CH640979A5

CH640979A5 - Kathodenstrahlvorrichtung und halbleiteranordnung zur erzeugung eines elektronenstrahls in der kathodenstrahlvorrichtung.

Info

Publication number: CH640979A5
Application number: CH71579A
Authority: CH
Inventors: Gerardus Gegorius Petru Gorkom; Arthur Marie Eugen Hoeberechts
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1978-01-27
Filing date: 1979-01-24
Publication date: 1984-01-31
Also published as: GB2013398A; FR2415879B1; US4554564A; ATA50979A; US4259678A; JPS60241626A; DE2902746A1; BE873713A; DE2902746C2; NL184549C; JPS5828837A; NL184549B; ES477148A1; AT375782B; FR2415879A1; CA1131795A; AU521540B2; IT7919567A0; JPS60241627A; JPS6146931B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kathodenstrahlvorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf eine Halbleiteranordnung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 16 zum Erzeugen eines Elektronenstrahls in einer solchen Kathodenstrahlvorrichtung.

Halbleiteranordnungen der oben genannten Art sind aus der GB-PS 1303 659 bekannt. Sie werden u.a. in Kathodenstrahlröhren verwendet, in denen sie die übliche thermische Kathode ersetzen. Bei einer thermischen Kathode wird Elektronenemission durch Erhitzung erzeugt. Neben dem hohen Energieverbrauch für die Erhitzung weisen diese Kathoden den Nachteil auf, dass sie nicht direkt betriebsfertig sind, weil sie zunächst genügend angeheizt werden müssen, bevor Emission auftritt. Weiter geht durch Verdampfung auf die Dauer das Kathodenmaterial verloren, so dass diese Kathoden eine beschränkte Lebensdauer aufweisen.

Um die in der Praxis nachteilige Erhitzungsquelle zu vermeiden und auch um den anderen Nachteilen zu begegnen, wurden Versuche zur Anwendung einer Kaltkathode gemacht.

Eine der Lösungen glaubte man in der sogenannten Feldemissionskathode gefunden zu haben, bei der mit einem starken äusseren elektrischen Feld Elektronen einer punktförmigen nicht erhitzten Kathode entzogen werden. Die Anwendung dieser Feldemissionskathode ist jedoch wegen des benötigten sehr starken äusseren elektrischen Feldes und der Verletzbarkeit dieser Kathode infolge elektrischer Entladungen im Emissionsraum und des für stabile Emission benötigten Ultrahochvakuums (10 bis 100 nano-Pascal) sehr beschränkt.

Eine andere Lösung besteht darin, dass eine Halbleiteranordnung verwendet wird, bei der ein Halbleiterkörper vom n-Typ mit einem sehr dünnen p-leitenden Oberflächengebiet überzogen ist; wobei der auf diese Weise gebildete pn-Übergang in der Durchlassrichtung vorgespannt ist. Dadurch werden Elektronen in das p-leitende Oberflächengebiet injiziert, und dieses Gebiet weist eine Dicke auf, die kleiner als die Diffusionsrekombinationslänge der Elektronen im p-leitenden Gebiet ist. An der Oberfläche dieses p-leitenden Gebietes können die Elektronen, vorausgesetzt, dass sie genügend Energie besitzen, aus dem Halbleiterkörper heraustreten. Um dieses Austreten der Elektronen zu fördern, ist die Oberfläche im allgemeinen mit einem die Elektronenaustrittsarbeit herabsetzenden Material, wie z.B. einem cäsiumhaltigen Material, überzogen.

Ein Problem bei diesen Anordnungen ist u.a. das Auftreten von Rekombination in der dünnen p-leitenden Schicht, die den Injektionsstrom beschränkt.

Ausserdem geht beim Gebrauch die obengenannte Überzugsschicht aus dem die Elektronenaustrittsarbeit herabsetzenden Material langsam verloren, wodurch die Lebensdauer dieser sogenannten « Negativelektronen-Affinitäts »-Kathoden eine Beschränkung gesetzt wird.

Obendrein gibt es Kathoden, bei denen davon ausgegangen wird, dass Elektronen aus dem Halbleiterkörper heraustreten, wenn ein pn-Übergang derart in der Sperrichtung betrieben wird, dass Lawinenvervielfachung auftritt. Eine derartige Kathode liegt der vorliegenden Erfindung zugrunde.

Bei einer Halbleiteranordnung der in der bereits genannten britischen Patentschrift 1303 659 beschriebenen Art tritt bei genügend hoher Spannung in dem pn-Übergang.Lawinen-vervielfachung auf. Dabei können gewisse Elektronen soviel kinetische Energie erhalten, als zum Überschreiten des Elektronenaustrittspotentials erforderlich ist; diese Elektronen werden dann an der Oberfläche ausgelöst und bilden auf diese Weise den genannten Elektronenstrom.

Im Ausführungsbeispiel der obengenannten Patentschrift wird eine derartige Kathode beschrieben, bei der als Halbleitermaterial Siliziumkarbid verwendet wird. Nur bei Siliziumkarbid wird nämlich in einer derartigen Anordnung ein derartiger Wirkungsgrad, d.h. ein derartiges Verhältnis zwischen dem erzeugten Elektronenstrom und dem benötigten Lawinenstrom durch den pn-Übergang erreicht, dass diese für praktische Zwecke anwendbar ist.

Die Aufgabe der Erfindung bestand darin, eine Kathodenstrahlvorrichtung bzw. eine Halbleiteranordnung zu schaffen, bei der der Wirkungsgrad in bezug auf den der Anordnung nach der vorgenannten britischen Patentschrift dermassen verbessert ist, dass auch Silizium als Material für eine derartige Kathode verwendet werden kann. Ihr liegt die Erkenntnis zugrunde, dass diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, dass das elektrische Feld in der unmittelbaren Nähe des pn-Übergangs beeinflusst wird.

Erfindungsgemäss ist die Kathodenstrahlvorrichtung bzw. die Halbleiteranordnung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 16 gekennzeichnet.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Draufsicht auf eine Halbleiteranordnung nach der Erfindung,

Fig. 2 schematisch einen Querschnitt durch die Halbleiteranordnung längs der Linien II-II in Fig. 1,

Fig. 3 schematisch einen Querschnitt durch die Halbleiteranordnung längs der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 schematisch einen Querschnitt durch die Halbleiter- ' anordnung längs der Linie IV-IV in Fig. 1,

Figuren 5 bis 8 schematisch im Querschnitt die Halbleiteranordnung nach Fig. 2 in aufeinanderfolgenden Stufen der Herstellung,

. Fig. 9 schematisch eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung,

Fig. 10 schematisch einen Querschnitt durch die Halbleiteranordnung nach Fig. 9 längs der Linie X-X,

Fig. 11 schematisch einen Querschnitt durch die Halbleiteranordnung längs der Linie XI-XI in Fig. 9,

Figuren 12 bis 15 schematisch im Querschnitt die Halbleiteranordnung nach Fig. 10 in aufeinanderfolgenden Stufen der Herstellung,

Fig. 16 schematisch einen Querschnitt durch eine noch weitere Halbleiteranordnung nach der Erfindung,

Fig. 17 schematisch eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung,

Fig. 18 schematisch einen Querschnitt durch die Halbleiteranordnung längs der Linie XVIII-XVIII in Fig. 17,

Fig. 19 schematisch eine Draufsicht auf eine noch weitere

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Halbleiteranordnung nach der Erfindung,

Fig. 20 schematisch einen Querschnitt durch die Halbleiteranordnung längs der Linie XX-XX in Fig. 19,

Fig. 21 schematisch einen Querschnitt durch die Halbleiteranordnung nach Fig. 19 längs der Linie XXI-XXI,

Fig. 22 schematisch eine Draufsicht auf eine noch andere Ausführungsform einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung,

Fig. 23 schematisch einen Querschnitt durch die Halbleiteranordnung längs der Linie XXIII-XXIII in Fig. 22,

Fig. 24 schematisch eine Draufsicht auf wieder eine weitere Ausführungsform einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung,

Fig. 25 schematisch einen Querschnitt durch die Halbleiteranordnung längs der Linie XXV-XXV in Fig. 24,

Fig. 26 schematisch einen Kathodenstrahlröhre, in der eine Halbleiteranordnung nach der Erfindung verwendet wird,

Fig. 27 schematisch eine Draufsicht auf eine Halbleiteranordnung nach der Erfindung zur Anwendung in einer Wiedergabevorrichtung,

Fig. 28 schematisch eine Querschnitt durch die Halbleiteranordnung längs der Linie XXVIII-XXVIII in Fig. 27,

Fig. 29 schematisch eine Querschnitt durch die Halbleiteranordnung längs der Linie XXIX-XXIX in Fig. 27,

Fig. 30 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Teiles einer derartigen Wiedergabevorrichtung,

Fig. 31 eine derartige Wiedergabevorrichtung für Wiedergabezwecke, und

Fig. 32 schematisch eine derartige Wiedergabevorrichtung zur Anwendung in Elektronenlithographie.

Die Figuren sind schematisch und nicht massstäblich gezeichnet, wobei der Deutlichkeit halber in den Querschnitten insbesondere die Abmessungen in der Dickenrichtung übertrieben gross dargestellt sind. Halbleiterzonen vom gleichen Leitungstyp sind im allgemeinen in derselben Richtung schraffiert; in den Figuren sind entsprechende Teile in der Regel mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.

Die Halbleiteranordnung nach Fig. 1, durch die die Figuren 2,3 und 4 schematisch Querschnitte längs der Linien II-II, III-III bzw. IV-IV zeigen, ist zum Erzeugen von Elektronenströmen eingerichtet und enthält dazu eine Kathode mit einem Halbleiterkörper 1, in diesem Beispiel aus Silizium. Der Halbleiterkörper enthält im vorliegenden Beispiel ein n-leitendes Substrat 2, in dem sich ein p-leitendes Gebiet 3 befindet; dadurch wird ein an der Oberfläche 5 endender pn-Übergang 4 gebildet, so dass die zu dem pn-Übergang gehörige Erschöpfungszone 17 an die Oberfläche 5 grenzt. Durch das Anlegen einer Spannung in der Sperrichtung über dem pn-Übergang werden durch Lawinenvervielfachung Elektronen erzeugt, die aus dem Halbleiterkörper heraustreten.

In der Praxis ist der Wirkungsgrad einer derartigen Anordnung, namentlich bei Anwendung von Silizium als Halbleitermaterial, derart niedrig, dass von einer brauchbaren Anordnung nicht die Rede ist. Diesem Nachteil wird durch die Anwendung von Siliziumkarbid begegnet, aber dies ist technologisch ungünstig, weil die bei der Herstellung integrierter Schaltungen angewandte Technologie hier nicht geeignet ist.

Die Oberfläche ist nun mit einer elektrisch isolierenden Schicht 6 aus z.B. Siliziumoxid versehen, in der mindestens eine Öffnung 7 angebracht ist. Innerhalb dieser Öffnung ist wenigstens ein Teil des pn-Übergangs unüberzogen. Weiter ist auf der Isolierschicht 6 auf dem Rand der Öffnung 7 in der unmittelbaren Nähe des pn-Übergangs 4 eine Beschleunigungselektrode 8 angebracht, die im vorliegenden Beispiel aus polykristallinem Silizium besteht.

Die Halbleiteranordnung ist ferner noch mit Anschlusselektroden 9 und 10 versehen, die über die Kontaktfenster 11 und 12 mit dem n-leitenden Substrat 2 bzw. dem p-leitenden Gebiet 3 verbunden sind. Die Kontaktierung mit dem n-lei-tenden Substrat erfolgt vorzugsweise über eine hochdotierte n-leitende Kontaktzone 18.

Wenn an diese Elektroden 9 und 10 eine derartige Spannung angelegt wird, dass die Elektrode 10 gegenüber der Elektrode 9 negativ ist, ist der pn-Übergang 4 in der Sperrichtung vorgespannt.

Dadurch wird auf beiden Seiten dieses Übergangs eine Erschöpfungszone, d.h. ein Gebiet erhalten, in dem sich praktisch keine beweglichen Ladungsträger befinden. Ausserhalb dieser Erschöpfungszone ist Leitung gut möglich, so dass nahezu die ganze angelegte Spannung über dieser Erschöpfungszone steht. Das damit einhergehende elektrische Feld kann nun derart hoch werden, dass Lawinenvervielfachung auftritt. Dabei werden Elektronen in der Erschöpfungszone ausgelöst, die durch das vorhandene Feld derart beschleunigt werden, dass sie bei Kollision mit Siliziumatomen Elektron-Loch-Paare bilden. Die dadurch gebildeten Elektronen werden ihrerseits wieder von dem elektrischen Feld beschleunigt und können aufs neue Elektron-Loch-Paare bilden. Die Energie der Elektronen kann derart hoch sein, dass die Elektronen genügend Energie besitzen, um aus dem Material herauszutreten. Dadurch wird ein Elektronenstrom erhalten, der in Fig. 2 schematisch mit dem Pfeil 14 angegeben ist. In der vorliegenden Anordnung werden die ausgelösten Elektronen in einer zu der Oberfläche 5 nahezu senkrechten Richtung dadurch beschleunigt, dass die Beschleunigungselektrode 8, die auf der Isolierschicht 6 am Rande der Öffnung 7 liegt, an ein positives Potential gegenüber dem Halbleiterkörper 1 angelegt wird. Es handelt sich hier im allgemeinen um eine zusätzliche Beschleunigung in dieser Richtung, weil eine derartige Halbleiterstruktur (Kathode) in der Praxis einen Teil einer Anordnung bildet, in der gegebenenfalls in einiger Entfernung bereits eine positive Anode oder andere Elektrode, wie z.B. ein Steuergitter, vorhanden ist. Ein zusätzlicher Vorteil der vorliegenden Anordnung ist der, dass, indem die Spannung an der Beschleunigungselektrode geändert wird, der Elektronenstrom moduliert werden kann. Unabhängig davon ergibt sich naturgemäss die Möglichkeit, den Strom durch den pn-Übergang zu modulieren.

Im vorliegenden Beispiel wird der Halbleiterkörper durch ein Siliziumsubstrat gebildet. Ein Vorteil der Anwendung von Silizium ist der, dass die Anordnung nun mittels für die Fertigung integrierter Schaltungen in Silizium bekannter Technologien hergestellt werden kann. Durch das Anbringen der Beschleunigungselektrode 8 kann nun auch bei Anwendung von Silizium ein in der Praxis brauchbarer Wirkungsgrad einer Halbleiterkathode der obenbeschriebenen Art erhalten werden.

Die elektrisch isolierende Schicht 6 besteht im vorliegenden Beispiel aus Siliziumoxid, während die Beschleunigungselektrode 8, gleich wie die Anschlusselektroden 9 und 10, aus dotiertem polykristallinem Silizium besteht. Für die Isolierschicht kann jedoch jedes andere geeignete Material, wie z.B. eine Siliziumnitrid-Siliziumoxid-Doppelschicht, gewählt werden, während für die Elektroden jedes andere in der Halbleitertechnologie für Metallisierungszwecke übliche Material, wie z.B. Aluminium, Anwendung finden kann.

Im vorliegenden Beispiel ist die Akzeptorkonzentration im p-leitenden Gebiet 3 z.B. 1019 Atome/cm3, während die Donatorkonzentration im n-leitenden Gebiet 2 viel niedriger, z.B. 1015 Atome/cm3 ist. In dem niedrigdotierten Gebiet im vorliegenden Beispiel also dem n-leitenden Gebiet, befindet sich an der Stelle des pn-Übergangs hier ein Oberflächengebiet 13 in der Öffnung mit einer erhöhten Dotierung an Verunreinigungen, die den n-Leitungstyp herbeiführen. Durch

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diese höhere Dotierung ist an der Stelle des pn-Ubergangs 4 die Erschöpfungszone in diesem Oberflächengebiet 13 schmäler als in übrigen Teilen des n-leitenden Gebietes 2. Dies hat zur Folge, dass hier die Feldstärke bei einer vorgegebenen Spannung in der Sperrichtung über dem pn-Übergang grösser als an anderen Stellen längs des pn-Übergangs ist und daher die Lawinenvervielfachung am leichtesten an dieser Stelle auftreten wird. Ausserdem tritt infolge einer Spannung an der Beschleunigungselektrode neben der Herabsetzung des Austrittspotentials (Schottky-Effekt) eine weitere Verschmäle-rung der Erschöpfungszone längs der Oberfläche auf. Die Lawinenvervielfachung bleibt dadurch hauptsächlich auf jene Teile des pn-Übergangs beschränkt, die sich in der Öffnung 7 befinden.

Die Beschleunigungselektrode 8 enthält im vorliegenden Beispiel eine leitende Schicht, die auf der Isolierschicht angebracht ist und an der Stelle der Öffnung in der Isolierschicht mit einem Fenster versehen ist. Ein derartiger Aufbau bietet herstellungstechnische Vorteile.

Die Öffnung 7 weist im vorliegenden Beispiel die Form eines schmalen Spaltes auf, dessen Breite in derselben Grössenordnung wie die Dicke der Isolierschicht liegt. So ist die Breite des Spaltes z.B. 2 |xm und die Dicke der Isolierschicht 1 Jim. Dadurch, dass die Abmessungen derart gewählt werden und die Beschleunigungselektrode in unmittelbarer Nähe auf dem Rand der Öffnung und vorzugsweise rings um diese Öffnung angebracht wird, wird über dem Spalt eine Äquipotentialfläche gebildet, was der obengenannten Beschleunigung senkrecht zu der Oberfläche 5 zugute kommt. Um bei diesen kleinen Abmessungen Ausrichtprobleme bei der Herstellung zu vermeiden, ist der pn-Übergang im vorliegenden Beispiel senkrecht zu dem Spalt angebracht.

Die Emission von Elektronen kann ausserdem noch dadurch vergrössert werden, dass die Halbleiteroberfläche 5 an der Stelle des pn-Übergangs 4 mit einem das Austrittspotential herabsetzenden Material, z.B. einem barium- oder cäsiumhaltigen Material, überzogen wird.

Die Anordnung nach Fig. 1 kann auf folgende Weise hergestellt werden (siehe Figuren 5 bis 8).

Es wird von einem Halbleiterkörper vom ersten Leitungstyp, z.B. einem n-leitenden Siliziumsubstrat 2, ausgegangen, dessen spezifischer Widerstand im vorliegenden Beispiel etwa 0,001 Q- cm ist und auf dem eine epitaktische Schicht mit einem spezifischen Widerstand von etwa 6 Q- cm und einer Dicke von etwa 10 (im angewachsen ist. Die Gesamtdicke des Halbleiterkörpers beträgt nun etwa 250 p.m. Es ist einleuchtend, dass sich mehrere Anordnungen auf derselben Scheibe befinden, die gleichzeitig hergestellt werden.

Auf bekannte Weise wird die Oberfläche 5 mit einer Maskierungsschicht 19, z.B. aus Siliziumoxid, z.B. durch thermisches Anwachsen versehen (siehe Fig. 5).

In dieser Maskierungsschicht 19 wird auf photolithographischem Wege ein Fenster 20 für den anschliessenden Dotierungsschritt definiert. Durch diese Dotierung wird ein Gebiet 3 vom zweiten Leitungstyp, im vorliegenden Beispiel also vom p-Typ, in dem Halbleiterkörper 2 erzeugt, so dass an der Oberfläche 5 ein pn-Übergang 4 endet. Das p-leitende Gebiet 3 wird auf bekannte Weise mit Hilfe von Diffusion oder Ionenimplantation gebildet. Diffusion erfolgt bis zu einer Tiefe von etwa 2 (im. Wenn das p-leitende Gebiet 3 mit Hilfe von Ionenimplantation gebildet wird, werden z.B. Boratome in das Silizium mit einer Energie von 30 keV und einer Dosis von 1014 Atomen/cm2 hineingeschossen, wonach Ausdiffusion bis zu einer Tiefe von 2 |im stattfindet. Das Oxid dient dabei als Maske. Nach dieser Bearbeitung ist die Anordnung nach Fig. 6 erhalten. Vor oder nach der p-Dotierung wird auf ähnliche Weise die n-Kontaktzone 18 angebracht.

Nun wird nach Entfernung der Maskierungsschicht 19 die

Oberfläche 5 mit einer Isolierschicht 6 z.B. durch thermisches Anwachsen von Siliziumoxid oder durch Ablagerung aus der Dampfphase versehen. Nachdem diese Schicht an den Stellen der nachher zu bildenden Kontakte 9 und 10 mit Kontaktfenstern 11 und 12 versehen ist, wird auf dieser Isolierschicht 6 eine leitende Schicht, z.B. eine polykristalline Siliziumschicht 21, angebracht (siehe Fig. 7).

An der Stelle des pn-Übergangs 4 wird nun eine Öffnung 7 in der polykristallinen Schicht 21 sowie in der Isolierschicht 6 angebracht, z.B. dadurch, dass zunächst das polykristalline Silizium örtlich z.B. mit Hilfe von Plasmaätzen abgeätzt und dann das so freigelegte Siliziumoxid z.B. in einem fluorwas-serstoffhaltigen Ätzmittel oder mit Hilfe von Plasmaätzen weggeätzt wird.

An der Stelle der Öffnung 7 wird in dem Oberflächenge-biet 13 die Dotierungskonzentration mit Hilfe von Ionenimplantation erhöht, wobei im vorliegenden Beispiel die polykristalline Siliziumschicht 21 als Maske dient und mitdotiert wird. Diese Implantation findet z.B. mit Arsenionen mit einer Energie von 25 keV und einer Dosis von 2 • 1013 Atomen/cm2 statt, wonach ein Ausglühschritt durchgeführt wird. Damit ist die Konfiguration nach Fig. 8 erhalten.

Schliesslich wird die Anordnung nach Fig. 2 dadurch fertiggestellt, dass auf photolithographischem Wege das polykristalline Silizium in das gewünschte Muster gebracht wird.

Anschliessend wird die Anordnung auf übliche Weise gereinigt und gegebenenfalls nach Metallisierung des polykristallinen Siliziums kontaktiert und fertigmontiert.

Es ist genügend, dass die zu dem pn-Übergang gehörige Erschöpfungszone an der genannten Oberfläche 5 freigelegt wird. Eine Halbleiteranordnung, in der dies erzielt ist, ist in Draufsicht in Fig. 9 dargestellt, während Figuren 10 und 11 Querschnitte durch diese Anordnung längs der Linien X-X bzw. XI-XI in Fig. 9 zeigen.

Die Anordnung besteht in diesem Beispiel aus einem Halbleiterkörper 1 mit einem p-leitenden Substrat 3, auf dem eine n-leitende epitaktische Schicht abgelagert ist. Dadurch, dass das p-leitende Gebiet viel stärker (z.B. 1019 Atome/cm3) als das n-leitende Gebiet (etwa 1014 Atome/cm3) dotiert ist, wird sich die Erschöpfungszone 17 hauptsächlich in diesem n-leitenden Gebiet erstrecken. In der Hauptoberfläche 15 ist eine Vertiefung angebracht, die genügend tief ist, damit der Boden 16 dieser Vertiefung innerhalb des Gebietes liegt, in dem sich diese Erschöpfungszone 17 im n-leitenden Gebiet 2 befindet. Die Halbleiteroberfläche 15 ist weiter mit einer elektrisch isolierenden Schicht 6 versehen, während rings um die Öffnung 7 auf dieser elektrisch isolierenden Schicht eine Beschleunigungselektrode 8 sowie die Anschlusselektrode 9, die über das Kontaktfenster 11 und die Kontaktzone 18 mit dem n-leitenden Gebiet 2 verbunden ist, angebracht sind. Das p-leitende Gebiet 3 wird im vorliegenden Beispiel über einen Kontakt 10 auf der Unterseite kontaktiert, aber kann nötigenfalls auch mit Hilfe einer tiefen Kontaktzone auf der Oberseite kontaktiert werden. Die Herstellung einer Halbleiteranordnung nach Fig. 10 erfolgt auf nahezu gleiche Weise wie die der Halbleiteranordnung nach Fig. 2 (siehe Figuren 12 bis 15). Nachdem für die Kontakte Kontaktfenster in der Isolierschicht 6 definiert sind, die die n-Kontaktzonen 18 (und etwaige p-Kontaktzonen) kontaktieren, wird das Ganze mit einer leitenden Schicht 21, z.B. aus Aluminium, überzogen (Fig. 12). Darin wird auf bekannte Weise ein Muster aus Kontaktelektroden 9 und Beschleunigungselektroden 8 angebracht (Fig. 13). An der Stelle der Öffnung 7 wird nun mit der Beschleunigungselektrode 8 als Maske die Isolierschicht 6 abgeätzt (Fig. 14), wonach mit Hilfe entweder derselben Maske oder, z.B. wenn die Beschleunigungselektrode 8 die Öffnung 7 nicht völlig umgibt und daher beim Ätzen der Isolierschicht 6 auch eine Hilfsmaske erforderlich ist, mit der

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Isolierschicht 6 als Maske das Silizium bis zu der gewünschten Tiefe weggeätzt wird (Fig. 15). Schliesslich wird durch das Anbringen der Kontaktschicht 10 die Konfiguration nach Fig. 10 erhalten. Ist die Oberfläche, von der ausgegangen wird, längs einer (lOO)-Fläche orientiert, so kann die Ätzung auch anisotrop erfolgen und wird in diesem Falle eine gemäss Kristallflächen orientierte Vertiefung erhalten (Fig. 16).

Die Öffnung 7 kann, je nach der Anwendung, eine ganz andere Form aufweisen. So zeigt Fig. 17 in Draufsicht und Fig. 18 im Querschnitt längs der Linie XVIII-XVIII in Fig. 17 eine Halbleiteranordnung, bei der Emission gemäss einer nahezu quadratischen Figur stattfindet. Die Bezugsziffern haben die gleiche Bedeutung wie in den Figuren 1 bis 4. Obgleich dies durch den schematischen Charakter der Zeichnung nicht deutlich erkennbar ist, wird die Unterbrechung der einen Seite für die Anschlüsse in bezug auf die Gesamtlänge dieser Seite sehr klein sein, so dass dies für praktische Anwendungen unbedenklich ist. Die Beschleunigungselektrode besteht hier aus zwei Teilen 8a und 8b, die erwünsch-tenfalls ein verschiedenes Potential aufweisen können, so dass der aus dem Quadrat heraustretende Strahl durch Steuerung mit diesen Beschleunigungselektroden innerhalb bestimmter Grenzen verformt und/oder abgelenkt und erwünschtenfalls in praktisch einem einzigen Punkt konvergiert werden kann. Naturgemäss kann das Emissionsmuster auch kreisförmig gewählt werden oder eine beliebige andere Form aufweisen. Fig. 19 zeigt in Draufsicht und Figuren 20 und 21 zeigen im Querschnitt längs der Linien XX-XX bzw. XXI-XXI eine andere Kathode nach der Erfindung, bei der in der Hauptoberfläche 15 eine Vertiefung angebracht ist, während der pn-Übergang an der Oberfläche 5 endet, die eine Wand dieser Vertiefung bildet. Die Halbleiteranordnung 1 enthält in diesem Falle ein p-leitendes Substrat 3, auf dem z.B. durch epitaktisches Anwachsen eine n-leitende Schicht 2 angebracht ist. Darin ist durch Ätzen eine Vertiefung angebracht, deren Boden 16 sich in dem p-leitenden Substrat 3, somit unter dem pn-Übergang 4, befindet. Auf der n-leiten-den Schicht 2 befindet sich eine elektrisch isolierende Schicht 6, z.B. aus Siliziumoxid, auf der die Beschleunigungselektrode 8 angebracht ist. Zum Anlegen einer Spannung in der Sperrichtung über dem pn-Übergang befindet sich in der Anordnung eine Anschlusselektrode 9, die sich über ein Kontaktfenster 11 und eine n-leitende Kontaktzone 18 an die n-leitende Schicht 2 anschliesst. Die Anschlusselektrode 10 für das p-leitende Gebiet wird in diesem Beispiel durch eine leitende Platte auf der Unterseite des Halbleiterkörpers gebildet, aber kann erwünschtenfalls auf der Oberseite in gleicher Weise wie die Anschlusselektrode 9 angebracht werden, und zwar wenn durch das n-leitende Gebiet 2 hindurch p-Kon-taktdiffusionen angebracht werden. Infolge des mit Hilfe eines Potentials an der Beschleunigungselektrode 8 erzeugten elektrischen Feldes tritt auch hier an der Oberfläche 5 eine Verschmälerung der Erschöpfungszone auf, so dass die Lawinenvervielfachung auf den Teil des pn-Übergangs 4 in der Nähe der Oberfläche 5 beschränkt bleibt.

Wie bereits bemerkt wurde, kann die Vertiefung auch durch anisotropes Ätzen angebracht werden; ein diesbezügliches Beispiel zeigt Fig. 22, in der eine auf diese Weise hergestellte Halbleiteranordnung in Draufsicht dargestellt ist, während Fig. 23 einen Schnitt längs der Linie XXIII-XXIII in Fig. 22 zeigt. Die hier dargestellte Anordnung enthält einen Halbleiterkörper 1 mit einem p-leitenden Substrat 3, auf dem durch epitaktisches Anwachsen eine n-leitende Schicht 2 angebracht ist, die wieder mit einer elektrisch isolierenden Schicht 6 überzogen wird. In der elektrisch isolierenden Schicht 6 befindet sich eine Öffnung 7, in der durch anisotropes Ätzen eine V-förmige Vertiefung angebracht ist, die bis in das p-leitende Substrat 3 reicht. Die Wände der Vertiefung bilden im vorliegenden Beispiel die Oberfläche 5, an der der pn-Übergang endet. Rings um die Öffnung 7 ist auf der elektrisch isolierenden Schicht 6 eine Beschleunigungselektrode 8 angebracht. Weiter sind in der elektrisch isolierenden Schicht 6 Kontaktfenster 11 und 12 angebracht, über die die Anschlusselektroden 9 und 10 mit der Kontaktzone 18, die in diesem Beispiel mit der Oberflächenzone 13 erhöhter Konzentration zusammenfällt, bzw. mit der tiefen Kontaktzone 22, die das p-leitende Substrat kontaktiert, verbunden sind.

Wie oben bereits erwähnt wurde, ist es nicht notwendig, dass die V-förmige Vertiefung sich bis in das p-leitende Substrat erstreckt, sondern es ist genügend, wenn die zu dem pn-Übergang gehörige Erschöpfungsschicht an die Oberfläche grenzt. Im vorliegenden Falle können derartige Dotierungen für das Substrat und die epitaktische Schicht gewählt werden, dass sich die Erschöpfungsschicht bis zu dem Oberflächengebiet 13 erstreckt.

Ein anderes Ausführungsbeispiel einer Kathode ist die Halbleiteranordnung, die in Fig. 24 schematisch in Draufsicht und in Fig. 25 schematisch im Querschnitt längs der Linie XXV-XXV der Fig. 24 dargestellt ist. Diese Halbleiteranordnung 1 enthält ein n-leitendes Substrat 2. In dem Substrat befindet sich eine Vertiefung mit einem Boden 16. An der Stelle dieser Vertiefung befindet sich im Substrat ein p-leiten-des Gebiet 3. Die Dotierungen des Substrats 2 und des Gebietes 3 können wieder derart gewählt werden, dass sich die zu dem durch diese Gebiete gebildeten pn-Übergang 4 gehörige Erschöpfungszone bis zu dem höher dotierten n-leitenden Oberflächengebiet 13 erstreckt. Diese Erschöpfungszone grenzt damit an die Oberfläche 5, die in diesem Falle die Wand der Vertiefung bildet, so dass, wenn der genannte pn-Übergang in der Sperrichtung vorgespannt wird, Lawinenvervielfachung auftreten kann und demzufolge ein Elektronenstrom, der schematisch mit dem Pfeil 14 angedeutet ist,

erzeugt werden kann. Zum Anschliessen in der Sperrichtung ist die Anordnung mit Kontaktfenstern 11 und 12a in der elektrischen Isolierschicht 6 versehen, wobei über diese Fenster die Anschlusselektroden 9 und 10a mit dem n-Kontaktge-biet 18 und dem p-leitenden Gebiet 3 verbunden sind. Die Beschleunigungselektrode ist in diesem Beispiel als zwei verschiedene Elektroden 8a und 8b ausgebildet, die nötigenfalls ein verschiedenes Potential aufweisen können, so dass erwünschtenfalls der heraustretende Elektronenstrahl abgelenkt werden kann. Ausserdem ist das p-leitënde Gebiet mit zwei in einiger Entfernung liegenden Änschlusselektroden 10a und 10b über die zugehörigen Kontaktlöcher 12a bzw. 12b versehen. Damit ist die Möglichkeit erhalten, gegebenenfalls zeitweilig einen Strom durch die Anordnung zu schik-ken, wobei der pn-Übergang etwas thermisch erhitzt wird, damit (fremde) absorbierte Moleküle und Atome von der Oberfläche 5 weggedampft werden, ohne dass der pn-Über-gang den hohen Feldstärken ausgesetzt wird, die Lawinenvervielfachung herbeiführen.

Fig. 26 zeigt schematisch eine Kathodenstrahlröhre mit einem luftdicht verschlossenen Vakuumrohr 23, das trichterförmig endet, wobei die Endwand auf der Innenseite mit einem Leuchtschirm 24 überzogen ist. Die Röhre enthält weiter Fokussierungselektroden 25,26 und Ablenkelektroden 27,28. Der Elektrönenstrahl 14 wird in einer oder mehreren Kathoden der oben beschriebenen Art erzeugt, die sich in einem Halbleiterkörper 1 befinden, der auf einem Halter 29 montiert ist. Elektrische Anschlüsse der Halbleiteranordnung werden über Durchführungen 30 herausgeführt. Auf ähnliche Weise kann eine vorliegende Kathode z.B. in Aufnahmevorrichtungen vom Vidikontyp montiert werden. Auch kann die Anordnung z.B. die Form einer Speicherröhre aufweisen, wobei mittels eines von der Kaltkathode erzeugten veränderlichen Elektronenstroms auf eine Auftreffplatte ein informationstra5

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gendes Ladungsmuster eingeschrieben wird, wonach dieses Ladungsmuster von einem vorzugsweise von derselben Kaltkathode erzeugten konstanten Elektronenstrahl ausgelesen wird.

Dadurch, dass diese Kathoden nun mittels der für die Herstellung integrierter Schaltungen in Silizium üblichen Technologie hergestellt werden können, ist es möglich, mehrere Kathoden auf derselben Siliziumscheibe herzustellen. Ein Beispiel einer derartigen Halbleiteranordnung ist schematisch in den Figuren 27,28 und 29 dargestellt, wobei Fig.

27 einen Teil der Anordnung in Draufsicht zeigt und Figuren

28 und 29 Querschnitte längs der Linien XXVIII-XXVIII bzw. XXIX-XXIX in Fig. 27 zeigen.

Fig. 27 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine Siliziumscheibe 31, in der eine Matrix von Kathoden gebildet ist; die in Fig. 27 dargestellten Kathoden sind mit den Buchstaben A bis I bezeichnet. Der Deutlichkeit halber sind in Fig. 27 nur die Kathoden A, B und C, die auch in Fig. 28 dargestellt sind, mit Bezugsziffern versehen.

Die Anordnung enthält ein Koordinatensystem, in dem die X-Zeilen durch niedrigohmige p-Bahnen 32 gebildet werden, während die hochdotierten Oberflächengebiete 13 als Y-Zeilen dienen. Die Siliziumscheibe 31 ist hochohmig und kann sowohl p- als auch n-leitend sein. Dabei ist es erforderlich, dass die Scheibe und die n-leitenden Gebiete bzw. die p-Bahnen eine derartige Dotierung aufweisen, dass sich die Erschöpfungszone bis zu der Hauptoberfläche 15 erstreckt. Dadurch wird eine gute Isolierung der n-leitenden Gebiete 13 sichergestellt.

Im vorliegenden Beispiel ist die Siliziumscheibe 31 n-leitend. Der eigentliche pn-Übergang 4 grenzt hier also nicht an die Oberfläche 5 ; die zugehörige Erschöpfungszone erstreckt sich aber bis zu der Hauptoberfläche 15 und grenzt wohl an die Oberfläche 5. Die Lage der hochdotierten p-Bahnen ist in Fig. 27 mit gestrichelten Linien angedeutet, während die Lage der hochdotierten n-leitenden Gebiete mit strichpunktierten Linien angedeutet ist.

In den Öffnungen 7 (7A, 7B, 7C...) sind, auf die Oberfläche gesehen, (Fig. 27) die hochdotierten Gebiete 13 und der Halbleiterkörper 31 längs der Oberfläche 5 (5A, 5B, 5C...) (siehe Figuren 28,29) der V-förmigen Vertiefungen sichtbar.

Die niederohmigen p-Bahnen 32 werden über Kontaktzonen 22 kontaktiert, die über Kontaktfenster 10 mit Anschlusselektroden 12 verbunden sind. Die hochdotierten n-leitenden Gebiete 13 sind über Kontaktfenster 9 mit Anschlusselektroden 11 verbunden. Schliesslich sind auf der Isolierschicht 6 Beschleunigungselektroden 8 angebracht, die die Öffnungen

7 in diesem Beispiel völlig umgeben.

Eine beliebige Kathode (A, B, C...) kann nun angesteuert und zur Emission gebracht werden, dadurch, dass die zugehörigen Anschlusselektroden 9 und 11 an ein derartiges Potential angelegt werden, dass in dem zugehörigen pn-Übergang Lawinenvervielfachung auftritt und dass zu gleicher Zeit die zugehörigen Beschleunigungselektroden an ein bestimmtes Potential angelegt werden. Im beschriebenen Beispiel brauchen diese Potentiale nicht für alle Kathoden gleich zu sein, so dass den heraustretenden Strahlen verschiedene Intensitäten gegeben werden können. Die Beschleunigungselektroden

8 (A, B, C), 8 (D, E, F) und 8 (G, H, I) können erwünschtenfalls, gleich wie die p-Bahnen 32, zu einem Ganzen vereinigt werden; dadurch wird jedoch die Flexibilität der Schaltung herabgesetzt. Mit Hilfe einer Steuerelektronik, z.B. (Schiebe-) Register, deren Inhalt bestimmt, welche der X-Zeilen bzw. der Y-Zeilen angesteuert werden, kann nun ein bestimmtes Muster von Kathoden zur Emission gebracht werden, während z.B. über andere Register in Verbindung mit Digital-Ana-log-Wandlern das Potential der Beschleunigungselektroden eingestellt werden kann. Dies macht eine derartige Anordnung für flache Wiedergabevorrichtungen besonders geeignet.

Fig. 30 zeigt schematisch eine Ansicht einer derartigen flachen Wiedergabevorrichtung, die neben der Halbleiteranordnung 31 einen Leuchtschirm 32 enthält, der von dem von der Halbleiteranordnung herrührenden Elektronenstrom aktiviert wird. Der Abstand zwischen der Halbleiteranordnung und dem Leuchtschirm beträgt z.B. 5 mm, während der Raum, in dem sie sich befinden, evakuiert ist. Zwischen der Halbleiteranordnung 31 und dem Schirm 32 wird eine Spannung in der Grössenordnung von 5 bis 10 kV über die Spannungsquelle 33 angelegt, wodurch eine derart hohe Feldstärke zwischen dem Schirm und der Anordnung hervorgerufen wird, dass das Bild einer Kathode in derselben Grössenordnung wie diese Kathode liegt.

Fig. 31 zeigt schematisch eine derartige Wiedergabevorrichtung, wobei in einem evakuierten Raum 34 die Halbleiteranordnung 31 in einem Abstand von etwa 5 mm von dem Leuchtschirm 32 angebracht ist, der einen Teil der Endwand 35 dieses Raumes bildet. Die Anordnung 31 ist auf einem Halter 29 montiert, auf dem erwünschtenfalls andere integrierte Schaltungen 36 für die Steuerelektronik angebracht sind; der Raum 34 ist mit Durchführungen 30 für äussere Anschlüsse versehen.

Fig. 32 zeigt schematisch einen ähnlichen Vakuumraum 34. Darin befindet sich ein schematisch dargestelltes System 40 von Elektronenlinsen. In der Endwand 35 ist z.B. eine Siliziumscheibe 38 angebracht, die mit einer Photoresistschicht 39 überzogen ist. Das in der Anordnung 31 erzeugte Muster wird über das Linsensystem 40, nötigenfalls verkleinert, auf der Photoresistschicht 39 abgebildet.

Mit einer derartigen Vorrichtung können also Muster auf einer Photoresistschicht abgebildet werden. Dies bietet grosse Vorteile, weil dadurch die üblichen Photomasken entfallen können und die gewünschten Muster über die Steuerelektronik auf einfache Weise erzeugt und nötigenfalls korrigiert werden können.

In den Figuren 17 und 18 kann das n-leitende Gebiet 2 auch auf der Unterseite kontaktiert werden, namentlich wenn die Anordnung nur eine einzige Kathode enthält. Ähnliches gilt für die Anordnung nach den Figuren 27 bis 29, wenn der Körper 31 aus p-leitendem Material besteht; in diesem Falle dienen die Beschleunigungselektroden 8 zugleich als Y-Zeilen. Beim Gebrauch einer derartigen Anordnung in der beschriebenen Wiedergabevorrichtung braucht die Hilfselektronik nicht notwendigerweise auf einer zusätzlichen integrierten Schaltung angebracht zu werden, sondern kann diese mit Vorteil auch in dem Körper 31 gebildet werden. Es versteht sich, dass hier vor allem bei Anordnungen grösseren Umfangs Mehrschichtenverdrahtung verwendet werden kann.

Auch kann in der Anordnung nach Fig. 22 die Beschleunigungselektrode statt aus einem Ganzen aus zwei Teilen aufgebaut sein, die gesondert steuerbar sind, so dass der heraustretende Elektronenstrahl erwünschtenfalls abgelenkt werden kann.

In der Anordnung nach Fig. 25 brauchen die Oberfläche und der dadurch definierte Rand der Vertiefung nicht unbedingt mit der unter der Vertiefung liegenden p-leitenden Schicht zusammenzufallen, sondern darf die Vertiefung, auf die Oberfläche gesehen, innerhalb des p-Gebietes liegen, so dass der pn-Übergang 4 an der Oberfläche 5 freigelegt wird.

5

10

15

20

25

30

35

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45

50

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10 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Kathodenstrahlvorrichtung mit einer Kathodenstrahlröhre, mit Mitteln zur Steuerung eines Elektronenstrahls und mit einer Halbleiteranordnung zum Erzeugen des Elektronenstrahls, welche Halbleiteranordnung eine Kathode mit einem Halbleiterkörper mit einem pn-Übergang enthält, wobei durch das Anlegen einer Spannung in der Sperrichtung über dem pn-Übergang mit Halbleiterkörper durch Lawinenvervielfachung Elektronen erzeugt werden, die aus dem Halbleiterkörper heraustreten, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Halbleiterkörpers mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen ist, in der mindestens eine Öffnung vorgesehen ist, wobei wenigstens im Betriebszustand wenigstens ein Teil der zum pn-Übergang gehörigen Erschöpfungszone an die Oberfläche grenzt, und dass auf der elektrisch isolierenden Schicht auf dem Rand der Öffnung in unmittelbare Nähe des an die Oberfläche grenzenden Teils der Erschöpfungszone mindestens eine Beschleunigungselektrode angebracht ist.

2. Kathodenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich wenigstens an der Stelle der Öffnung in der elektrisch isolierenden Schicht eine Vertiefung im Halbleiterkörper befindet, wobei die Oberfläche, an welche die zum pn-Übergang gehörige Erschöpfungszone grenzt, durch eine Wand oder den Boden der Vertiefung gebildet ist.

2

PATENTANSPRÜCHE

3

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gekennzeichnet, dass die spaltförmige Öffnung den pn-Ubergang praktisch senkrecht kreuzt.

3. Kathodenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper eine Vertiefung enthält, und dass wenigstens ein Teil des Randes der Öffnung in der elektrisch isolierenden Schicht praktisch mit einer Wand der Vertiefung zusammenfällt, wobei diese Wand die Oberfläche bildet, an welche die zum pn-Übergang gehörige Erschöpfungszone grenzt.

4. Kathodenstrahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der pn-Übergang an der Oberfläche endet, an welche die zum pn-Übergang gehörige Erschöpfungszone grenzt.

5

5. Kathodenstrahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der pn-Übergang zwischen einem niedriger dotierten ersten Gebiet von einem ersten Leitungstyp und einem höher dotierten zweiten Gebiet von einem zweiten Leitungstyp gebildet ist, und dass wenigstens an der Stelle der Öffnung eine Oberflächenschicht vorhanden ist, deren Dotierungskonzentration vom ersten Leitungstyp höher als diejenige des darunterliegenden ersten Gebietes ist.

6. Kathodenstrahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigungselektrode eine leitende Schicht enthält, die auf der Isolierschicht angebracht und wenigstens an der Stelle der Öffnung in der Isolierschicht mit einem Fenster versehen ist.

7. Kathodenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung die Form eines schmalen Spaltes aufweist, dessen Breite in derselben Grössenordnung wie die Dicke der Isolierschicht liegt.

8. Kathodenstrahlvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die spaltförmige Öffnung den pn-Übergang praktisch senkrecht kreuzt.

9. Kathodenstrahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper aus Silizium besteht.

10

10. Kathodenstrahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigungselektrode polykristallines Silizium enthält.

11. Kathodenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Halbleiterkörpers wenigstens an der Stelle der Öffnung mit einem das Elektronenaustrittspotential herabsetzenden Material überzogen ist.

12. Kathodenstrahlvorrichtung nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, dass das das Austrittspotential herabsetzende Material eines der Materialien aus der durch Cäsium und Barium gebildeten Gruppe ist.

13. Kathodenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathodenstrahlröhre einen lichtempfindlichen Schirm enthält und dass ein Ladungsbild auf dem Schirm mit dem Elektronenstrahl abtastbar ist.

14. Kathodenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathodenstrahlröhre einen Leuchtschirm enthält, der durch den von der Halbleiteranordnung erzeugten Elektronenstrahl aktiviert wird.

15

15. Kathodenstrahlvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtschirm sich in einem Abstand von mehreren Millimetern von der Halbleiteranordnung befindet.

16. Halbleiteranordnung zum Erzeugen eines Elektronenstrahls in einer Kathodenstrahlvorrichtung nach Patentanspruch 1, welche Halbleiteranordnung eine Kathode mit einem Halbleiterkörper mit einem pn-Übergang enthält,

wobei durch das Anlegen einer Spannung in der Sperrichtung über dem pn-Übergang im Halbleiterkörper durch Lawinenvervielfachung Elektronen erzeugt werden, die aus dem Halbleiterkörper heraustreten, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Halbleiterkörpers mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen ist, in der mindestens eine Öffnung vorgesehen ist, wobei wenigstens im Betriebszustand wenigstens ein Teil der zum pn-Übergang gehörigen Erschöpfungszone an die Oberfläche grenzt, und dass auf der elektrisch isolierenden Schicht auf dem Rand der Öffnung in unmittelbarer Nähe des an die Oberfläche grenzenden Teiles der Erschöpfungszone mindestens eine Beschleunigungselektrode angebracht ist.

17. Halbleiteranordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass sich wenigstens an der Stelle der Öffnung in der elektrisch isolierenden Schicht eine Vertiefung im Halbleiterkörper befindet, wobei die Oberfläche, an welche die zum pn-Übergang gehörige Erschöpfungszone grenzt, durch eine Wand oder den Boden der Vertiefung gebildet ist.

18. Halbleiteranordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper eine Vertiefung enthält und dass wenigstens ein Teil des Randes der Öffnung in der elektrisch isolierenden Schicht praktisch mit einer Wand der Vertiefung zusammenfällt, wobei diese Wand die Oberfläche bildet, an die die zu dem pn-Ûbèrgang gehörige Erschöpfungszone grenzt.

19. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der pn-Übergang an der Oberfläche endet, an welche die zum pn-Übergang gehörige Erschöpfungszone grenzt.

20

20. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der pn-Übergang zwischen einem niedriger dotierten ersten Gebiet von einem ersten Leitungstyp und einem höher dotierten zweiten Gebiet von einem zweiten Leitungstyp gebildet ist, und dass wenigstens an der Stelle der Öffnung eine Oberflächenschicht vorhanden ist, deren Dotierungskonzentration vom ersten Leitungstyp höher als diejenige des darunterliegenden ersten Gebietes ist.

21. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigungselektrode eine leitende Schicht enthält, die auf der Isolierschicht angebracht und wenigstens an der Stelle der Öffnung in der Isolierschicht mit einem Fenster versehen ist.

22. Halbleiteranordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung die Form eines schmalen Spaltes aufweist, dessen Breite in derselben Grössenordnung wie die Dicke der Isolierschicht liegt.

23. Halbleiteranordnung nach Anspruch 22, dadurch

24. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper aus Silizium besteht.

25. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigungselektrode polykristallines Silizium enthält.

25

30

35

40

45

50

55

60

o5

26. Halbleiteranordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Halbleiterkörpers wenigstens an der Stelle der Öffnung mit einem das Elektronenaustrittspotential herabsetzenden Material überzogen ist.

27. Halbleiteranordnung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das das Austrittspotential herabsetzende Material eines der Materialien aus der durch Cäsium und Barium gebildeten Gruppe ist.