DE60210587T2

DE60210587T2 - Herstellungsverfahren für optische vorrichtungen und verbesserungen

Info

Publication number: DE60210587T2
Application number: DE60210587T
Authority: DE
Inventors: Haig John MARSH; Duncan Stewart North Kelvinside MCDOUGALL; James Craig Bishopton HAMILTON; Peter Olek KOWALSKI
Original assignee: University of Glasgow
Current assignee: University of Glasgow
Priority date: 2001-02-01
Filing date: 2002-02-01
Publication date: 2007-01-25
Anticipated expiration: 2022-02-02
Also published as: GB2371919B; EP1364392A2; GB2371919A; CN1287424C; JP4210741B2; ATE323328T1; WO2002061814A2; EP1364392B1; GB0102536D0; RU2003126493A; AU2002226593A1; WO2002061814A3; CN1496579A; RU2291519C2; CA2435964A1; JP2004527106A; DE60210587D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von optischen Vorrichtungen und insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, die Herstellung von integrierten optischen Vorrichtungen oder optoelektronischen Vorrichtungen, beispielsweise optoelektronischen Halbleiterbausteinen, wie beispielsweise Laserdioden, optischen Modulatoren, optischen Verstärkern, optischen Schaltern, optischen Detektoren und dergleichen. Die Erfindung betrifft des Weiteren Optoelektronische Integrierte Schaltkreise (OEICs) und Photonische Integrierte Schaltkreise (PICs), die solche Vorrichtungen enthalten.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Quantenmuldenvermischung (QMV) ist ein Prozess, von dem berichtet wurde, dass er einen gangbaren Weg zur monolithischen optoelektronischen Integration darstellt. QMV kann in III-V-Halbleitermaterialien ausgeführt werden, beispielsweise Aluminium-Gallium-Arsenid (AlGaAs) und Indium-Gallium-Arsenid-Phosphid (InGaAsP), die auf binären Substraten, beispielsweise Gallium-Arsenid (GaAs) oder Indium-Phosphid (InP), aufgewachsen werden können. QMV verändert den Bandabstand einer unbehandelten Struktur durch Interdiffusion von Elementen einer Quantenmulde (QM) und zugehöriger Grenzen, so dass eine Legierung aus den einzelnen Bestandteilen entsteht. Die Legierung hat einen Bandabstand, der größer ist als der Bandabstand der unbehandelten QM. Jegliche optische Strahlung (Licht), die in der QM erzeugt wird, wo keine QMV stattgefunden hat, kann daher durch eine QMV oder "vermischte" Legierungsregion passieren, die für diese optische Strahlung praktisch durchlässig ist.
In der Literatur sind verschiedene QMV-Techniken beschrieben worden. Beispielsweise kann QMV durch Hochtemperaturdiffusion von Elementen wie beispielsweise Zink in ein Halbleitermaterial, das eine QM enthält, ausgeführt werden.
QMV kann ebenso durch Implantierung von Elementen wie beispielsweise Silizium in ein QM-Halbleitermaterial ausgeführt werden. Bei einer solchen Technik trägt das Implantierungselement Punktdefekte in die Struktur des Halbleitermaterials ein, die durch das Halbleitermaterial hindurchbewegt werden, wobei ein Vermischen in der QM-Struktur durch einen Hochtemperatur-Ausheilungsschritt hervorgerufen wird.
Über solche QMV-Techniken wurde in "Applications of Neutral Impurity Disordering in Fabricating Low-Loss Optical Waveguides and Integrated Waveguide Devices", Marsh und Mitarbeiter, Optical and Quantum Electronics, 23, 1991, s941–s957, berichtet.
Bei diesen Techniken gibt es das Problem, dass, obgleich die QMV den Bandabstand des Halbleitermaterials nach dem Aufwachsen verändert (erhöht), residuelle Diffusions- oder Implantierungsdotanden infolge des Freie-Ladungsträger-Absorptionskoeffizienten dieser Dotierungselemente große Verluste eintragen können.
Eine weitere in der Literatur besprochene QMV-Technik, die ein Vermischen erzeugt, ist die störatomfreie Lückendiffusion (Impurity Free Vacancy Diffusion – IFVD). Bei der IFVD ist die obere Deckschicht der III-V-Halbleiterstruktur in der Regel GaAs oder Indium-Gallium-Arsenid (InGaAs). Auf der oberen Schicht wird ein Siliciumdioxidfilm (SiO₂) abgeschieden. Ein anschließendes thermisches Ausheilen des Halbleitermaterials bewirkt ein Aufbrechen von Verbindungen in der Halbleiterlegierung und ein Auflösen von Galliumionen oder -atomen, die für Siliciumdioxid (SiO₂) anfällig sind, in das Siliciumdioxid, so dass Lücken in der Deckschicht zurückbleiben. Die Lücken diffundieren dann durch die Halbleiterstruktur, wodurch eine Schichtvermischung, beispielsweise in der QM-Struktur, hervorgerufen wird.
Über IFVD wurde in "Quantitative Model for the Kinetics of Compositional Intermixing in GaAs-AlGaAs Quantum-Confined Heterostructures" von Helmy und Mitarbeitern, IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Band 4, Nr. 4, Juli/August 1998, Seiten 653–660, berichtet.
Eine QMV-Technik, bei der eine dünne Schicht aus aufgesputtertem SiO₂ abgeschieden und anschließend eine Hochtemperaturausheilung ausgeführt wird, ist in "A universal damage induced technique for quantum well intermixing" von Kowalski und Mitarbeitern, Applied Physics Letters, Band 72, Nr. 5, 2. Februar 1998, Seiten 581–583, offenbart.
Es ist eine Aufgabe wenigstens eines Aspekts der vorliegenden Erfindung, wenigstens einen der oben angesprochenen Nachteile bzw. wenigstens eines der oben angesprochenen Probleme des Standes der Technik zu beseitigen oder wenigstens zu mindern.
Es ist des Weiteren eine Aufgabe wenigstens eines Aspekts der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer optischen Vorrichtung mittels eines verbesserten QMV-Prozesses bereitzustellen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist in Anspruch 1 definiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Vorrichtung bereitgestellt, wobei ein Vorrichtungskörperabschnitt, aus dem die Vorrichtung herzustellen ist, eine Quantenmuldenstruktur (QM-Struktur) enthält, wobei das Verfahren den Schritt des Verarbeitens des Vorrichtungskörperabschnitts in einer solchen Weise enthält, dass ausgedehnte Defekte wenigstens in einem Abschnitt des Vorrichtungskörperabschnitts ausgebildet werden.
Jeder ausgedehnte Defekt kann als ein struktureller Defekt verstanden werden, der mehrere benachbarte "Punkt"-Defekte umfasst.
Der Schritt des Verarbeitens des Vorrichtungskörperabschnitts umfasst das Ausführen einer Plasmaätzung auf dem Vorrichtungskörperabschnitt. Vorzugsweise und vorteilhafterweise kann der Schritt des Ausführens einer Plasmaätzung auf dem Vorrichtungskörperabschnitt in einer Sputtervorrichtung ausgeführt werden. In dem Schritt des Sputterns von dem Vorrichtungskörperabschnitt kann ein Magnetfeld um den Vorrichtungskörperabschnitt herum erzeugt werden. In dem Schritt des Sputterns von dem Vorrichtungskörperabschnitt kann eine Magnetron-Sputtervorrichtung verwendet werden.
In dem Schritt des Ausführens einer Sputterätzung auf dem Vorrichtungskörperabschnitt kann eine (umgekehrte) elektrische Vorspannung an eine Elektrode, auf der der Vorrichtungskörperabschnitt angeordnet ist, angelegt werden, um eine "Vorätzung" oder Reinigung des Vorrichtungskörperabschnitts zu erreichen. Vorzugsweise erfolgt die Sputterätzung über einen Zeitraum zwischen 0,5 und 10 Minuten bei einer Leistung zwischen 300 und 750 Watt bei einem Sputterdruck zwischen 1 und 5 μm Quecksilbersäule (0,1 und 0,7 Pa).
Das Verfahren kann den bevorzugten Schritt des Abscheidens einer dielektrischen Schicht auf wenigstens einem weiteren Abschnitt des Vorrichtungskörperabschnitts enthalten. Die dielektrische Schicht kann deshalb als eine Maske beim Definieren des wenigstens einen Abschnitts dienen. Das Verfahren kann des Weiteren den anschließenden Schritt des Abscheidens einer weiteren dielektrischen Schicht auf der dielektrischen Schicht und/oder auf dem wenigstens einen Abschnitt des Vorrichtungskörperabschnitts beinhalten.
Vorteilhafterweise können die dielektrische Schicht und/oder die weitere dielektrische Schicht mittels einer Sputtervorrichtung abgeschieden werden. Alternativ können die dielektrische Schicht und/oder die weitere dielektrische Schicht auch mit einer anderen Technik als mit einer Sputtervorrichtung abgeschieden werden, beispielsweise mittels plasmaverstärkter chemischer Dampfabscheidung (PVCDA). Durch beide dieser Abscheidungstechniken wird wenigstens eine gering-beschädigte dielektrische Schicht erzeugt, die einen benachbarten Abschnitt des Vorrichtungskörperabschnitts nicht wesentlich beeinflusst.
Die eine oder die mehreren dielektrischen Schichten können vorteilhafterweise im Wesentlichen Siliciumdioxid (SiO₂) umfassen oder können ein anderes dielektrisches Material wie beispielsweise Aluminiumoxid (Al₂O₃) umfassen.
Die Sputtervorrichtung enthält vorzugsweise eine Kammer, die im Wesentlichen mit einem Edelgas wie beispielsweise Argon, vorzugsweise mit einem Druck von etwa 2 Mikron Quecksilbersäule (0,3 Pa), oder einer Mischung aus Argon und Sauerstoff, beispielsweise in den Anteilen 90 %/10 %, befüllt sein kann.
Der oder die Schritte des Abscheidens der einen oder der mehreren dielektrischen Schichten kann einen Teil eines Quantenmuldenvermischungsprozesses (QMV-Prozesses) umfassen, der für die Herstellung der Vorrichtung verwendet wird. Der QMV-Prozess kann das Durchführen einer störatomfreien Leerstellen-Fehlordnung (Impurity-Free Vacancy Disordering-IFVD) umfassen.
Vorzugsweise beinhaltet das Herstellungsverfahren des Weiteren den anschließenden Schritt des Ausheilens des Vorrichtungskörperabschnitts, der die dielektrische Schicht enthält, bei einer erhöhten Temperatur.
Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass durch die Ausführung des Plasmaätzens auf dem Vorrichtungskörperabschnitt als einen Schritt in einer QMV-Technik wie beispielsweise IFVD – vorzugsweise unter Verwendung einer Sputtervorrichtung – augenscheinlich schadensinduzierte ausgedehnte Defekte in den wenigstens einen Abschnitt auf dem Vorrichtungskörperabschnitt eingetragen werden. Der wenigstens eine Abschnitt kann beispielsweise wenigstens einen Teil einer oberen oder "Deck"-Schicht umfassen. Es wird angenommen, dass die Schädigung die Folge des Aufbrechens von Verbindungen in der Deckschicht vor dem Ausheilen – beispielsweise dem Anlegen von Wärmeenergie durch schnelles thermisches Ausheilen – ist, wodurch der Übergang von Gallium aus dem wenigstens einen Abschnitt beispielsweise in die weitere dielektrische Schicht behindert wird.
Das Herstellungsverfahren umfasst vorzugsweise des Weiteren die folgenden vorangehenden Schritte:
Bereitstellen eines Substrats;
Aufwachsen auf dem Substrat:
einer ersten optischen Überzugsschicht;
einer Kernführungsschicht, die eine Quantenmuldenstruktur (QM-Struktur) enthält;
einer zweiten optischen Überzugsschicht.
Die erste optische Überzugsschicht, die Kernführungsschicht und die zweite optische Überzugsschicht können durch Molekularstrahlepitaxie (MSE) oder metall-organische chemische Dampfabscheidung (MOCDA) aufgewachsen werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann das Verfahren die folgenden Schritte umfassen:
Abscheiden der dielektrischen Schicht auf einer Oberfläche des Vorrichtungskörperabschnitts; und
Ausbilden einer Photoresist-Struktur auf einer Oberfläche der dielektrischen Schicht und Abheben wenigstens eines Teils des Photoresists, so dass die dielektrische Schicht auf dem wenigstens einen weiteren Abschnitt des Vorrichtungskörperabschnitts hergestellt wird.
Bei der bevorzugten Ausführungsform kann das Verfahren des Weiteren den Schritt des Abscheidens der weiteren dielektrischen Schicht auf einem Abschnitt der Oberfläche des Vorrichtungskörpers und auf einer Oberfläche der dielektrischen Schicht vor dem Ausheilen beinhalten.
Bei der bevorzugten Ausführungsform kann die dielektrische Schicht eine Vermischungskappe umfassen, während der wenigstens eine Abschnitt des Vorrichtungskörperabschnitts und/oder die weitere dielektrische Schicht eine Vermischungsunterdrückungskappe umfassen. Die Dicke der einen oder der mehreren dielektrischen Schichten kann zwischen 10 und 1000 nm betragen. Besonders bevorzugt beträgt die Dicke der dielektrischen Schichten 200 oder 300 nm.
Ein anschließender Ausheilungsschritt kann bei einer Temperatur zwischen 700°C und 1000°C über eine Dauer zwischen 0,5 und 5 Minuten stattfinden, besonders bevorzugt zwischen 800 und 1000°C, und bei einer Ausführungsform bei im Wesentlichen 900°C über eine Dauer von etwa 1 Minute.
Gemäß einem ersten Beispiel, das keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, wird ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Vorrichtung bereitgestellt, wobei ein Vorrichtungskörperabschnitt, aus dem die Vorrichtung herzustellen ist, eine Quantenmuldenstruktur (QM-Struktur) enthält, wobei das Verfahren den Schritt des Ausführens einer Plasmaätzung auf dem Vorrichtungskörperabschnitt enthält. Der Schritt des Ausführens einer Plasmaätzung auf dem Vorrichtungskörperabschnitt erfolgt vorzugsweise mittels einer Sputtervorrichtung.
Gemäß einem zweiten Beispiel, das keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, wird eine optische Vorrichtung bereitgestellt, die mittels eines Verfahrens entweder gemäß der vorliegenden Erfindung oder gemäß dem ersten Beispiel hergestellt ist. Die optische Vorrichtung kann eine integrierte optische Vorrichtung oder eine optoelektronische Vorrichtung sein.
Der Vorrichtungskörperabschnitt kann in einem III-V-Halbleitermaterialsystem hergestellt sein. Bei einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform kann das III-V-Halbleitermaterialsystem ein System auf Gallium-Arsenid-Basis (GaAs) sein und kann mit einer oder mehreren Wellenlängen von im Wesentlichen zwischen 600 nm und 1300 nm arbeiten. Alternativ kann das III-V-Halbleitermaterialsystem ein System auf Indium-Phosphid-Basis sein und kann mit einer oder mehreren Wellenlängen von im Wesentlichen zwischen 1200 nm und 1700 nm arbeiten. Der Vorrichtungskörperabschnitt kann wenigstens teilweise aus Aluminium-Gallium-Arsenid (AlGaAs) und/oder Indium-Gallium-Arsenid (InGaAs), Indium-Gallium-Arsenid-Phosphid (InGaAsP), Indium-Gallium- Aluminium-Arsenid (InGaAlAs) und/oder Indium-Gallium-Aluminium-Phosphid (InGaAlP) bestehen.
Der Vorrichtungskörperabschnitt kann ein Substrat umfassen, auf dem eine erste optische Überzugsschicht, eine Kernführungsschicht und eine zweite optische Überzugsschicht angeordnet sind. Vorzugsweise ist die Quantenmuldenstruktur (QM-Struktur) innerhalb der Kernführungsschicht angeordnet. Die unbehandelte Kernführungsschicht kann einen kleineren Bandabstand und einen höheren Brechungsindex aufweisen als die erste und die zweite optische Überzugsschicht.
Gemäß einem dritten Beispiel, das keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, wird ein optischer integrierter Schaltkreis, ein optoelektronischer integrierter Schaltkreis (OEIC) oder ein photonischer integrierter Schaltkreis (PIC) bereitgestellt, der wenigstens eine optische Vorrichtung gemäß dem zweiten Beispiel enthält.
Gemäß einem vierten Beispiel, das keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, wird ein Vorrichtungskörperabschnitt (eine "Probe") bereitgestellt, wenn die Verwendung in einem Verfahren entweder gemäß der vorliegenden Erfindung oder gemäß dem ersten Beispiel erfolgt.
Gemäß einem fünften Beispiel, das keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, wird eine Materialscheibe bereitgestellt, die wenigstens einen Vorrichtungskörperabschnitt enthält, wenn die Verwendung in einem Verfahren entweder gemäß der vorliegenden Erfindung oder gemäß dem ersten Beispiel erfolgt.
Gemäß einem sechsten Beispiel, das keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, wird eine Plasmaätzvorrichtung bereitgestellt, wenn die Verwendung in einem Verfahren gemäß dem ersten Beispiel erfolgt. Bei der Sputtervorrichtung handelt es sich vorzugsweise um einen Sputterer, bei dem es sich um eine Magnetron-Sputtervorrichtung handeln kann.
Gemäß einem siebenten Beispiel, das keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, wird die Verwendung einer Sputtervorrichtung in einem Verfahren gemäß entweder der vorliegenden Erfindung oder gemäß dem ersten Beispiel vorgesehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es werden nun Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung lediglich beispielhaft und anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Seitenansicht eines unbehandelten Vorrichtungskörperabschnitts zur Verwendung in einem Verfahren zur Herstellung einer optischen Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Seitenansicht einer optischen Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die aus dem Vorrichtungskörperabschnitt von 1 hergestellt wurde.
3 ist eine schematische Ansicht von Bandabstandsenergien eines Teils des Vorrichtungskörperabschnitts von 1, wobei der Teil eine Kernschicht mit einer darin ausgebildeten Quantenmulde (QM) umfasst.
4 ist eine schematische Ansicht (ähnlich 3) von Bandabstandsenergien eines entsprechenden Teils der optischen Vorrichtung von 2 bei Quantenmuldenvermischung (QMV).
5(a) bis (g) zeigen eine Reihe schematischer Seitenansichten eines Vorrichtungskörperabschnitts während verschiedener Schritte eines Verfahren zur Herstellung der optischen Vorrichtung von 2.
6 ist eine vereinfachte schematische Darstellung einer Magnetron-Sputtervorrichtung, die sich zur Verwendung in dem Verfahren zur Herstellung gemäß den Figuren (a) bis (g) eignet.
7 ist eine detailliertere schematische Darstellung der Magnetron-Sputtervorrichtung von 6.
8(a) und (b) sind detailliertere schematische Seitenansichten des Vorrichtungskörperabschnitts der 5(a) bis (g) vor und nach dem in 5(g) gezeigten Ausheilungsschritt.
9(a) bis (c) sind schematische Darstellungen verschiedener möglicher Konfigurationen der Magnetron-Sputtervorrichtung von 6.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Wenden wir uns zunächst 1 zu, wo ein Vorrichtungskörperabschnitt, allgemein mit 5 bezeichnet und im unbehandelten Zustand, zur Verwendung in einem Verfahren zur Herstellung einer optischen Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. Die optische Vorrichtung ist eine integrierte optische Vorrichtung oder eine optoelektronische Vorrichtung.
Der Vorrichtungskörperabschnitt 5 ist zweckmäßigerweise in einem III-V-Halbleitermaterialsystem hergestellt, ganz besonders bevorzugt als Gallium-Arsenid (GaAs), und arbeitet mit einer oder mehreren Wellenlängen von im Wesentlichen zwischen 600 und 1300 nm, oder alternativ, wenn auch weniger bevorzugt, Indium-Phosphid (InP), und arbeitet mit einer oder mehreren Wellenlängen von im Wesentlichen zwi schen 1200 und 1700 nm. Der Vorrichtungskörperabschnitt 5 kann wenigstens teilweise aus Aluminium-Gallium-Arsenid (AlGaAs) und/oder Indium-Gallium-Arsenid (InGaAs), Indium-Gallium-Arsenid-Phosphid (InGaAsP), Indium-Aluminium-Gallium-Arsenid (InGaAlAs) und/oder Indium-Gallium-Aluminium-Phosphid (InGaAlP) hergestellt sein. Bei dieser beschriebenen ersten Ausführungsform besteht der Vorrichtungskörperabschnitt aus AlGaAs.
Der Vorrichtungskörperabschnitt 5 kann einen Teil einer Halbleiterscheibe bilden, zusammen mit mehreren anderen, möglicherweise gleichen optischen Vorrichtungen, die nach der Verarbeitung von der Scheibe abgespalten werden kann. Der Vorrichtungskörperabschnitt 5 umfasst ein Substrat 10, auf dem eine erste optische Überzugsschicht 15, eine Kernführungsschicht 20 und eine zweite optische Überzugsschicht 25 angeordnet sind. Eine Quantenmuldenstruktur (QM-Struktur) 30, die wenigstens eine Quantenmulde enthält, ist in der unbehandelten Kernführungsschicht 20 angeordnet. Auf der zweiten optischen Überzugsschicht 25 ist eine Deckschicht 35 angeordnet.
Es ist zu erkennen, dass die unbehandelte Kernführungsschicht 20 einen kleineren Bandabstand und einen höheren Brechungsindex hat als die erste und die zweite optische Überzugsschicht 15 bzw. 25.
Insbesondere ist der im vorliegenden Text beschriebene Prozess zur Verwendung in Verbindung mit einem InGaAs-InAlGaAs-InP-Material, das mit 1450 bis 1550 nm abstrahlt, optimiert, dessen Struktur in der folgenden Tabelle angegeben ist:
Die obigen Parameter beziehen sich auf mittels metall-organischer Dampfphasenepitaxie (Metal-Organic Vapour Phase Epitaxy – MOVPE) aufgewachsenes Material mit einer bevorzugten Dicke und einem bevorzugten Dickenbereich. Bei InGaAs-InGaAsP-InP-Material wird die Kernführungsschicht 20 InAlGaAs durch InGaAsP mit ähnlichen Eigenschaften, beispielsweise Bandabstand, ersetzt. Bei mittels Molekularstrahlepitaxie (MSE) aufgewachsenem Material wird der Dotand vom p-Typ zu Be, während andere Parameter gleich bleiben.
Wenden wir uns nun 2 zu, wo eine optische Vorrichtung gezeigt ist, die allgemein mit 40 bezeichnet ist und die aus dem Vorrichtungskörperabschnitt 5 von 1 mittels eines Verfahrens hergestellt ist, auf das im Folgenden näher eingegangen wird. Wie aus 2 zu entnehmen ist, umfasst die Vorrichtung 40 eine aktive Region 45 und eine passive Region 50. Bei dieser Ausführungsform umfasst die aktive Region 45 einen Quantenmuldenverstärker (QM-Verstärker). Es versteht sich jedoch, dass die aktive Region 45 bei anderen Ausführungsformen einen Laser, einen Modulator, einen Schalter, einen Detektor oder eine gleichartige (elektrisch gesteuerte) optische Vorrichtung umfassen kann. Des Weiteren umfasst die passive Region 50 einen verlustarmen Wellenleiter, aus dem die Quantenmuldenstruktur 30 wenigstens teilweise mittels einer Quantenmuldenvermischungstechnik (QMV-Technik) entfernt wurde, wie im Weiteren noch näher beschrieben wird.
Die Vorrichtung 40 hat eine ausgezeichnete Ausrichtung zwischen den Wellenleitregionen der aktiven Region 45 und der passiven Region 50 in der Kernschicht 20 und hat einen Reflexionskoeffizienten zwischen der aktiven Region 45 und der passiven Region 50, der im Wesentlichen vernachlässig werden kann (in der Größenordnung von 10^–6). Des Weiteren ist eine Modenanpassung zwischen der aktiven Region 45 und der passiven Region 50 ein intrinsisches Merkmal der Vorrichtung 40.
In der Regel ist das Substrat 10 mit einem Dotanden vom n-Typ mit einer ersten Konzentration dotiert, während die erste Überzugsschicht 15 mit einem Dotanden vom n-Typ mit einer zweiten Konzentration dotiert ist. Des Weiteren ist die Kernschicht 20 in der Regel im Wesentlichen intrinsisch, während die zweite Überzugsschicht 25 in der Regel mit einem Dotanden vom p-Typ mit einer dritten Konzentration dotiert ist. Des Weiteren ist die Deckschicht (oder Kontaktschicht) 35 mit einem Dotanden vom p-Typ mit einer vierten Konzentration dotiert. Dem Fachmann leuchtet ein, dass die Deckschicht 35 und die zweite Überzugsschicht 25 in eine (nicht gezeigte) Erhöhung hineingeätzt werden kann, wobei die Erhöhung als ein optischer Wellenleiter fungiert, um optische Moden innerhalb der Kernschicht 20 sowohl innerhalb der optisch aktiven Region 45 als auch der optisch passiven Region 50 zu halten. Des Weiteren können (nicht gezeigte) Kontaktmetallisierungen auf wenigstens einem Abschnitt einer Oberseite der Erhöhung innerhalb der optisch aktiven Region 45 und ebenso auf einer gegenüberliegenden Fläche des Substrats 10 ausgebildet sein, wie es dem Fachmann bekannt ist.
Es versteht sich des Weiteren, dass die Vorrichtung 40 einen Teil eines optischen integrierten Schaltkreises, eines optoelektronischen integrierten Schaltkreises (OEIC) oder eines Photonischen integrierten Schaltkreises (PIC) umfassen kann, der eine oder mehrere solcher optischen Vorrichtungen 40 umfassen kann.
Wenden wir uns nun 3 zu, wo eine schematische Darstellung der Bandabstandsenergien einer Quantenmulde 31 der Quantenmuldenstruktur 30 innerhalb der Kernschicht 20 des unbehandelten Vorrichtungskörperabschnitts 5 gezeigt ist. Wie aus 3 zu ersehen ist, enthält die AlGaAs-Kernschicht 20 wenigstens eine Quantenmulde 31, wobei die Quantenmuldenstruktur 30 einen geringeren Aluminiumgehalt aufweist als die umgebende Kernschicht 20, so dass die Bandabstandsenergie der Quantenmuldenstruktur 30 geringer ist als die der umgebenden AlGaAs-Kernschicht 20. Die Quantenmuldenstruktur 30 ist in der Regel etwa 3 bis 29 nm, insbesondere etwa 10 nm, dick.
Wenden wir uns nun 4 zu, wo ein Abschnitt 32 der Kernschicht 20 gezeigt ist, der 3 entspricht, der aber so quantenmuldenvermischt (QMV) wurde, dass die Bandabstandsenergie (meV) des Teils 32, welcher der Quantenmulde 31 der Quantenmuldenstruktur 30 entspricht, praktisch erhöht wird. Durch die Quantenmuldenvermischung (QMV) wäscht daher die Quantenmuldenstruktur 30 im Wesentlichen aus der Kernschicht 20 heraus. Der in 4 gezeigte Abschnitt bezieht sich auf die passive Region 50 der Vor richtung 40. Es versteht sich, dass optische Strahlung, die aus der optisch aktiven Region 45 der Vorrichtung 40 übertragen wird oder innerhalb der optisch aktiven Region 45 der Vorrichtung 40 erzeugt wird, durch den verlustarmen Wellenleiter übertragen wird, der durch die quantenmuldenvermischte (QMV) Region 32 der Kernschicht 20 der passiven Region 50 bereitgestellt wird.
Wenden wir uns nun den 5(a) bis (g) zu, wo eine erste Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer optischen Vorrichtung 40 aus einem Vorrichtungskörperabschnitt 5, der eine Quantenmuldenstruktur 30 (QM-Struktur) gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, veranschaulicht ist, wobei das Verfahren die Schritte (siehe 5(d) bis (e)) des Verarbeitens des Vorrichtungskörperabschnitts 5 in der Weise beinhaltet, dass ausgedehnte Defekte in wenigstens einem Abschnitt 53 des Vorrichtungskörperabschnitts 5 erzeugt werden.
Das Herstellungsverfahren beginnt (siehe 5(a)) mit dem Schritt des Bereitstellens eines Substrats 10, wobei auf das Substrat 10 eine erste optische Überzugsschicht 15, eine Kernführungsschicht 20, die wenigstens eine Quantenmulde (QM) 30 enthält, eine zweite optische Überzugsschicht 25 und eine Deckschicht 35 aufgewachsen werden.
Die erste optische Überzugsschicht 15, die Kernführungsschicht 20, die zweite optische Überzugsschicht 25 und die Deckschicht 35 können durch bekannte Halbleiterepitaxialwachstumstechniken wie beispielsweise Molekularstrahlepitaxie (MSE) oder metall-organische chemische Dampfabscheidung (MOCDA) aufgewachsen werden.
Nachdem die Vorrichtung des Körpers 5 aufgewachsen wurde, normalerweise als Teil einer (nicht gezeigten) Scheibe, die mehrere solcher Vorrichtungskörperabschnitte 5 enthält, wird eine dielektrische Schicht 51 auf einer Fläche 52 der Deckschicht 35 abgeschieden (siehe 5(b)). Dann wird eine Photoresist-Struktur (PR) 55 auf einer Fläche 54 der dielektrischen Schicht 51 ausgebildet. Der Photoresist 55 wird dann abgehoben, so dass wenigstens ein Abschnitt 56 der dielektrischen Schicht 51 frei liegt (siehe 5(c)).
Wenden wir uns 5(d) zu. Der Photoresist 55 und der wenigstens eine Abschnitt 56 der dielektrischen Schicht 51 werden dann mittels bekannter Techniken, beispielsweise Nass- oder Trockenätzen, entfernt. Im Fall von Nassätzung kann Fluorwasserstoffsäure (HF) verwendet werden.
Wenden wir uns 5(e) zu. Der Vorrichtungskörperabschnitt 5 wird so bearbeitet, dass ausgedehnte Defekte wenigstens in einem Abschnitt 53 des Vorrichtungskörperabschnitts 5 erzeugt werden. Der Schritt des Bearbeitens des Vorrichtungskörperabschnitts 5 umfasst das Durchführen einer Plasmaätzung auf dem Vorrichtungskörperabschnitt 5 unter Verwendung einer Sputtervorrichtung 65, wie im Folgenden noch näher beschrieben wird. Dieser Schritt kann als "Vorätzung" bezeichnet werden und beinhaltet das Umkehren der herkömmlichen elektrischen Vorspannungskonfiguration der Sputtervorrichtung 65.
Wenden wir uns 5(f) zu. Hier wird nun eine weitere dielektrische Schicht 60 auf der dielektrischen Schicht 51 und auf dem wenigstens einen Abschnitt 53 des Vorrichtungskörperabschnitts 5 abgeschieden. Die dielektrische Schicht 51 und die weitere dielektrische Schicht 60 werden mit Hilfe der Sputtervorrichtung 65 abgeschieden. Bei einer Modifikation können die dielektrische Schicht 51 und/oder die weitere dielektrische Schicht 60 durch eine andere Abscheidungstechnik abgeschieden werden als mit Hilfe einer Sputtervorrichtung, beispielsweise mittels plasmaverstärkter chemischer Dampfabscheidung (PVCDA).
Wenden wir uns kurz den 6 und 7 zu. Die dielektrische Schicht 51 wird durch Sputtern abgeschieden, und bei dieser Ausführungsform wird die dielektrische Schicht 51 durch Sputtern unter Verwendung einer Magnetron-Sputtervorrichtung abgeschieden, die allgemein mit 65 bezeichnet ist. Die dielektrische Schicht 51 umfasst im Wesentlichen Siliciumdioxid (SiO₂), kann aber in einer Modifikation auch ein anderes dielektrisches Material wie beispielsweise Aluminiumoxid (Al₂O₃) umfassen.
Wie aus 6 zu erkennen ist, enthält die Sputtervorrichtung 65 eine Kammer 70, die im Gebrauch im Wesentlichen mit einem Inertgas wie beispielsweise Argon gefüllt ist, das in der Kammer 70 vorzugsweise mit einem Druck von etwa 2 Mikron Quecksilbersäule (0,3 Pa) vorhanden ist. Die Sputtervorrichtung 65 umfasst des Weiteren eine HF-Quelle 75, die mit einer Zielelektrode 80 bzw. mit einer Substratelektrode 85 der Sputtervorrichtung 65 verbunden ist. Auf der Zielelektrode 80 befindet sich ein Siliciumdioxidziel 81, während sich der Vorrichtungskörperabschnitt 5 (auf der Scheibe 82) auf der Substratelektrode 85 der Sputtervorrichtung 65 angeordnet ist. Im Gebrauch wird ein (nicht gezeigtes) Argonplasma zwischen der Zielelektrode 80 und der Substratelektrode 85 erzeugt, wobei zwischen dem Siliciumdioxidziel 81 und dem Argonplasma und zwischen dem Argonplasma und dem Vorrichtungskörperabschnitt 5 ein erster bzw. ein zweiter Dunkelraum vorhanden ist.
Der Schritt des Bearbeitens des Vorrichtungskörperabschnitts 5 in der Weise, dass ausgedehnte Defekte wenigstens in einem Abschnitt des Vorrichtungskörperabschnitts 5 erzeugt werden, umfasst einen Teil eines Quantenmuldenvermischungsprozesses (QMV-Prozesses), der in der Herstellung der Vorrichtung 40 verwendet wird, wobei der QMV-Prozess bei einer bevorzugten Ausführungsform eine Technik der störatomfreien Leerstellen-Fehlordnung (Impurity-Free Vacancy Disordering – IFVD) umfasst. Es wurde überraschen derweise festgestellt, dass durch Sputtern von dem Vorrichtungskörperabschnitt 5 mittels der Sputtervorrichtung 65 augenscheinlich schadensinduzierte ausgedehnte Defekte in den Abschnitt 53 des Vorrichtungskörperabschnitts 5 eingetragen werden, wobei der Abschnitt 53 in diesem Fall einen Teil der Deckschicht 35 umfasst. Es wird angenommen, dass die Schädigung in der Deckschicht 35 vor dem Ausheilen (was im Folgenden noch beschrieben wird) – beispielsweise dem Anlegen von Wärmeenergie durch schnelles thermisches Ausheilen – den Übergang von Gallium aus dem Abschnitt 53 der Deckschicht 35 in die weitere dielektrische Schicht 60 behindert.
Die dielektrische Schicht 51 ist vorzugsweise zwischen 10 und 1000 nm und in der Regel 200 nm oder 300 nm dick. Das Herstellungsverfahren enthält einen weiteren Schritt – wie in 5(f) gezeigt – des Abscheidens einer weiteren dielektrischen Schicht 60 auf der Fläche 52 des Vorrichtungskörpers 5 und auf einer Fläche der dielektrischen Schicht 51 vor dem Ausheilen. Die weitere dielektrische Schicht 60 kann auch durch eine andere Technik als durch Sputtern abgeschieden werden, beispielsweise mittels plasmaverstärkter chemischer Dampfabscheidung (PVCDA).
Die dielektrische Schicht 51 umfasst daher eine Vermischungsdeckschicht, während die weitere dielektrische Schicht 60 eine Vermischungsunterdrückungsdeckschicht umfasst. Die Vermischungsunterdrückungsdeckschicht dient dem Schutz der Fläche 52 vor Arsendesorption. Das Verfahren funktioniert auch ohne die Vermischungsunterdrückungsdeckschicht, aber die Qualität der Fläche 52 ist dann vielleicht nicht so gut.
Wie in 5(g) gezeigt, wird der Vorrichtungskörperabschnitt, der die dielektrische Schicht 51 und die weitere dielektrische Schicht 60 enthält, im Anschluss an das Abscheiden der weiteren dielektrischen Schicht 60 bei einer erhöhten Temperatur ausgeheilt. Die Ausheilungsstufe umfasst eine Stufe des schnellen thermischen Ausheilens, wobei die Ausheilungstemperatur zwischen 700 und 1000°C und besonders bevorzugt zwischen 800 und 1000°C liegt, über eine Dauer zwischen 0,5 und 5 Minuten. Bei einer bevorzugten Implementierung erfolgt das schnelle thermische Ausheilen bei etwa 900°C über eine Dauer von etwa 1 Minute.
Die Ausführung des Ausheilungsschrittes von 5(g) ist schaubildhaft in den 8(a) und (b) veranschaulicht. Wie aus den 8(a) und (b) zu ersehen ist, bewirkt der Ausheilungsschritt ein Ausdiffundieren von Gallium aus der Deckschicht 35 in die Vermischungskappe, d. h. die dielektrische Schicht 51. Jedoch unterliegen Abschnitte der Deckschicht 35 unter dem Abschnitt 53 und der Unterdrückungskappe, d. h. der weiteren dielektrischen Schicht 60, einem deutlich geringeren Ausdiffundieren von Gallium. Die Abschnitte der Deckschicht 35, die innerhalb eines Bereichs der Vermischungskappe, d. h. der dielektrischen Kappe 51, liegen, unterliegen einem höheren Ausdiffundieren von Gallium, wie in 8(b) gezeigt. Das Ausdiffundieren von Gallium hinterlässt Leerstellen, die aus der Deckschicht 35 durch die zweite Überzugsschicht 25 in die Kernschicht 20 und damit zu der einen oder den mehreren Quantenmuldenstrukturen 30 migrieren, wodurch der effektive Bandabstand der Quantenmuldenstruktur (QM-Struktur) 30 verändert wird und die Quantenmulden der Quantenmuldenstruktur 30 unter der Vermischungsdeckschicht praktisch ausgewaschen werden.
Es ist zu erkennen, dass die Vermischungskappe, d. h. die dielektrische Schicht 51, innerhalb des Bereichs der passiven Region 50, die in der Vorrichtung 40 auszubilden ist, angeordnet ist, während die Unterdrückungskappe, d. h. die weitere dielektrische Schicht 60, auf dem Vorrichtungskörperabschnitt 5 in Bereichen wie beispielsweise der optisch aktiven Region 45, die auf der Vorrichtung 5 auszu bilden ist, angeordnet ist, wobei diese Bereiche keiner Quantenmuldenvermischung (QMV) zu unterziehen sind.
Nachdem der Vorrichtungskörperabschnitt 5 bis zu der Stufe von 5(g) bearbeitet und ausgeheilt wurde, können die dielektrische Schicht 51 und die weitere dielektrische Schicht 60 mittels herkömmlicher Verfahren, beispielsweise Nass- oder Trockenätzen, entfernt werden.
Es ist zu erkennen, dass in dem Schritt des Bearbeitens des Vorrichtungskörperabschnitts 5 in der Weise, dass ausgedehnte Defekte wenigstens in einem Abschnitt 53 des Vorrichtungskörperabschnitts 5 erzeugt werden, jede beliebige Sputtervorrichtung verwendet werden kann. Insbesondere können Magnetron-Sputtervorrichtungen wie beispielsweise die Magnetron-Sputtervorrichtung 65, die in den 6 und 7 veranschaulicht ist, verwendet werden.
In Magnetron-Sputtervorrichtungen wird versucht, Elektronen nahe dem "Ziel" einzufangen, um ihren Ionisierungseffekt zu verstärken. Dies erreicht man mit elektrischen und magnetischen Feldern, die im Allgemeinen senkrecht verlaufen. Es versteht sich, dass eine Anzahl von Magnetron-Sputterer-Konfigurationen bekannt sind, wie beispielsweise das in 9(a) veranschaulichte zylindrische Magnetron, das in 9(b) veranschaulichte runde Magnetron oder das in 9(c) veranschaulichte planare Magnetron. Die verschiedenen Teile der Magnetron-Sputtervorrichtung 65a, b und c aus den 9a, b bzw. c sind mit den gleichen Bezugszahlen wie im Fall der Magnetron-Vorrichtung 65 der 6 und 7 gekennzeichnet.
Es ist zu erkennen, dass in dem Schritt von 5(b) der Vorrichtungskörperabschnitt 5 das Substrat 82 der Sputtervorrichtung 65 aus den 6 und 7 umfasst, während das Siliciumdioxidziel 81 das Ziel ist, von dem die Siliciumdioxidabscheidung erfolgt. Das gleiche gilt für die Stufe der Abscheidung der weiteren dielektrischen Schicht 60 von 5(f). Jedoch sind in dem Schritt von 5(e) die Vorspannungen umgekehrt, und die Scheibe 82 wird praktisch zu dem Sputterziel, von dem das Sputtern erfolgt. Diese sogenannte "Vorätz"-Stufe trägt augenscheinlich die ausgedehnten Defekte in den Abschnitt 53 des Vorrichtungskörperabschnitts 5 ein. Zwischen dem Schritt der 5(e) und dem Schritt der 5(f) werden die Vorspannungen wieder umgekehrt.
Beispiel
Es folgt nun ein Beispiel, das eine typische Bandabstandsverschiebung veranschaulicht, die mittels IFVD in einem Verfahren zur Herstellung einer optischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Aluminiumlegierung wie beispielsweise Aluminium-Gallium-Arsenid (AlGaAs), das auf einem Gallium-Arsenid-Substrat (GaAs) aufgewachsen wird, erhalten werden kann.
Die Sputterkammer 70 ist folgendermaßen konfiguriert. Es ist ein Plattenabstand in der Größenordnung von 70 bis 100 mm, vorzugsweise 70 mm, zwischen der Zielelektrode und der Substratelektrode vorhanden. Die Elektrodenkonfiguration ist eine 4 oder 8 Inch (100 oder 200 mm), vorzugsweise 8 Inch (200 mm), messende kreisrunde Platte. Bei dem Gas, das in dem System verwendet wird, handelt es sich in der Regel um Argon, aber es können auch andere Gase verwendet werden. Dem Plasma kann auch eine geringe Menge Sauerstoff (ungefähr 10 Vol.-%) zugesetzt werden, um die Stoichiometrie bei der Durchführung der Abscheidung des dielektrischen Films zu verbessern. Das für den Prozess verwendete Dielektrikum ist in der Regel SiO₂, aber es können auch andere Dielektrika, wie beispielsweise Al₂O₃, verwendet werden. Der Druck, der in der Kammer 70 sowohl für den Vorätz- als auch für den Siliciumdioxidabscheidungsprozess verwendet wird, beträgt ungefähr 2 Mikron Quecksilbersäule (0,3 Pa).
Die folgende Tabelle gibt die resultierenden Verschiebungen für Proben an, auf die Siliciumdioxid in einer Dicke von 200 nm aufgesputtert wurde. Eine Probe wurde einer 5-minütigen Vorätzung mit einer Leistung von 500 W unterzogen. Die Zahlen in der Tabelle, die die Verschiebung angeben, gelten für ein einminütiges Ausheilen bei 900°C.
Tabelle 1
Tabelle 1 veranschaulicht, dass das Ausführen einer Sputterätzung auf dem Vorrichtungskörperabschnitt vor der Verkapselung mit Siliciumdioxid (SiO₂) eine verbesserte Vermischungsunterdrückungskappe ergibt.
Um eine Scheibe so zu verarbeiten, dass mehr als ein einziger Bandabstand entsteht, wird ein Film aus gesputtertem oder mittels plasmaverstärkter chemischer Dampfabscheidung (PVCDA) aufgebrachtem Siliciumdioxid auf der Scheibe abgeschieden. Dann wird mittels Photolithographietechniken eine Struktur auf dem gesputterten Siliciumdioxid ausgebildet, und die Struktur kann dann entweder mittels Nass- oder Trockenätzung in das gesputterte Siliciumdioxid übertragen werden.
Die Probe wird dann in die Sputtervorrichtung (Maschine) zum Vorätzen und für eine anschließende weitere Abscheidung von gesputtertem Siliciumdioxid eingebracht.
Nun erfolgt eine schnelle thermische Ausheilung bei einer geeigneten Temperatur (700°C–1000°C, besonders bevorzugt 800°C–1000°C) über die erforderliche Zeitdauer (0,5 bis 5 Minuten). Dies ermöglicht es den Punktdefekten, die an der Oberfläche des Magnetron-Siliciumdioxids erzeugt wurden, sich durch die Struktur hindurch auszubreiten und eine Interdiffusion der Elemente zu bewirken.
Es versteht sich, dass die Ausführungsformen der Erfindung, die bis hierher beschrieben wurden, lediglich beispielhaft sind und in keiner Weise den Geltungsbereich der Erfindung beschränken sollen.
Es versteht sich insbesondere, dass sich gesputtertes Siliciumdioxid zum Ausführen des IFVD-Prozesses in GaAs/AlGaAs-Material von etwa 980 nm eignet. Des Weiteren erbringt die Verwendung einer Kombination aus Sputter-Vorätzung und Sputtern zum Abscheiden einer weiteren Siliciumdioxidschicht eine wirksame QMV-Unterdrückungsschicht.
Es wird angenommen, dass der Einsatz der Vorätzung ein hohes Maß an Schäden und das Auftreten ausgedehnter Defekte in der Deckschicht (der obersten Schicht) der Epitaxialscheibe verursacht. Diese ausgedehnten Defekte fangen effektiv Punktdefekte ein und hindern sie daran, zur QM hinabzudiffundieren, wodurch ein Vermischen der QM praktisch unterbunden wird. Die Schädigung resultiert aus dem Ionenbeschuss auf der Probenoberfläche.
Bei der Sputteranordnung, die für den Prozess verwendet wird, kann das Substrat zwischen der Funktion als Anode bzw. Kathode des Systems umgeschaltet werden. Anfangs wird die Elektrode, auf der die Probe angeordnet ist (die "Substratelektrode") negativ gemacht, und die positiven Ionen in dem Plasma werden zu dessen Oberfläche hin beschleunigt, wodurch ein hohes Maß an Schäden in der Deckschicht entsteht (d. h. die ausgedehnten Defekte).
Es versteht sich des Weiteren, dass durch das Verwenden praktisch des gleichen Siliciumdioxidtyps für den gesamten Prozess ein Problem des IFVD mit dielektrischen Kappen umgangen wird, nämlich eine Nichtübereinstimmung der Ausdehnungskoeffizienten. Dadurch kann die Qualität des Materials nach dem Ausheilen auf einem hohen Niveau gehalten werden.
Es versteht sich des Weiteren, dass die optische Vorrichtung, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, einen Wellenleiter wie beispielsweise eine Erhöhung oder eine vergrabene Heterostruktur oder auch jeden anderen geeigneten Wellenleiter enthalten kann.
Es versteht sich des Weiteren, dass die Quantenmuldenvermischungsregionen (QMV-Regionen) eine oder mehrere optisch aktive Vorrichtungen umfassen können.
Es versteht sich des Weiteren, dass eine sequenzielle Verarbeitung, die das Verwenden verschiedener HF-Leistungen beinhaltet, verwendet werden kann, um eine Vorrichtung mit mehreren verschiedenen QMV-Bandabständen zu erzeugen.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer optischen Vorrichtung (40), wobei ein Vorrichtungskörperabschnitt, aus dem die Vorrichtung herzustellen ist, eine Quantenmuldenstruktur (QM-Struktur) (30) enthält, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch den Schritt des Verarbeitens des Vorrichtungskörperabschnitts mittels Durchführen einer Plasmaätzung auf dem Vorrichtungskörperabschnitt zum Zweck des Ausbildens ausgedehnter Defekte (53) wenigstens in einem Abschnitt (56) des Vorrichtungskörperabschnitts als ein Schritt in einer Quantenmuldenvermischungstechnik vor einem anschließenden Schritt des thermischen Ausheilens.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Durchführens einer Plasmaätzung auf dem Vorrichtungskörperabschnitt das Durchführen einer Sputterätzung auf dem Vorrichtungskörperabschnitt umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt des Durchführens einer Sputterätzung das Verwenden einer Magnetron-Sputtervorrichtung (65) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei der Schritt des Durchführens einer Sputterätzung auf dem Vorrichtungskörperabschnitt das Anlegen einer umgekehrten elektrischen Vorspannung an eine Elektrode (85), auf welcher der Vorrichtungskörperabschnitt angeordnet ist, beinhaltet, so dass eine Vorätzung auf dem Vorrichtungskörperabschnitt stattfindet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren den vorangehenden Schritt des Abscheidens einer dielektrischen Schicht (51) auf wenigstens einem anderen Abschnitt des Vorrichtungskörperabschnitts beinhaltet, wobei die dielektrische Schicht darum als eine Maske bei der Definierung des wenigstens einen Abschnitts fungieren kann.
Verfahren nach Anspruch 6, das des Weiteren den anschließenden Schritt des Abscheidens einer weiteren dielektrischen Schicht (60) auf der dielektrischen Schicht (51) und/oder auf dem wenigstens einen Abschnitt (56) des Vorrichtungskörperabschnitts beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die dielektrische Schicht (51) und/oder die weitere dielektrische Schicht (60) mittels einer Sputtervorrichtung (65) abgeschieden werden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die dielektrische Schicht (51) und/oder die weitere dielektrische Schicht (60) mittels einer anderen Abscheidungstechnik als mittels einer Sputtervorrichtung abgeschieden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die dielektrische Schicht (51) und die weitere dielektrische Schicht (60) im Wesentlichen Siliciumdioxid oder Aluminiumoxid umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, 7 oder 9, wobei die Sputtervorrichtung (65) eine Kammer (70) enthält, die im Wesentlichen mit einem inerten Gas gefüllt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei der Schritt des Abscheidens der dielektrischen Schicht (51, 60) einen Teil eines Quantenmuldenvermischungsverfahrens (QMV-Verfahrens) umfasst, das für die Herstellung der Vorrichtung verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das QMV-Verfahren das Durchführen einer störatomfreien Leerstellen-Fehlordnung umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, das des Weiteren den Schritt des Ausheilens des Vorrichtungskörperabschnitts bei einer erhöhten Temperatur umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, das des Weiteren folgende vorangehende Schritte beinhaltet: Bereitstellen eines Substrats (10, 82); Aufwachsen auf dem Substrat: einer ersten optischen Überzugsschicht (15); einer Kernführungsschicht (20), die eine Quantenmuldenstruktur (30) enthält; und einer zweiten optischen Überzugsschicht (25).
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die erste optische Überzugsschicht, die Kernführungsschicht und die zweite optische Überzugsschicht mittels einer Aufwachstechnik aufgewachsen werden, die unter Molekularstrahlepitaxie und metall-organischer chemischer Dampfabscheidung ausgewählt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, das des Weiteren folgende Schritte umfasst: Abscheiden der dielektrischen Schicht (51) auf einer Oberfläche des Vorrichtungskörperabschnitts; und Ausbilden einer Photoresist-Struktur (55) auf einer Oberfläche der dielektrischen Schicht (51) und Abheben wenigstens eines Teils des Photoresists, so dass die dielektrische Schicht auf dem wenigstens einen anderen Abschnitt des Vorrichtungskörperabschnitts hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das Verfahren des Weiteren den Schritt des Abscheidens der weiteren dielektrischen Schicht (60) auf einem Abschnitt der Oberfläche des Vorrichtungskörpers und auf einer Oberfläche (54) der dielektrischen Schicht (51) vor dem Ausheilen beinhalten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die dielektrische Schicht (51) eine Vermischungskappe umfasst, während der wenigstens eine Abschnitt des Vorrichtungskörperabschnitts und/oder die weitere dielektrische Schicht (60) eine Vermischungsunterdrückungskappe umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Dicke der dielektrischen Schicht (51) und der weiteren dielektrischen Schicht (60) zwischen 10 und 1000 nm beträgt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Ausheilungsschritt bei einer Temperatur zwischen 800°C und 1000°C bei einer Dauer zwischen 0,5 und 5 Minuten stattfindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei der Vorrichtungskörperabschnitt aus einem InGaAs-InAlGaAs-InP-System hergestellt ist, das dafür geeignet ist, bei wenigstens einer Wellenlänge zwischen 1450 und 1550 nm zu arbeiten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, das den Schritt des Ausbildens des Vorrichtungskörperab schnitts aus einem System beinhaltet, das eine oder mehrere der folgenden Schichten umfasst: ein Substrat aus InP; eine erste optische Überzugsschicht aus InP, eine Kernführungsschicht aus InAlGaAs und/oder In-GaAsP; eine Quantenmulde aus InGaAs; eine zweite optische Überzugsschicht aus InP; und eine Kappe aus In-GaAs.