-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer optischen
integrierten Schaltung, in der eine Vielzahl optischer Einrichtungen vom Wellenleitertyp auf
einem Substrat integriert sind, und, genauer ausgedrückt, ein Verfahren zum Herstellen
einer optischen integrierten Schaltung, die zu optischer Verdrahtung zwischen den
optischen Einrichtungen vom Wellenleitertyp sogar nach Bildung der optischen
Einrichtungen vom Wellenleitertyp mit verschiedenen Verbindungen, jedoch einem ähnlichen
Aufbau, in der Lage ist.
-
In den letzten Jahren war man eilig bemüht, dem Auftreten der weitverbreiteten
Computerisierung in der Gesellschaft, der Forschung Entwicklung und praktischen Verwendung
von Nachrichtenübertragung durch optische Fasern zum Übertragen von Daten mit einer
größeren Kapazität gewachsen zu sein. Gewöhnlich wurde optische
Nachrichtenübertragung im wesentlichen zum Kommunizieren von einem Punkt zu einem anderen Punkt,
als ein sogenannter Punkt-zu-Punkt-Verkehr verwendet. Dementsprechend wurde nur
eine einzelne Photodiode oder ein Sender zufriedenstellend als eine optische
Übertragungseinrichtung verwendet.
-
Die folgenden Überlegungen werden in der nahen Zukunft jedoch wichtige Probleme
darstellen, nämlich werden (1) bei einer Photonenschalttechnik die Lichtsignale ohne
Umwandlung in elektrische Signale verarbeitet, wird (2) bei einer Wellenlängen-Multiplex-
Übertragung eine Vielzahl von aus einer Vielzahl von Halbleiterlaserquellen
ausgesendeten Strahlen zusammen durch eine einzelne optische Faser übertragen und ist (3) wie
beispielsweise bei einer Übertragungstechnik von kohärentem Licht, auf der
Empfängerseite ein kompliziertes Verarbeiten von Signalen erforderlich. In einem solchen System,
das kompliziertes Verarbeiten erfordert, kann ein Verfahren des Kombinierens jeder
einzelnen Einheit einer optischen Einrichtung in Hybridverbindung miteinander angesichts
der Kosten und Verläßlichkeit nicht als ein zufriedenstellendes Verfahren in Betracht
gezogen werden. So sind Forschung und Entwicklung hinsichtlich einer sogenannten
optischen integrierten Schaltung, in der die erforderlichen optischen Einrichtungen
monolithisch auf einem Substrat integriert sind, und insbesondere hinsichtlich einer
optischen integrierten Schaltung, in der eine Vielzahl verschiedener optischer Einrichtungen
auf demselben Substrat integriert sind, erst aufgenommen worden. Ein Verfahren zum
optischen Verdrahten zur Verbindung zwischen den optischen Einrichtungen ist noch
nicht vorgeschlagen worden.
-
Electronics Letters, Band. 26, Nr.2 Seiten 142-143 offenbart ein Verfahren zum Bilden
einer optischen integrierten Schaltung in der eine eingebettete DFB-Steg- oder
Gratschicht auf einem Halbleitersubstrat mit integrierten streifenbelasteten passiven
Wellenleitern gebildet wird.
-
US-A-4 066 482 offenbart ein Verfahren zum Bilden solcher Wellenleiter durch eine
selektive epitaxiale Aufwachstechnik.
-
Die Aufgabe dieser Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens zum Herstellen
einer optischen integrierten Schaltung, die mit einer Vielzahl verschiedener optischer
Einrichtungen vom Wellenleitertyp mit leichterer Verbindung zwischen den optischen
Einrichtungen und einem niedrigen Verlust integriert ist, und das in der Lage ist, eine
kundenspezifische optische integrierte IC-Schaltung herzustellen, die allgemein im Si-
LSI-Bereich verwendet wird und verschiedene Verbindungen, jedoch denselben Aufbau
schafft.
-
Dementsprechend schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer
kundenspezifischen optischen integrierten Schaltung, welches Verfahren die Schritte
aufweist: eine Struktur einschließlich einer optischen Führungsschicht auf einer
Oberfläche eines Halbleitersubstrats zu bilden; eine aktive Schicht über einem Teil der optischen
Führungsschicht zu bilden, um einen aktive Bereich der Struktur zu bilden; und auf
dieser Struktur sowohl ein Muster einer regelmäßigen Feldstruktur von Mantelschichten vom
Steg- oder Grat-Typ in dem aktiven Bereich um dadurch eine Vielzahl von aktiven
optischen Einrichtungen vom Steg-Typ zu bilden und ein optisches Verbindungsmuster von
Mantelschichten vom Steg-Typ in einem passiven Bereich zu bilden, wodurch ein
passiver optischer Wellenleiter vom Steg-Typ zum Verbinden der aktiven optischen Einrich
tungen vom Steg-Typ miteinander und/oder mit Ausgangswellenleitern gebildet wird,
-
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens das optische Verbindungsmuster durch ein
einziges selektives Aufwachsverfahren auf Fenstern einer kundenspezifisch
hergestellten einzelnen dielektrischen Maske, die über dem passiven Bereich vorgesehen ist,
gebildet wird, wobei die optischen Verbindungsmuster auf dem passiven Bereich in einem
Endherstellungschritt definiert werden um eine Spezifizierung durch Kunden des
optischen Verbindungsmusters zu erleichtern.
-
Auf diese Weise kann bei dem Verfahren zum Herstellen einer optischen integrierten
Schaltung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung eine aktive optische
Einrichtung vom Steg-Typ gebildet werden, bevor ein passiver optischer Wellenleiter für
optisches Verdrahten durch das Aufwachsen eines Stegbereichs mit Hilfe einer
selektiven Aufwachstechnik gebildet wird. Ein solcher durch die selektive Aufwachstechnik
gebildeter optischer Wellenleiter vom Steg-Typ ermöglicht eine leichtere Feinbearbeitung
mit weit größerer Abmessungsgenauigkeit im Vergleich zu der der Verarbeitung des
optischen Wellenleiters durch das chemische Naßätzen. Der selektiv aufgewachsene
optische Wellenleiter vom Steg-Typ, der keine Beschädigungen aufweist, schafft eine hohe
Glätte der Seitenwand des Stegabschnitts mit geringerem Verlust im Vergleich zu der
Verarbeitung des leichten Wellenleiters durch Trockenätzen.
-
Weiter wird in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, nachdem eine aktive
optische Einrichtung vom Steg-Typ geschaffen wurde, ein passiver optischer
Wellenleiter für optische Verdrahtung durch das selektive Aufwachsen gebildet. Auf diese Weise
kann eine Maske für die aktiven optischen Einrichtungen in herkömmlicher Weise sogar
zum Herstellen der kundenspezifischen optischen integrierten IC-Schaltung mit
unterschiedlicher Verbindung, aber gleichem Aufbau verwendet werden. Daher kann durch
Modifizieren der optischen Verdrahtungsmaske nur in Abhängigkeit von ihrer
Verwendung die kundenspezifische optische integrierte IC-Schaltung mit höherem Nutzeffekt
hergestellt werden.
-
Bevorzugte Ausführungsformen eines Verfahrens zum Herstellen einer
erfindungsgemäßen optischen integrierten Schaltung werden im folgenden vollständig ausführlich
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
-
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines
Verfahrens zum Herstellen einer erfindungsgemäßen optischen integrierten
Schaltung, die einen Aufbau einer integrierten Lichtquelle für
Wellenlängenmuliplexierung zeigt;
-
Fig. 2 ist eine bildhafte Ansicht der Demonstrationsherstellungsschritte (a) bis (e)
der in Fig. 1 gezeigten integrierten Lichtquelle für
Wellenlängenmultiplexierung;
-
Fig. 3 ist eine bildhafte Ansicht der Herstellungsschritte (a) bis (d), welche die für
die in Fig. 2 gezeigte integrierte Lichtquelle für Wellenlängenmultiplexierung
fortsetzen;
-
Fig. 4 ist eine bildhafte Ansicht der Herstellungsschritte (a) bis (e) zum Bilden eines
optischen Wellenleiters vom Steg-Typ durch selektives Aufwachsen,
während der Bildung der integrierten Lichtquelle für Wellenlängenmultiplexierung
in Fig. 1;
-
Fig. 5 ist eine Draufsicht eines Wafer, die einen Zustand, bevor ein optischer
Wellenleiter vom Steg-Typ durch das selektive Aufwachsen gebildet wird, in
Bezug auf eine optische Kopplereinheit der in Fig. 1 gezeigten integrierten
Lichtquelle für Wellenlängenmultiplexierung zeigt;
-
Fig. 6 ist eine Draufsicht eines Wafer einer Ausführungsform, die einen durch
selektives Aufwachsen gebildeten optischen Wellenleiter vom Steg-Typ in
Bezug auf eine optische Kopplereinheit der in Fig. 1 gezeigten integrierten
Lichtquelle für Wellenlängenmultiplexierung zeigt;
-
Fig. 7 ist eine Draufsicht eines Wafer einer anderen Ausführungsform die einen
durch selektives Aufwachsen gebildeten optischen Wellenleiter vom Steg-
Typ in Bezug auf eine optische Kopplereinheit der in Fig. 1 gezeigten
integrierten Lichtquelle für Wellenlängenmultiplexierung zeigt;
-
Fig. 8 ist eine Draufsicht eines Wafer noch einer anderen Ausführungsform die
einen durch selektives Aufwachsen gebildeten optischen Wellenleiter vom
Steg-Typ in Bezug auf eine optische Kopplereinheit der in Fig. 1 gezeigten
integrierten Lichtquelle für Wellenlängenmultiplexierung zeigt;
-
Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer optischen integrierten
Schaltung, die einen Aufbau einer integrierten Lichtquelle für
Wellenlängenmultiplexierung zeigt;
-
Fig. 10 ist eine bildhafte Ansicht der Herstellungsschritte (a) bis (d) der in Fig. 9
gezeigten integrierten Lichtquelle für Wellenlängenmultiplexierung;
-
Fig. 11 ist eine bildhafte Ansicht der Herstellungssch ritte (a) bis (d), die die
Herstellungsverfahren der in Fig. 10 gezeigten integrierten Lichtquelle für
Wellenlängenmultiplexierung fortsetzen; und
-
Fig. 12 ist eine Draufsicht eines Wafer einer Ausführungsform die einen durch das
selektive Aufwachsen gebildeten optischen Wellenleiter vom Steg-Typ in
Bezug auf einen optische Kopplereinheit der in Fig. 9 gezeigten integrierten
Lichtquelle für Wellenlängenmultiplexierung zeigt.
-
In einer in Fig. 1 gezeigten integrierten Lichtquelle für Wellenlängenmultiplexierung ist
ein InP-Substrat mit einem aus vier DBR-Lasern vom Steg-Typ für variable Wellenlängen
gebildeten Laserabschnitt 1 vom Braggschen Verteilerreflektor-Typ (distributed Bragg
reflector - DBR) für variable Wellenlängen, einer aus vier Lichtmodulatoren vom
Stegund Franz-Keldysh-Typ gebildeten Lichtmodulatoreinheit 2 und einer optischen
Kopplereinheit 3 vom Steg-Typ mit vier Eingängen und einem Ausgang. Die vier DBR-Laser
werden dann durch eine jeweilige unterschiedliche optische Wellenlänge in einer
kontinuierlichen Welle (cw) schwingen gelassen. Jedes resultierende in Dauerstrichbetrieb
schwingende Licht kann mit einem kleineren Spektrum moduliert werden, das durch die
Lichtmodulatoren auf der Spitze jedes der DBR- Laser bei einer hohen Geschwindigkeit
zirpt. Das jeweilige modulierte Licht wird durch die optische Kopplereinheit 3 aus vier
Eingängen und einem Ausgang einer Wellenlängenmultiplexierung unterzogen und von
Einrichtungen abgestrahlt.
-
Fig. 1 zeigt ein Beispiel für eine durch Multiplexierung von vier Wellenlängen
abgestrahlte Multiplexwellenlängen-Lichtquelle, nichtsdestoweniger kann die Anzahl von
Multiplexierungen geeignet erhöht werden. Da die integrierte Lichtquelle mit
Multiplexwellenlänge, wie in der vorliegenden Ausführungsform gezeigt, eine
Hochgeschwindigkeitsmodulierung bei kleinerem Spektralzirpen schafft, kann sie dementsprechend für
eine optische Übertragungs-Lichtquelle mit einer sehr hohen Kapazität und einer hohen
Dichte von Wellenlängenmultiplexierung verwendet werden.
-
In Fig. 1 besteht der Braggsche Verteilerreflektor (DBR) - Laserabschnitt 1 für variable
Wellenlängen aus einem aktiven Bereich 5, der ein InGaAs/InGaAsP Multiple Quantum
Well (MQW) als eine aktive Schicht verwendet, einem Phasensteuerbereich 6 und einem
DBR-Bereich 7 mit einem Beugungsgitter 104.
-
In den Fig. 2 und 3 wird das Beugungsgitter 104 nur an dem Teil des DBR-Bereichs auf
einem n+-InP-Substrat 101 (siehe Fig. 2(a)) gebildet. Danach wird durch ein
metallorganisches Dampfphasenexpitaxieverfahren (metal organic vapor phase epitaxy - MOVPE)
auf einem gesamten Substrat kontinuierlich eine n-InGaAsP-Führungsschicht 102 (die
Wellenlängenzusammensetzung ist 1,3 Mikrometer, die Dicke der Schicht beträgt 1000
Ångström), eine aktive InGaAs/InGaAsP-MQW-Schicht 103 und eine p-InP-Mantelschicht
106 (die Schichtdicke beträgt etwa 1000 Ångström) aufgewachsen (siehe Fig. 2(b)). Eine
Vertiefungsschicht von der aktiven MQW-Schicht 103 weist eine Dicke von etwa 70
Ångström auf und eine Sperrschicht hat eine Wellenlängenzusammensetzung von 1,3
Mikrometer und eine Dicke von etwa 150 Ångström. Anschließend wird durch Verwendung
der Maske aus einer SiO&sub2;-Schicht 112 der andere Teil als der aktive Bereich 5 des DBR-
Lasers selektiv durch das Ätzen zu der aktiven InGaAs/InGaAsP MQW-Schicht 103
herauf (siehe Fig. 2(c)) entfernt. Auf den so erhaltenen entfernten Teil wird unter ähnlicher
Verwendung der Maske aus einer SiO&sub2;-Schicht 112 eine
i-InGaAsP-Lichtabsorptionsschicht 105 (mit einer Wellenlängenzusammensetzung von 1,04 Mikrometer und einer
Schichtdicke von 2000 Ångström) und eine p-InP-Mantelschicht 106 (mit einer
Schichtdicke von 5000 Ångström) (siehe Fig. 2(d)) aufgewachsen. Nach Entfernen der SiO&sub2;-
Schicht 112 wird unter Verwendung der Maske aus einer SiO&sub2;-Schicht 113 der andere
Teil als der DBR-Laserabschnitt 1 durch das Ätzen selektiv entfernt, bis das n+-InP-
Substrat freigelegt ist (siehe Fig. 2(e)).
-
Unter Verwendung der SiO&sub2;-Schicht 113 als eine Maske werden eine i-InGaAsP-
Führungsschicht 109 (mit einer Wellenlängenzusammensetzung von 1,15 Mikrometer
und einer Schichtdicke von 3000 Ångström) und eine i-InP-Mantelschicht 110 (mit einer
Schichtdicke von 5000 Ångström) epitaxial aufwachsen gelassen und die SiO&sub2;-Schicht
113 wird entfernt (siehe Fig. 3(a)). Durch Verwenden der SiO&sub2;-Schicht 115 als eine
Maske, die nur an den vier Bereichen entsprechenden Teilen Fenster aufweist, nämlich
dem aktiven Bereich 5 des DBR-Laserabschnitts 1 für variable Wellenlängen, dem
Phasensteuerungsbereich 6, dem DBR-Bereich 7 und dem Modulatorbereich 8, werden eine
p-InP-Mantelschicht 107 und eine P+-InGaAs-Abdeckschicht 108 selektiv nur auf
solchen Fenstern aufgewachsen, um einen Stegbereich eines DBR-Lasers vom Steg-Typ
für variable Wellenlängen zu bilden (siehe Fig. 3(b)). Die Maskenfenster der SiO&sub2;-
Schicht 115 weisen eine Breite von etwa 3,5 Mikrometern auf, und für die jeweilige
Länge der Fenster umfaßt der aktive Bereich 5 600 Mikrometer, der
Phasensteuerungsbereich 6 etwa 100 Mikrometer und der DBR-Bereich 7 etwa 150 Mikrometer. Die p-InP-
Mantelschicht 107 und die p+-InGaAs-Abdeckschicht 108 weisen Dicken von etwa 5000
Ångström bzw. etwa 2000 Ångström auf.
-
Der SiO&sub2;-Film 115 wird entfernt, um eine Maske aus einer SiO&sub2;-Schicht 114 zu bilden,
die nur an dem einer optischen Y-förmig verzweigten Wellenführung 4 entsprechenden
Teil ein Fenster aufweist, und anschließend wird durch das selektive Aufwachsen einer i-
InP-Mantelschicht 111 nur auf den Fenstern der Stegabschnitt der optischen
Kopplereinheit 3 ausgebildet (siehe Fig. 3(c)). Die i-InP-Mantelschicht 111 weist eine Dicke von
etwa 7000 Ångström auf, und die Maske aus dem SiO&sub2;-Film 114 hat eine Breite von etwa
3,5 Mikrometern. Schließlich wird die für das selektive Aufwachsen verwendete SiO&sub2;-
Schicht 114 entfernt, um an der Endoberfäche der optischen Kopplereinheit 3 eine
reflektionsarme Schicht zu bilden wodurch die Herstellung der Einrichtung beendet wird
(Fig. 3(d)).
-
Das Verfahren zum Herstellen der integrierten Lichtquelle für
Wellenlängenmultiplexierung ist beschrieben worden. Die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten
optischen integrierten Schaltungen können das jeweilige Ausgangslicht aus dem DBR-
Laser für variable Wellenlängen mit niedrigem Verlust mit dem Ausgangswellenleiter
verbinden, und darüber hinaus können die kundenspezifischen optischen integrierten IC-
Schaltungen mit unterschiedlichen Verbindungen aber ähnlichem Aufbau, wie im
folgenden ausführlicher beschrieben, wirksam hergestellt werden.
-
Die in Fig. 1 gezeigte integrierte Lichtquelle für variable Wellenlängen wird durch das
selektive Aufwachsen des optischen Wellenleiters vom Steg-Typ wie unter Verwendung
der Fig. 2 und 3 erwähnt hergestellt. Das Verfahren zum Herstellen des optischen Wel-
lenleiters vom Steg-Typ durch das selektive Aufwachsen wird im folgenden ausführlich
beschrieben.
-
In Fig. 4 wird ein Wafer des n+-InP-Substrats 101, auf das aufeinanderfolgend die i-
InGaAsP-Führungsschicht 109 und i-InP-Mantelschicht 110 geschichtet sind, auf
demselben mit einer Maske aus einer SiO&sub2;-Schicht 401 gebildet, die nur an dem mit dem
Steg auszubildenden Bereich ein Fenster 402 aufweist (siehe Fig. 4(a)). Danach wird
unter Verwendung des MOVPE-Verfahrens und ähnlichem die i-InP-Mantelschicht 111
selektiv nur an dem Fenster 402 der Maske aus der SiO&sub2;-Schicht 401 aufgewachsen,
wodurch ein Stegabschnitt 403 gebildet wird (siehe Fig. 4(b)). Dann wird der SiO&sub2;-Film
401 entfernt, um durch selektives Aufwachsen einen optischen Wellenleiter vom Steg-
Typ zu bilden (siehe Fig. 4 (c)).
-
Eine Seitenwand 404 des durch das selektive Aufwachsen gebildeten optischen Wel-
lenleiters von Steg-Typ erzeugt eine bestimmte glatte Kristallfläche (zum Beispiel beim
Aufwachsen auf (100) Fläche durch das MOVPE-Verfahren ist die Seitenwand des
Stegs die (111) B-Fläche), so daß absolut kein Streuverust durch Rauhigkeit der
Seitenwand des Stegs erzeugt wird.
-
Bei dem Verfahren zum Herstellen des optischen Wellenleiters vom Steg-Typ durch das
selektive Aufwachsen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird, da durch
das Ätzen keine Beschädigung auftritt, der Welleneiterverlust im Vergleich zu dem
Verfahren zum Bilden des optischen Wellenleiters vom Steg-Typ durch das Trockenätzen
weiter verringert.
-
Gemäß eines Versuchs durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung ist der
Wellenleiterverlust des durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten optischen
Wellenleiters so niedrig wie 0,2 dB/cm.
-
Die in Fig. 1 gezeigte integrierte Lichtquelle für Wellenlängenmultiplexierung bildet
jedoch durch den optischen Wellenleiter mit einem sehr niedrigen Verlust wie
vohergehend beschrieben eine optischen Kopplereinheit 3. So kann ein Ausgangslicht des DBR-
Lasers für variable Wellenlängen in einem Ausgangswellenleiter der Einrichtungen
beinahe ohne einen jeglichen Verlust eingebracht werden, mit der Ausnahme eines
Verlustes an dem Lichtmodulator 2, einem Verbindungsverlust zwischen dem optischen
Modulator 2 und dem Y-förmig verzweigten optischen Wellenleiter 4 und einem
kombinierten Verlust an dem Y-förmig verzweigten Wellenleiter 4. Die Erfindung kann daher eine
integrierte Lichtquelle für Wellenlängenmultiplexierung mit einer höheren
Ausgangsleistung als die herkömmliche schaffen.
-
Die Erfindung schafft weiter ein Verfahren zum wirksamen Herstellen einer
kundenspezifischen optischen integrierten IC-Schaltung mit einer unterschiedlichen Verbindung, aber
einem ähnlichen Aufbau. Fig. 5 zeigt die obere Oberfläche des Wafer in dem Zustand
bevor der optische Wellenleiter vom Steg-Typ der optischen Kopplereinheit 3 durch das
selektive Aufwachsen gebildet wird oder in dem Zustand, nachdem die SiO&sub2;-Schicht in
dem in Fig. 3(b) gezeigten Verfahren entfernt wurde. So wird die optische Kopplereinheit
3 auf derselben mit einer Maske aus der SiO&sub2;-Schicht gebildet, die nur an dem Teil
Fenster aufweist, auf dem der Y-förmig verzweigte optische Welleneiter gebildet ist, und der
optische Wellen leiter vom Steg-Typ der optischen Kopplereinheit wird durch das
selektive Aufwachsen gebildet, um eine gewünschte integrierte Lichtquelle für
Wellenlängenmultiplexierung herzustellen.
-
In einer solchen integrierten Lichtquelle für Wellenlängenmultiplexierung muß die Anzahl
von zu multiplexierenden Wellenlängen in Abhängigkeit von Kunden variabel sein. Zum
Beispiel benötigt ein Kunde eine Anzahl von Lichtquellen zur Multiplexierung von zwei
Wellenlängen, ein anderer Kunde benötigt die multiplexierende Lichtquelle von vier
Wellenlängen und noch ein weiterer Kunde benötigt die multiplexierende Lichtquelle von
acht Wellenlängen. Um solche Anforderungen der jeweilgen Kunden erfüllen zu können,
müssen die Masken entsprechend der Anzahl von zu multiplexierenden Wellenlängen
von dem ersten Mal mit verhältnismäßig unwirtschaftlichen getrennten Verfahren
hergestellt werden. Wie in den Fig. 6, 7 und 8 gezeigt, wird die jeweilige geeignete
Multiplexierung von Wellenlängen jedoch nur durch Verändern der optischen Verdrahtung
einschließlich eines Y-förmig verzweigten optischen Wellen leiters 601, 701 und 801 der
optischen Kopplereinheit 3 erreicht. Dies zeigt, daß eine Multiplexierung von zwei, vier
und acht Wellenlängen bequem durch eine aktive optische Einrichtungseinheit 501 mit
dem vollständig gleichen Aufbau erzeugt werden kann.
-
Selbst bei den unterschiedlichen Anforderungen der Kunden hinsichtlich der Anzahl von
zu multiplexierenden Wellenlängen kann in Übereinstimmung mit der Erfindung ein
Verfahren bis zum Bilden des Stegabschnitts des optischen Kopplers vollständig in die
gewöhnlich erhältliche Form umgesetzt werden. Die in Fig. 2(a) bis 2(e) und Fig. 3(a) und
(b) gezeigten Verfahren sind unabhängig von der Anzahl von Multiplexwellenlängen
gemäß den Anforderungen des Kunden, und diese Verfahren können in die gewöhnlich
erhältliche Form umgesetzt werden. In Übereinstimmung mit der Erfindung braucht zum
Erfüllen der Anforderungen des Kunden nur das Verfahren zum Bilden eines optischen
Wellenleitermusters des optischen Kopplers durch das später durchgeführte selektive
Aufwachsen verändert werden. In einem solchen Aufbau können die meisten Masken
gewöhnlich erhältlich sein. Aufgrund der herkömmlichen Verfahren können die
herkömmlich hergestellten Wafer immer gelagert werden, um das jeweilige optische
Verdrahtungsmuster des optischen Kopplers gemäß den Bestellungen des Kunden zu
schaffen. So können in Übereinstimmung mit der Erfindung die Bestellungen des
Kunden bequem und schnell zufriedengestellt werden.
-
In einer in Fig. 9 bis 12 gezeigten zweiten Ausführungsform wird ein optischer
Wellenleiter von Steg-Typ der optischen Kopplereinheit 3 aus der p-InP-Mantelschicht 107 und
einer p+-InGaAs-Abdeckschicht 108 gebildet, im Vergleich zu dem DBR-Laserabschnitt 1
für variable Wellenlängen und der Lichtmodulatoreinheit 2 der in Fig. 1 gezeigten ersten
Ausführungsform.
-
Spezifischer ausgedrückt, wird in der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform der
optische Wellenleiter vom Steg-Typ der optischen Kopplereinheit 3 aus der i-InP-
Mantelschicht 111 bei geringfügiger, durch das auf die Mantelschicht herausströmende
Licht zu empfangender Absorption von freien Ladungsträgern und bei niedrigem Verlust
des Lichts in einem optischen Wellenleiter des optischen Kopplers 3 gebildet.
-
Da der DBR-Laserabschnitt 1 für variable Wellenlängen, der optische Wellen leiter vom
Steg-Typ des Lichtmodulators 2 und der optische Koppler 3 getrennt gebildet werden, ist
eine Abmessungsjustierung an denselben bei dem optischen Welenleiter vom Steg-Typ
des Lichtmodulators 2 erforderlich, um den optischen Welenleiter vom Steg-Typ des
optischen Kopplers 3 zu bilden. Eine solche Justierungsgenauigkeit führt zu einer
Veränderung des Verbindungsverstes zwischen dem optischen Modulator 2 und dem
Koppler 3.
-
In Fig. 9 werden, da der DBR-Laserabschnitt 1 für variable Wellenlängen, der optische
Wellenleiter vom Steg-Typ des Lichtmodulators 2 und der optische Koppler 3 zusammen
durch das selektive Aufwachsen gleichzeitig ohne einen solchen Aufbau gebildet
werden, der optische Moduator 2 und der optische Koppler 3 immer mit einem niedrigerem
Lichtverlust verbunden.
-
Die in den Fig. 10(a) bis 10(d) und Fig. 11(a) und 11(b) gezeigten Verfahren sind im
wesentlichen die gleichen wie die der ersten Ausführungsform, so daß die Beschreibung
derselben weggelassen wurde. In den Fig. 11(c) und 11(d) wird die Ausführungform
gekennzeichnet durch das Bilden einer aktiven optischen Einrichtung und einer passiven
optischen Einrichtung zusammen ohne eine jegliche Abmessungsjustierung zwischen
jeweiligen optischen Wellenleitern. Die optischen integrierten Schaltungen gemäß der
Ausführungsform können verglichen mit dem herkömmlichen Verfahren sehr bequem
hergestellt werden.
-
In Fig. 12 ist der in Fig. 11(b) gezeigte Wafer mit einer aus einer SiO&sub2;-Schicht gebildeten
Maske auf demselben angeordnet, die für das selektive Aufwachsverfahren des
Stegabschnitts zu verwenden ist. Ein Stegabschnitt einer aktiven optischen Einrichtung 501 und
ein anderer Stegabschnitt einer passiven optischen Einrichtung 502 weisen den gleichen
Aufbau auf, so daß sie zusammen gebildet werden können. Dementsprechend können
eine für das selektive Aufwachsen der aktiven optischen Einrichtung 501 zu
verwendende Maske und eine andere, für das selektive Aufwachsen der passiven optischen
Einrichtung 502 zu verwendende zusammen durch das Maskenbildungsverfahren mittels
der SiO&sub2;-Schicht gleichzeitig gebildet werden, wodurch ein Fenster 901 geschaffen wird.
Anschließend werden die beschriebenen gegenüberliegenden Stegabschnitte durch das
selektive Aufwachsen gebildet, und eine Abmessungsjustierung zwischen den jeweiligen
optischen Wellenleitern ist in dieser Ausführungsform nicht erforderlich.
-
Die kundenspezifische optische integrierte IC-Schaltung mit unterschiedlicher
Verbindung, jedoch dem gleichen Aufbau kann auch durch diese Ausführungsform wirksam
hergestellt werden. Gemäß der Ausführungsform ist, da ein Positionsverhältnis zwischen
den jeweiligen aktiven optischen Einrichtungen wahlweise bestimmt werden kann, wenn
die optischen Welleneiter vom Steg-Typ endgültig gemeinsam gebildet werden, die
Ausführungsform zum Herstellen der kundenspezifischen optischen integrierten IC-
Schaltung geeigneter.
-
Es soll zur Kenntnis genommen werden, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die
bevorzugten Ausführungsformen, wie sie hier vorhergehend vollständig beschrieben
wurden, beschränkt ist.
-
Zum Beispiel sind Aufbauten der optischen integrierten Schaltungen nicht auf die
integrierten Lichtquellen für Wellenlängenmultiplexierung, wie in den bevorzugten
Ausführungsformen spezifiziert, begrenzt, sondern können einen jeglichen Aufbau der
optischen integrierten Schaltungen aufweisen, wie beispielsweise ein optischer
Matrixschalter vom Wellenleitertyp, ein auf demselben mit Halbleiterlaser integrierter optischer
Matrixschalter vom Wellenleitertyp, ein Lichtverstärker und ein photoelektrischer Detektor,
ein auf demselben mit einem Halbleiterlaser eines Überlagerungsoszillators integrierter
kohärenter Empfänger, ein Koppler vom Wellenleitertyp 3dB und ein photoelektrischer
Empfänger, ein für das Nahbereichsnetz zu verwendendes Knotenpunktelement, das mit
einem optischen Schalter vom Wellenleitertyp integriert ist, ein Halbleiterlaser von
Lichtquellen und ein photoelektrischer Detektor eines photoelektrischen Empfängers und
ähnliches.
-
In den Ausführungsformen wurde ein InP-System vorgeschlagen, die Erfindung ist
nichtdestoweniger nicht auf das InP-System als ein Materialsystem begrenzt, sonder ein
GaAs-System kann vorzugsweise verwendet werden. Für ein Kristallaufwachsverfahren
stellt das im wesentlichen beschriebene MOVPE-Verfahren die bevorzugte
Ausführungsform dar, trotzdem ist das Kristallaufwachsverfahren nicht auf das MOVPE-
Verfahren begrenzt, sondern ein jegliches der Aufwachsverfahren, das die vorliegende
Erfindung verwenden kann, kann selektiv benutzbar sein.
-
Wie vorhergehend vollständig beschrieben, wird gemäß dem erfindungsgemäßen
Verfahren zum Herstellen der optischen integrierten Schaltung auf dem Substrat eine
Vielzahl verschiedener optischer Einrichtungen vom Wellenleitertyp mit einer bequemen
Verbindung zwischen denselben und einem geringeren Lichtverlust integriert.
-
Weiter kann in dem erfindungsgemäßen Herstelungsverfahren die kundenspezifische
optische integrierte IC-Schaltung mit verschiedenen Verbindungen, jedoch ähnlichem
Aufbau, wirksam hergestellt werden, was beträchtliche Auswirkungen in den Gebieten
der optischen Verbindung, Photonenschalten, optischer Datenverarbeitung und
ähnlichen mit sich bringt.