DE69738279T2

DE69738279T2 - Vertikale Positionierung eines optoelektronischen Bauelements auf einem Träger in Bezug auf einen, auf diesem Träger integrierten optischer Leiter

Info

Publication number: DE69738279T2
Application number: DE69738279T
Authority: DE
Inventors: Gilles Grand; Pierre Gidon
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1996-06-06
Filing date: 1997-06-04
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2017-06-05
Also published as: US6009218A; DE69738279D1; JPH1073734A; FR2749672B1; FR2749672A1; EP0811863B1; EP0811863A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die vertikale Positionierung eines optoelektronischen Bauelements auf einem Träger, um es optisch mit einem in diesen Träger integrierten optischen Leiter zu verbinden.
Die Entwicklung der integrierten Optik und die Miniaturisierung dieser optoelektronischen Bauelemente haben zu der Realisierung von hybriden Vorrichtungen geführt, in denen generell aktive Bauelemente (Laserdioden, Modulatoren, Photodetektoren, usw.) auf einen Träger montiert sind, um dort mit sogenannten passiven Bauelementen (zum Beispiel optischen Leitern), die sich in integrierter Form auf oder in diesem Träger befinden, optisch verbunden zu werden. Ein solcher Träger kann durch ein Siliciumsubstrat gebildet werden, auf dem Siliciumdioxid abgeschieden worden ist, um dort einen oder mehrere optische Leiter zu realisieren.
Schon viele Arbeiten wurden der Herstellung von hybriden optoelektronischen Schaltungen gewidmet. Der größte Teil dieser Arbeiten betrifft Fälle, bei denen die optische Ausrichtung zwischen dem montierten Bauteil und dem entsprechenden optischen Leiter als einfach bezeichnet werden kann: typischerweise ein Photodetektor, der mit einem durch einen optischen Leiter geleiteten Lichtstrahl beleuchtet wird. Ein kleiner Teil dieser Arbeiten betrifft Fälle, bei denen die optische Ausrichtung zwischen dem zu montierenden Bauteil und dem entsprechenden optischen Leiter eine als anspruchsvoll qualifizierte Kopplung bildet: zum Beispiel die Ausrichtung einer Laserquelle mit einem optischen Leiter. Man versteht, dass in diesem Fall die Ausrichtung möglichst gut sein muss, um über einen maximalen Nutzungswirkungsgrad zu verfügen.
Eine zur Montage auf einen Träger bestimmte Laserdiode, die durch mit einem integrierten optischen Leiter verbunden werden soll, ist ein Bauelement, dessen Emitterstreifen sich nahe einer Seite des Bauelements befindet, so dass man ihn optisch mit einem optischen Leiter verbinden kann, der an der Oberfläche des Trägers realisiert ist. Bei ihrer Anbringung befindet sich die Laserdiode also in umgekehrter Position auf dem Träger (englisch "upside down position").
Die Ausrichtung erfolgt entsprechend den drei Raumrichtungen. Ausgehend von einem ebenen Träger kann die Ausrichtung in den beiden der Ebene des Trägers entsprechenden Richtungen nach mehreren bekannten Methoden erfolgen (durch mechanische Anschläge, Mikrokugeln, usw.), die befriedigend sind. Die Ausrichtung in einer zur Ebene des Trägers vertikalen Richtung ist schwierig aufgrund des zur Herstellung des optischen Leiters angewendeten Verfahrens. Ein optischer Leiter des Siliciumdioxid-auf-Silicium-Typs (zum Beispiel einmodig mit 1,3 μm/1,55 μm) wird generell in Form eines Schichtenstapels realisiert, umfassend:

– eine Siliciumdioxidschicht oder untere Einschließschicht von mehr als 12 μm Dicke, welche die optische Isolation von dem Siliciumträger gewährleistet,
– einen dünneren Leiterkern mit 4 bis 6 μm Dicke, aus dotiertem Siliciumdioxid, um seine Brechzahl zu erhöhen, geätzt oder nicht geätzt in Abhängigkeit davon, ob der Leiter vom planaren Typ oder vom Kanal-Typ ist,
– eine Siliciumdioxidschicht oder obere Einschließschicht, mehr als 10 μm dick, die den Kern von der Umgebungsluft isoliert.

Die Siliciumdioxidschichten dieses optischen Leiters werden zum Beispiel mittels PECVD abgeschieden. Die Dicke dieser Schichten ist schwer steuerbar. Die relative Ungenauigkeit kann sehr hoch sein: typisch bis 10% für die obere Einschließschicht, das heißt ±1 μm, und 3% für die untere Einschließschicht, das heißt ±0,4 μm. Nun realisiert man die Ausrichtung in der vertikalen Position klassischerweise, indem man sich entweder auf die Oberseite der oberen Einschließschicht oder auf die Fläche des Siliciumträgers bezieht, auf der die Siliciumdioxidschichten abgeschieden worden sind. Diese mechanischen Bezugselemente sind völlig inkompatibel mit einer korrekten optischen Ausrichtung zwischen dem optischen Leiter und dem zu montierenden Bauelement (typischerweise ±0,25 μm im Falle einer Laserdiodenstruktur).
Unter den Dokumenten des Stands der Technik, die sich auf das Gebiet der Erfindung beziehen, kann man die folgenden Artikel nennen:

– "Film-Level Hybrid Integration of AlGaAs Laser Diode with Glass Waveguide an Si Substrate" von M. Yanagisawa et al., erschienen in der Zeitschrift IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 4, Nr. 1, Januar 1992, Seiten 21–23, (Referenz 1);
– "Silica-based Optical Waveguide an Terraced Silicon Substrate as Hybrid Integration Platform" von Y. Yamada et al., erschienen in der Zeitschrift Electronics Letters, Vol. 29, Nr. 5, Seiten 444–446, (Referenz 2);
– "A High-Density, Four-Channel OEIC Transceiver Module Utilizing Planar-Processed Optical Waveguides and Flip-Chip, Solder-Bump Technology" von K. P. Jackson et al., erschienen in der Zeitschrift Journal of Lightwave Technology, Vol. 12, Nr. 7, Juli 1994, Seiten 1185–1191, (Referenz 3);
– "Hybrid Integration of Semiconductor Lasers with Si-Based Single-Mode Ridge Waveguides" von E. E. I. Friedrich et al., erschienen in Journal of Lightwave Technology, Vol. 10, Nr. 3, März 1992, Seiten 336–340, (Referenz 4);
– FR-A-2 694 841 , angemeldet durch das Commissariat à l'Energie Atomique und US-A-5 321 786 entsprechend (Referenz 5).

Gemäß der Referenz 1 ist es der Siliciumträger, der das vertikale mechanische Bezugselement für die Montage des Bauelements (eine Laserdiode) bildet. Das Bauelement wird an die Dicke der unteren Einschließschicht des optischen Leiters angepasst, indem man auf der künftig dem Siliciumträger gegenüberstehenden Seite des Bauelements mittels Epitaxie eine neue Schicht erzeugt.
Gemäß der Referenz 2 ist es auch der Siliciumträger, der das vertikale mechanische Bezugselement für die Montage des Bauelements bildet. In diesem Fall ist es der optische Leiter, der durch eine Arbeit auf die untere Einschließschicht aus Siliciumdioxid gebracht wird, auf das gewünschte Niveau, in der Nähe des durch den Siliciumträger gebildeten mechanischen Bezugselements.
Gemäß der Referenz 3 ist es die Oberseite der oberen Einschließschicht, die als mechanisches Bezugselement dient, wobei gleichzeitig die Mikrokugeln-Löttechnik benutzt wird.
Gemäß den Referenzen 4 und 5 erhält man den mechanischen Bezug durch eine von der Oberseite der oberen Einschließschicht ausgehenden Ätzung. In diesem Fall addieren sich zwei Unsicherheiten: eine Unsicherheit bei der Abscheidung und eine Unsicherheit bei der Ätzung.
Um dieses Problem zu beseitigen, schlägt die vorliegende Erfindung vor, die Ausrichtung in der vertikalen Position durch einen mechanischen Bezug auf den Kern des optischen Leiters oder auf eine dem Kern nahe Ebene zu gewährleisten. Dieser mechanische Bezug, der sich auf der Unterseite der den Kern des optischen Leiters bildenden Schicht, auf ihrer Oberseite, zwischen der Unterseite und der Oberseite oder auch unter dem Kern (in der unteren Einschließschicht und in der Nähe des Kerns) befinden kann, ist viel genauer als die üblicherweise gewählten mechanischen Bezugselemente (Oberseite der oberen Einschließschicht oder Unterseite der unteren Einschließschicht). Das optische Bezugselement (das heißt die optische Achse des optischen Leiters) ist nur 2 oder 3 μm von diesem mechanischen Bezugselement entfernt und die Ungenauigkeit bezüglich der vertikalen Position dieser Schicht überschreitet als Absolutwert ±0,1 μm nicht.
Die Erfindung hat folglich einen für die hybride Optoelektronik bestimmten Träger zum Gegenstand, der wenigstens einen integrierten optischen Leiter umfasst und durch ein Substrat gebildet wird, auf dem der optische Leiter durch Aufbringung eines geeigneten Materials realisiert worden ist, das auf dem Substrat abgeschieden wurde, um eine untere Einschließschicht, eine Leiterkernschicht und eine obere Einschließschicht zu bilden, wobei der optische Leiter dazu bestimmt ist, optisch mit einem dem Träger hinzugefügten optoelektronischen Bauelement verbunden zu werden, der Träger Positionierungseinrichtungen des Bauelements umfasst, um seine optische Ausrichtung mit dem optischen Leiter zu gewährleisten, und die Positionierungseinrichtungen Stützzonen für das Bauelement umfassen, um seine vertikale Positionierung zu gewährleisten, dadurch gekennzeichnet, dass sich die genannten Stützzonen auf einem Niveau befinden, das man unter den folgenden Niveaus auswählt: der Oberseite der Kernschicht und einer intermediären Ebene zwischen der Unterseite der Kernschicht und ihrer Oberseite.
Die Erfindung hat auch Realisierungsverfahren solcher Träger zum Gegenstand. Bei diesen Verfahren können der optische Leiter und die Stützzonen in denselben Schritten oder in voneinander unabhängigen Schritten realisiert werden.
Ein Realisierungsverfahren ermöglicht, Stützzonen herzustellen, die sich auf der Oberseite der Kernschicht befinden. Es umfasst die folgenden Schritte:

– Abscheiden der unteren Einschließschicht auf dem Substrat,
– Abscheiden der Kernschicht auf der unteren Einschließschicht,
– Ätzen der Kernschicht und der unteren Einschließschicht, so dass ein Rohling bzw. Rohprofil des optischen Leiters erscheint und Teile der Kernschicht erhalten bleiben, die dazu bestimmt sind, die genannten Stützzonen zu bilden,
– Abscheiden einer Opfer-Sperrschicht auf den vorhergehend abgeschiedenen Schichten,
– Ätzen der Sperrschicht, wobei die Sperrschicht auf den Stützzonen erhalten bleibt,
– Abscheiden der oberen Einschließschicht auf den vorhergehend abgeschiedenen Schichten,
– Ätzen der oberen Einschließschicht, um den optischen Leiter fertig zu stellen wenn notwendig, und um die erhalten gebliebenen Teile der Sperrschicht erscheinen zu lassen,
– Entfernen der erhalten gebliebenen Teile der Sperrschicht, um die Stützzonen frei zu machen.

Nach diesem Verfahren können das Ätzen der Kernschicht und das Ätzen der unteren Einschließschicht simultan realisiert werden, durch ein und dieselbe Ätzung oder durch unterschiedliche Ätzungen.
Ein anderes Realisierungsverfahren ermöglicht, Stützzonen zu erhalten, die sich in einer intermediären Ebene zwischen der Unterseite der Kernschicht und ihrer Oberseite befinden. Es umfasst die folgenden Schritte:

– Abscheiden der unteren Einschließschicht auf dem Substrat,
– Abscheiden der Kernschicht auf der unteren Einschließschicht,
– Ätzen der Kernschicht und der unteren Einschließschicht, so dass ein Rohling bzw. Rohprofil des optischen Leiters erscheint und Teile der Kernschicht erhalten bleiben, in denen die genannten Stützzonen ausgebildet werden,
– Ausbilden der genannten Stützzonen durch Ätzen der entsprechenden Teile der Kernschicht,
– Abscheiden einer Opfer-Sperrschicht auf den vorhergehend abgeschiedenen Schichten,
– Ätzen der Sperrschicht, wobei die Sperrschicht auf den Stützzonen erhalten bleibt,
– Abscheiden der oberen Einschließschicht auf den vorhergehend abgeschiedenen Schichten,
– Ätzen der oberen Einschließschicht, um den optischen Leiter fertig zu stellen wenn notwendig und um die erhalten gebliebenen Teile der Sperrschicht erscheinen zu lassen,
– Entfernen der erhalten gebliebenen Teile der Sperrschicht, um die Stützzonen frei zu machen.

Nach diesem Verfahren können das Ätzen der Kernschicht und das Ätzen der unteren Einschließschicht simultan realisiert werden, durch ein und dieselbe Ätzung oder durch unterschiedliche Ätzungen.
Ein weiteres Realisierungsverfahren, das die Lift-off-Technik anwendet, ermöglicht ebenfalls, Stützzonen herzustellen, die sich auf der Oberseite des Kerns befinden. Es umfasst die folgenden Schritte:

– Abscheiden der unteren Einschließschicht auf dem Substrat,
– Abscheiden der Kernschicht auf der unteren Einschließschicht,
– Ätzen der Kernschicht und der unteren Einschließschicht, so dass ein Rohprofil des optischen Leiters erscheint und Teile der Kernschicht erhalten bleiben, die dazu bestimmt sind, die genannten Stützzonen zu bilden,
– Abscheiden einer Resistschicht auf den vorhergehend abgeschiedenen Schichten,
– Abscheiden einer Schutzschicht auf der Resistschicht mit Ausnahme der dem zukünftigen optischen Leiter entsprechenden Zone,
– Entfernen der nicht durch die Resistschicht geschützten Zone,
– Abscheiden der oberen Einschließschicht auf den vorhergehend abgeschiedenen Schichten,
– Entfernen des erhalten gebliebenen Resists mittels der "Lift-off-Technik, was den optischen Leiter und die Stützzonen erscheinen lässt.

Nach diesem Verfahren können das Ätzen der Kernschicht und das Ätzen der unteren Einschließschicht simultan realisiert werden, durch ein und dieselbe Ätzung oder durch unterschiedliche Ätzungen.
Die Erfindung und andere Vorteile und Besonderheiten werden besser verständlich durch nachfolgende beispielhafte nichteinschränkende Beschreibung, bezogen auf die folgenden beigefügten Zeichnungen:
die 1A bis 1F sind partielle Ansichten, die das erste Realisierungsverfahren eines Trägers nach der Erfindung zeigen, wobei die 1A und 1B perspektivische Ansichten sind, die 1C und 1E Längsschnittansichten des Trägers sind (gemäß der in 1B angegebenen Richtung L), und die 1D und 1F Querschnittansichten des Träger sind (gemäß der in der 1B angegebenen Richtung T);
die 2A bis 2H sind partielle Ansichten, die das zweite Realisierungsverfahren eines Trägers nach der Erfindung zeigen, wobei die 2A, 2C, 2E und 2G Längsschnittansichten des Trägers und die 2B, 2D, 2F und 2H Querschnittansichten des Träger sind;
die 3A bis 3J sind partielle Ansichten, die das dritte Realisierungsverfahren eines Trägers nach der Erfindung zeigen, wobei die 3A, 3C, 3E, 3G und 3I Längsschnittansichten des Trägers und die 3B, 3D, 3F, 3H und 3I Querschnittansichten des Träger sind;
die 4A bis 4H sind partielle Ansichten, die das vierte Realisierungsverfahren eines Trägers nach der Erfindung zeigen, wobei die 4A, 4C, 4E und 4G Längsschnittansichten des Trägers und die 4B, 4D, 4F und 4H Querschnittansichten des Träger sind.
In der Folge der Beschreibung wird der Träger – wieder beispielhaft – aus einem Siliciumsubstrat hergestellt, auf dem Siliciumdioxidabscheidungen erzeugt werden, um optische Leiter zu realisieren. Es wird nur die vertikale Positionierung beschrieben, wobei die horizontale Positionierung (in den beiden anderen Raumrichtungen) nach bekannten Verfahren realisiert werden kann.
Realisierungsverfahren Nr. 1
Das erste Realisierungsverfahren eines Trägers nach der vorliegenden Erfindung beginnt mit dem sukzessiven Abscheiden – auf einer Seite eines Substrats 100 aus Silicium – einer unteren Einschließschicht 101 aus Siliciumdioxid und einer Kernschicht 102, ebenfalls aus Siliciumdioxid, aber entsprechend dotiert. Dies ist in der 1A dargestellt.
Die Schichten 101 und 102 werden anschließend geätzt, wie in der 1B dargestellt. Die Schicht 102 wird über ihre ganze Dicke geätzt und die Schicht 101 nur über einen Teil ihrer Dicke. Man erhält durch Maskieren Rohprofile 103 und 104 von zwei optischen Leitern, deren jeweilige Enden 105 und 106 dazu bestimmt sind, mit optischen Kanälen eines auf den Träger zu montierenden optoelektronischen Bauelements zu verbinden. Das Maskieren hat auch ermöglicht, auf jeder Seite der Gruppe von Leiter-Rohprofilen 103 und 104 Flanken 107 und 108 herzustellen, die parallel zu den Leiter-Rohprofilen 103 und 104 ausgerichtet sind und über die Enden 105 und 106 hinausragen, um das zu montierende Bauelement einzurahmen.
Anschließend wird eine sogenannte Opfersperrschicht auf den geätzten Schichten 101 und 102 abgeschieden. Die Sperrschicht muss gegen den chemischen Angriff (zum Beispiel Reaktives Ionenätzen) auf die obere Einschließschicht resistent sein, die anschließend abgeschieden wird. Sie kann jedoch durch eine andere Methode eliminiert werden, die das Siliciumdioxid nicht angreift. Die Sperrschicht kann metallisch sein, zum Beispiel aus Aluminium. Sie kann chemisch geätzt werden, zum Beispiel mit Hilfe von Orthophosphorsäure H₃PO₄.
Die 1C und 1D zeigen diese Sperrschicht 110 im geätzten Zustand. Die 1C ist eine Schnittansicht gemäß der Achse CC der 1D. Die 1D ist eine Schnittansicht gemäß der Achse DD der 1C. Man sieht, dass die geätzten Teile in 111 und 112 die Flanken 107 und 108 in dem Teil des Trägers überdecken, der dazu bestimmt ist, das optoelektronische Bauelement zu tragen. Sie überdecken ebenfalls – aber nicht obligatorisch – den erhalten gebliebenen Teil der Schicht 101, der sich zwischen den Flanken 107 und 108 befindet und der sich unter dem zu montierenden Bauelement befinden wird.
Die 1C und 1D zeigen auch die Präsenz einer neuen abgeschiedenen Schicht, der oberen Einschließschicht 120 aus Siliciumdioxid.
Die obere Einschließschicht 120 wird anschließend geätzt, indem eine Maske benutzt wird, die ermöglicht, von dieser oberen Einschließschicht 120 nur das Material stehen zu lassen, das zur Fertigstellung der optischen Leiter notwendig ist. Dies stellen die 1E und 1F dar, wobei die 1E eine Schnittansicht gemäß der Achse EE der 1F ist und die 1F eine Schnittansicht gemäß der Achse FF der 1E. Die übrig gebliebenen Teile der entblößten Sperrschicht sind entfernt worden.
In den 1E und 1F ist strichpunktiert ein auf den Träger montiertes optoelektronisches Bauelement 130 dargestellt. Es ruht mit seinen Seitenrändern auf der Oberseite der Kernschicht 102 und hat optischen Kontakt mit den auf dem Träger ausgebildeten optischen Leitern 124 und 126.
Realisierungsverfahren Nr. 2
Das zweite Realisierungsverfahren eines Trägers nach der vorliegenden Erfindung beginnt mit dem sukzessiven Abscheiden – auf einem Substrat 200 aus Siliciumdioxid – einer unteren Einschließschicht 201 aus Siliciumdioxid, wie die 2A und 2B zeigen, wobei die 2A eine Schnittansicht gemäß der Achse AA der 2B ist und die 2B eine Schnittansicht gemäß der Achse BB der 2A.
Die Schichten 201 wird anschließend über einen Teil ihrer Dicke geätzt, wie dargestellt in den 2C und 2D, wobei die 2C eine Schnittansicht gemäß der Achse CC der 2D ist und die 2D eine Schnittansicht gemäß der Achse DD der 2C. Das Ätzen erzeugt ein Muster ähnlich dem Muster, gemäß die untere Einschließschicht in dem ersten Realisierungsverfahren geätzt wurde: Rohprofile von optischen Leitern 203 und 204, Flanken 207 und 208.
Anschließend wird wie in den ersten Verfahren eine Opfersperrschicht 210 auf der geätzten unteren Einschließschicht 201 abgeschieden. Die Sperrschicht wird gemäß einem Muster geätzt, das dem des ersten Realisierungsverfahrens entspricht. Man sieht in der 2F, dass die geätzten Teile der Sperrschicht insbesondere in 211 und 121 die Flanken 207 und 208 überdecken. Die 2E ist eine Schnittansicht gemäß der Achse EE der 2F. Die 2E ist eine Schnittansicht gemäß der Achse FF der 2E.
Anschließend wird eine Kernschicht 202 abgeschieden; dann eine obere Einschließschicht 220 (s. 2E und 2F).
Die Kernschicht 202 und die obere Einschließschicht 220 werden anschließend geätzt, um die optischen Leiter fertig zu stellen und die von der Sperrschicht übriggebliebenen Teile zu entblößen, die anschließend entfernt werden.
In den 2G und 2H (wobei die 2G eine Schnittansicht gemäß der Achse GG der 2H ist und die 2H eine Schnittansicht gemäß der Achse HH der 2G) sieht man ein auf den Träger montiertes, strichpunktiert dargestelltes optoelektronisches Bauelement 230. Es ruht mit seinen Seitenrändern auf der Basis der Kernschicht 202 und hat Kontakt mit den auf dem Träger ausgebildeten optischen Leitern 224 und 226.
Realisierungsverfahren Nr. 3
Dieses Verfahren wird durch die 3A bis 3J veranschaulicht, wobei die 3A, 3C, 3E, 3G und 3I jeweils Schnittansichten der 3B, 3D, 3F, 3H und 3J sind.
Dieses Verfahren beginnt ebenso wie das erste beschriebene Verfahren. Zunächst wird eine untere Einschließschicht 301 auf dem Substrat 300 abgeschieden. Anschließend scheidet man eine Kernschicht 302 ab. Diese beiden Schichten werden geätzt, um Rohprofile 303 und 304 von optischen Leitern und Flanken 307 und 308 zu erhalten.
Anschließend führt man eine intermediäre Ätzung der Flanken durch, lokalisiert an ihrem inneren Rand, um Stützbereiche 317 auf der Flanke 307 und 318 auf der Flanke 308 auszubilden.
Wie vorhergehend wird ebenfalls eine Sperrschicht 310 abgeschieden und geätzt, um die Stützbereiche zu schützen. Anschließend wird auf allen schon abgeschiedenen Schichten eine obere Einschließschicht 320 abgeschieden.
Die obere Einschließschicht 320 wird anschließend geätzt, um die optischen Leiter 324 und 326 fertig zu stellen und die von der Sperrschicht 310 übrig gebliebenen Teile zu entblößen. Diese werden dann beseitigt, um die Stützzonen 317 und 318 frei zu machen.
In den 3I und 3J sieht man strichpunktiert (und schematisch) ein auf den Träger montiertes optoelektronisches Bauelement 330. Es ruht mit seinen Seitenrändern auf den intermediären Stützbereichen 317 und 318 der Kernschicht 302 und hat Kontakt mit den auf dem Träger ausgebildeten optischen Leitern 324 und 326.
Realisierungsverfahren Nr. 4
Anstatt der Abscheidung einer Sperrschicht wie in den vorhergehend beschriebenen Verfahren, kann man das bekannte Lift-off-Verfahren benutzen, um die Stützbereiche auf der Unterseite der Kernschicht oder ihrer Oberseite frei zu machen. Dieses Verfahren ist in den 4A bis 4H dargestellt, das den Fall betrifft, wo die Stützzonen auf der Oberseite der Kernschicht gewählt werden.
Zunächst wird eine untere Einschließschicht 401 auf dem Substrat 400 abgeschieden und dann eine Kernschicht 402 (s. die 4A und 4B. Diese beiden Schichten werden geätzt, um Rohprofile 403 und 404 der optischen Leiter und Flanken 407 und 408 zu realisieren (s. die 4C und 4D).
Dann wird auf den vorhergehend abgeschiedenen Schichten eine Resistschicht aufgebracht. Auf dieser Resistschicht scheidet man eine Schutzschicht auf den Bereichen ab, die erhalten bleiben sollen, ausgenommen die Bereiche, die den zukünftigen optischen Leitern entsprechen. Beim Entwickeln erhält man das, was in den 4E und 4F dargestellt ist, wo man die Resistschicht 450 und ihre Schutzschicht 451 sieht sowie die nackten Leiter-Rohprofile 403 und 404.
Anschließend scheidet man die obere Einschließschicht auf den vorhergehend abgeschiedenen Schichten ab. Das erhalten gebliebene Resist wird durch die sogenannte "Lift-off"-Technik entfernt. Man erhält dann die in den 4G und 4H dargestellten Strukturen, wo die obere Einschließschicht 420 auf den Teil reduziert ist, die optischen Leiter 424 und 426 bedeckt. Ein auf den Träger montiertes optoelektronisches Bauelement 430 ist strichpunktiert dargestellt. Es ruht mit seinen Seitenrändern auf der Oberseite der Kernschicht und hat optischen Kontakt mit den optischen Leitern 424 und 426.
Unter den auf den erfindungsgemäßen Träger montierbaren Bauelementen kann man nennen:

– eine Halbleiterlaserquelle mit Schnittflächenemission (émission par la tranche) einzeln oder als eindimensionale Anordnung;
– einen Halbleiterverstärker, einzeln oder als Anordnung;
– einen Modulator für integrierte Optik aus LiNbO₃;
– einen Verstärker für integrierte Optik aus dotiertem Glas;
– eine oder mehrere optische Fasern in einem mikromechanischen Träger, einzeln oder als Anordnung, realisiert mit Hilfe von in das Silicium geätzten V.

Die nach der Erfindung realisierten Stützbereiche sind nicht obligatorisch seitlich angeordnet. In Abhängigkeit des zu montierenden Bauelements können sie andere Positionen einnehmen.
IN DER BESCHREIBUNG GENANNTE REFERENZEN
Diese Liste der durch den Anmelder genannten Referenzen dient nur dazu, dem Leser zu helfen und ist nicht Teil der europäischen Patentschrift. Obwohl sie mit einem Höchstmaß an Sorgfalt erstellt worden ist, können Fehler oder Weglassungen nicht ausgeschlossen werden und das EPA lehnt in dieser Hinsicht jede Verantwortung ab.
In der Beschreibung genannte Patentschriften

• FR 2694841 A
• US 5321786 A

In der Beschreibung genannte Nichtpatentliteratur

• M. YANAGISAWA et al. Film-Level Hybrid Integration of AlGAAs Laser Diode with Glass Waveguide an Si Substrate. IEEE Photonics Technology Letters, Januar 1992, Band 4 (1), 21–23.
• Y. YAMADA et al. Silica-based Optical Waveguide on Terraced Silicon Substrate as Hybrid Integration Platform. Electronics Letters, Band 29 (5), 444–446.
• K. P. JACKSON et al. A High-Density, Four-Channel OEIC Transceiver Module Utilizing Planar-Processed Optical Waveguides and Flip-Chip, Solder-Bump Technology. Journal of Lightwave Technology, Juli 1994, Band 12 (7), 1185–1191.
• E. E. L. FRIEDRICH et al. Hybrid Integration of Semiconductor Lasers with Si-Based Single-Mode Ridge Waveguides. Journal of Lightwave Technology, März 1992, Band 10 (3), 336–340.

Claims

Träger, bestimmt für die hybride Optoelektronik, mit wenigstens einem integrierten optischen Leiter (124, 126), ausgebildet auf einem Substrat (100), auf dem der optische Leiter realisiert worden ist durch Abscheidung eines entsprechenden Materials bzw. entsprechender Materialien zur Bildung einer unteren Einschließschicht (101), einer Leiterkernschicht (102) und einer oberen Einschließschicht (120) auf dem Substrat, wobei der optische Leiter dazu bestimmt ist, optisch mit einem dem Träger hinzugefügten optoelektronischen Bauelement (130) verbunden zu werden, der Träger Positionierungseinrichtungen des Bauelements (130) umfasst, um seine optische Ausrichtung mit dem optischen Leiter (124, 126) zu gewährleisten, und die Positionierungseinrichtungen Stützzonen für das Bauelement umfassen, um seine vertikale Positionierung zu gewährleisten, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Stützzonen sich auf einem Niveau befindet, das man unter den folgenden Niveaus auswählt: der Oberseite der Kernschicht und einer intermediären Ebene zwischen der Unterseite der Kernschicht und ihrer Oberseite.
Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus Silicium ist und der optische Leiter aus Siliciumdioxid.
Verfahren zur Realisierung eines Trägers wie definiert in einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst: – Abscheiden der unteren Einschließschicht (101) auf dem Substrat (100), – Abscheiden der Kernschicht (102) auf der unteren Einschließschicht (101), – Ätzen der Kernschicht (102) und der unteren Einschließschicht (101), so dass ein Rohling bzw. Vorprofil des optischen Leiters (103, 104) erscheint und Teile der Kernschicht erhalten bleiben, die dazu bestimmt sind, die genannten Stützzonen zu bilden, – Abscheiden einer Opfer-Sperrschicht (110) auf den vorhergehend abgeschiedenen Schichten, – Ätzen der Sperrschicht (110), wobei die Sperrschicht auf den Stützzonen erhalten bleibt, – Abscheiden der oberen Einschließschicht (120) auf den vorhergehend abgeschiedenen Schichten, – Ätzen der oberen Einschließschicht (120), um den optischen Leiter (124, 126) fertigzustellen wenn notwendig und um die erhalten gebliebenen Teile der Sperrschicht (110) erscheinen zu lassen, – Entfernen der erhalten gebliebenen Teile der Sperrschicht (110), um die Stützzonen frei zu machen.
Verfahren zur Herstellung eines Trägers wie definiert in einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst: – Abscheiden der unteren Einschließschicht (301) auf dem Substrat (300), – Abscheiden der Kernschicht (302) auf der unteren Einschließschicht (301), – Ätzen der Kernschicht (302) und der unteren Einschließschicht (301), so dass ein Rohling bzw. Vorprofil des optischen Leiters (303, 304) erscheint und Teile der Kernschicht erhalten bleiben, in denen die genannten Stützzonen ausgebildet werden, – Ausbilden der genannten Stützzonen (317, 318) durch Ätzen der entsprechenden Teile der Kernschicht, – Abscheiden einer Opfer-Sperrschicht (310) auf den vorhergehend abgeschiedenen Schichten, – Ätzen der Sperrschicht (310), wobei die Sperrschicht auf den Stützzonen erhalten bleibt, – Abscheiden der oberen Einschließschicht (320) auf den vorhergehend abgeschiedenen Schichten, – Ätzen der oberen Einschließschicht (320), um den optischen Leiter (324, 326) fertigzustellen wenn notwendig und um die erhalten gebliebenen Teile der Sperrschicht (310) erscheinen zu lassen, – Entfernen der erhalten gebliebenen Teile der Sperrschicht, um die Stützzonen (317, 318) frei zu machen.
Verfahren zur Realisierung eines Trägers wie definiert in einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst: – Abscheiden der unteren Einschließschicht (401) auf dem Substrat (400), – Abscheiden der Kernschicht (402) auf der unteren Einschließschicht (401), – Ätzen der Kernschicht (402) und der unteren Einschließschicht (401), so dass ein Rohling bzw. Vorprofil des optischen Leiters (403, 404) erscheint und Teile der Kernschicht erhalten bleiben, die dazu bestimmt sind, die genannten Stützzonen zu bilden, – Abscheiden einer Resistschicht (450) auf den vorhergehend abgeschiedenen Schichten, – Abscheiden einer Schutzschicht (451) auf der Resistschicht (450) mit Ausnahme der dem zukünftigen optischen Leiter entsprechenden Zone, – Entfernen der nicht durch die Resistschicht (450) geschützten Zone, – Abscheiden der oberen Einschließschicht (420) auf den vorhergehend abgeschiedenen Schichten, – Entfernen des erhalten gebliebenen Resists mittels der "Lift-off"-Technik, was den optischen Leiter (424, 426) und die Stützzonen erscheinen lässt.