DE3033457C2

DE3033457C2 - Verfahren zur Herstellung einer einen PN-Übergang aufweisenden Infrarot-Detektoranordnung

Info

Publication number: DE3033457C2
Application number: DE3033457A
Authority: DE
Inventors: Maurice Victor Woolston Southampton Blackman; Michael David Purlieu Southampton Hampshire Jenner
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1980-09-05
Filing date: 1980-09-05
Publication date: 1986-05-15
Also published as: DE3033457A1

Description

Verfahren zur Hersteilung einer einen PN-Übergang aufweisenden Infrarot-Detektoranordnung.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer einen PN-Übergang aufweisenden Infrarot-Detektoranordnung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In der britischen Patentschrift 15 68 958 ist ein derartiges Verfahren zur Herstellung einer Infrarot-Detektoranordnung beschrieben, bei dem wenigstens ein Teil einer Oberfläche eines Körpers aus Quecksilbercadmiumtellurid einer Umwandlungsbehandlung unterworfen wird, um eine Oberflächenschicht auf dem Körper zu erzeugen, wonach ein Erhitzungsschritt durchgeführt wird. In den in der genannten GB-PS 15 68 958 beschriebenen Detektoranordnungen wird die Oberflächenschicht durch elektrolytische Anodisierung dss Quecksilbercadmiumtellurids erzeugt und dazu verwendet, auf der Oberfläche des Körpers der Anordnung eine schützende und passivierende Schicht anzubringen, die die Detektionsfähigkeit der Anordnung vergrößert Der Erhitzungsschritt ist eine beliebige Ausheizbehandlung für die Detektoranordnung bei einer Temperatur im Bereich von 60°C—70⁰C, die dazu dienen kann, die Eigenschaften der Anordnung zu verbessern, z. B. dadurch, daß das Quecksilbercadmiumtelluridmaterial der Detektoranordnung ausgeglüht wird. Diese anodische passivierende Oberflächenschicht wird insbesondere, aber nicht ausschließlich auf photoleitenden Detektoren erzeugt, und zwar auf Detektoren, bei denen die Wirkung auf der Eigenphotoleitfähigkeit des Quecksilbercadmiumtellurids basiert. In der GB-PS 15 68 958 ist aber auch erwähnt, daß eine solche anodische passivierende Schicht auf der Oberfläche eines Körpers einer photovoltaischen Detektoranordnung erzeugt werden kann. In diesem Falle wird ein PN-Übergang zunächst auf eine bereits bekannte Weise in dem Quecksilbercadmiumtelluridkörper gebildet, wonach die passivierende Oberflächenschicht durch elektrolytische Anodisierung wenigstens eines Teiles der Hauptfläche des Detektorelements gebildet wird, über die die zu detektierende einfallende Strahlung zum PN-Übergang fließt. Die Wirkung eines photovoltaischen Detektors basiert auf der Erzeugung einer Photospannung durch den photoempfindlichen PN-Übergang und somit ist die Qualität für diesen Übergang von wesentlicher Bedeutung für die Erhaltung günstiger Detektoreigenschaften. Die in der GB-PS 15 68 958 beschriebene Erfindung einer Anodisierungsbehandlung bezieht sich nicht auf die Bildung eines photoempfindlichen PN-Übergangs und tatsächlich auch nicht auf irgend einen PN-Übergangstyp.

Da in gewissen Hinsichten photovoltaische Detektoren potentiell als de" photoleitenden Detektoren überlegen betrachtet werden, was z. B. ihrer größeren Ansprechgeschwindigkeit, Jirer niedrigeren Verlustleistung und der Möglichkeit ihrer Wirkung ohne eine äußere Vorspannungsquelle zuzuschreiben ist, hat sich während längerer Zeit der Bedarf ergeben, photovoltaische Detektoren herzustellen, wobei das oder jedes Element des Detektors aus Quecksilbercadmiumtellurid besteht Dies erfordert die Erzeugung von PN-Übergängen hoher Güte im Material und die Bildung von Kontakten mit den Gebieten auf gegenüberliegenden Seiten der PN-Übergänge. PN-Übergänge hoher Güte eignen sich auch besonders gut für Isolierungszwecke in photoleitenden Detektoren.

Es wurden mehrere verschiedene Verfahren zur Bildung von PN-Übergängen in Quecksilbercadmiumtellurid vorgeschlagen. Es wurde gefunden, daß die elektrischen Eigenschaften des Materials dadurch beeinflußt werden können, daß ein stöchiometrisches Ungleichgewicht der Bestandteile des Materials herbeigeführt wird oder eine Dotierung mit einem Fremdeiement stattfindet Im ersteren Falle können N-leitende Eigenschaften durch Zwischengittercadmium- oder Quecksilberatonie und können P-Ieitende Eigenschaften durch Quecksilber- und/oder Cadmiumieersleüen ud?r Zwischengitterstelluratome herbeigeführt werden.

Bei der Bestimmung der Leitungseigenschaften von Quecksilbercadmiumtellurid muß Rücksicht auf die Temperatur genommen werden, bei der die genannten Eigenschaften wahrgenommen oder benutzt werden, weil derartige Eigenschaften temperaturabhängig sind, in dem Sinne, daß für Material einer besonderen Zusammensetzung eine Temperatur besteht, bei der eine Umkehr der Leitungseigenschaften stattfinden kann. So weisen z. B. gewisse Materialzusammensetzungen, die zur Bildung der Elemente von Detektoren für Betrieb bei 77° K benutzt werden, N-leitende Eigenschaften bei der Umgebungstemperatur auf, während sie dagegen bei der Betriebstemperatur P-Ieitende Eigenschaften aufweisen. Außerdem ist es für gewisse Materialzusammensetzungen, bei denen die Leitungseigenschaften eines besonderen Gebietes in dem Körper durcSr einen Überschuß oder ein Defizit an einem der Bestandteile herbeigeführt werden, möglich, daß das Vorhandensein vo.i PN-Übergangseigenschaften bei einer gewissen Temperatur, z. B. bei der Umgebungstemperatur, nicht wahrnehmbar ist, aber daß solche PN-Übergangseigenschaften natürlich bei einer anderen Temperatur, und zwar der beabsichtigten Betriebstemperatur, die z. B. 77⁰K sein kann, wahrgenommen und benutzt werden können. Außerdem ist der Ausdruck »Eigenschaften eines gewissen Leitungstyps bei einer gewissen Temperatur« in weitem Sinne aufzufassen, derart, daß diese Eigenschaften in einem Temperaturbereich vorherrschen können, innberhalb dessen die genannte gewisse Temperatur liegt.

Un (inen an die Oberfläche grenzenden Teil eines Körpers aus einem Material, das bei der Betriebstemperatur des Detektois P-Ieitende Eigenschaf te α aufweist, in Material mit N-Ieitenden Eigenschaften bei dieser Temperatur umzuwandeln, kann bekanntlich Quecksilber in einen derartigen P-Ieitenden Körper dadurch eindiffundiert werden, daß der Körper und eine Menge Quecksilber in einer abgedichteten Kapsel erhitzt werden. Unter Verwendung dieses Vorgangs ist« möglich, ziemlich flache PN-Übergänge zu erzeugen und ein Detektorelement aus einem derartigen Körper dadurch herzustellen, daß eine Mesastruktur gebildet wird, aber

dabei bleibt der PN-Übergang an den Seitenflächen des Elements ungeschützt Dies ist unerwünscht, es sei denn, daß besondere Maßnahmen getroffen werden, um die Seitenflächen zu schützen. Außerdem erfordert, wenn

ein aus einer Anzahl von Detektorelementen bestehender Detektor gebildet werden soll, die Erzeugung der Elemente in einem gemeinsamen Körper geregelte Ätztechniken, während die Anbringung von Kontakten bei den einzelnen Mesa-Elemenien Probleme ergibt, wenigstens sofern es nicht gut möglich ist, ein gedrucktes Kontaktmuster bei den Gebieten an den oberen Flächen der einzelnen Detektorelemente zu verwenden.

Zur Herstellung sogenannter »planarer« Detektorelemente ist es bekannt, in einem anfänglichen homogenen Körper von einem bestimmten Leitungstyp lokalisierte Gebiete vom entgegengesetzten Leitungstyp dadurch zu erzeugen, daß ein Fremdelement, z. B. Aluminium, selektiv in das Kristallgitter durch Diffusion oder Ionenimplantation eingeführt wird, v.'obei eine Schicht auf der Oberfläche selektiv gegen eine solche Einführung einer Dotierung maskiert. Die Erzeugung geeigneter Maskierungsschichten und die Durchführung von DouCrungsiechnikeri haben »ich jcrfüch als zeitraubend und, sofern es die letzteren Techniken anbelangt, als aufwendig erwiesen.

Es sind andere Verfahren bekannt, um PN-Übergänge in Quecksilbercadmiumtellurid zu bilden. Diese umfassen die Anbringung von Schichten verschiedener Leitungstypen durch Epitaxie aus der Dampfphase, die Implantation von Quecksilber unter Verwendung einer Photoresistmaskierung, die Zerstäubung von Gold oder Aluminium in durch Zerstäubung abgelagertes Quecksilbercadmiumtellurid, sowie die Diffusion von Gold aus einer abgelagerten goldhaltigen Schicht.

Aus der US-PS 41 32 999 ist es bekannt, durch eine auf einem Quecksilbercadmiumtellurid-Körper abgeschiedene CdTe-Schicht Quecksilber eindiffundiert, um einen PN-Übergang zu erzeugen.

Weiter ist es aus der US-PS 41 37 544 bekannt, auf einem Quecksilbercadmiumtellurid-Körper eine Oberflächenschicht durch anodische Oxidation zu erzeugen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten An so auszugestalten, daß mit verhältnismäßig geringem Aufwand und ohne Verwendung einer zusätzlichen äußeren Quelle in einem Quecksilbercadmiumtellurid-Körper einen PN-Übergang erzeugt wird, wobei dieser PN-Übergang erwünschtenfalls auf einem Oberflächenteii lokalisiert v/erden kann.

Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Dieses Verfahren basiert auf der überraschenden Entdeckung, daß es möglich ist, auf reproduzierbare Weise einen PN-Übergang genügend hoher Güte für einen Detektor (z. B. zur Anwendung als der photoempfindliche Übergang einer photovoltaischen Detektoranordnung) zu bilden, und zwar durch das einfache Verfahren einer Entnahme eines Elementbestandteiles des genannten Körpers von dem Körpermaterial selbst (ΐ- B. durch eine elektrolytische Anodisierungsbehandlung) als Quelle zum Erhalten η-leitender Eigenschaften und durch anschließende Erhitzung auf eine Temperatur über 100"'C, um den genannten Elementbestandteil wieder in das darunterliegende Gebiet einzuführen und den genannten PN-Übergang zu bilden. Außerdem kann diese Quelle leicht auf einer Körperoberfläche lokalisiert werden, so daß sogar planare Detektorelemente auf diese einfache Weise gebildet werden können.

So liegt bei einer wichtigen Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung während des Erhitzungsschriues die genannte Oberflächenschicht örtlich auf einem Teil einer Hauptfliiche des Körpers, während das darunterliegende Gebiei mit N-Ieitenden Eigenschaften, das durch die genannte Einführung des Elements erzeugt wird, nur örtlich an die genannte Hauptfläche grenzt, so daß sich der gebildete PN-Übergang bis zu der Hauptfläche erstreckt, derart, daß er wenigstens teilweise an der genannten llauptfläche endet. Vorteile einer derartigen planaren Struktur, /.. B. in bezug auf die Anbringung von Kontakten, wurden bereits früher beschrieben, aber wie nachstehend beschrieben werden wird, kann diese Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung für die Herstellung vieler verschiedener Detektoranordnungen, einschließlich monolithischer Kofigurationen, verwendet werden.
Vorzugsweise wird die die Elementquelle enthaltende Oberflächenschicht auf Quecksilbercadmiumtellurid erzeugt, das bei der Betriebstemperatur der Anordnung die eigenschaften P-Ieitenden Materials aufweist, so daß der Erhitzungsschritt bewirkt, daß das genannte darunterliegende Gebiet die Eigenschaften N-Ieitenden Materials bei der Betriebstemperatur der Anordnung erhält, während der nächstliegende Teil des Körpers die P-Ieitenden Eigenschaften beibehält, um den PN-Übergang in dem Körper zu bilden. Dieser Vorgang geht besonders einfach vor sich. Ein komplexerer Vorgang kann jedoch verwendet werden, bei dem die Oberflächenschicht auf Quecksilbercadmiumtellurid erzeugt wird, dia bei der Betriebstemperatur der Anordnung die Eigenschaften N-Ieitenden Materials aufweist, und bei dem der Erhitzungsschritt bewirkt, daß das darunterliegende Gebiet die N-Ieitenden Eigenschaften infolge der Einführung des Elements von der Oberflächenschicht beibehält, während der nächstliegende Teil des Körpers durch den Erhitzungsschritt in Material umgewandelt wird, das bei der Betriebstemperatur der Anordnung P-Ieitende Eigenschaften aufweist, wodurch der PN-Übergang in dem Körper gebildet wird. Dieser komplexere Vorgang kann schwieriger auf reproduzierbare Weise durchgeführt und gesteuert werden, insbesondere wenn von einem N-leitenden Körper ausgegangen wird und eine hohe Temperatur im Erhitzungsschritl für die Umwandlung des Leitungstyps erforderlich ist. Bei einer abgewandelten Ausführungsform dieses komplexeren Vorgangs, die jedoch mehr Verfahrensschritte erfordert, wird von einem Körper aus Quecksilbercadmiumtellurid ausgegangen, der bei der Betriebstemperatur der Anordnung die Eigenschaften P-leitenden Materials aufweist, wobei vor der Erzeugung der Oberflächenschicht Quecksilber in mindestens eine Oberfläche des Körpers eindiffundiert wird, um einen an die überwache grenzenden Teil des Körpers zu bilden, der bei der Betriebstemperatur der Anordnung die Eigenschaften N-leitenden Materials aufweist; danach wird die Oberflächenschicht auf dem an die Oberfläche grenzenden Teil erzeugt, während der Erhitzungsschritt bewirkt, daß N-leitende Eigenschaften im darunterliegenden Gebiet beibehalten werden und Ausdiffusion von Quecksilber aus einem freigelegten Teil des an die Oberfläche grenzenden Teiles stattfindet, um den genannten Teil in Material umzuwandeln, das bei der Betriebstemperatur der Anordnung die P-leitenden Eigenschaften aufweist.

Bei einer besonderen bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung umfaßt die Behandlung zum Erzeugen der Oberflächenschicht die elektrolyrische Anodisierung des Qiiccksilbercadmiumtcilund.s. Es wurde gefunden, daß es durch elektrolytische Anodisierung und anschließende Erhitzung auf eine Temperatur über 100⁰C scheibenförmiger Körper aus Queck-

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silbercadmiumtellurid (Hg(i.,)Cd;rTe) u. a. möglich ist, (a) PN-Übergänge in Material in einem großen Zusam-PN-Übergänge gewünschter Güte und mit photoemp- mensetzungsbereich zu erzeugen,
findlichen Eigenschaften bei der Umgebungstemperatur Die Erhitzung kann bei einer Temperatur im Bereich
in Material zu bilden, das einen Wert von χ im Bereich von 125°C—270⁰C und während einer Periode im Bevon 0,30—0,35 aufweist, wobei das genannte Material 5 reich von 100 Sekunden bis zu 40 Stunden stattfinden. Je
und die so gebildeten Übergänge z. B. für die Anwen- höher die Temperatur ist, je kürzer ist im allgemeinen
dung in photovoltaischen Detektoren geeignet sind, die die Zeitdauer, die erforderlich ist, um eine geeignete
für de" Betrieb im Wellenlängenbereich von 3—5 μΐπ Umwandlung des Leitungstyps zu bewirken. Außerdem
bei der Umgebungstemperatur bestimmt sind, und (b) hängt die Erhitzungsdauer in großem Maße von der
PN-Übergänge gewünschter Güte und mit photoemp- 10 Dicke der anodisch erzeugten Oberflächenschicht ab,
findlichen Eigenschaften bei 77° K in Material zu bilden, während der Umfang der Quelle der Leitungstypumdas einen Wert von χ im ganzen Bereich von 0,15—0,35 kehr nicht unendlich ist und von der Dicke der Schicht
aufweist, wobei dieses Material und die so gebildeten abhängt. Auch kann es für gewisse Anwendungen, z. B.
Übergänge, abhängig von dem Wert von x, z. B. für die für photovoltaische Infrarotdetektoranordnungen, er- i\ Anwendung in photovoltaischen Detektoren, die für 15 wünscht sein, den PN-Übergang in unmittelbarer Nähe ;': den Betrieb im Wellenlängenbereich von 8—14 μηι bei der Oberfläche zu bilden; daher können unnötig lange ; 77° K bestimmt sind, und für Anwendung in photovoltai- Erhitzungszeiten eine unerwünschte Diffusion des gesehen Detektoren geeignet sind, die für den Betrieb im nannten Materials in den Körper herbeiführen, was zu
Wellenlängenbereich von 3—5μηι bei 77°K bestimmt einem tiefen PN-Übergang führen kann, der schlechte
sind. Der exakte physikalische Mechanismus, durch den 20 Eigenschaften aufweist Unter gewissen Bedingungen g die Umwandlung des Leitungstyps erhalten wird, läßt kann es notwendig sein, Material von der Oberfläche ;V sich nicht völlig erklären, aber angenommen wird, daß nach dem Erhitzungsschritt zu entfernen, um einen fla- ^;: im besonderen Falle einer elektrolytischen Anodisie- chen Übergang zu erhalten. | rung von Quecksilbercadmiumtellurid eine Oberflä- Was die Lokalisierung der Oberflächenschicht anbe- ;ä chenschicht erzeugt wird, die reich an Quecksilber ist, 25 langt, kann eine derartige anodisch erzeugte Oberflä- ;i wobei dieses Quecksilber möglicherweise in Form von chenschicht, die sich örtlich auf einem Teil einer großen ^:·: Quecksilber^I)-oxid eingebaut wird. Der anschließend Fläche erstreckt, dadurch gebildet werden, daß entwe- ■'· durchgeführte Erhitzungsschritt auf eine Temperatur der der genannte Teil der Oberfläche lokal anodisiert ! über 100⁰C ergibt möglicherweise freies Quecksilber, oder die ganze Oberfläche anodisiert und dann ein Teil ;' das in das darunterliegende Körpermaterial eindiffun- 30 der so gebildeten Oberflächenschicht entfernt wird. ■) diert Zu gleicher Zeit dient die anodisch erzeugte Ober- Durch die Möglichkeit, planare PN-Übergänge nach ; flächenschicht als eine Ausdiffusionsmaske freien der Erfindung auf einfache Weise zu bilden, können
Quecksilbers von dem unterliegenden Material. Auf die- mehrere verschiedenartige Detektoranordnungen ge- ;i se Weise wird Quecksilber wahrscheinlich in das Kri- bildet werden, die einen PN-Übergang oder mehrere an Ii Stallgitter eingelagert, wodurch N-leitende Eigenschaf- 35 einer Hauptfläche des Körpers der Anordnung endende ;)j ten in dem unterliegenden Gebiet erhalten werden. PN-Übergänge aufweisen. So kann während des Erhit- S Es sei bemerkt, daß dieser Effekt nicht durch Durch- zungsschrittes die Ausdehnung der auf der Hauptfläche | führung der Verfahrensschritte erhalten wird, die in der erzeugten Oberflächenschicht derart sein, daß der groß· ^ genannten GB-PS 15 68 958 im Namen der Anmelderin te Teil des gebildeten PN-Übergangs sich nahezu paral- η beschrieben sind. In den photoleitenden Detektoren 40 IeI zu der genannten Hauptfläche erstreckt und den ; nach der G B-PS 15 68 958 hätte eine solche Einführung photoempfindlichen PN-Übergang eines photovoltai- ,; von Quecksilber in das N-leitende Detektorgebiet die sehen Infrarotdetektorelements der Detektoranord- \; Oberflächendotierungskonzentration auf N⁺ vergrö- nung bildet. In diesem Falle kann die genannte Oberflä- -5 Bert, wodurch die Oberflächenrekombinationsge- chenschicht in Form getrennter Teile auf der genannten
schwindigkeit vergrößert und die passivierende Wir- 45 Hauptfläche aufgebracht sein, so daß eine Konfigurakung der anodischen Oberflächenschicht herabgesetzt tion inselförmiger Gebiete, die bei der Betriebstemperawerden würde. Dies steht im Widerspruch zu den ge- tür der Anordnung die Eigenschaften N-Ieitenden Mastellten Anforderungen. Auch hätte eine solche Einfüh- terials aufweisen, in einem gemeinsamen Körperteil gerung von Quecksilber in die photovoltaischen Detekto- bildet wird, der die Eigenschaften P-Ieitenden Materials ·.,, ren nach der GB-PS 15 68 958 die erhaltenen Eigen- 50 aufweist, wonach nach dem Erhitzungsschritt jedes N- '] schäften des photoempfindlichen vorher im Detektor- leitende Gebiet mit einem leitenden Anschluß und der 1! körper gebildeten PN-Übergangs beeinträchtigt und P-!eitende Körperteil mit mindestens einem gemeinsa- 1% könnte sogar z. B. zur Zerstörung oder zum Kurzschluß men leitenden Anschluß versehen wird. Auf diese Weise % des genannten PN-Übergangs führen. Da die anodisch kann leicht eine monolithische Konfiguration, z. B. eine ί erzeugte Oberflächenschicht nicht eine unendliche 55 lineare Konfiguration oder eine Matrix photovoltai- ψ. Quecksilberquelle bildet, werden die erhaltenen Eigen- scher Detektorelemente in einem gemeinsamen Körper vä schäften des unterliegenden Materials, insbesondere die gebildet werden. j& Eigenschaften und die Tiefe des gebildeten PN-Über- Ein Verfahren nach der Erfindung kann auch zur BiI- φ gangs, in großem Maße von den Erhitzungsbedingun- dung einer Konfiguration an die Oberfläche grenzender v| gen, und zwar der Zeit und der Temperatur, und von der 60 inselförmiger Gebiete mit den Eigenschaften N-leiten- |J anfänglichen Dicke der anodisch erzeugten Oberflä- den Materials in einem gemeinsamen Körper mit den §5 chenschicht abhängig sein. Eigenschaften P-leitenden Materials verwendet werden, §j Die aus der elektrolytischen Anodisierung des Queck- wobei jedes N-leitende Gebiet nach dem Erhitzungs- % silbercadmiumtellurid bestehende Behandlung kann schritt mit voneinander entfernt liegenden ersten und s| derart durchgeführt werden, daß eine Oberflächen- 65 zweiten leitenden Anschlüssen versehen wird, um ein ίί schient mit einer Dicke von 10—300 nm, z. B. einer Dik- photoleitendes Infraroidetektorelement der Anordnung j| ke von nahezu 200 nm, erzeugt wird. Mit einer Schicht zu bilden. Auf diese Weise ist es möglich, eine monolithi- 2| mit einer Dicke im genannten Bereich ist es möglich, sehe Konfiguration (z. B. eine lineare Konfiguration Jy

oder eine Matrix photoleitender Detektorelemente) in einem gemeinsamen Körper zu bilden, wobei selbstverständlich angenommen wird, daß eine geeignete Isolierung zwischen den Elementen angebracht werden kann. Dies kann im Vergleich zu bekannten Konfigurationen mit einer Anzahl von Quecksilbercadmiumtelluridkörpern, die einzeln auf einem Trägersubstrat angebracht sein können, vorteilhaft sein. Die Bildung der Elemente in einem gemeinsamen Körper erleichtert erheblich die Anbringung von Kontakten bei den Elementen und ermöglicht außerdem eine genaue Regelung des Abstandes zwischen benachbarten Elementen.

Bei einem Verfahren, bei dem die Oberflächenschicht mit der Elementquelle an einer Hauptfläche des Körpers lokalisiert wird, kann nach dem Erhitzungsschritt mindestens ein Randteil der Oberflächenschicht, der sich in der Nähe der Stelle erstreckt, an der der genannte PN-Übergang an der Oberfläche endet, entfernt werden. Dies kann besonders günstig sein, wenn die Oberflächenschicht durch elektrolytische Anodisierung erhalten wird, weil das Vorhandensein einer anodischen Oberflächenschicht auf dem Endteil des PN-Übergangs die Kennlinie des Übergangs gegebenenfalls infolge einer Anreicherung unter der anodisierten Schicht beeinträchtigen kann.

Nach dem Erhitzungsschritt kann die Oberflächenschicht entfernt und eine Ätzbehandlung durchgeführt werden, um Material von der einen Oberfläche zu entfernen, während eine weitere elektrolytische Anodisierung wenigstens eines Teiles der Hauptfläche, der von dem Endteil des PN-Übergangs in der genannten Oberfläche begrenzt wird, durchgeführt werden kann, um die genannte Oberfläche zu passivieren.

Einige Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielsweise beschrieben. Zunächst werden einige Beispiele der Bildung von PN-Übergängen in Körpern aus Quecksilbertellurid mehrerer verschiedenartiger Zusammensetzungen zusammen mit Einzelheiten in bezug auf die Kennlinie der erhaltenen Übergänge beschrieben, wonach einige Ausführungsformen, in denen Infrarotdetektorelemente hergestellt werden, an Hand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigen

F i g. 1 und 2 die gemessenen Spannungs-Strom-Kennlinien zweier verschiedener PN-Übergänge, die in einem Quecksilbercadmiumtelluridkörper gebildet werden;

F i g. 3 bis 8 mehrere Stufen in der Herstellung einer aus einer Konfiguration von zehn Elementen bestehenden photovoltaischen Infrarotdetektoranordnung, wobei die F i g. 3,4,6 und 7 schematische Draufsichten sind und jeweils den aus Quecksilbercadmiumtellurid bestehenden Elementkörper der Anordnung und einen Teil eines Trägersubstrats darstellen, auf dem der genannte Körper angebracht ist, während F i g. 3 und 8 schematische Querschnitte durch einen Teil des genannten Körpers in zwei verschiedenen Herstellungsstufen sind, und

Fig.9 eine schematische Draufsicht auf einen Teil einer aus einer Konfiguration von zehn Elementen bestehenden photoleitenden Infrarotdetektoranordnung.

Es sei bemerkt, daß die F i g. 3 bis 9 nicht maßstäblich gezeichnet sind. Die relativen Abmessungen und Verhältnisse einiger Teile dieser Figuren (insbesondere im Querschnitt) sind der Deutlichkeit und Einfachheit halber vergrößert oder verkleinert dargestellt

Nun werden einige experimentelle Details der Herstellung von PN-Übergängen in Quecksilbercadmiumtellurid angegebea Proben polierter Scheiben mit einer Dicke von nahezu 200 μηι, die aus mehreren Quecksilbercadmiumteiiuridblöcken im Zusammensetzungsbereich von χ zwischen 0,15 und 0,35 gebildet wurden, wurden dadurch hergestellt, daß zunächst definierte

5 Oberflächengebiete in einer Lösung von Natriumbicarbonat unter Verwendung einer Maskierung aus einem Photoresist anodisiert wurden. Die anodisierten Scheiben wurden dann auf 180°C während einer Stunde entweder im Vakuum oder in einer Stickstoffatmosphäre erhitzt. Nach Erhitzung wurden die Scheiben während 10 Minuten in einer 5% Lösung von Brom in Äthylenglycol geätzt und Goldkontakte durch Zerstäubung auf den anodisierten sowie den nicht-anodisierten Gebieten über eine geeignete Photoresistmaske angebracht. Die I — V-Kennlinien wurden dann gemessen.

F i g. 1 zeigt die gemessenen Strom-Spannung·- Kennlinien eines derartigen durch das genannte Experiment gebildeten PN-Übergangs. Dieser Übergang wurde unter einem anoHisi.erten Oberflächengebiete ir.it eäner Kreisform mit einem Durchmesser von 280 μπι gebildet. Die Kennlinien wurden mit einer vollständigen Umgebungsbeleuchtung unter einem Raumwinkel von 2 verhalten.
F i g. 2 zeigt die Kennlinien einer anderen Probe, wobei in diesem Falle der unter denselben Bedingungen gebildete PN-Übergang eine rechteckige Oberfläche von 125 μπι χ 185 μπι aufweist. Die Kennlinien wurden mit einem Gesichtsfeld von 60% erhalten und zeigen eine geringere Offsetspannung als die Probe, deren Kennlinien in F i g. 1 dargestellt sind.

Eine Ausführungsform des Verfahrens wird nun beschrieben, bei der eine lineare Konfiguration photovoltaischer Infrarotdetektorelemente in einem gemeinsamen Körper gebildet wird, wobei die Konfiguration in einer photovoltaischen Infrarotdetektoranordnung verwendet wird, die für Betrieb im Bereich von 8—14 μιτι bei 77° K geeignet ist.

Es wird von einer Scheibe aus Quecksilbercadmiumtellurid mit einem Durchmesser von 11 mm und einer Dicke von 450 μπι mit der Zusammensetzung HgOiCd₀^Te ausgegangen. Sie hat die Eigenschaften N-leitenden Materials bei Umgebungstemperatur und die Eigenschaften P-leitenden Materials bei 77° K. Die Ladungsträgerkonzentration bei 77° K ist typisch 2.10¹⁷Cm-³; die Beweglichkeit ist 1,5-1O² cm² V-'see-¹ und der spezifische Widerstand ist 0,2 Ohm ■ cm. Zur Vereinfachung der Erläuterung wird dieses Material nachstehend als P-leitendes Material bezeichnet Die Scheibe wird auf einem keramischen Polierblock mit einer Wachsschicht angeordnet Die Polierung der Oberfläche der Scheibe wird mit Hilfe einer Drehmaschine unter Verwendung eines Basisläppmittels und eines Schmirgelbreis durchgeführt. Die Polierung ist ein aus mehreren Schritten bestehender Vorgang, wobei allmählich weniger Beschädigungen in der Kristallstruktur auftreten, wenn die Dicke auf 400 μιη herabgesetzt wird, was durch die Anwendung allmählich feinerer Schmirgelteilchen und Basisläppmittel erhalten wird. Wenn die Dicke auf 400 μπι herabgesetzt worden ist, was durch auf dem Umfang des Polierblocks angebrachte Ansätze festgestellt wird, wird eine Ätzbehandlung auf der freigelegten Oberfläche der noch auf dem Polierblock angeordneten Scheibe durchgeführt Dadurch werden weitere 50 μπι von der Oberfläche abjetragen. Die Scheibe wird nun von dem Polierblock entfernt und wird über die behandelte Hauptfläche auf einem weiteren Polierblock befestigt Die Polierung wird unter denselben Bedingungen in bezug auf die An-

Wendung allmählich feinerer Schmirgelteilchen und Basisläppmittel durchgeführt, bis die Dicke auf 250 μΐη herabgesetzt ist. Dann wird eine Ätzbehandlung durchgeführt, i.m nochmals 50 (im von der freigelegten Oberfläche abzutragen.

Während die Scheibe mit einer Dicke von nahezu 200 μΐη noch immer über eine Wachsschicht auf dem Polierblock befestigt ist, wird eine Photoresistschicht auf der oberen Fläche angebracht. Ein Photomaskierungs- und Entwicklungsvorgang wird dann durchgeführt, um eine Anzahl nahezu paralleler streifenförmiger öffnungen in der Photoresistschicht zu definieren. Eine Ätzbehandlung wird dann durchgeführt, um in der Scheibe eine erste Anzahl nahezu parallel verlaufender Kanäle zu bilden, die auf dem Polierblock eine Anzahl nahezu parallel verlaufender streifenförmiger Teile aus Quecksilbercadmiumtellurid definieren. Beim Verfahren zur Bildung entweder aus einem einzigen Element bestehender Detektoren oder aus einer linearen Konfiguration bestehender Detektoren beüägi die Breite der streifenförmigen Teile typischerweise 1 μπι. Die verbleibende Photoresistschicht wird entfernt und eine weitere Ätzbehandlung wird derart durchgeführt, daß die oberen Ränder der streifenförmigen Teile abgerundet werden.

Die folgende Stufe in der Herstellung ist die Anbringung einer Photoresistschicht auf den oberen Flächen der streifenförmigen Teile. Unter Verwendung eines üblichen Photomaskierungs- und Entwicklungsvorgangs werden eine Anzahl nahezu parallel verlaufender Streifen, die sich in etwa senkrecht zu der Längsrichtung der streifenförmigen Teile erstrecken, von der Photoresistschicht entfernt. Der gegenseitige Abstand dieser Streifen wird durch die erforderliche Form des Detektorelements bestimmt. Für aus einem einzigen Element bestehende Detektoren kann der Abstand typischerweise nahezu 1 mm betragen, damit Elemente von 1 mm χ 1 mm erhalten werden. Für lineare Konfigurationen entspricht der Abstand der Länge der Elemente und im vorliegenden Beispiel ist der Abstand 3 mm. Unter Verwendung der definierten Photoresistschicht als Ätzmaske wird eine Ätzbehandlung durchgeführt, dadurch, daß völlig durch die Scheibe hindurch geätzt wird, um eine Anzahl parallel verlaufender Kanäle zu erhalten und dadurch auf dem Polierblock eine Konfiguration nahezu rechteckiger Elementkörperteile, im vorliegenden Beispiel von je 3 mm χ 1 mm. zu definieren, bei denen die Längsränder auf zwei gegenüberliegenden Seiten etwas abgerundet sind.

Abhängig von der besonderen gewünschten Form des Detektors, insbesondere in bezug auf das gewünschte Verfahren zum Montieren des Elementkörperteiles und zum Anbringen elektrischer Kontakte bei den einzelnen Detektorelementen, kann von dieser Stufe her auf verschiedene Weise verfahren werden. Bei einigen Ausführungsformen, insbesondere zur Bildung aus einem einzigen Element bestehender Detektoren, wird wenigstens ein Teil der Behandlung, die erforderlich ist, um die PN-Übergänge in einer Anzahl von Elementkörperteilen zu bilden, durchgeführt, während die genannten Körperteile noch auf dem Polierblock vorhanden sind. Zum Beispie! kann eine Photoresistschicht angebracht und können die empfindlichen Gebiete in den Elementkörperteilen definiert werden, bevor eine elektrolytische Anodisierungsbehandlung auf den freigelegten Gebieten durchgeführt wird, die in bezug auf ihre Größe den gewünschten empfindlichen Gebieten entsprechen sollen. In einer derartigen Ausführungsform werden die Elementkörperteile erst von dem Polierblock entfernt, nachdem die elektrolytische Anodisierungsbehandlung stattgefunden hat. Eine anschließende Wärmebehandlung zur Bildung der PN-Übergünge unter der anodisch erzeugten Oberflächenschicht kann dann auf den Körpern durchgeführt wercen, die entweder frei liegen oder bereits auf einem geeigneten Substrat montiert sind. Im vorliegenden Beispiel werden aber die Elementkörperteile von 3 mm χ 1 mm auf dem

ίο Polierblock, nachdem sie definiert worden sind, einzeln entfernt und gesondert auf einem keramischen Substrat angebracht, das auf einer Hauptfläche ein gedrucktes Durchführungskontaktmuster aufweist.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf einen Teil eines sol-

Ii" chen Substrats, auf dem einer der Elementkörperteile aus P-leitendem (bei 77° K) Quecksilbercadmiumtellurid von 3 mm χ 1 mm montiert ist und das durch das beschriebene Verfahren erhalten ist, wobei nur ein Teil der genannten Elementkörperteile in der Figur dargestellt ist. Das Substrat 1 besteht aus Aluminiumoxid hoher Dichte mit einer Dicke von 0,5 mm. Auf der oberen Fläche liegt ein gedrucktes Durchführungskontaktmuster aus vergoldetem Nichrom mit einer Dicke von 0,5 μπι. Das Kontaktmuster enthält einen gemeinsamen Durchführungsleiter 2 mit einer Breite von 1,9 mm und zehn weitere Durchführungsleiter 3 mit je einer Breite von 100 μπι und einem Teilungsabstand von 200 μπι. Der Elementkörperteil 4 aus P-leitendem Material wird auf dem Substrat 1 mittels einer Epoxydharzschicht befestigt. Der Abstand zwischen den einander zugekehrten Endflächen der Leiter 2 und 3 beträgt 1,4 mm.

Eine Photoresistschicht wird nun auf der oberen Fläche des Gebildes aus dem keramischen Substrat 1 und dem darauf montierten P-leitenden Körper 4 angebracht. Ein Photomaskierungs- und Entwicklungsvorgang wird durchgeführt, um in der Photoresistschicht zehn Gebiete von je 150 μπι χ 100 μηη mit einem gegenseitigen Abstand von 100 μΐη zu definieren. F i g. 4 zeigt eine Draufsicht auf das Element 4, mit darauf der Photoresistschicht 5 mit zehn Oi Tnungen 6 darin.

Eine elektrolytische Anodisierungsbehandlung wird nun durchgeführt. Diese erfolgt dadurch, daß das Gebilde aus dem Elemen(körper 4 und dem Trägersubstrat in ein Bad mit einer Natriumbicarbonatlösung eir. getaucht wird. Die elektrische Verbindung des Körpers 4 mit der positiven Klemme der Speisequelle wird über einen Wolframdraht hergestellt und eine in der Lösung vorhandene Goldelektrode wird mit der negativen Klemme der Speisequelle verbunden. Die Anodisierung erfolgt mit einer konstanten angelegten Spannung von 15 V bei einem anfänglichen Strom von 7,5 mA während einer Gesamtperiode von 1 Minute. Diese Behandlung kann mehrere Male wiederholt werden, wobei in jedem Schritt die anodisch erzeugte Oberflächenschicht entfernt wird. Diese anodische Behandlung oder, wenn eine wiederholte Behandlung durchgeführt wird, deren letzter Behandlungsschritt erzeugt auf jedem der Gebiete, die während dieser Behandlung nicht mit Photoresist bedeckt sind, eine Oberflächenschicht mit einer Dicke von nahezu 200 nm. Obgleich es nicht möglich gewesen ist, die genaue Zusammensetzung dieser Schicht festzustellen, zeigen mehrere experimentell durchgeführte Versuche und Vorgänge, die auf gleichen Oberflächenschichten durchgeführt werden, die auf anderen Quecksilbercadmiumtelluridkörpern unter Verwendung derselben und anderer Elektrolyten im Anodisierungsbad erzeugt werden, daß ein Bestandteil der Schicht Quecksilber(II)-oxid ist.

Der folgende Verfahrensschritt ist die Entfernung des verbleibenden Teiles der Photoresistschicht 5. Dann wird das Gebilde einer Wärmebehandlung entweder im Vakuum oder in Stickstoff bei atmosphärischem Druck in einem Diffusionsofen bei einer Temperatur von 180⁰C während e*ner Zeitdauer von 1 Stunde unterworfen. Die Wärmebehandlung führt zu der Umwandlung eines an die Oberfläche grenzenden Gebietes des Körpers. Die Unmwandiung ist derart, daß bei der gewünschten Betriebstemperatur (77° K) das genannte Gebiet die Eigenschaften N-leitenden Materials aufweist, während ein PN-Übergang zwischen dem genannten Gebiet und dem verbleibenden Teil des Körpers vorhanden ist, der bei der genannten Temperatur P-Ieitende Eigenschaften aufweist Der Deutlichkeit der Zeichnung halber ist dieses Gebiet im Schnitt der F i g. 5 längs der linie V-Vin Fig.4 entsprechenden linie als ein N-leitendes Gebiet 9 dargestellt und bildet einen PN-Übergang 10 mit dem P-leitenden Körper 4. Der PN-Übergang 10 endet nach der Figur an der Oberfläche gerade außerhalb des Umfangs der anodisch erzeugten Oberflächenschicht 7. Der Übergang erstreckt sich größtenteils nahezu parallel zu der oberen Fläche des Körpers und auf einer Tiefe desselben von nahezu 6μπι.

Die anodisch erzeugte Oberflächenschicht 7 wird dann durch Ätzen entfernt und eine weitere Ätzbehandlung wird durchgeführt, um nahezu 0,5 μπι von der Oberfläche des Quecksilbercadmiumtelluridkörpers zu entfernen.

Eine weitere Photoresistschicht wird nun Ober die ganze Oberfläche des Quecksilbercadmiumtelluridkörpers angebracht und mit Hilfe einer Maske teilweise freigelegt und dann teilweise entfernt, so daß ein Längsstreifen mit einer Breite von 375 μπι unbedeckt bleibt, der sich über eine Seite des Elements erstreckt Der unbedeckte Teil des Körpers enthält einen kleinen Teil jedes anodisierten Gebietes der Elementteile. Eine dielektrische Schicht, z. B. eine Epoxydharzschicht, wird nun derart angebracht, daß sie den freigelegten Oberflächenteil bedeckt, wobei das Harz dazu geeignet ist, eine Schicht mit einer Dicke von 3 bis 4 μσι zu erhalten.

F i g. 6 zeigt eine Draufsicht auf den Körper nach dem Anbringen des Epoxydharzstreifens 12 und dem Ablösen des Photoresiststreifens.

Eine weitere Photoresistschicht wird dann über die ganze Oberfläche des Körpers 4 und des Substrats 1, einschließlich des gedruckten DiTChführungskontaktmusters, angebracht. Die Photoresistschicht wird unter Verwendung einer Maske freigelegt und wenn danach der freigelegte Teil als gelöst wird, werden öffnungen in der Photoresistschicht gebildet. Diese öffnungen enthalten Löcher von 40 μπι χ 25 μπι, die sich über die P-leitenden Gebiete 9 erstrecken, und Streifen mit einer Breite von 40 μπι, die sich von diesen Gebieten her über die Epoxydharzschicht und die Leiter 3 erstrecken. In der Nähe des anderen Längsrandes des Elements 4 ist eine streifenförmige öffnung mit einer Breite von 1 mm in der Photoresistschicht vorhanden und erstreckt sich auch über den benachbarten Rand des gemeinsamen Durchführungsleiters 2 über 0,55 mm. Eine Goldschicht mit einer Dicke von 0,5 μπι wird nun durch Zerstäubung über die ganze Oberfläche abgelagert. Das abgelagerte Gold erstreckt sich in die öffnungen in der Photoresistschicht in Berührung mit den unterschiedlichen freigelegten Gebieten und Schichten. Das auf dem Photoresist abgelagerte Gold wird durch eine Abtragungstechnik (»Lift-off«) entfernt und zwar dadurch, daß der verbleibende Photoresist abgelöst wird. Fig.7 zeigt eine Draufsicht auf das Gebilde nach der Entfernung des Goldüberschusses. Zehn Goldbänder 15 erstrecken sich je an einem Ende in Berührung mit einem N-leitenden 5 Oberflächengebiet 9 und am anderen Ende in Berührung mit einem Durchführungsleiter 3. Ein einziges Goldband 16 erstreckt sich in Berührung mit der oberen Fläche des P-leitenden Körpers 4 und in Berührung mit dem gemeinsamen Durchführungsleiters 2. Die Bänder

to 15 sind je gegen einen darunterliegenden Teil des P-leitenden Körperteils durch das Vorhandensein der Epoxydharzschicht 12 isoliert

So wird auf einfache Weise ein aus einer linearen Konfiguration von zehn Elementen bestehender photo voltaischer Detektor gebildet Als Endstufe in der Her stellung vor der Einkapselung der Konfiguration kann es erwünscht sein, die ganze Struktur leicht zu ätzen, um die Eigenschaften nach Entfernung einer dünnen Schicht von einigen Zehn nm von der Oberfläche der

Anordnung zu verbessern.

Es ist einleuchtend, daß viele Abwandlungen in bezug auf die Bearbeitung, insbesondere in bezug auf das Verfahren zur Kontaktierung nach der Bildung der PN-Übergänge, möglich sind. So wird bei einer derartigen Abwandlung nach der Bildung des Übergangs und der Entfernung der anodischen Oberflächenschicht eine neue anodische Oberflächenschicht örtlich auf jedem empfindlichen Gebiet angebracht, die jedoch innerhalb der Grenze jedes PN-Übergangs liegt, wo der genannte

Übergang an der Oberfläche endet Auf diese Weise wird eine Schutzschicht gebildet, die, wie gefunden wurde, die Eigenschaften des Detektors wenigstens insofern verbessert, als die etwaige Beeinträchtigung der Eigenschaften, wenn die Anordnung Temperaturen bis 70⁰C unterworfen wird, nicht wahrgenommen wird. Bei Anwendung dieser Abwandlung erfolgt die weitere Kontaktierung der N-leitenden Gebiete über in der zuletzt angebrachten anodischen Schicht gebildete Öffnungen. Eine weitere Abwandlung wird nun an Hand der F i g. 9 beschrieben, in der die vorher beschriebene Ausführungsform derart abgewandelt wird, daß eine lineare Konfiguration photoleitender Detektorelemente in einem gemeinsamen Körper gebildet wird Die Anordnung enthält ein keramisches Substrat 21 mit einem entsprechend angeordneten Muster gedruckter Durchführungskontakte 22, 23. Das Element weist dieselben äußeren Abmessungen wie die N-Ieitenden Gebiete 29 von 200 μπι χ 100 μπι auf. Jedes N-Ieitende Gebiet 29 wird auf gegenüberliegenden Seiten durch Streifen 35 und 36 kontaktiert, die sich je über den P-leitenden Körperteil erstrecken und gegen diesen Teil durch eine Epoxydschicht 32 isoliert sind. Die Streifen 35 erstrecken sich in Berührung mit dem Zufuhrleiter 23 und die Streifen 36 kontaktieren den gemeinsamen Durchführungs- leiter 22.

Es leuchtet ein, daß viele weitere Abwandlungen im Rahmen der Erfindung möglich sind. Zum Beispiel können, wenn die Oberflächenschicht mit den den Leitungstyp umkehrenden Mitteln durch Anodisierung erzeugt wird, andere Lösungen, z. B. Natriumcarbonat, sowie die Carbonate und Bicarbonate von Lithium und Kalium, verwendet werden. Statt die genannte Schicht durch Anodisierung zu erzeugen, kann eine Art natürliches Oxid mit einem Überschuß am Dotierungsmaterial durch chemische Umwandlung erzeugt werden, wobei z. B. eine oxidierende Lösung, wie Wasserstoffperoxid, verwendet wird. Es wurde gefunden, daß bei Behandlung von Quecksilbercadmiumtelluridkörpern mit einer

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derartigen Lösung und anschließender Erhitzung PN-Obergänge gebildet werden, die sich unter der erzeugten Oberflächenoxidschicht erstrecken.

In den beschriebenen Ausführungsformen erfolgt die Umwandlung des Leitungstyps in einem an die Oberfläehe grenzenden Gebiet. Im Rahmen der Erfindung kann aber das Verfahren dazu benutzt werden, vergrabenen Gebiete zu erzeugen, deren Leitungstyp dem des umgebenden Materials entgegengesetzt ist

Eine Weiterbildung des Verfahrens wird nun an Hand einer anderen Ausführungsform beschrieben; die eine Abwandlung des an Hand der Fig.3 bis 8 beschriebenen Verfahren ist In dieser Ausführungsform sind die Ausgangsmaterialzusammensetzung und die Scheibenherstellung genau dieselben bis einschließlich des Po-Her- und Ätzschrittes, um eine Scheibe mit einer Dicke von 200 μπι zu erzeugen. Das Verfahren unterscheidet sich dann insofern, als diese Scheibe danach in einer abgedichteten Kapsel erhitzt wird, die weiter einen Überschuß an Quecksilber enthält Die Erhitzung erfolgt bei 250⁰C während einer Stunde. Dadurch wird durch Eindiffusion von Quecksilber eine Oberflächenschicht mit einer Tiefe von 10 μπι mit N-leitenden Eigenschaften bei 77°K erzeugt Die N-leitende Schicht wird völlig von einer Hauptfläche durch Polierung entfernt, während nahezu 2 μπι durch Ätzung von der gegenüberliegenden Oberfläche entfernt wird. Der Körper in Form einer P-leitenden (77° K) Scheibe mit einer N-leitenden Oberflächenschicht (77° K) wird dann auf die in der vorhergehenden Ausführungsform beschriebene Weise behandelt, um Elementkörperteile gewünschter Größen, z. B. 3 mm χ 1 mm, wie in der obenbeschriebenen Ausführungsform, zu erzeugen, die aber je eine N-Ieitende Oberflächenschicht mit eienr Dicke von nahezu 8 μπι, enthalten. Das Verfahren ist weiter völlig gleich, insofern, als die elektrolytische Anodisierungsbehandlung auf gleiche Weise und auf Gebieten durchgeführt wird, die größer als die endgültig gewünschten empfindlichen Gebiete sind, um Raum für die Bildung einer später angebrachten Isolierschicht, z. B. einer Epoxyharzschicht, über eine Seite des zu bildenden Übergangs und auch eines Kontaktgebietes zu erhalten.

Nach der elektrolytischen Anodisierung wird die während der Anodisierung verwendete Photoresistmaskierung entfernt und eine Erhitzung bei 180⁰C während 1 Stunde durchgeführt. Dies hat zur Folge, daß der unbedeckte Teil der N-leitenden Oberfläche in Material mit P-leitenden Eigenschaften rückgewandelt wird. Vorher an diesen Gebieten eindiffundiertes Quecksilber wird in diesem Erhitzungsschritt ausdiffundiert. Da jedoch die Teile der N-leitenden Oberflächenschicht unter der anodisch erzeugten Oberflächenschicht 7 N-leitend bleiben und ihre Tiefe nahezu erhalten bleibt, stellt sich heraus, daß die Oberflächenschicht 7 erstens als eine Ausdiffusionsmaske gegen Quecksilberausdiffusion und weiter als eine örtliche Quecksilberquelle für die weitere Eindiffusion von Quecksilber dient. Die letztere Eigenschaft basiert auf der Tatsache, daß ohne eine solche lokalisierte Quecksiiberquelle die vorher eindiffundierte Quecksilberkonzentration in dem Körper sich bei Erhitzung auf 180⁰C während einer Stunde aufgelöst hätte.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

_ 1. Verfahren zur Herstellung einer einen PN-Übergang aufweisenden Infrarot-Detektoranordnung, bei dem wenigstens ein Teil einer Oberfläche eines Körpers aus Quecksilbercadmiumtellurid einer Umwandlungsbehandlung unterworfen wird, um eine Oberflächenschicht auf dem Körper zu erzeugen. Si wobei diese Oberflächenschicht ein Element enthält

das ein Bestandteil des Körpers aus Quecksilbercadmiumtellurid ist, und, wenn es in einer überschüssigen Konzentration im Material des Körpers vorhanden ist bei der Betiebstemperatur der Detektoranordnung die Eigenschaften N-leitenden Materials hervorruft und bei dem anschließend ein Erhitzungsschritt durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet,

— daß aie Oberflächenschicht (7) eine genügende Menge des Elements enthält, um als Queüe zur Wiedereinführung des Elements in den Körper (4) zu dienen und

— daß die Oberflächenschicht (7) während des Erhitzungsschrittes auf eine Temperatur über 100⁰C erhitzt wird, um eine Menge des Elements von der Oberflächenschicht her in ein darunterliegendes Gebiet (9) einzuführen, damit der PN-Übergang (10) in dem Körper gebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Oberflächenschicht (7) auf Quecksilbercadmiumteliurid erzeugt v,ird, das bei der Betriebstemperatur der Anordnung die Eigenschaften P-Ieitenden Materials aufweist, und daß der Erhitzungsschritt bewirkt daß das darunterliegende Gebiet (9) des Körpers (4) die Eigenschaften N-leitenden Materials bei der Betriebstemperatur der Anordnung erhält während der benachbarte Teil des genannten Körpers die P-Ieitenden Eigenschaften beibehält um den PN-Übergang (10) in dem Körper (4) zu bilden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht (7) auf Quecksilbercadmiumtellurid erzeugt wird, das bei der Betriebstemperatur der Anordnung die Eigenschaften N-leitenden Materials aufweist, und daß der Erhitzungsschritt bewirkt, daß das darunterliegende Gebiet (9) des Körpers (4) die N-leitenden Eigenschaften beibehält, dadurch, daß das Element von der Oberflächenschicht (7) eingeführt wird, während der benachbarte Teil des Körpers (4) durch den Erhitzungsschritt in Material mit bei der Betriebstemperatur der Anordnung P-Ieitenden Eigenschaften umgewandelt wird, wodurch der PN-Übergang (10) in dem Körper (4) gebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß, bevor die Oberflächenschicht (7) erzeugt wird, Quecksilber in mindestens eine Oberfläehe des Körpers (4) aus Quecksilbercadmiumtellurid eindiffundiert wird, die bei der Betriebstemperatur der Anordnung die Eigenschaften P-Ieitenden Materials aufweist, wodurch ein an die Oberfläche grenzender Teil des Körpers (4) gebildet wird, der bei der Betriebstemperatur der Anordnung die Eigenschaften N-leitenden Materials aufweist; daß die Oberflächenschicht (7) auf dem an die Oberfläche grenzenden Teil erzeugt wird, und daß der Erhitzungsschritt eine Ausdiffusion vom Quecksilber von einem freigelegten Teil des an die Oberfläche grenzenden Teils bewirkt um den freigelegten Teil in Material mit den P-leitenden Eigenschaften bei der Betriebstemperatur der Anordnung umzuwandeln.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß wäbrend des Erhitzungsschrittes die Oberflächenschicht (7) lokal auf einem Teil einer Hauptfläche des Körpers (4) vorhanden ist und das unterliegende Gebiet (9) mit N-leitenden Eigenschaften, die durch die Einführung des Elements herbeigeführt werden, nur lokal an die Hauptfläche grenzt so daß der gebildete PN-Übergang (10) sich bis zu der Hauptfläche erstreckt derart daß er wenigstens teilweise an der Hauptfläche endet
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung einer photovoltaischen Infrarot-Detektoranordnung, dadurch gekennzeichnet daß während des Erhitzungsschrittes die Ausdehnung der Oberflächenschicht (7) auf einer Hauptfläche des Körpers (4) derart ist daß wenigstens der größte Teil des gebildeten PN-Übergangs (10) sich nahezu parallel zu der Hauptfläche erstreckt und den photoempfindlichen PN-Übergang eines photovoltaischen Infrarotdetektorelements der Detektoranordnung bildet
7. Verfahren nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet daß während des Erhitzungsschrittes die Oberflächenschicht (7) in Form gesonderter Teile auf der Hauptfläche aufgebracht ist, so daß eine Konfiguration inselförmiger Gebiete (9) mit den Eigenschaften N-leitenden Materials in einem gemeinsamen Körperteil (4) mit den Eigenschaften P-leitenden Materials gebildet wird, und nach dem Erhitzungsschritt jedes N-leitende Gebiet (9) mit einem leitenden Anschluß (15) versehen und der P-leitende Körperteil mit mindestens einem gemeinsamen leitenden Anschluß (16) versehen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß während des Erhitzungsschrittes die Oberflächenschicht (7) in Form gesonderter Teile auf der Hauptfläche aufgebracht ist, so daß eine Konfiguration an die Oberfläche grenzender inselförmiger N-Ieitenden Gebiete (9) in einem gemeinsamen P-Ieitenden Körperteil (4) gebildet wird, und nach dem Erhitzungsschritt jedes N-Ieitende Gebiet (9) mit voneinander entfernt liegenden ersten und zweiten leitenden Anschlüssen (35 bzw. 36) versehen ist, um ein photoleitendes Infrarotdetektorelement der Detektoranordnung zu bilden.
9. Verfahren nach Anspruch 5 und einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Erhitzungsschritt wenigstens ein Randteil der Oberflächenschicht (7), der sich in der Nähe der Stelle erstreckt an der der PN-Übergang (10) an der Hauptfläche endet, entfernt w ird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Erhitzungsschritt die Oberflächenschicht (7) entfernt wird, eine Ätzbehandlung durchgeführt wird, um Material von der Hauptfläche zu entfernen, und wenigstens ein Teil der Hauptfläche der innerhalb der in der Hauptfläche endenden Begrenzungen des PN-Übergangs (10) liegt, elektrolytisch anodisiert wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Umwandlungsbehandlung

zum Erzeugen der Oberflächenschicht mit dem Element aus der elektrolytischen Anodisierung des Quecksilbercadmiumtellurids besteht, dadurch gekennzeichnet daß der Erhitzungsschritt nach der elektrolytischen Anodisierung bei einer Temperatur im Bereich von 125°C- 270⁰C während einer Zeitdauer im Bereich von 100 Sekunden bis zu 40 Stunden durchgeführt wird, um den PN-Übergang (10) zu bilden.