CN103259185B - 硅激光器-量子阱混合晶片结合的集成平台 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种硅激光器-量子阱混合晶片结合的集成平台。通过将化合物半导体材料的晶片作为有源区结合到硅并移除衬底，可在硅衬底上使用标准光刻技术处理激光器、放大器、调制器和其它装置。根据本发明的一个或一个以上实施例的硅激光器混合集成装置包括在顶部表面中的至少一个波导的绝缘体上硅衬底和包括增益层的化合物半导体衬底，所述化合物半导体衬底经受量子阱混合工艺，其中所述化合物半导体衬底的上表面结合到所述绝缘体上硅衬底的所述顶部表面。

Description

硅激光器-量子阱混合晶片结合的集成平台
分案声明
本案是发明名称为“硅激光器-量子阱混合晶片结合的集成平台”，优先权日为2008年1月18日，申请号为200980102511.1，申请日为2009年1月16日的专利申请的分案申请。
相关申请案的交叉参考
本申请案依据35U.S.C.§119(e)主张马修N.斯萨克(MatthewN.Sysak)等人在2008年1月18日申请的标题为“用于具有电吸收调制器的高级光子电路的混合式硅激光器-量子阱混合晶片结合的集成平台(HYBRIDSILICONLASER-QUANTUMWELLINTERMIXINGWAFERBONDEDINTEGRATIONPLATFORMFORADVANCEDPHOTONICCIRCUITSWITHELECTROABSORPTIONMODULATORS)”的第61/022,239号美国申请案的权益，所述申请案以引用的方式并入本文中。
关于联邦资助的研究或开发的声明
本发明是在美国陆军颁布的第W911NP-06-1-0496号许可和来自美国空军的第FA8750-05-C-0265号许可下在政府支持下进行的。政府对于本发明拥有某些权利。
技术领域
本申请案涉及用于集成光子装置的集成平台。
背景技术
相关技术的描述
半导体芯片级结合装置已用于若干消费者和商业应用中。通常，半导体装置由单一类型的材料制成，或不同类型的材料基于晶格匹配和兼容的晶体结构而生长到衬底上。由III-V材料制成的装置通常生长在砷化镓或其它化合物半导体衬底上。这些装置难以与制造在硅上的电子装置集成。
发明内容
本申请案的一个方面涉及一种硅激光器混合集成装置，其包括：绝缘体上硅衬底，其包括在顶部表面中的至少一个波导；以及化合物半导体衬底，其包括增益层，所述化合物半导体衬底经受量子阱混合工艺，其中所述化合物半导体衬底的上表面结合到所述绝缘体上硅衬底的所述顶部表面。
本申请案的另一方面涉及一种硅激光器-量子阱混合集成装置，其包括：硅衬底，其包括顶部表面；以及化合物半导体衬底，其包括量子阱层和波导层，所述化合物半导体衬底经受量子阱混合工艺，所述化合物半导体衬底的上表面包括光栅，其中所述化合物半导体衬底的所述上表面结合到所述硅衬底的所述顶部表面。
本申请案的又一方面涉及一种制造硅激光器-量子阱混合集成装置的方法，其包括：在第一衬底上蚀刻硅层以在所述硅层中界定波导；将第一掺杂剂植入到第二衬底上的牺牲层中，其中用于植入所述第一掺杂剂的能量经选择以限制所述牺牲层中的点缺陷；选择性地移除所述牺牲层；用电介质层包封所述第二衬底；将所述缺陷从所述牺牲层扩散到所述第二衬底中的量子阱层；移除所述第二衬底的所述牺牲层；将所述第二衬底图案化；以及将所述第一衬底结合到所述第二衬底。
附图说明
现参看图式，其中相同参考标号始终表示对应部件：
图1是用于本发明的SL-QWI集成平台的InGaAsP/InP基础结构的横截面图；
图2是用于本发明的SL-QWI集成平台的SOI晶片基础结构的横截面图；
图3说明图2的SOI晶片的预结合工艺步骤，其展示根据本发明的未经图案化SOI晶片的俯视图、经图案化SOI晶片的俯视图和经浅蚀刻SOI波导的横截面；
图4A和4B说明等离子体辅助型晶片结合之前的InGaAsP/InP晶片的工艺步骤。图4A说明根据本发明的量子阱混合工艺且图4B说明全息光栅工艺；
图5说明根据本发明的贯穿于结合后III-V处理中的可调谐发射器中的各个区的横截面图；
图6说明根据本发明的可调谐发射器，其包含宽可调谐取样光栅DBR激光器、半导体光学放大器和电吸收调制器；
图7说明根据本发明的集成预放大接收器的俯视图和横截面图；
图8说明根据本发明的集成的光电流驱动的波长转换器的俯视图和横截面图；
图9说明根据本发明的III-V材料中而不是硅层中的波导层；
图10说明根据本发明的硅层与量子阱增益区之间放置的III-V波导层；
图11说明根据本发明的对无源区的量子阱的裸片蚀刻之后的量子阱层上方的波导层；
图12说明根据本发明的其中需要无源波导的区的量子阱混合；
图13说明根据本发明的来自将硅层图案化、将III-V层图案化或两者的模的侧向限制；以及
图14说明根据本发明的一个或一个以上实施例的工艺流程图。
具体实施方式
在以下描述中，参看附图，附图形成本文的一部分且其以说明的方式展示本发明的若干实施例。应了解，在不脱离本发明的范围的情况下，可利用其它实施例且可进行结构上的改变。
将电子装置和光子装置集成在单一衬底上具有若干潜在优点。例如阵列波导路由器(AWG)等无源光子装置通常制造于硅上。例如调制器和喇曼激光器等一些有源光子装置已在硅上示范。然而，大多数有源光子装置需要单晶体材料，其由于具有适当带隙的半导体与硅本身之间的较大晶格失配而难以生长在硅上。当前离散光子装置的问题是可通过集成改进性能，且成本和大小小得多。硅是优选的半导体材料，因为其容易处理，其可容易用于实现合理的成本和高质量，且复杂的VLSI电子电路容易可用。然而，基于硅的调制器或激光器或其它光子装置不如其基于III-V的对等物有效。因而可看出，III-V材料与硅之间的较大规模集成可提供成本和效率优点。
概述
本发明的一些实施例包括一种用于将基于InP的光子装置与低损耗硅光子元件和CMOS电子元件单片地集成在一起的新颖的混合式硅激光器-量子阱混合(SL-QWI)集成平台。装置制造较简单且在一些实施例中仅需要标准的光刻技术。
首先，将一组光学波导图案化在绝缘体上硅(SOI)晶片上。接下来，包含用于光学增益的一组量子阱(QW)的InGaAsP/InP晶片经受明确界定的量子阱混合工艺。所述混合工艺允许QW的发射波长在晶片上的需要无源波导区、镜面区、调制器区或增益区的各个位置处移位。
接着使用明确建立的全息暴露技术将光栅图案化在镜面区中(晶片顶侧-与衬底相对)。使用浅蚀刻将全息暴露图案转移到InP晶片的顶侧中的镜面区。InP晶片的经图案化面接着使用低温等离子体辅助型结合工艺而晶片结合到SOI晶片的经图案化面。
结合仅需要粗略旋转对准以确保预图案化的光栅垂直于SOI晶片上的光学波导。结合之后，移除InP衬底，且依靠光刻暴露并金属化InGaAsP/InP中的p接触层和n接触层。电流注射用于非混合区中的光学增益，且用于高度混合光栅区中的指数调谐。反向偏压施加到已针对调制器且针对作为光电二极管操作的增益区部分混合的区。使用质子植入步骤执行光栅、增益区、光电二极管和调制器之间的电隔离。通过将光栅区段、光学增益区、放大器和光电检测器与电吸收调制器集成在一起，此平台使先前使用简单的基于InP的晶片结合方法不可实现的广泛多种光子集成电路成为可能，例如可调谐激光应答器、波长转换器、可调谐激光器、预放大光电检测器等。
此制造高级光子集成电路的方法可在各种实施例中提供若干独特优点。SL-QWI平台可使得能够在基于SOI的平台中执行广泛范围的基于InP的功能性(调制器、激光器、放大器)而没有离散激光器的放置或MOCVD生长。将外部调制与Si光子元件组合的先前尝试已需要个别地放置离散激光器。这非常耗时且转变为终端产品的高成本。作为替代方法，使用直接将调制器与激光器集成在一起的基于InP的衬底制造许多光子集成电路。然而，这些方法需要多个生长和/或再生长步骤，其对装置良率具有有害影响。此外，InP衬底不具有基于Si的材料可实现的机械稳定性。尽管已存在使用应变硅和SiGe量子阱的调制器效应的一些报告，但当前不可能在单一集成平台中将这些调制器与激光器集成在一起。此外，应变硅中观察到的调制效应非常弱，或固有地具有较大的插入损耗。本发明首次提出可将集成的小形状因数电吸收调制器与激光器和其它InP光子功能性一起组合在基于Si的集成平台中的集成平台。
本发明的实施例包括一种用于电信和芯片到芯片互连应用中的光子电路的新颖的混合式硅激光器-量子阱混合(SL-QWI)集成平台。此集成方法非常独特，因为其允许需要硅光子集成平台中的电吸收调制器的高级光子电路的晶片级制造。提供此功能性的先前集成平台需要复杂的生长和/或再生长步骤，或需要具有马赫曾德尔Si调制器的混合式基于InP的激光器。一般来说，MZI调制器较大、对热效应敏感，且可消耗Si晶片上的显著物理空间。组合外部调制器与激光源的其它常见替代方法先前一直需要每一激光器组件的个别放置。这耗时且昂贵。SL-QWI平台使得能够在晶片级工艺中与激光器、放大器和光电检测器组合地制造电吸收调制器。
图2和图1中分别展示制造工艺中使用的绝缘体上硅(SOI)和InP/InGaAsP基础结构。SOI晶片(来自衬底)包括Si衬底，之后是二氧化硅(SiO2)层和薄硅层(＜1微米)。InP/InGaAsP基础结构(来自衬底)通过MOCVD生长在p型InP衬底上。在衬底层上方的是高度掺杂的100nm厚的p型InGaAs层，之后是2微米厚的p型InP包覆层。在包覆层上方的是用于激光器和其它正向偏置区中的载流子限制的单独受限异质结构(SCH)层。在SCH层上方的是用于光学增益的一组量子阱和障壁。在量子阱上方的是n型InP层，之后是InGaAsP与InP的超晶格，其用于仅阻挡结合工艺之后产生的缺陷。在超晶格层之后是另一n型InP接触层。最后，在接触层上方的是15nm厚的停止蚀刻层，之后是500nm的牺牲InP层。
包含电吸收调制器的SL-QWI光子电路的制造较简单且可划分为三个不同区段。第一制造区段涉及将Si波导图案化到SOI晶片中，在InP/InGaAsP晶片上执行量子阱混合工艺，以及在InGaAsP/InP晶片中图案化浅光栅。
第二制造区段是已针对包含渐逝地耦合的激光器的其它类型的装置而实施的明确建立的等离子体辅助型结合步骤。在结合之后，第三区段涉及电隔离光子电路中的各个区(包含用于低电容EAMS的低K电介质)，以及针对InGaAsP/InP晶片中的p和n区两者来界定金属接触。
图案化波导：区段1
图3和图4中概述制造区段1。首先，在SOI晶片中进行浅蚀刻以使用标准的CMOS工艺界定波导。此步骤之后是对InGaAsP晶片执行的QWI工艺(图4所示)。混合工艺以在200C下用磷原子进行牺牲InP层的毯覆式实施而开始(步骤1)。植入能量和剂量经选择以使得植入工艺所产生的点缺陷限于500nmInP缓冲层。植入之后，执行使用3∶1HCl/H3PO4的选择性湿式蚀刻以移除缓冲层一直向下到其中将需要光学增益的InGaAsP停止蚀刻层(步骤2)。InP/InGaAsP晶片接着包封在氮化硅(SiNx)电介质中并经受高温快速热退火(RTA)(步骤3)。RTA步骤激活植入步骤所产生的缺陷。这些缺陷向下扩散到量子阱(增益)区，并导致阱和障壁中的族V元素互相扩散。此互相扩散过程修改量子阱/增益区的形状，从而将标准正方形形状(如图所示)结构改变为抛物线QW。阱形状的修改将这些阱中的最低能量状态移动到较高带隙(较低波长)。此工艺的更详细论述可查阅[1]。一旦已达到所需互相扩散或带隙，就可通过移除牺牲InP500nm缓冲层而暂停工艺。对于电吸收调制器区，带隙可从1540nm的开始波长在1490nm处暂停。在移除EAM区上方的缓冲层之后，混合工艺可继续，直到针对无源或镜面区达到所需带隙(1400nm)为止(步骤4-6)。
在已界定各种带隙区之后，针对光栅图案化InGaAsP晶片(步骤7-9)。在已移位最远的区(镜面、无源)中，选择性地图案化电介质(SiNx)掩模，且使用电介质蚀刻打开与可调谐的取样光栅DBR激光器[3]相关联的突发窗口。接着使用晶片级全息工艺在突发开口中界定光栅，并使用甲烷氢氩等离子体进行蚀刻。
结合：区段2
[2]中详细描述制造区段2。InGaAsP/InP和Si晶片经受氧等离子体，且InP晶片的经图案化面结合到SOI晶片的经图案化面。在压力和温度下执行结合并持续12小时。尽管不需要晶片之间的精确对准，但使用粗略旋转对准将InP晶片上的光栅定向成垂直于Si波导。
电隔离：区段3
图5中概述区段3。在结合之后，移除p型InP衬底，且形成InGaAsP/InP台面区，如图7所示。在台面界定之后，执行N金属化，之后是针对电隔离和针对低电容电吸收调制器(EAM)的质子植入步骤。质子植入之后是针对EAM中的额外低电容实施低K电介质，例如双苯并环丁烯(BCB)。最后，执行p型金属化和n型金属化以接触p和n区。接着将样本切割成片，且对刻面进行抛光和抗反射涂覆以实现到集成激光器中的较低背反射。
利用SL-QWI集成平台的装置的一实施例是在发射器布置中与SOA和EAM集成的平面内宽可调谐激光器。图6中展示所述结构，其中将宽可调谐四区段取样光栅DBR激光器、SOA和EAM制造在单一暴露脊结构中。来自激光器的光由SOA放大并馈送到EAM中以用于数据处理。使用InP晶片中经图案化的光栅允许镜面区的有效集成，而无需硅晶片中的额外处理。发射器中背侧吸收区的集成可消除来自后部镜面处的刻面的背反射的可能性。可调谐应答器的输入和输出处的锥形区可允许光有效地从部分在III-V区中转移到完全在Si区中，而没有到激光器中的背反射。
图6所示的实施例是包含宽可调谐取样光栅DBR激光器(吸收器、后镜面、相位、增益、前镜面)、半导体光学放大器和电吸收调制器的可调谐发射器。俯视图中的装置的顶部上的金色为如先前描述的n和p金属化层两者。此视图中金属下方的各种颜色是量子阱混合工艺之后每一区的带隙的指示。横截面图展示结合在一起的硅(绿色)和InP(蓝色)晶片两者。横截面中的灰色区指示已执行质子植入以使各种激光器和调制器功能性分离的地方。
使用此平台的单片集成装置的另一实施例是用于高功率预放大接收器应用的制造在单芯片上的简单光电检测器和SOA。图8中展示此装置的结构，其中来自外部光纤的光耦合到含有偏移和居中QW两者的SOA中，由SOA放大且又馈送到包括反向偏置放大器区的光电检测器。在针对此装置的先前方法中，已采用用于检测器和放大器的单独波导，且已使用采用雪崩式光电二极管(APD)或单向载流子(UTC)光电检测器的复杂生长结构实现高饱和功率。
在使用SL-QWI平台的装置的另一实施例中，[4]中描述的波长转换器还可包含装置的发射器部分上的第二EA调制器。此第二调制器可用作雕刻调制器以将重新定时功能性包含到集成的波长转换器中。图8中展示此装置的略图。
额外结构
在本发明的范围内可使用例如无绝缘体的硅等其它衬底。作为集成平台的硅光子元件因为此类装置的低成本制造的前景而成为研究的焦点。硅具有间接带隙且因此当以电或光学方式驱动时不发射显著量的光。硅的间接带隙一直是实现光学增益元件的关键障碍。已试验示范喇曼激光器和放大器，且已观察到纳米图案化硅中的光学增益，但在本发明之前尚未实现电泵浦全硅增益元件。
为了克服间接带隙问题，将绝缘体层用作总体结构的元件。SOI晶片的绝缘体层提供波导的下侧上的光学限制。
本发明范围内的另一解决方案是在III-V材料而不是硅层中提供波导层。这在图9中展示。在此情况下，硅晶片充当包覆层。III-V层可放置在硅层附近，如硅渐逝激光器中一样。然而，当需要集成装置时，可能变得有必要蚀刻掉吸收量子阱层，且接着丢失波导核心。
为了容许集成的III-V波导和硅装置，III-V波导层可放置在硅层与量子阱增益区之间，只要III-V波导层的指数高于硅的指数即可。接着，当蚀刻掉量子阱层时，模仍将被导引，且增益和吸收器区与无源波导之间的耦合将仍较强。此方法在图10中展示。
另一方法将是如图11所示在针对无源区蚀刻量子阱之后在量子阱层上方再生长波导层。
另一方法将是对其中需要无源波导的区进行量子阱混合，如图12所示。例如杂质无序化等其它混合方法在本发明的范围内也是可能的。
最后，模的侧向限制可来自将硅层图案化、将III-V层图案化或两者，如图13所示。
尽管本文以InP装置进行描述，但例如砷化镓结构(包含AlGaAs、AlGaInAs以及其它使用Ga和As的结构)以及锑化铟和其它III-V结构等其它III-V结构在本发明的范围内也是可能的。II-VI结构，以及其它化合物半导体结构和衬底在本发明的范围内使用也是可能的。
工艺流程图
图14说明根据本发明的一个或一个以上实施例的工艺流程图。
框1400说明在第一衬底上蚀刻硅层以在硅层中界定波导。
框1402说明将第一掺杂剂植入到第二衬底上的牺牲层中，其中用于植入第一掺杂剂的能量经选择以限制牺牲层中的点缺陷。
框1404说明选择性地移除牺牲层。
框1406说明以电介质层包封第二衬底。
框1408说明将缺陷从牺牲层扩散到第二衬底中的量子阱层。
框1410说明移除第二衬底的牺牲层。
框1412说明将第二衬底图案化。
框1414说明将第一衬底结合到第二衬底。
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总结
总的来说，本发明的实施例提供用于制造与硅电子元件集成的光学装置的方法。
根据本发明的一个或一个以上实施例的硅激光器混合集成装置包括包含在顶部表面中的至少一个波导的绝缘体上硅衬底和包含增益层的化合物半导体衬底，所述化合物半导体衬底经受量子阱混合工艺，其中所述化合物半导体衬底的上表面结合到所述绝缘体上硅衬底的所述顶部表面。
此装置进一步任选地包括顶部表面中的大体上垂直于上表面中的光栅的波导、通过质子植入实现的电隔离，所述化合物半导体衬底包括与绝缘体上硅衬底集成的至少一个激光器而没有激光器的个别放置，所述化合物半导体衬底进一步包括至少一个调制器，所述化合物半导体衬底包封在电介质材料中并经退火以将缺陷互相扩散到增益层中，集成装置是与电吸收调制器集成的波长转换器，集成装置包括光学放大器，集成装置是与半导体光学放大器和电吸收调制器集成的可调谐激光器，且集成装置是与半导体光学放大器集成的光电检测器。
根据本发明的一个或一个以上实施例的硅激光器-量子阱混合集成装置包括包含顶部表面的硅衬底以及包含量子阱层和波导层的化合物半导体衬底，所述化合物半导体衬底经受量子阱混合工艺，所述化合物半导体衬底的上表面包括光栅，其中所述化合物半导体衬底的上表面结合到所述硅衬底的顶部表面。
此装置进一步任选地包括大体上垂直于光栅的波导层，且所述化合物半导体衬底包封在电介质材料中并经退火以将缺陷互相扩散到量子阱层中。
根据本发明的一个或一个以上实施例的制造硅激光器-量子阱混合集成装置的方法包括在第一衬底上蚀刻硅层以在硅层中界定波导；将第一掺杂剂植入到第二衬底上的牺牲层中，其中用于植入第一掺杂剂的能量经选择以限制牺牲层中的点缺陷；选择性地移除牺牲层；以电介质层包封第二衬底；将缺陷从牺牲层扩散到第二衬底中的量子阱层；移除第二衬底的牺牲层；将第二衬底图案化；以及将第一衬底结合到第二衬底。
此方法进一步任选地包括将缺陷从牺牲层扩散到第二衬底中的量子阱层更改量子阱层中的至少一个量子阱的形状；移除第二衬底的牺牲层停止缺陷从牺牲层向量子阱层扩散；当达到量子阱层的所需带隙时停止缺陷从牺牲层向量子阱层扩散；第一衬底为硅衬底；以及第二衬底为III-V衬底。
已出于说明和描述的目的呈现本发明的优选实施例的以上描述。其不希望为详尽的或将本发明限于所揭示的精确形式。鉴于以上教示，许多修改和变化是可能的。希望本发明的范围不受此详细描述限制，而是由形成本申请案的一部分的所附权利要求书以及由所附权利要求书的等效物的全部范围限制。

Claims (16)

1.一种光子装置，其包括：
绝缘体上硅衬底，其包括硅层，所述硅层包括第一波导；以及
化合物半导体结构，其包括：
第一层，其包括p型化合物半导体；
第二层，其包括n型化合物半导体；以及
量子阱层，其在所述第一层与所述第二层之间，所述量子阱层的特征在于第一带隙，所述量子阱层包括具有第二带隙的第一区，所述第二带隙从所述第一带隙移动第一移位，所述第一移位基于邻近所述第二层且远离所述第一层的牺牲层，所述牺牲层包括点缺陷；
其中所述化合物半导体结构与所述第一波导结合，以使得所述量子阱层与所述第一波导以光学方式耦合且所述第二层邻近所述第一波导。
2.根据权利要求1所述的光子装置，其中所述第二带隙基于从所述牺牲层到所述量子阱层的缺陷扩散，其中所述缺陷扩散通过所述第二层。
3.根据权利要求1所述的光子装置，其中所述量子阱层进一步包括具有第三带隙的第二区，所述第三带隙从所述第一带隙移动第二移位，所述第二移位基于所述牺牲层。
4.根据权利要求1所述的光子装置，其进一步包括混合硅激光器，所述混合硅激光器包括所述第一区。
5.根据权利要求3所述的光子装置，其进一步包括调制器，所述调制器包括所述第二区。
6.根据权利要求1所述的光子装置，其进一步包括混合硅激光器，所述量子阱层包括第二区，且所述混合硅激光器包括所述第二区。
7.根据权利要求1所述的光子装置，其进一步包括以光学方式与所述第一波导耦合的光栅结构。
8.根据权利要求1所述的光子装置，其中所述化合物半导体结构进一步包括第三层，所述第三层在所述量子阱层与所述第二层之间，所述第三层包括化合物半导体超晶格，且所述第三层可操作以在所述化合物半导体结构与所述第一波导结合之后阻止所述量子阱层与所述第二层之间的缺陷迁移。
9.一种方法，其包括：
(1)提供具有化合物半导体结构的第一衬底，其包括：
(a)第一层，其包括p型化合物半导体；
(b)第二层，其包括n型化合物半导体；
(c)量子阱层，其在所述第一层和所述第二层之间；以及
(d)基础衬底；
其中所述第一层邻近所述基础衬底，且其中所述第二层远离所述基础衬底，且进一步地其中所述量子阱层的特征在于第一带隙；
执行第一量子阱混合工艺，以将所述量子阱层的第一区的带隙移动到第二带隙，通过所述第二层而执行所述第一量子阱混合工艺；
将所述第一衬底结合到第二衬底，所述第二衬底具有硅层，所述硅层包括第一波导，其中所述第一衬底结合到所述第二衬底，以使得所述第二层邻近所述第一波导且所述量子阱层与所述第一波导以光学方式耦合；以及
移除所述基础衬底。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一量子阱混合工艺引起通过所述第二层且进入所述量子阱层的所述第一区的缺陷扩散。
11.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括形成选自以下各项构成的组的装置：激光器、调制器、放大器、光电检测器、吸收器、以及镜面，其中所述装置包括所述量子阱层的第一区段以及所述第一波导的第一区段。
12.根据权利要求11所述的方法，其中形成所述装置，以使得所述量子阱层的所述第一区段包括所述量子阱层的所述第一区。
13.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括执行第二量子阱混合工艺，以将所述量子阱层的第二区的带隙移动到第三带隙。
14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括：
形成选自以下各项构成的组的第一装置：激光器、调制器、放大器、光电检测器、吸收器、以及镜面，其中所述第一装置包括所述量子阱层的第一区段以及所述第一波导的第一区段；
形成选自以下各项构成的组的第二装置：激光器、调制器、放大器、光电检测器、吸收器、以及镜面，其中所述第二装置包括所述量子阱层的第二区段以及所述第一波导的第二区段；以及
形成选自以下各项构成的组的第三装置：激光器、调制器、放大器、光电检测器、吸收器、以及镜面，其中所述第三装置包括所述量子阱层的第三区段以及所述第一波导的第三区段；
其中所述量子阱层的所述第一区段包括所述量子阱层的所述第一区。
15.根据权利要求9所述的方法，其中提供所述第一衬底，以使其进一步包括(d)在所述量子阱层与所述第二层之间的第三层，且其中所述第三层包括化合物半导体超晶格，所述第三层可操作以在所述化合物半导体结构与所述第一波导结合之后阻止所述量子阱层与所述第二层之间的缺陷迁移。
16.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括形成以光学方式与所述第一波导耦合的光栅结构。
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