DE2425328A1 - OPTOELECTRONIC DIRECTIONAL GUIDANCE AND PROCEDURE FOR THEIR PRODUCTION - Google Patents

OPTOELECTRONIC DIRECTIONAL GUIDANCE AND PROCEDURE FOR THEIR PRODUCTION

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DE2425328A1 DE19742425328 DE2425328A DE2425328A1 DE 2425328 A1 DE2425328 A1 DE 2425328A1 DE 19742425328 DE19742425328 DE 19742425328 DE 2425328 A DE2425328 A DE 2425328A DE 2425328 A1 DE2425328 A1 DE 2425328A1
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Description

Anmelder in; Stuttgart, den 21 o Mai 1974 Applicant in; Stuttgart, 21 May 1974 o

Hughes Aircraft Company P 2891 S/kgHughes Aircraft Company P2891 S / kg

Centinela Avenue andCentinela Avenue and

Teale StreetTeale Street

Culver City, Calif., V.StoAoCulver City, Calif., V. StoAo

Optoelektronische Richtungsleitung und Verfahren zu ihrer HerstellungOptoelectronic directional line and Process for their manufacture

Die Erfindung bezieht sich auf eine optoelektronische Richtungsleitung mit einem aus Halbleitermaterial, das ein verbotenes Band mit ausgewählter Energie aufweist, bestehenden Substrat, einer in einem Bereich des Substrats von einem planaren pn-übergang gebildeten Strahlungsquelle und einem in einem anderen Bereich des Substrats gebildeten strahlungsempfindlichen Detektor, der auf die von der Strahlungsquelle emittierte, in einem bestimmten Wellenlängenbereich liegende Strahlung anspricht und eine entsprechende Ausgangsspannung erzeugt«The invention relates to an optoelectronic directional line with a semiconductor material that having a forbidden band of selected energy, existing substrate, one in a region of the substrate radiation source formed by a planar pn junction and one in another area of the substrate formed radiation-sensitive detector, the responds to the radiation emitted by the radiation source and lying in a certain wavelength range and generates a corresponding output voltage «

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Optoelektronische Richtungsleitungen, die auch, als Isolator oder Trennstufe "bezeichnet werden und zu einer Einheit zusammengefaßte Lichtquellen und Photodetektoren umfassen, sind in der optoelektronischen Technik bekannt und sind seit einigen Jahren im Handel erhältliche Typische Bausteine dieser Art umfassen eine lichtemittierende Diode oder Leuchtdiode, wie beispielsweise eine diskrete Galliumarsenid-, Galliumphosphid- oder Gralliumarsenidphosphid-Diode, die zusammen mit einem diskreten Detektor, wie beispielsweise einem Silizium-Photodetektor, in ein kleines Gehäuse eingeschlossen ist· Diese optoelektronischen Richtungsleitungen haben ihre Nützlichkeit in einer Vielfalt optoelektronischer Anwendungen gefunden, beispielsweise bei Spannungsreglern hoher Qualität, Untergruppenkopplern, Betätigungsschaltern und verschiedenen Arten logischer Kreise« Weiterhin haben diese Bausteine solch ehrwürdigen Komponenten wie Koppeltransformatoren und Relais sowie Verstärkerkopplungsund Rückkopplungsnetzwerke ersetzte Demnach steht außer Zweifel, daß diese Bausteine sehr interessant und nützlich sind. Eine solche optoelektronische Biehtungsleitung ist beispielsweise aus der US-PS 3 727 064 bekannt.Optoelectronic directional lines, which are also referred to as insulators or isolators "and to Light sources and photodetectors combined in one unit are included in the optoelectronic Technique known and have been commercially available for several years. Typical building blocks of this type include a light emitting diode or light emitting diode, such as a discrete gallium arsenide, gallium phosphide or gallium arsenide phosphide diode that works along with a discrete detector such as a Silicon Photodetector Enclosed in a Small Package These optoelectronic directional leads have their utility in a variety of ways found optoelectronic applications, for example high quality voltage regulators, subgroup couplers, Operating switches and various types of logic circuits «Furthermore, these Building blocks of such venerable components as coupling transformers and relays as well as amplifier coupling and Feedback Networks Replaced Accordingly, there is no doubt that these building blocks are very interesting and useful are. Such an optoelectronic transfer line is known, for example, from US Pat. No. 3,727,064.

Diese bekannten optoelektronischen Richtungsleitungen wurden unter Verwendung diskreter Elemente für die Lichtquelle, den Lichtdetektor und dem dazwischenliegenden Kopplungsmedium für die Lichtwellen gebildet. Die Leuchtdiode ist eine Strahlungsquelle, die heute allgemein im Handel erhältlich, ist, und ebenso ist auchThese known optoelectronic directional lines were made using discrete elements for the Light source, the light detector and the intermediate coupling medium for the light waves formed. The light emitting diode is a source of radiation that is widely available commercially today, and so is

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der Silizium-Fhotodetektor, der eine für die Leuchtdioden erforderliehe Spektralempfindlichkeit aufweist, seit einigen Jahren in der optoelektronischen Industrie allgemein verfügbar« Geeignete Koppelmedien, wie beispielsweise ein durchsichtiges Silikonharz, wurden mit Erfolg dazu benutzt, sowohl die diskreten Komponenten in einer gewünschten räumlichen Beziehung in der die Richtungsleitung bildenden Baueinheit körperlich zu halten und auch eine angemessene Lichtkopplung zwischen den Bauelementen und eine Abfuhr von Wärme von diesen Bauelementen zu bewirken.the silicon photodetector, the one for the light emitting diodes Has required spectral sensitivity, for several years in optoelectronic Industry generally available «Suitable coupling media, such as a transparent silicone resin, have been used with success to place both the discrete components in a desired spatial relationship to be physically held in the structural unit that forms the directional line and also to provide adequate light coupling between the components and to dissipate heat from these components.

Obwohl die aus diskreten Bauelementen aufgebauten bekannten Richtungsleitungen in einer Vielzahl von industriellen und kommerziellen Anwendungen eine Vielfalt von optischen Koppelfunktionen erfüllen, führt die Art des Aufbaus dieser Baueinheiten offensichtlich nicht zu einer Massenproduktion mit sehr hohem Ausstoß, wie es bei der Herstellung monolithischer Methoden der Pail ist, bei der eine Vielzahl einzelner Bausteine chargenweise gleichzeitig hergestellt werdene Daher waren bisher die Hersteller solcher optoelektronischen Richtungsleitungen nicht in der Lage, die Vorteile der chargenweisen Herstellung von Halbleiterscheiben auszunutzen, bei der eine Vielzahl von Bausteinen gleichzeitig in einer einzigen Scheibe in einer Folge von Verfahrensschritten hergestellt werden. Es ist daher offensichtlich, daß es sehr wünschenswert wäre, wenn ein wirtschaftliches Verfahren zur chargenweisen Herstellung solcher optoelektronischen Richtungsleitungen zur Verfügung stündeοAlthough the prior art directional lines constructed from discrete components perform a variety of optical coupling functions in a variety of industrial and commercial applications, the nature of the construction of these components does not appear to result in very high volume mass production as is the case with the manufacture of monolithic methods of pail , in which a large number of individual components are produced in batches at the same time e Therefore, the manufacturers of such optoelectronic directional lines have so far not been able to exploit the advantages of batch production of semiconductor wafers, in which a large number of components are produced simultaneously in a single wafer in a sequence of process steps getting produced. It is evident, therefore, that it would be very desirable to have an economical method of manufacturing such optoelectronic directional lines in batches

o/,O/,

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Demnach, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neuartige monolithische optoelektronische Richtungsleitung zu schaffen, die die gleichen Vorteile aufweist wie die aus diskreten Komponenten hergestellten, bekannten optoelektronischen Eichtungsleitungen, bei deren Herstellung jedoch von den Vorteilen Gebrauch gemacht werden kann, die sich aus der zu einer hohen Ausbeute führenden Verfahrenstechnik ergeben, wie sie von der Halbleiter-Planartechnologie bekannt ist.Accordingly, the invention is based on the object of a to create novel monolithic optoelectronic directional line that has the same advantages such as the well-known optoelectronic alignment cables made from discrete components their manufacture, however, can be made use of the advantages that result from the at a high level Yield leading process technology, as it is known from the semiconductor planar technology.

Diese Aufgabe wird bei einer optoelektronischen Eichtungs leitung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß ein zwischen der Strahlungsquelle und dem Detektor liegender Bereich des Substrats einen Brechungsindex aufweist, der von dem Brechungsindex des Substrats verschieden ist und dadurch einen Wellenleiter bildet, der die von der Strahlungsquelle ausgehende Strahlung begrenzt und dem Detektor zuleitet·This task is achieved in an optoelectronic Eichtung line of the type described above solved that a lying between the radiation source and the detector region of the substrate has a refractive index which is different from the refractive index of the substrate and thereby forms a waveguide, the radiation emanating from the radiation source limited and fed to the detector

Die Erfindung hat auch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Richtungsleitung zum Gegenstand· Bei einer Variante dieses Verfahrens wird ein bestimmter Bereich des Substrats mit Protonen solcher Energie und solcher Menge bestrahlt, daß sie in die Oberfläche des Substrats eindringen und darin einen halbisolierenden Bereich bilden, dessen Brechungsindex von demjenigen des Substrats wesentlich abweicht.The invention also relates to a method for producing such a directional line A variant of this method is a certain area of the substrate with protons of such energy and irradiated in such an amount that they penetrate the surface of the substrate and become semi-insulating therein Form area whose refractive index differs significantly from that of the substrate.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Ionenimplantation auch dazu benutzt, die Strahlungsquelle der monolithischen optoelektronischen Richtungsleitung in Form eines planaren pn-Überganges zuIn a preferred embodiment of the invention ion implantation is also used to create the radiation source of the monolithic optoelectronic directional line in the form of a planar pn junction

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bilden. Der Strahlungsdetektor dieser Anordnung kann vorteilhaft entweder ebenfalls durch Ionenimplantation zur Bildung eines Detektors mit einem pn-übergang oder durch eine geeignete Metallaufdampftechnik gebildet werden, so daß der Detektor eine Schottky-Grenzschicht aufweist©form. The radiation detector of this arrangement can advantageously also be carried out by ion implantation to form a detector with a pn junction or by a suitable metal vapor deposition technique so that the detector has a Schottky boundary layer has ©

Demgemäß wird durch die Erfindung eine neue monolithische optoelektronische Richtungsleitung und ein neues Verfahren zu deren Herstellung angegeben« Eine solche Richtungsleitung bewirkt eine hohe Impedanztransformation zwischen den angeschlossenen Eingangs- und Ausgangskreiseno Durch die monolithische Ausbildung ist eine automatische optische Ausrichtung und ein hoher optischer Übertragungswirkungsgrad zwischen der Strahlungsquelle und dem Strahlungsdetektor gegeben» Zugleich läßt sich diese Richtungsleitung in großen Stückzahlen chargenweise leicht herstellen wie es von der Technik der planeren Halbleiter her bekannt ist· Insbesondere bei der Anwendung von passiviertem Galliumarsenid ale Substrat können nach der Erfindung Richtungsleitungen hergestellt werden, die nur geringe Kosten verursachen und aich zugleich durch eine hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer auszeichnen«,Accordingly, the invention provides a new monolithic optoelectronic directional line and a new method for producing it. Such a directional line causes a high impedance transformation between the connected input and output circuits. The monolithic design enables automatic optical alignment and high optical transmission efficiency between the radiation source and the radiation detector "given the same time, this direction line can in large quantities produced in batches easily as it's been known to the art of planeren semiconductors · in particular, in the use of passivated gallium arsenide ale substrate can directional wires are manufactured according to the invention cause only low costs and at the same time are characterized by high reliability and durability «,

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutertο Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden«,The invention is described in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing Explained o Those to be taken from the description and the drawing In other embodiments of the invention, features can be used individually or collectively in any desired manner Combination find application «,

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Pig. 1 veranschaulicht in Querschnitten die Verfahrensschritte bei der Herstellung einer dreipoligen optoelektronischen Richtungsleitung mit einem Photodetektor vom Schottky-C'yp.Pig. 1 illustrates in cross-sections the method steps in the manufacture of a three-pole optoelectronic directional line with a Schottky-C'yp photodetector.

Fig« 2 veranschaulicht wiederum in Querschnitten die einzelnen Verfahrens schritt«! bei der Herstellung einer dreipoligen optoelektrisehen Richtungsleitung mit einem Strahlungsdetektor, der einen durch Ionenimplantation erzeugten pn—Übergang aufweist«Fig «2 again illustrates in cross sections the individual procedural step «! in the manufacture of a three-pole optoelectronic directional line with a radiation detector that has a pn junction generated by ion implantation having"

Figo 3 veranschaulicht die mehrfache Anwendung der Ionenimplantation in ein Halbleitersubstrat zur Erzeugung eines hohen Grades elektrischer Isolation in einer neuartigen, vierpoligen optoelektronischen Richtungsleitung·Figo 3 illustrates the multiple use of the Ion implantation into a semiconductor substrate to produce a high level of electrical Isolation in a new, four-pole optoelectronic directional line

Fig» 4 veranschaulicht eine weitere Folge von Verfahrensschritten zur Erzeugung einer optoelektronischen Richtungsleitung mit einem epitaxialen Koppelwellenleiter zwischen Strahlungsquelle und Strahlungsdetektor·Figure 4 illustrates a further sequence of method steps for generating an optoelectronic directional line with an epitaxial coupling waveguide between the radiation source and radiation detector

Fig. 5 veranschaulicht eine Folge von Verfahrensschritten zur Herstellung einer optoelektronischen Richtungsleitung, durch die in der monolithischen epitaxialen Struktur einer optoelektronischen Richtungsleitung durch Ionenimplantation ein Strahlungsdetektor mit einem pn-Obergang gebildet wird«5 illustrates a sequence of method steps for producing an optoelectronic Directional line, through which in the monolithic epitaxial structure of an optoelectronic Directional conduction by ion implantation a radiation detector with a pn junction is formed «

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Figo 1a zeigt ein Galliumarsenid-Substrat 10 vom n-Typ mit einer Dicke in der Größenordnung von 250 bis 400 um, das einen typischen spezifischen Widerstand in der Größen-Fig. 1a shows an n-type gallium arsenide substrate 10 with a thickness of the order of 250 to 400 µm, that has a typical specific resistance in the size

-17 / -5 Ordnung von 0,01 Ohm»cm aufweist, was etwa. 10 ' Trägern/cm^ entspricht ο Vor dem Läppen und Polieren hatte das GaAs-Substrat 10 eine Dicke von etwa 500 um· Ein typisches Verfahren, das zum Läppen und Polieren der oberen Fläche des Substrates 10 geeignet ist, umfaßt einen ersten NaßschleifVorgang unter Verwendung von Aluminiumoxid (AIpO^) Schleifmittel mit einem Teilchendurchmesser von 0,5 tiBU Danach wird die obere Fläche des GaAs-Substrates 10 chemisch geätzt unter Verwendung einer handelsüblichen Lösung von Methylalkohol und Brom, während gleichzeitig das Substrat mit einem geeigneten Filz gerieben wirde Durch diese Schritte der Oberflächenbehandlung wird die Dicke des Substrats gewöhnlich um 100 bis 250 um vermindert·-17 / -5 order of 0.01 ohm »cm, which is about. 10 ' beams / cm ^ equals o Prior to lapping and polishing, the GaAs substrate 10 was approximately 500 µm in thickness. A typical process suitable for lapping and polishing the top surface of the substrate 10 involves using an initial wet grinding operation of aluminum oxide (AlpO ^) abrasive with a particle diameter of 0.5 tiBU. Thereafter, the upper surface of the GaAs substrate 10 is chemically etched using a commercially available solution of methyl alcohol and bromine while at the same time the substrate is rubbed with a suitable felt e through this Surface treatment steps, the thickness of the substrate is usually reduced by 100 to 250 µm.

Nachdem das Substrat 10 vom η-Typ in der angegebenen Weise chemisch poliert worden ist, wird es in einen Oxidationsofen gebracht, in dem eine Schicht 12 aus Siliziumdioxid aufgebracht wird, die eine Dicke von etwa 0,15 bis 0,20 um aufweist«, Das Verfahren, das zum Aufbringen der SiOg-Schicht verwendet wurde, ist das sogen. "Silox" Niedertemperatur-Glasabscheidungsverfahren, bei dem Silan und Sauerstoff in einem Oxidationsofen bei etwa 38O°C zur Reaktion gebracht werden, um Wasserstoff und Siliziumdioxid nach der folgenden Reaktionsgleichung zu erzeugen:After the η-type substrate 10 has been chemically polished in the manner indicated, it is turned into a Brought oxidation furnace in which a layer 12 of silicon dioxide is applied, which has a thickness of about 0.15-0.20 µm. The method used to apply the SiOg layer is this sucked "Silox" low temperature glass deposition process, with the silane and oxygen in an oxidation furnace about 380 ° C to react to hydrogen and silicon dioxide according to the following reaction equation to create:

I2.I 2 .

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— ο —- ο -

In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, eine nicht dargestellte Zwischenschicht aus aufgesprühtem Oxid zwischen det. xaAs-Substrat IO und der aufgebrachten Schicht 12 zu verwenden, um den durch die SiO^-Maske erzielten Oberflächenschutz für die hergestellten Bauteile zu verbessern,, Zu diesem Zweck kann beispielsweise das Substrat 10 in der Nachbarschaft eines Quarzplättchens angeordnet werden, das selbst mit energiereichen Ionen oder Protonen beschossen wird, um SiOp-Moleküle aus dem Plättchen herauszuschlagen und auf das benachbarte Substrat 10 zu sprühen«In some cases it can be useful to have an intermediate layer (not shown) made of sprayed-on oxide between det. xaAs substrate IO and the applied To use layer 12 to the surface protection achieved by the SiO ^ mask for the manufactured To improve components, for this purpose, for example the substrate 10 can be arranged in the vicinity of a quartz plate, which itself is rich in energy Ions or protons are bombarded to form SiOp molecules knock out of the platelet and spray onto the adjacent substrate 10 "

Danach wird die SiO2~Schicht 12 der Anordnung nach Fig. 1b mit einer geeigneten dünnen Schicht eines Photolackes bedecict, wie beispielsweise dem Kodak-Metall-Etch-Resist (KMER) oder dem Kodak-Thin-Film-Resist (KTFR), und gemäß bekannten photolithohraphischen Ultraviolett-Belichtungs- und Ätzverfahren entwickelt, um auf der SiOp-Schicht 12 eine nicht näher dargestellte Photolackmaske zu bilden» Diese Photolackmaske hat eine öffnung, die der öffnung in der SiOp-Sohicht 12 entspricht,, Durch Aufbringen eines geeigneten Ätzmittels, wie beispielsweise Flußsäure (HF) auf die obere Fläche der beschriebenen Struktur wird.dann dab Siliziumdioxid in dem Bereich der Öffnung 16 in Figo 1c entfernt, um auf diese Weise einen bestimmten Oberflächenabschnitt 21 des GaAs-Substrates 10 freizulegeno Statt dessen könnte auch zum Entfernen der freigelegten Siliziumoxidschicht 12 eine Hikrobearbeitung mit einem Ionenstrahl angewendet werden.Thereafter, the SiO2 ~ layer 12 of the arrangement according to FIG. 1b is covered with a suitable thin layer of a photoresist, such as, for example, the Kodak metal etch resist (KMER) or the Kodak thin film resist (KTFR), and in accordance with known photolithographic ultraviolet exposure and etching process developed in order to form a photoresist mask, not shown in detail, on the SiOp layer 12 for example, hydrofluoric acid (HF) to the upper surface of the structure described wird.dann dab silica in the area of the opening 16 in Fig o 1c removed to expose in this way a certain surface portion 21 of the GaAs substrate 10 o Instead could also for removing micromachining with an ion beam can be applied to the exposed silicon oxide layer 12.

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Das mit einer SiOp-Maske versehene Gebilde nach Fig. 1c wird dann in eine Ionenimplantationskammer gebracht, in der ein aus Zinkionen (Zn+) bestehender Ionenstrahl 18 in den freigelegten Abschnitt der Oberfläche des Galliumarsenid-Substrates 10 mit einer Teilchenenergie von etwaThe structure provided with a SiOp mask according to FIG. 1c is then brought into an ion implantation chamber in which an ion beam 18 consisting of zinc ions (Zn + ) enters the exposed section of the surface of the gallium arsenide substrate 10 with a particle energy of approximately

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30 keV und in einer Menge von etwa 10 Atomen/cm eingestrahlt wird, um einen Bereich 20 vom p-Typ zu bildeno Danach wird 4ie Siliziumoxid-Maske 12 unter Verwendung von Flußsäure entfernt und anschließend die Oberfläche des Substrates mit einer neuen Siliziumoxidschicht 22 versehen, wie es Fig. 1d zeigt. Hierzu wird wiederum das oben erwähnte Silox-Verfahren verwendete Die neu gebildete Siliziumoxidschicht 22 hat eine Dicke in der Größenordnung von 0,15 bis 0,2 Um0 Das Gebilde nach Fig. id wird in einen Glühofen gebracht, wo es etwa drei Stunden bei etwa 900°C geglüht wird, um einen pn-übergang in einer Tiefe von etwa 1,0 Um zu erzeugen· Diese rJ?iefe kann mittels der Glühzeit und Glühtemperatur variiert werden<> Bei einer Glühzeit von einer Stunde bei 9000C wurde eine Tiefe des pn-Überganges von 0,5 um erzielt» Durch dreistündiges Glühen bei 9000C konnte d:_ese Tiefe verdoppelt werden,,30 keV and irradiated in an amount of about 10 atoms / cm to form a p-type region 20. The silicon oxide mask 12 is then removed using hydrofluoric acid and the surface of the substrate is then provided with a new silicon oxide layer 22 as shown in Fig. 1d. For this purpose, again the above-mentioned method used Silox The newly formed silicon oxide film 22 has brought a thickness in the order of 0.15 to 0.2 micrometers 0 The structure of FIG. Id is in an annealing oven, where it is about three hours at about 900 ° C is annealed to a pn junction at a depth of about 1.0 · in order to generate these R J? IEFE can be varied by means of the annealing time and annealing temperature <> with an annealing time of one hour at 900 0 C was added a depth of the pn junction from 0.5 to achieved "by three-hour annealing at 900 0 C was d: _ese depth to be doubled ,,

Danach wird eine dünne Goldschicht auf die obere Fläche der SiO2-Schicht 22 aufgesprüht, wie es Fig. 1e zeigt, um eine für Protonen undurchlässige Maskenschicht 24 zu bilden» Diese Maskenschicht 24 hat eine typische Dicke in der Größenordnung von 1 bis 1,5 .«*& und wird unter Anwendung der Ionenstrahl-Mikrobearbeitungstechnik mit einer öffnung 26 versehen, so daß die in Fig. 1f dargestellte Maske entsteht· Diese Technik erfordert zunächstThereafter, a thin gold layer is sprayed onto the upper surface of the SiO 2 layer 22, as shown in FIG. 1e, in order to form a mask layer 24 which is impermeable to protons. This mask layer 24 has a typical thickness on the order of 1 to 1.5 . «* & And is provided with an opening 26 using the ion beam micromachining technique, so that the mask shown in FIG. 1f is produced. This technique requires first

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die Bildung einer nicht dargestellten Photolackschicht auf der Oberfläche der Goldschicht 24- und das anschließende Entwickeln der Photolackschicht zur Bildung einer gehärteten Photolackmaske. Diese Maske weist eine ringförmige Öffnung auf, durch die der zur Bearbeitung dienende Ionenstrahl die Goldschicht erreicht, um die freigelegten Goldabschnitte und die darunter liegenden Oxidabschnitte durch Zerstäuben zu entfernen.the formation of a photoresist layer, not shown, on the surface of the gold layer 24- and the subsequent Developing the photoresist layer to form a hardened photoresist mask. This mask has a annular opening through which the ion beam used for processing reaches the gold layer in order to achieve the to remove exposed gold sections and the underlying oxide sections by sputtering.

Das in Fig. 1f dargestellte Gebilde wird dann in eine Protonenbeschußkamner gebracht, in der energiereiche Protonen 28 durch die Öffnung 26 der Maske in das Galliumarsenid-Substrat 10 eingeschossen werden, um einen hall isolierenden ringförmigen Bereich 30 zu bildeno D:e Protonen 28 werden mit einer Energie von etwa 300 1 eV und einer Menge von etwa 2 χ 10 ^ Protonen/cm implantieit, um einen etwa 3 "m tiefen und 5 ois 10 m brei ten ringförmigen Kpnal 30 zu bildeno Die genaue Breite des Kanals 30 wird durch die gewünschte Betriebsspannung des Detektors und die Durchbruchsspannung in Galliumarsenid bestimmt» Die Durchbruchsspannung liegt in der Größen-Ordnung von 5 x 10 ■ V/cm „ Demgemäß kann angenähert ein Kanal von 1 m Breite einer am Detektor anliegenden Spannung von 10 V standhalten, während die Spannungsfestigkeit bei einer Kanalbreite von 10 "m etwa 100 V, von 100 m etwa 1000 "V beträgt uswo in linearer Weise.» Es ist offensichtlich, daß die Wirksamkeit der optischen Kopplung durch den Wellenleiterbereich vermindert wird, wenn die Breite des Kanalbereiches 30 zunimmt. Deshalb erstreckt sich der Kanalbereich 30 um etwa 2"m unter den etwa 1m tiefen lichtemittierenden pn-übergang 33ι der durch Ionenimplantation erzeugt worden ist, wie es J1Ig0 if zeigt»The structure shown in FIG. 1f is then brought into a proton bombardment chamber, in which high-energy protons 28 are injected through the opening 26 of the mask into the gallium arsenide substrate 10 in order to form a hall-insulating ring-shaped area 30 an energy of about 300 1 eV and an amount of about 2 χ 10 ^ protons / cm implantieit to form an approximately 3 "m deep and 5 ois 10 m wide annular Kpnal 30 o The exact width of the channel 30 is determined by the The desired operating voltage of the detector and the breakdown voltage in gallium arsenide are determined »The breakdown voltage is in the order of magnitude of 5 x 10 ■ V / cm at a channel width of 10 "m about 100 V, of 100 m is about 1000" is V o, etc. in a linear manner. " It is obvious that the effectiveness of the optical coupling through the waveguide region is reduced when the width of the channel region 30 increases. Therefore, the channel region 30 extends about 2 "m below the approximately 1 m deep light-emitting pn junction 33ι which has been produced by ion implantation is as it shows J 1 Ig 0 if »

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Dieser pn-übergang "bildet die Strahlungsquelle der beschriebenen monolithischen optoelektronischen Kichtungs— leiter, während der halbisolierende ringförmige Wellenleiterbereich 30 die optische Kopplung zwischen der Strahlungsquelle und dem strahlungsempfindlichen Detektor bildet, der am äußeren Hand des halbisolierenden ringförmigen Kanales 30 anzuordnen ist. Der vorstehend erwähnte Protonenbeschuß zerstört die interne Kristallstruktur des Galliumarsenid-Substrates 10, so daß der spezifische Widerstand des ringförmigen Bereiches 30 auf etwa 10 Ohm«cm erhöht wird. Dadurch erhält der ringförmige Bereich 30 einen Brechungsindex, der wesentlich größer ist als derjenige des sich darunter befindenden Substrates 1O0 Dieser bedeutende Unterschied in den Brechungsindizes -dieser benachbarten Bereiche führt zu einer guten Lichtreflexion an der Grenzfläche $1. Auf diese Weise wird eine Begrenzung der von dem pn-Ubergang seitlich emittierten Strahlung auf den ringförmigen Bereich 30 erzielt.This pn junction "forms the radiation source of the described monolithic optoelectronic conduc- tors, while the semi-insulating ring-shaped waveguide region 30 forms the optical coupling between the radiation source and the radiation-sensitive detector, which is to be arranged on the outer hand of the semi-insulating ring-shaped channel 30. The above-mentioned proton bombardment destroys the internal crystal structure of the gallium arsenide substrate 10, so that the resistivity of the annular portion 30 to about 10 ohm "cm is increased. This gives the ring-shaped region 30 has a refractive index which is substantially greater than that of the located thereunder substrate 1O 0 This significant difference in the refractive indices of these adjacent areas leads to good light reflection at the interface $ 1. In this way, the radiation emitted laterally by the pn junction is limited to the annular area 30.

Nachdem die vorstehend beschriebene Protonen-Implantation beendet ist, wird das Gebilde nach Figo 1f in einen Glühofen gebracht, in dem es zwischen 500 und 6000C während etwa einer Stunde geglüht wird. Dieser Glühschritt hat nicht notwendig die Wirkung, den halbisolierenden Bereich 30 auf eine größere Tiefe auszudehnen, als durch die Protonenimplantation bereits erreicht worden iato Auf diese Weise wird jedoch eine bessere Steuerung des spezifischen Widerstandes im Kanal 30 erreicht und es können übermäßige Beschädigungen im Galliumarsenid, die durch den Protonenbeschuß verursacht worden sind, durchAfter the proton implantation described above is completed, the structure according to Fig o 1f is placed in an annealing furnace in which it is annealed one hour between 500 and 600 0 C for about. This annealing step is not necessary, the effect of extending the semi-insulating region 30 to a greater depth than has been already achieved by the proton implantation iat o In this way, however, a better control of resistivity in the channel reaches 30 and there may be excessive damage in gallium arsenide, caused by the proton bombardment by

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die Wärmebehandlung in der -kristallstruktur beseitigt werden. Eine solche übermäßige Beschädigung würde eine übermäßige Strahlungsabsorption in dem Wellenleiter-Kopplungsbereich verursachen» Weiterhin kann es zweckmäßig sein, das Gebilde erneut mit einer SiOp-Schicht zu versehen, wie es anschließend anhand Figo 1g beschrieben werden wird, bevor dieser Schritt der Glühbehandlung vorgenommen wirdo Durch eine solche vorhergehende Oxidation würde die Oberfläche des Substrates während des Glühvorganges besser geschützt, wenn ein solcher Schutz erforderlich ist«eliminates the heat treatment in the crystal structure will. Such excessive damage would result in excessive radiation absorption in the waveguide coupling region cause »It can also be useful to re-coat the structure with a SiOp layer to be provided, as described below with reference to Figo 1g will be carried out before this step of the annealing treatment is carried out by such a previous one The surface of the substrate would be better protected during the annealing process if an oxidation such protection is necessary "

Nachdem die anhand Fig. 1f beschriebenen Verfahrensschritte des Protonenbeschusses und des Glühens beendet sind, werden die Oxidmasice 22 und die darüberliegende Goldmaske 24 mittels einer Flußsäurelösung entfernto Es hat sich herausgestellt, daß Flußsäure die SiOp-Schicht 22 befriedigend wegätzt und dabei gleichzeitig die darüberliegende Boldschicht 24- entfernt, ohne das Galliumarsenid-Substrat 10 anzugreifen. Es ist sogar möglich, die Gebilde in Flußsäure inzutauchen, so daß die Flußsäure die SiOp-Schicht seitlich unter der Goldschicht 24- hinwegätzt und dadurch die beiden Flächenmasken 22 und 24- in weniger als einer Stunde entfernt» Es sei noch erwähnt, daß die Metallschicht 24· nicht aus Gold zu bestehen braucht, sondern auch aus einem anderen Metüi.1 mit hoher Ordnungszahl bestehen kann, wie beispielsweise Wolfram, das an der SiQp-Schicht 22 gut anhaftet a After the process steps of proton bombardment and annealing described with reference to Fig. 1f have been completed, the oxide mask 22 and the gold mask 24 above it are removed by means of a hydrofluoric acid solution o It has been found that hydrofluoric acid etches away the SiOp layer 22 satisfactorily and at the same time the overlying Bold layer 24- removed without attacking the gallium arsenide substrate 10. It is even possible to immerse the structure in hydrofluoric acid so that the hydrofluoric acid etches away the SiOp layer laterally under the gold layer 24- and thereby removes the two surface masks 22 and 24- in less than an hour 24 · does not need to consist of gold, but can also consist of another metal.1 with a high atomic number, such as, for example, tungsten, which adheres well to the SiQp layer 22 a

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Nachdem die Oxid- und Goldschichfeen 22 und 24 nach Fig. 1f in der beschriebenen Weise entfernt worden sind, wird das implantierte Ionen und Protonen aufweisende Galliumarsenid-Substrat 10 erneut in den Oxidationsofen gebracht und unter Verwendung des Silox-Verfahrens auf seiner oberen Fläche mit einer weiteren Siliziumdioxid-Schicht 32 versehen, die eine Dicke von etwa 0,15 his 0,20 um hato Dann werden unter Anwendung üblicher photolithographischer Photoresistlacft-Maskierungs- und Ätzverfahren in dieser neuen Maskenschicht 32 Öffnungen 34 gebildete Danach werden auf einander gegenüberliegenden Flächen des Substrates 10 unter Anwendung üblicher Aufdampfverfahren als ohmsche Kontakte dienende Metallflächen 36 und 38 aufgebrachte Nachdem die Metallflächen 36 und 38 an der gewünschten Stelle aufgedampft worden sind und an den gegenüberliegenden- Flächen des Galliumarsenid-Substrates 10 ausreichend fest anhaften, wird das Gebilde nach Fig„ 1h in einen Glühofen gebracht, in dem die Temperatur auf einen V/ert angehoben wird, der ausreichend ist, um die Metallflächen 36 und 38 mit dem Substrat 10 zu legieren und dadurch gute ohmsche Kontakte zu bilden.After the oxide and gold fairies 22 and 24 after Fig. 1f have been removed in the manner described, the implanted ions and protons having Gallium arsenide substrate 10 is again placed in the oxidation furnace and using the Silox process on its upper surface with a further silicon dioxide layer 32 provided, which is a Thickness of about 0.15 to 0.20 µm hato then be below Use of conventional photolithographic photoresist masking After that, openings 34 formed in this new mask layer 32 and etching process are formed opposing surfaces of the substrate 10 using conventional vapor deposition methods as ohmic Contacts serving metal surfaces 36 and 38 applied After the metal surfaces 36 and 38 at the desired Place have been vapor-deposited and on the opposite surfaces of the gallium arsenide substrate 10 adhere sufficiently firmly, the structure according to FIG. 1h is placed in an annealing furnace in which the temperature rises a V / ert is raised sufficient to alloy the metal surfaces 36 and 38 with the substrate 10 and thereby to form good ohmic contacts.

Wenn für die Metallflächen 36 und 38 eine übliche Gold-Germanium-Legierung benutzt wird, führt ein Erwärmen des Gebildes auf eine Legierungstemperatur von etwa 450°C während etwa zwei Minuten zu einem sehr guten ohmschen Kontakt an der Metall-Halbleiter-Grenzfläche des in Figo 1h dargestellten Gebildes0 Es stehen Jedoch jetzt niedrigschmelzende Metallegierungen zur Verfügung, bei denen es nicht erforderlich ist, die Temperatur so hochIf a conventional gold-germanium alloy is used for the metal surfaces 36 and 38, heating the structure to an alloy temperature of about 450 ° C. for about two minutes leads to a very good ohmic contact at the metal-semiconductor interface of the FIG 1h shown structure 0 However, low-melting metal alloys are now available for which it is not necessary to keep the temperature so high

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anzuheben wie bei einer Gold-Germanium-Legierungo Beispielsweise kann eine Legierung aus 96% Indium und 4% üilber benutzt werden, in welchem !fall die zur Herstellung des ohmschen Kont;iktes verwendeten Metallflächen 36 und 38 nur auf etwa 156°C erwärmt werden müssen, um einen guten ohmschon Kontakt zur G-alliumarsenid-Oberfläche herzustellen, iitatt dessen könnte auch eine Legierung aus 75% Blei uud 25% Indium benutzt werden, in welchem Fall Temperaturen im Bereich von 275 C genügen, um gut legierte ohmsehe Kontakte zu den Metallflächen 36 und 38 herzustellen. Eine weitere Alternative ist eine Legierung, die aus 98,88% Blei, 0,9% Indium und 0,22% Gallium besteht und die eine Legierungstemperatur von etwa 325°c benötigt. In manchen Fällen kann es erwünscht sein, eine dieser mit geringeren Temperaturen auskommenden Legierungen anzuwenden, wenn die Anwendung einer Temperatur von 4-5O°C für die Gold-Germanium-Legierung die Wirkung hat, in dem Wellenleiterbereich 30 die durch den Protonenbeschuß verursachten Störungen der kristallstruktur in zu starkem Maße auszuheilen,, Es wäre möglich, daß das durch das Glühen bedingte Ausheilen den Brechungsindex des V/ellenleit erbereiches zu stark senkt und dadurch die Reflexion an den Grenzflächen des Wellenleiterbereiches zu stark vermindert.as with a gold-germanium alloy. For example, an alloy of 96% indium and 4% silver can be used, in which case the metal surfaces 36 and 38 used to produce the ohmic contact only need to be heated to about 156 ° C In order to produce a good ohmic contact to the g-allium arsenide surface, an alloy of 75% lead and 25% indium could be used instead, in which case temperatures in the range of 275 C are sufficient for well-alloyed ohmic contacts to the metal surfaces 36 and 38 to manufacture. Another alternative is an alloy that consists of 98.88% lead, 0.9% indium and 0.22% gallium and which requires an alloy temperature of around 325 ° C. In some cases it may be desirable to use one of these alloys, which come with lower temperatures, if the use of a temperature of 4-50 ° C. for the gold-germanium alloy has the effect of reducing the disturbances caused by the proton bombardment in the waveguide region 30 It is possible that the annealing caused by the annealing lowers the refractive index of the waveguide area too much and thereby reduces the reflection at the interfaces of the waveguide area too much.

Nachdem die ohmschen Kontakte 36 und 38 in der beschriebenen V/eise hergestellt worden sind, wird das Gebilde nach Fig. lh in eine übliche Metallaufdampfanlage gebracht, in der eine zur Bildung eines Schottky-Überganges geeignete Metallschicht, beispielsweise aus Aluminium, auf die verbliebene ringförmige öffnung 34-After the ohmic contacts 36 and 38 in the described V / eise have been produced, the structure according to Fig. 1h is brought into a conventional metal vapor deposition system, in one to form a Schottky transition suitable metal layer, for example made of aluminum, on the remaining annular opening 34-

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in der SiOp-Schicht 32 sxi£gesprüht wird, um auf diese Weise unter der Metallschicht 40 an der Grenzfläche zum Galliumarsenid einen Kontakt mit einer Schottky-Zone herzustellen. Statt dessen kann die zur Herstellung des Schottky-Überganges dienende Metallschicht 4-0 auch aus einer mehrlagigen Metallisierung bestehen, die beispielsweise Schichten aus Titan, Wolfram und Gold umfaßt. Eine mehrlagige Metallisierung wird häufig einer einlagigen Aluminiumschicht bevorzugt, v/eil Titan an der Grenzfläche zum Galliumarsenid einen optimalen Schottky-Übergang bildet, während Gold optimale Eigenschaften zur Herstelltmg eines Kontaktes zu äußeren Elektroden aufweist. Die Zwischenschicht aus■Wolfram bildet eine ausgezeichnete körperliche Verbindung und thermische Anpassung zwischen den äußeren Titan- und Goldschichten. Demgemäß versteht es sich, daß die in Figo Ii gezeigte Metallschicht 4-0 nur eine schomatische Darstellung ist und eine zwei-, drei- oder mehrlagige Metallisierung veranschaulichen kanno is sprayed in the SiOp layer 32 sxi £ in order in this way to produce a contact with a Schottky zone under the metal layer 40 at the interface with the gallium arsenide. Instead of this, the metal layer 4-0 used to produce the Schottky junction can also consist of a multilayer metallization which comprises, for example, layers of titanium, tungsten and gold. Multi-layer metallization is often preferred to a single-layer aluminum layer, since titanium forms an optimal Schottky junction at the interface with the gallium arsenide, while gold has optimal properties for making contact with external electrodes. The intermediate layer of ■ tungsten forms an excellent physical connection and thermal adaptation between the outer titanium and gold layers. Accordingly, it goes without saying that the metal layer 4-0 shown in FIG. II is only a schematic representation and can illustrate a two-, three- or multi-layer metallization or the like

Wenn im Betrieb eine geeignete Spannung an die Eingangsklemiae 42 und die gemeinsame Klemme 44 der in l?ig. 1i dargestellten dreipoligen Anordnung angelegt wird, welche diese Anordnung in Durchlaßrichtung beaufschlagt, fließt ein Gleichstrom über den li^htemittierenden, durch Ionenimplantation erzeugten pn-übergang 33<> Die strahlende Rekombination der Ladungsträger' im Bereich des pn-Überganges die durch diesen Vorwärtsstrom ausgelöst wird, erzeugt die Strahlung 48, die radial über den V/ellenleiLer-Kopplungsbereich 30 auf den Schottky-übergang 49 gerichtetIf, during operation, a suitable voltage is applied to the input terminal 42 and the common terminal 44 of the ? ig. 1i is applied, which acts on this arrangement in the forward direction, a direct current flows through the li ^ htemittenden pn-junction 33 generated by ion implantation , generates the radiation 48 which is directed radially via the V / ellenleiLer coupling region 30 onto the Schottky junction 49

4 0 9 8 8 3 / Cl 8 3 84 0 9 8 8 3 / Cl 8 3 8

wirdο Die Wirksamkeit des Kopplungsbereiches 30 hängt natürlich von mehreren Faktoren ab, von denen ein bedeutender die Differenz zwischen den Brechungsindizes des Bereiches 30 und des sich darunter befindenden Substrates 10 ist, wie e3 oben bereits erwähnt wurdeo Die an dem Schottky-Über^ang 49 empfangene Photonenstrahlung 48 dient dazu, Loch-Elektronen—Paare an dem in Sperrichtung beaufschlagten Schottky-Übergang 49 zu bilden, was wiederum zur Folge hat, daß der Schottky-Diodenstrom der über die Misgangsklemme 50 einer nicht dargestellten äußeren Last zufließt, erhöht wird. Dieser Strom kann beispielsweiss durch einen geeigneten Last— widerstand geleistet werien, um eine Ausgangsspannung zu erzeugen, die dann verstärkt und in üblicher V/eise weiterverarbeitet wirdo The effectiveness of the coupling region 30 naturally depends on several factors, a significant one of which is the difference between the refractive indices of the region 30 and the substrate 10 below it, as has already been mentioned above Received photon radiation 48 serves to form hole-electron pairs at the biased Schottky junction 49, which in turn has the consequence that the Schottky diode current which flows through the output terminal 50 to an external load (not shown) is increased. This current can, for example, be provided by a suitable load resistor in order to generate an output voltage which is then amplified and processed further in the usual way or the like

Der lichtemittierende pn-übergang 33 im Galliumarsenid erzeugt eine Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge von etwa 0,900 -..m, wenn die Diode in der beschriebenen Weise in Durchlaßrichtung beaufschlagt wird. Diese Wellenlänge ist der resultierenden r>hotonenenergie umgekehrt proportional, die größer ist als die Energie des verbotenen Bandes des Galliumarsenidso Daher ist die Energie der Photonen, die von dem pn-übergang 33 emittiert und über das W.sllenleiter-Kopplungselement übertragen werden, ausreichend hoch, um im Bereich des Schottky-Überganges 49 die oben erwähnten Loch-Elektronen-Paare zu erzeugen» Hierdurch wird wiederum der Ausgangs-Detektorstrom an der Ausßangsklemme 50 erzeugt, wie es oben erwähnt wurde. Bei Anordnungen, bei denen für dasThe light-emitting pn junction 33 in the gallium arsenide generates infrared radiation with a wavelength from about 0.900 - .. m if the diode is in the described Way is applied in the forward direction. This wavelength is the resulting r> hoton energy inversely proportional, which is greater than the forbidden band energy of the gallium arsenide so therefore the energy of the photons that are emitted from the pn junction 33 and via the waveguide coupling element are transmitted, sufficiently high to in the area of the Schottky junction 49 the above-mentioned hole-electron pairs to generate »This in turn generates the output detector current at the output terminal 50, as it does mentioned above. In arrangements for which

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Substrat 10 vom η-Typ Galliumphosphid— oder Galliumars enidphosphid-Halbleiter verwendet werden, sind die Wellenlängen der von den pn-Übergängen dieser anderen Stoffe emittierten Strahlung ebenfalls ausreichend kurz, um die Energie des verbotenen Bandes dieser Materialien zu überwinden,, Galliumphosphid erzeugt sichtbares rotes Licht von etwa 0,660 ;m Wellenlänge, während Galliumars enidphosphid eine Strahlung mit Wellenlängen im Bereich von etwa 0,700 · m erzeugt«Substrate 10 of the η-type gallium phosphide or gallium arsenic Enide phosphide semiconductors are used, the wavelengths are those of the pn junctions of these others Substances also emitted radiation for a short enough time to absorb the energy of the forbidden band of these materials To overcome, gallium phosphide creates visible red Light of about 0.660; m wavelength, while Galliumars enide phosphide generates radiation with wavelengths in the range of about 0.700 m «

Bei der folgenden Beschreibung der in den Figo 2 bis 5 veranschaulichten Verfahren und Gebilde wird die Beschreibung solcher Verfahrensschritte und Einzelheiten fortgelassen, die mit den anhand Fig. 1 erläuterten Verfahrensschritten und Einzelheiten übereinstimneno Schritte wie Oxidbildung, Ätzen, Polieren usw. sind den dargestellten Verfahren gemeinsam und in der Technik allgemein bekannt. Wenn jedoch diese bekannten Schritte in Einzelheiten von den oben behandelten abweichen, wie beispielsweise die Parameter bei der Teilchenimplantation, ao werden spezielle Einzelheiten wie Energie und Dosierung speziell angegebeneIn the following description of the illustrated in FIGS o 2 to 5 The method and structures according to the description is omitted such process steps and details that übereinstimnen those explained with reference to FIG. 1 process steps and details o steps as oxide formation, etching, polishing, etc., the illustrated Methods common and well known in the art. However, if these known steps differ in details from those discussed above, such as, for example, the parameters in particle implantation, specific details such as energy and dosage are specifically given

Für die Herstellung der optoelektronischen Hichtungsleitung, die in Figo 2 dargestellt ist, wird von einem Substrat 51 aus Galliumarsenid mit einer Dicke von 250 bis 4-00 m ausgegangen, das einen spezifischen Widerstand von etwa 0,01 0hmocm aufweist. Dieses Substrat 51 wird dann in einen Oxidationsofen gebracht, in dem unter Anwendung des oben beschriebenen Silox-Verfahrens eine SiO^-Schicht 52 mit einer Dicke von etwa 0,15 "bis 0,20,HmFor the production of the optoelectronic sealing line, which is shown in FIG. 2, a substrate 51 made of gallium arsenide with a thickness of 250 to 4-00 m, which has a specific resistance of about 0.01 ohm o cm, is assumed. This substrate 51 is then placed in an oxidation furnace in which, using the Silox process described above, an SiO ^ layer 52 with a thickness of about 0.15 "to 0.20 .mu.m

o/co / c

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gebildet wirdo Danach w:.rd das in Fig. 2b dargestellte Gebilde nach bekannten photolithographischen Verfahren, nämlich durch Aufbringen einer Photolackmaske und Ätzen, so behandelt, daß eine relativ großflächige Öffnung 56 gebildet wird, wie es F;.go 2c zeigt. Dann wird das in Fig. 2c dargestellte Gebilde mit energiereichen positiven Ionen 58 bestrahlt, um ti inen Implantationsbereich 60 zu bilden«. Vorzugsweise we3.*den positive Zinkionen verwendet, die in einer üblichen Ionenimplantationskammer beschleunigt werden, damit sie unter dem Einfluß einer Beschleunigungsspannung von etwa 30 keV in die freiliegende obere Fläche des in Figo 2c dargestellten Gebildes "eindringeno Die It^plantations-Dosierung hat einen typischen Wert von. is formed o Thereafter w:; shows .g o 2c, the structure shown in Figure 2b by known photolithographic method, so treated namely, by applying a photoresist mask and etching, that a relatively large opening 56 is formed as F .rd. The structure shown in FIG. 2c is then irradiated with high-energy positive ions 58 in order to form the implantation region 60. Preferably we3. * Uses the positive zinc ions, which are accelerated in a conventional ion implantation chamber, so that it has, under the influence of an accelerating voltage of about 30 keV in the exposed upper surface of in FIG o 2c illustrated structure "penetrate o It ^ plantations dosage a typical value of

16 2
10 Ionen/cm , wodurch ein Bereich 60 vom p-Typ gebildet wird. Der pn-Übergang e3»reicht nach einem anschließenden Glühvorgang eine liefe tron etwa 1,00 * m.
16 2
10 ions / cm, thereby forming a p-type region 60. After a subsequent annealing process, the pn junction e3 »is sufficient for a supply r on about 1.00 * m.

Der zuletzt genannte Glühvorgang wird vorzugsweise nach dem Entfernen der Oxidmaske 52 mittels einer Flußsäurelösung und dem folgenden Aufbringen einer weiteren Oxidschicht 62 durchgeführt., wobei wiederum das oben beschriebene üilox-Verfahren angewendet werden kann,, Diese weitere Oxidschicht 62 ist in Fig, 2d dargestellt und hat wiederum eine typische Dicke von etwa 0,15 bis 0,20 im» Das in Fig. 2d dargestellte Gebilde wird bei etwa 9000C während etwa drei Stunden geglüht, um die oben erwähnte Tiefe des pn-überganges an dem durch Implantieren von Zn-Ionen erzeugten Bereich von etwa 1 Um au erreichenThe last-mentioned annealing process is preferably carried out after removal of the oxide mask 52 by means of a hydrofluoric acid solution and the subsequent application of a further oxide layer 62, again using the above-described oil ox method. This further oxide layer 62 is shown in FIG in turn, has a typical thickness of about 0.15 to 0.20 in "in FIG. 2d structure shown is annealed at about 900 0 C for about three hours, transition pn to the above-mentioned depth of the to the by implanting Zn -Ions generated range of about 1 µm to reach au

Nachdem das in Fig„ 2d dargestellte Gebilde geglüht worden ist, wird es in eine Goldaufdampfkammer gebracht, in derAfter the structure shown in FIG. 2d has been annealed it is placed in a gold vapor deposition chamber in which

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2^253282 ^ 25328

eine dünne Goldschicht 64- mit einer Dicke von etwa 1 bis 1,5 m aufgebracht wird, wie es S1Xg. 2e zeigte "Diese Goldschicht hat wiederum den Zweck, eine Protonenimplantationsmaske zu bilden, die in der Läge ist, höheren Teilchenenergien zu widerstehen, als es die SiOp-Maske kann, die für die relativ energiearmen Zinkionen verwendet wurdeβ Die Herstellung der Goldmaske für die Protonenimplantation erfolgt in der gleichen Weise wie die oben beschriebene Herstellung der Maske nach Fig. 1f unter Verwendung der Photolacktechnik und der Mikrobearbeitun; mittels eines lonenstrahles« Nachdem die Maske mit ihrer öffnung 66 hergestellt worden ist, werden Protonen 68 hoher Energie in den Bereich des Gebildes 2f eingestrahlt, dessen Jläche im Bereich der Öffnung 66 freiliegt, um eine α etwa 5 m tiefen, durch Protonen beschädigten und dadurch halbisolierenden Bereich 70 zu schaffeno Es handele sich um einen ringförmigen Bereich, der sich um etwa 2 m unter den vorher gebildeten pn-übergang 73 erstreckte Typische Werte für diesen Schritt sind eine Beschleunigungsspannung von 300 keV und eine Dosierung von 10 ^ Protonen/cm o a thin gold layer 64 is applied with a thickness of about 1 to 1.5 m , as S 1 Xg. 2e showed "This gold layer in turn has the purpose of forming a proton implantation mask that is able to withstand higher particle energies than the SiOp mask, which was used for the relatively low-energy zinc ions. The gold mask for proton implantation is produced In the same way as the above-described production of the mask according to FIG. 1f using the photoresist technique and micromachining; by means of an ion beam. After the mask with its opening 66 has been produced, protons 68 of high energy are radiated into the area of the structure 2f whose Jläche exposed in the region of the opening 66 to an α about 5 m deep, corrupted by proton and o to provide characterized semi-insulating region 70 if it were transition pn to an annular area of the m by about 2 under the previously formed Typical values extended to 73 for this step are an acceleration voltage of 300 keV and a Dosage of 10 ^ protons / cm o

Das in Figo 2f dargestellte Gebilde wird dann mit einer Flußsäure-Ätζlösung in Berührung gebracht, wodurch die Siliziumoxidschicht 62 mit der darüber liegenden Goldschicht 64 entfernt wird, wie es oben beschrieben wurde,. Danach wird das Gebilde in einen Oxidationsofen gebracht, in dem wiederum unter Verwendung des Silox-Verfahrene eine neue üiliziumoxidschicht 76 aufgebracht wird, wie e3 Fig# 2g zeigt. Nachdem die Oxidschicht eine Dicke von etwa 0,15 bis 0,20 m erreicht hat, wird das GebildeThe structure shown in Figo 2f is then with a Hydrofluoric acid Ätζlösung brought into contact, whereby the Silicon oxide layer 62 with the overlying gold layer 64 is removed as described above. The structure is then placed in an oxidation furnace, in which again the Silox process is used a new silicon oxide layer 76 is applied, as e3 Fig # 2g shows. After the oxide layer has a thickness has reached from about 0.15 to 0.20 m, the structure

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in einen Glühofen gebracht und für etwa eine Stunde auf 500 bis 6000G erwärmt. Die neue Oxidschicht 76 schützt nicht nur die Oberfläche des Gebildes nach Fig. 2g während des Glühens, .sondern wird auch anschließend als bleibende Passivierungs-Oxidmaske auf der dreipoligen monolith,gehen optoelektronischen üichtungsleitung benutzt, die in Fig, 2h dargestellt istoplaced in an annealing furnace and heated to 500 to 600 0 G for about one hour. The new oxide layer 76 not only protects the surface of the structure according to FIG. 2g during the annealing, but is also subsequently used as a permanent passivation oxide mask on the three-pole monolithic optoelectronic sealing line, which is shown in FIG. 2h

Nach dem Glühen wird die Oxidschicht 76 gemäß Fig. 2g unter Anwendung üblicher photolithographischer "Verfahren so behandelt, daß die aus Figo 2h ersichtlichen öffnungen gebildet werden» Da alle in Fig„ 2h dargestellten metallischen Kontakte ohmsche Kontakte sind, können die Metallflächen 78» 80 und 82 in einem einzigen Arbeitsgang erzeugt werdeno Nach Aufbringen der Metallflächen wird das Gebilde nach Figo 2h in einen Ofen gebracht, um die metallischen Kontakte 78, 80 und 82 mit d>jm Galliumarsenidsubstrat bei einer bestimmten Temperatur zu legieren, die von der Art der Metallisierung abhängt» Wie oben ausgeführt, hängt die erforderliche Legierungstemperatur von den verwendeten Metallen abe Bei dem vorliegenden Auüführungsbeispiel gemäß Figo 2h kann eine Gold-Germanium-Legierung angewendet und während etwa zwei Minuten auf 4-5O0C erwärmt werden»After the annealing, the oxide layer 76 according to FIG. 2g is treated using conventional photolithographic processes in such a way that the openings shown in FIG. 2h are formed. Since all of the metallic contacts shown in FIG are generated in a single pass 82 o after application of the metal surfaces of the structure according to Fig o 2h is placed in a furnace to the metal contacts 78, 80 and 82 to alloy with d> jm gallium arsenide substrate at a certain temperature, depending on the nature of the metallization depends »as stated above, the required temperature depends on the alloy metals used from e in the present Auüführungsbeispiel according to Figo 2 h may be a gold-germanium alloy and applied for about two minutes warmed to 0 C 4-5O"

Im Betrieb ist die optoelektronische Kichtungsleitung nach Fig. 2h funktionell mit der anhand Fig. 1i beschriebenen optoelektronischen Richtungsleitung identische Der als Detektor dienende pn-übergang 83» der durch die Zinkimplantation nach Fige 2c gebildet wordenIn operation, the optoelectronic Kichtungsleitung of Fig. 2h functionally identical with the reference to Fig. 1i optoelectronic direction wiring described serving as the detector pn junction 83 'formed by the zinc implantation of FIG e 2c been

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ist, ist in Betrieb in Sperrichtung beaufschlagt, während der lichtemittierende pn-übergang 73 mit einer in Vorwärts richtung angelegten Vorspannung betrieben wirdo Die Strahlung, die von dem pn-übergang 73 emittiert wird, läuft radial durch den Wellenleiter-Kopplungsbereich 70, ei ar die Eigenschaften eines Halbisolators mit einem spezifischen Widerstand von etwa 10 0hmocm aufweist, und wird mit einer relativ hohen Kopplungswirksamkeit im Bereich des in Sperrichtung vorgespannten Detektor-Überganges 83 empfangen. Die empfangene Strahlung erzeugt Loch-Elektronen-Paare in der Nähe des pn-Überganges 83, wodurch an den Kleiimen 85 und 87 ein Detektor-Ausgangs strom erzeugt wird, wenn diese Ausgangsklemmen mit einer nicht näher dargestellten, äußeren Last verbunden sindo Das anhand Figo 2 beschriebene Verfahren ist in mancher Hinsicht dem vorher anhand Figo 1 beschriebenen Verfahren gleich und unterscheidet sich von dem letztgenannten im wesentlichen nur dadurch, daß am äußeren Rand der Anordnung ein Detektor mit einem pn-übergang anstatt mit einem Schottky-Übergang erzeugt worden istois applied in the reverse direction in operation, while the light-emitting pn junction 73 is operated with a bias voltage applied in the forward direction. The radiation emitted by the pn junction 73 runs radially through the waveguide coupling region 70, ei ar die Has properties of a semi-insulator with a specific resistance of about 10 ohm o cm, and is received with a relatively high coupling efficiency in the region of the detector junction 83 biased in the reverse direction. The received radiation generates hole-electron pairs in the vicinity of the pn junction 83, as a result of which a detector output current is generated at the terminals 85 and 87 if these output terminals are connected to an external load (not shown ) The method described is in some respects the same as the method previously described with reference to FIG. 1 and differs from the latter essentially only in that a detector with a pn junction instead of a Schottky junction has been produced on the outer edge of the arrangement

Es versteht sich, daß bei Bedarf die gegenseitigen Stellungen der vorstehend beschriebenen Strahlungsquellen und -Detektoren mit pn-Übergang vertauscht werden können, so daß der Detektor den zentralen Abschnitt der Anordnung und die Strahlungsquelle den Randbereich der Anordnung einnimmt. Es wird angenommen, daß die optische Wirksamkeit dieser vorgeschlagenen alternativen Anordnung nicht so groß ist wie die optjdehe Wirksamkeit der AnordnungenIt goes without saying that, if necessary, the mutual positions of the radiation sources described above and detectors with pn junction can be interchanged, so that the detector is the central section of the arrangement and the radiation source occupies the edge region of the arrangement. It is believed that the optical effectiveness this proposed alternative arrangement is not as great as the optjdehe effectiveness of the arrangements

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nach den Fig. 1i und 2ho Der Grund dafür besteht darin, daß "bei einem peripher en lichtemittierenden pn-übergang ein wesentlicher Teil der erzeugten Strahlung durch den äußeren Rand der Lichtquelle nach außen abgestrahlt und so verlorengehen würde. Es ist jedoch durchaus möglich, daß Einrichtungen, wie beispielsweise ein geeigneter
Reflektor nahe dem pn-übergang der strahlungsquelle,
vorgesehen werden könnten, um solche Strahlungsverluste bei der alternativen Anordnung zu verhindern«,
according to FIGS. 1i and 2h o The reason for this is that "in the case of a peripheral light-emitting pn junction, a substantial part of the radiation generated would be radiated outwards through the outer edge of the light source and thus be lost. that facilities, such as a suitable
Reflector near the pn junction of the radiation source,
could be provided in order to prevent such radiation losses with the alternative arrangement «,

Figo 3a zeigt ein Galliuiaarsenid-Substrat 90 vom n-Typ
als Ausgangsmaterial, das mit Chrom dotiert ist und einen sehr hohen spezifischen Widerstand aufweist«, Dieses
Material wird speziell für die Herstellung einer vierpoligen optoelektronischen Kichtungsleitung verwendet,
die nachstehend beschrieben werden wird«, Der spezifische Widerstand von 10' bis 10 Ohm.cm des Substrates 90 ist bedeutend höher als der spezifische Widerstand von 0,01 0hmocm, wie ihn vorstehend beschriebene Substrate 10
und 51 nach Fig. 1 bzwo 2 hatteno Chromdotierte Substrate werden von einer ü-nzahl Lieferfirmen im Handel angeboten und werden gewöhnlich dadurch hergestellt, daß Chrom der Schmelze beigefügt wird, aus der die GaAs-Einkristalle
gezogen werden, Das Chrom dient dazu, im verbotenen Band tiefliegende Haftstellen zu bilden, die Elektronen einfangen und -durch den spezifischen Widerstand des ge-
Fig. 3a shows an n-type gallium arsenide substrate 90
as a starting material that is doped with chromium and has a very high specific resistance «, this
Material is specially used for the production of a four-pole optoelectronic cable,
is described below, "The specific resistance of 10 'to 10 Ohm.cm of the substrate 90 is significantly higher than the specific resistance of 0.01 0hm o cm, as it substrates 10 described above
and 51 of FIG. 1 or 2 o o had chromium doped substrates are available from a UE umber suppliers commercially and are usually prepared by the melt chromium is added, from which the GaAs single crystals
The chromium serves to form deep-lying traps in the forbidden band, which trap electrons and - due to the specific resistance of the

7 zogenen ^riütalles auf die Größenordnung von 10' bis 107 pulled ^ riütalles to the order of 10 'to 10

0hmocm zu erhöhen, was einer Konzentration von etwa /]0y Ladungsträger/cm entspricht.0hm o cm, which corresponds to a concentration of about / ] 0 y charge carriers / cm.

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Unter Verwendung der gleichen Läpp- und Poliermethoden, wie sie oben mit Bezug auf Figo 1 beschrieben worden sind, wird das Substrat bis auf eine Dicke von 250 bis 400 '-im geläppt und polierte Danach wird eine dünne (0,15 bis 0,2< m) Siliziumdioxid-Schicht 92 auf die Oberfläche des Substrates 90 durch das oben erwähnte SiIox-Verfahren aufgebracht, wie es Fig. 3b zeigt. Dann wird die Siliziuindioxid-Schicht 92 mit einem geeigneten Photoresxstlack maskiert und anschließend geätzt, wie es in der Photolithographie üblich ist, um eine relativ große öffnung 96 zu bilden, wie sie Figo 3c zeigte Diese erste Siliziumdioxid-Schicht muß ausreichend dick sein, um für eine erste Implantation energiereicher Schwefelionen undurchlässig zu sein, die einen tiefreichenden implantierten n-Bereich 100 bildet, der in Figo 3c angedeutet i:3t„ Eine Dicke der Oxidschicht von 0,60 um ist für die Maske 92 ausreichende Typische Werte bei der Schwefelimplantation sind eine Beschleunigungsspannung von etwa 600 keV und eine Ionendosierung von etwa 10 Ionen/cm . Die Tiefe des die Schwefelionen enthaltenden implantierten Bereiches 100 nimmt etwa 3/im an, wenn die Anordnung nach der Ionenimplantation bei etwa 9000C geglüht wurdeo Dieses Glühen wird jedoch nicht sofort ausgeführt, sondern vielmehr nach einer anschliessenden Implantation von Zinkionen.Using the same lapping and polishing methods as described above with reference to FIG. 1, the substrate is lapped and polished to a thickness of 250 to 400 '-im. Thereafter, a thin (0.15 to 0.2 <m) Silicon dioxide layer 92 is applied to the surface of the substrate 90 by the above-mentioned SiIox method, as shown in FIG. 3b. Then, the Siliziuindioxid layer 92 is masked with a suitable Photoresxstlack and then etched, as is conventional in photolithography to form a relatively large opening 96, as FIG o 3c showed This first silicon dioxide layer must be sufficiently thick to to be impermeable to a first implantation of high-energy sulfur ions, which forms a deep implanted n-region 100, which is indicated in FIG an acceleration voltage of about 600 keV and an ion dosage of about 10 ions / cm. The depth of the containing sulfur ions implanted region 100 takes up about 3 / in to when the assembly was annealed after ion implantation at about 900 0 C o This annealing is not performed immediately, but rather after subsequent implantation of zinc ions.

Das in Figo 3c dargestellte Gebilde wird dann in 3?lußsäure geätzt, um die Maske 92 zu entfernen, wonach erneut das Silox-Verfahren angewendet wird, um eine weitere ßiliziumdioxid-Schicht 102 auf der Oberfläche der einmal implantierten Anordnung auf zubringen,, Dann wird in derThe structure shown in Figure 3c o is then etched in 3 lußsäure? To the mask 92 to remove, after which the Silox method is applied again to bring about a further ßiliziumdioxid layer 102 on the surface of once implanted arrangement ,, then is in the

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Siliziumdioxid-Schicht 102 eine ringförmige Öffnung angebracht, in dem übliche Verfahrensschritte der Photoresistlack-Maskierung und Ätzung angewendet werden» Das auf diese Yfeise erhaltene Gebilde ist in Figo 3d dargestellte Die öffnung 105 bestimmt die Breite des Bereiches, in dem eine Implantation von Zinkionen 108 stattfindet, die mit etwa 30 keV beschleunigt und in einer Dosis vonSilicon dioxide layer 102 attached an annular opening, in the usual process steps of photoresist masking and etching can be used. The structure obtained on this yfeise is shown in Fig. 3d The opening 105 determines the width of the area in which an implantation of zinc ions 108 takes place, which accelerates at about 30 keV and in a dose of

/ic O/ ic O

etwa 10 Ionen/cm angewendet wei'di..-ι. Dieser Schritt der Zinkimplantation ist mit den oben beschriebenen Schritten der Zinkimplantation identisch.,, Das Glühen für die Schwefel- und die Zinkimplantation erfolgt nach Abschluß der Zinkimplantation sowie nach der Reinigung der in Fig. 3d dargestellten Anordnung mit Flußsäure und anschließendem Aufbringen einer neuen Oxidschicnt, wie es Figo 3e zeigt» Das in Fig„ J>e dargestellte Gebilde mit der neuen Oxidschicht 112 wird dann in einen Glühofen gebracht, in dem es für etwa drei Stunden bei etwa 900 G geglüht wird, bevor das Aufbringen einer Goldschicht gemäß Figo 3f vorbereitet wird.about 10 ions / cm applied wei'di ..- ι. This zinc implantation step is identical to the zinc implantation steps described above. ,, The annealing for the sulfur and zinc implantation takes place after the zinc implantation has been completed and after the arrangement shown in Fig. 3d has been cleaned with hydrofluoric acid and a new oxide layer has been applied, as shown in FIG o 3e "the structure shown in Figure"J> e with the new oxide layer 112 is then placed in an annealing furnace in which it is calcined for about three hours at about 900 G before the application of a gold layer as shown in FIG o 3f is prepared.

Das Gebilde nach Figo 3f wird durch Aufbringen einer Goldschicht, Erzeugen einer Maske aus Photoresistlack und Ionenstrahl-Mikrobearbeitung hergestellt, wie es oben für die Gebilde nach den Fig.. 1f und 2f beschrieben worden isto Die Maskierung dient dazu, die Breite der ringförmigen Öffnung 116 zu bestimmen, die in Fig„ 3f dargestellt isto Durch diese öffnung 116 werden energiereiche Protonen 118 eingestrab.lt, die auch die vorher gebildeten pn-Übergänge 101 und 107 durchdringen, um einen Wellenleiter-Koppelbereich 122 mit hohem spezifischen Widerstand zu bilden, der in Figo 3g dargestelltThe structure according to Fig o 3f is prepared by applying a layer of gold generating a mask of photoresist and ion beam micromachining, as has been described above for the structure according to Fig .. 1f and 2f o The mask is used to the width of the annular To determine opening 116, which is shown in FIG. 3f. Through this opening 116, high-energy protons 118 are penetrated, which also penetrate the previously formed pn junctions 101 and 107 in order to form a waveguide coupling region 122 with a high specific resistance, the one shown in Fig o 3g

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istο Das Gebilde nach Pig. 3g weist einen halbisolierenden Bereich 122 auf, der geglüht wird, nachdem die Oberfläche des Galliumarsenid-Substrates erneut mit einer Oxidschicht 124 versehen worden isto Auch hier wird wieder das Silox-Vt cfahren benutzt, ixm die Oxidschicht 124 auf der Oberfläche des Galliumarsenid-öubstrates aufzubringen, bevor die Bereiche der Protonenimplantation während etwa einer Stunde auf etwa 500 bis 600°C erwärmt werden«.istο The structure according to Pig. 3g has a semi-insulating Area 122 which is annealed after the surface of the gallium arsenide substrate is re-coated with an oxide layer 124 has been provided o Here, too, the Silox-Vt c is used, ixm the oxide layer 124 on the surface of the gallium arsenide substrate before the areas of the proton implantation are heated to about 500 to 600 ° C for about an hour «.

Danach wird das Geb:\_ILcLe nach Fig. 3g unter Anwendung üblicher photolithographischer Verfahren maskiert, um die dargestellten öffnungen in der Siliziumdioxid-Schicht 124 zu bilden,. Danach wird eine Anzahl ohmscher Kontakte 126, 128, 130 und 132 gebildet, die sich alle auf der oberen Fläche des in Figo 3h dargestellten "Gebildes befindeno Vorteilhaft haben die Kontakte 128, 130 und 132 eine ringförmige Gestalt,,· Für diese vierpolige optoelektronische Richtungsleitung wird keine Elektrode auf der Rückseite des Substrates benötigt. Die Vorwärtsspannung für die lichtemittierenden pn-Übergänge 125 und 127 wird zwischen den Mittelkontakt 126 und den inneren Ringkontakt 128 angelegto Die als Detektor dienenden Übergänge 129 und 131 sind in Sperrrichtung durch Anlegen einer Gleichspannung zwischen den mittleren Ringkontakc 130 und den äußeren Ringkontakt vorgespanntοThereafter, the G e b: \ _ ILcL e according to FIG. 3g is masked using conventional photolithographic processes in order to form the illustrated openings in the silicon dioxide layer 124. A number of ohmic contacts 126, 128, 130 and 132 are then formed, all of which are located on the upper surface of the "structure shown in FIG. 3h. Advantageously, the contacts 128, 130 and 132 have an annular shape is required on the back of the substrate no electrode. the forward voltage across the light-emitting pn junctions 125 and 127 is between the center contact 126 and the inner ring contact o applied 128 which serve as detector transitions 129 and 131 are reverse biased by applying a DC voltage between the middle ring contact 130 and the outer ring contact biased o

Der tiefe, mit Schwefel implantierte Bereich 100 sorgt für die nötige Isolation der vierpoligen Anordnung nach Figo 3ho Die von den pn-Übergängen 125 und 127 emittierteThe deep, sulfur-implanted area 100 provides for the necessary isolation of the four-pole arrangement according to FIG. 3ho the emitted by the pn junctions 125 and 127

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Strahlung wird radial durch den halbisolierenden ringförmigen Wellenleiter-Kopplungsbereich 122 geleitet und in den Detektor-pn-Übergängen 129 und 131 gesammelt a Es ist zu beachten, daß der tiefe, mit Schwefel implantierte Bereich 100 sowohl im Flächenkontakt mit der Mittelelektrode 126 als auch der äußeren Ringelektrode 132 steht, so daß alle Betriebaspannungen an der oberen Fläche der optoelektrischen Richtungsleitung zugeführt werden könneno Diese Eigenschaft ermöglicht die Montage der Anordnung nach Fig. 3h auf vielen Typen von Sockeln, bei denen rückwärtige Kontake nicht brauchbar sind.Radiation is conducted radially through the semi-insulating annular waveguide coupling region 122 and in the pn detector transitions 129 and 131 collected a It is noted that the deep implanted with sulfur area 100 both in surface contact with the center electrode 126 and the outer ring electrode 132 is such that all Betriebaspannungen can be supplied to the upper surface of the opto-electric line direction o This property allows the assembly of the device of Fig. 3h on many types of sockets in which rear Contact Power can not be used.

Fig« 4 veranschaulicht eine Folge von Verfahrensschritten, die dazu dienen, eine optoelektronische Richtungsleitung mit epitaxialen Schottky-Übergängen herzustellen,. Wie bei den Auaführungsformen nach den Figo 1 und 2 wird von einem Substrat 140 vom η-Typ aus Galliumarsenid ausgegangen, dessen spezifischer V/iderstand etwa 0,01 OhiUocm beträgt. Auf das Substrat '.40 wird eine Epitaxialschicht 142 aufgebracht, indem eine der vielen brauchbaren Aufdampftechhiken zum Abscheiden von Galliumarsenid auf Galliumarsenid -Substraten benutzt wird«, Eine dieser Techniken ist das sogeno Arsentrichlorid-Verfahren, bei dem Wasserstoff durch Araentrichlorid geleitet wird, um elementares Arsen freizusetzen, das seinerseits mit elementarem Gallium umgesetzt wird, um dampfförmiges Galliumarsenid zu bilden, das dann auf dem Galliumarsenid-Substrat 140 abgeschieden wird. Statt dessen können epitaxiale Galliumarsenid-Scheiben der in Fig. 4a dargestellten Art von Herstellern elektronischen Material gezogen werden.4 illustrates a sequence of process steps which serve to produce an optoelectronic directional line with epitaxial Schottky junctions. As is understood from a substrate 140, η-type gallium arsenide, whose specific V / esistance is about 0.01 OhiUocm in Auaführungsformen FIGS o 1 and 2. FIG. On the substrate '.40, an epitaxial layer 142 is applied by one of the many useful Aufdampftechhiken for depositing gallium arsenide is used on gallium arsenide substrates, "One of these techniques is the so-called o arsenic trichloride method is conducted in which hydrogen by Araentrichlorid to to release elemental arsenic, which in turn is reacted with elemental gallium to form vaporous gallium arsenide, which is then deposited on the gallium arsenide substrate 140. Instead, gallium arsenide epitaxial wafers of the type shown in Figure 4a can be drawn from electronic material manufacturers.

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Nach der Ausbildung der epitaxialen Galliumarsenid-Schicht 142 wird eine dünne S&liziumdioxid-Schicht 144 auf der Außenfläche der Epitaxialschicht 142 aufgebracht» Hierzu kann wieder das oben behandelte Silox-Verfahren verwendet werden., Die Siliziumdioxid-Schicht; 144 hat eine typische Dicke im Bereich von 0,15 ^is 0,2 um» Auf die Siliziumdioxid-Schicht 144 wird dann eine nicht dargestellte Photoresistlack-Schicht aufgebracht und nach üblichen photolithographischen Verfahren behandelt, um durch selektives Ätzen in der Siliziumdioxid-Schicht eine öffnung 148 au bilden«, Dann werden durch diese öffnung hindurch Zinkionen I50 eingestrahlt, um durch Implantation der Zinkionen einen Bereich 15^· vom p-Typ zu schaffen„ Dabei werden Beschleunigungsspannungen und Dosierungen für die Zinkionen verwendet, wie sie auch bei den vorher behandelten Verfahren verwendet wurden. Danach wird die Siliziumdioxid-Haske 144 unter Verwendung von Flußsäure von dem Gebilde nach Figo 4c entfernte Anschließend wird auf die mit Zinkionen implantierte epitaxiale Galliumarsenid-Schicht eine weitere Oxidschicht 156 aufgebracht, wie es Figo 4d zeigt. Dann wird die Anordnung nach Fig. 4d bei etwa 9000G drei Stunden lang geglühteAfter the formation of the epitaxial gallium arsenide layer 142, a thin silicon dioxide layer 144 is applied to the outer surface of the epitaxial layer 142. For this purpose, the Silox process discussed above can be used again. The silicon dioxide layer; 144 has a typical thickness in the range from 0.15 to 0.2 .mu.m. A photoresist layer (not shown) is then applied to the silicon dioxide layer 144 and treated by conventional photolithographic processes in order to produce a Zinc ions 150 are then radiated through this opening in order to create a p-type region by implantation of the zinc ions Procedures were used. The silicon dioxide hash 144 is then removed from the structure according to FIG. 4c using hydrofluoric acid. A further oxide layer 156 is then applied to the epitaxial gallium arsenide layer implanted with zinc ions, as shown in FIG. 4d. Then, the arrangement according to Fig. 4d annealed for three hours at about 900 0 G

Danach wird die Oxidschicht 156 mit einem nicht dargestellten Photoresistlack maskiert, der gemäß üblichen photolithographischen Verfahren entwickelt und zur Herstellung der öffnungen 158, 160 in der neuen Oxidschicht 156 benutzt wird, wie es Fig. 4e zeigt. Danach werden die metallischen Kontakte 162 und 164 auf die Oberfläche des Gebildes aufgedampft, wie es Figo 1f zeigt. Das GebildeThereafter, the oxide layer 156 is coated with a not shown Photoresist masked according to the usual Developed photolithographic process and for the production of the openings 158, 160 in the new oxide layer 156 is used, as shown in Fig. 4e. After that, the metallic contacts 162 and 164 vapor-deposited on the surface of the structure, as Figo 1f shows. The structure

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wird dann in einen Glühofen gebracht, in dem die Kontakte 162 und 164 mit den entsprechenden, oberen und unteren Plächenabschnitten des Galliumarsenidkörpers legiert werden, um gute ohmsehe Kontakte zum Anlegen der erforderlichen Spannung an den lichtemittierenden pn-übergang 1?1 zu bildenois then placed in an annealing furnace in which contacts 162 and 164 are matched with the corresponding, upper and lower Planar sections of the gallium arsenide body are alloyed to provide good ohmic contacts for applying the required To form voltage at the light-emitting pn junction 1? 1 o

Für die Kontakte 162 und 164 kann eine Gold-Germanium-Legierung benutzt werden und es sind die vorstehend behandelten Schritte zur Behandlung der Legierung auch bei dieser Ausfuhrungsform verwendbare Nach dem Herausnehmen des Gebildes nach Figo 4f aus dem Glühofen wird eine ringförmige Metallschicht 168 zur Erzeugung eines Schottky-Überganges auf die Oberfläche der epitaxialen Galliumarsenid-Schicht in der ringförmigen U^fnung 158 aufgebracht, die zuvor in der Siliziumdioxid-üchicht erzeugt worden ist,, Demnach dient bei der monolithischen optoelektronischen Richtungsleitung, die in 3pig. 4g dargestellt ist, die Grenzfläche 169 zwischen dor Epitaxialschicht und dem Substrat zur Begrenzung der strahlung 170, die von dem licntemittierenden pn-übergang 1'?1 ausgeht, auf einen mehr oder weniger radialen Yfeg, wenn sich die Strahlung in Richtung auf den in Sperrichtung vorgespannten Schottky-Übergang an der Galliumarsenid-Metall-Grenzflache unmittelbar unter dem ringförmigen Kontakt ausbreitet» Der untere oder rückwärtige Kontiikt 164 dient als gemeinsamer Anschluß sowohl für die Vorwiirtsspannung, die an die Mittelelektrode 162 angelegt ist, als auch die Rückwärtsspannung, die an die äußere Ringelektrode 168 angelegt ist. Im übrigen ist die Viirkungsweise der optoelektronischen Richtungsleitung die gleiche, wie sie vorher für die anderen Ausführungsformen mit einem Schottky-Übergang beschrieben worden isto A gold-germanium alloy can be used for the contacts 162 and 164 and the steps discussed above for treating the alloy can also be used in this embodiment Schottky junction to the surface of the epitaxial gallium arsenide layer in the annular U ^ fnung 158 applied, which has previously been produced in the silicon dioxide üchicht ,, Accordingly serves in the monolithic optoelectronic direction line p ig in Fig.3. 4g is shown, the interface 169 between the epitaxial layer and the substrate for limiting the radiation 170, which emanates from the license-emitting pn junction 1'-1, to a more or less radial Yfeg when the radiation is in the direction of the reverse direction biased Schottky junction spreads out at the gallium arsenide-metal interface immediately below the annular contact Ring electrode 168 is applied. Otherwise, the mode of operation of the optoelectronic directional line is the same as that previously described for the other embodiments with a Schottky junction or the like

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Die in Figo 5 dargestellte Folge von Verfahrensschritten unterscheidet sich von der Folge der in Fig. 4 veranschaulichten Verfahrensschritte nur darin, daß für den Detektorteil der monolithischen optoelektronischen Richtungsleitung durch Ionenimplantation erzeugte pn-Übergänge anstatt Schottky-Übergäage verwendet warden. Demgemäß wird, nachdem die epita:xiale Galliumar3enidschicht 182 auf das 'Galliumarsenid-SuDStrat 180 aufgebracht worden ist, das Gebilde nach Fig. 5& in einen Oxidationsofen gebracht, in dem eine Siliziumdioxid-Maske 186 nach dem oben beschriebenen Silox-Verfahren hergestellt wird. Danach wird die aus F.igo 5° ersichtliche Siliziumdioxid-Maske erzeugt, die Öffnungen 188 und 190 aufweist» Durch diese Öffnungen werden dann Zinkionen 192 mit einer Beschleunigungsspannung von etwa 30 keV und mit einerThe sequence of method steps shown in FIG. 5 differs from the sequence of method steps shown in FIG. 4 only in that pn junctions produced by ion implantation are used for the detector part of the monolithic optoelectronic directional line instead of Schottky junctions. Accordingly, after the epitaxial gallium arsenide layer 182 has been applied to the gallium arsenide substrate 180, the structure according to FIG. 5 is placed in an oxidation furnace in which a silicon dioxide mask 186 is produced according to the above-described Silox process. Thereafter the apparent from F.ig o 5 ° silica mask is generated, the openings 188 and 190 'has through these apertures are then zinc ions 192 at an acceleration voltage of about 30 keV and with a

16 2 Dosierung von etwa 10 Ionen/cm implantiert.16 2 dosage of about 10 ions / cm implanted.

Nach der Implantation der Zinkionen wird die in Fig. 5c dargestellte Anordnung mit Flußsäure geätzt, um die Oxidmaske zu entfernen© Das geätzte Gebilde wird dann in einen Oxidationsofen gebracht, um eine neue Siliziumdioxid-Schicht 197 aufzubringen, die in Fig. 5d dargestellt isto Diese Oxidation erfolgt zur Vorbereitung eines folgenden Glühschrittes, während dem das Gebilde nach Fig. 5 während etwa drei Stunden bei etwa 9000G geglüht wird, um die pn-Übergänge 198 und 200 auf eine Tiefe von etwa 1 ft_m unter der Oberfläche der Epitaxialschicht 182 zu treiben»After the zinc ions have been implanted, the arrangement shown in FIG. 5c is etched with hydrofluoric acid in order to remove the oxide mask. The etched structure is then placed in an oxidation furnace in order to apply a new silicon dioxide layer 197, which is shown in FIG. 5d oxidation is carried out to prepare a subsequent annealing step, during which the structure according to Fig. annealed 5 during about three hours at about 900 0 G, the pn junctions 198 and 200 to a depth of about 1 ft_m below the surface of the epitaxial layer 182 to to drive"

Das Gebilde nach Fig. 5d wird dann aus dem Glühofen, herausgenommen und photolithographisch unter AnwendungThe structure according to Fig. 5d is then from the annealing furnace, taken out and photolithographically applied

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"bekannter Photoresistlack-Maskierungs- und Ätztechniken "behandelt, um die Mittelöffnung 202 und eine ringförmige äußere öffnung 204- in der Oxidschicht 197 zu bilden«. Danach werden die- metallischen Kontakte 206, 208 und 210 aufgedampft, so daß die in Fig. 5f dux-jjestellte Anordnung entsteht, indem bekannte Metallaufdampfverfahren verwendet werdeno Danach wird das Gebilde nach S1Xg. 5f während einer vorbestimmten Zeit und Temperatur legiert, um unter diesen metallischen Kontaktflächen gute ohmsche Kontakte herzustellen. Die oben vorgescalagenen Metallegierungen und die dazu benötigten Legierungstemperatüren können für diesen letzten Verfahrensschritt verwendet werden."Known photoresist masking and etching techniques" to form the central opening 202 and an annular outer opening 204- in the oxide layer 197 ". Thereafter, DIE metal contacts 206, 208 and 210 are deposited, so that the DUX jjestellte arrangement in Fig. 5f is created by known metal vapor deposition method used werdeno Thereafter, the fabric according to S 1 is Xg. 5f alloyed for a predetermined time and temperature in order to produce good ohmic contacts under these metallic contact surfaces. The above-mentioned metal alloys and the alloy temperatures required for them can be used for this last process step.

Es ist offensichtlich, deß die anhand der dargestellten Ausführungsbeispiele beschriebenen Verfahren in vielfältiger Weise abgewandelt werden könnsn. Beispielsweise braucht es sich bei dem anhand Fig·. 5 behandelten Verfahren nicht um die Kombination eines ^Spitaxialverfahrens mit einem Verfahren der IonenimplantatLon zu handeln, sondern es kann statt dessen ein Epitacialverfahren und ein Diffusionsverfahren kombiniert werden, bei dem sowohl der lichtemittierende als auch der als Detektor dienende pn-übergang durch Eindiffundieren von Verunreinigungen durch die Oxidmaske in die Epitaxialsc.iicht 182 gebildet werden. Eine weitere Alternative iönnti darin bestehen, die Epitaxialschicht mit einer Siliziuadioxid-Schicht zu maskieren, deren Öffnungen der gewünsciten Geometrie der zur Strahlungsemission und zur Detektion verwendeten Übergänge entsprechen, und dann auf di-3 in diesen öffnungen freiliegenden Abschnitte der Ga Lliumarsenid-Epitaxialschicht epitaxial geeignet dotierte Galliumarsenid-Schicht entgegengesetzter Leitfähigkeit aufwachsen zuIt is evident from the illustrated Embodiments of the method described can be modified in many ways. For example it is necessary with the reference to FIG. 5 procedures discussed not a combination of a ^ hospital axial procedure to act with a method of ion implantLon, instead it can be an epitacial process and a diffusion process can be combined in which both the light-emitting as well as the pn-junction serving as a detector due to the diffusion of impurities formed by the oxide mask in the epitaxial layer 182 will. Another alternative would be to to mask the epitaxial layer with a silicon dioxide layer, the openings of which have the desired geometry corresponding to the transitions used for radiation emission and detection, and then to di-3 in these openings exposed portions of the Ga Llium arsenide epitaxial layer epitaxially suitably doped gallium arsenide layer of opposite conductivity grow to

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lassen, um die als Strahlungsquelle bzw. Detektor dienenden pn-Übergänge zu bilden. Dann kann die Oxidschicht zwischen den Übergängen unter Verwendung von Plußsäure entfernt werden, um eine Struktur vom Mesa-Typ zu schaffen, bei der sich die als Strahlungsquelle und Detektor dienenden pn-Übergänge jeweils unterhalb einem epitaxialen Mesa befinden«, Die frei geätzten Bereiche zwischen den Mesas können dann mit einem zur Bildung von Wellenleiter-Kopplungsbereichen geeigneten Material gefüllt werden, um die planare Geometrie der von Strahlungsquelle, Wellenleiter und Detektor gebildeten Struktur wieder herzustellen. Endlich können geeignete und bekannte Verfahren zur Herstellung von Oxidmasken, zum Ätzen, zur Metallauf dampfung und zur Legierung benutzt werden, um die Anordnung in der oben beschriebenen Weise fertigzustellerio let to be used as a radiation source or detector to form serving pn junctions. Then the oxide layer between the junctions can be made using Plus acid removed to make a mesa-type structure to create in which the pn junctions serving as radiation source and detector are each below an epitaxial mesa «. The freely etched areas between the mesas can then be treated with a material suitable for the formation of waveguide coupling regions can be filled to the planar geometry to restore the structure formed by the radiation source, waveguide and detector. Finally, suitable and known processes for the production of oxide masks, for etching, for metal coating Steaming and alloying can be used to finish the arrangement in the manner described above

Weiterhin ist das oben anhand Fig. 3 beschriebene Verfahren nicht auf die Verwendung von Zink und Schwefel als Verunreinigungen vom p- und η-Typ für die Ionenimplantation beschränkt, sondern es können viele andere Dotierungsionen verwendet werden. Beispielsweise können andere Ionen vom p-Typ zur p-Implantaticn verwendet werden, wie beispielsweise Cadmium, Beryllium und Magnesium, während für die n-Implantation solche Ionen vom η-Typ verwendet werden wie beispielsweise Selen, Tellur, Silizium, Schwefel und Zinn, wenn die richtigen Verfahrensbedingungen eingehalten werden,, Alle diese Dotierungsstoffe sind .dazu geeignet, Strahlungsemittierende pn-Übergänge zu schaffen, deren Strahlung im Wellenlängen-The method described above with reference to FIG. 3 is also used does not refer to the use of zinc and sulfur as p- and η-type impurities for ion implantation but many other doping ions can be used. For example, can other p-type ions are used for p-implantation such as cadmium, beryllium and magnesium, while for n-implantation such ions η-type can be used such as selenium, tellurium, silicon, sulfur and tin if the correct one Procedural conditions are respected, all of these Dopants are suitable for creating radiation-emitting pn junctions, the radiation of which in the wavelength range

o/co / c

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"bereich von 0,900 "bis 1,000 '-im liegto Weiterhin sind die vorstellend "beschriebenen Verfahren nicht auf die Anwendung des Silox-Niedertemperatur_Glasabscheidungsverfahrens "beschränkt, sondern es können statt dessen andere Niedertemperatur-Glasabscheidungsverfahren verwendet werden, wie beispielsweise die pyrolitische Zersetzung von Tetraäthylorthosilikat,"range from 0.900" to 1.000 '-im o Furthermore, the processes described in the introduction are not limited to the use of the Silox low-temperature glass deposition process, but instead other low-temperature glass deposition processes can be used, such as the pyrolytic decomposition of tetraethyl orthosilicate,

Für gewisse Kombinationen von Metallen und Dotierungsmitteln, die für die erfindungsgemäßen Kicntungsleitungen verwendet werden können, kann es vorkommen, daß die entsprechenden Glüh- und Legierungsschritte solche Temperaturen erfordern, daß sie sich gegenseitig störeno Daher kann es in manchen Fällen erforderlich sein, einige oder alle der erneut erforderlichen Glüh- und Legierungsschritte zu kombinieren oder zu isolieren. Im letzten Fall sind Änderungen der beschriebenen Folge der Verfahrensschritte unausweichlich. For certain combinations of metals and dopants, which can be used for the novel Kicntungsleitungen, it may happen that the appropriate annealing and alloying steps require such temperatures that they interfere with each o Therefore, it may be necessary in some cases, some or all to combine or isolate the annealing and alloying steps required again. In the latter case, changes to the described sequence of procedural steps are inevitable.

Eine weitere mögliche Abwandlung des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung macht von einer Implantation von Ionen des η-Typs in Substrate vom p-Typ Gebrauch.Another possible modification of the method and the device according to the invention makes implantation of η-type ions in p-type substrates.

Es liegt ebenso im Rahmen der Erfindung, den dargestellten, speziellen ringförmigen Aufbau der optoelektronischen Richtungsleitungen zu änderno Beispielsweise kann es für gewisse Anwendungen solcher Kichtungsleitungen zweckmäßig sein, von der oben beschriebenen Ringstruktur abzuweichen und statt dessen mit geradlinigen abständen angeordnete,It is also within the scope of the invention to change the annular structure of the optoelectronic direction wirings shown, special o example, it may be desirable for certain applications such Kichtungsleitungen to deviate from the above-described ring structure and, instead, arranged with rectilinear distances,

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Strahlungsquelle, Detektor und Wellenleiter bildende
■Bereiche zu verwenden« Zwar wird durch die dargestellte Ringform die Wirksamkeit der Kopplung zwischen Strahlungsquelle und Detektor maximiert, was für die meisten Anwendungen solcher Richtungsleitungen erwünscht ist,
jedoch kann es sehr wohl auch erwünscht sein, eine
monolithische Scheibe nach der Herstellung in die
einzelnen Bauelemente zu zerteilen, ohne ringförmige
Bereiche umfahren zu müssen,, So kann es beispielsweise
erwünscht sein, eine spezielle Scheibe zwischen dem Bereich der Strahlungsquelle und dem Wellenleiter-Koppelbereich ode:? zwischen dem Bereich ,ies Detektors und dem Wellenleiter-Koppelbereich zu zerschneiden, um zwei Drittel des Aufbaus der optoelektronischen Richtungsleitung von dem anderen Drittel zu trennen» Diese Technik kann sehr nützlich sein, wenn eine existierende diskrete Strahlungsquelle oder ein diskreter Detektor mit einer Teilkombination von Wellenleiter und Detektor bzwo einer Teilkombination von Wellenleiter und Strahlungsquelle kombiniert werden mußo
Radiation source, detector and waveguide forming
■ Areas to be used «Although the illustrated ring shape maximizes the effectiveness of the coupling between radiation source and detector, which is desirable for most applications of such directional lines,
however, it may very well be desirable to have a
monolithic disc after manufacture into the
to divide individual components without ring-shaped
Having to drive around areas, for example
be desired, a special disk between the area of the radiation source and the waveguide coupling area ode :? between the area of the detector and the waveguide coupling area to separate two thirds of the construction of the optoelectronic directional line from the other third »This technique can be very useful when an existing discrete radiation source or a discrete detector with a partial combination of waveguides must be and detector or o a sub-combination of waveguide and radiation source combined o

Eine weitere mögliche geometrische Gestaltung besteht
in der Anwendung einer einzigen Strahlungsquelle mit
einem pn-übergang, die sich im Zentrum einer Anordnung
mit einer Vielzahl isolierter Detektoren befindet,
die im Abstand voneinander die Strahlungsquelle umgebend angeordnet sind. Beispielsweise können Detektoren, und
zwar sowohl mit Schottky- als auch mit pn-Ubergang, um
90° voneinander aitfernt in den vier Quadranten eines
Bereiches angeordnet sein, der die Strahlungsquelle mit
There is another possible geometric design
in the application of a single radiation source
a pn junction that is in the center of an arrangement
with a large number of isolated detectors,
which are arranged surrounding the radiation source at a distance from one another. For example, detectors, and
both with Schottky and with pn junction
90 ° apart in the four quadrants of one
Be arranged area that the radiation source with

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dem pn-Übergang umgibt, und dort voneinander isoliert seine Jeder Detektor könnte durch einen durch Protonenbeschuß erzeugten, von den anderen isolierten optischen Kanal mit der zentralen Strahlungsquelle verbunden sein. Statt dessen könnten auch isolierte epitaxiale Kanäle zwischen der Strahlungsquelle und den -Detektoren vorgesehen werden, indem geeignete Masken angewendet werdeno Bei einer solchen .anordnung konnten die einzelnen Detektoren getrennt voneinander an spannung gelegt werden, so daß das von der Strahlungsquelle emittierte einzige Signal von jedem Detektor getrennt gemäß den angewendeten, speziellen Detektorspannungen verarbeitet werden.Each detector could be connected to the central radiation source by an optical channel generated by proton bombardment and isolated from the other. Instead of this, isolated epitaxial channels between the radiation source and the detectors could be provided by suitable masks are applied o In such .Arrangement the individual detectors could each other are applied to voltage-separated so that the light emitted by the radiation source only signal from each Detector can be processed separately according to the specific detector voltages applied.

Durch die Erfindung wird demnach ein neuartiges Halbleiter-Bauelement geschaffen, das in der Lage ist, erhebliche Änderungen in der optoelektronischen Industrie hervorzurufen. Darüber hinaus wurde im einzelnen eine Anzahl neuer Kombinationen von Verfahrensschritten bei der Herstellung dei neuen Bauelemente offenbart« Insbesondere ist zu erwarten, daß die offenbarten '^erfahren der Protonenimplantation die Möglichkeit bieten, solche Bauelemente chargenweise in großen Stückzahlen mit geringen Kosten herzustellen, wie es bisher bei der Herstellung optoelektronischer liichtungsleitungen unmöglich war.The invention accordingly provides a new type of semiconductor component that is capable of causing significant changes in the optoelectronic industry. In addition, a number of new combinations of process steps have been detailed in the manufacture The New Devices Disclosed In particular, it is to be expected that the disclosed devices will experience proton implantation offer the possibility of such components in batches in large numbers with low Producing costs that were previously impossible in the production of optoelectronic light lines.

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Claims (1)

PatentansprücheClaims Λ ο) Optoelektronische Richtungsleitung mit einem aus Halbleitermaterial, das ein verbotenes Band mit ausgewählter Energie aufweist, bestehenden Substrat, einer in einem Bereich des Substrates von einem planaren pn-übergang gebildeten Strahlungsquelle und einem in einem anderen Bereich des Substrats gebildeten strahlungsempfindlichen Detektor, der auf die von der Strahlungsquelle emittierte, in einem bestimmten Wellenlängenbereich liegende Strahlung anspricht und eine entsprechende Ausgangsspannung erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen der Strahlungsquelle (33) und dem Detektor (4-9) liegender Bereich (30) des Substrats (1O) einen Brechungsindex aufweist, der von dem Brechungsindex des Substrats ^10) verschieden ist und dadurch einen Wellenleiter bildet, der die von der Strahlungsquelle (33) ausgehende Strahlung begrenzt und dem Detektor (4-9) zuleitet. Λ ο) Optoelectronic directional line with a substrate made of semiconductor material, which has a forbidden band with selected energy, a radiation source formed in one area of the substrate by a planar pn junction and a radiation-sensitive detector formed in another area of the substrate, which on the radiation emitted by the radiation source and lying in a certain wavelength range responds and generates a corresponding output voltage, characterized in that a region (30) of the substrate (10) lying between the radiation source (33) and the detector (4-9) has a refractive index which differs from the refractive index of the substrate ^ 10) and thereby forms a waveguide which limits the radiation emanating from the radiation source (33) and guides it to the detector (4-9). Richtungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß .der Wellenleiter von einem durch Protonenbestrahlung erzeugten, halbisolierenden Bereich (30) des Substrats (10) gebildet wird,' dessen spezifischer Widerstand wesentlich höher ist als derjenige des Substrats οDirectional line according to claim 1, characterized in that that .the waveguide by a semi-insulating one produced by proton irradiation Area (30) of the substrate (10) is formed, 'whose specific resistance is significantly higher is than that of the substrate ο Richtungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenleiter von einem Abschnitt einer in oder auf dem Substrat (140) gebildetenDirectional line according to Claim 1, characterized in that the waveguide is formed by a section one formed in or on the substrate (140) o/.O/. 409883/0838409883/0838 Epitaxialschicht (142) gebildet wird, dessen Grenzfläche zum Substrat (14-0) eine reflektierende Begrenzung bildet, welche die Strahlung (170) wenigstens zu einem erheblichen Teil auf die Epitaxialschicht (14-2) begrenzt.Epitaxial layer (142) is formed, the The interface to the substrate (14-0) forms a reflective boundary which the radiation (170) at least limited to a considerable extent to the epitaxial layer (14-2). H-o Richtungsleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (49) von einer Metallschicht (4-0) gebildet wird, die auf eine dem Wellenleiter (30) benachbarte Fläche des Substrats (1O) aufgebracht ist. Ho directional line according to one of the preceding claims, characterized in that the detector (49) is formed by a metal layer (4-0) which is applied to a surface of the substrate (10) adjacent to the waveguide (30). 5o. Richtungsleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (83) von einem dem Wellenleiter (70) benachbarten planaren pn-Übergang gebildet wird.5o. Directional line according to one of claims 1 to 3 » characterized in that the detector (83) is separated from a planar one adjacent to the waveguide (70) pn junction is formed. Verfahren zur Herstellung einer Richtungsleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein bestimmter Bereich des Substrats (1O) mit Protonen, solcher Energie und solcher Menge bestrahlt wird, daß sie in die Oberfläche des Substrats eindringen und darin einen halbisolierenden Bereich (30) bilden, dessen Brechungsindex von demjenigen des Substrats wesentlich abweicht.Method of making a directional line according to claim 2, characterized in that a certain area of the substrate (1O) with protons, such energy and amount is irradiated that they penetrate into the surface of the substrate and forming therein a semi-insulating region (30) whose refractive index is different from that of the substrate differs significantly. 7. Verfahren zur Herstellung einer Richtungsleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Strahlungsquelle ein bestimmter Bereich (20) des Substrats (1O) mit den Leitfähigkeitstyp bestimmenden Ionen (18) solcher Energie und in solcher Menge bestrahlt wird, daß eim strahlungsemittierender pn-Übergang (33) entsteht, und7. A method for producing a directional line according to claim 1 or 2, characterized in that that to form the radiation source a certain area (20) of the substrate (1O) with the conductivity type determining ions (18) of such energy and is irradiated in such an amount that eim radiation-emitting pn junction (33) arises, and 409883/0838409883/0838 anschließend das Substrat (1O) so lange bei einer ausreichenden Temperatur geglüht wird, daß die implantierten Verunreinigungen aktiviert werden und in de. Nachbarschaft des pn—Überganges eine strahlende Rekombination stattfinden kaniiothen the substrate (1O) is annealed at a sufficient temperature for so long that the implanted impurities are activated and in de. Neighborhood of the pn junction one radiant recombination take place kaniio 8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (1O) mit Zinkionen (iö) bestrahlt wird.8. The method according to claim 7 »characterized in that that the substrate (1O) is irradiated with zinc ions (iö) will. 9* Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in das Substrat (90) bis zu einer ausgewählten Tiefe Schwefelionen (98) implantiert werden, bevor einer der Strahlungsquellen-, Dioden- oder Vellenleiterbereiche gebildet wird, um eine elektrisch isolierende Sperrschicht (1O1) zwischen den Bereichen der Bauelemente und den übrigen Abschnitten des Substrates zu bilden.9 * Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the substrate (90) Sulfur ions (98) are implanted to a selected depth before one of the radiation source, Diode or waveguide areas is formed to create an electrically insulating barrier layer (1O1) between to form the areas of the components and the remaining sections of the substrate. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle als ringförmiger pn-Übergang (125, 127) innerhalb eines äußeren, den Detektor "bildenden pn-Uberganges (129, 1pi) hergestellt und der Bereich (122) zwischen den beiden pn-Übergängen mit Protonen bestrahlt wird, um eine wirksame Strahlungskopplung zwischen Strahlungsquelle und Detektor herzustellen.10. The method according to any one of claims 6 to 9 »thereby characterized in that the radiation source as an annular pn junction (125, 127) within a outer pn junction (129, 1pi) forming the detector "and the area (122) between the both pn junctions is irradiated with protons to ensure effective radiation coupling between the radiation source and manufacture detector. 409883/0838409883/0838 3*3 * LeerseiteBlank page
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