DE3524765A1 - Verfahren zum herstellen einer durchsichtphotokathode - Google Patents
Verfahren zum herstellen einer durchsichtphotokathodeInfo
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- H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
- H01J9/12—Manufacture of electrodes or electrode systems of photo-emissive cathodes; of secondary-emission electrodes
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- H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
- H01J29/02—Electrodes; Screens; Mounting, supporting, spacing or insulating thereof
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- H01J2201/34—Photoemissive electrodes
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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.
Priority Applications (4)
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- 1986-05-24 EP EP86107082A patent/EP0211168B1/de not_active Expired
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Also Published As
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