DE3524765A1 - Verfahren zum herstellen einer durchsichtphotokathode - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Durchsichtphotokathoden, auch als invertierte Trans­ missionskathoden bezeichnet, werden üblicherweise so hergestellt, daß in einem Epitaxie-Verfahren auf ein Halbleitersubstrat eine mehrschichtige, großflächige Heterostruktur aufgewachsen wird. So werden z. B. auf ein Substrat in einem Flüssigphasenepitaxie-Verfahren aus entsprechenden Schmelzen nacheinander eine Ätz­ stoppschicht, eine aktive Halbleiterschicht und eine Schutzschicht aufgebracht. Nachdem auf die Schutz­ schicht zweckmäßig noch pyrolitisch ein Haftbelag aufgebracht wurde, wird diese Mehrschichtenscheibe mit einem Träger, bevorzugt aus Glas, verbunden, z.B. durch Temperaturbehandlung in einem Ofen. Danach werden durch Ätzen Teile der Mehrschichtenscheibe, insbesondere das Substrat ganz oder teilweise ent­ fernt. Die einzelnen Schichtdicken liegen in der Größenordnung von wenigen µm. Die Größe der Mehrschichten-Halbleiterscheibe ist üblicherweise gleich oder kleiner als die Trägerfläche, auf der sie aufgebracht wird. Das hierzu verwendete Verfahren ist bekannt, z. B. aus der DE-OS 25 50 056.

Als nachteilig traten häufig Schwierigkeiten bei der Kontaktierung der aktiven Halbleiterschicht sowie unerwünschte Entladungserscheinungen beim Betrieb von Bildverstärkerröhren mit einer solchen Photokathode auf, als deren Ursache Unregelmäßigkeiten an den Rändern der Photokathode ermittelt wurden.

Diese Unregelmäßigkeiten rührten offenbar daher, daß beim Wegätzen insbesondere des Substrates nach dem Aufbringen der Mehrschichten-Halbleiterscheibe auf den Glasträger trotz Verwendung von Abdeckungen am Rand auch Teile der aktiven Halbleiterschicht zwi­ schen der Stoppschicht und der Schutzschicht heraus­ gelöst wurden, und nachfolgend dann Teile dieser benachbarten Schichten abbröckelten. Diese Unregel­ mäßigkeiten beeinträchtigten einerseits z. B. durch Aufdampfen erzeugte Kontaktierungen und andererseits gaben sie Anlaß zu unerwünschten Entladungserschei­ nungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Her­ stellungsverfahren der eingangs genannten Art anzu­ geben, das das Entstehen der beschriebenen Unregel­ mäßigkeiten an den Rändern solcher Photokathoden weitgehend verhindert.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch das beschriebene Verfahren lassen sich exakt begrenzte Photokathoden mit zuverlässiger Kontaktie­ rung herstellen. Die Ätzvorgänge, insbesondere das Wegätzen des Substrates ist vereinfacht, da keine umfangreiche Abdeckungsmaßnahmen am Substratrand mehr erforderlich sind.

Das Verfahren wird nachfolgend anhand des in den Fig. 1 bis 5 dargestellten bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiels näher beschrieben.

In den Figuren, die einzelne Stadien eines Herstel­ lungsverfahrens zeigen, sind gleiche Teile mit glei­ chen Ziffern bezeichnet.

Die Fig. 1 zeigt im Querschnitt einen Ausschnitt einer Mehrschichten-Halbleiterscheibe. Auf dem Sub­ strat 1 sind die Schichten 2, 3 und 4 bevorzugt in einem Epitaxieverfahren übereinanderliegend aufge­ bracht. Das Substrat 1 besteht bevorzugt aus einem GaAs-Halbleiterplättchen. Die Schicht 2, die die Funktion einer Ätzstoppschicht hat, ist bevorzugt eine Zn-dotierte GaAlAs-Schicht. Die Schicht 3 ist die aktive Halbleiterschicht aus Zn-dotiertem GaAs und die Schicht 4, die die Funktion einer Anglasungs- Schutzschicht hat, ist wiederum eine Zn-dotierte GaAlAs-Schicht. Die aktive GaAs-Schicht 3 liegt also zwischen zwei GaAlAs-Schichten 2 und 4. Zweckmäßig ist noch eine Schicht 5 als Anglasungshaftschicht vorgesehen, die z. B. aus pyrolitisch aufgebrachtem Si₃N₄ oder aus SiO₂ besteht.

Die Fig. 2 zeigt die Mehrschichten-Halbleiterschei­ be, nachdem sie in einem Anglasungsofen mit der Haftschicht 5 mit einem Glasträger 6 verbunden wurde. Dabei wurde diese Verbindung erfindungsgemäß so vorgenommen, daß ein überstehender Rand 7 der Mehr­ schichtenscheibe gebildet wird. Zu diesem Zweck wird die Mehrschichtenscheibe größer ausgebildet als die Verbindungsfläche 10 des Trägers 6. Danach erfolgt dann das Wegätzen des Substrats 1 mit einem Ätzmit­ tel, das die Stoppschicht und die Anglasschicht nicht angreift, wodurch sich das in Fig. 3 gezeigte Ver­ fahrens-Zwischenprodukt ergibt. Es zeigt sich, daß durch das Abätzen des Substrats 1 am Rand auch ein Teil 8 der aktiven Halbleiterschicht 3 herausgeätzt wurde. Gemäß der Erfindung soll der überstehende Rand 7 der Mehrschichtenscheibe mindestens so groß sein, wie eine Ausätzung 8 der Schicht 3 auftreten kann.

In Fig. 4 ist die Photokathode in einem Stadium gezeigt, nachdem der überstehende Rand 7, in dem die Ausätzungen 8 am Umfang der Schicht 3 vorhanden sind, durch mechanische Bearbeitung zum Beispiel durch Abbrechen oder mittels Ultraschall oder Laserbestrah­ lung entfernt wurde.

Es ist nunmehr eine exakte Randfläche 9 vorhanden, die keine Einbuchtungen mehr aufweist. In weiteren Schritten kann nun die Ätzstoppschicht ganz oder teilweise entfernt werden und z. B. durch Aufdampfen von Metall eine elektrische Kontaktierung der aktiven Halbleiterschicht 3 vorgenommen werden.

In Fig. 5 ist eine bevorzugte Ausführungsform dar­ gestellt, bei der die Ätzstoppschicht 2 in der Mitte 11 weggeätzt ist, so daß nur ein ringförmiger Rand der Stoppschicht 2 zurückbleibt. Infolge der exakten Begrenzung am Rand treten keine Kontaktierungsschwie­ rigkeiten mehr auf. Durch die glatte Randbegrenzung wird ferner die Gefahr des Auftretens von Spitzenent­ ladungen und Glimmentladungen beim Betrieb der Photokathode in einer Bildverstärkerröhre weitgehend vermieden.

Claims (8)

1. Verfahren zum Herstellen eine Durchsicht-Photo­ kathode bei dem eine Seite eines scheibenförmigen Halbleiter-Substrats mit mehreren übereinanderliegen­ den Schichten versehen wird, wovon eine Schicht die aktive Photokathoden-Halbleiterschicht ist, dann diese Mehrschichtenscheibe mit der Schichtseite mit einer Oberfläche eines Trägers verbunden wird und dann an den freiliegenden Oberflächen der Mehrschich­ tenscheibe chemische und/oder mechanische Abtragungen am Substrat vorgenommen werden, dadurch gekennzeich­ net, daß die Mehrschichtenscheibe größer ausgebildet wird als die Oberfläche des Trägers, daß die Mehr­ schichtenscheibe so auf die Trägerfläche aufgebracht wird, daß sie allseitig übersteht, daß dann chemische Abtragungen vorgenommen werden und daß nach Durchfüh­ rung der chemischen Abtragungen am Substrat zumindest die überstehenden Teile der Mehrschichtenscheibe mechanisch entfernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die chemischen Abtragungen durch Ätzen vorgenommen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das Substrat aus Gallium­ arsenid besteht und zumindest die anschließenden Schichten und die aktive Photokathoden-Halbleiter­ schicht nach einem Epitaxieverfahren aufgebracht werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Substrat eine Stoppschicht, dann eine aktive Photokathoden-Halblei­ terschicht und dann eine Schutzschicht epitaktisch sowie gegebenenfalls ein Haftbelag aufgebracht werden und nach Verbinden dieser Mehrschichtenscheibe mit dem Träger das Substrat ganz oder teilweise chemisch weggeätzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß beim Abätzen der Stopp­ schicht der Randbereich abgedeckt ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrschichtenscheibe mit einem Träger aus Glas verbunden wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht mit gleicher oder ähnlicher Zusammensetzung hergestellt wird wie die Stoppschicht.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schutzschicht und die Stoppschicht aus GaAlAs hergestellt werden.