evakuiert wird, wie im Falle eines Elektronenmikroskopen oder bei lithographischer Anwendung.

Statt Isolierung durch V-Rillen können in Fig. 5 die Kathoden auch durch örtliche Oxydierung voneinander

^O getrennt werden. An der Hauptoberfläche 2^ können nötigenfalls, wie in der Halbleitertechnologie üblich, andere Halbleiterelemente für mehrere Zwecke verwirklicht werden.

Auch beschränkt sich die Anordnung nicht auf Kathoden, in denen die Ausstrahlung durch Durchschlag bewirkt wird, sondern es können Kathoden mit mehreren anderen Ausstrahlungsmechanismen benutzt werden.

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Leerseite

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

Anordnung zum Aufnehmen oder Wiedergeben von Bildern mit Mitteln um einen Elektronenstrahl zu steuern und mit mindestens einer Halbleiteranordnung· mit mindestens einer Halbleiterkathode, die an der Hauptoberfläche eines HaIbleiterkörpers mindestens ein Gebiet aufweist, das im Gebrauchszustand Elektronen ausstrahlen kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper auf der Seite /**· der Hauptoberfläche an einem Träger befestigt ist, der

an der Stelle des für Elektronenausstrahlung geeigneten Gebietes mit einer Öffnung versehen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiteranordnung mehrere Halbleiterkathoden aufweist, die elektrisch unabhängig voneinander sind und mit einem den für Elektronenausstrahlung geeigneten Gebieten zugeordneten Oberflächengebieten gemeinsamen Anschluss versehen sind.

3· Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung des Halbleiterkörpers an dem Träger eine Schicht leitenden Materials auf dem HaIbleiterkörper aufweist, die mit Fenstern an der Stelle der ^f für Elektronenausstrahlung· geeigneten Gebiete versehen ist.

4. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung des Halbleiterkörpers an dem Träger ein elektrisch leitendes Material aufweist, das mit einer Oberflächenzone der Halbleiteranordnung elektrisch leitend verbunden ist. 5· ■ Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger auf der Seite des Halbleiterkörpcrs mit einer elektrisch leitenden Spur versehen ist, die die leitende Schicht der Befestigung elektrisch kontaktiert.

6. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung des Halb-

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leitcrkörpers απ dem Träger vakummdicht ist und die Anordnung zugleich, mit einer Auftreffplatte in einer evakuierten Elektronenstralilrohre versehen ist, die vakuumdicht auf der anderen Seite des Trägers befestigt ist.

7· Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die andere Seite des Trägers als die, auf der die Halbleiteranordnung befestigt ist, um die Öffnung in dem Träger herum wenigstens teilweise mit mindestens einer Elektrode versehen ist.

8. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Trägers höchstens 10 mm beträgt.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Trägers zwischen 0,2 und 3 mm beträgt.

10. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger aus Glas oder Keramik besteht.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterkathode durch Rillen elektrisch voneinander getrennt sind.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen ge±"üllfc sind.

13· Halbleiteranordnung zum Gebrauch in einer Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiteranordnung einen Halbleiterkörper aufweist, der an einer Hauptoberfläche mit mehreren Halbleiterkathoden versehen ist, die elektrisch unabhängig voneinander und mit einem gemeinsamen Anschluss für den für Elektronenausstrahlung geeigneten Gebieten zugeordnete Oberflächengebiete versehen ist.

"\k. Halbleiteranordnung nach Anspruch 13« dadurch .gekennzeichnet, dass die Halbleiterkathode in dem Halbleiterkörper einen pn-Ubergang aufweist zwischen einem an eine Oberfläche des Halbleiterkörpers grenzenden n-leitenden Gebiet und einem p-leitenden Gebiet, wobei durch Anlegen einoj· Spannung in Kehrrichtung an den pn-Ubergang in dem Ha I b 1 ο i lorkörpor durch Lawinenriiul tipi izierung Elektronen erzeugt werden, die aus dem llalbleiterkörper heraustreten

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können.

15· Halbleiteranordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das p-leitende Gebiet durch einen injizierenden pn—Übergang kontaktiert wird.

16. Halbleiteranordnung nach Anspruch 14 oder I5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere η-leitende Oberflächengebiete durch ein oder mehrere η-leitende Oberflächengebiete miteinander verbunden sind und mehrere Halbleiterkathoden durch Rillen gegenüber einander isoliert sind, die von der gegenüberliegenden Oberfläche bis in die η-leitenden Oberflächengebiete ragen.

17· Halbleiteranordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen mit elektrisch isolierendem Material gefüllt sind.