DE68918824T2 - Silicium-Trägerstruktur für optische Halbleitervorrichtungen. - Google Patents

Silicium-Trägerstruktur für optische Halbleitervorrichtungen.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung und Verfahren zur Ausbildung einer Streifenleitung an einem Siliziumsubstrat.
  • Optische Halbleitereinrichtungen, wie beispielsweise Laser und lichtemittierende Dioden (LEDs) werden aufgrund ihrer Kompaktheit, ihres relativ hohen Wirkungsgrads und gut steuerbarem Ausgangssignal in einer breiten Vielfalt von Anwendungen eingesetzt. Jedoch sind derartigen Einrichtungen eine Vielzahl von Anforderungen auferlegt. Für deren Haltbarkeit ist das Kühlen der optischen Einrichtung nötig, da fortgesezter Betrieb bei hohen Temperaturen die Einrichtungen ernsthaft schädigen und sogar zerstören kann. Da ferner die Ausgangslichtintensität der Einrichtung eine Funktion deren Übergangstemperatur ist, muß die Tragstruktur in der Lage sein, die beachtliche Wärmemenge, die in der Einrichtung während ihres Betriebszustands durch die hohe Stromdichte erzeugt wird, abzuführen.
  • Während es relativ einfach ist, diese temperaturbezogenen Probleme zu lösen (durch Verwendung eines thermoelektrischen Kühlers beispielsweise) treten andere Probleme auf, wenn eine optische Halbleitereinrichtung bei extrem hohen Bitraten betrieben wird, beispielsweise oberhalb von 1 Gb/s. Bei diesen Geschwindigkeiten werden die niedrige Impedanz des Lasers relativ zu derjenigen der Modulationsstromquelle sowie die zu dem Verbindungsnetzwerk gehörenden parasitären Größen zu kritischen Faktoren. Das Minimieren dieser parasitären Größen durch Anpassen der Netzwerkimpedanz an die optische Einrichtungsimpedanz muß über eine große Bandbreite durchgeführt werden, um akzeptable Leistungen zu erreichen. Es ist bekannt, daß Halbleitereinrichtungen, wie z.B. Laser, eine Impedanz im Bereich von 2-8 Ω aufweisen, während die meisten Hochfrequenz- Modulationsstromquellen eine relativ hohe Ausgangsimpedanz haben (sehr viel größer 50 Ω typischerweise). Die Impedanzfehlanpassung zwischen dem Laser und der Modulationsstromquelle, bzw. der Quelle des modulierten Stroms, würde Mehrfachreflexionen des Signals vom Laser bewirken und in Folge schwere Störungen der Signalwellenform, die an den Laser angelegt wird. Diese Störung wiederum verschlechtert die Bitfehlerrate (Bit Error Rate, BER) des den Laser verwendenden Systems. Ein Versuch der Lösung dieses Problems ist in dem US-Patent 4,097,891, das für P.R. Selway et al. am 27. Juni 1978 erteilt wurde, beschrieben. Selway et al. beschreiben eine spezielle Laserbefestigungskonstruktion, die eine Streifenleitung (einen leitfähigen Streifen, der zwischen einem Paar keramischer Ringe gehalten ist) als eine Anschlußverbindung für den Laser verwendet. Die Streifenleitung kann dann korrekt dimensioniert werden (im Hinblick auf Dicke und Breite), um eine Impedanzanpassung zwischen der Signalquelle und dem Laser zur Verfügung zu stellen.
  • Ein Problem dieser Vorgehensweise besteht darin, daß jeder Laser eine geringfügig andere Impedanz (verursacht durch Bearbeitungsabweichungen) aufweist, wobei jede Streifenleitung der Konstruktion von Selway et al. individuell konstruiert sein müßte, um zu dem speziellen Laser, an welchen diese gekoppelt wird, zu passen. Ferner treten beim Versuch, die Streifenleitung zur direkten Impedanzanpassung des Lasers an die Modulationsstromquelle einzusetzen, andere Probleme auf. Generell ist zur Impedanzanpassung die ideale Lösung entweder das Absenken der Impedanz, die vom Laser zurück zur Quelle gesehen wird (so daß die Quelle dem Laser als äquivalente Last erscheint), oder alternativ den Widerstand des Lasers, wie er durch die Versorgungsquelle gesehen wird, zu erhöhen. Aus vielen Gründen sind diese Alternativen unpraktisch, falls nicht unmöglich. Im speziellen würde das Absenken der Quellenimpedanz, wie sie vom Laser gesehen wird, die Verwendung einer extrem dünnen Streifenleitung erfordern, welches die Einrichtung zu empfindlich für praktische Anwendungen machen würde. Demgegenüber würde die Bereitstellung einer Streifenleitung, die die Impedanz des Lasers erhöht, die nötigen Spannungshübe der Modulationsstromquelle, die benötigt werden, um den gleichen Strom dem Laser zuzuführen, stark erhöhen. Darüber hinaus führen diese Anordnungen aufgrund der Natur ihrer Konstruktion parasitäre induktive Elemente in das Verbindungsnetzwerk ein. Bei hohen Bitraten, beispielsweise höher als 1 Gb/s, belasten diese parasitären Größen das an den Laser angelegte Signal stark und verschlechtern die Leistungseigenschaften des System drastisch.
  • Eine in der WO-A-87/02834 beschriebene Streifenleitung verwendet individuelle Abschnitte keramischen (dielektrischen) Materials und Metallstreifen für das Ausbilden einer separaten Streifenleitung und einer Laser-Unterbaugruppe. Ein grundlegendes Problem dieser Befestigungsanordnung besteht in der Einbringung parasitärer Induktanzen, welche die Leistungseigenschaften des Lasers bei hohen Frequenzen drastisch verschlechtert.
  • Somit verbleibt beim Stand der Technik ein Bedarf an einer Verbindungseinrichtung einer optischen Halbleitereinrichtung mit einer Hochfrequenzmodulationsstromquelle, die es dem Laser gestattet, bei hohen Bitraten, beispielsweise bei Geschwindigkeiten, die 1 Gb/s überschreiten, betrieben zu werden ohne daß überschüssige parasitäre induktive Elemente in das Verbindungsnetzwerk eingebracht werden.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine optische Vorrichtung wie in Anspruch 1 beansprucht bereitgestellt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren wie in Anspruch 8 beansprucht bereitgestellt.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt eine Streifenleitungsverbindung mit verminderten parasitären Elementen ein Siliziumsubstrat als Dielektrikum, wobei die obere und untere Oberfläche des Siliziums metallisiert ist, um das Signal und Masseleiter der Streifenleitung zu formen. Die Dicke des Siliziumsubstrats und die Breite des Signalleiters sind so ausgewählt, daß diese eine Streifenleitung mit der erwünschten charakteristischen Impedanz bereitstellen, wie es nachstehend im Detail beschrieben wird. Eine abgeschiedene Widerstandsstruktur, wie z.B. eine Dünnfilmabscheidung, wird an der Siliziumoberfläche zu dem Laser benachbart ausgebildet, wobei der Wert der Widerstandsstruktur so gewählt ist, daß die Kombination dieses Widerstands R mit der Impedanz ZL des Lasers im wesentlichen an die charakteristische Impedanz ZS der Streifenleitung (R+ZL = ZS) angepasst ist. Der Wert des abgeschiedenen Dünnfilmwiderstands kann individuell so geändert werden, daß Anpassung unabhängig von dem spezifischen Widerstand des Lasers bereitgestellt wird. Durch das Ausbilden des Widerstands benachbart zum Laser, wird der Wert der parasitären Induktion, die zu dem Abstand zwischen diesen beiden Elementen gehört, deutlich gesenkt.
  • Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Verbindung auf Silizium basiert, welches die Verwendung gut bekannter Siliziumbearbeitungstechniken bei der Ausbildung der Laser/Modulationsquellenverbindung erlaubt. Im speziellen wird ein metallisierter Durchgang durch das Siliziumsubstrat ausgebildet, um die Verbindung des Bodenleiters der Streifenleitung zu der Oberseite des Laserchips zu erleichtern. Die Verwendung der Durchgangslochtechnik, so zeigte sich, verkürzt diese Verbindung beachtlich (die ansonsten mittels einer Anzahl von Drahtbondungen durchgeführt würde). Die Länge dieser Drahtbond-Verbindungen erhöht die parasitäre Induktanz der Verbindung und bekommt daher bei hohen Bitraten große Bedeutung. Das Kurzschließen dieser Verbindungsstrecken vermindert die vorstehend erwähnten parasitären Elemente, wodurch verbesserte Leistungseigenschaften des befestigten Lasers im Hinblick auf die Bandbreite erreicht wird. Zusätzlich gestatten die Siliziumherstellungstechniken die Ausbildung des Impedanzanpassungswiderstandes benachbart zum Laser. Diese enge Anordnung vermindert somit parasitäre Größen durch Vermindern des Abstands zwischen dem Widerstand und dem Laser. Ferner kann die auf Silizium basierende Streifenleitungsbefestigung in großen Mengen hergestellt werden, wobei Tausende an einem einzelnen Wafer enthalten sind. Diese Menge stellt Größenordnungen an Verbesserung der Herstellungseffizienz gegenüber herkömmlichen Anordnungen dar, welche Keramiken oder andere Materialien einsetzten und die individuelle Herstellung erforderten. Die entsprechende Kosteneinsparung ist offensichtlich.
  • Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen ähnliche Bezugszeichen ähnliche Teile bezeichnen, und in welchen:
  • Fig. 1 eine beispielhafte erfindungsgemäße auf Silizium basierende Streifenleitung darstellt,
  • Fig. 2 ein äquivalentes elektrisches Schaltbild der Streifenleitung aus Fig. 1 zeigt, und
  • Fig. 3 bis 11 eine Serie beispielhafter Herstellungsschritte zeigen, die zur Ausbildung der auf Silizium basierenden Streifenleitungs- Laserbefestigung verwendbar sind.
  • Eine auf Silizium basierende Streifenleitungs-Befestigung 10 zum bereitstellen einer Verbindung zwischen einer optischen Halbleitereinrichtung und einer Hochfrequenzmodulationsstromquelle ist in Fig. 1 dargestellt. Wie gezeigt ist eine beispielhafte optische Halbleitereinrichtung, wie z.B. ein Laser 12 und ein Impedanzanpassungswiderstand 14 an der oberen Oberfläche 17 eines Siliziumsubstrats 16 angeordnet. Es ist festzuhalten, daß obwohl die nachfolgende Beschreibung im Hinblick auf eine Befestigung eines Halbleiterlasers erfolgt, eine ähnliche Befestigung bei anderen optischen Halbleitereinrichtungen verwendet werden kann, wie beispielsweise bei kantenemittierenden LEDs. Wie nachstehend im Detail beschrieben wird, ist die Dicke t des Substrats 18 so ausgewählt, daß sich die erwünschte charakteristische Impedanz ZS der Übertragungsleitung ergibt. Erste und zweite Leiter 18 und 24 stellen, zusammen mit dem Substrat 16 einen ersten Übertragungsleitungsabschnitt A von der Kante der Befestigung 10 zum Widerstand 14 dar, wobei die Leiter 18 und 24 an getrennte Anschlußverbindungen der externen Modulationsstromquelle (nicht dargestellt) gekoppelt sind. Die Breite w des ersten Leiters 18 ist ebenfalls ein Faktor beim Bestimmen der Impedanz ZS der Streifenleitung. Es ist festzuhalten, daß die Ausdrücke "Streifenleitung" und "Übertragungsleitung" miteinander austauschbar verwendet werden, wobei festzuhalten ist, daß eine Streifenleitung ein Typ einer Kommunikationsleitung darstellt, die als Übertragungsleitung kategorisiert wird.
  • Ein zweiter, relativ kleiner Übertragungsleitungsabschnitt B stellt die Verbindung zu dem Widerstand 14 und einer ersten Seite (beispielsweise n-Seite) des Lasers 12 zur Verfügung. Der zweite Abschnitt B ist durch die Kombination der Metallschicht 26, dem Substrat 16 und dem zweiten Leiter 24 realisiert. Wie vorstehend erwähnt und nachstehend detaillierter beschrieben ist der Widerstand 14 dem Laser 12 benachbart angeordnet, um so die Wirkung im Hinblick auf induktive parasitäre Elemente eingeführte Impedanzfehlanpassung zwischen dem Widerstand 14 und dem Laser 12 durch Minimieren der Länge des Übertragungsleitungsabschnitts B zu minimieren. Eine metallisierte Durchgangsöffnung 20 wird zusammen mit einem Metallkontakt 22 verwendet, um die elektrische Verbindung zwischen der oberen Schicht (p-Seite beispielsweise) des Lasers 12 und einem zweiten Leiter 24 zur Verfügung zu stellen. Ein Vorteil der Verwendung einer metallisierten Durchgangsöffnung 20 zur Bereitstellung der elektrischen Verbindung zum Laser 12 besteht darin, daß die Streifenleitungsubertragungsqualität des an den Laser 12 angelegten Signals aufrechterhalten wird. Tatsächlich kann durch Drahtbonden der Oberseite des Lasers 12 an die Metallkontaktschicht 22 davon ausgegangen werden, daß die durch Abschnitte A und B wie vorstehend beschriebene Streifenleitung den Laser 12 tatsächlich umhüllt, um das Obere des Lasers 12 mit dem zweiten Leiter 24 zu verbinden.
  • Auf bekannte Weise werden die physikalischen Abmessungen t und w so gesteuert, daß sich die erwünschte Streifenleitungimpedanz ZS für ein Substrat 16 bekannter Permeabilität u und die Elektrizitätskonstante ε ergibt. Für eine erwünschte Impedanz ZS = 25 Ω mit ε = 12 und u = 1 sind eine Siliziumdicke t von 0,254 mm (0,010 inch) und eine erste Leiterbreite von w von 0,762 mm (0,030 inch) geeignet.
  • Eine äquivalente Schaltungsdarstellung der Befestigung 10 ist in Fig. 2 gezeigt. Wie vorstehend beschrieben ist die Verwendung der Streifenleitung zur Bereitstellung direkter Impedanzanpassung von dem Laser 12 (ZL = 5 &Omega;) zur externen Modulationsstromquelle (ZE sehr viel größer 50 &Omega;) über eine große Bandbreite (beispielsweise von einigen Kilohertz bis zu mehreren Gigahertz) nahezu unmöglich. Dementsprechend besteht ein brauchbarer Kompromiß darin, eine Streifenleitung mit einer charakteristischen Impedanz ZS im Bereich zwischen diesen beiden Extremen zu verwenden, d.h. ZL< ZS< ZE, während sichergestellt ist, daß ZL + R = ZS mit Minimum an parasitären Größen. Ein typischer Wert für ZS, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, beträgt 25 &Omega;. Da die externe Modulationsstromquellenimpedanz nicht an die Streifenieitung angepaßt werden kann, ist es wesentlich, daß die Streifenleitung und der Laser so eng wie möglich aneinander angepaßt sind, um die Mehrfachsignalreflexion und die sich ergebenden, vorstehend beschriebenen Wellenformstörungen zu vermeiden. Nachfolgend wird auf Fig. 2 Bezug genommen. Der Laser 12 ist mit einer Impedanz ZL von 5 &Omega; (typischer Wert) dargestellt. Um daher Impedanzanpassung an die Streifenleitung bereitzustellen, ist der Widerstand 14 mit einer Impedanz von R = 20 &Omega; dimensioniert. In der Praxis kann der Widerstand 14 zu seiner Dimensionierung getrimmt werden. Die Serienkombination von R + ZL stellt somit eine Impedanz von 25 &Omega; zur Verfügung, welche an die charakteristische Impedanz ZS des Streifenleitungsabschnitts A angepaßt ist.
  • Ein beispielhaftes Herstellungsverfahren zur Ausbildung einer auf Silizium basierenden Streifenleitungs-Laserbefestigung wird nachstehend im Hinblick auf Fig. 3 bis 11 beschrieben. Es ist festzuhalten, daß dieses Verfahren lediglich beispielhaft ist und daß verschiedene andere Techniken zur Erzeugung der Streifenleitungsbefestigungsanordnung, die in Fig. 1 dargestellt ist, existieren. Obwohl ferner lediglich eine derartige Befestigung in den nachfolgenden Figuren dargestellt ist, werden tatsächlich Tausende derartiger Befestigungen gleichzeitig an einem einzelnen Siliziumwafer hergestellt.
  • Die Befestigung 10 ist in Fig. 3 in einer frühen Stufe ihres Herstellungsablaufes dargestellt. Ein (100)-Siliziumsubstrat 16 ist so ausgebildet, daß es eine < 110> -Orientierung als lithographischen Bezug hat, um so nachfolgende Schritte des Herstellungsablaufs zu unterstützen. Eine relativ dicke Oxidschicht 13 wird an der oberen Oberfläche 17 des Substrats 16 aufgewachsen (oder abgeschieden). In ähnlicher Weise wird eine dicke Oxidschicht 32 an der Bodenoberfläche 15 des Substrats 16 ausgebildet. Die Oxidschichten 30 und 32 können gleichzeitig ausgebildet werden. Eine Schicht 34 aus widerstandsbehaftetem Material, beispielsweise Tantalnitrid, wird als nächstes abgeschieden, um die Oxidschicht 30 zu bedecken. Die Schicht 34 kann unter Verwendung von Plasma-unterstützter chemischer Gasphasenabscheidungstechnik (Plasma-Enhanced Chemical Wafer Deposition, PECVD) abgeschieden werden, um eine Dicke von ungefähr 60 nm zu erreichen. Die Dicke der Schicht 34 hängt von dem relativen spezifischen Widerstandsbereich ab, der zur Durchführung der Impedanzanpassung des Lasers an die Streifenleitung benötigt wird, wobei von Ta&sub2;N bekannt ist, daß dieses einen spezifischen Widerstand von 64 &Omega;/ (Flächenwiderstand) hat. Eine Photoresistschicht 35 wird als nächstes auf der Widerstandsschicht 34 abgeschieden, um so die letztliche Stellung des Dünnfilm-Anpassungswiderstands zu skizzieren.
  • Die in Fig. 3 dargestellte Anordnung wird dann beleuchtet und die belichteten Anteile der Widerstandsschicht 34 werden entfernt. Der Photoresist 25 wird nachfolgend entfernt, um den Impedanzanpassungswiderstand 14 wie in Fig. 4 dargestellt freizulegen. Metallische Leiterbereiche 18, 26 und 22 werden als nächstes ausgebildet, wobei diese Bereiche aus Drei-Lagen-Anordnungen von Titan, Titannitrid und Platin bestehen können; wobei das Titannitrid eine relativ dünne Schicht ist, die verwendet wird, um die Ausbildung der Verbindung TiPt zu verhindern. Die Verbindung TiPt ist resistent gegenüber Ätzen und, so wurde herausgefunden, während nachfolgender Abläufe problematisch. Eine Goldschicht kann dann als obere Schicht auf den Metallbereichen 18, 26 und 22 abgeschieden werden, wobei eine dickere Schicht aus Gold üblicherweise an Bereichen 18 und 22 ausgebildet wird, die als Drahtbonding- Anschlußflächenplätze dienen. Im speziellen wird der Bereich 18 ebenfalls als erster Leiter 18 bezeichnet, und wird verwendet als Drohtbond- Verbindungsplatz zwischen der externen Modulationsstromquelle (nicht dargestellt) und dem Abschnitt A der Übertragungsleitung. Der Metallbereich 26 definiert den Ort des Lasers 12 und stellt den Bodenseitenkontakt (beispielsweise n-Seitenkontakt) zum Laser 12 bereit. Die Verbindung der Oberseite des Lasers 12 (beispielsweise p-Seite) wird durch eine Drahtbondung zwischen dem Oberen des Lasers 12 und dem Metallkontakt 22 zur Verfügung gestellt, wobei der Metallkontakt 22 durch die metallisierte Durchgangsöffnung 20 an die leitfähige Bodenschicht 24 der Befestigung 10 (siehe Fig. 1) gekoppelt ist. Es ist festzuhalten, daß eine beliebige im Zusammenhang mit dem vorliegenden Text erwähnte Drahtbondung tatsächlich aus einer Anzahl von parallelen Drahtbondungen oder Bandbondungen bestehen kann. Unter Verwendung mehrfacher Bondungen führt die parallel hinzugefügte Induktanz jeder getrennten Bondung zu einem weiteren Senken der gesamten parasitären Induktanz, einem weiteren wichtigen Mittel zum Senken der parasitären Induktanz des Verbindungsnetzwerks. Diese Technik ist auf alle dargestellten Drahtbondungen anwendbar.
  • Ein beispielhaftes Verfahren zum Ausbilden metallisierter Durchgänge 20 wird nachstehend beschrieben. Eine Photoresistschicht 40 wird zum Bedecken der Oxidschicht 32 abgeschieden mit einer Öffnung 42, welche den Ort der Durchgangsöffnung 20 wie in Fig. 5 dargestellt definiert. Der Anteil des durch die Photoresistschicht 40 freigelassenen Oxids 32 wird nachfolgend mit einer geeigneten Ätzung entfernt. Die freigelegte Oberfläche des Siliziumsubstrats 16 wird dann mittels der (100)-Ebene des Substrats mit einer Substanz geätzt, die eine invertierte V-Furchen- Anordnung wie in Fig. 6 dargestellt, ausbildet. Dies bedeutet, daß das Ätzmittel das Ätzen des Substrates entlang der < 100> -Achse auf schnellere Weise bewirkt als entlang der < 111> -Achse, welches zu einer Pyramidenanordnung führt, die durch (111)-Ebenen berandet ist. Das Ätzmittel Äthylendiaminpyrokatechol (EDP) ist eine bekannte Verbindung, welche diese invertierte V-Furchenanordnung ausbildet. Die Siliziumdioxidschicht 30 wirkt als Atzstop für dieses Verfahren. Sobald das Substrat geätzt wurde, werden der Anteil 30' der Oxidschicht 30, der durch die Durchgangsöffnung 20 freigelegt ist, sowie die Oxidschicht 32 durch eine geeignete Ätzung entfernt. Die Entfernung des Anteils 30' der Oxidschicht 30 legt somit den Metallkontaktbereich 22 für die Durchgangsöffnung 20 wie in Fig. 7 dargestellt frei.
  • Der nächste Schritt in der Herstellungsabfolge besteht darin, die metallisierten Innenwände an der Durchgangsöffnung 20 auszubilden. Für das spezielle zu beschreibende Verfahren wird die Metallisierung in zwei verschiedenen Prozeßabfolgen erreicht. In der ersten Abfolge wird ein Metallkontakt 44 ausgebildet, um die freigelegte Bodenoberfläche 15 des Substrats 16 zu bedecken und um die freigelegten Seitenwände der Durchgangsöffnung 20 zu bedecken. Der Metallkontakt 44 kann beispielsweise aus einer ersten Schicht aus Titan 41 und einer zweiten Schicht aus Platin 43 bestehen, wobei jede Schicht sequentiell auf die Bodenoberfläche der Anordnung, wie in Fig. 8 dargestellt, gesputtert wird. In diesem falle wird keine Zwischenschicht aus Titannitrid benötigt, da diese Schichtkombination keiner weiteren Ätzung bedarf. Wie in Fig. 8 dargestellt ist ein Metallkontakt 44 angeordnet, um die Innenwände der Durchgangsöffnung 20 so zu bedecken, daß ein Anteil des Kontaktes 44 (in diesem Fall ein Anteil der Titanschicht 41) in direkten Kontakt mit dem Metallkontakt 22 gerät. Dieses Zusammentreffen der zwei Schichten ist extrem wichtig, da die elektrische Kopplung der Schichten 44 und 22 benötigt wird, um elektrische Verbindung zur Oberseite des Lasers 12 herzustellen. Es ist festzuhalten, daß in der bevorzugten Ausführungsform die unterste Bodenschicht des Metallkontaktes 22 ebenfalls aus Titan ausgebildet ist.
  • Nach dieser Metallisierung wird ein Schleif- (oder Polier-) Vorgang durchgeführt, um die Gesamtdicke des Substrates 16 (tatsächlich definiert die gemessene Dicke die vollständige dielektrische Dicke des Substrats 16 und der darüberliegenden Oxidschicht 30) wie vorstehend beschrieben mit einer Dicke von t von ungefähr 0,25 mm ± 0,0015 mm (0,010 inch ± 0,0001 inch) bevorzugt und stellt eine Streifenleitung mit einer Impedanz von ungefähr 25 &Omega; zur Verfügung. Falls jedoch das Substrat anfänglich mit dieser Dicke ausgebildet war, wäre es zu brüchig, um viele der Schritte in der Herstellungsabfolge wie vorstehend beschrieben zu überstehen. Somit wird das Substrat 16 anfänglich mit der üblichen Waferdicke von 0,502 mm (0,020 inch) ausgebildet, wobei sämtliche Herstellungsschritte an einem Wafer dieser Dicke durchgeführt werden. Sobald die Durchgangsöffnung 20 metallisiert wurde, kann das Substrat auf den geeigneten Wert dünner gemacht werden. Fig. 9 zeigt die Befestigung 10 nach diesem Dünnungsvorgang. Wie dargestellt werden die horizontalen Abschnitte der Metallkontakte 44 vollständig entfernt, jedoch verbleiben die Wände der Durchgangsöffnung 20 metallisiert, wie mit 44' in Fig. 9 bezeichnet.
  • Nach dem Dünnungsvorgang wird dann die Bodenoberfläche 46 des Substrates 16 metallisiert, um den Leiter 24 der Befestigung 10 auszubilden. In einer speziellen Anordnung kann der Leiter 24 aus einer Dreilagenstruktur bestehen, umfassend eine erste Schicht 48 aus Titan, eine zweite Schicht 50 aus Platin und eine dritte Schicht 52 aus Gold. Falls diese Schichten durch eine konventionelle Sputtertechnik abgeschieden werden, werden die Schichten 48, 50 und 52 nicht nur die freigelegte Bodenoberfläche 46 bedecken, sondern werden ebenfalls bis zu einem gewissen Grad die Durchgangsöffnung 20 füllen.
  • Sobald diese Metallisierung vervollständigt wurde, kann der Wafer in Chips gespalten werden, um die derart ausgebildeten Tausende von Befestigungen zu trennen. Die individuellen Laserchips 12 werden dann an dem Metallkontakt 26 befestigt und die nötigen Drahtbondverbindungen, wie in Fig. 11 dargestellt, ausgebildet.

Claims (14)

1. Optische Vorrichtung mit einer optischen Halbleitereinrichtung (12) mit einer vorbestimmten Impedanz ZL und einer Befestigungseinrichtung (10) für die optische Halbleitereinrichtung (12), bei welcher die Befestigungseinrichtung (10) ein Siliziumsubstrat (16) umfasst mit einer vorbestimmten Dicke t und mit einer inhärenten Dielektrizitätskonstanten &epsi; und Permeabilität u, einem ersten metallischen Leiterstreifen (18) einer vorbestimmten Breite w, der über einem Anteil der ersten Hauptoberfläche (17) des Sübstrates (16) angeordnet ist, mit einem ersten Ende des ersten Streifens (18), das an eine externe Modulationsstromquelle gekoppelt werden kann, einem zweiten Metalleiterstreifen (24), der über einem Anteil der zweiten Hauptoberfläche (15) des Substrates (16) in parallelem Verhältnis zu dem ersten Leiterstreifen (18) angeordnet ist, wobei ein erstes Ende des zweiten Streifens mit der externen Modulationsstromquelle gekoppelt werden kann, wobei die Kombination des Substrates (16) mit dem ersten und dem zweiten Leiterstreifen (18, 24) eine Streifenleitungs-Übertragungsstrecke einer vorbestimmten charakteristischen Impedanz ZS bildet, und ein widerstandsbehaftetes Element (14) an dem Substrat (16) benachbart zu der optischen Halbleitereinrichtung (12) angeordnet ist und elektrisch in Serie zwischen dem Streifenleiter und der optischen Halbleitereinrichtung (12) angeschlossen ist, wobei das Element (14) einen vorbestimmten Widerstandswert R derart hat, daß die Kombination des Widerstandswertes R mit der charakteristischen Impedanz der optischen Einrichtung ZL im wesentlichen gleich der charakteristischen Streifenleitungsimpedanz ZS ist, wobei das Substrat 16 eine metallisierte Durchgangsöffnung (20) umfaßt zur Bereitstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem zweiten Metalleiterstreifen 24 und der optischen Halbleitereinrichtung (12).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, in welcher das widerstandsbehaftete Element (14) einen Streifen von Tantalnitrid (34) umfaßt, der an der ersten Oberfläche des Siliziumsubstrats (16) abgeschieden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, in welcher das Substrat (16) eine Dicke t hat und der erste Metalleiterstreifen (18) eine Breite w hat, die in der Lage sind, eine Streifenleitung mit einer charakteristischen Impedanz ZS von ungefähr 25 &Omega; zu bilden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, in welcher die Substratdicke t ungefähr gleich 0,25 mm(0,010 inch) ist und die erste Metalleiterstreifehbreite 18 w ungefähr 0,76 mm (0,030 inch) beträgt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, in welcher das Substrat (16) (100) Silizium mit einer lithographischen < 110> Orientierung umfaßt.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, in welchem der erste und der zweite Metalleiterstreifen (18, 24) jeweils Drei-Lagen- Anordnungen von Titan, Platin und Gold umfassen.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, in welcher die optische Halbleitereinrichtung (12) einen Halbleiterlaser umfaßt.
8. Verfahren zum Ausbilden einer Streifenleitung an einem Siliziumsubstrat (16), wobei die Streifenleitung eine Verbindung zwischen einer optischen Halbleitereinrichtung (12) und einer Hochfrequenz-Modulationsstromquelle bereitstellen kann, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:
(a) Abscheiden eines dünnen Filmwiderstands (34) an der oberen Oberfläche des Substrats (16),
(b) Ausbilden einer Durchgangsöffnung (20) durch das Siliziumsubstrat (16) an einem zum dünnen Filmwiderstand (34) beabstandeten Ort und
(c) Bereitstellen von Metallisierung zu Anteilen der ersten und zweiten Hauptoberflächen (17, 15) des Substrats (16) sowie der Durchgangsöffnung (20), wobei die erste Metallisierung (18) von vorbestimmter Breite w ist, die Kombination der ersten und zweiten Metallisierungen (18, 24) mit dem Substrat (16) eine Streifenleitungsübertragungsstrecke mit einer charakteristischen Impedanz ZS bilden, wobei die Durchgangsöffnung (20) elektrische Verbindung zwischen der zweiten Metallisierung (24) und der optischen Halbleitereinrichtung (12) bereitstellen kann.
9. Verfahren nach Anspruch 8, in welchem beim Durchführen des Schrittes (a) Tantalnitrid als Dünnfilmwiderstand (34) abgeschieden wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, in welchem beim Durchführen des Schrittes (a) eine Plasma-unterstützte chemische Gasphasenabscheidungstechnik verwendet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, bei welchem das Substrat (16) ein (100) Siliziumsubstrat mit einer lithographischen < 110> Orientierung ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, in welchem beim Durchführen des Schrittes (b) das Ätzmittel Äthylendiaminpyrokatechol (EDP) verwendet wird, um eine Durchgangsöffnung mit invertierter V-Form in Bezug auf die erste Hauptoberfläche (17) des Substrats (16) auszubilden.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 8 bis 12, in welchem beim Durchführen des Schrittes (c) die Metallisierungen eine Drei- Lagen-Metallisierung von Titan, Platin und Gold, die in Folge an dem Substrat (16) abgeschieden sind, umfaßt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, bei welchem beim Durchführen des Schrittes (c) ein Sputtervorgang verwendet wird, um die Metallisierungen abzuscheiden.
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