DE3205461A1 - Photodiodes having a resonator structure to enhance absorption - Google Patents

Photodiodes having a resonator structure to enhance absorption

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DE3205461A1 DE19823205461 DE3205461A DE3205461A1 DE 3205461 A1 DE3205461 A1 DE 3205461A1 DE 19823205461 DE19823205461 DE 19823205461 DE 3205461 A DE3205461 A DE 3205461A DE 3205461 A1 DE3205461 A1 DE 3205461A1
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Abstract

The invention relates to a photodiode which is provided with additional means for enhancing light absorption and which is suitable for integration with other electronic or electro-optical elements. The invention is based on the concept that, due to reflections at the boundaries of the diode, the light passes through the absorbing path repeatedly and the absorbed light intensity is thus enhanced. An optical resonator enhances the absorbed light intensity in the photodiode at wavelengths with small absorption coefficients to an extent which ensures, or indeed makes possible, the usefulness of the overall integrated circuit in that wavelength region.

Description

PatentanmeldungPatent application

Fotodiode mit Resonatorstruktur zur Absorptionserhöhung Die Erfindung betrifft eine Fotodiode, die mit zusätzlichen Mitteln zur Erhöhung der Lichtabsorption versehen ist und die zur Integration mit anderen elektronischen oder elektro-optischen Elementen geeignet ist. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß durch Reflektionen an den Grenzen der Diode das Licht den absorbierenden Weg mehrmals durchläuft und die absorbierte Lichtintensität auf diese Weise erhöht wird.Photodiode with resonator structure to increase absorption The invention relates to a photodiode with additional means to increase light absorption is provided and designed for integration with other electronic or electro-optical Elements is suitable. The invention is based on the idea that by reflections at the borders of the diode the light passes through the absorbing path several times and the absorbed light intensity is increased in this way.

Die Wirkungsweise von Halbleiter-Fotodioden, die Lichtsignale in elektrische Signale umwandeln beruht darauf, daß eingestrahltes Licht in der Raumladungszone des p-n Übergangs der Diode absorbiert wird und Elektron-Lochpaare erzeugt werden. Die absorbierte Lichtintensität hängt dabei wesentlich vom Absorptionskoeffizienten α ab, der angibt, wieviel Intensität bei Durchlaufen einer Strecke absorbiert wird (dJ P - α ~J~dl). Ist das wellenlängenabhängige oc klein, das ist insbesondere im Bereich der Bandkante von Halbleitern mit zunehmender Wellenlänge der Fall, muß die durchlaufene Wegstrecke des Lichts in der Raumladungszone vergrößert werden, um eine hinreichende Generation von Elektron-Lochpaaren sicherzustellen.How semiconductor photodiodes work, converting light signals into electrical ones Converting signals is based on the fact that irradiated light is in the space charge zone of the p-n junction of the diode is absorbed and electron-hole pairs are generated. The absorbed light intensity depends essentially on the absorption coefficient α, which indicates how much intensity is absorbed when traveling a distance becomes (dJ P - α ~ J ~ dl). If the wavelength-dependent oc is small, that is in particular in the area of the band edge of semiconductors the case must be with increasing wavelength the distance traveled by the light in the space charge zone can be increased, to ensure a sufficient generation of electron-hole pairs.

Ist α in dem Wellenlängenbereich, für den eine Fotodiode geplant wird, so klein, daß die Baulänge der Diode technisch nicht in dem Maße vergrößert werden kann, um das kleine oc auszugleichen, kann oder muß ein anderes Ha leitermaterial verwendet werden, das in diesem Wellenlängenbereich ein ausreichendes « aufweist, Das neue Halbleitermaterial hat aber häufig nicht al IL Eigenschaften, die die Verwendung des Materials mit niedrigem oc wünschenswert machen. Oft müssen seine Eigenschaften erst genauer untersucht werden und #t2II0 Technologie wird weniger gut beherrscht als die des bekannten Halbleiters, so daß die Herstellung von integrierten Schaltungen noch nicht möglich ist.Is α in the wavelength range for which a photodiode is planned becomes so small that the overall length of the diode is technically not increased to the same extent can be to compensate for the small oc, can or must be a different Ha conductor material be used that has a sufficient «in this wavelength range, However, the new semiconductor material often does not have all properties that support its use of the low oc material desirable. Often need its properties must first be examined more closely and # t2II0 technology is less well mastered than that of the known semiconductor, so that the manufacture of integrated circuits is not yet possible.

In der optischen Nachrichtentechnik soll die Anwendung von Fotodioden aur die Bereich # # 1,1 µm ausgedehnt werden. Für Fotodioden sind in diesem Bereich grundsätzlich quaternäre Halbleitermaterialien als Ersatz für Silizium, deso Bandkante bei A w 1,1 pm liegt, denkbar. Mit ihret Anwendung mußte man doch auf die Vorteile der sehr gut beherrschten Si-Technologie verzichten, insbesondere auf die Möglichkeit, die Fotodiode mit anderen Schaltungen zu integrieren, für die Si als Grundmaterial dient.In optical communications technology, the use of photodiodes is intended only the areas # # 1.1 µm can be expanded. For photodiodes are in this area basically quaternary semiconductor materials as a substitute for silicon, deso band edge at A w 1.1 pm is conceivable. With their application one had to take advantage of the advantages do without the very well-mastered Si technology, in particular the possibility of integrate the photodiode with other circuits for which Si as the base material serves.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, den Anwendungsbereich von Halbleitermaterialien für integrierbare Fotodioden mit beschränkter Baulänge auf möglichst kleine s Werte auszudehnen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Fotodiode auf ein Substrat mit Elektronik und/oder ander elektro-optischen Elementen z.B. einem Laser integriert ist und daß die Lichteintrittsseite der Fotodiode und die ihr gegenüberliegende Lichtaustrittsseite als Reflektor ausgebildet sind und beide einen symmetrischen oder asymmetrisci optischen Resonator bilden, der, möglicherweise mit Hilfe einer Abstimmeinricl tung, zumindest für einen Teil des eingestrahlten Lichts in Resonanz ist.The invention was therefore based on the object of the field of application of semiconductor materials for integrable photodiodes with limited overall length to the smallest possible s values. This object is achieved according to the invention solved that the photodiode on a substrate with electronics and / or other electro-optical Elements e.g. a laser is integrated and that the light entry side of the photodiode and the light exit side opposite it is designed as a reflector and both form a symmetrical or asymmetrical optical resonator which, possibly with the help of a voting device, at least for part of the irradiated light is in resonance.

Fig. I soll die Wirkungsweise erläutern unter Anwendung der strahlenopcischen Betrachtungsweise.Fig. I is intended to explain the mode of action using the strahlenopcischen Approach.

Es ist II das Kerngebiet des Resonators, das ganz oder teilweise in der Raumladungszone einer Fotodiode liegt, I das Gebiet vor und III das Gebiet hinter dem Resonator. R1 und R2 sind die Reflektoren auf der Lichtentritts- und Austrittsseite, die möglicherweise eine endliche Ausdehnung in z-Richtung besitz 1 stellt eine einfallende Lichtwelle dar. Trifft diese auf den Reflektor R wird eine Teilwelle 2 reflektiert, eine weitere Teilwelle 3 dringt in den Re; tor ein. Letztere wird an R2 wieder teilweise reflektiert (4) und teilweise ins Gebiet III durchgelassen (5).It is II the core area of the resonator, which is wholly or partly in the space charge zone of a photodiode, I the area in front and III the area behind the resonator. R1 and R2 are the reflectors on the light entry and exit side, which possibly has a finite extent in the z-direction 1 represents an incident one Light wave. If this hits the reflector R, a partial wave 2 is reflected, another partial wave 3 penetrates the Re; gate a. The latter becomes partial again at R2 reflected (4) and partially transmitted into area III (5).

Teilwelle 4 wird an R1 wieder reflektiert (6), gelangt aber teilweise auch wieder ins Gebiet I (Teilwelle 7). Teilwelle 6 kann man analog zu Teilwelle weiterverfolgen usw. Die Wirkungsweise des Resonators beruht nun darauf, dals das Licht die Strecke 1 oft durchläuft, die wirksame Absorptionslänge also ei Vielfaches von 1 beträgt. Die absorbierte Lichtintensität wird daher bei kleinem x im Vergleich zu einer Diode ohne Resonator stark erhöht, so daß sichihre Verwendbarkeit auf größere Wellenlängen erweitert. Die erste reflek tierte Teilwelle 2 interferiert mit den wieder ins Gebiet I durchgelassenen Wellen 7 usw. und kann weitgehend ausgelöscht werden. Auch bei großem Reflek tionsfaktor von R 1 kann daher die meiste Intensität von der ankommenden Wel in den Resonator eindringen. Den Betriebszustand, in dem die Teilwelle 2 am wirksamsten verringert wird, heißt Resonanz.Partial wave 4 is reflected again at R1 (6), but partially arrives also back to area I (partial wave 7). Partial wave 6 can be used in the same way as part wave pursue, etc. The mode of operation of the resonator is based on the fact that the Light often traverses the distance 1, the effective absorption length is thus a multiple of 1 is. The absorbed light intensity is therefore compared when x is small to a diode without a resonator is greatly increased, so that its usability is greater Wavelengths extended. The first reflected partial wave 2 interferes with the waves 7 and so on back into area I and can largely be wiped out will. Even with a large reflection factor of R 1, most of the intensity from the incoming wel into the resonator. The operating state in which the partial wave 2 is reduced most effectively, is called resonance.

Bei gegebener Länge 1 und gegebenem Absorptionskoeffizienten ot können die R.For a given length 1 and a given absorption coefficient ot can the R.

flektionsfaktoren von R 1 und R 2 in Bezug auf die absorbierte Lichtintensil optimiert werden. Die oben beschriebene Funktionsweise der Diode bleibt jedoch auch dann erhalten, wenn die Reflektionsfaktoren von R I und R 2 mehr oder weniger von den optimalen Werten abweichen. Die Resonatorstruktur eign sich sowohl für die A#nwendung bei Dioden mit Lichteinstrahlung senkrecht zum p n Übergang als auch für Dioden mit Lichteinstrahlung parallel zum p n Übergang (Dioden mit Quereinstrahlung).Factors of R 1 and R 2 in relation to the absorbed light intensity be optimized. However, the functionality of the diode described above also remains obtained when the reflection factors of R I and R 2 are more or less of deviate from the optimal values. The resonator structure is suitable for both application vertical for diodes with light irradiation to the p n transition as also for diodes with light irradiation parallel to the p n junction (diodes with cross irradiation).

Die Lichtführung in einem oder mehreren der Gebiete I bis III kann durch eine Wellenleiterstruktur nach Fig.2 erfolgen, wobei die führenden Brechungsindexübergänge möglicherweise durch verschiedene Dotierungen hervorgerufen werden. Die Wahl der Größe b und die Werte der Brechungsindices entscheidet über die Anzahl der geführten Lichtmoden in dem betreffenden Wellenleiter.The light guidance in one or more of the areas I to III can take place by a waveguide structure according to Figure 2, the leading refractive index transitions possibly caused by different dopings. The choice of Size b and the values of the refractive indices determine the number of guided Light modes in the waveguide in question.

Insbesondere gibt es die Möglichkeiten des Multimode- und des Monomode-Wellenleiters, die beide für die Anwendung bei der Diode mit Resonatorstruktur in Frage kommen.In particular there are the possibilities of the multimode and the single mode waveguide, both of which are suitable for use in the diode with a resonator structure.

Die Wirkungsweise eines Resonators zur Absorptionserhöhung wurde in der Diplo arbeit (Juli 1981, TU München) von Reinhard Müller untersucht. Dort wurden jedoch nur Resonatoren betrachtet, bei welchen die Reflektionsfaktoren von R 1 und R 2 gleich sind und beide von Brechungsindexsprüngen bzw. Interferenz spiegeln herrühren. Ferner wurde in dieser Arbeit nicht auf die Möglichkeit der Integration einer Fotodiode mit Resonatorstruktur mit anderen Bauelementen hingewiesen. Die technischen Anstrengungen, die erforderlich sind, um ein guten Resonator (Reflektionsfaktoren nahe 1) herzustellen, sind für eine Fotodiode als Einzelelement kaum gerechtfertigt (Wahl eines anderen Materials).The mode of action of a resonator to increase absorption was described in the diploma thesis (July 1981, TU Munich) examined by Reinhard Müller. There were but only considered resonators in which the reflection factors of R 1 and R 2 are the same and both result from refractive index jumps or interference reflect. Furthermore, this work did not address the possibility of integrating a photodiode pointed with resonator structure with other components. The technical efforts which are necessary to produce a good resonator (reflection factors close to 1), are hardly justified for a photodiode as a single element (choosing another Materials).

Sie sind es jedoch dann, wenn die Lichtabsorption einer Fotodiode in einer integrierten Schaltung durch den Resonator erhöht wird und damit die Verwendbarkeit der gesamten integrierten Schaltung im gewünschten Frequenzbereich gesichert oder erst ermöglicht wird.They are, however, when the light absorption of a photodiode is increased in an integrated circuit by the resonator and thus the usability the entire integrated circuit secured in the desired frequency range or is only made possible.

Die Fotodiode dieser Erfindung, deren Wirkungsweise nach Fig. 1 beschrieben wurde, unterscheidet sich wesentlich von der aus der Veröffentlichung von Jörg Müller (IEEE, J. Solid State Circuits SC 13 (1978), 173-179) bekannten Fotodiode nach Fig.3. Nach dieser Veröffentlichung müssen bei einer Diode nach Fig.3 beide Reflektoren als Metallspiegel ausgebildet sein. Das hat zur Folge, daß wegen der hohen Durchlaßverluste von Metallspiegeln nur ein kleines, nicht verspiegeltes oder sogar entspiegeltes Einstrahlfenster der Breite d genutzt werden kann. Die Wirkungsweise der Diode beruht daher nicht auf einer Auslöschung der ersten reflektierten Teilweise durch weitere Teilwellen. Dies ist jedoch für eine Diode nach Fig.1 ein wesentlicher physikalischer Vorgang.The photodiode of this invention, the operation of which is described with reference to FIG differs significantly from the one from Jörg Müller's publication (IEEE, J. Solid State Circuits SC 13 (1978), 173-179) known photodiode according to FIG. 3. According to this publication, in a diode according to FIG. 3, both reflectors be designed as a metal mirror. This has the consequence that because of the high transmission losses of metal mirrors only a small, non-reflective or even non-reflective one Irradiation window of width d can be used. The mode of operation of the diode is based therefore not on an extinction of the first reflected part by others Partial waves. However, this is an essential physical one for a diode according to FIG Occurrence.

Ferner muß bei einer Diode nach Fig.3 die Breite d immer so gewählt werden, da die Beziehung d s w. W ~tan ocS gilt, d.h. der Winkel <#£ darf nicht b liebig kleine Werte annehmen ohne daß d zu klein wird. Ein großer Winkel ocl h ohne Gegenmaßnahmen große Verluste an den Enden der Diode zur Folge. In Fig. 3 verläßt das Licht rechts die Diode oder ihre Sperrschicht.Furthermore, in the case of a diode according to FIG. 3, the width d must always be chosen in this way because the relation d s w. W ~ tan ocS holds, i.e. the angle <# £ must not b can assume any small values without d becoming too small. A large angle ocl h without countermeasures, large losses at the ends of the diode result. In Fig. 3 leaves the light on the right the diode or its junction.

Das Neue der Diode nach Fig.1 dagegen ist, daß die Einstrahlung nicht auf ein Fenster begrenzt ist und der Winkel des Lichts in der Diode beliebig kleir Itrl annehmen kann, insbesondere aS x 0 , wie es in Fig. 1 dargestellt ist, ; kaum seitliche Verluste auftreten. In der Diode dieser Erfindung kann die Veri von Metallspiegeln vollkommen vermieden werden, wie es für Anwendungen in der integrierten Optik wünschenswert ist. Wesentlich für ihre Wirkungsweise ist, c R1 ein verlustarmer Spiegel ist, der auch bei hohem Reflektionsfaktor genügenc Licht von I nach II und von II nach I gelangen läßt.The novelty of the diode according to Fig.1, however, is that the radiation is not is limited to a window and the angle of the light in the diode is arbitrarily small Itrl can assume, in particular aS x 0, as shown in Fig. 1; barely lateral losses occur. In the diode of this invention, the veri of metal mirrors completely avoided, as is desirable for applications in integrated optics is. It is essential for their mode of operation that c R1 is a low-loss mirror that Even with a high reflection factor, light from I to II and from II to I is sufficient can get.

Die Reflektoren R1 und R2 können auf verschiedene Weise erzeugt werden. Der,e fachste Reflektor besteht aus einem einfachen Brechungsindexsprung.The reflectors R1 and R2 can be produced in various ways. The e-foldest reflector consists of a simple jump in the refractive index.

Ein solcher tritt z.B. an der Bruchfläche eines Halbleiterkristalles auf, wo der Brechungsindex des Halbleitermaterials und des anschließenden Mediums z.B. Luft aufeinander treffen.This occurs, for example, on the fracture surface of a semiconductor crystal on where the refractive index of the semiconductor material and the subsequent medium E.g. air meet.

Reflektoren mit höheren Reflektionsfaktoren bis nahe eins können z.B. durch dielektrische Interferenzspiegel realisisert werden. Diese bestehen aus aufei anderfolgenden Schichten unterschiedlicher Brechungsindices.Reflectors with higher reflection factors up to almost one can e.g. can be realized by dielectric interference mirrors. These consist of aufei other layers of different refractive indices.

Wenn der Resonator ganz oder teilweise aus Wellenleiterstücken zusammengesetz ist, besteht eine weitere Möglichkeit für die Realisierung von Reflektoren. C kann durch Strukturierung der Grenzfläche(n) zwischen n1 und n2 und/oder n1 u ein sog. Gitterreflektor gebildet werden (Corrugation grating, Bragg -Reflekt Die Reflektoren R 1 und R 2 müssen keineswegs auf der gleichen physikalische Wirkungsweise beruhen. So kann z.B. R 1 ein Interferenzspiegel und R 2 ein Gi reflektor sein. Da die Fotodiode mit anderen Bauelementen auf ein Substrat ir griert werden soll, kommt für die Lichtaustrittsseite, die nicht am Rande des Substrats liegt ein Interferenzspiegel wegen der aufwendigen schichtweisen HE stellung kaum in Frage. Dort wird man den Reflektor in der Tat durch Corrugat Grating erzeugen.When the resonator is composed entirely or partially of waveguide pieces there is another possibility for the realization of reflectors. C can by structuring the interface (s) between n1 and n2 and / or n1 u a so-called. Grating reflector are formed (Corrugation grating, Bragg -Reflekt Die reflectors R 1 and R 2 by no means have to be based on the same physical mode of operation. For example, R 1 can be an interference mirror and R 2 a Gi reflector. As the photodiode is to be ir grated with other components on a substrate, comes for the light exit side, which does not lie on the edge of the substrate because of the complex an interference mirror Layer-by-layer HE is hardly in question. There you actually become the reflector using Corrugat grating.

Bildet ein Reflektor einen Übergang zwischen zwei Wellenleitern, tritt bei ds Reflektionen im allgemeinen Modenkonversion auf, d.h. Energie wird von einem des Wellenleiters in andere Moden übergeführt. Durch geeignete Gestaltung det Reflektoren kann Modenkonversion ganz oder teilweise verhindert oder doch vei ringert werden. Stoßen z.B. zwei symmetrische Wellenleiter (n2=n1) aufeinander, kann man Modenkonversion weitgehend verhindern, wenn in beiden Gebieten der 22 gleiche Wert n1-n2 angenommen wird.If a reflector forms a transition between two waveguides, it occurs in general mode conversion occurs in the case of reflections, i.e. energy is transferred from a of the waveguide converted into other modes. By suitable design of the reflectors mode conversion can be wholly or partially prevented or even avoided wrestles will. For example, if two symmetrical waveguides (n2 = n1) collide, one can Avoid mode conversion as far as possible if the value 22 is the same in both areas n1-n2 is assumed.

Der Betriebszustand der Resonanz kann durch, passende Wahl des Verhältnisses Wellenlänge zu Lichtweg zwischen R1 und R2 erreicht werden. Durch Temperaturänderungen während des Betriebes kann sich die Länge 1 der Diode aufgrund von Wärmeausdehnung ändern, wodurch die Resonanzbedingung nicht mehr erfiillt wird.The operating state of the resonance can by, appropriate choice of the ratio Wavelength to light path between R1 and R2 can be achieved. By temperature changes During operation, the length 1 of the diode can increase due to thermal expansion change, whereby the resonance condition is no longer fulfilled.

Dem kann man durch Abstimmeinrichtungen entgegenwirken.This can be counteracted by voting facilities.

Für die Abstimmung der Diode ist es z.B. denkbar, diese mit einem Regelelement für die mechanische Spannung am Resonator nach Fig. 4 zu verbinden. Dieses Regelelement kann aus einem Piezoelement oder einem magnetoscriktiven Elemex1L bestehen.For the tuning of the diode it is, for example, conceivable to use a To connect control element for the mechanical tension on the resonator according to FIG. This control element can consist of a piezo element or a magnetoscriktiven Elemex1L exist.

Einer Längenänderung der Diode kann durch Anlegen einer elektrischen Spazut1ng l1 an das Regelelement entgegengewirkt werden. Eine Spannungsänderung am Reg#1-element hat über eine Änderung der mechanischen Spannung eine Stauchung ##d##r Streckung und/oder eine Krümmung der Diode zur Folge. Beide Effekte beeinilu.###'i den Lichtweg in der Diode und können zur Abstimmung herangezogen werden. Mit einer eingestrahlten Normalfrequenz (Pilotfrequenz) kann festgestellt werden, ob sich die Diode in Resonanz befindet und gegebenenfalls eine Abstimmung eingeleitet werden.A change in length of the diode can be achieved by applying an electrical Spazut1ng l1 to be counteracted on the control element. A change in tension on the Reg # 1 element there is a compression due to a change in the mechanical tension ## d ## r elongation and / or curvature of the diode result. Both effects influence. ### 'i the light path in the diode and can be used for tuning. With a radiated normal frequency (pilot frequency) can be determined whether the diode is in resonance and, if necessary, a vote can be initiated.

Eine weitere Möglichkeit der Abstimmung der Diode erhält man, wenn in der Anordnung der Fig.4 das Regelelement ein Peltierelement ist. Mit diesem kann durch Erwärmung oder Kühlung die Temperatur der Diode und damit ihre Länge so eingestellt werden, daß der Resonator in Resonanz ist.Another possibility of tuning the diode is obtained when in the arrangement of FIG. 4 the control element is a Peltier element. With this can the temperature of the diode and thus its length are adjusted by heating or cooling that the resonator is in resonance.

Der Effekt der Resonanz hat zur Folge, daß die Absorption bei Wellenlängen oder Frequenzänderung des eingestrahlten Lichts innerhalb der Bandbreite atll den halben maximalen Wert abfällt. Für Dioden mit Resonator kann man je Vakuumwellenlänge bei optimaler Wahl der Reflektionsfaktoren von Rl und R2 in Bezug auf maximale Absorption Halbwertsbreiten zwischen einem halben und 20 i erhalten. The effect of the resonance has the consequence that the absorption at wavelengths or frequency change of the incident light within the bandwidth atll den half the maximum value. For diodes with resonators one can use vacuum wavelength with an optimal choice of the reflection factors of Rl and R2 in relation to maximum absorption Half widths between half and 20 i obtained.

Eine mögliche Anwendung einer Fotodiode mit Resonatorstruktur ist z. 8. One possible application of a photodiode with a resonator structure is z. 8th.

der Wellenlängenbreich um 1,1 zum für Si Fotodioden. Eine Si-Fotodiode mit Resonatorstruktur hätte außer dem erweiterten Wellenlängenbereich auch den Vorteil, daß sie auf ein Si-Substrat mit Elektronik und anderen elektrooptischen Einrichtungen zu einer integrierten Schaltung vereinigt werden könnte. Dies könnte z.B. dadurch geschehen, daß die Diode mit den zugeh~irigen Spiegeln als letzter Schritt einer integrierten Schaltung hergestellt wird, indem geeignet dotierte Si-Schichten auf eine üblich hergestelire Schaltung (1100 °C Diffusion) mit ~kalter" Epitaxie (600 0C Atomstrat epitaxie) aufgebracht werden. the wavelength range around 1.1 for Si photodiodes. A Si photodiode With a resonator structure, apart from the extended wavelength range, it would also have the advantage of that they are on a Si substrate with electronics and other electro-optical devices could be combined into an integrated circuit. This could e.g. happen that the diode with the associated Mirror last Step an integrated circuit is made by adding appropriately doped Si layers to a conventionally manufactured circuit (1100 ° C diffusion) with ~ cold "epitaxy (600 0C atomic strat epitaxy).

Die Integration der Fotodiode auf Si-Basis ist hier nur als Beispiel angführt. Sie kann auch mit anderen Halbleitermaterialien erfolgen, insbesondere mit solchen, die für den Bau von Lasern geeignet sind.The integration of the Si-based photodiode is only an example here cited. It can also be done with other semiconductor materials, in particular with those that are suitable for the construction of lasers.

Claims (9)

Patentansprüche: Fotodiode, die mit zusätzlichen Mitteln zur Erhöhung der Lichtabsorption versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotodiode auf ein Substrat mit Elektronik und/oder anderen elektro-optischen Elementen z.B. einem Laser integriert ist und daß die Lichteintrittsseite der Fotodiode und die ihr gegenüberliegende Lichtaustrittsseite als Reflektor ausgebildet sind und beide einen symmetrischen oder asymmetrischen optischen Resonator bilden, der, möglicherweise mit Hilfe einer Abstimmeinriclltung, zumindest für einen Teil des eingestrahlten Lichts in Resonanz ist.Claims: photodiode with additional funds to increase the light absorption is provided, characterized in that the photodiode is on a substrate with electronics and / or other electro-optical elements e.g. Laser is integrated and that the light entry side of the photodiode and the one opposite it Light exit side are designed as a reflector and both are symmetrical or asymmetrical optical resonator, which, possibly with the help of a Tuning device, at least for part of the incident light in resonance is. 2. Fotodiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkungsweise mindestens eines Reflektors ganz oder teilweise auf der Wirkung eines Mitte reflektors (Corrugation Grating) beruht.2. Photodiode according to claim 1, characterized in that the mode of operation at least one reflector wholly or partially on the effect of a center reflector (Corrugation Grating) is based. 3. Fotodiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor auf dei Lichtaustrittsseite im wesentlichen ein Citterreflektor ist und daß die Wir kungsweise des Reflektors auf der Lichteintrittsseite entweder auch auf dem Prinzip eines Citterreflektors beruht oder aber auf einem anderem physikalischen Prinzip, wie z.B. der Wirkung von Brechungsindexsprüngen oder von Interferenzspiegeln.3. Photodiode according to claim 1, characterized in that the reflector on the light exit side is essentially a citter reflector and that the We kweise the reflector on the light entry side either on the Principle of a citter reflector is based or on another physical one Principle, such as the effect of refractive index jumps or interference mirrors. 4. Fotodiode nach einem oder mehreren der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimmung durch eine Regelung der mechanischen Spannung am Resonator mittels des Piezoeffekts oder des magnetostriktiven Effekts und/oder durch eine thermische Beeinflussung beispielsweise durch ein Peltierelement erfolgt.4. Photodiode according to one or more of claims I to 3, characterized characterized in that the tuning is carried out by regulating the mechanical tension on the resonator by means of the piezo effect or the magnetostrictive effect and / or takes place by a thermal influence, for example by a Peltier element. 5. Fotodiode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoren der Lichtein- und/oder austrittsseite wenigstens auf einen Teil des einfallenden oder austretenden Lichts wirken.5. Photodiode according to one or more of claims 1 to 4, characterized characterized in that the reflectors of the light entry and / or exit side at least act on part of the incoming or outgoing light. 6. Fotodiode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Lichtführung in der Fotodiode zumindest teilweise eine Wellenleiterstruktur übernimmt, die einen oder mehrere Lichtmoden führt.6. Photodiode according to one or more of claims 1 to 5, characterized characterized in that the lateral light guide in the photodiode at least partially adopts a waveguide structure that guides one or more light modes. 7. Fotodiode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoren so ausgebildet sind, daß auftretende Dioden konversionen ganz oder teilweise verhindert oder zumindest verringert werden.7. Photodiode according to one or more of claims 1 to 6, characterized characterized in that the reflectors are designed so that occurring diodes conversions can be wholly or partially prevented or at least reduced. 8. Fotodiode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gt.kQfl;izLi(:l net, daß das Substrat Silizium und/oder eine quiternire Verbindung ist.8. Photodiode according to one or more of claims 1 to 7, characterized gt.kQfl; izLi (: l net that the substrate is silicon and / or a quiternire compound is. 9. Herstellung der Fotodiode nach einem oder mehreren der Ansprüche I bis 8 auf Si-Substrat, das schon in üblicher Weise hergestellte elektronische Schaltelemente (z.B. Transistoren) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß ein Atomstrahlepitaxieprozess verwendet wird, dessen Temperatur merklich unter der Diffusionstemperatur der Dotierungen in der integrierten elektronischen Schaltung liegt.9. Production of the photodiode according to one or more of the claims I to 8 on Si substrate, the electronic one already produced in the usual way Contains switching elements (e.g. transistors), characterized in that an atomic beam epitaxy process is used, the temperature of which is well below the diffusion temperature of the doping is in the integrated electronic circuit.
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