DE4206393A1 - Halbleiterrelais und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Halbleiterrelais und verfahren zu seiner herstellung

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Description

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterrelais (HLR) entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Die Funktionsweise eines HLR kann allgemein dadurch beschrieben werden, daß ein Lichtsender, z. B. eine Lichtemitterdiode über eine optische Koppelstrecke eine Fotodiodenanordnung bestrahlt, an ihr dadurch ein elektrisches Signal entsteht und mit diesem ein Lastschalter angesteuert wird. Da die verfügbare Energie des elek­ trischen Signals relativ gering ist, muß der Lastschalter lei­ stungsarm z. B. über eine Feldeffektelektrode steuerbar sein.
Ein in dieser einfachen Weise aufgebautes HLR ist zwar in der Lage, den Schaltvorgang im Lastkreis beim Übergang vom nichtemit­ tierenden in den emittierenden Zustand des Lichtsenders im Ein­ gangskreis ohne Verzögerung auszuführen, hat aber den Nachteil, daß die von der Fotodiodenanordnung, die eine Zeile von mehreren gleichsinnig in Reihe geschalteten Fotodioden ist, generierte und in der Gatekapazität des Lastschalters gespeicherte Ladung beim Abschalten des Lichtsenders nicht oder sehr langsam über para­ sitäre Pfade abgebaut werden kann, wodurch nur unvertretbar große Schaltzeiten realisierbar sind.
Eine in der DE-OS 35 02 180 beschriebene zusätzliche Schaltvor­ richtung, bestehend aus einem parallel zur Fotodiodenzeile ange­ ordneten hochohmigen Widerstand, einem pnp-Transistor und einer Diode verbessert das Schaltverhalten des HLR, indem die Gateka­ pazität über die Emitter-Kollektor-Strecke des pnp-Transistors entladen wird. Der hierbei parallel zur Fotodiodenzeile liegende Widerstand vermindert jedoch die Ansprechempfindlichkeit des HLR. Die zwischen Fotodiodenzeile und Steuerstrecke des Lasttransistors in Reihe geschaltete Diode hat zudem negative Auswirkungen auf das Einschaltverhalten des HLR. Beide Nachteile können nur durch flächenmäßig große und eine erhöhte Anzahl von Dioden in der Fo­ todiodenzeile kompensiert werden. Außerdem wird bei diesem HLR die Möglichkeit des Durchschaltens des Lastschalters durch Störimpulse nicht verhindert.
Die US-PS 44 92 883 beschreibt ein HLR mit einer zusätzlichen, aus einem mit Source und Drain parallel zur Steuerstrecke des Last­ schalters angeordneten JFET und einer zwischen dem Gate des Last­ schalters und Source des JFET einerseits und einem Ende der Foto­ diodenzeile und Gate des JFET andererseits liegenden Zenerdiode bestehenden Abschaltvorrichtung, bei der der Betrag der Schwellen­ spannung des JFET kleiner ist als die Durchgangsspannung der Zenerdiode. Beim Einschalten des Lichtsenders geht zuerst der JFET in seinen hochohmigen Zustand über und dem Gate des Lastschalters wird erst Ladung zugeführt, wenn die Durchgangsspannung der Zener­ diode von der an der Fotodiodenzeile erzeugten Spannung über­ schritten wird, so daß auch dieser seinen Schaltzustand ändern kann. Beim Abschalten ist die Zenerdiode in Flußrichtung gepolt und die Gate-Source-Spannung des JFET sinkt schnell unter seine Schwellenspannung, was ihn in den das Gate des Lastschalters schnell entladenden selbst leitenden Zustand bringt und den Last­ schalter in seine Ausgangslage zurückkehren läßt.
Das beschriebene HLR ermöglicht zwar ein schnelles Abschalten, hat jedoch den Nachteil, daß wegen der relativ hohen Durchgangsspan­ nung der Zenerdiode ein größeres Signal, d. h. eine höhere Anzahl ohnehin schon sehr flächenintensiver Dioden in der Fotodiodenzeile benötigt wird. Die in Reihe zum Gate des Lastschalters angeordnete Zenerdiode hat negative Auswirkungen auf das Einschaltverhalten des HLR. Um den Schaltzustand des Lastschalters zu ändern, muß auch gesichert werden, daß die Durchgangsspannung der Zenerdiode kleiner ist als die Schwellenspannung des Lastschalters. Diese Bedingung ist, insbesondere für eine zu integrierende Zenerdiode, nicht einfach realisierbar.
In der DE 37 08 812 wird ein HLR vorgestellt, dessen Schaltvorrich­ tung zur Entladung der Gatekapazität des Lastschalters ein selbst­ leitender Feldeffekttransistor mit parallel zur Steuerstrecke des Lastschalters angeordneten Source und Drain ist. Steuerspannung für ihn ist ein Spannungsabfall an einem Widerstandselement, welches einerseits gemeinsam mit seinem Gate an einem Ende der Fotodiodenzeile und andererseits gemeinsam mit seinem Source an einer Elektrode der Steuerstrecke des Lastschalters liegt. Die Gateelektrode des Lastschalters ist am Drain des selbstleitenden Feldeffekttransistors und an der anderen Seite der Fotodiodenzeile angeschlossen. Der Betrag der Schwellenspannung des Feldeffekt­ transistors muß kleiner sein als der Spannungsabfall am Wider­ standselement. Unter dieser Bedingung funktioniert das beschrie­ bene HLR analog zu dem zuvor genannten und weist auch dessen we­ sentliche Nachteile wie etwa einen das Einschaltverhalten des HLR negativ beeinflussenden Serienwiderstand zwischen Fotodiodenzeile und Gate des Lastschalters sowie einen aus der Sicht des Last­ schalters für seine Ansteuerung nicht wirksam werdenden Spannungs­ verlust am Widerstandselement auf.
Aus der EP-PS 00 48 146 ist ferner ein HLR bekannt, dessen zusätz­ liche Schaltvorrichtung ebenfalls einen mit Source und Drain pa­ rallel zur Steuerstrecke des Lastschalters liegenden selbst lei­ tenden Feldeffekttransistor enthält, der jedoch von einer auch mit dem Lichtsender im Eingangskreis optisch gekoppelten zweiten Foto­ diodenzeile zwischen Gate und Source angesteuert wird. Dieses HLR vermeidet damit serielle Spannungsabfälle und verursacht keine Verschlechterung des Einschaltverhaltens. Als nachteilig muß je­ doch der für die zusätzliche Fotodiodenzeile benötigte hohe Flächenbedarf angesehen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein HLR dahingehend zu vervollkommnen, daß keine Verringerung der Ansprechempfindlichkeit bzw. nur eine vernachlässigbar geringe Parasitärbelastung der Fo­ todiodenzeile erfolgt und bei geringem Chipflächenbedarf ein aus­ reichend großes Signal zur Ansteuerung des Lastschalters, bei Sicherung seiner Fähigkeit jeden Schaltvorgang schnell ausführen zu können, verfügbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Halbleiterrelais werden in den Ansprüchen 2 bis 5 aufgeführt. Ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiter­ relais ist im Patentanspruch 6 angegeben.
Das erfindungsgemäße Halbleiterrelais zeichnet sich durch schnelle Schaltzeiten und direkte Ansteuerung der Schaltvorrichtung aus. Weiterhin wird der serielle Spannungsabfall vermieden und es be­ steht geringer Flächenbedarf. Die Einzelheiten der Ausführungsfor­ men der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird.
In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 die Schaltung des erfindungsgemäßen Halbleiterrelais,
Fig. 2 Schaltbild gem. Anspruch 3,
Fig. 3a Querschnitt der Fotodiode,
Fig. 3b Querschnitt eines selbstleitenden p-Kanal-Transistors,
Fig. 3c Querschnitt eines selbstleitenden n-Kanal-Transistors,
Fig. 4 Querschnitt eines hybrid aufgebauten erfindungsgemäßen Halbleiterrelais.
Das in Fig. 1 gezeigte Halbleiterrelais besteht aus einem Licht­ sender 10, vorzugsweise als Lichtemitterdiode ausgestaltet, einer Fotodiodenzeile 11; 111, einer Abschaltvorrichtung 15; 115 und einem Lastschalter 18; 118.
Wenn im Eingangskreis des HLR ein Strom fließt, emittiert der Lichtsender 10 Licht, welches aber die der galvanischen Trennung von Eingangs- und Ausgangskreis dienende optische Koppelstrecke auf die Fotodiodenzeile 11 trifft. Gleichzeitig werden an ihr die Steuerspannungen des Lastschalters 18 und der selbstleitenden Feldeffekttransistoren 13 und 14 generiert. Dadurch gehen alle Schalterelemente ohne Verzug in ihren entgegengesetzten Schaltzu­ stand über. Die selbstleitenden Feldeffekttransistoren weisen hochohmige Source-Drain-Strecken auf und die gesamte Spannung der Fotodiodenzeile steht ohne Verluste und schaltzeiterhöhende Se­ rienelemente am Gate des Lastschalters 18 zur Verfügung. Wird der Strom im Eingangskreis des HLR unterbrochen, hört die Lichtemis­ sion auf und die Spannung an der Fotodiodenzeile 11 wird nicht weiter aufrechterhalten. Die eine geringe Kapazität und eine kleine Steuerspannung aufweisenden Gateanschlüsse der selbstlei­ tenden Feldeffekttransistoren 13 und 14 entladen sich relativ schnell über parasitäre Strompfade und bewirken bei Unterschreiten der Schwellenspannung, daß sie in den selbstleitenden, niederohmi­ gen Zustand übergehen und damit problemlos die, bedingt durch eine relativ große Gatekapazität 18a und Steuerspannung, am Schalttran­ sistor 18 gespeicherte große Ladungsmenge schnell abbauen können.
Das Abschaltverhalten des HLR kann weiter verbessert werden, indem zwischen den Anzapfungen 12, 16 und 17 zur Gewinnung der Steuer­ spannungen der selbstleitenden Feldeffekttransistoren hochohmige, die entsprechenden Dioden der Fotodiodenzeile kaum belastende, Widerstandselemente angeordnet werden, um die Rückführung der Feldeffekttransistoren in ihren selbstleitenden Zustand zusätzlich zu beschleunigen. Zwei hochohmige, in Zeichnung 1 gestrichelt dar­ gestellte Widerstandselemente 19 können jeweils zwischen der Gate­ elektrode und der Mittelanzapfung 12 der Fotodiodenzeile ange­ schlossen sein. Mit nur einem Widerstandselement zwischen den beiden Gateelektroden ist eine gleichwertige Beeinflussung des Schaltverhaltens des HLR erreichbar.
Eine einfache Variante eines der Aufgabe der Erfindung ent­ sprechenden HLR ist in Zeichnung 2 dargestellt. Hierbei wird einer der beiden selbstleitenden FET des zuerst beschriebenen HLR durch einen Widerstand 114 ersetzt. Das Gatepotential zur Steuerung des verbleibenden selbstleitenden FET 113 wird vor­ zugsweise zwischen der ersten und zweiten Diode vom Ende der Fotodiodenzeile 111, an dem diese mit dem Widerstand 114 ver­ bunden ist, abgenommen und seine Sourceelektrode an eine An­ zapfung der Fotodiogenzeile 111 gelegt, so daß im Falle ihrer Bestrahlung durch die Lichtemitterdiode 110 zwischen Gate und Source eine für die Überführung des Transistors in den hoch­ ohmigen Schaltzustand ausreichend große Spannung geeigneter Polarität erzeugt wird.
Die zwischen dem Gate des Transistors und dem Widerstand befind­ liche äußere Diode der Fotodiodenzeile dient bei der Entladung der Gatekapazität des Lastschalters der Entkopplung beider Steuerelek­ troden. Ein zusätzliches Schaltungselement wird nicht benötigt.
Zu beachten ist, daß der Widerstand 114 einerseits die ihm pa­ rallel geschalteten Dioden der Fotodiodenzeile möglichst wenig be­ lasten darf, andererseits aber auch in der Lage sein muß, die Gatekapazität 118a des Lastschalters 118 noch schnell genug zu entladen. Um der Belastung der Fotodioden durch den Widerstand entgegenzuwirken, können diese großflächiger ausgeführt werden, wodurch aber insgesamt weniger Chipfläche benötigt wird als im Falle der Verwendung einer separaten Fotodiodenzeile für die An­ steuerung des selbstleitenden Feldeffekttransistors, insbesondere wenn man die Aufwendungen für Isolation und Kontaktierung berück­ sichtigt. Dieser Sachverhalt ist in Zeichnung 2 gestrichelt durch parallelliegende Fotodioden 111a dargestellt.
Es ist prinzipiell denkbar, den Widerstand 114 auch durch eine oder mehrere in Serie geschaltete vom Lichtsender nicht bestrahlte und im unteren Flußkennlinienbereich arbeitende Dioden zu er­ setzen. Sie stellen bei Lichteinfall für die parallel zu ihnen angeordneten Fotodioden einen hochohmigen Widerstand dar. Nachdem kein Licht mehr aus dem Eingangskreis emittiert wird und der Feld­ effekttransistor 113 in seinen selbstleitenden Zustand übergegan­ gen ist gelangen die den Widerstand bildenden Dioden in den niederohmigen Bereich der Flußkennlinie, wodurch die Gateladung des Lastschalters schnell abgebaut, seine Steuerschwellenspannung unterschritten wird und er in seinen Ausgangszustand zurückkehrt.
Zur kostengünstigen Herstellung des erfindungsgemäßen HLR wird, mindestens für die Absicherung der einwandfreien Funktion der Fotodiodenzeile 11 und 111, ein Halbleitersubstrat mit dielek­ trisch isolierten Inseln, vorzugsweise auf Basis von Silizium, benötigt. Es ist auch sinnvoll, in einen solchen monolithischen Chip weitere Elemente des HLR mit aufzunehmen, vor allem betrifft das die Schaltvorrichtung 15 und 115 zur beschleunigten Entladung der Gatekapazität des Lastschalters.
Die vollständig dielektrisch isolierten einkristallinen Silizium­ inseln, in welche die Elemente des HLR eingebracht werden, weisen eine niedrige Störstellenkonzentration, n-Leitfähigkeit und eine möglichst große Ladungsträgerlebensdauer auf. Die Inseln haben eine Tiefe von größer 10 µm. Die Fotodioden befinden sich ein­ zeln in je einer separaten einkristallinen vollständig dielek­ trisch isolierten n-leitenden Siliziuminsel 20. Der aktive pn- Übergang wird parallel zur Inseloberfläche, diese möglichst, außer einer Aussparung für die Kontaktierung der n-leitenden Insel, maximal nutzend, durch Einbringen von p-Leitfähigkeit hervor­ rufendem Bor mittels Ionenimplantation und anschließender Tiefen­ diffusion erzeugt. Die Oberflächenkonzentration des Bors beträgt ca. 1016 cm-3. Die niedrigohmigen Anschlüsse für Anode 21 und Kathode 22 der Fotodioden werden an den dafür vorgesehenen Stellen durch Eindiffusion von Bor und Phosphor hergestellt. Der Quer­ schnitt durch eine Fotodiode ist aus Zeichnung 3a ersichtlich. Die selbstleitenden Feldeffekttransistoren werden vorzugsweise als laterale Anordnungen ebenfalls in dielektrisch isolierter Insel 20 erzeugt. Dabei erfolgt, den p-Kanal-Transistor 14 bzw. 114 betref­ fend, zwischen zwei nahe beieinander liegenden langgestreckten dem Anodenanschluß 21 der Fotodiode entsprechenden stark mit Bor do­ tierten Source- und Draingebieten 23 eine Implantation von Borio­ nen, die in ihrer Dosis und Energie auf die angestrebten Parame­ ter, vor allem die Schwellenspannung, des Transistors abgestimmt ist. Der dadurch entstandene p-leitende, relativ schwach dotierte Kanal 24 des Transistors ist durch Anlegen einer Sperrspannung zwischen Source und n-leitender Siliziuminsel 20 (Gate) in seiner Leitfähigkeit steuerbar. Ein guter Kontakt zum Gate wird durch die Erzeugung eines niederohmigen n-leitenden Anschlußgebietes 25, das dem Kathodenanschluß 22 der Fotodiode entspricht, erzielt. Den Querschnitt eines selbstleitenden p-Kanal-Transistors zeigt Zeich­ nung 3b.
Ein selbstleitender n-Kanaltransistor wird hergestellt, indem in ein relativ schwach dotiertes p-leitendes Gebiet 26, wie es bei der Herstellung der Fotodiode beschrieben wurde, zwischen zwei niederohmigen nah beieinander liegenden langgestreckten stark mit phosphordotierten Source- und Draingebieten 27, die dem Kathoden­ anschluß 22 der Fotodiode entsprechen, eine Implantation von Phos­ phor, die in ihrer Dosis und Energie auf die angestrebten Para­ meter, vor allem die Schwellenspannung, des Transistors abgestimmt ist, erfolgt. Der dadurch entstandene, relativ schwach dotierte n-leitende Kanal 28 des Transistors ist in analoger Weise wie der des oben beschriebenen p-Kanaltransistors über einen niederohmigen p-leitenden Gateanschluß 29, der simultan mit dem Anodenanschluß 21 der Fotodiode erzeugt wurde, steuerbar. Den Querschnitt eines solchen Transistors zeigt Zeichnung 3c.
Die Verbindung der Elemente des HLR untereinander erfolgt, nachdem Kontaktlöcher zu den Anschlußgebieten geätzt wurden, mittels einer strukturierten Aluminiumschicht 30. Diese Aluminiumleitbahnen sollen dabei die Fotodioden möglichst wenig und andere Elemente möglichst maximal bedecken, was sie empfindlich bzw. unempfindlich gegen die Bestrahlung mit Licht macht. Wie in Zeichnung 3b und 3c dargestellt, kann mit Hilfe der Aluminiumschicht über den Kanal­ gebieten der Transistoren ein MOS-Gate aufgebaut werden, welches, wenn es mit dem von der Halbleiterseite wirkenden Gate verbunden ist, die Steuerbarkeit der Kanäle verbessert.
Hochohmige Widerstände, die im HLR Verwendung finden können, sind vorteilhaft aus den selbstleitenden Feldeffekttransistoren analo­ gen Strukturen herzustellen. Dabei ist entgegen der Vorgehensweise beim Transistor ein Design erforderlich, das die Kanallänge (Source-Drain-Abstand) möglichst groß und die Kanalweite möglichst klein gestaltet. Wenn durch die Auslegung der Aluminiumleitbahn Source und Gate intern zusammengeschaltet werden erhält man einen hochohmigen Zweipol (Widerstand) mit, wegen der bei seiner Her­ stellung zur Anwendung kommenden Ionenimplantation gut reprodu­ zierbaren Parametern.
Da der zum HLR gehörende Lastschalter 18 bzw. 118 in der Regel für große Ströme und hohe Spannungsfestigkeit ausgelegt ist, erscheint seine Einbeziehung in den monolithischen Lichtempfängerchip wegen der drastisch anwachsenden Kompliziertheit der Herstellungstechno­ logie und des hohen Flächenbedarfs auf dem vergleichsweise teuren dielektrisch isolierten Siliziummaterial wenig sinnvoll. Hier ist die hybride Integration, wie sie auch für die aus einem Verbin­ dungshalbleiter bestehenden Lichtemitterdiode 10 bzw. 110 ange­ zeigt ist oder eine diskrete Außenbeschaltung in Betracht zu ziehen.
Zeichnung 4 zeigt den Querschnitt eines praktischen Ausführungs­ beispiels eines hybrid aufgebauten erfindungsgemäßen HLR mit Lichtemitterdiode 10, Fotodiodenzeile 11 und Schaltvorrichtung 15 enthaltendem Empfängerchip sowie Lastschalter 18 in Form eines DMOS-Transistors. Während die beiden erstgenannten Elemente über ein optisches Koppelmedium in Verbindung stehen sind die beiden letztgenannten Elemente über zwei Bonddrahtbrücken 31 zwischen den äußeren Anschlüssen der Fotodiodenzeile bzw. den Drainanschlüssen der selbstleitenden Feldeffekttransistoren und der Steuerstrecke des Lastschalters elektrisch in Kontakt.
Das Gehäuse des vollständigen HLR ist durch eine Strichpunktlinie dargestellt.
Die Erfindung wurde anhand von Beispielen erläutert und ist damit in keiner Weise eingeschränkt.

Claims (6)

1. Halbleiterrelais (HLR) mit Optokoppler zur galvanischen Tren­ nung des Eingangs- und Lastkreises, bestehend aus einem im Eingangskreis befindlichen Lichtsender, einer mit ihm optisch gekoppelten Zeile dielektrisch isolierter Fotodioden, einem von ihr angesteuerten Lastschalter mit Feldeffektsteuerelek­ trode und einer zu seiner Steuerstrecke bzw. der Fotodioden­ zeile parallelliegenden Schaltvorrichtung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schaltvorrichtung mittels Anzapfungen (12; 16; 17) der Fotodiodenzeile (10; 110), die das Steuersignal für den Lastschalter (18; 118) erzeugt, von dieser direkt angesteuert wird und die Anzapfungen (12; 16; 17) der Foto­ diodenzeile (10; 110) vorzugsweise so gelegt sind, daß der Betrag der zwischen ihnen generierten Steuerspannungen gerade die Schwellenspannungen der Schaltvorrichtung (15; 115) über­ schreitet sowie keine der Steuerelektroden der Schaltvorrich­ tung (15; 115) direkt mit den äußeren Anschlüssen der Foto­ diodenzeile (11; 111) verbunden ist.
2. HLR gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt­ vorrichtung (15) aus zwei an ihren Sourceelektroden verbun­ denen komplementären selbstleitenden Feldeffekttransistoren (13; 14), die mit ihrem Drain jeweils an einem Anschluß der Steuerstrecke des Lastschalters (18) und an einem äußeren An­ schluß der Fotodiodenzeile (11) liegen, besteht und deren Gate- und Sourceelektroden mit den Anzapfungen (12; 16; 17) der Fotodiodenzeile (11) so verbunden sind, daß bei Licht­ emission aus dem Eingangskreis jeweils die zwischen Source und Gate der Transistoren hinsichtlich Betrag und Polarität benötigten Steuerspannungen zur Überführung der Schaltvor­ richtung in einen hochohmigen Zustand erzeugt werden und der Lastschalter seinen Schaltzustand unverzüglich ändern kann, oder daß bei Unterbrechung der Lichtemission aus dem Ein­ gangskreis die Schaltvorrichtung (15) bzw. ihre Transistoren (13; 14) schnell niederohmig werden und dadurch der Last­ schalter (18) beschleunigt in seinen ursprünglichen Schaltzu­ stand zurückkehrt.
3. HLR gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an­ stelle eines der selbstleitenden Feldeffekttransistoren (13; 14) der Schaltvorrichtung ein Widerstandselement (113) einge­ setzt wird, welches vorteilhaft durch einen zwischen Source und Gate kurzgeschlossenen und mit einem großen Verhältnis von Kanallänge zu Kanalweite ausgestatteten selbstleitenden Feldeffekttransistor oder auch durch mehrere in Serie geschal­ tete Dioden, die bezüglich der parallel liegenden Dioden der Fotodiodenzeile bei deren Bestrahlung in Flußrichtung gepolt sind, realisiert wird.
4. HLR gemäß Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Widerstandselement parallel liegenden Dioden (111a) der Foto­ diodenzeile (111) zur Kompensation der Belastung durch das Widerstandselement mit einer größeren bestrahlungsempfindlichen Fläche ausgestattet sind.
5. HLR gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß seine Elemente außer den Dioden der Fotodiodenzeile (11; 111) vor der Bestrahlung durch den Lichtsender im Eingangskreis ge­ schützt sind, indem sie entweder mittels einer zusätzlichen lichtundurchlässigen Schicht oder maximal mit der lichtundurch­ lässigen strukturierten metallischen Leitbahn (30) bedeckt werden.
6. Verfahren zur Herstellung eines HLR nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleitersubstrat mit dielek­ trisch isolierten einkristallinen niedrigdotierten n-leitenden Inseln durch folgende Verfahrensschritte bearbeitet wird:
  • - Herstellen einer thermischen SiO2-Schicht;
  • - Erzeugung einer niedrigdotierten p-leitenden oberflächennahen Schicht (26) mittels fotolithographischer Verfahren, Ionen­ implantation und thermischer Nachbehandlung in den Inseln, die für die Aufnahme der Dioden und n-Kanaltransistoren vor­ gesehen ist;
  • - Herstellen von hochdotierten n- und p-leitenden Gebieten mittels fotolithographischer Verfahren, Ionenimplantation und thermischer Nachbehandlung zur Erzeugung von Kontakten für Anoden (21) und Kathoden (22) der Dioden sowie Source, Drain (23;. 27) und Gate (25; 29) der Feldeffekttransistoren;
  • - Erzeugung sehr flacher p- und n-Gebiete zur Ausbildung der Kanäle (24; 28) der selbstleitenden Feldeffekttransistoren zwischen ihren bereits vorhandenen Source- und Draingebie­ ten unter Verwendung fotolithographischer Verfahren und Ionenimplantation mit Dosiswerten um 1012 cm-2, so daß an den Transistoren Abschnürspannungen von ca. 1 V erzielt wer­ den;
  • - Ausbildung von Kontaktlöchern in der das Substrat bedeckenden SiO2-Schicht mittels fotolithographischer Verfahren;
  • - Aufbringen einer Metallschicht und deren anschließende foto­ lithographische Strukturierung, so daß die in einzelnen In­ seln ausgebildeten Schaltungselemente durch Metalleitbahnen (30) verbunden sind;
  • - Separieren der die Fotodiodenzeile (11) und Schaltvorrich­ tung (15) enthaltenden Bereiche des Halbleitersubstrats und gemeinsamer Aufbau mit für die Bestrahlung der Fotodioden in günstiger Position, vorzugsweise diesen gegenüber, angeord­ neter Lichtemitterdiode (10) sowie dem Lastschalter (18) in einem Gehäuse.
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