DE3617229C2 - Radiation detector - Google Patents

Radiation detector

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strahlungsdetektor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein Festkörper-Bilderzeuger dieser Art ist z. B. aus der Zeitschrift "Photonics Spectra" (Sept. 1985), Seiten 103, 104, 106, 108, 110, 112 und 113 be­ kannt. The present invention relates to a radiation detector the preamble of claim 1. A solid-state image generator this type is e.g. B. from the magazine "Photonics Spectra" (Sept. 1985), pages 103, 104, 106, 108, 110, 112 and 113 be knows.  

Der Abstand zwischen den einzelnen Detektorelementen ist sehr ge­ ring. Er ist im allgemeinen kleiner als die Diffusionslänge der Minoritätsträger in dem Substrat. Hierdurch entstehen Schwierig­ keiten nach Art eines optischen Übersprechens, wenn Minoritäts­ träger zu einem benachbarten Element gelangen.The distance between the individual detector elements is very ge ring. It is generally smaller than the diffusion length of the Minority carriers in the substrate. This creates difficulties in terms of optical crosstalk when minority to reach a neighboring element.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, optische und elektrische Übersprecherscheinungen bei Mehr-Element-Detektoren durch Anwendung einfacher Techniken zu vermeiden.The present invention has for its object optical and electrical crosstalk in multi-element detectors avoid using simple techniques.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the in claim 1 specified features solved.

Durch Aufbringen der beschriebenen elektrisch mit dem Substrat verbundenen metallischen Abdeckschicht, die für die zu detektie­ rende Strahlung, d. h. für die IR-Strahlung undurchlässig ist, wird eine Abdeckmaske erzeugt, die für jedes einzelne Detektore­ lement ein optisches Fenster aufweist. Die Form der Öffnung be­ stimmt dabei die Form des optischen Fensters. Die anderen Berei­ che des Substrats, insbesondere die Spalten zwischen den einzel­ nen Elementen, werden gegen die IR-Strahlung abgedeckt, d. h. es wird verhindert, daß in den Bereichen des Substrats die nicht als Detektorelemente wirken sollen, Minoritätsträger entstehen, die ein unerwünschtes Übersprechen verursachen. Die beschriebene Po­ tentialgebung der Abdeckmaske vermeidet störende Potentialaufla­ dungen dieser Maske.By applying the described electrically to the substrate connected metallic cover layer, which is used for the detection emitting radiation, d. H. is impermeable to IR radiation, a mask is created for each individual detector element has an optical window. The shape of the opening the shape of the optical window is correct. The other areas surface of the substrate, especially the gaps between the individual NEN elements are covered against IR radiation, d. H. it It is prevented that in the areas of the substrate not as Detector elements should act, minority carriers arise that cause unwanted crosstalk. The described Po Potentialization of the mask avoids disturbing potential of this mask.

Anhand des in der Figur dargestellten bevorzugten Ausführungsbei­ spiels wird die Erfindung näher erläutert.Based on the preferred embodiment shown in the figure game, the invention is explained in more detail.

Die Figur zeigt schematisch den Querschnitt durch ein Detektore­ lement eines IR-Detektors. Das Substrat 2 besteht aus n-dotiertem InSb und der der Strahlung 10 zugewandte Oberflächenbereich 1 ist p-dotiert. Durch bekannte Ätzprozesse werden die einzelnen Detek­ torelemente separiert. Die gesamte Oberfläche des Substrats, also sowohl die n-dotierten als auch die p-dotierten Oberflächenberei­ che werden mit einer Isolierschicht 3 überzogen, die bevorzugt aus einer aufgedampften Siliziumoxydschicht besteht. Lediglich im Bereich der elektrischen Kontaktierung 5 besitzt diese Isolier­ schicht eine Öffnung, durch welche hindurch die Kontaktierungsschicht 8 direkt mit der p-Zone 1 des Detektorelementes verbunden ist. Die Kontaktierungschicht 8 besteht bevorzugt aus einem metallischen Mate­ rial, das für die zu detektierende IR-Strahlung 10 undurchlässig ist, so daß an dieser Stelle bei Auftreffen von IR-Strahlung keine Minoritätsträger auftreten können.The figure shows schematically the cross section through a detector element of an IR detector. The substrate 2 consists of n-doped InSb and the surface region 1 facing the radiation 10 is p-doped. The individual detector elements are separated by known etching processes. The entire surface of the substrate, that is to say both the n-doped and the p-doped surface regions, are coated with an insulating layer 3 , which preferably consists of a vapor-deposited silicon oxide layer. Only in the area of the electrical contact 5 does this insulating layer have an opening through which the contact layer 8 is directly connected to the p-zone 1 of the detector element. The contacting layer 8 preferably consists of a metallic material which is impermeable to the IR radiation 10 to be detected, so that no minority carriers can occur at this point when IR radiation is incident.

Um zu verhindern, daß IR-Strahlung auf andere Oberflächenbereiche des Substrats mit Ausnahme des gewünschten Detektorbereiches 4 auftrifft, ist eine für IR-Strahlung undurchlässige Metallschicht 7 auf die Isolierschicht 3 aufgebracht. Diese metallische Abdeck­ schicht 7 wird elektrisch leitend mit dem n-dotierten Substrat 2 verbunden. Dies erfolgt zweckmäßig an einer außerhalb der Detek­ torelementenzeile liegenden Stelle. Sie bildet eine metallische Abdeckmaske, deren Öffnungen im Detektorbereich 4 optische Fen­ ster für die zu detektierende IR-Strahlung 10 darstellen. Die me­ tallische Abdeckmaske 7 besteht bevorzugt aus aufgedampftem Me­ tall und ist insbesondere dreischichtig aufgebaut. Es wird zweck­ mäßig zunächst eine Chromschicht 71 aufgedampft. Auf diese Chrom­ schicht 71 wird dann eine Goldschicht 72 aufgedampft, die im we­ sentlichen als die strahlungsundurchlässige Metallschicht wirkt. Auf diese Goldschicht 72 wird dann wiederum eine dünne Chrom­ schicht 73 aufgedampft. Es hat sich gezeigt, daß eine solche aus drei Schichten bestehende Abdeckmaske zum einen sehr gut an den verwendeten Isolierschichten haftet und zum anderen eine sehr gute optische Abschirmung gegen die IR-Strahlung bewirkt.In order to prevent IR radiation from striking other surface areas of the substrate with the exception of the desired detector area 4 , a metal layer 7 which is impermeable to IR radiation is applied to the insulating layer 3 . This metallic cover layer 7 is electrically conductively connected to the n-doped substrate 2 . This is expediently carried out at a point outside the detector element row. It forms a metallic mask, the openings in the detector area 4 represent optical windows for the IR radiation 10 to be detected. The metallic cover mask 7 is preferably made of evaporated metal and is in particular constructed in three layers. It is expedient first to evaporate a chrome layer 71 . A gold layer 72 is then evaporated onto this chrome layer 71 , which acts essentially as the radiation-impermeable metal layer. A thin chrome layer 73 is then in turn evaporated onto this gold layer 72 . It has been shown that such a mask consisting of three layers on the one hand adheres very well to the insulating layers used and on the other hand provides very good optical shielding against IR radiation.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, auf diese metallische Abdeckmaske 7 eine weitere Isolierschicht 6 aufzubringen. Diese dient unter anderen dazu, das Aufbringen der Kontaktierungsschicht 8 für die p-Zone zu ermöglichen. Auf dieser Isolierschicht 6 kann die Kontaktierungsschicht 8 dann beliebig geformt geführt werden. According to a preferred embodiment, it is advantageous to apply a further insulating layer 6 to this metallic mask 7 . Among other things, this serves to enable the application of the contacting layer 8 for the p-zone. The contacting layer 8 can then be guided in any shape on this insulating layer 6 .

Die Dicke der im Bereich der optischen Fenster 4 befindlichen Teile der Isolierschichten 3 und 6 wird zweckmäßig so gewählt, daß sie als reflexmindernde Vergütungsschicht wirkt.The thickness of the parts of the insulating layers 3 and 6 located in the region of the optical windows 4 is expediently chosen so that it acts as a reflection-reducing coating.

Claims (10)

1. Strahlungsdetektor mit einem Halbleitersubstrat, dessen der zu detektierenden Strahlung zugewandte Oberfläche mehrere Detek­ torelemente sowie eine für die zu detektierende Strahlung durch­ lässige Isolierschicht und darauf eine für die zu detektierende Strahlung undurchlässige metallische Abdeckmaske aufweist, die mit den einzelnen Detektorelementen zugeordneten Öffnungen verse­ hen ist, derart, daß ein Auftreffen der zu detektierenden Strah­ lung auf andere Oberflächenbereiche des Substrats als auf die De­ tektorelemente im wesentlichen unterbunden wird, dadurch gekenn­ zeichnet,
daß die Detektorelemente jeweils aus einem ersten und einem zweiten Halbleiterschichtbereich entgegengesetzten Leitungstyps bestehen,
daß der der zu detektierenden Strahlung zugewandte erste Schichtbereich mit einer Kontaktierungselektrode versehen ist, und
daß die zweiten Schichtbereiche mit der metallischen Abdeckmaske elektrisch leitend verbunden sind.
1. Radiation detector with a semiconductor substrate, the surface facing the radiation to be detected a plurality of detector elements and one for the radiation to be detected by a casual insulating layer and thereon an impermeable metallic radiation mask for the radiation to be detected, which is provided with the individual detector elements assigned openings , in such a way that an impact of the radiation to be detected on surface areas of the substrate other than the detector elements is substantially prevented, characterized in that
that the detector elements each consist of a first and a second semiconductor layer region of opposite conductivity type,
that the first layer region facing the radiation to be detected is provided with a contacting electrode, and
that the second layer areas are electrically conductively connected to the metallic mask.
2. Strahlungsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Abdeckmaske (7) aus Schichten wenigstens zweier unterschiedlicher Metalle besteht.2. Radiation detector according to claim 1, characterized in that the metallic mask ( 7 ) consists of layers of at least two different metals. 3. Strahlungsdetektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Abdeckmaske (7) aus drei übereinanderliegen­ den Schichten (71, 72, 73) besteht, von denen die mittlere eine Goldschicht (72) ist.3. Radiation detector according to claim 2, characterized in that the metallic mask ( 7 ) consists of three superimposed layers ( 71 , 72 , 73 ), of which the middle is a gold layer ( 72 ). 4. Strahlungsdetektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Goldschicht (72) zwischen zwei Chromschichten (71, 73) angeordnet ist. 4. Radiation detector according to claim 3, characterized in that the gold layer ( 72 ) between two chrome layers ( 71 , 73 ) is arranged. 5. Strahlungsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Abdeckmaske (7) durch Auf­ sputtern hergestellt ist.5. Radiation detector according to one of claims 1 to 4, characterized in that the metallic mask ( 7 ) is made by sputtering. 6. Strahlungsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (3) auf dem Substrat eine Siliziumoxydschicht ist.6. Radiation detector according to one of claims 1 to 5, characterized in that the insulating layer ( 3 ) on the substrate is a silicon oxide layer. 7. Strahlungsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Isolierschicht (6) auf der der zu detektierenden Strahlung (10) zugewandten Seite der metalli­ schen Abdeckmaske (1) angeordnet ist.7. Radiation detector according to one of claims 1 to 6, characterized in that a further insulating layer ( 6 ) on the side of the metallic mask ( 1 ) facing the radiation ( 10 ) to be detected is arranged. 8. Strahlungsdetektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Kontaktierungsschichten (8) zur elektrischen Kontaktierung der einzelnen Detektorelemente auf der weiteren Isolierschicht (6) vorgesehen sind, und daß die metallische Abdeckmaske (7) mit zusätzlichen Öffnungen (5) zur isolierten Durchführung der Kon­ taktierungsschichten (8) zur Kontaktierung der Detektorelemente versehen ist.8. Radiation detector according to claim 7, characterized in that contacting layers ( 8 ) for electrical contacting of the individual detector elements on the further insulating layer ( 6 ) are provided, and that the metallic cover mask ( 7 ) with additional openings ( 5 ) for insulated implementation of the con Taktierungsschichten ( 8 ) is provided for contacting the detector elements. 9. Strahlungsdetektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierungsschichten (8) aus für die zu detektierende Strahlung (10) undurchlässigem Material, insbesondere Metall, be­ stehen.9. Radiation detector according to claim 8, characterized in that the contacting layers ( 8 ) for the radiation to be detected ( 10 ) impermeable material, in particular metal, be. 10. Strahlungsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Isolierschicht (3) und/oder der weiteren Isolierschicht (6) derart gewählt ist, daß sie im Be­ reich der Öffnungen (4) als reflexionsmindernde Vergütungsschicht wirkt.10. Radiation detector according to one of claims 1 to 9, characterized in that the thickness of the insulating layer ( 3 ) and / or the further insulating layer ( 6 ) is selected such that it acts in the area of the openings ( 4 ) as a reflection-reducing coating layer.
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