DE1514829C3 - Optoelektronisches Koppelelement - Google Patents
Optoelektronisches KoppelelementInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Koppelelement mit einer als Halbleiterdiode ausgebildeten
Lichtquelle und einer mit dieser über ein dazwischenliegendes, optisch transparentes, elektrisch isolierendes
Medium optisch gekoppelten, lichtempfindlichen Photodiode mit zwei durch einen gleichrichtenden PN-Übergang
voneinander getrennten Zonen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, von denen die erste im wesentlichen
in die zweite eingebettet ist.
Ein derartiges optoelektronisches Koppelelement ist in der Zeitschrift »electronics«, Volumen 36 vom
12. November 1963, S. 23 bis 27 beschrieben.
Bei dem bekannten optoelektronischen Koppelelement ist das zwischen der Lichtquelle und der Photodiode
liegende transparente Medium ein Lichtleiter in Form eines Stabes, dessen Enden mit der Lichtquelle
bzw. der lichtempfindlichen Photodiode verklebt sind.
Ein derartiges optoelektronisches Koppelelement bietet fertigungstechnisch erhebliche Schwierigkeiten und ist damit wesentlich teurer als ein in integrierter Technik ausgeführtes optoelektronisches Koppelelement, wie es beispielsweise in der DT-AS 11 30 535 beschrieben ist. Andererseits ist es bei dem zuletztgenannten optoelektronischen Koppelelement ein Nachteil, daß über das Halbleitermaterial zwischen Lichtquelle und lichtempfindlicher Photodiode störende kapazitive Kopplungen entstehen, so daß hochfrequente Wechselspannungssignale über derartige Koppelelemente nicht mehr einwandfrei übertragen werden können.
Ein derartiges optoelektronisches Koppelelement bietet fertigungstechnisch erhebliche Schwierigkeiten und ist damit wesentlich teurer als ein in integrierter Technik ausgeführtes optoelektronisches Koppelelement, wie es beispielsweise in der DT-AS 11 30 535 beschrieben ist. Andererseits ist es bei dem zuletztgenannten optoelektronischen Koppelelement ein Nachteil, daß über das Halbleitermaterial zwischen Lichtquelle und lichtempfindlicher Photodiode störende kapazitive Kopplungen entstehen, so daß hochfrequente Wechselspannungssignale über derartige Koppelelemente nicht mehr einwandfrei übertragen werden können.
Ausgehend vom beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein optoelektronisches
Koppelelement anzugeben, welches einerseits hinsichtlich der übertragenen Lichtenergie einen
hohen Wirkungsgrad besitzt und bei dem andererseits störende kapazitive Kopplungen vermieden sind.
Diese Aufgabe ist durch ein optoelektronisches Koppelelement der eingangs beschriebenen Art gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Photodiode eine als gut leitende elektrostatische Abschirmung dienende dritte Zone aufweist, welche die Oberfläche der zweiten Zone und die Oberfläche der darin eingebetteten ersten Zone überdeckt und den gleichen Leitfähigkeitstyp wie die zweite Zone besitzt, und daß die Lichtquelle in unmittelbarer Nachbarschaft des gleichrichtenden Übergangs zwischen der ersten Zone und der dritten Zone der Photodiode angeordnet ist.
Diese Aufgabe ist durch ein optoelektronisches Koppelelement der eingangs beschriebenen Art gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Photodiode eine als gut leitende elektrostatische Abschirmung dienende dritte Zone aufweist, welche die Oberfläche der zweiten Zone und die Oberfläche der darin eingebetteten ersten Zone überdeckt und den gleichen Leitfähigkeitstyp wie die zweite Zone besitzt, und daß die Lichtquelle in unmittelbarer Nachbarschaft des gleichrichtenden Übergangs zwischen der ersten Zone und der dritten Zone der Photodiode angeordnet ist.
Das optoelektronische Koppelelement gemäß der Erfindung läßt sich so aufbauen, daß die Lichtquelle
sehr nahe an der Photodiode liegt, so daß Lichtverluste weitgehend vermieden werden und diesbezüglich ein
hoher Wirkungsgrad erreicht wird. Gleichzeitig wird durch die als elektrostatische Abschirmung dienende
dritte Zone das Auftreten von störenden Kapazitäten weitgehend unterdrückt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Sie werden nachstehend an Hand
eines in den Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels
der lichtempfindlichen Photodiode eines Koppelelements gemäß der Erfindung, teilweise
im Schnitt,
F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 1-1 in Fig. 1, wobei zusätzlich die Lichtquelle des Koppelelements
dargestellt ist,
F i g. 3 ein Ersatzschaltbild des Koppelelements gemaß
F i g. 2,
F i g. 4 einen Schnitt durch die Photodiode gemäß F i g. 1 längs der Linie 4-4 in dieser Figur,
F i g. 5 eine Draufsicht auf die Photodiode gemäß F i g. 1 und
Fig.6A, A' bis 6E, E' Schnitte durch die Photodiode
in verschiedenen Phasen des Herstellungsprozesses.
Gemäß F i g. 1 und 2 besitzt die lichtempfindliche Photodiode 16 des Koppelelements einen Grundkörper,
der nachstehend als zweite Zone 60 bezeichnet ist, sowie eine Kathode, die nachstehend als erste Zone 62
bezeichnet ist. Die erste Zone 62 ist beim Ausführungsbeispiel N-leitend, etwa kreis- bzw. kreisscheibenförmig
und im wesentlichen in die zweite Zone 60 einge-
bettet. Über den in einer Ebene liegenden Oberseiten der ersten und zweiten Zone — die zweite Zone ist
P-leitend — liegt eine dritte Zone 64 in Form einer P-leitenden Schicht. Diese dritte Zone 64 wird durch
Eindiffundieren von P-leitendem Material erzeugt, wobei vor Durchführung des Diffusionsvorganges eine
Maske in Form eines schmalen Steges erzeugt wird, so daß unter dem Steg eine schmale Kanalzone 63 entsteht,
der dort, wo der Steg über der ersten Zone 62 verläuft, N-leitend und dort, wo der Steg über der zweiten
Zone 60 verläuft, P-leitend ist. Die N-leitende erste Zone 62 ist stärker dotiert als der Halbleiterkörper
bzw. die zweite Zone 60, so daß die ursprüngliche P-Leitfähigkeit in der ersten Zone 62 in eine N-Leilfähigkeit
überführt wird. Ähnlich wird die dritte Zone 64 stärker dotiert als der Halbleiterkörper bzw. die zweite
Zone 60, wodurch die dritte Zone 64 über der ersten Zone 62 eine P-Leitfähigkeit erhält. Anschließend wird
ein Material, das eine N-Leitfähigkeit zur Folge hat, selektiv in die Kanalzone 63 eindiffundiert, um eine engere
Kanalregion 66 vom N-Typ zu erzeugen, welche innerhalb der Kanalzone 63 liegt, jedoch stärker als
diese dotiert ist und einen niedrigeren Widerstand aufweist. Die Leitfähigkeit der Kanalregion 66 ist mit N +
bezeichnet. Die Kanalregion 66 ist stärker dotiert, um die Abschnitte der Kanalzone 63 mit P-Leitfähigkeit in
N-leitendes Material umzuwandeln und einen Gleichrichterübergang 67 zu bilden. Man erkennt, daß die
N-leitende erste Zone 62 mit Ausnahme der Kanalzone 63 von dem P-leitenden Material der zweiten Zone 60
und der dritten Zone 64 umgeben ist. Zwischen der ersten Zone 62 und der dritten Zone 64 liegt ein gleichrichtender
Übergang 65, während zwischen der ersten Zone 62 und der zweiten Zone 60 ein gleichrichtender
Übergang 61 vorhanden ist. Dagegen entsteht kein gleichrichtender Übergang zwischen der P-ieitenden
dritten Zone 64 und der zweiten Zone 60 sowie zwischen der Kanalregion 66 und der ersten Zone 62. so
daß die Kanalregion 66 eine elektrische Verbindung zu der durch die erste Zone 62 gebildeten versenkten Kathode
bildet., Es besteht jedoch ein gleichrichtender Übergang 67 zwischen der Kanalregion 66 und dem
Halbleiterkörper bzw. der zweiten Zone 60, um einen Kurzschluß zwischen Anode und Kathode zu vermeiden.
Auf die gesamte vorstehend beschriebene Anordnung wird eine Oxidschicht 68 aufgebracht. Anschließend
wird ein kreisförmiger zentraler Bereich der Oxidschicht 68 wieder entfernt, und zwar derart, daß
das Oberflächenstück 74 der P-leitenden dritten Zone 64, der über der N-leitenden ersten Zone 62 liegt sowie
ein kreisringförmiger Teil 71 der dritten Zone 64 der die erste Zone 62 umgibt, freigelegt wird, mit Ausnahme
eines Streifens 69, wo die Oxidschicht erhalten bleibt. Der Streifen 69 überdeckt die Kanalzone 63, die
sich bis in die erste Zone 62 erstreckt. Danach wird auf der Oberseite der Oxidschicht 68 eine Elektrode 70 gebildet,
die den kreisringförmigen Teil 71 der dritten Zone 64 überlappt und mit dieser in Kontakt steht. Die
Elektrode 70 besitzt einen streifenförmigen Teil 72, der über der Kanalzone 63 liegt. Eine weitere Elektrode 73
wird auf dem äußersten Ende der N+- !eilenden Kanalregion
66 gebildet, die unter der Elektrode 70 hindurchläuft und die ebenfalls von der gleichen Oxidschicht 68
umgeben ist. Die Dicke der Oxidschicht 6S ist außer?:
gering, daher können die Grenzen der Kanalzon- 63
und der Kanalregion 66, die unter der Elektrode 70 hindurchlaufen, neben der Elektrode gesehen werden. Die
äußeren Grenzen der Kanaizone 63 und der Kanalregion 66 sind voneinander getrennt, um die Streukapazität
zwischen der dritten Zone 64 und der Kanalregion 66 herabzusetzen. Dies bedeutet, daß die Kanalregion
66 mit ihren äußeren Grenzflächen an den P-leitenden Teil der Kanalzone 63 und mit ihrem Boden an dem
Halbleiterkörper bzw. die zweite Zone 60 angrenzt, so daß dort ein gleichrichtender Übergang 67 entsteht.
Die Kanalregion 66 ist somit von der stärker dotierten P-leitenden dritten Zone 64 getrennt. Die Kapazität
eines gleichrichtenden Überganges ist umso größer, je stärker die Dotierung auf gegenüberliegenden Seiten
desselben ist. Daraus erklärt sich die kleine Streukapazität des gleichrichtenden Übergangs 67 zwischen der
Kanalregion 66 einerseits und dem P-leitenden Teil der Kanaizone 63 sowie der zweiten Zone 60 andererseits,
und zwar im Vergleich zu der Kapazität, die sich ergeben würde, wenn man einen gleichrichtenden Übergang
zwischen der N + -leitenden Kanalregion 66 und der stärker dotierten P-leitenden dritten Zone 64 herstellen
würde.
Die erste Zone 62 ist nun im wesentlichen von P-leitenden Zonen umgeben und eingeschlossen, nämlich
von der zweiten Zone 60 und der dritten Zone 64, und zwar mit Ausnahme der schmalen Kanalregion 66, die
zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit der ersten Zone 62 bzw. der Kathode dient. Der streifenförmige
Teil 72 der Elektrode 70 liegt über der Kanalzone 63 und der Kanalregion 66, um auch diese Teile
der Halbleiterschaltung elektrostatisch abzuschirmen. Mit den Elektroden 70 und 73 sind Zuleitungen 75 bzw.
76 verbunden, wobei die Zuleitung 75 die Verbindung zu der Anode der Photodiode bildet und an eine Klemme
20 oder an Signalerde 44 angeschlossen ist. Die Zuleitung 76 ist mit der anderen Ausgangsklemme 19 der
Photodiode verbunden und bildet die »heiße« Ausgangsklemme der Photodiode. Alle P-leitenden Zonen,
welche die erste Zone 62 bzw. die Kathode umgeben, liegen also auf dem Potential der Signalerde 44, und
zwar einschließlich der Elektrode 70 und wirken somit als ein elektrostatischer Schirm für die Kathode.
Aus F i g. 2 der Zeichnung wird deutlich, daß der vorstehend beschriebenen lichtempfindlichen Photodiode
eine Lichtquelle zugeordnet ist, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Die Lichtquelle 10 ist
mit der Photodiode 16 über ein dazwischenliegendes, optisch transparentes Medium 46 gekoppelt, welches
gleichzeitig eine elektrische Isolation gewährleistet.
Die Lichtquelle 10 ist eine Halbleiterdiode mit einer Kathodenzone 12, bestehend aus einer Halbleiterschicht
eines ersten elektrischen Leitfähigkeitstyps, beispielsweise mit N-Leitfähigkeit, auf der durch Diffusion
eine Anodenzone 11 mit P-Leitfähigkeit erzeugt 1St, die
von der Kathodenzone 12 durch einen aktiven gleichrichtenden PN-Übergang 15 getrennt ist. Die Lichtquelle
weist einen planaren Aufbau auf und ist auf der einen Seite mit einer Oxidschicht 32 überzogen, die den
PN-Übergang 15, dort wo er die Oberfläche durchsetzt, schützt. Die Anodenzone 11 und die Kathodenzone 12
sind mit zugeordneten Elektroden 34 bzw. 36 verbunden, die ihrerseits zu Eingangskiemmen 13 bzw. 14
(Fig. 3) des Koppelelements führen. Die lichtempfindliche
Photodiode 16 ist auf der der Lichtquelle 10 abgewandten Seite des optisch transparenten Mediums 46
angeordnet.
F i g. 3 zeigt ein Ersatzschaltbild des optoelektronischen Koppeleiements gemäß F i g. 2. Man sieht, daß
die Anodenzone Ii der als Lichtquelle 10 dienenden Halbleiterdiode mit einer Eingangsklemme 13 verbun-
den ist, während die Kathodenzone 12 der Halbleiterdiode mit einer Eingangsklemme 14 verbunden ist, die
an Erde 30 bzw. an einem ersten Bezugspotential liegt. Die Kathode 18 der lichtempfindlichen Photodiode 16
ist mit einer Ausgangsklemme 19 verbunden, während die Anode 17 der Photodiode 16 mit einer Ausgangsklemme
20 verbunden ist, welche wieder mit Erde 44 bzw. mit einem zweiten Bezugspotential verbunden ist.
Zwischen den beiden Bezugspotentialen 30 und 44 liegt eine Kapazität 52, die einerseits mit der Kathode 12 der
Lichtquelle 10 und andererseits mit der Anode 17 der Photodiode 16 verbunden ist. Die Kapazität 52, welche
beispielsweise in der Größenordnung von etwa 4 Picofarad liegt, führt zu einer relativ hohen Impedanz zwischen
den beiden Bezugspotentialen 30 und 40 und ist insofern hinsichtlich der Beeinflussung der Ausgangssignale
des Photodetektors unkritisch.
Ohne die erfindungsgemäße Abschirmung wäre noch eine zweite Kapazität 50 zwischen der Kathode 12 der
Lichtquelle und der Kathode 18 der Photodiode 16 vorhanden. Diese Kapazität ist gestrichelt eingezeichnet.
Die Kapazität 50 stellt bei bekannten Koppelelementen, selbst wenn sie nur in der Größenordnung von
etwa 1 Picofarad liegt, dagegen ein erhebliches Problem dar, da diese Kapazität das durch optische Strahlung
λ übermittelte Nutzsignal ganz wesentlich beeinträchtigen kann, vor allem in empfindlichen Stromkreisen.
Diese Kapazität ist aber bei dem Koppelelement gemäß der Erfindung praktisch vollständig ausgeschaltet.
Ein geringfügiger Rest der Streukapazität 50, der gegebenenfalls noch vorhanden ist, liegt außerdem bei
dem Koppelelement gemäß der Erfindung parallel zu der Kapazität 52. Damit liegen aber alle Streukapazitäten
zwischen dem Erdpotential der Lichtquelle und dem Erdpotential der Photodiode. Der Widerstand der
P-leitenden dritten Zone 64 über der ersten Zone 62 des Photodetektors 16 ist aber so gering, daß diese dritte
Zone 64 praktisch einen elektrischen Kurzschluß darstellt und alle kapazitiv übertragenen Signale an die
zweite Zone 60 und das Bezugspotential 44 für die Photodiode 16 ableitet.
Wegen des komplizierten Aufbaues der Photodiode werden im folgenden nochmals Einzelheiten an Hand
der F i g. 4 und 5 erläutert, wobei F i g. 4 einen Schnitt durch die Photodiode nach F i g. 1 entlang der Linie 4-4
und F i g. 5 eine Draufsicht auf die Photodiode wiedergibt. F i g. 4 zeigt deutlich das Ende der schmalen Kanalzone
63 mit der darin liegenden engeren Kanalregion 66,· die durch Diffusion einer eine N-Leitfähigkeit
erzeugenden Verunreinigung erzeugt ist, um so einen Kontakt zu der N-leitenden ersten Zone 62 herzustellen.
Man sieht, daß die P-leitende dritte Zone 64 sich in die N-leitende erste Zone 62 erstreckt und diese mit
Ausnahme einer engen Kanalzone 63 als geschlossene Schicht überdeckt. Die Elektrode 70, die auf der dritten
Zone 64 aufgebracht ist, umgibt die erste Zone 62, erstreckt sich jedoch nicht über diese, sondern läßt eine
zentrale Öffnung frei, in der ein Oberflächenstück 74 der dritten Zone 64 liegt, so daß die optische Strahlung
die Photodiode treffen kann. Wie zuvor erwähnt, überdeckt der Streifen 72 der Elektrode 70 die Kanalzone
63, um so die elektrostatische Abschirmung der ersten Zone 62 mit der dritten Zone 64 und der zweiten Zone
60 zu vervollständigen. Wenn eine optische Strahlung von der Lichtquelle 10 die zentrale Öffnung trifft,
dringt sie in die dritte Zone 64 über der ersten Zone 62 ein, wobei ein großer Teil des Lichtes in der Zone 64
absorbiert wird. Diese Zone ist jedoch hinreichend dünn, so daß die Paare von Elektronen und Löchern,
die durch das absorbierte Licht erzeugt werden, innerhalb einer Diffusionslänge vom gleichrichtenden Übergang
65 zwischen der dritten Zone 64 und der ersten
Zone 62 vorhanden sind. Da der gleichrichtende Übergang 65 eine Fortsetzung des Übergangs 61 ist, ist das
Sammeln der Ladungsträger an dem Übergang 65 zur Erzeugung eines Photostroms dem Sammeln an dem
PN-Übergang 61 gleichwertig. Der größte Anteil des Lichtes, das in der dritten Zone 64 nicht absorbiert
wird, wird dann in der ersten Zone 62 absorbiert, wo die dabei erzeugten Ladungsträger an einem der Übergänge
61 und 65 gesammelt werden.
In der Draufsicht nach F i g. 5 erkennt man die durch
'5 Diffusion hergestellte dritte Zone 64, die die gesamte Oberfläche der dritten Zone 60 bedeckt, mit Ausnahme
der Kanalzone 63. Die Oxidschicht 68 überdeckt die Oberfläche der dritten Zone 64, ausgenommen eine
zentrale kreisförmige Öffnung, in der das Oberflächenstück 74 der dritten Zone 64 freiliegt, sowie eine ringförmige
Zone des dritten Bereiches 64, der das Oberflächenstück 74 umgibt, wobei jedoch der Streifen 69 der
Oxidschicht 68 die Kanalzone 63 überdeckt. Oben auf der Oxidschicht 68 liegt die Elektrode 70, die ebenfalls
eine zentrale Öffnung aufweist, innerhalb welcher das Oberflächenstück 74 liegt. Die Elektrode 70 reicht jedoch
weiter nach innen als die Oxidschicht 68 und steht in Kontakt mit der dritten Zone 64. Auch die Elektrode
70 weist einen streifenförmigen Abschnitt 72 auf, der sich in die zentrale Öffnung erstreckt und über der Kanalzone
63 liegt. Innerhalb der Kanalzone 63 liegt die eindiffundierte N + -leitende Kanalregion 66, die in
Kontakt mit der ersten Zone 62 steht. Die Elektrode 73 liegt am äußersten Ende der Kanalregion 66 an, und
zwar außerhalb der Elektrode 70, wie dargestellt. Die Elektrode 70 weist Löcher 78, 79, 80 und 81 auf, die auf
radial vom Mittelpunkt der zentralen Öffnung ausgehenden Linien liegen, so daß, wenn die Lichtquelle über
der Photodiode liegt, diese durch Abzählen der Anzahl der Löcher in jeder Linie, die diese nicht überdeckt,
zentriert werden kann. Wenn die Zahl der Löcher in jeder Linie gleich ist, dann ist die Lichtquelle zentriert.
Es sei hervorgehoben, daß Lichtquelle und Photodiode im Zusammenhang mit integrierten Stromkreisen
verwendet werden und Teile davon bilden können. Die Anwendung von integrierten Stromkreisen ist besonders
vorteilhaft (vgl. DT-OS 15 14 830). In einem solchen Fall wird die Photodiode gewöhnlich gleichzeitig
mit einem Verstärkerkreis für die Photodiode hergestellt.
Das Verfahren zur Herstellung der Photodiode ist in den F i g. 6A, A' bis 6E, E' veranschaulicht, wobei die
F i g. 6A bis 6E Schnitte darstellen, die dem Schnitt nach F i g. 2 entsprechen (Linie 2-2), und die F i g. 6A'
bis 6E' entsprechend F i g. 4 Schnitte entlang der Linie 4-4 wiedergeben. Zunächst wird in einen P-leitenden
Halbleiterkörper (zweite Zone 60) eine Verunreinigung eindiffundiert, die eine N-Leitfähigkeit zur Folge hat.
Die entsprechende erste Zone 62 ist von dem Grundkörper 60 durch einen aktiven PN-Übergang 61 getrennt
(Fig. 6A, A'). Diese Diffusion wird in üblicher, photographischer Maskiertechnik durch ein Loch in
einer Oxidschicht 90 durchgeführt. Während der Diffusion der Verunreinigung in dem Halbleiterkörper wird
über der Öffnung in der Oxidmaske eine Oxidschicht gebildet, so daß sich eine vollständige Oxid-Schicht
über dem Halbleiterkörper ergibt. Um der Klarheit Willen ist die während des Diffusionsprozesses gebilde-
te Oxid-Schicht nicht dargestellt, so daß die öffnung in
der Oxidmaske zu sehen ist. Nach der Herstellung der ersten Zone 62 wird eine weitere Oxidmaske 91 auf der
Oberfläche des Halbleiterkörpers aufgebracht und derart bis auf einen Rest beseitigt, daß nur ein schmaler
Streifen von Oxid auf dem Halbleiterkörper bleibt, der sich über ein Teil der zweiten Zone 60 und der ersten
Zone 62 erstreckt. Dann wird eine Verunreinigung eindiffundiert, die eine dritte Zone 64 mit P-Leitfähigkeit
ergibt — wie in F i g. 6B, B', dargestellt — die die erste Zone 62 umgibt, mit Ausnahme des maskierten Streifens.
Dadurch wird ein gleichrichtender Übergang 65 zwischen der dritten Zone 64 und der ersten Zone 62
gebildet. Darauf werden, wie in F i g. 6C und 6C dargestellt, Oxidmasken 92 und 93 auf dem gesamten Halbleiterkörper
mit Ausnahme des schmalen Streifens, der zuvor durch die Oxidschicht 91 maskiert war, aufgebracht.
Darauf wird eine Verunreinigung zur Erzeugung einer N-Leitfähigkeit im Bereich des Streifens
eindiffundiert, um so die hochdotierte N+-leitende Kanalregion
66 zu erzeugen, die sich in die erste Zone 62 erstreckt und mit dieser verbunden ist, die jedoch einen
gleichrichtenden Übergang 67 mit der zweiten Zone 60 bildet. Während des Diffusionsprozesses bildet sich
dann wiederum auf dem gesamten Halbleiterkörper eine Oxidschicht, aus der danach eine kreisringförmige
Öffnung geschnitten wird, um ein kreisringförmiges Oberflächenstück der dritten Zone 64 gerade außerhalb
der ersten Zone 62 freizulegen. Auch am äußersten Ende der Kanalregion 66 wird ein kleiner Teil des
Oxids beseitigt. Dann wird eine Schicht von geeignetem Elektrodenmaterial, wie beispielsweise Aluminium,
auf die gesamte Oberfläche aufgebracht, wobei die Metallschicht eine Verbindung mit dem kreisringförmigen
Teil 71 der dritten Zone 64 und dem äußersten Ende der Kanalregion 66 eingeht, wie in F i g. 6D, 6D' dargestellt.
Schließlich werden Teile der Metallschicht selektiv beseitigt, um die dritte Zone, die über der ersten
Zone 62 liegt, mit Ausnahme des Streifens 72, der den Oxidstreifen 69 und die Kanalzone 63 überdeckt, freizulegen
und um die Elektrode 70 elektrisch von der Elektrode 73 zu trennen, wie in F i g. 6E und 6E' dargestellt.
Die Löcher 78, 79, 80 und 81 (nicht dargestellt) werden, sofern gewünscht, ebenfalls hergestellt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 509 584/328
Claims (4)
1. Optoelektronisches Koppelelement mit einer als Halbleiterdiode ausgebildeten Lichtquelle und
einer mit dieser über ein dazwischenliegendes, optisch transparentes, elektrisch isolierendes Medium
optisch gekoppelten, lichtempfindlichen Photodiode mit zwei durch einen gleichrichtenden PN-Übergang
voneinander getrennten Zonen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, von denen die erste im
wesentlichen in die zweite eingebettet ist, d a durch gekennzeichnet, daß die Photodiode
(16) eine als gut leitende elektrostatische Abschirmung dienende dritte Zone (64) aufweist, welche die
Oberfläche der zweiten Zone (60) und die Oberfläche der darin eingebetteten ersten Zone (62) überdeckt
und den gleichen Leitfähigkeitstyp wie die zweite Zone (60) besitzt, und daß die Lichtquelle
(10) in unmittelbarer Nachbarschaft des gleichrichtenden Übergangs (65) zwischen der ersten Zone
(62) und der dritten Zone (64) der Photodiode (16) angeordnet ist.
2. Optoelektronisches Koppelelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte
Zone (64) ein freiliegendes Oberflächenstück (74) aufweist und mit einer ersten Elektrode (70) verbunden
ist, daß eine den entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp wie die dritte Zone (64) aufweisende vierte
Zone (Kanalregion 66) vorgesehen ist, von der ein erster Teil unter der ersten Elektrode (70) verläuft
und von der ein zweiter Teil mit einer zweiten Elektrode (73) verbunden ist, und daß die erste Zone (62)
teilweise unter einem auch unter der ersten Elektrode (70) befindlichen Teil der vierten Zone (Kanalregion
66) liegt und mit ihr in Kontakt steht.
3. Optoelektronisches Koppelelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle
(10) so angeordnet ist, daß die bei einem in Durchlaßrichtung über die Halbleiterdiode fließenden
Strom erzeugte Strahlung gerade auf das freiliegende Oberflächenstück (74) der dritten Zone
(64) der Photodiode (16) fällt.
4. Optoelektronisches Koppelelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Lichtquelle
(10) dienende Halbleiterdiode einen Halbleiterkörper aus Gallium-Arsenid aufweist, dessen
erste Zone (Anode 11) P-leitend und dessen zweite Zone (Kathode 12) N-leitend ist und daß die zweite
Zone (Kathode 12) zwischen der ersten Zone (Anode 11) und der Photodiode (16) liegt.
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DE1514829C3 true DE1514829C3 (de) | 1976-09-02 |
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