DE4033363A1 - Fast and sensitive photodiode integrated with other circuits - features an etched trench in which the optical fibre is placed and pin-diode opposite the end of the fibre - Google Patents

Fast and sensitive photodiode integrated with other circuits - features an etched trench in which the optical fibre is placed and pin-diode opposite the end of the fibre

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DE4033363A1 DE19904033363 DE4033363A DE4033363A1 DE 4033363 A1 DE4033363 A1 DE 4033363A1 DE 19904033363 DE19904033363 DE 19904033363 DE 4033363 A DE4033363 A DE 4033363A DE 4033363 A1 DE4033363 A1 DE 4033363A1
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Abstract

The photo-diode consists of a cathode (10) and an anode (11) contacting highly doped semiconductor regions, and an area of high resistivity for charge generation (9). The semiconductor (3) is pref. Si. The diode features at least on 2 sides vertical, or nearly vertical, parallel surfaces formed by trench walls. Light enters the diode through one of these surfaces, pref. from an optical fibre which has a thickness equivalent to the depth of the trench and is contained at a right angle to the diode surface. The diode wall next to the fibre pref. has an anti-reflection layer or layers, pref. a Si-dioxide/-nitride double layer. The region between the surfaces of the diode has surface layers, pref. more highly doped than the generation region and pref. of opposite type on the 2 sides, electrically connected with at least one electrode. Also claimed is the use of a MOS-structure, without heavier doping than the generation region and a metal or pref. polysi electrode, instead of at least one of these layers. USE/ADVANTAGE - The diodes have high sensitivity because of the use of highly doped material for the detection part together with a high drift field. The use of reflecting layers increases the apparent thickness of the region without requiring a high biasing voltage to maintain field strength, improving also the spectral response. The lowly doped region, e.g. 2x10power 14 cm-3, used for generating charge carriers can be integrated with circuits such as differential amplifiers with good yield on large area wafers because of the use of epitaxy. The diode has a low capacitance and therefore a short reaction time.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fotodiode, die gemeinsam mit elektronischen Schaltungen monolithisch integriert werden kann und bei geringen Katoden-Anodenspannungen über eine hohe spektrale Empfindlichkeit verfügt.The invention relates to a photodiode, which together with electronic Circuits can be integrated monolithically and at low cathode-anode voltages over a high spectral Sensitivity.

Als Empfängerdioden für Licht im Wellenlängenbereich von 0,5 bis 1,1 µm werden üblicherweise pin-Siliziumdioden verwendet. Zur Herstellung derartiger Dioden werden sehr hochohmige Halbleitermaterialien mit spezifischen Widerständen im Bereich von einigen kOhm cm verwendet, um mit einer niedrigen Katoden-Anodenspannung eine große Sperrschichtausdehnung zu bewirken und damit eine hohe spektrale Empfindlichkeit sowie eine geringe parasitäre Kapazität zu gewährleisten.As receiver diodes for light in the wavelength range from 0.5 to 1.1 µm pin silicon diodes are usually used. To The manufacture of such diodes becomes very high-resistance semiconductor materials with resistivities in the range of a few kOhm cm used to with a low cathode anode voltage to cause a large barrier layer expansion and thus a high spectral sensitivity and a low parasitic capacitance to guarantee.

In Empfängersystemen der Lichtwellenleitertechnik muß die Fotodiode an eine Auswerteelektronik angeschlossen sein. Die Elektronik kann aufgrund des für die pin-Siliziumdioden erforderlichen spezifischen Widerstandes des Halbleitermaterials nicht unmittelbar in diesem Material integriert werden, da dieses Material nur bis zu einem Scheibendurchmesser von 4 Zoll in der erforderlichen Perfektion bereitgestellt werden kann; moderne Massenproduktionsanlagen jedoch für 5 bzw. 6 Zoll Scheibendurchmesser ausgelegt sind. Deshalb muß man bei integrierten Lösungen vom niederohmigeren Czochralski-Substratmaterial des Elektronikchips ausgehen, wodurch die Empfindlichkeit und die Schaltzeiten der Diode wesentlich verschlechtert werden. Die konventionelle Herstellung in Hybridtechnik, d. h. die Montage eines Fotodioden- und eines Elektronikchips in einem Gehäuse, ist bedingt durch die zusätzlichen Montageschritte sehr kostenaufwendig und kann daher als endgültige Lösung nicht befriedigen. In receiver systems of optical fiber technology, the photodiode be connected to an evaluation electronics. The Electronic can due to the required for the pin silicon diodes resistivity of the semiconductor material is not immediate be integrated into this material because this material only up to a wheel diameter of 4 inches in the required Perfection can be provided; modern mass production facilities however designed for 5 or 6 inch disc diameter are. Therefore, one has to go from low-impedance to integrated solutions Czochralski substrate material of the electronic chip go out, reducing the sensitivity and switching times of the Diode will deteriorate significantly. The conventional one Manufacture in hybrid technology, d. H. the assembly of a photodiode and an electronic chip in a housing, is due to the additional assembly steps very costly and can therefore not satisfy as a final solution.  

Bei den bisher bekannten Integrationen von Fotodioden mit der zugehörigen Auswerteelektronik auf Siliziumchips wird ein Kompromiß zwischen den Anforderungen der Fotodiode und denen der Transistoren geschlossen. So wird zum Beispiel bei einer simultanen Präparation von Bipolartransistoren und Fotodioden eine relativ hochohmige n-dotierte Schicht von ca. 5×10¹⁴ cm-3 mit einer Dicke von ca. 5 µm auf eine hochdotierte n-Schicht epitaxiert. Diese hochdotierte Schicht wirkt bei den Bipolartransistoren als Subkollektor und bei der Fotodiode als Katode. Die später eingebrachte p-dotierte Basisdotierung des Bipolartransistors wirkt im Fotodiodenbereich als Anode. Die Anforderungen beider Bauelemente an die Epitaxieschicht sind jedoch konträrer Natur. Während für die Fotodiode eine große Epitaxieschichtdicke und eine geringe Dotierung wünschenswert sind, um bei einer gegebenen Katoden-Anodenspannung einen großen Lichtabsorptionsweg in der Sperrschicht und eine geringe Parallelkapazität zu gewährleisten, erfordern schnelle Bipolartransistoren eine relativ hohe Dotierung und eine Epitaxieschichtdicke im Bereich von 1 bis 2 µm.In the previously known integrations of photodiodes with the associated evaluation electronics on silicon chips, a compromise is made between the requirements of the photodiode and those of the transistors. For example, with simultaneous preparation of bipolar transistors and photodiodes, a relatively high-resistance n-doped layer of approx. 5 × 10¹⁴ cm -3 with a thickness of approx. 5 µm is epitaxized onto a highly doped n-layer. This highly doped layer acts as a sub-collector in the bipolar transistors and as a cathode in the photodiode. The p-doped base doping of the bipolar transistor introduced later acts as an anode in the photodiode region. The requirements of both components on the epitaxial layer are, however, of a contradictory nature. While a large epitaxial layer thickness and low doping are desirable for the photodiode in order to ensure a large light absorption path in the barrier layer and a low parallel capacitance for a given cathode-anode voltage, fast bipolar transistors require a relatively high doping and an epitaxial layer thickness in the range of 1 to 2 µm.

Darüber hinaus erfordert die Konstruktion sehr empfindlicher und schneller Fotodioden für den Einsatz im weit verbreiteten Lichtwellenbereich von 800 nm bis 850 nm eine Ausdehnung der Sperrschicht von ca. 20 µm, da erst bei dieser Tiefe im einkristallinen Silizium eine Lichtabsorption von ca. 80% gewährleistet ist. Dazu ist jedoch bei einer unteren realisierbaren Dotierungsgrenze von 2×10¹⁴ cm-3 für Epitaxieschichten oder für Czochralski- Substratmaterialien eine Katoden-Anodenspannung von mehr als 60 V erforderlich, die sehr stabil auf dem Chip erzeugt werden müßte, denn beim Einsatz des Chips innerhalb eines komplexeren Systems wird in der Regel extern nur eine Versorgungsspannung von 5 V bereitgestellt.In addition, the construction of very sensitive and fast photodiodes for use in the widespread light wave range from 800 nm to 850 nm requires an expansion of the barrier layer of approx. 20 µm, since light absorption of approx. 80% is only guaranteed at this depth in single-crystal silicon . For this purpose, however, with a lower realizable doping limit of 2 × 10¹⁴ cm -3 for epitaxial layers or for Czochralski substrate materials, a cathode anode voltage of more than 60 V is required, which would have to be generated very stably on the chip, because if the chip is used within a In more complex systems, only a supply voltage of 5 V is usually provided externally.

Als sehr problematisch stellt sich weiterhin die Ankopplung des Lichtwellenleiters an die Fotodiode dar. Hier werden Lösungen favorisiert, die eine möglichst lange Führung des Lichtwellenleiters ermöglichen, so daß einerseits Abrisse der Verbindung zwischen Lichtwellenleiter und Chip infolge mechanischer Beanspruchungen oder thermischer Verspannungen vermieden werden und andererseits eine einfache Justierung des Lichtwellenleiters zur Fotodiode bei der Chipmontage ermöglicht wird. Hierzu werden oft V-förmige Gräben als Führungshilfe für den Lichtwellenleiter verwendet.The coupling of the Optical fiber to the photodiode. Here are solutions favors the longest possible routing of the optical fiber allow, so that on the one hand tears off the connection between optical fiber and chip due to mechanical stress or thermal tension can be avoided and on the other hand, a simple adjustment of the optical waveguide Photodiode is enabled in the chip assembly. This is often the case V-shaped trenches to guide the optical fiber  used.

Die Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer empfindlichen und schnellen Fotodiode, die gemeinsam mit informationsverarbeitenden Schaltungen auf einem Halbleiterchip integriert werden kann, eine hohe spektrale Empfindlichkeit gewährleistet und eine seitliche Ankopplung einer Faser eines Lichtwellenleiters ermöglicht.The object of the invention is to provide a sensitive and fast photodiode, together with information processing Integrated circuits on a semiconductor chip high spectral sensitivity can be guaranteed and a lateral coupling of a fiber of an optical waveguide enables.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Halbleiterdiode nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst.This object is achieved by a semiconductor diode solved according to the characterizing part of claim 1.

Günstige Ausgestaltungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche. Erfindungsgemäß wird hierzu ein von mindestens zwei senkrechten Gräben seitlich begrenztes Halbleitergebiet, das aus einem Teil des Halbleiterchips besteht und weitgehend die generationsaktive Region der Fotodiode bildet, von seitlich im Bereich der senkrechten Wände angebrachten Elektroden depletiert, wobei die Tiefe der Gräben im gleichen Größenbereich wie der Durchmesser der Faser des Lichtwellenleiters liegt, so daß diese in einem senkrecht auf die Diode zulaufenden Graben eine Führungshilfe erfährt. Diese kann unter Ausnutzung der gesamten Chiplänge mehrere Millimeter betragen. Je nach Anordnung der Elektroden an den senkrechten Wänden können sowohl sehr empfindliche Fotodioden mit extrem geringer Parallelkapazität und hoher spektraler Empfindlichkeit als auch sehr schnelle Fotodioden mit sehr kurzen Ladungsträgerlaufzeiten in der Sperrschicht sowie Zwischenlösungen beider Extrema realisiert werden.Favorable designs are the subject of the subclaims. According to the invention, this is one of at least two vertical ones Trenches laterally bounded semiconductor area, which from one part of the semiconductor chip exists and largely generation-active Region of the photodiode forms, from the side in the area of the vertical Walls attached electrodes depleted, the depth of the trenches in the same size range as the diameter of the Fiber of the optical fiber lies, so that this in a vertical a guide helps the trench running towards the diode. This can take several using the entire chip length Millimeters. Depending on the arrangement of the electrodes on the vertical walls can use both very sensitive photodiodes extremely low parallel capacitance and high spectral sensitivity as well as very fast photodiodes with very short ones Carrier transit times in the junction as well as interim solutions both extremes can be realized.

Die Erfindung wird an Hand der Fig. 1 bis 7 näher beschrieben. Die Fig. 1a bis c zeigen grundsätzliche Anordnungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Fotodiode 1 und der angekoppelten Lichtwellenleiterfaser 2 auf einem Halbleiterchip 3 in schematischer Darstellung. In den Fig. 1a und b ist die Fotodiode 1 stegförmig ausgebildet, wobei die Faser 2 des Lichtwellenleiters durch einen der Separation der Fotodiode dienenden Graben 4 bis an diese herangeführt wird (Fig. 1a) oder die Führung am Ende der Faser aufgehoben wird (Fig. 1b). Letzteres kann, wie später erläutert wird, vorteilhaft sein, um die Breite des Steges im Bereich außerhalb der Kopplungsfläche ändern zu können. In Fig. 1c wird die Fotodiode an vier Seiten von Gräben umgeben, so daß die blockförmige Diode 5 entsteht. The invention is described in more detail with reference to FIGS. 1 to 7. Figs. 1a to c show basic arrangement possibilities of the photodiode 1 according to the invention and the coupled optical fiber 2 on a semiconductor chip 3 in a schematic representation. In FIGS. 1a and b, the photodiode 1 is formed web-like, wherein the fiber 2 of the optical fiber serving by one of the separation of the photodiode trench 4 brought up to this (Fig. 1a) or the operation is removed at the end of the fiber (Figure . 1b). As will be explained later, the latter can be advantageous in order to be able to change the width of the web in the area outside the coupling surface. In Fig. 1c, the photodiode is surrounded on four sides by trenches, so that the block-shaped diode 5 is formed.

Vor der Herstellung der elektronischen Bauelemente auf anderen Teilen des Chips empfiehlt es sich, die Gräben mit einer Schicht aus Polysilizium oder Siliziumdioxid zu verfüllen und diese Füllschicht zu planarisieren, um eine ebene Oberfläche, z. B. für lithographische Schritte, zu gewährleisten. Danach werden die Gräben wieder freigeätzt, wobei, wie später erläutert wird, Reste der Füllschicht im Graben belassen werden können.Before making electronic components on others To divide the chip it is recommended to cover the trenches with one layer made of polysilicon or silicon dioxide and fill this filling layer to planarize to a flat surface, e.g. B. for to ensure lithographic steps. After that the Trenches etched free again, whereby, as will be explained later, remains the filling layer can be left in the trench.

Das erste Ausführungsbeispiel beschreibt eine sehr empfindliche Siliziumfotodiode mit einer angekoppelten Multimodenfaser, deren Durchmesser im Bereich von ca. 50 µm liegt, wobei die Fotodiode über eine geringe Parallelkapazität und einen langen Lichtabsorptionsweg verfügt. Ausgegangen wird von der in Fig. 1b gezeigten Konfiguration. Die Tiefe des Grabens 3 beträgt ca. 55 µm. Dadurch wird erreicht, daß die gesamte Stirnfläche der Faser 2 als Kopplungsfläche genutzt wird und diese vollständig in den Graben 4 eingebettet wird. Bei der folgenden Beschreibung der Anordnung der dotierten Gebiete wird von einer p-dotierten generationsaktiven Region 9 ausgegangen. Selbstverständlich ist auch der inverse Dotierungsaufbau möglich. Die senkrechten Wände 6 und 7 sind mit einer hoch dotierten n-Schicht 8 (Fig. 2) versehen, während die Dotierung der generationsaktiven Region 9 im Bereich von ca. 2×10¹⁴ cm-3 liegt; ein Wert, der mit dem für die Chipproduktion üblicherweise verwendeten Czochralski-Kristallzüchtungsverfahren noch realisierbar ist. Die hochdotierte Schicht 8 ist elektrisch an die Katode 10 der Fotodiode angeschlossen. Die Anode 11 ist mit einer hochdotierten p-leitenden Schicht 12 verbunden, die sich in diesem Ausführungsbeispiel an der Oberfläche befindet und über eine Leitbahn mit einem Lastelement, z. B. einem Widerstand, und dem Eingang des gleichzeitig auf dem Chip vorhandenen Verstärkers (nicht in den Figuren gezeigt) verbunden ist. Nach unten wird der generationsaktive Bereich 9 von einer ebenfalls n-dotierten Schicht 13 begrenzt, die sich ungefähr in Höhe des Grabenbodens 14 befindet. Die der Lichtwellenleiterankopplung gegenüberliegende Wand 7 der Fotodiode ist mit einer Aluminiumschicht verspiegelt.The first embodiment describes a very sensitive silicon photodiode with a coupled multimode fiber, the diameter of which is in the range of approximately 50 μm, the photodiode having a low parallel capacitance and a long light absorption path. The starting point is the configuration shown in FIG. 1b. The depth of the trench 3 is approximately 55 µm. It is thereby achieved that the entire end face of the fiber 2 is used as a coupling surface and this is completely embedded in the trench 4 . In the following description of the arrangement of the doped regions, a p-doped generation region 9 is assumed. The inverse doping structure is of course also possible. The vertical walls 6 and 7 are provided with a highly doped n-layer 8 ( FIG. 2), while the doping of the generation-active region 9 is in the range of approx. 2 × 10¹⁴ cm -3 ; a value that can still be achieved with the Czochralski crystal growth method commonly used for chip production. The highly doped layer 8 is electrically connected to the cathode 10 of the photodiode. The anode 11 is connected to a highly doped p-type layer 12 , which in this exemplary embodiment is located on the surface and is connected to a load element, e.g. B. a resistor, and the input of the simultaneous on-chip amplifier (not shown in the figures) is connected. The generation-active region 9 is delimited at the bottom by a likewise n-doped layer 13 , which is located approximately at the level of the trench bottom 14 . The wall 7 of the photodiode opposite the optical waveguide coupling is mirrored with an aluminum layer.

Beim Betrieb der Fotodiode wird eine Katoden-Anodenspannung von ca. 4 V angelegt. Diese bewirkt die Depletion des generationsaktiven Gebietes 9 ausgehend von der an beiden senkrechten Wänden 6 und 7 befindlichen n-Schicht 8. Jede dieser Sperrschichten weitet sich bei den angegebenen Dotierungs- und Spannungswerten auf ca. 5,5 µm aus. Damit wird mit einer Katoden-Anodenspannung von 4 V eine Gesamtzone von 11 µm depletiert. Dazu wäre bei einer planaren Fotodiode auf Grund des quadratischen Zusammenhangs zwischen der angelegten Spannung und der Sperrschichttiefe eine Katoden-Anodenspannung von ca. 18 V nötig. Wenn sich die Sperrschichten in der Mitte der generationsaktiven Region 9 berühren, ist diese vollständig verarmt; und die Parallelkapazität erreicht einen extrem kleinen Wert, der sich durch die kleine Ausdehnung des hochdotierten p-Gebietes 12 erklärt. Fig. 3 zeigt die Computersimulation einer Kapazitäts-Spannungskennlinie für die im Ausführungsbeispiel gegebenen Randbedingungen. Es wird ersichtlich, daß die Katoden-Anodenkapazität bei einer Spannung von 4 V auf einen Wert von 20 fF (ohne Berücksichtigung der Leitbahnkapazität) abgesunken ist. Eine derart kleine parasitäre Kapazität erlaubt die Auswertung von Signalen mit extrem kleinen Lichtintensitäten. Verstärkt wird diese hohe Signalempfindlichkeit dadurch, daß sich der Lichtweg innerhalb der Sperrschicht infolge der reflektierenden Metallschicht beinahe verdoppelt, wozu bei einer planaren Fotodiode eine Katoden-Anodenspannung von ca. 62 V erforderlich wäre. Die Begrenzungsschicht 13 isoliert die generationsaktive Region vom Halbleitersubstrat. Damit wird z. B. vermieden, daß die Substratvorspannung der n-Kanal-Transistoren einer auf dem gleichen Chip durchgeführten CMOS-Technologie durch den Fotodiodenstrom moduliert wird. Die Einführung dieser Schicht, die die Verwendung eines Epitaxieprozesses voraussetzt, ist nicht zwingend notwendig, um den gewünschten Isolationseffekt zu erzielen. Durch die Anhebung der Lichtwellenleiterfaser um ca. 5 µm wird gewährleistet, daß der untere Bereich der generationsaktiven Region nicht oder nur sehr gering bestrahlt wird und somit ebenfalls als Isolationsschicht wirken kann. Die Anhebung der Lichtwellenleiterfaser kann durch eine nicht vollständige Entfernung der oben erwähnten Füllschicht erreicht werden. Andererseits kann auf die an der Oberfläche angebrachte Anode 11 und die mit ihr verbundene p-Schicht 12 verzichtet werden. In diesem Fall übernimmt das p-dotierte Halbleitersubstrat die Anodenfunktion. Das elektrische Signal wird an der Katode abgegriffen.When operating the photodiode, a cathode-anode voltage of approx. 4 V is applied. This causes the generation region 9 to be depleted, starting from the n-layer 8 located on both vertical walls 6 and 7 . Each of these barrier layers expands to approximately 5.5 µm at the specified doping and voltage values. With a cathode-anode voltage of 4 V, a total zone of 11 µm is depleted. A planar photodiode would require a cathode-anode voltage of approx. 18 V due to the quadratic relationship between the applied voltage and the junction depth. If the barrier layers in the middle of the generation-active region 9 touch, this is completely impoverished; and the parallel capacitance reaches an extremely small value, which is explained by the small extent of the highly doped p-region 12 . Fig. 3 shows the computer simulation of a capacitance-voltage characteristic for the given in the embodiment boundary conditions. It can be seen that the cathode-anode capacitance at a voltage of 4 V has dropped to a value of 20 fF (without taking account of the interconnect capacitance). Such a small parasitic capacitance allows the evaluation of signals with extremely low light intensities. This high signal sensitivity is reinforced by the fact that the light path within the barrier layer is almost doubled due to the reflective metal layer, which would require a cathode-anode voltage of approx. 62 V for a planar photodiode. The boundary layer 13 isolates the generation-active region from the semiconductor substrate. So that z. B. avoided that the substrate bias of the n-channel transistors of a CMOS technology carried out on the same chip is modulated by the photodiode current. The introduction of this layer, which requires the use of an epitaxial process, is not absolutely necessary in order to achieve the desired isolation effect. Raising the fiber optic fiber by approx. 5 µm ensures that the lower region of the generation-active region is not or only very slightly irradiated and can therefore also act as an insulation layer. The raising of the optical fiber can be achieved by incomplete removal of the filler layer mentioned above. On the other hand, the anode 11 attached to the surface and the p-layer 12 connected to it can be dispensed with. In this case, the p-doped semiconductor substrate takes over the anode function. The electrical signal is picked up at the cathode.

Anstelle der reflektierenden Metallschicht kann auch eine geeignete geometrische Gestaltung der der Lichteintrittsfläche gegenüberliegenden Wand 7 die gewünschte Verlängerung des Lichtabsorptionsweges hervorrufen. Eine mögliche Ausführung stellt das in Fig. 4 gezeigte zickzackförmige Oberflächenprofil der Grabenwand 7 dar, bei dem zwischen den Seitenflächen der Wand 7 und der Richtung des angekoppelten Lichtwellenleiters ein Winkel von 45° eingestellt ist. Diese Anordnung würde, wie in Fig. 4 schematisch dargestellt, eine zweimalige Reflexion nahezu des gesamten auf die Wand 7 auftreffenden Lichts bewirken, wenn man von einem Brechzahlverhältnis von ca. 0,5 (Grenzwinkel für Totalreflexion ca. 30°C) zwischen der Siliziumdioxidschicht 15 und dem Silizium sowie von einer numerischen Apertur von <0,25 des Lichtwellenleiters ausgeht.Instead of the reflective metal layer, a suitable geometric design of the wall 7 opposite the light entry surface can also bring about the desired extension of the light absorption path. One possible embodiment is the zigzag-shaped surface profile of the trench wall 7 shown in FIG. 4, in which an angle of 45 ° is set between the side surfaces of the wall 7 and the direction of the coupled optical waveguide. This arrangement, as shown schematically in FIG. 4, would cause a double reflection of almost all of the light incident on the wall 7 if one had a refractive index ratio of approximately 0.5 (critical angle for total reflection approximately 30 ° C.) between the silicon dioxide layer 15 and the silicon as well as a numerical aperture of <0.25 of the optical waveguide.

Das dynamische Verhalten der Fotodiode nach dem 1. Ausführungsbeispiel, d. h. die Ansprechzeit (90% des Signalstroms), kann dadurch verbessert werden, daß die vertikale Komponente des elektrischen Driftfeldes durch einen eingebrachten Dotierungsgradienten, wobei die Dotierung von oben nach unten gleichmäßig zunimmt, erhöht wird. Bei einem Gradienten von 2×10¹² cm-3/µm wurde mit Hilfe der zweidimensionalen Devicesimulation eine Ansprechzeit von 25 ns berechnet.The dynamic behavior of the photodiode according to the first exemplary embodiment, ie the response time (90% of the signal current), can be improved by increasing the vertical component of the electrical drift field by means of an introduced doping gradient, the doping increasing uniformly from top to bottom . With a gradient of 2 × 10¹² cm -3 / µm, a response time of 25 ns was calculated using the two-dimensional device simulation.

Eine andere Möglichkeit zur Erzeugung von Randelektroden an den Grabenwänden besteht in dem Anbringen einer MOS (metal oxid semiconductor)-Struktur an den senkrechten Grabenwänden, wobei die Metallschicht vorzugsweise durch eine dünne, weitgehend lichtdurchlässige, elektrisch leitfähige Schicht wie Polysilizium ersetzt wird. Sollen die Halbleiterschicht an der Grabenwand, wie im obigen Beispiel als Katode fungieren, so ist an das Polysilizium eine positive Spannung z. B. 5 V zu legen und ein auf Katodenpotential liegendes n-dotiertes Gebiet als Source für Elektronen im Feldbereich der MOS-Struktur anzuordnen. Dadurch bildet sich an den Grabenwänden eine auf Katodenpotential liegende Inversionsschicht mit Elektronen, die die gleiche Funktion wie eine n-dotierte Schicht erfüllt. Ein Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß die Breite der lichtabsorbierenden aber nicht zum auswertbaren Signal beitragende Zone der Fotodiode durch die Polysiliziumdicke festgelegt wird und nicht durch die Tiefe des pn-Übergangs zwischen der hochdotierten Schicht 8 und dem generationsaktiven Bereich 9 bestimmt wird, die durch die prozeßbedingte Temperatur-Zeit-Belastung auf das Dotierungsprofil relativ groß sein kann. Another possibility for producing edge electrodes on the trench walls is to attach a MOS (metal oxide semiconductor) structure to the vertical trench walls, the metal layer preferably being replaced by a thin, largely translucent, electrically conductive layer such as polysilicon. If the semiconductor layer on the trench wall is to act as a cathode, as in the example above, then a positive voltage is applied to the polysilicon, e.g. B. 5 V and to arrange an on-cathode n-doped region as a source for electrons in the field region of the MOS structure. As a result, an inversion layer with electrons which is at the cathode potential is formed on the trench walls and has the same function as an n-doped layer. An advantage of this arrangement is that the width of the light-absorbing but not contributing to the evaluable signal zone of the photodiode is determined by the polysilicon thickness and not by the depth of the pn junction between the highly doped layer 8 and the generation-active region 9 , which is determined by the process-related temperature-time load on the doping profile can be relatively large.

Eine weitere Verbesserung des dynamischen Verhaltens wird durch die im 2. Ausführungsbeispiel beschriebene Diode erreicht. Zugrunde liegt die blockförmige Diodenstruktur 5 gemäß Fig. 1c. Um die Trassierung der Verbindungsleitbahnen zwischen Fotodiode und der Auswerteelektronik zu erleichtern, empfiehlt es sich, zumindest an einer Seite des Blockes die planarisierte Füllschicht im Graben zu belassen, die somit als Unterlage für die Leitbahnen dient.A further improvement in the dynamic behavior is achieved by the diode described in the second exemplary embodiment. This is based on the block-shaped diode structure 5 according to FIG. 1c. In order to facilitate the routing of the connecting interconnects between the photodiode and the evaluation electronics, it is advisable to leave the planarized filling layer in the trench at least on one side of the block, which thus serves as a base for the interconnects.

Im Unterschied zum 1. Ausführungsbeispiel weist die Dotierung im generationsaktiven Mittenbereich 9 am Fuß des Blockes und in dessen Mitte die Zonen erhöhter p-Dotierung 16 und 17 auf (Fig. 5). Der Block, der die Diode enthält, ist seitlich der Kopplungsfläche des Lichtwellenleiters verbreitert. Fig. 6 zeigt einen schematischen Schnitt parallel zur Chipoberfläche im Bereich der vertikal nicht erhöhten Dotierung. Die Mittenbereiche in dem verbreiterten Teil des Blockes sind mit 18 gekennzeichnet. Auch bei angelegter Katoden-Anodenspannung werden diese Bereiche, bedingt durch die Verbreiterung des Blockes, nicht verarmt, so daß die höher dotierten Schichten 16 und 17 über die nicht depletierten Schichten 18 an die bis in den verbreiterten Randbereich des Blockes ausgedehnte Schicht 12 und damit an die Anode elektrisch angeschlossen sind und beim Betrieb auf Anodenpotential liegen. Dadurch werden die infolge des Lichteinfalls generierten Löcher sowohl von den Zonen 16 und 17 als auch (im Randbereich) von den Schichten 18 abgesaugt. Die Ansprechzeit der Diode reduziert sich gegenüber dem 1. Ausführungsbeispiel durch den verringerten Weg der Löcher im elektrischen Driftfeld und durch die Erhöhung der Driftfeldstärke. Die nicht depletierten Schichten 18 würden infolge des durch sie erzeugten lateralen elektrischen Feldes selbstverständlich auch bei einem Verzicht auf die Dotierungserhöhung in den Zonen 16 und 17 eine Verbesserung des Zeitverhaltens der Fotodiode bewirken. Diese Art der Ausgestaltung der Erfindung ist auch bei den stegförmigen Fotodioden möglich.In contrast to the first exemplary embodiment, the doping in the generation-active central region 9 at the foot of the block and in the middle thereof has the zones of increased p-doping 16 and 17 ( FIG. 5). The block that contains the diode is widened to the side of the coupling surface of the optical waveguide. Fig. 6 shows a schematic section parallel to the chip surface in the region of the vertically not increased doping. The central areas in the widened part of the block are marked with 18 . Even when the cathode-anode voltage is applied, these regions are not depleted due to the widening of the block, so that the more highly doped layers 16 and 17 pass through the undeveloped layers 18 to the layer 12 which extends into the widened edge region of the block and thus to the anode is electrically connected and is at anode potential during operation. As a result, the holes generated as a result of the incidence of light are suctioned off both by the zones 16 and 17 and (in the edge region) by the layers 18 . The response time of the diode is reduced compared to the first embodiment by the reduced path of the holes in the electrical drift field and by increasing the drift field strength. As a result of the lateral electric field generated by them, the undepleted layers 18 would of course bring about an improvement in the time behavior of the photodiode even if the increase in doping in zones 16 and 17 were dispensed with. This type of embodiment of the invention is also possible with the web-shaped photodiodes.

Bei den vorgestellten Ausführungsbeispielen verschlechtert die Laufzeit der Löcher im Driftfeld das dynamische Verhalten, während die Laufzeit der Elektronen zu den senkrechten Wänden auf Grund der kurzen Distanz nicht begrenzend wirkt. Es liegt daher nahe, die höhere Elektronenbeweglichkeit auszunutzen und durch Diodenstrukturen mit inversen Dotierungen die Ansprechzeit der Fotodioden auf annähernd ein Drittel zu reduzieren.In the exemplary embodiments presented, the Running time of the holes in the drift field the dynamic behavior, during the transit time of the electrons to the vertical walls Because of the short distance it does not have a limiting effect. It is therefore close to exploiting the higher electron mobility and by Diode structures with inverse doping the response time of the  Reduce photodiodes to almost a third.

Eine Möglichkeit, eine sehr schnelle Fotodiode zu realisieren, deren Ansprechzeit weniger als 1 ns beträgt, liegt ebenfalls im Ausgestaltungsbereich der Erfindung. Der Kerngedanke dieser Variante ist es, die Halbleiterschichten an den beiden gegenüberliegenden Grabenwänden 6 und 7 als Katode und Anode zu verwenden und, wie in den oben angeführten Ausführungsbeispielen, den generationsaktiven Bereich 9 vollständig zu depletieren. Damit wird die Laufzeit der Ladungsträger minimiert. Vorteilhaft gegenüber planaren Fotodioden wirken auch bei dieser Variante die Führungshilfe für die Lichtwellenleiterfaser durch den Graben und die Option eines verlängerten Lichtweges durch eine Reflexionsschicht an der dem Lichtwellenleiter gegenüberliegenden Grabenwand.One possibility of realizing a very fast photodiode, whose response time is less than 1 ns, is also within the scope of the invention. The main idea of this variant is to use the semiconductor layers on the two opposite trench walls 6 and 7 as cathode and anode and, as in the exemplary embodiments mentioned above, to completely deplete the generation-active region 9 . This minimizes the runtime of the load carriers. In this variant, the guide aid for the optical waveguide fiber through the trench and the option of an extended light path through a reflection layer on the trench wall opposite the optical waveguide also have an advantage over planar photodiodes.

Das 3. Ausführungsbeispiel beschreibt eine sehr schnelle Fotodiode (Fig. 7). Wie schon im 1. Ausführungsbeispiel erwähnt, können anstelle der Dotierungen auch Metall-Oxid-Halbleiterstrukturen oder Kombinationen beider Varianten verwendet werden. In diesem Beispiel ist jede der beiden gegenüberliegenden Grabenwände mit einer Polysilizium-Oxid-Halbleiter-Struktur versehen. Eine Polysiliziumschicht 21 ist an eine positive Versorgungsspannung V⁺ zum Beispiel 5 V angeschlossen. An diese Schicht schließt sich seitlich im Halbleiter die hochdotierte n-Schicht 19 an, die mit der Katode 10 verbunden ist. Die andere Polysiliziumschicht 20 ist an die Anode 11 angeschlossen, die auch über die hochdotierte p-leitende Schicht 12 mit der p-dotierten Wandschicht 23 verbunden ist. Die Polysiliziumschichten 20 und 21 werden durch ein Oxid 22 vom Halbleitermaterial isoliert.The third embodiment describes a very fast photodiode ( Fig. 7). As already mentioned in the first exemplary embodiment, metal-oxide semiconductor structures or combinations of both variants can also be used instead of the doping. In this example, each of the two opposite trench walls is provided with a polysilicon oxide semiconductor structure. A polysilicon layer 21 is connected to a positive supply voltage V⁺, for example 5 V. This layer is laterally connected to the highly doped n-layer 19 in the semiconductor, which is connected to the cathode 10 . The other polysilicon layer 20 is connected to the anode 11 , which is also connected to the p-doped wall layer 23 via the highly doped p-conducting layer 12 . The polysilicon layers 20 and 21 are insulated from the semiconductor material by an oxide 22 .

Als weiterer Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen wurde hier eine im wesentlichen parallel zu den gegenüberliegenden mit Elektroden versehenen Grabenwänden erfolgende Lichteinkopplung gewählt. Die Länge der Fotodiode kann beliebig an die jeweilige Absorptionslänge angepaßt werden, so daß eine maximale spektrale Empfindlichkeit erreicht wird. Diese Gestaltungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Fotodiode ist, je nach Durchmesser der Lichtwellenleiterfaser, natürlich auch auf die ersten beiden Ausführungsbeispiele übertragbar.As a further difference from the previous exemplary embodiments here was one essentially parallel to the opposite trench walls provided with electrodes Light coupling selected. The length of the photodiode can be any be adapted to the respective absorption length, so that a maximum spectral sensitivity is achieved. This design option the photodiode according to the invention, depending on Diameter of the optical fiber, of course also on the first two embodiments transferable.

Die angelegten Spannungen und die eingebrachten Dotierungen führen zu einer Akkumulationsschicht für Löcher, die auf Anodenpotential liegt und zu einer Elektroneninversionsschicht auf Katodenpotential an den jeweiligen Grabenwänden. Voraussetzung für einen schnellen Betrieb der Fotodiode ist eine vollständige Depletion der generationsaktiven Schicht 9.The applied voltages and the introduced doping lead to an accumulation layer for holes which is at anode potential and to an electron inversion layer at cathode potential on the respective trench walls. A prerequisite for fast operation of the photodiode is a complete depletion of the generation-active layer 9 .

Bei Lichteinfall driften die generierten Ladungsträger zu den jeweiligen Elektroden und das elektrische Signal kann beispielsweise an der Anode abgegriffen werden. Die Polysiliziumschicht 20 erfüllt keine elektrische Funktion. Sie muß jedoch nicht entfernt werden, wenn sie z. B. auf dem Potential der Anode liegt und deren Kapazität damit nicht wesentlich erhöht.In the event of light, the generated charge carriers drift to the respective electrodes and the electrical signal can be tapped, for example, at the anode. The polysilicon layer 20 has no electrical function. However, it does not have to be removed if, for. B. is at the potential of the anode and its capacity is not significantly increased.

Obwohl die Katoden-Anodenkapazität größer ist als bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen, sind derartige Fotodioden aufgrund der höheren Driftfeldstärke für Anwendungsfälle mit hohen Geschwindigkeitsanforderungen geeigneter.Although the cathode-anode capacity is larger than in the previous ones Exemplary embodiments are such photodiodes due to the higher drift field strength for use cases high speed requirements more suitable.

Die Fotodiode ist, wie in Fig. 7 dargestellt, nur an 3 Seiten von senkrechten Grabenwänden umgeben, so daß wie bei der stegförmigen Variante die Trassierung der Leitbahnen nicht über die Gräben zu erfolgen braucht. Selbstverständlich ist auch hier etwa im Interesse der Vereinfachung der Herstellung eine Anordnung mit inversen Dotierungen möglich. As shown in FIG. 7, the photodiode is only surrounded on three sides by vertical trench walls, so that, as in the case of the web-shaped variant, the routing of the interconnects does not have to take place via the trenches. An arrangement with inverse doping is of course also possible here, for example in the interest of simplifying production.

Figurencharacters

1a Stegförmige Fotodiode mit einer Führung der Lichtwellenleiterfaser direkt bis zur Fotodiode1a web-shaped photodiode with a guide of the optical fiber directly to the photodiode

1b Stegförmige Fotodiode mit Aufhebung der Führung der Lichtwellenleiterfaser kurz vor der Fotodiode1b Web-shaped photodiode with removal of the guidance of the optical fiber just before the photodiode

1c Blockförmige Fotodiode1c Block-shaped photodiode

2 Schnitt durch die Fotodiode nach dem 1. Ausführungsbeispiel2 section through the photodiode according to the first embodiment

3 Berechnete Kapazitäts-Spannungskennlinie (C=f(V)) für die Fotodiode nach dem 1. Ausführungsbeispiel3 Calculated capacitance-voltage characteristic (C = f (V)) for the photodiode according to the first embodiment

4 Horizontaler Schnitt durch eine Fotodiode mit zickzackförmig gestalteter Grabenwand (Ausschnitt)4 Horizontal section through a zigzag shaped photodiode designed trench wall (detail)

5 Vertikaler Schnitt durch die Fotodiode des 2. Ausführungsbeispiels5 Vertical section through the photodiode of the second embodiment

6 Horizontaler Schnitt durch die Fotodiode des 2. Ausführungsbeispiels6 Horizontal section through the photodiode of the second embodiment

7 Ankopplung der Lichtwellenleiterfaser und Diodenstruktur bei der Fotodiode des 3. Ausführungsbeispiels7 Coupling of the optical fiber and diode structure in the photodiode of the third embodiment

BezeichnungenDesignations

 1 Stegförmige Fotodiode
 2 Lichtwellenleiterfaser
 3 Halbleiterchip
 4 Graben
 5 Blockförmige Fotodiode
 6 Senkrechte Grabenwand an der dem Lichtwellenleiter zugewandten Seite der Fotodiode
 7 Senkrechte Grabenwand an der dem Lichtwellenleiter abgewandten Seite der Fotodiode
 8 Hochdotierte n-leitende Schicht an der Grabenwand
 9 Generationsaktive Schicht (p-dotiert)
10 Katode
11 Anode
12 Hochdotierte p-leitende Schicht
13 Untere Begrenzungsschicht (n-dotiert)
14 Grabenboden
15 Siliziumdioxidschicht
16 1. Zone erhöhter p-Dotierung
17 2. Zone erhöhter p-Dotierung
18 Nicht depletierte Mittenbereiche in den verbreiterten Diodengebieten
19 Hochdotierte n-leitende Oberflächenschicht
20 1. isolierte Polysiliziumelektrode
21 2. isolierte Polysiliziumelektrode
22 Siliziumdioxidschicht
23 Hochdotierte p-leitende Schicht
1 bar-shaped photodiode
2 optical fiber
3 semiconductor chip
4 trenches
5 block-shaped photodiode
6 Vertical trench wall on the side of the photodiode facing the optical waveguide
7 Vertical trench wall on the side of the photodiode facing away from the optical waveguide
8 Highly doped n-type layer on the trench wall
9 generation-active layer (p-doped)
10 cathode
11 anode
12 Highly doped p-type layer
13 lower boundary layer (n-doped)
14 trench floor
15 silicon dioxide layer
16 1st zone of increased p-doping
17 2nd zone of increased p-doping
18 Not depleted center areas in the widened diode areas
19 Highly doped n-type surface layer
20 1. Insulated polysilicon electrode
21 2. Insulated polysilicon electrode
22 silicon dioxide layer
23 Highly doped p-type layer

Claims (21)

1. Auf einem Halbleitersubstrat angeordnete Fotodiode für Empfängersysteme der Lichtwellenleitertechnik, bestehend aus einer Katode und einer Anode, im weiteren Elektroden genannt, durch diese kontaktierte hochdotierte Halbleiterschichten und einem generationsaktiven niedrig dotierten Teil, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotodiode mindestens an zwei Seiten durch senkrechte oder annähernd senkrechte weitgehend parallel laufende Grabenwände lateral begrenzt wird, daß der Lichteinfall in die Fotodiode an einer Grabenwand erfolgt und daß sich im Bereich der Grabenwände mit zumindestens einer der Elektroden elektrisch verbundene Halbleiterschichten befinden.1. Arranged on a semiconductor substrate photodiode for receiver systems of optical fiber technology, consisting of a cathode and an anode, hereinafter referred to as electrodes, through this contacted highly doped semiconductor layers and a generation-active low-doped part, characterized in that the photodiode at least on two sides by vertical or approximately vertical trench walls running largely in parallel is laterally limited so that the light enters the photodiode on a trench wall and that in the region of the trench walls there are semiconductor layers which are electrically connected to at least one of the electrodes. 2. Fotodiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Halbleitersubstrat um ein Siliziumchip handelt.2. Photodiode according to claim 1, characterized in that it is the semiconductor substrate is a silicon chip. 3. Fotodiode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens eine Grabenwand der Fotodiode unmittelbar oder mittelbar die Faser eines Lichtwellenleiters angekoppelt wird, daß die Höhe dieser Grabenwand annähernd der Dicke der Faser entspricht und daß die Faser in einem senkrecht auf die Grabenwand zulaufenden Graben angeordnet ist.3. Photodiode according to claim 1 or 2, characterized in that on at least one trench wall of the photodiode directly or indirectly the fiber of an optical fiber is coupled, that the height of this trench wall corresponds approximately to the thickness of the fiber and that the fiber is in a perpendicular to the trench wall tapered trench is arranged. 4. Fotodiode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindestens die senkrechte Wand der Fotodiode, an der der Lichteinfall erfolgt mit einer Antireflexionsschicht oder einer Antireflexionsschichtkombination versehen ist, die vorzugsweise aus einer Siliziumdioxid-Siliziumnitrid-Doppelschicht besteht.4. Photodiode according to one of the preceding claims, characterized characterized in that at least the vertical wall of the photodiode, where the light comes in with an anti-reflection layer or is provided with an anti-reflection layer combination, which preferably consists of a silicon dioxide-silicon nitride double layer consists. 5. Fotodiode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotodiode im Bereich der senkrechten Wände eine gegenüber dem generationsaktiven Teil der Fotodiode erhöhte Dotierung vom entgegengesetzten Leitungstyp aufweist und daß diese Regionen erhöhter Dotierung mit der Katode bzw. Anode elektrisch verbunden sind.5. Photodiode according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the photodiode in the area of the vertical Walls opposite the generation active part of the photodiode has increased doping of the opposite conductivity type and that these regions of increased doping with the cathode or anode are electrically connected. 6. Fotodiode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial im Bereich der senkrechten Wände gegenüber dem generationsaktiven Teil der Fotodiode erhöhte Dotierungen aufweist und daß die Dotierungen an den beiden gegenüberliegenden senkrechten Wänden vom entgegengesetzten Leitungstyp sind.6. Photodiode according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the semiconductor material in the region of the vertical Walls opposite the generation active part of the photodiode has increased doping and that the doping on the  two opposite vertical walls from the opposite Are line type. 7. Fotodiode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den senkrechten Wänden der Fotodiode mindestens eine Metall-Oxid-Halbleiter-Struktur befindet, wobei der Halbleiterbereich dieser Struktur mit dem Halbleiter der Fotodiode im Bereich der Grabenwand identisch ist und daß das Metall dieser Struktur an eine Spannungsversorgung angeschlossen wird.7. Photodiode according to one of the preceding claims, characterized characterized in that on the vertical walls of the photodiode at least one metal oxide semiconductor structure is located, wherein the semiconductor region of this structure with the semiconductor of the Photodiode in the area of the trench wall is identical and that that Metal of this structure connected to a power supply becomes. 8. Fotodiode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall der Metall-Oxid-Halbleiter-Struktur durch eine Polysiliziumschicht ersetzt wird.8. Photodiode according to claim 7, characterized in that the Metal of the metal oxide semiconductor structure through a polysilicon layer is replaced. 9. Fotodiode nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Metall-Oxid-Halbleiter-Struktur in zwei den gegenüberliegenden Seiten der Fotodiode zugeordnete Bereiche untergliedert, bei denen die Metall- bzw. Polysiliziumschichten an jeweils unterschiedliche Spannungsversorgungen angeschlossen werden.9. Photodiode according to one of claims 7 or 8, characterized in that the metal oxide semiconductor structure in two Areas assigned to the opposite sides of the photodiode subdivided, in which the metal or polysilicon layers connected to different power supplies will. 10. Fotodiode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf dem Boden der Gräben eine Füllschicht befindet, auf dem die Faser des Lichtwellenleiters liegt.10. Photodiode according to one of the preceding claims, characterized characterized in that there is a filling layer on the bottom of the trenches is located on which the fiber of the optical fiber lies. 11. Fotodiode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der generationsaktive Teil der Fotodiode nach unten gegenüber dem Halbleitersubstrat durch eine hochdotierte Schicht vom entgegengesetzten Leitungstyp des generationsaktiven Teils, die sich vorzugsweise etwa in Höhe des Grabenbodens befindet begrenzt wird.11. Photodiode according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the generation-active part of the photodiode after below the semiconductor substrate by a highly doped Layer of the opposite conduction type of the generation-active Part, which is preferably approximately at the level of the trench floor located is limited. 12. Fotodiode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dotierung innerhalb des generationsaktiven Bereiches der Diode in vertikaler Richtung mindestens einmal erhöht.12. Photodiode according to one of the preceding claims, characterized characterized that the doping within the generation-active Range of the diode in the vertical direction at least increased once. 13. Fotodiode nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Gebiete erhöhter Dotierung auch bei angelegten Betriebsspannungen nicht depletiert sind und mit einer Elektrode der Fotodiode elektrisch verbunden sind. 13. Photodiode according to claim 12, characterized in that the or the areas of increased doping even with applied operating voltages are not depleted and with an electrode of Photodiode are electrically connected.   14. Fotodiode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den senkrechten Wänden, Breite der Fotodiode genannt, vorzugsweise im Bereich außerhalb der Stoßkopplungsfläche vergrößert wird.14. Photo diode according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the distance between the vertical walls, Width of the photodiode called, preferably in the area outside the butt coupling area is increased. 15. Fotodiode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotodiode vollständig von Gräben umgeben ist.15. Photodiode according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the photodiode is completely surrounded by trenches is. 16. Fotodiode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichteinfall im wesentlichen an der schmalen Seite der Fotodiode erfolgt.16. Photodiode according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the incidence of light essentially on the narrow side of the photodiode. 17. Fotodiode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotodiode mit mindestens einer Seite lateral an das Halbleitersubstrat anschließt.17. Photodiode according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the photodiode has at least one side connects laterally to the semiconductor substrate. 18. Fotodiode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich an der Grabenwand der Fotodiode, die der Lichteinfallseite gegenüberliegt, eine lichtreflektierende Schicht, vorzugsweise eine Metallschicht befindet.18. Photodiode according to one of the preceding claims, characterized characterized in that on the trench wall of the photodiode, which the Opposite light incidence, a light reflecting Layer, preferably a metal layer. 19. Fotodiode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Grabenwand, vorzugsweise die der Lichteinfallseite gegenüberliegende, in lateraler Richtung einen zickzack- oder mäanderförmigen Oberflächenverlauf aufweist und daß diese Grabenwand mit einer lichtreflektierenden Schicht, vorzugsweise Siliziumdioxid, versehen ist.19. Photodiode according to one of the preceding claims, characterized characterized in that at least one trench wall, preferably the opposite the light incidence side, in the lateral direction has a zigzag or meandering surface course and that this trench wall with a light reflecting layer, preferably silicon dioxide. 20. Fotodiode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotodiode auf dem Halbleitersubstrat doppelt ausgeführt wird, wobei eine Fotodiode nicht mit Licht bestrahlt wird und daß beide Fotodioden mittelbar oder unmittelbar mit den beiden Eingängen eines Differenzverstärkers verbunden sind.20. Photodiode according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the photodiode on the semiconductor substrate is carried out twice, with a photodiode not with light is irradiated and that both photodiodes indirectly or directly connected to the two inputs of a differential amplifier are. 21. Fotodiode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf dem gleichen Halbleitersubstrat informationsverarbeitende Schaltungen befinden.21. Photo diode according to one of the preceding claims, characterized characterized in that on the same semiconductor substrate information processing circuits.
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