DE2347802C2 - Verfahren zur Herstellung eines dielektrischen optischen Wellenleiters, sowie die hiernach hergestellten optischen Wellenleiter - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines dielektrischen optischen Wellenleiters, sowie die hiernach hergestellten optischen Wellenleiter

Info

Publication number
DE2347802C2
DE2347802C2 DE2347802A DE2347802A DE2347802C2 DE 2347802 C2 DE2347802 C2 DE 2347802C2 DE 2347802 A DE2347802 A DE 2347802A DE 2347802 A DE2347802 A DE 2347802A DE 2347802 C2 DE2347802 C2 DE 2347802C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
heterostructure
mesa
solution
waveguide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2347802A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2347802A1 (de
Inventor
Ralph Andre Morristown N.J. Logan
Bertram Westfield N.J. Schwartz
Joseph Charles Twin Lakes Bernardsvill N.J. Tracy jun.
William Middlesex N.J. Wiegmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AT&T Corp
Original Assignee
Western Electric Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Western Electric Co Inc filed Critical Western Electric Co Inc
Publication of DE2347802A1 publication Critical patent/DE2347802A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2347802C2 publication Critical patent/DE2347802C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • H01L21/02178—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing aluminium, e.g. Al2O3
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
    • G02B6/131—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by using epitaxial growth
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/02227—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
    • H01L21/0223—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate
    • H01L21/02233—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/02227—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
    • H01L21/02258—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by anodic treatment, e.g. anodic oxidation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30604—Chemical etching
    • H01L21/30612—Etching of AIIIBV compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H01L21/316—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
    • H01L21/3165—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass formed by oxidation
    • H01L21/31654—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass formed by oxidation of semiconductor materials, e.g. the body itself
    • H01L21/3167—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass formed by oxidation of semiconductor materials, e.g. the body itself of anodic oxidation
    • H01L21/31679—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass formed by oxidation of semiconductor materials, e.g. the body itself of anodic oxidation of AIII BV compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • Y—GENERAL 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/051—Etching
    • Y—GENERAL 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/065—Gp III-V generic compounds-processing
    • Y—GENERAL 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/072—Heterojunctions
    • Y—GENERAL 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/169—Vacuum deposition, e.g. including molecular beam epitaxy
    • Y—GENERAL 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
    • Y10S438/911—Differential oxidation and etching

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dielektrischen optischen Wellenleiters, sowie die hiernach hergestellten optischen Wellenleiter der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art
In Bell System Technical Journal, VoL 48, (1969) Seiten 2059 und folgende, hat S. E Miller vorgeschlagen, optische Signale zu verarbeiten unter Verwendung einer integrierten Schaltungsform, die der in der Mikrowellentechnologie verwendeten ähnlich ist Eine solche Schaltungsanordnung würde wichtige Anwendüngen in optischen Nachrichtenanlagen hoher Kapazität und optischen Computern finden. Die Schaltungen könnten schmale dielektrische Licht-(WeIlen-)leiter enthalten, die als Grundlage sowohl für aktive Komponenten (z. B. Modulatoren, Detektoren und Lichtquellen) als auch für passive Komponenten (z. B. Koppler, Filter und Zwischenverbindungen) dienen.
Ein typischer dielektrischer optischer Wellenleiter weist einen längsverlaufenden Kern dielektrischen Materials auf, der von einem Medium niedrigeren Brechungsindex umgeben ist, beispielsweise einen von AlGaAs umgebenen GaAs-Kern. Wenn man einen Querschnitt senkrecht zur optischen Achse (d.h. zur z-Richtup.g) eines solchen Wellenleiters betrachtet, so kann man sehen, daß eine solche Struktur Licht in zwei Dimensionen (d.h. in der x- und der y-Richtung) begrenzt Im folgenden wird dieser Strukturtyp als zweidimensionaler Wellenleiter bzeichnet Der Begrenzungsgrad ist eine Funktion der Brechungsindexdifferenz zwischen dem Kern und dem diesen umgebenden Medium, und der optische Verlust pro Längeneinheit ist eine Funktion der Qualität der dazwischenliegenden Grenzfläche. Bezüglich der Grenzflächen haben J. E. Goell und andere in Applied Physics Letters, 1972, Vol. 21, Seiten 72 und folgende, darauf hingewiesen, daß die Glätte der Wellenleiterwände ein wichtiger Gesichtspunkt bei der Herstellung eines dielektrischen Wellenleiters ist Übermäßige Streuverluste treten auf, wenn der Wellenleiter rauhe Wände hat So besteht beispielsweise be· einem Wellenleiter mit rechteckiger Parallelepipedform eins der schwierigeren und lästigen Probleme in der Unmöglichkeit, die Glattheit der Leiterwände innerhalb einer Toleranz eines Bruchteils einer optischen Wellenlänge über eine Dimension von etwa fünf Wellenlängen zu steuern (siehe D. Marcuse, Bell System Technical Journal, Vol. 48 (1969) Seiten 3187 und folgende). Zum Beispiel ist in einem dielektrischen GaAs-Wellenleiter λ = 250 nm eine wichtige Wellenlänge im Halbleiter. Demzufolge sollen die Glättedimensionen der dielektrischen Wellenleiterwände vorzugsweise auf eine Toleranz von weniger als etwa 0,1 λ oder 25 nm über eine Abmessung von etwa 1,25 μΐη gesteuert werden.
Das Aufkommen des Doppelheterostrukturlasers (DH) erweckte Hoffnungen, daß ein praktikabler zweidimensionaler dielektrischer Wellenleiter Wirklichkeit werden würde. Die Doppelheterostruktur, wie sie von M. B. Panish und andere in Scientific American, Vol. 224 (1971), Seite 32 ff. beschrieben worden ist, weist typischerweise eine 1,0 μπι dicke GaAs-Schicht auf, die zwischen relativ dickeren AlGaAs-Schichten eingebettet ist An den Grenzflächen mit der GaAs-Schicht erzeugte HeteroÜbergänge bilden einen dielektrischen Wellenleiter, der Licht senkrecht zur Ebene dieser Schichten begrenzt, d. h. senkrecht zur Züchtungsebene beim epitaktischen Aufwachsenlassen aus flüssiger Phase (sogenanntes LPE-Verfahren) oder beim Molekularstrahlepitaxie-Verfahren (sogenanntes MBE-Verfahren). Da jedoch senkrecht zur Züchtungsebene keine HeteroÜbergänge gebildet werden, wird in der parallel zur Züchtungsebene verlaufenden Richtung kein Licht begrenzt, d.h. der dielektrische Wellenleiter nach Panish u. a. ist eindimensional.
Obwohl die Arbeit von Panish u. a. allgemein begrüßt wurd% hat niemand einen praktischen Weg entwickelt, um Doppelheterostrukturkonzepte zur Herstellung eines zweidimensionalen dielektrischen Wellenleiters zu verwenden, in welchem beispielsweise ein praktisch rechteckiger Parallelepipedkem aus GaAs auf vier Seiten durch AlGaAs umgeben ist und in welchem die Abmessungen des Leiters auf wenige 10 nm genau gesteuert werden.
Ein zweidimensionaler optischer Wellenleiter ist zwar auch in der US-PS 34 65 159 beschrieben, es handelt sich dort aber nicht um einen Wellenleiter mit HeteroStruktur, und das Problem eines Erhalts optisch glatter Seitenwände wird überhaupt nicht angesprochen.
Aufgabe der Erfindung ist es, optische glatte Seitenwände bei einem zweidimensionalen optischen Wellenleiter mit HeteroStruktur bereitzustellen.
Diese Aufgabe ist für das vorausgesetzte Verfahren zur Herstellung eines dielektrischen optischen Wellenleiters mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst
Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorzugsweise wird die HeteroStruktur hergestellt im LPE-Verfahren wie dieses von M. B. Panish u. a. in Metallurgical Transactions, Vol. 2 (1971), Seiten 795—801, angegeben ist, im MBE-Verfahren wie dieses in der US-PS 36 15 931 und des weiteren in der DE-OS 22 14 4043 angegeben ist. Von diesen beiden Methoden mag MBE bevorzugt werden, da eine präzisere Steuerung der Schichtdicken erhältlich ist. Eine Schicht aus Eigenoxid ( = in Oxid umgesetztes Material der Halbleiteroberfläche) wird auf einer Hauptfläche der HeteroStruktur durch Anodisiemng in H2O2 gemäß der älteren DE-PS 22 59 829 ( = US-PS 37 98 139) gebildet.
Die Verwendung von Eigenoxid wird gegenüber einem üblichen Oxid wie S1O2 bevorzugt. Letzteres ist relativ schwieriger herzustellen, macht eine Aufdampfanlage erforderlich und bringt zusätzlich einige Schwierigkeiten bezüglich des Haftens auf den GaAs-AlGaAs-Schichten mit sich. Das Eigenoxid, das ein Teil der oberen Schicht selbst ist, ergibt keine Haftungsprobleme und ist zudem relativ einfach herzustellen. Ein Teil der Eigenoxidschicht wird mittels üblicher fotolithographischer Methoden entfernt, um aus der restlichen Oxidschicht eine Maske vorgegebener Form, beispielsweise eines Streifens, festzulegen. Es wird dann eine Mesa-förmige Struktur gebildet, indem die Heterostruktur in Berührung mit einer Lösung von Bn in CH3OH gebracht wird, welche die nicht durch die Eigenoxidmaske geschützten Teile der GaAs-AlGaAs-Schichten langsam wegätzt. Es ist wichtig, daß die Bromkonzentration sorgfältig gesteuert wird, so daß die Ätzgeschwindigkeit relativ langsam ist, beispielsweise 1— 3μιη/ΓΐΓ. In diesem Bereich werden nicht nur die Seitenwände des Mesaprofils (d. h. des Wellenleiters) über eine ausgedehnte Länge optisch eben gemacht, sondern die Querschnittsform des Mesaprofils bleibt in Längsrichtung des Wellenleiters praktisch konstant (d. h. die Ätzung ist in Längsrichtung gleichförmig).
Die Ausdrücke Mesa und mesaartige Struktur werden im folgenden abwechselnd verwendet, um einen
Wellenleiter zu bezeichnen, bei dem der senkrecht zur Lichtübertragungsrichtung genommene Querschnitt näherungsweise die Form eines abgeschnittenen Dreiecks hat.
An dieser Stelle kann man einer von zwei alternativen Methoden folgen. Die eine Methode umfaßt die folgenden Schritte: Auf der Mesastruktur wird mittels MBE oder LPE eine AlGaAs-Schicht epitaktisch gezüchtet, wodurch ein weiteres Paar HeteroÜbergänge an der Grenzfläche mit den Kanten der GaAs-Schicht gebildet wird. Sonach ist die GaAs-Schicht (d.h. der Kern) auf allen vier Seiten mit dem einen kleineren Brechungsindex aufweisenden Material AlGaAs umgeben. Soll die Struktur als aktives Bauelement (beispielsweise als übergängsiaser) verwendet werden, dann werden unter Verwendung einer geeigneten Maskierungsmethode elektrische Kontakte auf dem Bauelement hergestellt. Es sei jedoch auf folgendes hingewiesen: Insoweit ein aktives Bauelement eine aktive Zone wie einen pn-übergang umfaßt muß die vorher gezüchtete AIGaAs-Schicht wenigstens halb isolierend sein, damit die aktive Zone nicht kurzgeschlossen wird.
Um nicht eine halbisolierende Schicht züchten zu müssen und um erforderliche Maskenausrichtungsschritte zu vermeiden, die naturgemäß bei der Herstellung elektrischer Kontakte für ein solches Bauelement auftreten, wird eine alternativen Methode vorgesehen, die einen selbstmaskierenden dielektrischen Wellenleiter ergibt: Hierzu wird ausgegangen von einer Doppelheterostruktur mit einer AlyGai -jAs-Mittelschicht, die zwischen Außenschichten aus AI»Gai _*As und Al/3ai _zAs mit y< Ar und ζ eingebettet ist. Nachdem die obenerwähnte mesaartige Struktur gebildet worden ist wird sie mit einer vorzugsweise bewegten neutralen H2C>2-Lösung in Berührung gebracht wie dieses in der eigenen gleichlaufenden DE-OS 23 47 481.9 angegeben ist Diese Lösung ätzt differenziell die Mittelschicht mit höherer Geschwindigkeit als die benachbarten Al/Jai -*As und Al2GaI -As-Schichten der HeteroStruktur, solange y< χ und ζ ist Als Folge davon wird die Mittelschicht von ihren Kanten nach innen hin geätzt was zu einem zentralen AlyGai _jAs-Kern führt, dessen Kanten durch Luft und dessen Ober- und Unterteil durch AlGaAs-Außenschichten begrenzt wird, welche über die Mittelschicht hinausragen. Die resultierende Piedestal-Struktur hat den bedeutenden Vorteil, daß sie selbstmaskierend ist Das heißt wenn die Mittelschicht eine aktive Zone eines aktiven Bauelementes ist dann erfordert die Herstellung elektrischer Kontakte lediglich den zusätzlichen Schritt daß ein geeigneter Leiter (beispielsweise Metal!) über der gesamten oberen Fläche der Mesa niedergeschlagen wird. Da die äußeren AlGaAs-Schichen über die Mittelschicht hinausragen und einen Luftspalt zwischen sich bilden, ist der niedergeschlagene Leiter am Luftspalt unterbrochen und kann die aktive Zone nicht kurzschließen. Photolithographische Methoden, die von Maskenaiisrichtungsproblemen begleitet werden, sind nicht erforderlich.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung βο im einzelnen beschrieben; es zeigt
Fig-t— 3 strukturelle Änderungen im Verlauf verschiedener Schritte der Herstellung einer Doppelheterostruktur-Mesa,
F i g. 4A ein Ausführungsbeispiel eines dielektrischen Wellenleiters, der durch Züchten einer epitaktischen AIGaAs-Schicht auf der Mesa der F i g. 3 gebildet ist,
Fig.4B ein Ausführungsbeispiel eines anderen
dielektrischen Wellenleiters, der sich ergibt, wenn man bei der Herstellung von einer Einfach-Heterostruktur anstatt einer Doppel-Heterostruktur ausgeht,
F i g. 5A ein Ausführungsbeispiel eines weiteren dielektrischen Wellenleiters wobei die Mesa der F i g. 3 einem Ätzmittel ausgesetzt worden ist, das die AlGaAs-Schichten unterschiedlich ätzt, und
Fig.5B zeigt das Selbstmaskierungsmerkmal der Struktur nach F i g. 4B.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Fig. 1—5 zur Vereinfachung und Verdeutlichung der Erklärung nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.
F i g. 1 zeigt ein Mehrschichtbauelement mit einem GaAs-Substrat 10, auf welchem folgende Schichten in der angegebenen Reihenfolge cpi'.aktisch aufgewachsen sind: eine AljGai-»As-Schicht 12 mit x>0, eine -^As-Schicht 14 mit 0<y<x, und eine -zAs-Schicht 16 mit z>y. Die Grenzflächen 13 und 15 zwischen der Schicht 14 und den Schichten 12 und 16 bilden ein Paar HeteroÜbergänge, das am Ende dazu dient Licht in der y-Richtung, d. h. senkrecht zur Züchtungsebene, zu begrenzen. Für eine symmetrische Wellenleiterstruktur sollte der molare Al-Anteil in den Schichten 12 und 16 gleich sein, d. h. *= z. Typischerweise ist das Substrat 10 η-leitendes GaAs, wobei die Stirnfläche 11 eine (Oll)-Spaltfläche und die obere Fläche 17 eine(100)-Aufwachsebene ist.
Die Doppelheterostruktur der F i g. 1 kann am Ende entweder ein aktives oder ein passives Bauelement bilden, was von den Ladungsträgerkonzentration in den verschiedenen Schichten und von der Betriebsumgebung, in welcher das Bauelement verwendet wird, abhängt Bei Verwendung als Halbleiterinjektionslaser bilden typischerweise die Schichten 12, 14 und 16 eine npp-Zonenfolge wodurch ein pn-Heteroübergang an der Grenzfläche 13 und ein pp-Heteroübergang an der Grenzfläche 15 gebildet werden. Unter Vorspannung in Durchlaßrichtung und bei Montage auf einer geeigneten Wärmesenke und in einem optischen Resonator ist dieser Lasertyp erfolgreich bei Raumtemperatur im Dauerstrich betrieben worden, wie von M. B. Panish u. a. in Scientific American a. a. O. erörtert ist Andererseits kann das Bauelement als Phasen- oder Amplitudenmodulator arbeiten, wenn die Schicht 14 als kompensierte Schicht mit hohem spezifischen Widerstand hergestellt ist wie dieses in der DE-OS 22 52 247.0 erörtert ist Als passives Bauelement kann diese Struktur einfach als Übertragungsleitung, d. h. als dielektrischer Wellenleiter, in welchem das Licht in der Schicht 14 geleitet wird, verwendet werden.
Für aüe diese aktiven und passiven Bauelemente ist es jedoch erwünscht das Licht nicht nur in der y-Richtung senkrecht zur Züchtungsebene, sondern auch in der ^-Richtung parallel zur Züchtungsebene zu begrenzen, wobei angenommen ist, daß das Licht in z-Richtung übertragen wird.
Zu diesem Zweck sei das vorliegende Verfahren anhand einer Struktur in Streifenform beschrieben. Kompliziertere geometrische Formen des dielektrischen Wellenleiters können leicht durch geeignete photolithographische Maskierungsmethoden erreicht werden. Um einen solchen Streifen festzulegen, besteht der nächste Schritt des vorliegenden Verfahrens darin, eine Eigenoxidschicht 18 (F i g. 1) zu erzeugen, beispielsweise durch Photolithographie auf der oberen AIGaAs-Schicht 16. Der Ausdruck »Eigenoxid«, wie er hier verwendet wird, bedeutet ein Oxid, das aus den die darunterliegende Schicht bildenden Elementen gebildet
ist, und nicht von einem fremden Element, das in der molekularen Zusammensetzung der darunterliegenden Schicht nicht enthalten ist. So verwendet man beispielsweise nicht so gerne eine SiO-Schicht, die komplizierter herzustellen ist und tendenziell schlecht ■> auf der oberen AIGaAs-Schicht 16 haftet. Im Hinblick hierauf ist ein Eigenoxid, wie dieses durch die in der DE-OS 22 59 829.4 beschriebene Anodisierungsmethode erzeugt wird, bevorzugt. Hiernach wird die Doppelheterostruktur der Fig. 1 in ein Elektrolytbad gebracht, das beispielsweise H2O2 (30 Prozent) und H2O (70 Prozent) enthält. Die Doppelheterostruktur bildet die Anode, und ein Edelmetall wie Platin die Kathode. Das Elektrolytbad ist typischerweise mit Phosphorsäure auf einen pH-Wert 2,0 gepuffert, und die Anodisierungsspannung beträgt etwa 100 Volt. Nach etwa 10 Minuten hat sich eine Eigenoxidschicht mit einer Dicke von etwa 185 nm gebildet. Danach wird die Doppelheterostruktur der F i g. 1 dem Bad entnommen und an Luft getrocknet durch Erwärmen beispielsweise eine Stunde lang auf 100 Grad Celsius und darauf zwei Stunden lang auf 250 Grad Celsius. Im allgemeinen sind ein pH-Bereich von etwa 1 bis 6 und ein Spannungsbereich von etwa 5 bis 175 Volt geeignet
Nach vollständiger Trocknung werden Teile der Eigenoxidschicht 18 photolithographisch entfernt, um beispielsweise einen langgestreckten Oxidstreifen 20 festzulegen. Dieser Streifen dient dazu, eine Mesastruktur und letzten Endes einen zweidimensionalen Wellenleiter zu erzeugen. Es sei darauf hingewiesen, daß der Oxidstreifen 20 im Hinblick auf optische Glätte höchst unregelmäßig ist. Genauer gesagt, wurde gefunden, daß der Oxidstreifen 20 längs seiher Kanten 22 und 24 Spitze-zu-Spitze-Änderungen von 1 μπι in seiner Breiten Abmessung (w) aufweist, die mit einer Periodizität von 1 μπι längs des Streifens in z-Richtung auftreten. Man würde nicht erwarten, daß ein solcher unregelmäßiger Streifen die für einen dielektrischen optischen Wellenleiter guter Qualität erforderliche Glätte erzeugen würde, beispielsweise bei GaAs eine Glätte von etwa 0,1 λ oder 25 nm über eine Länge von etwa 1^5μιη. Vielmehr würde man, wie von E. F. Spencer u.a. in J. Vacuum Sc. & Tech, VoL 8 (1971), Seiten S 52—70 bei S 63, diskutiert ist, erwarten, daß es mit üblicher Ätztechnologie nicht möglich ist, diese Unregelmäßigkeiten auf die erforderliche optische Glätte zu reduzieren.
Es wurde jedoch gefunden, daß ein Br2—CH3OH-Ätzmittel genügender Verdünnung, um eine relativ geringe Ätzgeschwindigkeit zu erhalten, die nicht durch den Oxidstreifen 20 geschützten GaAsAIGaAs-Schichten wegätzt und, was wichtig ist zwei Dinge tut:
(1) Erzeugt es optisch ebene Mesaseitenwände und
(2) ätzt es gleichmäßig, so daß die Querschnittsform der Mesa fiber deren Länge praktisch konstant ist.
Im einzelnen führt eine Br-CHsOH-Lösung, die etwa 0,5 bis I1OJTeUe Brom pro 1000 Volumenteile enthält, zu einer Ätzgeschwindigkeit von etwa 1 —3 μπι eo pro Stande. Bei dieser Ätzgeschwindigkeit wirkt das Ätzmittel als Poliermittel, so daß längs der Oberkanten 26 und 28 (Fig.3) der Mesa die Amplitude der Unregelmäßigkeiten um einen Faktor von wenigstens 10 reduziert und deren Periodizität ran einen Faktor von wenigstens 100 erhöht wird. So erzeugt dieses relativ langsame Br2-CHjOH-Ätzmittel auf wirksame Weise Mesaseitenwänden mit hohem optischen Glättegrad wie dieser für dielektrische optische Wellenleiter erforderlich ist.
Beiläufig unterschneidet das Ätzmittel den Oxidstreifen 20 (Fi g. 3) und läßt einen über die Mesakanten 26 und 28 hinausragenden Teil des Streifens zurück. Man hat jedoch gefunden, daß dieses Hinausragen keine Schwierigkeiten bei den nachfolgenden Herstellungsschritten ergibt.
Zusätzlich hat das Ätzmittel die wünschenswerte Eigenschaft, daß es den Eigenoxidstreifen 20 nicht angreift, d. h. löst. Dies ist ein wesentliches Erfordernis, wenn die obere Fläche der Mesa, und somit deren Form, während des Ätzschrittes erhalten werden muß.
Wenn die Aufwachsebene der Epitaxieschichten eine (100)- und die Spaltebene eine (Oll)-Ebene ist, wurde zudem gefunden, daß die schrägen Seitenwände der Mesa (111)-Ebenen sind. Die Schrägheit der Seitenwände ist ein wichtiges Merkmal, wenn anschließend im M BE-Verfahren eine AIGaAs-Schicht über der Mesa gezüchtet wird (s. u.).
An dieser Stelle des Verfahrens kann man mit zwei alternativen Methoden fortfahren, je nachdem, welche Struktur letzten Endes gewünscht ist. Bei dem in Fig.4A gezeigten Strukturtyp wird eine Al,Gai-,,As-Schicht 30 mit q>y über der Mesastruktur nach F i g. 3 im (MBE)- oder im (LPE)-Verfahren oder dgl. epitaktisch gezüchtet Eine Schicht 30 bildet an den Grenzflächen 32 und 34 mit der Schicht 14 ein weiteres Paar HeteroÜbergänge und dient dadurch zur Begrenzung des Lichtes in der x-Richtung. Somit begrenzen die vier HeteroÜbergänge an den Grenzflächen 13, 15, 32 und 34 den Lichtleiterkern (Schicht 14). Sie begrenzen also das Licht sowohl in der x- als auch in der y-Richtung, und man hat einen zweidimensionalen Wellenleiter.
Es sei bemerkt daß die Schicht 13 auch zur Passivierung der Seiten der Wellenleiterstruktur dient, weil sie einen Eintritt von Verunreinigungen entweder von oben oder von den Seitenflächen verhindert.
Wenn das Aufwachsen der Schicht 30 im LPE-Verfahren geschieht kann es wünschenswert sein, den Oxidstreifen 20 (F i g. 3) auf der Schicht 16 während des Aufwachsprozesses zu belassen, so daß die Züchtungslösung die Oberseite der Schicht 16 nicht benetzt und anlöst und dadurch die optische Qualität des dielektrischen Wellenleiters beeinträchtigt In diesem Fall würde die Schicht 30 nicht auf der Oxidmaske, sondern lediglich auf den Seitenwänden der Mesa wachsen. Wenn andererseits die Schicht 30 im M BE-Verfahren gezüchtet wird, kann der Oxidstreifen 20 zuerst entfernt werden. Die meisten anorganischen Säuren und gewöhnlichen Basen dienen zu diesem Zweck, beispielsweise eine Lösung von einem Teil konzentrierter HCl und einem Teil H2O. Im MBE-Verfahren konnten hierbei glatte Schichten 30 von besonders guter Qualität auf den Seitenwänden und der Oberseite der Mesa gezüchtet werden.
Während einige Ätzmittel vertikale Seitenwände an der Mesa zu erzeugen suchen, wurde vielmehr gefunden, daß Br2-CH3OH in der oben spezifizierten Konzentration bevorzugt die (1! I)-Ebenen ätzt, vorausgesetzt, daS die epitaktische Aufwachsebene eine (100)-Ebene ist Die (111)-Ebenen bilden einen Winkel von etwa 53 Grad mit der horizontalen Richtung, d. h. mit der ^-Richtung. Wenn die Schicht 30 fan MBE-Verfahren gezüchtet wird, ist das Vorhandensein solcher schrägen Seitenwände besonders vorteilhaft, um zu verhindern, daß die Seitenwände gegenüber dem Molekularstrahl im
Schatten liegen, was bei steileren Wänden auftreten kann. Eine solche Schattenwirkung könnte zu einer unvollständigen Bedeckung der Seitenwände und somit zu einem teilweisen oder vollständigen Ausfall der Struktur für eine Lichtleitung in ^-Richtung führen.
Das Schattenproblem kann weiterhin durch einen wahlweisen Schritt vermindert werden, bei welchem nach Entfernung des Eigenoxids die Kanten der Schicht 16 durch Ätzen in methanolicher Bromlösung abgerundet werden können. Die oben angegebene Bromkonzentration ätzt anfänglich die Kanten mit größerer Ätzgeschwindigkeit als die zentraleren Teile der Schicht
Wenn die Struktur nach Fig.4A als aktives Bauelement verwendet wird, z. B. als Halbleiter-Injektionslaser oder Phasenmodulator, ist es notwendig, daß die zuletzt gezüchtete ÄiGaAs-Schicht 30 wenigstens halbisolierend ist, damit die aktive Zone (beispielsweise der pn-Übergang) des Bauelementes nicht kurzgeschlossen wird. Für ein aktives Bauelement bestände der nächste Herstellungsschritt in der Bildung elektrischer Kontakte auf dem Substrat 10 und auf der AlGaAs-Schicht 16, beispielsweise durch Aufdampfen. Bevor ein Kontakt zur Schicht 16 geschaffen werden kann, müßte natürlich geeignet photolithographisch maskiert und geätzt werden, um einen vorbestimmten Teil der oberen Fläche der Schicht 16 freizulegen. Beim letzteren Verfahrensschritt könnte einfach die oben beschriebene tigenoxidmaskierungs- und Ätzmethode mit methanolischer Bromlösung angewendet werden.
Aus der obigen Beschreibung der Herstellungschritte für einen dielektrischen Doppel-Heterostruktur-Wellenleiter (F i g. 4A) ist es ohne weiteres ersichtlich, daß man das Verfahren auch mit der Herstellung einer Einzel-Heterostruktur hätte beginnen können, wobei dann lediglich die AlGaAs-Schicht 16 der F i g. 1 nicht hergestellt worden wäre. In allen anderen Punkten folgte die Herstellung jedoch den oben beschriebenen Schritten, und es ergäbe sich die in Fig.4B gezeigte Struktur. Sowohl im Fall der Fig.4A als auch der Fig.4B bildet die AlyGai _,As-Schicht 14 einen langgestreckten dielektrischen Kern, der auf seinen vier Längsseiten durch AlGaAs-Schichten 30 und 12 (Fig.4B) und Schichten 30, 12 und 16 (Fig.4A) umgeben ist Der Aluminiumanteil im Kern ist kleiner als in den umgebenden Schichten, so daß der Kern den höheren Brechungsindex aufweist Somit wird eine Lichtübertragung in z-Richtung in der Schicht 14 durch zwei Paar HeteroÜbergänge begrenzt, die einen zweidimensionalen dielektrischen Wellenleiter bilden.
Wenn die Aufbauten nach Fig.4A und 4B aktive Bauelemente sind, können Schwierigkeiten dabei auftreten, die tuletzt gezüchtete AiGaAS-Schicht 30 halbisolierend zu machen und/oder die photolitographischen Masken zur Herstellung elektrischer Kontakte fluchtend zu justieren. Unter solchen Umständen besteht eine bevorzugte Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens darin, mit der Mesastruktur der F i g. 3 zu beginnen und die äußeren Teile der Schicht 14 differenziell wegzuätzen, um die sockelartige Struktur nach F i g. 5A zu erzeugen. Hierzu muß der Ahiminhimanteü in der Schicht 14 kleiner als in den Schichten 12 bis 16 sein — genau der FaIL wie er in einer Doppel-Heterostruktur auftritt, d.h. y<x und z. Das Erfordernis eines geringeren Aluminiumgehalts in Schicht 14 kommt daher, daS eine praktisch neutrale HzOrLösung als differenzielles Ätzmittel wirkt, d-h, es_ ätzt As bei abnehmendem y mit höherer Ätzgeschwindigkeit. Dieses Phänomen ist in der eigenen gleichlaufenden Patentanmeldung P 23 47 481.9 angegeben. In F i g. 2 jener Anmeldung ist die Ätzgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Aluminiumanteil y in Al^Gai-zAs für eine 30prozentige H2C>2-Lösung in Wasser, die mit NH4OH auf einen pH-Wert von 7,05 gepuffert ist, aufgetragen. Für y=0, λ d.h. für GaAs, beträgt die Ätzgeschwindigkeit etwa 6 μπι pro Stunde, während für y=0,l die Geschwindigkeit rasch auf
ίο 0,6 μιτι pro Stunde abfällt. Bei einem (Doppelheterostrukturlaser)- mit einer zwischen AIciGaosAs-Schichten eingebetteten GaAs-Mittelschicht wird die Mittelschicht etwa zehnmal so schnell geätzt wie die AlGaAs-Schichten.
Während des Ätzvorgangs werden auf den geätzten Oberflächen Oxidhäutchen gebildet. Deshalb ist es vorzuziehen, die Lösung und/oder die Struktur während des Ätzvorgangs zu bewegen. Beispielsweise wurden hierzu die Strukturen mit Apiezonwachs auf einer Quarzscheibe eines Durchmessers von 51 mm aufgeklebt, die auf dem Boden eines das Ätzbad enthaltenden Bechers angeordnet war.
Der Becher wurde gegenüber der Vertikalen um etwa 30 Grad geneigt gehalten und während des Ätzvorgangs mit etwa 60 Umdrehungen pro Minute gedreht
Als Resultat erhielt man eine höchst gleichförmige, glatte Ätzung der Schicht 14. Zusätzlich löst das Ätzmittel das Eigenoxid. Die differenzielle Ätzung des AlGaAs führt im Verein mit der Lösung des Eigenoxids zu der Struktur nach F i g. 5A. Bei der Anordnung nach Fig.5A, wo eine (lOO)-Züchtungsebene verwendet wurde, sind die inneren Kanten 36 und 38 der Schicht 14 je parallel zu den bevorzugten (lll)-Ätzebenen 40 und 42, weiche die Seitenwände der Mesa bilden.
Wenn auch eine H2O2-Lösung mit einem pH-Wert 7,05 zu bevorzugen ist, wurde bestimmt, daß ein pH-Bereich von etwa 6 bis 8 verwendbar ist. Unterhalb eines pH-Wertes von etwa 6 wirkt die Lösung mehr als Oxidationsmittel denn als Ätzmittel. Im Gegensatz dazu verläuft oberhalb eines pH-Wertes von etwa 8 die Ätzung so rasch, daß unerwünschte Narbenbildung in den geätzten Oberflächen auftreten kann.
Bei einem Ausführungsbeispiel wurde auf einem GaAs-Substrat eine Doppelheterostruktur hergestellt mit einer 1 μπι dicken GaAs-Mittelschicht, die zwischen relativ dicken (beispielsweise 3—6 m) Alo.3Gao.7As-Schichten eingebettet war. Die Doppelheterostruktur anfänglich etwa 8 mm breit, 12 mm lang und 0,4 mm dick (das Substrat eingeschlossen). Nach einer Ätzung mit methanolischem Brom wurde eine 12μΐη breite Mesa auf der Oberfläche gebildet Nach differenziellem Ätzen in bewegter H2O2-LoSUHg (pH-Wert 7,05) war die Breite der Mittelschicht von eiwa Ί2 μπι auf eiwa 1 μΐπ reduziert, während die Breite der angrenzenden AlGaAs-Schichten praktisch unbeeinflußt war. Die Wellenleiterstruktur der Fig.5A hat verschiedene nützliche Merkmale. Erstens dient bei einem solchen Injektionslaser die verschmälerte Mittelschicht 14 nicht nur zur Verbesserung der Stromeingrenzung, sondern auch zur Quermodensteuerung. Zweitens, und recht wichtig, ist die Struktur selbstmaskierend. Das heißt, selbst wenn die Schicht 14 die aktive Zone eines aktiven Bauelementes (das beispielsweise einen pn-übergang einschließt) bildet, ist keine photolithographische
Maskiening erforderlich, wenn ein elektrischer Kontakt zur Schicht 16 hergestellt wird. Vielmehr wird, wie in F ig.5B gezeigt ist, die Kontaktschicht 16 einfach durch Aufdampfen oder anderweitiges Erzeugen eines Metall-
kontaktes 44 über der gesamten Oberfläche der Mesa-Struktur hergestellt. Da die Schichten 12 und 16 über die Schicht 14 seitlich vorstehen und einen Luftspalt zwischen sich bilden, ist der niedergeschlagene Kontakt 44 am Luftspalt unterbrochen und kann die aktive Zone 14 nicht kurzschließen. Beispielsweise ist der Kontakt 44 eine auf eine p-AIGaAs-Schicht 16 aufgedampfte Gold-Chrom-Legierung, und der Kontakt 46 eine auf n-GaAs-Substrat 10 aufgedampfte Zinn-Platin-Legierung. Die Verbindung zu einer äußeren
Schaltung wird beispielsweise mittels aufgebondeter Drähte 48 und 50 hergestellt.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Doppel-Heterostruktur der F i g. 1 abgewandelt werden kann und beispielsweise eine Doppel-Doppel-Heterostruktur nach der US-Patentschrift 36 91 476 oder eine modifizierte Doppel-Heterostruktur, die einen pn-Homoübergang zwischen einem Paar HeteroÜbergänge ohne Leitungstypwechsel umfaßt, nach der DE-OS 22 58 087.6 sein kann.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (17)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines dielektrischen optischen Wellenleiters, wobei auf einem GaAs-Substrat eine für Lichtleitung vorgesehene AlGaAs-Heterostruktur epitaktisch gezüchtet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß auf einer Hauptfläche der HeteroStruktur eine Oxidschicht (18) gebildet wird,
daß zum Erhalt einer Maske (20) vorgegebener Form entsprechende Oxidschichtteile entfernt werden,
daß auf der HeteroStruktur ein Mesaprofil gebildet wird, indem diese mit einer 0,05 bis 0,1 Volumpro- is zent Brom enthaltenden methanolischen Bromlösung in Berührung gebracht wird, um nicht von der Maske (20) abgedeckte Teile der Heterostmktur wegzuätzen, und
daß optisch ebene Flächen (26, 28) an sich gegenüberliegenden Mesaseitenwänden gebildet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxid gebildet wird durch In-Berührungbringen der Heterostrukturhauptfläehe mit einem eine H2O2-Lösung enthaltenden elektrolytischen Bad, wobei die HeteroStruktur als Anode dient und eine Spannung zwischen die Anode und die Kathode im Bad gelegt wird, um auf der Hauptfläche die Oxidschicht (18) aufwachsen zu lassen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung mit 30 Prozent H2O2 und einem pH-Wert von 1 —6 verwendet wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß die HeteroStruktur auf einer (100)-Fläche des GaAs-Substrats (10) epitaktisch gezüchtet wird, wobei ihre (Olt)-Spaltfläche senkrecht zur Richtung des in ihr
zu leitenden Lichtes verläuft, und wobei die Ätzung optisch ebene Flächen (26, 28) erzeugt, die vorzugsweise längs der (111)-Flächen verlaufen.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß eine HeteroStruktur mit einem GaAs-Substrat (10) verwendet wird, auf dem eine Al/Jai _yAs-Schicht (14) angeordnet ist, die zwischen einem Paar AlGaAs-Außenschichten (12, 16) und an diese angrenzend verläuft, wobei die Außenschichten AlxGaI-^As bzw. AlzGai_zAs enthalten und y<* und ζ ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (14) mit einer einen pH-Wert 6 bis 8 aufweisenden H2O2-Lösung in Berührung gebracht wird, um vorzugsweise die AlyGai -^As-Schicht (14) zu ätzen und ein Mesaprofil zu bilden, in welchem die Breite der ALGai-yAs-Schicht (14) kleiner als die der Außenschichten (12, 16) ist, so daß die Außenschichten (12, 16) über die Mittelschicht hinausragen und zwischen sich einen Luftspalt bilden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß eine Lösung mit einem pH-Wert 7,05 verwendet wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5—7, dadurch gekennzeichnet, daß y=0 gemacht und für die Mittelschicht (14) GaAs verwendet wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6—8, dadurch gekennzeichnet, daß die H2OrLösung während ihrer Berührung mit der Heterostmktur bewegt wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1—9, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Heterostmktur ein elektrischer Kontakt (44,4C) niedergeschlagen wird.
11. Verfahren nach Ansprach 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mesa-Oberfläche mit einer Al9Ga] -^Al-Lösung mit q>y'ui Berührung gebracht wird, um auf dieser durch epitaktisches Wachstum aus flüssiger Phase eine Al,Gai _,As-Schicht (30) zu züchten, wobei die Maske (20) auf der Schicht (16) die darunterliegende Räche vor einer Auflösung durch die Lösung schützt
Ϊ2. Verfahren nach Anspmch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Finfach-Heterostruktur-Bauelement mit einer AlxGai _xAs-Schicht (12) mit x>0, einer darauf gebildeten ALGai -,As-Schicht (14) und einer auf letzterer gezüchteten Schicht (30) aus Al1)GaI -<As, wobei 0<.y<* und <7>.y ist, verwendet wird.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 — 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oxidmaske (20) von der Heterostrukturoberseite entfernt wird, um eine Mesahauptfläche freizulegen, und
daß die /1I9Ga1 _,As-Schicht (30) auf der Oberfläche und den Seitenwänden des Mesaprofils durch Züchtung im Molekularstrahlepitaxieverfahren hergestellt wird.
14. Dielektrischer Wellenleiter, hergestellt im Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-13.
15. Verfahren nach Anspmch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Heterostmktur ein aktives Bauelement verwendet wird.
16. Dielektrischer optischer Wellenleiter mit einem GaAs-Substrat, auf dem eine erste Schicht aus AlxGaI -»As, wenigstens eine Schicht aus ALGai_jAs und eine Schicht aus Al/Jai-zAs epitaktisch aufgebracht sind, wobei y<x und ζ ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Al/Jai -,,As-Schicht in parallel zur Substratsoberfläche verlaufender Richtung kleiner als die ensprechenden Breiten der ersten und dritten Schicht ist, so daß die erste und dritte Schicht über die Kanten der zur Lichtleitung vorgesehenen AlyGai -^As-Schicht hinausragen.
17. Dielektrischer Wellenleiter mit einem GaAs-Substrat, auf dem eine epitaktische erste Schicht aus AIxGaI -,As vorgesehen und darauf wenigstens eine zweite, zur Lichtleitung geeignete Schicht aus ALGai-yAs mit 0^.y<x gezüchtet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Wellenleiter eine Mesastmktur aufweist, deren Seitenwände mit einer 0,05—0,1 Volumprozent Brom enthaltenden methanolischen Bromlösung geätzt sind, um auf diesen optisch ebene Wände zu bilden, und
daß eine dritte, epitaktische Schicht aus Al4GaI -,As mit q>y auf der Heterostmktur vorgesehen ist, so daß die zweite Schicht auf jeder Seite durch eine AlGaAs-Schicht mit höherem Al-Gehalt begrenzt ist
DE2347802A 1972-09-25 1973-09-22 Verfahren zur Herstellung eines dielektrischen optischen Wellenleiters, sowie die hiernach hergestellten optischen Wellenleiter Expired DE2347802C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US00291937A US3833435A (en) 1972-09-25 1972-09-25 Dielectric optical waveguides and technique for fabricating same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2347802A1 DE2347802A1 (de) 1974-05-22
DE2347802C2 true DE2347802C2 (de) 1982-07-29

Family

ID=23122505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2347802A Expired DE2347802C2 (de) 1972-09-25 1973-09-22 Verfahren zur Herstellung eines dielektrischen optischen Wellenleiters, sowie die hiernach hergestellten optischen Wellenleiter

Country Status (10)

Country Link
US (1) US3833435A (de)
JP (1) JPS4971950A (de)
BE (1) BE805142A (de)
CA (1) CA1003511A (de)
DE (1) DE2347802C2 (de)
FR (1) FR2200533B1 (de)
GB (1) GB1448372A (de)
IT (1) IT1004023B (de)
NL (1) NL7312980A (de)
SE (1) SE387751B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19627793A1 (de) * 1996-07-10 1998-01-15 Forschungszentrum Juelich Gmbh Wellenleiter

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3994758A (en) * 1973-03-19 1976-11-30 Nippon Electric Company, Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device having closely spaced electrodes by perpendicular projection
US4121177A (en) * 1973-05-28 1978-10-17 Hitachi, Ltd. Semiconductor device and a method of fabricating the same
US4213805A (en) * 1973-05-28 1980-07-22 Hitachi, Ltd. Liquid phase epitaxy method of forming a filimentary laser device
US4005312A (en) * 1973-11-08 1977-01-25 Lemelson Jerome H Electro-optical circuits and manufacturing techniques
CA1049127A (en) * 1974-03-05 1979-02-20 Kunio Itoh Semiconductor devices with improved heat radiation and current concentration
US3984173A (en) * 1974-04-08 1976-10-05 Texas Instruments Incorporated Waveguides for integrated optics
US4075652A (en) * 1974-04-17 1978-02-21 Matsushita Electronics Corporation Junction gate type gaas field-effect transistor and method of forming
JPS50159288A (de) * 1974-06-11 1975-12-23
US3936855A (en) * 1974-08-08 1976-02-03 International Telephone And Telegraph Corporation Light-emitting diode fabrication process
FR2294549A1 (fr) * 1974-12-09 1976-07-09 Radiotechnique Compelec Procede de realisation de dispositifs optoelectroniques
GB1531238A (en) * 1975-01-09 1978-11-08 Standard Telephones Cables Ltd Injection lasers
NL7505134A (nl) * 1975-05-01 1976-11-03 Philips Nv Werkwijze voor het vervaardigen van een half- geleiderinrichting.
DE2624436C2 (de) * 1976-06-01 1982-11-04 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Lichtwellenleiter mit integriertem Detektorelement
US4171234A (en) * 1976-07-20 1979-10-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of fabricating three-dimensional epitaxial layers utilizing molecular beams of varied angles
NL7609607A (nl) * 1976-08-30 1978-03-02 Philips Nv Werkwijze voor het vervaardigen van een half- geleiderinrichting en halfgeleiderinrichting vervaardigd met behulp van de werkwijze.
US4099305A (en) * 1977-03-14 1978-07-11 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Fabrication of mesa devices by MBE growth over channeled substrates
JPS5516479A (en) * 1978-07-21 1980-02-05 Sumitomo Electric Ind Ltd Heterojunction light receiving diode
US4230997A (en) * 1979-01-29 1980-10-28 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Buried double heterostructure laser device
NL7903197A (nl) * 1979-04-24 1980-10-28 Philips Nv Werkwijze voor het vervaardigen van een elektrolumines- cerende halfgeleiderinrichting en elektroluminescerende halfgeleiderinrichting vervaardigd volgens de werkwijze
JPS55153338A (en) * 1979-05-18 1980-11-29 Fujitsu Ltd Surface treatment of semiconductor substrate
US4360246A (en) * 1980-05-23 1982-11-23 Hughes Aircraft Company Integrated waveguide and FET detector
US4354898A (en) * 1981-06-24 1982-10-19 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Method of preferentially etching optically flat mirror facets in InGaAsP/InP heterostructures
US4550489A (en) * 1981-11-23 1985-11-05 International Business Machines Corporation Heterojunction semiconductor
US4460910A (en) * 1981-11-23 1984-07-17 International Business Machines Corporation Heterojunction semiconductor
US4582390A (en) * 1982-01-05 1986-04-15 At&T Bell Laboratories Dielectric optical waveguide and technique for fabricating same
US4661961A (en) * 1983-06-20 1987-04-28 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Buried heterostructure devices with unique contact-facilitating layers
US4566171A (en) * 1983-06-20 1986-01-28 At&T Bell Laboratories Elimination of mask undercutting in the fabrication of InP/InGaAsP BH devices
US4595454A (en) * 1984-06-15 1986-06-17 At&T Bell Laboratories Fabrication of grooved semiconductor devices
US4652333A (en) * 1985-06-19 1987-03-24 Honeywell Inc. Etch process monitors for buried heterostructures
US4725112A (en) * 1985-08-06 1988-02-16 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Buried undercut mesa-like waveguide
US4764246A (en) * 1985-08-06 1988-08-16 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Buried undercut mesa-like waveguide and method of making same
US4929571A (en) * 1987-02-27 1990-05-29 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of making a buried crescent laser with air gap insulator
JPS63211788A (ja) * 1987-02-27 1988-09-02 Mitsubishi Electric Corp 半導体レ−ザおよびその製造方法
JPH01147410A (ja) * 1987-12-02 1989-06-09 Furukawa Electric Co Ltd:The 埋め込み型光導波路
JPH01198706A (ja) * 1987-12-02 1989-08-10 Furukawa Electric Co Ltd:The 埋め込み型光導波路
US4961618A (en) * 1989-06-05 1990-10-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Optical communication system having a wide-core single-mode planar waveguide
JP2550798B2 (ja) * 1991-04-12 1996-11-06 富士通株式会社 微小冷陰極の製造方法
US5270532A (en) * 1992-06-15 1993-12-14 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Traveling-wave photodetector
US5567659A (en) * 1995-05-25 1996-10-22 Northern Telecom Limited Method of etching patterns in III-V material with accurate depth control
DE19650133C1 (de) * 1996-12-03 1998-01-02 Forschungszentrum Juelich Gmbh Optischer Empfänger und Verfahren zu seiner Herstellung
KR100347542B1 (ko) 1999-12-22 2002-08-07 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 전하저장전극 형성 방법
US7061955B2 (en) * 2000-09-15 2006-06-13 The Regents Of The University Of California Heterogeneous composite semiconductor structures for enhanced oxide and air aperture formation for semiconductor lasers and detectors and method of manufacture
KR101045160B1 (ko) * 2002-12-20 2011-06-30 크리 인코포레이티드 자기정렬 반도체 메사와 콘택층을 구비한 반도체 소자형성방법 및 그에 관련된 소자
JP5223552B2 (ja) * 2008-05-02 2013-06-26 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体レーザ素子の製造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3465159A (en) * 1966-06-27 1969-09-02 Us Army Light amplifying device
US3563630A (en) * 1966-12-07 1971-02-16 North American Rockwell Rectangular dielectric optical wave-guide of width about one-half wave-length of the transmitted light
US3523223A (en) * 1967-11-01 1970-08-04 Texas Instruments Inc Metal-semiconductor diodes having high breakdown voltage and low leakage and method of manufacturing
BE792614A (fr) * 1971-12-13 1973-03-30 Western Electric Co Procede de realisation d'une couche d'oxyde sur un semi-conducteur

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19627793A1 (de) * 1996-07-10 1998-01-15 Forschungszentrum Juelich Gmbh Wellenleiter
DE19627793C2 (de) * 1996-07-10 2002-02-28 Forschungszentrum Juelich Gmbh Wellenleiter

Also Published As

Publication number Publication date
FR2200533B1 (de) 1978-01-13
CA1003511A (en) 1977-01-11
DE2347802A1 (de) 1974-05-22
SE387751B (sv) 1976-09-13
FR2200533A1 (de) 1974-04-19
BE805142A (fr) 1974-01-16
GB1448372A (en) 1976-09-08
JPS4971950A (de) 1974-07-11
IT1004023B (it) 1976-07-10
US3833435A (en) 1974-09-03
NL7312980A (de) 1974-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2347802C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines dielektrischen optischen Wellenleiters, sowie die hiernach hergestellten optischen Wellenleiter
DE3300131C2 (de) Integriertes optisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE3923980C2 (de)
DE2747371C3 (de) Halbleiterlaser
DE19538648A1 (de) Integrierte Wellenleitervorrichtung und Herstellungsverfahren dafür
DE3306085A1 (de) Halbleiterlaser
DE2347481C2 (de) Verfahren zum selektiven Ätzen einer bestimmten Schicht eines Al&amp;darr;x&amp;darr;Ga&amp;darr;1&amp;darr;&amp;darr;-&amp;darr;&amp;darr;x&amp;darr;As-Vielschichtkörpers
DE3410793A1 (de) Halbleiter-laservorrichtung
DE3007809A1 (de) Halbleiterlichtausstrahlungselement und verfahren zu seiner herstellung
DE3028612T1 (de) Selektive Plasmaätzung von dielektrischen Masken in Gegenwart von nativen Oxiden von Halbleitern aus Verbindungen der Gruppen IH-V
DE2701102C3 (de) Halbleiter-Injektionslaser
EP0178497A2 (de) Verfahren zur integrierten Herstellung eines DFB-Lasers mit angekoppeltem Streifenwellenleiter auf einem Substrat
DE4010889C2 (de)
DE3221497A1 (de) Stabilisierter halbleiterlaser
DE2312162C3 (de) Halbleiterlaserplättchen und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2447536C2 (de) Halbleiterlaser
DE3714512C2 (de)
EP0262440A2 (de) Verfahren zur Erzeugung eines Streifenwellenleiters in einer epitaktischen Hetero-Schichtstruktur
DE3020251C2 (de)
DE3923755C2 (de)
DE19607894A1 (de) Halbleiterlaser und Verfahren zu dessen Herstellung
DE2205728A1 (de) Optisches bauelement und verfahren zur herstellung eines solchen bauelementes
DE4445566A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer optischen integrierten Schaltung
DE3527269A1 (de) Halbleitervorrichtung
DE60203840T2 (de) Halbleiterlaser und Herstellungsverfahren

Legal Events

Date Code Title Description
OD Request for examination
D2 Grant after examination
8339 Ceased/non-payment of the annual fee