DE69510741T2

DE69510741T2 - Verfahren zur Herstellung eines Markierungszeichens auf einer Halbleiterscheibe mit einer vergrabenen Struktur

Info

Publication number: DE69510741T2
Application number: DE69510741T
Authority: DE
Inventors: Claude Artigue; Denis Leclerc; Lionel Legouezigou; Franck Mallecot; Francis Poingt; Frederic Pommereau
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1994-08-26
Filing date: 1995-08-22
Publication date: 1999-12-16
Anticipated expiration: 2015-08-23
Also published as: US5616522A; EP0703616B1; DE69510741D1; EP0703616A1; FR2724057A1; FR2724057B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Ausbildung einer präzisen Ende-an-Ende-Ausrichtung von zwei optischen Wellenleitern, die unabhängig gebildet sind und von denen der eine in einer Platte, insbesondere einer Halbleiterplatte, vergraben ist. Hierfür wird eine seitliche Längsmarkierung verwendet, die allgemein als "Hybridierungsmarkierung" bezeichnet wird.
Die optischen Wellenleiter haben die Form von Stegen oder Bändern und werden im Folgenden als "optische Stege" bezeichnet. Das Problem ihrer Ausrichtung stellt sich insbesondere, wenn man einen Verstärker-Wellenleiter an einen optischen Wellenleiter koppeln möchte. Die Markierung besteht im Allgemeinen aus einer geradlinigen Flanke, die in die Platte eingetieft ist. Sie hat häufig eine andere Höhe als die des optischen Steges.
Wenn zwei auszurichtende Stege sich an der Oberfläche einer Platte befinden (sogenannte "externe" Stege), sind die Positionen der seitlichen Kanäle beiderseits der Stege und des Tales an einem seitlichen Ende, das die Markierung definiert, in eine gleiche Schutzschicht geätzt. Es wird dann ein Angriff auf chemischem Weg oder mit einem Teilchenstrahl durchgeführt, um die seitlichen Kanäle der Stege und sehr partiell das Tal der Markierung einzutiefen. Nach dem Schützen der seitlichen Kanäle und des Steges wird der Angriff auf das Tal der Markierung vorgenommen.
Würde man jedoch versuchen, dieses Verfahren auf die Ausrichtung eines vergrabenen Steges zu übertragen, dessen Bildung eine Wiederaufnahme der Epitaxie erfordert, würde letztere dadurch verhindert, dass der Schutz der seitlichen Kanäle der optischen Stege die Wand dieser Kanäle verändert hat, obwohl diese Wand von guter kristallographischer Qualität sein muss, um später eine Epitaxie- Wiederaufnahmegrenzschicht zu bilden. Eine Wiederherstellung dieser Oberfläche ist jedoch im Fall eines Überganges zur Verstärkung durch ein Laserstegelement unmöglich, weil die optischen Stege einen schmalen, rechteckigen Querschnitt haben müssen. Dieser muss zwischen tiefen Kanälen gebildet sein, die eine Wiederherstellung, die die Form ihres Querschnittes verändern würde, nicht zulassen.
Zur Ausrichtung eines vergrabenen Steges in einer monokristallinen Halbleiterplatte ist bisher die Ausrichtungsmarkierung entlang einer Kristallebene gebildet worden. Diese Art der Bildung ist jedoch in Fällen der Hybridierung in Silizium-V-Nuten von Halbleiterverstärkern mit gegen die Spaltflächen geneigten Stegen nicht geeignet. Die Ausrichtungsmarkierungen müssen dann nämlich in Bezug auf die Spaltflächen geneigt sein.
Allgemein hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine genaue relative Transversalpositionierung ohne kristallographische Beschränkungen von zwei Elementen zu ermöglichen, die unabhängig geätzt werden müssen, wie etwa den Flanken eines zu vergrabenden optischen Steges und einer Ausrichtungsmarkierung, insbesondere um später eine genaue Ende-an-Ende-Ausrichtung von zwei optischen Stegen durchführen zu können, von denen einer vergraben ist.
Zu diesem Zweck ist ihr Gegenstand ein Verfahren zur Herstellung einer geätzten Markierung an einer Platte, insbesondere einer Halbleiterplatte, die eine vergrabene Flanke enthält, wobei diese Markierung die Form einer Ätzflanke aufweist und die Transversalposition von wenigstens einer anderen in der Platte gebildeten und die vergrabene Flanke bildenden Ätzflanke definiert, wobei diese Markierung und diese vergrabene Flanke jeweils innerhalb einer Markierungszone bzw. einer zu vergrabenden Zone gebildet sind und jeweils durch die Ränder einer Markierungsaushöhlung und einer zu vergrabenden Aushöhlung gebildet sind, die in diesen Zonen geätzt sind, wobei das Verfahren die folgenden aufeinanderfolgenden Schritte umfasst:
a) In der Markierungszone wird eine Schutzschicht und dann auf dieser eine Positionserhaltungsschicht abgeschieden, wobei die Zusammensetzungen dieser zwei Schichten verschieden sind,
b) auf der Positionserhaltungsschicht und der zu vergrabenden Zone wird ein lichtempfindliches Harz abgeschieden,
c) das lichtempfindliche Harz wird durch Photolithographie in den Zonen der Markierungsaushöhlung und der zu vergrabenden Aushöhlung beseitigt, um die zukünftigen Positionen der Markierung und der zu vergrabenden Flanke zu definieren,
d) die Platte wird einem Angriffsmedium ausgesetzt, das den Teil der Positionserhaltungsschicht beseitigt, der nicht durch das lichtempfindliche Harz geschützt ist,
wobei dieses Medium dieses Harz, die Schutzschicht und das Material der Platte verschont, wobei die Position der Markierung dann durch einen Rand der Positionserhaltungsschicht markiert ist,
e) die Platte wird einem Angriffsmedium ausgesetzt, die ihr Material aushöhlt, um die zu vergrabende Flanke zu bilden, wobei dieses Medium das lichtempfindliche Harz, die Schutzschicht und die Positionserhaltungsschicht verschont,
f) das lichtempfindliche Harz wird beseitigt,
g) ein Vergrabematerial, insbesondere epitaxial ein Halbleitermaterial, wird abgeschieden, um die zu vergrabende Flanke zu vergraben,
h) das Material der Platte in der zu vergrabenden Zone wird geschützt, und
i) die Platte wird einem Angriffsmedium ausgesetzt, das den Teil der Schutzschicht beseitigt, die nicht durch die Positionserhaltungsschicht geschützt ist, wobei dieses Medium die Positionserhaltungsschicht und das geschützte Material der Platte verschont, wobei dieses Medium das nicht geschützte Material der Platte aushöhlt, um die Markierungsaushöhlung zu bilden.
In einem typischen Fall sind zwei sogenannte zu vergrabende Flanken durch die zwei Ränder eines optischen Steges gebildet, der vergraben werden soll, wobei zwei sogenannte zu vergrabende Aushöhlungen durch zwei Kanäle beiderseits dieses Steges gebildet sind.
Nachfolgend wird als Beispiel und mit Bezug auf die Figuren der beigefügten Zeichnung die Ausbildung einer longitudinalen Ausrichtungsmarkierung (oder "Hybridierungsmarkierung") eines optischen Steges beschrieben, der ein gewöhnlicher optischer Steg oder ein Lasersteg sein kann, der die Verstärkung des Signals des ersten optischen Steges gewährleistet.
Fig. 1 stellt eine photolithographische Operation dar, die gleichzeitig die Orte der seitlichen Kanäle beiderseits des optischen Steges und des Tales der Ausrichtungsmarkierung freilegt.
Fig. 2 stellt eine Operation des selektiven Angreifens durch ein lichtempfindliches Harz hindurch dar, die eine Positionserhaltungsschicht am Ort des Tales der Markierung beseitigt.
Fig. 3 stellt eine nachfolgende Operation des selektiven Angreifens durch das lichtempfindliche Harz hindurch dar, die die seitlichen Kanäle des Steges aushöhlt, ohne die Schutzschicht und die Positionserhaltungsschicht anzugreifen.
Fig. 4 stellt den Angriff auf das Tal der Ausrichtungsmarkierung dar.
Zu Beginn der Operation der Festlegung der Markierung wird in der Zone 1 (links in der Figur), wo diese gebildet werden soll, über einer Platte 2, z. B. aus Indiumphosphid, in der die optische Schicht 3 gebildet ist, eine Schutzschicht 4 mit einer Positionserhaltungsschicht 5 darüber abgeschieden (die chemischen Zusammensetzungen dieser zwei Schichten sind unterschiedlich, z. B. besteht die eine aus Siliziumnitrid und die andere aus Siliziumoxid). Die Gesamtheit dieser Schichten und des Substrates wird mit einer Schicht aus lichtempfindlichem Harz 6 bedeckt.
Anschließend werden durch Photolithographie mit Hilfe einer Maske 9 gleichzeitig einerseits die Orte der seitlichen Kanäle 7, 8 des optischen Steges und andererseits der des Tales der Markierung freigelegt (Fig. 1).
Ein erster selektiver Angriff wird in den Öffnungen des lichtempfindlichen Harzes ausgeführt. Er beseitigt die Positionserhaltungsschicht 5 am Ort des Tales der Markierung, ohne das Substrat anzugreifen (Fig. 2).
Anschließend höhlt ein zweiter selektiver Angriff, der in den gleichen Öffnungen ausgeführt wird, die seitlichen Kanäle 7, 8 des Steges aus, ohne die Schutzschicht 4 und seitlich die Positionserhaltungsschicht 5 anzugreifen (Fig. 3).
Nach Beseitigung des Harzes werden der optische Steg und die seitlichen Kanäle mit einem Material wie dem der Platte bedeckt.
In einer nachfolgenden Operation wird ein selektiver Angriff auf das Tal der Markierung durchgeführt, das durch die Positionserhaltungsschicht 5 lokalisiert ist, wobei nur die Schutzschicht 4 und eine bestimmte Dicke der Platte 2 angegriffen werden. So wird die geradlinige vertikale Flanke 10 mit einer großen Genauigkeit definiert, die besser als ±0,3 um sein kann (Fig. 4). Diese Flanke erlaubt es, eine ausgezeichnete Ende-an-Ende-Ausrichtung des vergrabenen Steges auf einen anderen zu gewährleisten.
Die selektiven Angriffe, die es gestatten, die Ausrichtungsmarkierung und die seitlichen Kanäle des Wellenleiters zu bilden, können durch Trockenätzung (Angriff durch Teilchenstrahlen) oder Nassätzung (chemischer Angriff) durchgeführt werden. Die gebildeten Ausrichtungsmarkierungen können in der Ebene eine beliebige Form annehmen, in Bezug zu den kristallographischen Achsen des Substrates geneigt sein und an einer beliebigen Stelle in der Epitaxie-Wiederaufnahmeebene lokalisiert sein.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer geätzten Markierung an einer Platte, insbesondere einer Halbleiterplatte, die eine vergrabene Flanke enthält, wobei diese Markierung die Form einer Ätzflanke aufweist und die transversale Position wenigstens einer anderen Ätzflanke definiert, die in der Platte gebildet ist und die vergrabene Flanke bildet, wobei diese Markierung und diese vergrabene Flanke jeweils innerhalb einer Markierungszone (1) bzw. einer zu vergrabenden Zone (7) gebildet sind und jeweils durch die Ränder einer Markierungsaushöhlung und einer zu vergrabenden Aushöhlung gebildet sind, die in diesen Zonen geätzt sind, wobei das Verfahren die folgenden aufeinanderfolgenden Schritte umfasst:

a) in der Markierungszone wird eine Schutzschicht (4) und dann auf dieser eine Positionserhaltungsschicht (5) abgeschieden, wobei die Zusammensetzungen dieser zwei Schichten verschieden sind,

b) ein lichtempfindliches Harz (6) wird auf der Positionserhaltungsschicht und der zu vergrabenden Zone abgeschieden,

c) das lichtempfindliche Harz wird durch Photolithographie in den Zonen der Markierungsaushöhlung und der zu vergrabenden Aushöhlung beseitigt, um die zukünftigen Positionen der Markierung und der zu vergrabenden Flanke zu definieren,

d) die Platte wird einem Angriffsmedium ausgesetzt, das den Teil der Positionserhaltungsschicht beseitigt, der nicht durch das lichtempfindliche Harz geschützt ist, wobei dieses Medium dieses Harz (6), die Schutzschicht (4) und das Material der Platte verschont, wobei die Position der Markierung dann durch einen Rand der Positionserhaltungsschicht markiert ist,

e) die Platte wird einem Ätzmedium ausgesetzt, das ihr Material aushöhlt, um die zu vergrabende Flanke zu bilden, wobei das Medium das lichtempfindliche Harz, die Schutzschicht und die Positionserhaltungsschicht verschont,

f) das lichtempfindliche Harz wird beseitigt,

g) ein Vergrabematerial, insbesondere epitaxial ein Halbleitermaterial, wird abgeschieden, um die zu vergrabende Flanke zu vergraben,

h) das Material der Platte wird in der zu vergrabenden Zone geschützt und

i) die Platte wird wenigstens einem Angriffsmedium ausgesetzt, das den Teil der Schutzschicht beseitigt, der nicht durch die Positionserhaltungsschicht geschützt ist, wobei dieses Medium die Positionserhaltungsschicht und das geschützte Material der Platte verschont, wobei dieses Medium das nicht geschützte Material der Platte aushöhlt, um die Markierungsaushöhlung zu bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zwei der zu vergrabenden Flanken durch die zwei Ränder eines optischen Steges gebildet sind, der vergraben werden soll, und dass zwei sogenannte zu vergrabende Aushöhlungen durch zwei Kanäle beiderseits dieses Steges gebildet sind.