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DE10215414A1 - Lichtempfindliche Halbleiterdiodenanordnung mit passiver Anpassungsschaltung - Google Patents

Lichtempfindliche Halbleiterdiodenanordnung mit passiver Anpassungsschaltung

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Publication number
DE10215414A1
DE10215414A1 DE10215414A DE10215414A DE10215414A1 DE 10215414 A1 DE10215414 A1 DE 10215414A1 DE 10215414 A DE10215414 A DE 10215414A DE 10215414 A DE10215414 A DE 10215414A DE 10215414 A1 DE10215414 A1 DE 10215414A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
semiconductor diode
circuit
light
width
length
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE10215414A
Other languages
English (en)
Inventor
Guido Janssen
Ralf M Bertenburg
Michael Agethen
Dietmar Keiper
Andreas Brennemann
Peter Velling
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IPAG - INNOVATIVE PROCESSING AKTIENGESELLSCHAF, DE
Original Assignee
IPAG INNOVATIVE PROC AG
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Publication date
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Priority to US10/408,974 priority patent/US20030218229A1/en
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F30/00Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
    • H10F30/20Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
    • H10F30/21Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H10F30/22Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes
    • H10F30/223Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes the potential barrier being a PIN barrier
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/02Coupling devices of the waveguide type with invariable factor of coupling
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548Amorphous silicon PV cells

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  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

Bei einer lichtempfindlichen Halbleiterdiodenanordnung (1), insbesondere einer PIN-Dioden-Anordnung (2), zum Wandeln von Lichtsignalen in elektrische Signale ist die Halbleiterdiode mit einer Zuleitung versehen zum Kontaktieren der dotierten Zonen und zu deren elektrisch leitendem Verbinden mit einer anderen nachfolgenden Schaltung (11), z. B. einem elektrischen Verstärker. Um eine breitbandig wirksame Anpassung zwischen der Halbleiterdiode und der nachfolgenden Schaltung mittels einer passiven Anpassungsschaltung zu erreichen, enthält die Zuleitung die Anpassungsschaltung (10), derart, daß die Zuleitung (4, 5) zumindest auf einer Teillänge (L) als Koplanarleitung oder Mikrostreifenleitung derart ausgebildet ist, daß sich die Leiterbandbreite (S) und/oder die Leiterabstandsbreite (Spaltweite W) entlang dieses Längenbereichs (L) der Zuleitung ändert, wobei sich der Wellenwiderstand dieser Zuleitung entlang des entsprechenden Leitungsteils ändert. Hierdurch wird unter anderem eine sehr hohe Betriebsfequenz und eine geringe Signaldämpfung bei gegebener Substratdicke erreicht.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine lichtempfindliche Halbleiterdiodenanordnung mit einer passiven Anpassungsschaltung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 11.
  • Demnach betrifft die Erfindung eine lichtempfindliche Halbleiterdiodenanordnung (Photodiode) bei der die lichtempfindliche Halbleiterdiode über eine Zuleitung mit einer nachfolgenden Schaltung, wie einem elektrischen Verstärker, elektrisch leitend verbunden ist, wobei eine passive Anpassungsschaltung die Leistungsübertragung zwischen der lichtempfindlichen Halbleiterdiode und der nachfolgenden Schaltung verbessert.
  • Derartige lichtempfindliche Halbleiterdiodenanordnungen (Photodioden) dienen als optische Empfänger, die Licht empfangen und es in ein elektrisches Signal umwandeln und ggf. verstärken. Sie sind z. B. als PN-Übergänge bekannt, die aus einer p-leitenden und einer n-leitenden Zone bestehen. Eine gängige Anwendung ist hierbei in Form einer PIN-Dioden-Anordnung gegeben, welche am Ende einer optischen Übertragungsstrecke das ankommende Licht (wieder) in ein elektrisches Signal umwandelt. Eine derartige PIN- Diode ist eine in Sperrichtung betriebene Photodiode, bei der zwischen einer p-leitenden Zone und einer n-leitenden Zone eine intrinsische Schicht als Wandlungszone für einfallendes Licht in einen Photostrom eingefügt ist. Bei der intrinsischen Zone handelt es sich um eine eigenleitende, nicht dotierte Halbleiterschicht oder eine im Vergleich zu den n- und/oder p-leitenden Zonen vergleichsweise schwach dotierte Halbleiterschicht. Die angelegte Sperrspannung fällt über die intrinsische (I) Zone ab und erzeugt dort ein konstantes elektrisches Feld. Ein in der I-Zone aus dem einfallenden Licht absorbiertes Lichtquant erzeugt dort ein Elektron-Loch-Paar. Hier wird also der innere photoelektrische Effekt ausgenutzt. Bei entsprechend hoher Sperrspannung ist die I-Zone praktisch ladungsträgerfrei; neu gebildete Elektron-Loch-Paare werden mit maximaler Driftgeschwindigkeit abgesaugt.
  • Derartige PIN-Dioden werden für die digitale Nachrichtenübermittlung bei hohen Übertragungsgeschwindigkeiten als lichtempfindliches Bauelement auf der Empfängerseite eingesetzt. In dieser Form entspricht die PIN-Diode im wesentlichen einer idealen Photostromquelle mit einer parallel geschalteten Kapazität, was elektrisch gesehen einer sehr hohen Impedanz entspricht. Übliche Eingangswiderstände von PIN-Dioden liegen im Bereich von mehreren 100 Ohm. Der PIN-Diode wird üblicherweise ein elektrischer Verstärker (die Wellenimpedanz eines üblichen Leistungsverstärkers beträgt z. B. 50 Ohm) nachgeschaltet, um das schwache Eingangssignal zu verstärken und für nachfolgende Schaltungen nutzbar zu machen. Nachfolgende Schaltungen beeinflussen die Ströme und Spannung in der PIN-Diode also nicht mehr und erhalten ein definiertes Eingangssignal. Gleichwohl besteht weiterhin das Problem, daß die PIN-Diode und der Verstärkereingang nicht zueinander passen. D. h., es geht Signalleistung für die Verstärkung verloren, weil sich die elektrische Übertragungsbandbreite verkleinert hat.
  • Ein übliches Problemlösungsmittel ist eine passive Anpassungsschaltung, die zwischen PIN-Diode und Verstärker geschaltet wird, um die Leistungsübertragung zu erhöhen. Dies kann durch externe Module über Schaltgehäuse mit Schraubanschlüssen geschehen, was jedoch bei sehr hohen Übertragungsraten zur Problemen führt, da das Anpassungsmodul parasitäre Effekte hat, die den eigentlichen Effekt überspielen. Eine andere Anpassungsmöglichkeit besteht darin, Induktivitäten in die Zuleitung zwischen der lichtempfindlichen Halbleiterdiodenanordnung und der nachfolgenden Schaltung vorzusehen. Diese ermöglichen eine im Idealfall komplex konjugierte Anpassung der komplexen Ausgangsimpedanz der PIN-Diode an die Eingangsimpedanz des Verstärkers. Dadurch kann die Anpassung allerdings meist nur innerhalb eines schmalen Frequenzbandes erreicht werden.
  • Hiervon ausgehend liegt der Erfindung das Problem zugrunde, bei gattungsgemäßen lichtempfindlichen Halbleiterdiodenanordnungen eine breitbandig wirksame Anpassungsschaltung zwischen der lichtempfindlichen Halbleiterdiode und der nachfolgenden Schaltung mit einfachen Mitteln zu verwirklichen.
  • Dieses Problem wird durch eine lichtempfindliche Halbleiterdiodenanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Demnach basiert die Erfindung auf den Grundgedanken, zumindest eine Teillänge der Zuleistung zwischen der lichtempfindlichen Halbleiterdiode und der nachfolgenden Schaltung, wie z. B. einem elektrischen Verstärker, als Anpassungsschaltung derart auszubilden, daß dieser Leitungsteil einen über seine Länge variierenden Wellenwiderstand aufweist. Konkret sieht die Erfindung hierfür vor, entweder eine koplanare Leitung oder eine Mikrostreifenleitung mit deren Länge nach sich ändernder Leiterbreite und/oder Leiterabstandsbreite (Spaltweite) zu verwenden, so daß sich der Wellenwiderstand entlang dieses Leitungsteils ändert. Soweit hierfür eine koplanare Leitung verwendet wird, handelt es sich dabei um eine planare Leitung auf einem Substratträger mit einem Mittelleiter und zwei dazu koplanar angeordneten und mit Abstandsspalten von dem Mittelleiter getrennte Rückleiter.
  • Der Wellenwiderstand einer derartigen Anpassungsschaltung wird von der Substratdicke im wesentlichen nicht beeinflußt, sondern im Kern vom Verhältnis der Mittelleiterbreite (S) zur Spaltweite (W). Für den Anwendungsfall der Verbindung einer lichtempfindlichen PIN-Diode mit einer nachfolgenden Schaltung, wie einem elektrischen Verstärker, steigt dieses Verhältnis mit zunehmenden Abstand von der PIN-Diode. Dies hat den besonderen Vorteil, daß am Ende der betroffenen Länge (L) der als Anpassungsschaltung dienenden Zuleitungsstrecke die Leiterbahnbreiten ausreichen, um mittels einer üblichen Bonding-Methode eine elektrische leitende Verbindung zu üblichen elektrischen Leitern vergleichsweise einfach herzustellen (hybrider Aufbau).
  • Es versteht sich, daß die Breitengestaltung der Mittelleiterbreite und der Spaltweite einen annähernd unbegrenzten Spielraum für Variationen läßt. Dadurch kann der Wellenwiderstand dieses Zuleitungsteils auf verschiedenste Weise, z. B. stufenlos geändert werden, wenn das Verhältnis W : S sich entlang der Spaltlänge L ändert.
  • Die Länge (L) des erfindungsgemäß gestalteten Zuleitungsteils und die Änderung des Wellenwiderstandes kann nach den Bedürfnissen der lichtempfindlichen Halbleiterdiode, wie einer PIN-Diode und der nachfolgenden Schaltung, wie einer elektrischen Verstärkerschaltung, variiert werden. Insbesondere kann der Wellenwiderstand mit einem für die nachfolgende Schaltung angepaßten Wellenwiderstand im elektrischen Anschlußbereich (Bondingbereich) mit z. B. 50 Ohm beginnen und sich zur PIN-Diode hin auf z. B. mehrere 100 Ohm vergrößern.
  • Es wurde gefunden, daß die Impedanzanpassung mit größerem Verhältnis der Wellenwiderstände am Anfang und am Ende des erfindungsgemäß gestalteten Zuleitungsteils besser wird und daß mit Vergrößern der Spaltlänge L sich eine höhere Induktivität erzielen läßt.
  • Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung bestehen unter anderem darin, daß die Anpassungsschaltung z. B. zwischen einer PIN-Diode und einem elektrischen Verstärker von der Substratdicke unabhängig ist. Insbesondere funktioniert die erfindungsgemäße Anpassungsschaltung selbst bei sehr hohen Betriebsfrequenzen von z. B. über 100 GHz. Es entstehen ferner keine parasitären Effekte, wie z. B. bei den bekannten Spiralinduktivitäten. Es wird nur eine geringe Dämpfung des elektrischen Signals verursacht.
  • Die Anpassungsschaltung kann direkt an Leitungen mit einem üblichen Wellenwiderstand von z. B. 50 Ohm angeschlossen werden, wobei eine sehr hohe Bandbreite erzielt wird, die wesentlich höher als die Bandbreite ohne Anpassungsschaltung ist. Auch die Architektur einer erfindungsgemäßen Anpassungsschaltung ist denkbar einfach, da rein geometrische Strukturen zu verwirklichen sind, um die Größe der Induktivität und den Wellenwiderstand anzupassen, wobei ein sehr hohes Maß an Flexibilität gegeben ist. Bei der Verwendung von koplanarer Leitungen für die erfindungsgemäße Anpassungsschaltung können noch wesentlich kleinere Baumaße (bei gleichem Wellenwiderstand) als bei Mikrostreifenleitungen erzielt werden. Durch die Anpassungsmöglichkeit an einen 50 Ohm Wellenwiderstand können übliche Leistungsverstärker direkt an die Anpassungsschaltung angeschlossen werden.
  • Neben dem bereits erwähnten hybriden Aufbau ist auch eine monolithische Integration von PIN-Diode und Anpassungsschaltung möglich und wird sogar bevorzugt. Darüber hinaus kann eine erfindungsgemäß impedanzangepaßte Halbleiterdiode aber auch monolithisch integrierter Bestandteil eines Chips, z. B. eines OEIC (= Optoelectronic integrated circuit), sein.
  • Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so daß die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der - beispielhaft - ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der lichtempfindlichen Halbleiterdiodenanordnung mit passiver Anpassungsschaltung dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen:
  • Fig. 1a eine erste Ausführungsform einer PIN-Dioden-Anordnung bei der die Breite des Mittelleiters zunimmt, die Schlitzweite abnimmt und die inneren Metallisierungskanten der äußeren Masseleiter (Metallisierungen) parallel verlaufen;
  • Fig. 1b eine alternative PIN-Dioden-Anordnung, bei die Breite des Mittelleiters zunimmt, die Schlitzweite abnimmt und die inneren Metallisierungskanten der äußeren Masseleiter (Metallisierungen) aufeinander zu laufen;
  • Fig. 1c eine dritte Ausführungsform einer PIN-Dioden-Anordnung, bei der die Breite des Mittelleiters zunimmt, die Schlitzweiten konstant bleiben und die inneren Metallisierungskanten der äußeren Masseleiter (Metallisierungen) auseinander laufen;
  • Fig. 1d eine vierte Ausführungsform einer PIN-Dioden-Anordnung, bei der die Breite des Mittelleiters konstant ist, die Schlitzweite abnimmt, die inneren Metallisierungskanten der äußeren Masseleiter (Metallisierungen) aufeinander zu laufen;
  • Fig. 2a das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1a mit zwei Schnittansichten A-A' und B-B' als Prinzipbild der Zuleitungs- oder Anschlußstruktur in Koplanartechnik, bei der der Mittelleiter (als Signalleiter) und die Außenleiter (Masseleitung) in einer Ebene liegen;
  • Fig. 2b eine alternative Ausführungsform einer PIN-Dioden-Anordnung als Prinzipbild der Zuleitungs- oder Anschlußstruktur in Mikrostreifentechnik (Microstrip) bei der der Signalleiter auf der gleichen Seite des Substrates wie die Diode liegt und der Masseleiter die Rückseite des Substrates vollständig bedeckt, wobei der Masseleiter durch eine Via-Hole-Verbindung mit der PIN- Diode elektrisch leitend verbunden ist, in Draufsicht und in zwei Schnittansichten C-C und D-D';
  • Fig. 3a eine PIN-Dioden-Anordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1a und 2a, in Schnittansicht (Schnitt entlang der Linie B-B' gemäß Fig. 2a in stark vergrößerter Darstellung;
  • Fig. 3b dieselbe PIN-Dioden-Anordnung in Ansicht von oben;
  • Fig. 3c dieselbe PIN-Dioden-Anordnung mit Anschluß an eine Glasfaser als Lichtquelle;
  • Fig. 4 eine alternative Ausführungsform einer PIN-Dioden-Anordnung mit koplanarer Zuleitung und monolithischer Integration der Diode mit einer elektronischen Schaltung, wobei sowohl die Diode als auch die Schaltung auf dem selben Substrat liegen und gemeinsam gefertigt werden;
  • Fig. 5 eine alternative PIN-Dioden-Anordnung in sogenanntem hybriden Aufbau von Diode und elektronischer Schaltung, bei der die Diode und die elektronische Schaltung auf unterschiedlichen Substraten liegen und über eine externe Verbindung elektrisch miteinander verbunden werden, wie durch einen Bond-Draht sowie
  • Fig. 6 zur Darstellung der Wirkung der Anpassungsschaltung einer PIN-Dioden-Anordnung eine graphische Darstellung der elektrischen, optischen und optoelektronischen Übertragungsfunktion mit und ohne der erfindungsgemäßen Anpassungsschaltung in Abhängigkeit von der Signalfrequenz.
  • Aus den Fig. 1a bis 1d ergeben sich verschiedene Varianten einer Anpassungsschaltung 10 einer lichtempfindlichen Halbdiodenanordnung 1. Die im einzelnen aus Fig. 3a näher ersichtliche lichtempfindliche Halbleiterdiode (in dem dort dargestellten Ausführungsbeispiel eine PIN-Diode 2) ist auf einem Substrat 3 aufgebaut und über Metallisierungsschichten 4, 5 für eine äußere elektrische Kontaktierung vorbereitet. Die Metallisierungsschicht 4 bildet den in Fig. 1a bis 1d ersichtlichen Mittelleiter, während die Metallisierungsschicht 5 die beiden sogenannten Rückleiter bildet. Mittelleiter und Rückleiter sind demnach als Koplanarleiter auf dem Substrat 3 ausgebildet. Sie bilden die Zuleitung zum Kontaktieren der dotierten Zonen der Halbleiterdiode und deren elektrisch leitendem Verbinden mit einer nachfolgenden elektronischen Schaltung 11 wie sie beispielhaft in Fig. 4 und 5 dargestellt ist.
  • Eine passive Anpassungsschaltung 10 für die Leistungsübertragung zwischen der lichtempfindlichen Halbleiterdiode und der nachfolgenden Schaltung ist zwischen den gestrichelten Linien BB und AA in Fig. 1a vorgesehen. Bei dieser Anpassungsschaltung handelt es sich um eine Teillänge der Koplanarleitung 4, 5, wobei sich entlang der Länge L der Anpassungsschaltung 10 die Breite S des Mittelleiters 4 und/oder die Spaltweite W zwischen dem Mittelleiter 4 und den Rückleitern 5 ändert/ändern. Bond Pads 6, 7, die sich an den Bereich L anschließen dienen zur weiteren Kontaktierung entweder mit sogenannten Bond-Drähten, wie z. B. gemäß Fig. 5, oder Kontaktierung im Rahmen einer integrierten Schaltung wie in Fig. 4 dargestellt. Im letzeren Fall kann sich die Form dieser Bond Pads an die nachfolgenden Schaltungsnotwendigkeiten selbstverständlich anpassen.
  • Die, ergänzend zu Fig. 3a, in Fig. 3b in Draufsicht dargestellte PIN-Dioden- Anordnung sowie die in Fig. 3c dargestellte Ankopplung der PIN-Dioden- Anordnung an eine Lichtquelle in Form eines Glasfaserkabels 8 ist zur weiteren Verdeutlichung der geometrischen Verhältnisse wiedergegeben.
  • Der Aufbau einer in Koplanartechnik ausgeführten Anpassungsschaltung 10 ergibt sich im übrigen aus den in Fig. 2a ergänzend wiedergegebenen Schnittdarstellungen entlang der Linien A-A' und B-B'. Wie dort erkennbar, sind die den Mittelleiter 4 und die Rückleiter 5 bildenden Metallisierungsschichten auf dem Substrat 3 unter Bildung von Abstandsspalten der Breite W gebildet, wobei die Mittelleiterbreite S in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1a/2a sich ebenfalls entlang der Länge L der Anpassungsschaltung 10 ändert.
  • Die in Fig. 3a dargestellte PIN-Diode kann alternativ auch in sogenannter Mikrostreifentechnik mit einer Anpassungsschaltung 10 versehen werden. Dies ist in Fig. 2b in Draufsicht sowie im Schnitt entlang der Linie C-C' und D-D' dargestellt. Wie aus Fig. 2b ersichtlich, ist das Substrat auf seiner Rückseite flächig durchgehend mit dem Rückleiter 5 metallisiert, welcher über eine Durchkontaktierung 9 durch das Substrat 3 mit der PIN-Diode 2, und hier dem n-Gebiet 18, wie Fig. 3a dargestellt, elektrisch leitend verbunden ist. Der Mittelleiter 4 ist in gleicher Weise wie in den vorangehenden Ausführungsbeispielen mit dem p-Gebiet 16 der PIN-Diode 2 verbunden und erstreckt sich als Mikrostreifen auf der Substratoberseite, wobei seine Breite S entlang der Länge L der Anpassungsschaltung 10 von der Diode fortweisend zunimmt.
  • Die Erweiterung der sinnvollen Anwendbarkeit einer mit einer erfindungsgemäßen Anpassungsschaltung versehenen Halbleiterdiode zu deutlich höheren Frequenzen (logarithmischer Frequenzmaßstab !) ergibt sich aus Fig. 6. Bezugszeichenliste 1 Halbleiterdiodenanordnung
    2 PIN-Diode
    3 Substrat
    4 Mittelleiter/Metallisierungsschicht
    5 Rückleiter/Metallisierungsschicht
    6 Bond Pads
    7 Bond Pads
    8 Glasfaserkabel
    9 Durchkontaktierung
    10 Anpassungsschaltung
    11 elektronische Schaltung
    12 Chip 1
    13 Chip 2
    14 Chip 3
    15 Bond-Drähte
    16 p-Gebiet
    17 intrinsische Schicht
    18 n-Gebiet
    S lokale Mittelleiterbreite
    W lokale Spaltweite
    L Länge der Anpassungsschaltung

Claims (11)

1. Lichtempfindliche Halbleiterdiodenanordnung (1), bestehend aus
a) einer lichtempfindlichen Halbleiterdiode (2),
b) einer Zuleitung (4, 5) zum Kontaktieren der dotierten Zonen der Halbleiterdiode (2) und zu deren elektrisch leitendem Verbinden mit einer nachfolgenden Schaltung (11), wie einem elektrischen Verstärker, und
c) einer passiven Anpassungsschaltung für die Leistungsübertragung zwischen der lichtempfindlichen Halbleiterdiode (2) und der nachfolgenden Schaltung (11),
dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung die Anpassungsschaltung (10) derart enthält, daß die Zuleitung zumindest auf einer Teillänge (L) als Koplanarleitung oder Mikrostreifenleitung mit entlang ihrer Länge (L) sich ändernder Leiterbreite (S) und/oder Leiterabstandsbreite (Spaltweite W) gestaltet ist.
2. Halbleiterdiodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Halbleiterdiode (2) eine PIN-Diode zum Wandeln von Lichtsignalen in elektrische Signale ist, bei der zwischen einer p-leitenden Zone (16) und einer n-leitenden Zone (18) eine intrinsische Schicht (17) als Wandlungszone für einfallendes Licht in einen Photostrom eingefügt ist.
3. Halbleiterdiodenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die PIN-Diode als Sperrschichtphotodiode ausgebildet ist.
4. Halbleiterdiodenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Wellenwiderstand des die Anpassungsschaltung (10) bildenden Teils (L) der Zuleitungslänge zwischen einer Anschlußfläche (6, 7) an ihrem einen Ende und ihrem halbleiterdiodenseitigen anderen Ende gleichmäßig oder ungleichmäßig oder in Stufen ändert, insbesondere vergrößert.
5. Halbleiterdiodenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterdiode (2) Bestandteil eines Moduls (Gehäuse mit Halbleiterdiode) ist.
6. Halbleiterdiodenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärker (11) in die Halbleiterdiodenanordnung (1) monolithisch integriert ist.
7. Halbleiterdiodenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine PIN-Diode (2) mit Anpassungsschaltung (10) und nachgeschaltetem Verstärker (11) in einem Modul integriert ist.
8. Halbleiterdiodenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die Anpassungsschaltung bildende Längenbereich (L) einer koplanaren Zuleitung aus einem Mittelleiter (4) und von diesem durch Spalte (W) getrennte im wesentlichen parallel dazu verlaufende beidseitige Rückleiter (5) besteht.
9. Halbleiterdiodenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Mittelleiterbreite (w) zur Spaltbreite (S) sich entlang der Spaltlänge (L) ändert, insbesondere von der Kontaktzone der Halbleiterdiode (2) wegweisend vergrößert.
10. Halbleiterdiodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der die Anpassungsschaltung (10) bildende Längenbereich (L) der Zuleitung als Mikrostreifenleitung gestaltet ist, wobei auf der einen Seite eines Substrates (3) ein von der Halbleiterdiode fortweisender elektrisch leitender Mikrostreifen (4) mit sich seiner Länge entlang vergrößernder Breite (S) und auf der Rückseite des Substrates (3) ein flächiger oder streifenförmiger elektrisch leitender Mikrostreifen (5) vorgesehen ist.
11. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterdiodenanordnung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf einem, insbesondere halbleitenden, Substrat (3) aufgebaute lichtempfindliche Halbleiterdiode, wie eine PIN-Diode (2), einen Ends mit einer Metallisierungsschicht (4) kontaktiert ist, welche sich von der Halbleiterdiode fortweisend auf dem Substrat (3) über eine Länge (L) bis zu einer Kontaktierungszone (6) erstreckt und eine zweite Metallisierungsschicht (5) von einer zweiten Kontaktierungsfläche der Halbleiterdiode ausgehend auf der selben oder der gegenüberliegenden Substratseite aufgebracht wird, wobei sich die Breite zumindest einer der Metallisierungsschichten und/oder der seitliche Abstand der Metallisierungsschichten entlang einer Strecke (L) von der Halbleiterdiode fortweisend ändert.
DE10215414A 2002-04-08 2002-04-08 Lichtempfindliche Halbleiterdiodenanordnung mit passiver Anpassungsschaltung Withdrawn DE10215414A1 (de)

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