DD284562A5 - Integriertes monitorsensorelement zum nachweis von strahlungssignalen, sowie zur temperaturmessung von lichtemitter- und laserdiodenmodulen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein integriertes Monitorsensorelement zum Nachweis von Strahlungssignalen, sowie zur Temperaturmessung von Lichtemitterdioden- und Laserdiodenmodulen. Sie findet Anwendung bei der Herstellung von Lichtemitter- und Laserdiodenmodulen beliebiger Emissionswellenlaengen. Das Merkmal der Erfindung besteht darin, dasz sich auf dem Chip der Monitorfotodiode neben der fotoelektrisch aktiven Schicht eine weitere Diode, bei der die prinzipiell bekannte Temperaturabhaengigkeit der IU-Kennlinie zur Bestimmung der Temperatur herangezogen wird. Durch ganzflaechige frontseitige Metallisierung des Temperatursensorelementes, Schutz- und Gateringstrukturen gelingt es, eine Beeinflussung des elektrischen Signals des Temperatursensorelementes durch die Strahlung des Emitterbauelementes zu verhindern bzw. minimal zu halten.{integriert; Monitorsensorelement; Monitorfotodiode; fotoelektrisch; aktiv; Schicht; Metallisierung, ganzflaechig, frontseitig; Schutzringe; Gateringstrukturen}

Description

Ausfuhru ng sbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausfuhrungsbeispieles naher erläutert werden

Fig 1 zeigt eine typische Vertikalstrukturvanante in Planartechnologie Fig 2 Draufsicht von Fig 1

Ein Keramiktrager 1 mit der Metallisierung fur den äußeren Monitorfotodiodenkontakt 2, der Metallisierung fur den gemeinsamen Chipbasiskontakt 3 sowie der Metallisierung fur den äußeren Temperatursensordiodenkontakt 7 dient als Zwischenträger fur das eigentliche Monitorsensorelement 4 Das Monitorsensorelement 4 besteht aus der monolithischen Integration von Monitorfotodiode 5 und Temperatursensordiode 6 In der Si-Planartechnologie lassen sich beide Dioden besonders einfach realisieren, wobei die Monitorfotodiode 5 und die Temperatursensordiode 6 vom Vertikalstrukturaufbau weitgehend identisch gestaltet sein können Bezüglich der Lateralstruktunerung ist eine ganzflachige Metallisierung 10 der Temperatursensordiode 6, wie sie dank der Isolations- und Passivierungsschicht 9 möglich wird, vorteilhaft Ein diffundierter Channelstopper 11 bietet einen zusätzlichen Schutz gegen fotoelektrisches Übersprechen So wird der Strom durch die Temperatursensordiode 6 nicht durch die Laserstrahlung beeinflußt Bei fester Vorspannung ist der zwischen der Metallisierung fur den äußeren gemeinsamen Chipbasiskontakt 8 und der Metallisierung fur den äußeren Temperatursensordiodenkontakt gemessene Strom eine eindeutige Funktion der Temperatur Die Temperaturmessung kann prinzipiell auch über eine Spannungsmessung ab der mit einem Konstantstrom belasteten Temperatursensordiode 6 erfolgen

Claims (1)

1. Integriertes Monitor-Sensorelement zum Nachweis von Strahlungssignalen, sowie zur Temperaturmessung von Lichtemitterdioden- und Laserdiodenmodulen, bestehend aus einem geeigneten Halbleitermaterial, gekennzeichnet dadurch, daß auf einem Monitorsensorchip monolithisch eine Fotodiode und ein Temperatursensorelement angeordnet ist, wobei das Temperatursensorelement durch eine Diode gebildet wird, die durch ganzflachige Metallisierung, Schutzringe, Gateelektroden und Channelstopper von fotoelektrisch erzeugten Ladungsträgern abgeschirmt ist

   Hierzu 1 Seite Zeichnungen

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft eine integrierte Sensoranordnung, speziell zum Nachweis von Strahlungssignalen sowie zur Temperaturmessung

   Hauptanwendungsgebiet ist der Einsatz als Monitorsensorelement in Lichtemitter- und Laserdiodenmodulen

   Charakteristik des bekannten Standes der Technik

   Zur Stabilisierung des Arbeitspunktes von Strahlungsemitterbauelementen werden diese mit Monitorfotodioden sowie mit Peltierkuhlern und Thermistoren komplettiert Fur Anwendungen in der Lichtwellenleiter-Ubertragungstechnik werden diese diskreten Bauelemente mit dem eigentlichen Sendebauelement, der Lichtemitter- oder Laserdiode, in hybridintegrierter Bauform als Sendemodule eingesetzt Der typische Aufbau von Laserdiodenmodulen wird ζ B in der Nachnchtentechnischen Zeitschrift Bd 39(1986) H 5, S 318-323 ausführlich beschrieben Danach ist auf dem Peltierkuhler zunächst ein Zwischenträger aus gut wärmeleitendem Material aufgebracht Auf diesem Zwischenträger sind die Momtorfotodiode, ein Temperatursensor und der Laserdiodenchip montiert Der spektrale Empfindhchkeitsbereich der Monitorfotodiode muß auf die Wellenlange der emittierten Strahlung abgestimmt sein Fur Arbeitswellenlangen um 850nm kommt Silizium als Basismaterial fur die Monitordiode in Anwendung, fur Wellenlangen um 1 300nm bis 1 600nm haben sich Fotodioden aus Ge, InGaAsP oder auch HgCdTe durchgesetzt Alle о g Einzelbestandteile eines Sendemoduls liegen üblicherweise in diskreter Bauform vor und werden nacheinander zum kompletten Laser-oder Lichtemitterdiodenmodul montiert Als diskreter Temperatursensor werden Thermistoren eingesetzt

   Ziel der Erfindung

   Ziel der Erfindung ist ein ökonomisch herstellbares integriertes Monitorsensorelement von hohem Gebrauchswert

   Darlegung des Wesens der Erfindung

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Monitorsensorelement, das in Lichtemitter- und Laserdiodensendemodule, sowohl als Monitorfotodetektor als auch als Temperatursensor wirkt, zu realisieren, wobei die Anforderungen von Regelschaltungen fur die Ausgangsleistung und Temperatur von Emitterbauelementen in Sendemodulen angepaßten, monolithisch integrierten Anordnungen berücksichtigt werden

   Erfindungsgemaß wird die Aufgabe dadurch gelost, daß auf dem Monitorfotodiodenchip aus einem der Arbeitswellenlangedes Sendemoduls entsprechenden Halbleitermaterial zusatzlich ein als Temperatursensor wirkendes Bauelement aus dem gleichen oder einem durch epitaktische Abscheidung erzeugten monolithisch verbundenen Material angeordnet ist Erfindungsgemaß befindet sich auf dem Chi ρ der Monitorfotodiode neben der fotoelektrisch aktiven Schicht eine weitere Diode, bei der die prinzipiell bekannte Temperaturabhangigkeit der lU-Kennlime zur Bestimmung der Temperatur herangezogen wird Da in der Mehrzahl der Sendemodulkonstruktionen der Monitorfotodiodenchip und der Lichtemitter- bzw Laserdiodenchip gemeinsam auf einem gut wärmeleitenden Trager angeordnet sind, ist die mittels des integrierten Temperatursensorelementes bestimmte Chiptemperatur des Monitorsensorelementes ein Maß fur die Temperatur des Lichtemitter- bzw Laserdiodenchips Die Anordnung eines weiteren diskreten Temperatursensors, wie ζ B in Form eines Thermistors in den bekannten Sendemodulen, entfallt

   Durch den erfindungsgemaßen konstruktiven technologischen Aufbau, wie ganzflachige frontseitige Metallisierung des Temperatursensorelementes, Schutz- und Gateringstruktur gelingt es, eine Beeinflussung des elektrischen Signals des Temperatursensorelementes durch die Strahlung des Emitterbauelementes zu verhindern bzw minimal zu halten Vorteilhaft ist es, wenn die Monitorfotodiode auf der Basis von Halbleiterheterostrukturen realisiert wird, daß das Temperatursensorelement in einer Halbleiterschicht angeordnet wird deren Energielucke großer als die Photonenenergie der entsprechenden Arbeitswellenlange des monolithisch integrierten Monitorfotodiodenelementes ist Vorteilhaft sind hier die fotoelektrische Unempfindlichkeit und die höhere Temperaturempfmdlichkeit des monolithisch integrierten Temperatursensorelementes