DE19962199A1 - Doppelbrechende Materialien und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft doppelbrechende Materialien und deren Herstellungsverfahren, wobei nachfolgende Schritte durchgeführt werden: DOLLAR A - Auswählen eines Materials, das für die vorbestimmte Lichtwellenlänge lambda einen vorbestimmten Transmissionsgrad aufweist, DOLLAR A - Ätzen einer Vielzahl von Ausnehmungen 2 mit einer vorbestimmten räumlichen Orientierung, wobei die Ausnehmungen so orientiert sind, daß in parallelen Schnittebenen des Materials die Schnittflächen 3 der Ausnehmungen im wesentlichen eine gleiche Orientierung, eine charakteristische Länge L, eine charakteristische Dicke D, einen charakteristischen Abstand A zueinander aufweisen und nachfolgende Bedingungen erfüllt sind: DOLLAR A L > D, DOLLAR A L/D NOTEQUAL 1, DOLLAR A lambda/D > 10 für 100 nm < lambda < 50000 nm, DOLLAR A lambda/A > 10 für 100 nm < lambda < 50000 nm.

Description

Die Erfindung betrifft doppelbrechende Materialien und deren Herstellungs­ verfahren.

Die optischen Eigenschaften eines Materials, d. h. der Brechungsindex, das Reflexions- und Transmissionsverhalten und deren spektrale Abhängigkeit, werden durch dessen dielektrische Funktion bestimmt. Es ist bekannt, daß bestimmte Materialien, wie z. B. Kalkspat, bezüglich des Lichteinfallswin­ kels und der Polarisation von einfallendem Licht einen unterschiedlichen Brechungsindex n aufweisen. Diese Eigenschaft ist eine ursächlich vorhan­ dene, unveränderbare Materialeigenschaft und wird als Doppelbrechung bezeichnet. Das Einsatzgebiet optisch doppelbrechender Materialien ist viel­ fältig, so werden z. B. aus Kalkspat sogenannte optische Retarder herge­ stellt, die für Untersuchungszwecke in optischen Labors weit verbreitet sind.

Der Nachteil vorstehend genannter Materialien besteht darin, daß die Mate­ rialeigenschaft Doppelbrechung nicht verändert werden kann.

Aus dem Stand der Technik ist weiterhin bekannt, doppelbrechendes Ma­ terial künstlich herzustellen. Dazu werden z. B. in einer Glaslösung Nano­ kristallite eingebracht. Wenn das Glas in einer Richtung verspannt und un­ ter Spannung getempert wird, werden die Nanokristallite in einer Vorzugs­ richtung orientiert, wodurch die doppelbrechende Eigenschaft entsteht. Dieses Verfahren wurde in den Dokumenten US 5,375,012 und US 5,627,676 beschrieben.

Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens ist die Beschränkung auf weni­ ge Materialien bzw. Stoffklassen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die doppelbrechenden Eigenschaften relativ schwach ausgeprägt sind und nur schwer beeinflußt werden können.

Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser Verfahren und der daraus gewon­ nenen doppelbrechenden Materialien besteht darin, daß nur Körper mit weitgehend homogenen Eigenschaften herstellbar sind. So ist es z. B. nicht möglich, auf einer Fläche von z. B. 1 cm² die doppelbrechenden Eigen­ schaften unterschiedlich stark auszubilden, was für bestimmte Anwen­ dungsfälle jedoch erforderlich oder wünschenswert ist.

Zusätzlich ist anzumerken, daß für die Anwendung doppelbrechender Ma­ terialien in der optischen Datenkommunikationstechnologie sowohl der Wellenlängenbereich signifikanter Doppelbrechung (1,3-1,5 µm) als auch die Kompatibilität zur momentanen Halbleitertechnik gegeben sein müssen. Da momentan der Schwerpunkt der Halbleitertechnik auf Silizium (Si) bzw. Galliumarsenid (GaAs) basierten Bauelementen beruht, waren beide Anfor­ derungen bis jetzt unvereinbar, da sowohl kristallines GaAs als auch kri­ stallines Si auf Grund der kubischen Kristallstruktur nicht bzw. nur sehr schwach doppelbrechend sind. Der Unterschied der Brechungsindizes in den verschiedenen Raumrichtungen liegt für kristallines Silizium bei einer Wellenlänge λ von 1,15 µm lediglich in der Größenordnung von 5 × 10^-6.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, weitere Verfahren zur Herstellung von doppelbrechenden Materialien bereitzustellen. Insbesondere von Ver­ fahren, bei denen die Doppelbrechungseigenschaft der Materialien in wei­ ten Grenzen einstellbar ist. Es ist daher auch Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das es erlaubt, unabhängig von den Doppelbre­ chungseigenschaften des Ausgangsmaterials die doppelbrechenden Eigen­ schaften des Ausgangsmaterials in definierter Weise zu modifizieren. Expli­ zit sei angemerkt, daß dies, insbesondere bei den z. Z. in der Halbleiter­ technologie gebräuchlichen Materialien (Si, GaAs), unmöglich ist.

Weiterhin soll die Möglichkeit bestehen, innerhalb vorgegebener, sehr klei­ ner Bereiche, d. h. Flächen oder Volumen, die Eigenschaft der Doppelbre­ chung gezielt einzustellen, so daß sich z. B. die Doppelbrechung in einer vorgegebenen Richtung nach einer vorgegebenen Funktion verändert, wo­ bei sich die Doppelbrechung z. B. linear über den betrachteten Bereich an­ steigend verändern kann. Es soll jedoch auch möglich sein, die Doppelbre­ chungseigenschaft scharf abgegrenzt über den betreffenden Bereich zu er­ zeugen, so daß z. B. bei einer vorgegebenen Fläche eine Schachbrettstruk­ tur hergestellt werden kann, bei der die einzelnen Felder jeweils vorbe­ stimmte Doppelbrechungseigenschaften aufweisen.

Mit der Bereitstellung von neuartigen Verfahren ist es weiterhin die Aufga­ be der Erfindung, neuartige Materialien mit doppelbrechenden Eigenschaf­ ten bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird mit den Verfahrensschritten nach Anspruch 1 und den Merkmalen nach Anspruch 13 gelöst.

Ein optisch doppelbrechender Körper wird erfindungsgemäß nach folgenden Verfahrensschritten hergestellt:
Zuerst wird ein Material ausgewählt, das für die vorbestimmte Lichtwellen­ länge λ einen vorbestimmten Transmissionsgrad aufweist, d. h., der Transmissionsgrad muß für die vorgesehene Anwendung ausreichend groß sein. In diesem Material wird eine Vielzahl von Ausnehmungen eingeätzt. Das Ätzverfahren wird bei Kenntnis der technischen Lehre der Erfindung zweckentsprechend angepaßt, wobei insbesondere die Eigenschaften des zu bearbeitenden Materials zu berücksichtigen sind.

Die räumliche Form der Ausnehmung wird durch eine charakteristische Länge L und eine charakteristische Dicke D definiert. Es ist weiterhin erfor­ derlich, daß die Ausnehmungen in einem charakteristischen Abstand A zu­ einander angeordnet sind, wobei angenommen wird, daß die Längserstrec­ kung L größer als die Dickenerstreckung D ist. Damit der Doppelbre­ chungseffekt entsteht, müssen die Ausnehmungen räumlich so orientiert sein, daß in parallelen Schnittebenen des Materials die Schnittflächen der Ausnehmungen im wesentlichen die gleiche Orientierung aufweisen und nachfolgende Bedingungen gelten: λ/D < 10 für 100 nm < λ < 50 000 nm und λ/A < 10 für 100 nm < λ < 50 000 nm.

Es ist zu betonen, daß die Ausnehmungen nicht alle die gleiche Form oder die gleiche Größe oder den gleichen Abstand zueinander aufweisen müs­ sen. Ebenso ist es nicht erforderlich, daß alle Schnittflächen die gleiche Größe und/oder die gleiche Form aufweisen. Es ist lediglich erforderlich, daß diese Ausnehmungen bzw. Schnittflächen im Mittel diese Forderungen erfüllen. Je größer dieser Anteil ist, um so stärker ist die Doppelbre­ chungseigenschaft des Materials ausgeprägt.

Nach Anspruch 2 werden die Ausnehmungen durch chemisches Ätzen er­ zeugt. Es ist klar, daß ein auszuwählendes Ätzmittel auf das zu ätzende Material in Verbindung mit geeigneten Parametern, wie z. B. Konzentration und Temperatur, abgestimmt sein muß. Ein dem Fachmann bekanntes Ver­ fahren ist z. B. das "Stain Etching", bei dem z. B. Silizium mit einer 1 : 3 : 5 Lösung aus HF : HNO₃ : H₂O bei Raumtemperatur und Tageslicht geätzt wird.

Nach Anspruch 3 werden die Ausnehmungen durch elektrochemisches Ät­ zen erzeugt. Dieses Verfahren ist bevorzugt bei elektrisch leitfähigen Mate­ rialien, wie z. B. Halbleiter, einsetzbar.

Nach Anspruch 4 werden Materialien ausgewählt, bei denen der Ätzprozeß vom Verlauf eines Strompfades beeinflußt wird. Strompfade werden mittels im Ätzbad angeordneten Elektroden erzeugt. Gleichfalls ist es möglich, die Rückseite des zu ätzenden Materials zu kontaktieren, wobei z. B. Wider­ standsbahnen unterschiedlicher Leitfähigkeit aufgebracht werden. Die sich ausbildenden Strompfade bewirken eine Vorzugsausrichtung des Ätzpro­ zesses. Diese Verfahrensweiterbildung ist sowohl für chemisches als auch für elektrochemisches Ätzen geeignet.

Nach Anspruch 5 werden Materialien ausgewählt, bei denen der Ätzprozeß vom Verlauf der Potentiallinien eines angelegten elektrischen Potentials beeinflußt wird. Potentiallinien werden mittels im Ätzbad angeordneten Elektroden erzeugt. Auch hier ist es möglich, die Rückseite des zu ätzenden Materials mit Widerstandsbahnen unterschiedlicher Leitfähigkeit zu kontak­ tieren. Die Potentiallinien bewirken eine Vorzugsausrichtung des Ätzprozes­ ses. Diese Verfahrensweiterbildung ist ebenfalls sowohl für chemisches als auch für elektrochemisches Ätzen geeignet.

Nach Anspruch 6 wird die Oberfläche des zu ätzenden Materials mit Licht eines vorbestimmten Spektrums und einer vorbestimmten Intensitätsvertei­ lung bestrahlt, wodurch die Materialoberfläche aktiviert wird und die Ät­ zung eingeleitet oder beschleunigt wird.

Nach Anspruch 7 wird die Oberfläche des zu ätzenden Materials mit pola­ risiertem Licht eines vorbestimmten Spektrums und einer vorbestimmten Intensitätsverteilung bestrahlt, wodurch ebenfalls die Materialoberfläche aktiviert wird und die Ätzung eingeleitet oder beschleunigt wird. Weiterhin ist es möglich, durch die Polarisationsrichtung die Ätzrichtung zu beeinflus­ sen.

Nach Anspruch 8 wird ein Elektronenstrahl oder ein Laserstrahl auf die Oberfläche des zu ätzenden Materials gelenkt bzw. fokussiert, wodurch die Oberfläche aktiviert und der Ätzprozeß eingeleitet wird.

Nach Anspruch 9 wird das Material mittels eines Laserstrahls oder eines Elektronenstrahls vorstrukturiert und dann geätzt. Durch die aufgebrachte Struktur wird der Ätzprozeß gezielt gelenkt, so daß vorbestimmte Doppel­ brechungseigenschaften erzeugbar sind.

Nach Anspruch 10 wird das Material mittels eines photolithographischen Verfahrens vorstrukturiert und dann geätzt. Wie nach Anspruch 9 wird in dieser Weiterbildung des Verfahrens durch die photolithographisch aufge­ brachte Struktur der Ätzprozeß gezielt gelenkt, so daß vorbestimmte Dop­ pelbrechungseigenschaften erzeugbar sind.

Nach Anspruch 11 wird das Material mit Dotieratomen dotiert und dann geätzt. Die Technologie des Dotierens ist dem Fachmann bekannt und muß daher nicht weiter erläutert werden. Die Dotierungen werden in einer vor­ bestimmten Anordnung eingebracht, um den Ätzprozeß so zu beeinflussen, daß die gewünschten Doppelbrechungseigenschaften entstehen.

Nach Anspruch 12 wird ein kristallines Material ausgewählt. Unter vorbe­ stimmten Ätzparametern wird der Ätzprozeß vom Verlauf der Kristallstruk­ tur, speziell der Kristallachsen, beeinflußt. Da die gezielte Erzeugung ver­ schiedenster Kristallstrukturen technologisch sehr gut beherrschbar ist, kann im Rahmen physikalischer Grenzen die Doppelbrechungseigenschaft über weite Bereiche eingestellt werden, wobei diese Doppelbrechungsei­ genschaft homogen über die gesamte Oberfläche oder über das gesamte Volumen erzeugbar ist. Da die Kristallstrukturen jedoch auch in vielfältiger flächiger und räumlicher Gestalt und Verteilung angeordnet werden kön­ nen, ist dementsprechend eine beliebig vorbestimmte flächige und räumli­ che Verteilung der Doppelbrechungseigenschaften erreichbar.

Es soll ausdrücklich betont werden, daß die Verfahrensweiterbildungen nach den Ansprüchen 4 bis 12 vom Fachmann bei Kenntnis der techni­ schen Lehre kombiniert werden können, ohne daß dazu eine erfinderische Tätigkeit erforderlich ist.

Mit den in den Ansprüchen 1 bis 12 genannten Verfahren können doppel­ brechenden Materialien mit neuartigen Eigenschaften hergestellt werden, die mit den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren generell nicht erzeugt werden können. Insbesondere war es bisher nicht möglich, die Doppelbrechungseigenschaft in sehr kleinen Flächen- bzw. in sehr kleinen Raumelementen gezielt zu variieren oder einzustellen. Darüber hinaus war es bis jetzt unmöglich, die doppelbrechenden Eigenschaften eines von Na­ tur aus schwach oder nicht doppelbrechenden Materials zu modifizieren. Insbesondere für die derzeit gebräuchlichsten Materialien der Halbleiter­ technologie, wie z. B. kristallines Silizium und kristallines GaAs, war dies bisher unmöglich. Da es nun, wie nachfolgend aufgezeigt, möglich ist u. a. im kristallinen Silizium eine signifikante Doppelbrechung zu erzeugen, ins­ besondere in dem für optische Datenkommunikation relevanten Spektralbe­ reich (1,3-1,5 µm), eröffnen sich völlig neue Möglichkeiten bei der Ent­ wicklung optoelektronischer Bauelemente. Es sei bereits hier angemerkt, daß der Unterschied der Brechungsindizes in verschiedenen Raumrichtun­ gen in der Größenordnung von einigen Prozent liegt. Also ca. 10³ bis 10⁴ mal größer ist als der Unterschied im Ausgangsmaterial. Dem Fachmann ist somit klar, daß dieser Wert eine sehr starke Doppelbrechung bedeutet und wesentlich größer ist als der Wert für viele natürlich doppelbrechende Ma­ terialien. Weiterhin sei angemerkt, daß die Herstellungskosten, selbst ohne Massenfertigung, bereits um einige Größenordnungen geringer als bei her­ kömmlichen doppelbrechenden Materialien sind.

Nach Anspruch 13 wird ein optisch doppelbrechendes Material bereitge­ stellt, das eine Vielzahl von Ausnehmungen aufweist. Die räumliche Form jeder Ausnehmung wird durch eine charakteristische Länge L und eine cha­ rakteristische Dicke D definiert. Es ist weiterhin erforderlich, daß die Aus­ nehmungen in einem charakteristischen Abstand A zueinander angeordnet sind, wobei angenommen wird, daß die Längserstreckung L größer ist als die Dickenerstreckung D. Damit der Doppelbrechungseffekt entsteht, müs­ sen die Ausnehmungen räumlich so orientiert sein, daß in parallelen Schnit­ tebenen des Materials die Schnittflächen der Ausnehmungen im wesentli­ chen die gleiche Orientierung aufweisen und nachfolgende Bedingungen gelten: λ/D < 10 für 100 nm < λ < 50 000 nm und λ/A < 10 für 100 nm < λ < 50 000 nm.

Es ist zu betonen, daß die Ausnehmungen nicht alle die gleiche Form oder. die gleiche Größe oder den gleichen Abstand zueinander aufweisen müs­ sen. Ebenso ist es nicht erforderlich, daß alle Schnittflächen die gleiche Größe und/oder die gleiche Form aufweisen. Es ist lediglich erforderlich, daß diese Ausnehmungen bzw. Schnittflächen im Mittel diese Forderungen erfüllen. Je größer diese Teilmenge ist, um so stärker ist die Doppelbre­ chungseigenschaft des Materials ausgeprägt.

Nach Anspruch 14 ist das Material ein Halbleiter. Es ist prinzipiell möglich, bei allen Halbleitern und deren Verbindungen die Doppelbrechungseigen­ schaft zu erzielen.

Nach den Ansprüchen 15 und 16 wird optisch doppelbrechendes Silizium mit einer 110-Oberflächenorientierung oder mit einer 100-Oberflächen­ orientierung bereitgestellt.

Diese zwei Weiterbildungen sind insbesondere für die Anwendung in der herkömmlichen, weitgehend auf Silizium basierenden Optoelektroniktechno­ logie von Bedeutung, da die doppelbrechenden Strukturen gleich unmittel­ bar auf dem Wafer hergestellt werden können. Prinzipiell sind jedoch alle Halbleiter, insbesondere auch die bereits in der Mikroelektronik verbreiteten Materialien, wie z. B. Ge, Al₂O₃, GaAs, CdSe, geeignet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und schematischer Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt den Querschnitt einer Ausführungsform der Erfindung an einem Si-Block mit 100-Oberflächenorientierung und kreis­ förmigen Ausnehmungen.

Fig. 2 zeigt den Querschnitt einer Ausführungsform der Erfindung an einem Materialblock mit unregelmäßigen Säulenstrukturen.

Fig. 3 zeigt den Querschnitt einer Ausführungsform der Erfindung an einem geätzten Si-Block mit 100-Oberflächenorientierung.

Fig. 4 zeigt den Querschnitt einer Ausführungsform der Erfindung an einem Si-Block mit 110-Oberflächenorientierung und kreis­ förmigen Ausnehmungen.

Fig. 5 zeigt den Querschnitt einer Ausführungsform der Erfindung an einem geätzten Si-Block mit 110-Oberflächenorientierung.

Fig. 6 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens.

Die Fig. 1 zeigt den schematischen Querschnitt einer ersten Ausführungs­ form der Erfindung am Beispiel eines Si-Volumenelements 1 mit einer 100- Oberflächenorientierung, wobei das Licht in z-Richtung auf das Volu­ menelement 1 auftrifft. In dem Volumenelement 1 sind geätzte, zylinder­ förmige Ausnehmungen 2 mit einem Durchmesser von 10 bis 20 nm aus­ gebildet. Der Abstand der Ausnehmungen beträgt ebenfalls 10 bis 20 nm. Um den Doppelbrechungseffekt optimal zu nutzen, muß das Licht senk­ recht auf die Zylinderwandung der Ausnehmungen treffen. Es sei vorab betont, daß die abgebildete Zylinderform mit gleichbleibendem kreisförmi­ gen Querschnitt eine idealisierte Darstellung ist. Der Doppelbrechungseffekt tritt auch dann ein, wenn der Querschnitt nicht kreisförmig und/oder auch nicht über die Längserstreckung des Zylinders gleichbleibend ist.

Wenn z. B. linear polarisiertes Licht der Wellenlänge 1590 nm mit dem Po­ larisationsvektor E_IN in Richtung z auf das Si-Volumenelement 1 einfällt, dieses durchdringt und wieder austritt, erfolgt gegenüber dem einfallenden Strahl eine Doppelbrechung des Lichts, die mit E_OUT als "Ringvektor" sym­ bolisch dargestellt ist.

In Fig. 2a ist wiederum ein Si-Volumenelement 1 dargestellt, wobei jedoch der Querschnitt der Ausnehmungen 2a nicht kreisförmig, sondern unregel­ mäßig geformt ist. Die Fig. 2b ist eine Schnittdarstellung in der Ebene x-y. Es ist zu betonen, daß die Doppelbrechungseigenschaft auch hier eintritt. Der Doppelbrechungseffekt ist daher nicht von dem konkreten geometri­ schen Querschnitt der Ausnehmung abhängig. Es müssen jedoch die im Anspruch 1 definierten Bedingungen eingehalten werden.

Die Fig. 3 zeigt einen vergrößerten schematischen Querschnitt durch ein Si- Wafer mit 100-Oberflächenorientierung. Es wird deutlich, daß die Fig. 2 eine vergrößerte, jedoch schematische Darstellung eines Waferquerschnitts ist, der durch das Ätzverfahren erzeugt wurde. Bei dieser Ausführungsform wird der untere, nicht geätzte Abschnitt als mechanische Trägerschicht verwendet.

Die Fig. 4a zeigt den Querschnitt einer Ausführungsform der Erfindung an einem Si-Block 1 mit 110-Oberflächenorientierung, wobei die Ausnehmun­ gen 2 wieder kreisförmig sind. Es ist zu erkennen, daß die zylinderförmigen Ausnehmungen 2 in einem Winkel von 45 Grad zur Oberfläche des Wafers verlaufen und somit in einem Winkel von 90 Grad zueinander stehen. Die Fig. 4b zeigt den Querschnitt entlang der Ebene, die durch die gestrichelten Linien definiert ist. Die Schnittflächen 3 der Ausnehmungen sind elliptisch und entsprechen den Bedingungen nach den Ansprüchen 1 und 13. Die optische Wirkung ist identisch mit der in Fig. 1 beschriebenen.

Die Fig. 5 zeigt einen vergrößerten, schematischen Querschnitt an einem geätzten Si-Wafer mit einer 110-Oberflächenorientierung, wobei die in ei­ nem Winkel von 45 Grad verlaufenden Ätzkanäle 2 gut zu erkennen sind.

Die Fig. 6 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es soll vorab betont werden, daß die hier beschriebene Vor­ richtung nur eine von verschiedensten Möglichkeiten darstellt. Der Fach­ mann für Ätzprozesse in der Mikroelektroniktechnologie kann bei Kenntnis der technischen Lehre diese Vorrichtungen optimieren oder auch automati­ sieren.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist ein Siliziumwafer eine 110- Oberflächenorientierung mit einen spezifischen Widerstand von 100 Mil­ liohm × cm auf. An seiner Unterseite ist eine elektrische Kontaktfläche 5 aufgebracht, mit der der Wafer 4 auf einer metallischen Grundplatte 6 auf­ liegt und elektrisch mit dieser verbunden ist. Auf der Oberfläche des Wa­ fers ist eine Ätzzelle 7 angeordnet. Die Ätzzelle 7 ist ein offener Zylinder, der am unteren Ende einen Befestigungsflansch 7a aufweist, der mittels Schrauben mit der Grundplatte 6 verbunden ist. Zwischen dem Befesti­ gungsflansch 7a und der Waferoberseite ist eine Dichtung 9 angeordnet. Die Ätzzelle ist mit einer Ätzlösung 10 gefüllt, die bei dieser Anwendung aus einer Mischung von 50% wäßriger Flußsäure und 50% Ethanol be­ steht. Über der Waferoberseite ist in der Ätzzelle eine Platinelektrode 11 angeordnet. Wenn die Platinelektrode mit dem Minuspol einer Gleichstrom­ quelle 12 und die Grundplatte 6 mit dem Pluspol verbunden werden, be­ ginnt der Ätzprozeß, wobei in dem Wafer eine Struktur nach Fig. 5 ent­ steht.

Dem Fachmann ist klar, daß der Ätzprozeß von verschiedenen Parametern bestimmt wird, wie z. B. Säurekonzentration, Spannung, Strom, Größe der zu ätzenden Fläche oder der Ätzzeit.

Nach dem Ätzen weist der Wafer im vorliegenden Beispiel bis zu einer Tiefe von 40 µm die in Fig. 4 oder Fig. 5 gezeigten lochförmigen Ausnehmungen auf.

Die Meßmethoden zum meßtechnischen Nachweis der Doppelbrechung sind hinreichend bekannt und müssen dem Fachmann daher nicht näher erläutert werden.

Um z. B. die Doppelbrechungseigenschaft auf dem Wafer zu variieren, kann z. B. die Elektrode schräggestellt werden, so daß die Ätzstromdichte bezo­ gen auf die Waferoberfläche unterschiedlich groß ist und somit auch die Geometrie und die Dichte, d. h. Anzahl/Volumeneinheit, der Ausnehmun­ gen beeinflußt werden. Ein ähnlicher Effekt wird erzielt, wenn auf der Rückseite des Wafers ein Widerstandsmuster aufgebracht ist und verschie­ dene Flächenabschnitte eine unterschiedliche Leitfähigkeit aufweisen. Auf Grund der sich örtlich unterschiedlich ausbildenden Ätzstromdichte werden die Ausnehmungen dem Muster entsprechend unterschiedlich geätzt.

Ein ähnlicher Effekt wird auch erreicht, wenn die Waferoberfläche mit ei­ nem säureresistenten Photolack beschichtet wird und nach einem aus der Mikroelektroniktechnologie bekannten Strukturierungsverfahren strukturiert wird. Somit ist dem Fachmann klar, daß zur Herstellung der doppelbre­ chenden Materialien im wesentlichen die aus der Mikroelektroniktechnolo­ gie bekannten Strukturierungsverfahren eingesetzt werden können.

Claims (16)

1. Verfahren zur Herstellung eines optisch doppelbrechenden Körpers für eine vorbestimmte Lichtwellenlänge λ, dadurch gekennzeichnet, daß nach­ folgende Schritte durchgeführt werden:

• - Auswählen eines Materials, das für die vorbestimmte Lichtwellenlänge λ einen vorbestimmten Transmissionsgrad aufweist,
• - Ätzen einer Vielzahl von Ausnehmungen (2) mit einer vorbestimmten räumlichen Orientierung, wobei die Ausnehmungen so orientiert sind, daß in parallelen Schnittebenen des Materials die Schnittflächen (3) der Aus­ nehmungen
• - im wesentlichen eine gleiche Orientierung
• - eine charakteristische Länge L,
• - eine charakteristische Dicke D,
• - einen charakteristischen Abstand A zueinander aufweisen und

nachfolgende Bedingungen erfüllt sind:
L < D,
L/D ≠ 1,
λ/D < 10 für 100 nm < λ < 50 000 nm
λ/A < 10 für 100 nm < λ < 50 000 nm.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausneh­ mungen durch chemisches Ätzen erzeugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausneh­ mungen durch elektrochemisches Ätzen erzeugt werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Materialien ausgewählt werden, bei denen der Ätzprozeß vom Verlauf eines Strompfades beeinflußt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mate­ rialien ausgewählt werden, bei denen der Ätzprozeß vom Verlauf eines an­ gelegten elektrischen Potentials beeinflußt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des zu ätzenden Materials mit Licht eines vorbestimmten Spektrums und einer vorbestimmten Intensitätsverteilung bestrahlt wird, wodurch die Materialoberfläche aktiviert und die Ätzung eingeleitet oder beschleunigt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des zu ätzenden Materials mit polarisiertem Licht bestrahlt wird, wodurch der Ätzprozeß in Abhängigkeit von der Polarisation, des Spek­ trums und der Intensitätsverteilung des Lichts beeinflußt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektronenstrahl oder ein Laserstrahl auf die Oberfläche des zu bearbeiten­ den Materials gelenkt bzw. fokussiert wird, wodurch der Ätzprozeß einge­ leitet oder beeinflußt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mittels eines Laserstrahls oder eines Elektronenstrahls vorstruktu­ riert und dann geätzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit einem photolithographischen Verfahren vorstrukturiert und dann geätzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit Dotieratomen dotiert und dann geätzt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein kristallines Material ausgewählt wird, bei dem der Ätzprozeß vom Verlauf der Kristallachsen beeinflußt wird.

13. Optisch transparentes doppelbrechendes Material mit einer Vielzahl von Ausnehmungen mit einer vorbestimmten räumlichen Orientierung, wobei die Ausnehmungen (2) so orientiert sind, daß in parallelen Schnittebenen des Materials die Schnittflächen (3) der Ausnehmungen

• - im wesentlichen eine gleiche Orientierung,
• - eine charakteristische Länge L,
• - eine charakteristische Dicke D,
• - einen charakteristischen Abstand A zueinander aufweisen und
  nachfolgende Bedingungen erfüllt sind:
  L < D,
  L/D ≠ 1,
  λ/D < 10 für 100 nm < λ < 50 000 nm
  λ/A < 10 für 100 nm < λ < 50 000 nm.

14. Optisch doppelbrechendes Material nach Anspruch 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Material ein Halbleiter ist.

15. Optisch doppelbrechender Halbleiter nach Anspruch 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Halbleiter Silizium (1) mit einer 110-Oberflächen­ orientierung ist.

16. Optisch doppelbrechender Halbleiter nach Anspruch 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Halbleiter Silizium (1) mit einer 100-Oberflächenorien­ tierung ist.