ES2244764T3 - Mejoras relativas a dispositivos opticos. - Google Patents
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Abstract
Una oblea (105) de material sobre la cual se forma una serie de dispositivos ópticamente activos (110) dispuestos en una fila en relación longitudinal recíproca, dispositivos ópticamente activos cada uno de los cuales comprende: una zona ópticamente activa(150) con un extremo de entrada (165) y un extremo de salida (170); una primera zona ópticamente pasiva (165) que se extiende desde el extremo de entrada de la zona ópticamente activa a un extremo de entrada del dispositivo; y una segunda zona ópticamente pasiva (160) que se extiende desde el extremo de salida de la zona ópticamente activa hasta el extremo de salida (180) del aparato; las zonas ópticamente pasivas primera y segunda (155, 160) de cada par sucesivo de dispositivos adyacentes longitudinalmente alineados (110) que forman una zona ópticamente pasiva extendida a través de la cual los dispositivos pueden despegarse unos de otros, siendo suficiente la longitud total de la zona ópticamente pasiva extendida para que los errores de alineación del plano de estratificación (A) con relación l eje longitudinal de los dispositivos de hasta más o menos 0, 5 grados permita siempre que el despegue caiga siempre dentro dela zona ópticamente pasiva extendida sobre el diámetro normalmente utilizable de la oblea.
Description
Mejoras relativas a dispositivos ópticos.
Esta invención se refiere a instrumentos ópticos
y más concretamente, aunque no exclusivamente, a instrumentos
óptimamente activo u opto electrónicos tales como laceres,
moduladores, amplificadores, conmutadores y otros parecidos.
Generalmente, cuando se fabrican instrumentos
semiconductores basándose en láseres que emiten aristas u otros
instrumentos opto electrónicos semiconductores de entrada / salida
de aristas a partir de una oblea semiconductora
III-V, es conveniente alinear las facetas de entrada
/ salida del instrumento perpendiculares o paralelas a un plano de
estratificación del cristal de la oblea. Frecuentemente, dicha
alineación no se efectúa con exactitud y normalmente existe un
ángulo de descentrado entre un tipo de instrumentos que se forman
con la oblea y un plano de estratificación adyacente a las facetas.
Este efecto se denomina "run-out" (descentrado)
y repercute en el rendimiento que se obtiene de la oblea.
El descentrado puede definirse como la distancia
que se acumula por el plano de estratificación del cristal con el
tipo de instrumentos que se fabrican con la oblea y repercute en el
rendimiento de los instrumentos a partir de una oblea dada, toda
vez que el despegue no se produce en el mismo lugar para todos los
instrumentos a lo largo del despegue. Se trata de un problema
importante toda vez que las facetas instrumentales así formadas no
encajan como se preveía en los puntos de contacto del instrumento
fabricado. Ello no obstante, para garantizar el funcionamiento
deseado de cada instrumento, las zonas activas del mismo (es decir,
donde está localizado uno de los contactos), debe funcionar de la
manera prevista.
Además, en los instrumentos con capas de contacto
chapadas con oro relativamente grueso (por ejemplo, de 2 a 3
micras), la estratificación de los instrumentos a partir de la
oblea ocasiona problemas toda vez que las capas de contacto pueden
tender a deslaminarse. Se sabe que suelen utilizarse medios con
capas metálicas, como por ejemplo, de oro, que se emplean como
almohadillas de contacto, elementos reductores del calor o
componentes reductores de tensiones, así como medios de protección
durante el manejo de los aparatos.
Sin embargo, cuando se utilizan recubrimientos de
facetas como por ejemplo, diodos de láser, normalmente algunos de
los revestimientos pueden superponerse sobre otras superficies del
instrumento y eso, da lugar a un aislamiento de esta zona
superpuesta del instrumento contra él conecto eléctrico. Esta
denominada unión "junción side down" se intenta en aquellos
casos en que no es posible una buena comunicación eléctrica o
térmica con el aparato a través de la zona solapada.
Una de las finalidades de la presente invención
es la de evitar o, por lo menos, mitigar, los problemas del tipo
mencionado.
La patente norteamericana 5436195 describe la
fabricación de instrumentos de láser y de modulador a partir de una
oblea. La estructura del aparato básico comprende una zona de láser
"A" y una zona de modulador "B" adyacente a la anterior.
Los ejes ópticos (ejes longitudinales) de los instrumentos se
prolongan de forma central y sucesiva a través de las zonas A y B.
En las zonas de láser A, se forman unas secciones enmascaradoras en
las que una primera separación determina la amplitud de la
migración de átomos a la capa semiconductora para controlar el
intersticio de la banda. En las zonas moduladoras B, una segunda
separación entre las zonas enmascaradoras es mayor que la
separación de la zona A. La diferencia entre las separaciones
primera y segunda determina un perfil intersticial a lo largo del
eje longitudinal de los aparatos. El perfil del intersticio se
mejora conformando los instrumentos sobre la oblea en una
configuración dorso con dorso de manera que las secciones sucesivas
de aparatos longitudinalmente adyacentes tengan una configuración
AB- BA-AB-BA en lugar de una
configuración
AB-AB-AB-AB.
Entonces, no hay zona de transición en ninguna de los extremos del
aparato siempre que la oblea esté estratificada en las zonas
B-B y en las zonas A-A.
N.Shimada y col-: "Trastorno selectivo en
crisol de fracción de InGaAs deformada por recocido térmico con
caps de SiO_{2} de diferentes espesores para integración
fotónica", IEEE Conference Proceeding, 25 de septiembre 2000,
págs.117-118, informa sobre la fabricación de un
aparato láser con una zona activa de longitud La y zonas pasivas de
longitudes Lpb y Lpf citadas en cada extremo del mismo, en donde
LpH+Lpf=0,400 o 800 micras. Shimada y col., informan sobre el
control de pérdidas de guía-ondas pasivas y el
rendimiento interior y exterior del quantum diferencial, de acuerdo
con las longitudes relativas de las zonas pasivas y activas.
Según un primer aspecto de la presente invención,
se dispone de una oblea de material formado en una serie de
instrumentos óptimamente activos dispuestos en fila en relación
longitudinal recíproca y comprendiendo cada uno de los instrumentos
óptimamente activos:
Una zona óptimamente activa con un extremo de
entrada y un extremo de salida; una primera zona ópticamente pasiva
que se extiende desde el extremo de entrada de la zona ópticamente
activa hasta el extremo de entrada del aparato, y una segunda zona
ópticamente pasiva que se extiende desde el extremo de salida de
la zona ópticamente activa hasta un extremo de salida del aparato,
las zonas primera y segunda ópticamente pasivas de cada par
sucesivo de aparatos longitudinalmente alineados y adyacentes
forman una sección pasiva ópticamente extendida a través de la cual
los aparatos pueden despegarse de uno a otro, siendo suficiente la
longitud total de la zona óptimamente pasiva extendida para que los
errores de alineación del plano de despegue en relación con el eje
longitudinal de los aparatos de hasta más o menos 0,5 grados, dé
lugar en todo momento a una caída del despegue en la zona
óptimamente pasiva extendida por encima del diámetro de la oblea
normalmente utilizable.
Preferentemente, cada una de las zonas
óptimamente activas incluye un contacto eléctrico, estando separado
uno de los extremos del contacto eléctrico del extremo de entrada /
salida del aparato respectivo.
Preferentemente, cada uno de los aparatos
ópticamente activos incluye un guía-ondas óptico,
tal como un guía-ondas de arista, conformado en las
zonas ópticamente activas y en las zonas ópticamente pasivas.
Los aparatos ópticamente activos puede escogerse
con un láser como por ejemplo, una diodo de láser, un modulador
óptico, un amplificador óptico, un conmutador óptico o aparatos
similares.
En la presentación preferente, los aparatos
ópticamente activos son semiconductores preferentemente fabricados
con materiales III-V tales como arseniuro de galio
que funcionan en una longitud de onda de 600-1300
nm, o fosfuro de indio que actúan esencialmente en una longitud de
onda de 1200 a 1700 nm. Por ejemplo, el material puede ser AlGaAs o
InGaAsP.
Más preferentemente, el aparato semiconductor
contiene un núcleo activo emparedado entre un primer revestimiento
óptico (o inferior)/una capa que limita el portador de carga y un
segundo revestimiento óptico (o superior)/capa limitadora del
portador de carga. El núcleo y las capas de revestimiento pueden
formar un guía-ondas de placas.
Debe tenerse en cuenta que las definiciones
"superior" e "inferior" se emplean aquí para facilidad de
referencia y no presuponen una disposición especialmente preferida
de las capas, si bien, cuando se emplea, el aparato puede adoptar
una disposición invertida.
El aparato semiconductor puede incluir una arista
(o reborde) formada por lo menos en la segunda capa de
revestimiento en donde la arista puede actuar, durante su uso, como
guía-ondas óptico para limitar lateralmente un modo
óptico en el aparato semiconductor.
Preferentemente, el núcleo activo puede contener
un material lasérico que puede comprender o incluir una estructura
de base cuántica (QW) configurada como zona ópticamente activa, zona
que está limitada por la arista.
Cada zona ópticamente pasiva puede ser
lateralmente extensible como la zona adyacente ópticamente
activa.
Preferentemente, las zonas ópticamente pasivas
pueden incluir un primer material ópticamente desordenado dentro del
núcleo.
En una variante, las zonas ópticamente activas
pueden estar lateralmente ligadas por unas zonas laterales que
incluyen un segundo material dispuesto en forma desordenada dentro
del núcleo.
Ventajosamente, los materiales primero y segundo
dispuestos desordenadamente son esencialmente los mismos.
Preferentemente, los materiales desordenados puede estar
constituidos con arreglo a una técnica de entremezclado de manantial
cuántico (QWI). Esta técnica (QWI) puede difuminar los límites del
manantial cuántico dentro de la capa de núcleo activa.
Más preferentemente, la técnica QWI debe estar
esencialmente exenta de impurezas. Las zonas QWI puede estar
"blue-shifted"(desplazadas); es decir,
generalmente, por lo menos, de 20 a 30 meV y, probablemente,
alrededor de 100 meV o con mayor diferencia entre los intersticios
de las bandas de la zona ópticamente activa bombeada con la
corriente, y las zonas QWI ópticamente pasivas. Estas últimas puede
disponer de una energía intersticial de banda mayor y, por lo
tanto, de una absorción inferior a la zona ópticamente activa.
De esta manera, cuando las zonas ópticamente
activas están accionadas eléctricamente, las zonas ópticamente
pasivas limitan la disipación de calor en los extremos del cuerpo
del aparato.
Preferentemente, el aparato contiene capas
correspondientes de material eléctrico que hacen contacto, por lo
menos, con una parte de la superficie superior de la segunda capa
de revestimiento y con una superficie (inferior) de la primera capa
de revestimiento, o más probablemente, con una superficie inferior
del sustrato. Uno de los materiales de contacto puede contener el
contacto eléctrico citado y puede estar situado en la superficie
superior de la arista.
Por lo menos, alguno de los aparatos ópticamente
activos puede estar configurado sobre la oblea citada en una
relación esencialmente lateral de uno con otro.
Según otro aspecto de la presente invención, se
facilita un procedimiento de fabricación de una serie de aparatos
ópticamente activos dispuestos en fila en relación longitudinal
entre sí sobre una oblea de material, que comprende las fases
de:
a) suministro de una oblea de material;
b) conformación sobre la oblea de material de la
citada gama de aparatos ópticamente activos, cada uno de los cuales
comprende:
una zona ópticamente activa con un extremo de
entrada y otro de salida; y una primera zona ópticamente pasiva con
un extremo de entrada y otro de salida; y
una primera zona ópticamente pasiva que se
extiende desde el extremo de entrada de la zona ópticamente activa a
un extremo de entrada del aparato; y
una segunda zona ópticamente pasiva que se
extiende desde el extremo de salida de la zona ópticamente activa
hasta el extremo de salida del aparato,
las zonas primera y segunda ópticamente activas
de cada par sucesivo de aparatos longitudinalmente alineados y
adyacentes forman una zona ópticamente pasiva prolongada a través de
la cual los aparatos pueden separarse entre sí, siendo suficiente
la longitud total de la zona ópticamente pasiva prolongada para que
los errores de alineación del plano de separación en relación con el
eje longitudinal de los aparatos de hasta más o manos 0,5 grados dé
lugar en todo momento a una caída del despegue en la zona
ópticamente pasiva extendida caiga dentro de la zona ópticamente
pasiva extendida sobre el diámetro normalmente utilizable de la
oblea; y
c) separación de cada uno de los aparatos
ópticamente activos de dicha oblea, separando la oblea en el plano
de despegue de material de la misma dentro de las zonas ópticamente
pasivas extendidas independientemente entre aparatos adyacentes a
través del diámetro normalmente utilizable de la oblea.
La fase b) puede incluir la constitución de zonas
ópticamente pasivas en la capa ópticamente activa, así como la
formación de una arista de, por lo menos, una sección de la segunda
capa de revestimiento para delimitar las zonas ganadas ópticamente
activas, y las zonas ópticamente pasivas.
La primera capa de revestimiento, la capa
ópticamente activa y la según capa de revestimiento pueden formarse
por procedimientos conocidos tales como la epitaxia de haz
molecular (MBE) o la sedimentación de vapor químico organometálico
(MOCVD).
Preferentemente, las zonas pasivas pueden
formarse por un procedimiento QWI que utilice preferentemente la
formación lagunas reticulares en las zonas pasivas o que,
alternativamente, puede comprender la implantación o difusión de
iones en zonas pasivas y que comprende, también, el recocido para
crear zonas constitutivamente desordenadas de la capa ópticamente
activa (que puede contener un material lasérico), con un
intersticio de banda mayor que la estructura del manantial
cuántico. Por lo tanto, las zonas pasivas puede estar formadas por
QWI.
Preferentemente, la arista puede estar formada
por procedimientos de grabado conocidos, tales como grabado en seco
o húmedo.
También preferentemente, las zonas ópticamente
pasivas pueden formarse generando lagunas reticulares exentas de
impurezas y, todavía mejor, puede utilizarse un procedimiento
inducido de daños para llegar a QWI. Cuando se pone en práctica
dicho procedimiento, pueden incluirse las fases de sedimentación con
el empleo de un pulverizador iónico de diodo y dentro de una
atmósfera esencialmente de argón, depositar una capa dieléctrica
como, por ejemplo, de sílice (SiO_{2}) por lo menos en parte de
una superficie del material del láser semiconductor de forma que
se introduzcan detectores estructurales en, por lo menos, una parte
del material adyacente a la capa dieléctrica, depositando
discrecionalmente por el procedimiento de no desintegración
mediante sedimentación mejorada con vapor químico (PECVD) una nueva
capa dieléctrica, por lo menos, en otra parte de la superficie del
material y recociendo el material para transferir galio del
material a la capa dieléctrica.
Preferentemente, el procedimiento puede incluir
una fase de aplicación de capas de contactos primero y segundo
sobre la superficie de la primera capa de revestimiento o, todavía
mejor, una superficie exterior del sustrato y una superficie
exterior de la arista. Más adecuadamente, la segunda capa de
contacto puede aplicarse sobre una parte de la arista dentro del
área de la zona ópticamente activa.
A título de ejemplo únicamente, se va a describir
a continuación un modelo de la presente invención, haciendo
referencia a los dibujos acompañantes, en los que:
La fig. 1 muestra una oblea de material sobre el
que se ha configurado una serie de aparatos ópticamente activos
según el modelo anterior; la fig. 2 muestra una oblea de material
con el que se ha configurado una gama de aparatos ópticamente
activos según un modelo de la presente invención; la fig. 3 muestra
una vista esquemática en perspectiva desde un costado, un extremo y
encima de un aparato ópticamente activo según un modelo de la
presente invención; la fig. 4 muestra una vista esquemática desde
un costado del dispositivo ópticamente activo de la fig. 3; la fig.
5 muestra una vista esquemática desde un extremo del dispositivo
ópticamente activo de la fig. 3, y la fig. 6 muestra una vista en
planta esquemática del dispositivo ópticamente activo de la fig.
3.
Refiriéndonos inicialmente a la fig. 1, se
representa una oblea, generalmente designada con 5, según un modelo
anterior, que incluye una serie de dispositivos ópticamente activos
10, cada uno de los cuales está conformado sobre la oblea 5 y cada
uno de los cuales 10 tiene sobre una superficie exterior del mismo
un primer contacto 15 y dentro del área del primer contacto 15, un
segundo contacto 20 más grueso que el primer contacto 15. La gam de
dispositivos 10 se distingue entre sí por líneas de material
aislante 25. El conjunto o sistema de dispositivos 10 está
dispuesto para ser alineado de tal manera que una faceta de entrada
o de salida 30 de cada dispositivo 10 sea esencialmente paralelo al
plano de estratificación de la oblea 5. Este plano se define según
la orientación cristalográfica de la oblea, haciendo referencia al
denominado "plano" 40 existente en el borde exterior 45 de la
oblea 5.
Como puede verse en la fig. 1, las facetas 30 en
lugar de ir alineadas paralelas a una línea "A" paralela o
coincidente con un plano de estratificación 40, durante el proceso
de fabricación de los dispositivos 10 puede producirse un defecto de
alineación y las facetas de entrada / salida 30 de los dispositivos
10 pueden estar alineadas en realidad con la línea "B" que
discurre con un ángulo superficial con respecto a la línea
"A". En consecuencia, si durante la estratificación de los
dispositivos 10 a partir de la oblea 5, ésta se fractura o se raya
en el punto "C", entonces el plano de estratificación "A"
incide a través de una serie de dispositivos 10 mal alineados a
partir de la faceta de entrada / salida adyacente 30. Por
consiguiente, algunos de los dispositivos 10 tendrán una longitud
menor y otros una longitud mayor de lo previsto. Este efecto se
conoce como "descentrado" y afecta al rendimiento de los
dispositivos 10 de la oblea 5, según se ha dicho ya.
En relación ahora con la fig. 2, en la misma se
muestra una oblea de material, generalmente designado con el 105,
según un modelo de la presente invención, configurando con la oblea
105 una serie de dispositivos ópticamente activos 110. Según puede
verse en la fig. 2, cada dispositivo 110 tiene un adaptador de
contactos eléctricos, tales como el contacto de oro (Au) 120
configurado encima. Además, alrededor del adaptador 120, cada
dispositivo 110 tiene una capa aislante 125 y en cada uno de los
extremos de los dispositivos 110 se dispone de una faceta de
entrada/salida 130. Ello no obstante, una zona activa de cada
dispositivo 110 es más corta que la distancia entre las facetas de
entrada / salida 130 del dispositivo 10, según se describirá más
delante con más detalle. En consecuencia, cada dispositivo 110
cuenta con una zona activa 150 formada esencialmente coincidiendo
con un contacto eléctrico 120, y con las zonas pasivas 155, 160
previstas en los extremos longitudinales respectivos del contacto
120 de la zona activa 150. Según puede verse en la fig. 2, una
alineación defectuosa de los tipos de dispositivos 110 con respecto
a la línea A paralela al plano 14o o estratificada con él, no
afecta al rendimiento de los dispositivos de la oblea 105, toda vez
que se produce un "descentrado" en un sector que comprende las
zonas pasivas 155, 160 y en la capa aislante 125. En consecuencia,
las zonas activas 150 y los porta contacto 120 de los dispositivos
110 no se ven afectados por el efecto de "descentrado".
En las figs. 3 a 6, se representa con más detalle
cada dispositivo 110 de este modelo.
Cada dispositivo ópticamente activo 110 contiene
la zona ópticamente activa 150 con un extremo de entrada 165 y un
extremo de salida 170, así como las zonas ópticamente pasivas
155,160 que se extiende desde el extremo de entrada 165 y el
extremo de salida 170 de la zona ópticamente activa 150,
respectivamente, hasta el extremo de entrada 175 y el extremo de
salida 180 del dispositivo 110.
La zona ópticamente activa 150 incluye los
contactos eléctricos 120, estando separados los extremos 185,190 de
dichos contactos 120 del extremo de entrada 175 y del extremo de
salida 180 del dispositivo 110, respectivamente. Según puede verse
en la fig. 3, el dispositivo ópticamente activo 10 incluye un
guía-ondas óptico en forma de
guía-ondas marginal 190 formado en la zona
ópticamente activa 150, así como en las zonas ópticamente pasivas
155,160. El contacto eléctrico 120 va dispuesto en una sección del
guía-ondas 190, en la parte correspondiente a la
zona ópticamente activa 150.
Durante los procesos de fabricación del aparato,
los dispositivos 10 se alinean generalmente de acuerdo con la
orientación cristalográfica de la oblea, con respecto al plano
principal 40 y con una tolerancia de más o menos 0,5 grados. Por lo
tanto, una distancia máxima de descentrado sobre el diámetro
utilizable de una oblea de 50 mm es, aproximadamente, de 350 a 450
micras en cualquier dirección. Con obleas mayores, por ejemplo, de
unos diámetros de 100 a 200 mm., los valores máximos de descentrado
correspondientes serían de 900 a 1800 micras en cualquier
dirección, respectivamente.
También es conveniente tener en cuenta las
variaciones normales de la precisión de la operación de
estratificación, que generalmente son del orden de 0,05 grados.
Así, pues, según un modelo preferente de la
invención, las zonas ópticamente pasivas 155,160 de los aparatos
110 antes de la estratificación desde la oblea se extienden, en
cada caso, en una longitud de, por lo menos, 400 micras cuando se
trabaja con una oblea de 50 mm con el fin de que el plano de
estratificación se encuentre siempre dentro de las zonas
ópticamente pasivas de los aparatos con el diámetro generalmente
utilizable de la obleas (=40 mm para una oblea de 50 mm). En otras
palabras, las zonas ópticamente activas de dispositivos adyacentes
están separadas por un zona pasiva ópticamente extendida (que
comprende la zonas ópticamente pasivas de ambos aparatos) de, por lo
menos, 700 micras (2 x 350 micras) y más convenientemente, de, por
lo menos 800 o 900 micras en una oblea de 50 mm.
En obleas mayores, por ejemplo, sería preferible
una longitud mínima de la zonas ópticamente pasivas 155, 160, de 800
micras por aparato. Preferentemente, las zonas ópticamente pasivas
deben extenderse, por aparato, sobre una longitud de entre 850 y
900 micras.
Los aparatos se disponen sobre la oblea en la
forma reproducida, extendiéndose las zonas ópticamente pasivas
durante la fabricación entre los aparatos correspondientes, en
columnas adyacentes. Al efecto, los aparatos situados en columnas
contiguas se separan entre sí por una longitud suficiente de zona
ópticamente pasiva que permita un defecto de alineación del conjunto
de hasta más o menos 0,5 grados con respecto al plano de
estratificación de las zonas ópticamente pasivas 155, 160 de los
aparatos adyacentes; pero no a través de las regiones activas
150.
En un modelo preferente, el aparato ópticamente
activo es un semiconductor fabricado por el sistema de material
semiconductor III-V tal como arseniuro de galio
(GaAs), que actúa esencialmente en una gama de longitud de onda de
600 a 1300 nm- Como alternativa, el aparato semiconductor puede
fabricarse de fosfuro de indio (InP) que actúe en una gama de
longitud de onda de 1200 a 1700 nm.
Según puede verse en las figs. 3 a 6, el aparato
110 es una construcción monolítica desarrollada sobre un sustrato
200. Este aparato 110 cuenta con un núcleo activo 205 emparedado
entre un primer revestimiento óptico/capa limitadora portadora de
la carga 210, y un segundo revestimiento óptico/capa limitadora
portadora de carga 215. La primera capa de revestimiento 210 el
núcleo 205, y la segunda capa de revestimiento 215, suelen tener
unos índices refractivos de aprox. 3,3 a 4,0, poseyendo el núcleo
205 un índice refractivo que se mayor que el de las capas de
revestimiento 215, 210. El núcleo 205 y las capas de revestimiento
primera y segunda 210 a 215, forman, por lo tanto, conjuntamente, un
guía-ondas de desbaste plano.
Según puede verse en la fig. 3, el aparato 110
incluye una arista 220 (o saliente) constituido, por lo menos, en
la segunda capa de revestimiento 215, saliente 220 que puede
actuar, cuando se utiliza, como guía-ondas óptico
190 para limitar lateralmente un modo óptico en el aparato 110. El
núcleo 205 puede contener y/o incluir una estructura de manantial
cuántico (QW) 225 configurada como zona ópticamente activa 150, la
cual está limitada por la arista o saliente 220. Cada una de las
zonas ópticamente pasivas 155, 160 es la extensión lateral de la
zona ópticamente activa 150.
Las zonas ópticamente pasivas 155, 160 pueden
incluir un material de estructura desordenada en el núcleo 205.
Además, en el caso de una modificación de la zona ópticamente activa
150, ésta puede estar lateralmente limitada por una zonas laterales
que contienen un material estructuralmente desordenado dentro de la
capa activa 205. Los materiales primero y segundo estructuralmente
desordenados pueden ser, esencialmente, el mismo y pueden estar
constituidos por el procedimiento de entremezclado del manantial
cuántico (QWI). Este procedimiento QWI elimina la delimitación de
los manantiales cuánticos 225 en el seno del núcleo activo 205.
Este procedimiento requiere, con el empleo de un
desintegrador de diodo y esencialmente en una atmósfera de
argón:
la colocación de una capa dieléctrica como, por
ejemplo, de sílice (SiO_{2}) por lo menos en una parte de la
superficie del material de láser semiconductor, para introducir
defectos estructurales por lo menos en una parte del material
adyacente a la capa dieléctrica,
la deposición discrecional de un sistema no
desintegrador por medio de la Deposición de Vapor Químico Mejorado
con Plasma (PECVD) de otra capa dieléctrica sobre, por lo menos,
otra parte de la superficie del material; y
el recocido del material mediante la
transferencia de galio del material a la capa dieléctrica.
El procedimiento QWI puede estar esencialmente
desprovisto de impurezas. Las secciones 155,160 de la QWI pueden
estar "blue-shifted"(desplazadas?) cuando
existe una diferencia de, por lo menos 20 a 30 meV o hasta 100 meV
entre los intersticios de banda de capa activa 205 en la zona
ópticamente activa 150 bombeada con corriente y la zona QWI de la
capa activa 205 en las zonas ópticamente pasivas 155,160. Por lo
tanto, estas zonas ópticamente pasivas 155, 160 poseen una energía
de intersticio-banda superior y, por lo tanto una
absorción inferior que la zona ópticamente activa 150. Como
consecuencia, las zonas pasivas 155, 160 son transparentes a la luz
generada o transmitida a través de una fracción del núcleo 205
correspondiente a la zona ópticamente activa 150.
Generalmente, las zonas pasivas 155, 160 suelen
tener una longitud de 10 a 100 micras. El aparato 110 incluye
también las correspondientes capas de material de contacto
eléctrico 225, 230 que hacen contacto por lo menos, con una sección
de la superficie de la arista 220 y con la superficie opuesta del
sustrato 200. Por lo tanto, uno de los materiales de contacto 225
dispone del contenido eléctrico citado 120.
A continuación, se describe un procedimiento para
fabricar, por lo menos, un aparato ópticamente activo 110.
El procedimiento comprende las fases de:
a) suministro de una oblea 105 de material;
b) conformación sobre la oblea 105 de cada
aparato ópticamente activo 110;
c) estratificación de cada aparato ópticamente
activo 110 a partir de la oblea 105, incluyendo la fase d
estratificación de la oblea 105 en los planos de estratificado
adyacentes o esencialmente coincidentes con el extremo de entrada
175 y con el extremo de salida 180 del aparato ópticamente activo
110. La fase a) incluye las fases de suministro del sustrato 200,
de la primera capa de revestimiento óptica 210 que se desarrolla
sobre la misma, de la capa ópticamente activa o núcleo 205
(discrecionalmente formada con la estructura de manantial cuántico
225) y la segunda capa de revestimiento óptica 215. La primera capa
de revestimiento 210, la capa ópticamente activa 205 y la segunda
capa de revestimiento 215 pueden conformarse por procedimientos
conocidos tales como la Epitaxia de Haz Molecular (MBE) o una
Deposición con Vapor Químico de Oxido Metálico (MOCVD).
La fase b) puede comprender para cada aparato
110:
i) la conformación de las zonas ópticamente
pasivas 155, 160 en la capa ópticamente activa 205; ii) la
conformación de la arista 220 a partir de, por lo menos, una parte
de la segunda capa de revestimiento 215 para que ópticamente limite
la zona ópticamente activa 150 y, por lo menos, una de las zonas
ópticamente pasivas 155, 160.
Las zonas ópticamente pasivas 155,160 se
configuran preferentemente por el procedimiento del Intermezclado de
Manantial cuántico (QWI) que comprenden la generación de laguna
reticulares en las zonas pasivas 155, 160. Como alternativa, el
procedimiento QWI puede comprender la implantación o difusión de
iones en las zonas pasivas 155, 160. El procedimiento QWI también
puede incluir la fase subsiguiente del recocido para crear las
secciones estructuralmente desordenadas 155, 160 de la capa
ópticamente activa 205 con un intersticio de banda mayor que la
estructura de manantial cuántico 225 normalmente. Por lo tanto, las
zonas 155, 160 pueden conformarse por el procedimiento QWI. Además,
la arista 220 puede configurarse por las técnicas de grabado
conocidas como, por ejemplo, mordentado en seco o en húmedo.
Las zonas ópticamente pasivas 155, 160 pueden
formarse generando lagunas reticulares libres de impurezas y, más
convenientemente, con el empleo de una técnica inducida por daños
para llegar al QWI.
El sistema de fabricación de cada aparato 110
incluye también la fase de aplicación de las fases de contacto
primera y segunda 225, 230 sobre la superficie de cada arista 220 y
la superficie opuesta 230 del sustrato 200.
Los peritos en la materia comprenderá fácilmente
que el modelo de la presente invención aquí citado solamente se
cita a título de ejemplo y no limita en modo alguno el alcance de
la invención.
En especial, se tendrá en cuenta que la
indicación de secciones de entrada pasiva
extendida/guía-ondas de salida a aparatos
ópticamente activos según la presente invención reduce el efecto de
"descentrado", toda vez que en la oblea se incluye un área de
tolerancia para facilitar la estratificación, mejorando
significativamente el rendimiento que se obtiene de la oblea.
Claims (28)
1. Una oblea (105) de material sobre la cual se
forma una serie de dispositivos ópticamente activos (110) dispuestos
en una fila en relación longitudinal recíproca, dispositivos
ópticamente activos cada uno de los cuales comprende:
una zona ópticamente activa (150) con un extremo
de entrada (165) y un extremo de salida (170);
una primera zona ópticamente pasiva (165) que se
extiende desde el extremo de entrada de la zona ópticamente activa a
un extremo de entrada del dispositivo; y
una segunda zona ópticamente pasiva (160) que se
extiende desde el extremo de salida de la zona ópticamente activa
hasta el extremo de salida (180) del aparato;
las zonas ópticamente pasivas primera y segunda
(155, 160) de cada par sucesivo de dispositivos adyacentes
longitudinalmente alineados (110) que forman una zona ópticamente
pasiva extendida a través de la cual los dispositivos pueden
despegarse unos de otros, siendo suficiente la longitud total de la
zona ópticamente pasiva extendida para que los errores de
alineación del plano de estratificación (A) con relación l eje
longitudinal de los dispositivos de hasta más o menos 0,5 grados
permita siempre que el despegue caiga siempre dentro de la zona
ópticamente pasiva extendida sobre el diámetro normalmente
utilizable de la oblea.
2. La oblea de la reivindicación 1, con un
diámetro de aproximadamente 50 mm, en la que la zona ópticamente
pasiva extendida de los aparatos adyacentes (110) de cada hilera
tenga, por lo menos, una longitud de 700 micras.
3. La oblea de la reivindicación 1 de un diámetro
de aproximadamente 50 mm, en la que la zona ópticamente pasiva
extendida de lo aparatos adyacentes (110) de cada hilera tiene, por
lo menos, una longitud de 800 micras.
4. La oblea de la reivindicación 1, de un
diámetro de aproximadamente 100 mm, en la que la zona ópticamente
pasiva extendida de los aparatos adyacentes (110) de cada hilera
tiene, por lo menos, una longitud de 1500 micras.
5. La oblea de la reivindicación 1, de un
diámetro de aproximadamente 100 mm, en la que la zona ópticamente
pasiva extendida de los aparatos adyacentes (110) de cada hilera
tiene, por lo menos, una longitud de 1800 micras.
6. La oblea de la reivindicación 1, de un
diámetro de aproximadamente 200 mm, en la que la zona ópticamente
pasiva extendida de los aparatos adyacentes (110) de cada hilera
tiene, por lo menos, una longitud de 1600 micras.
7. La oblea de cualquier reivindicación
precedente, en la que cada zona ópticamente activa (150) incluye un
contacto eléctrico (120), encontrándose un extremo del contacto
eléctrico separado del extremo de entrada (175) y del extremo de
salida (180) del aparato respectivo en, por lo menos, la zona
ópticamente pasiva extendida.
8. La oblea de la reivindicación 7, en la que
cada aparato ópticamente activo (110) incluye un
guía-ondas óptico (190) conformado sobre la zona
ópticamente activa (150) y las zonas ópticamente pasivas (155,
160).
9. La oblea de cualquier reivindicación
precedente, en la que los aparatos ópticamente activos se eligen de
uno de los láseres, uno de los moduladores ópticos, un amplificador
óptico y un conmutador óptico.
10. La oblea de una de las reivindicaciones
precedentes en la que los aparatos ópticamente activos son
dispositivos semiconductores fabricados por un sistema de
III-V materiales semiconductores.
11. La oblea de la reivindicación 10, en la que
el sistema de materiales semiconductores es un sistema basado en
arseniuro de galio que funciona en una escala de longitud de onda
de 600 a 1300 nm o en un sistema basándose en fosfuro de indio que
funciona en una escala de longitud de onda de 1200 a
1700 nm.
1700 nm.
12. La oblea de la reivindicación 10 o de la
reivindicación 11, en la que cada aparato semiconductor contiene un
núcleo activo (205) emparedado entre una primera capa óptica
limitadora de revestimiento (210) y una segunda capa óptica de
revestimiento (215), constituyendo conjuntamente el núcleo y las
capas de revestimiento un guía-ondas de desbaste
plano.
13. La oblea de la reivindicación 12, en la que
cada aparato semiconductor incluye una arista (190) conformada en,
por lo menos, la segunda capa de revestimiento (215), en la que, la
arista actúa, cundo se utiliza, como guía-ondas
óptico para confinar lateralmente un modo óptico en el aparato
semiconductor.
14. La oblea de la reivindicación 12, en la que
el núcleo activo (205) contiene un material lasérico que comprende
una estructura de manantial cuántico configurada como zonas
ópticamente activas (150) las cuales están delimitadas por la
arista (190).
15. La oblea de cualquier reivindicación
precedente, en la que cada zona ópticamente pasiva (155, 160) puede
extenderse lateralmente como zona adyacente ópticamente activa
(150).
16. La oblea de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes 12 a 15, en la que cada zona
ópticamente pasiva (155, 160) incluye un primer material
estructuralmente desordenado en el núcleo.
17. La oblea de la reivindicación 16, en la que
cada zona ópticamente activa (150) está lateralmente limitada por
zonas laterales que incluyen un segundo material estructuralmente
desordenado dentro del núcleo (205).
18. La oblea de la reivindicación 17, en la que
el primero y el segundo material estructuralmente desordenado es el
mismo.
19. La oblea de una de las reivindicaciones 16 a
18, en la que el primer material estructuralmente desordenado está
conformado por el procedimiento de intermezclado de manantial
cuántico.
20. Un aparato ópticamente activo cuando se
estratifica a partir de una oblea de material según una de las
reivindicaciones 1 a 19.
21. Un procedimiento de fabricación de una serie
de aparatos ópticamente activos dispuestos en hilera en relación
longitudinal entre sí sobre una oblea de material, que comprende
las fases de:
a) suministrar una oblea (105) de material;
b) conformar sobre la oblea de material la citada
serie de aparatos ópticamente activos (110), cada uno de lo cuales
contiene:
una zona ópticamente activa (150) con un extremo
de entrada (165) y un extremo de salida (170), y
una primera zona ópticamente pasiva (155) que se
extiende desde el extremo de entrada de la zona ópticamente activa
hasta un extremo de entrada (175) del aparato, y
una segunda zona ópticamente pasiva (160) que se
extiende desde el extremo de salida de la zona ópticamente activa
hasta un extremo de salida (180) del aparato,
las zonas primera y segunda ópticamente pasivas
(155, 160) de cada par sucesivo de aparatos adyacentes y
longitudinalmente alineados (110) forman una zona ópticamente
pasiva de prolongación sencilla a través de la cual los aparatos
pueden despegarse uno de otro, siendo suficiente la longitud total
de la zona extendida ópticamente pasiva para que los errores de
alineación del plano de estratificación (A) con respecto al eje
longitudinal de los aparatos de hasta más o menos 0,5 grados
permita siempre que el despegue caiga dentro de la zona ópticamente
pasiva sobre el diámetro normalmente utilizable de la oblea, y
c) la estratificación de cada aparato ópticamente
activa de dicha oblea, despegando ésta en un plano de
estratificación de material de la oblea dentro de las zonas
ópticamente pasivas extendidas entre aparatos adyacentes a través de
todo el diámetro normalmente utilizable de la oblea.
22. El procedimiento de la reivindicación 21 en
el que la fase (b) incluye la conformación, por orden, de un primer
revestimiento óptico/capa limitadora portadora de carga (210), una
capa de núcleo ópticamente activa (205) que comprende una capa
óptica y eléctricamente activa, en la que se configura una
estructura de manantial cuántico; y una segunda capa de
revestimiento óptica/limitadora de la portadora de carga (215).
23. El procedimiento de la reivindicación 21 o de
la reivindicación 22 en el que la fase b) incluye, para cada
aparato:
la conformación de zonas ópticamente pasivas
(155, 160) en la capa ópticamente activa;
la conformación de una arista (190) a partir, por
lo menos, de la segunda capa de revestimiento (215) para delimitar
las zonas de amplificación ópticamente activas y la zonas
ópticamente pasivas.
24. El procedimiento de las reivindicaciones 22 o
23, en el que la primera capa de revestimiento (210), la capa
ópticamente activa (205) y la segunda capa de revestimiento (215)
se obtienen por un procedimiento elegido a partir de la epitaxia de
haz molecular y de la deposición de vapor químico
órgano-metálico.
25. El procedimiento de una cualquiera de las
reivindicaciones 21 a 24, en el que las zonas pasivas (155, 160)
están constituidas por un procedimiento de intermezclado de
manantial cuántico que comprende la generación de lagunas
reticulares en las zonas pasivas y el recocido para producir zonas
estructuralmente desordenadas de la capa ópticamente activa con un
intersticio de banda superior a la estructura del manantial
cuántico obtenido.
26. El procedimiento de una cualquiera de las
reivindicaciones 22 a 25, en el que la arista (190) está formada
por mordentado.
27. El procedimiento de las reivindicaciones 25 o
26 con inclusión de las fases de:
depositado, mediante el empleo de un
desintegrador de diodo y dentro de una atmósfera esencialmente de
argón,, de una capa dieléctrica sobre, por lo menos, una parte de
la superficie del material lasérico semiconductor, para introducir
defectos estructurales, por lo menos, en una sección del material
adyacente a la capa dieléctrica,
depositado, por un procedimiento no
desintegrador, de otra capa dieléctrica, por lo menos, en otra parte
de la superficie del material;
recocido del material para transferir iones o
átomos del material a la capa dieléctrica.
28. El procedimiento de la reivindicación 23, que
incluye la aplicación de las capas de contacto primera y segunda en
una superficie del sustrato y en una superficie exterior de la
arista, estableciéndose la segunda capa de contacto sobre una
fracción de la arista dentro de un área de la zona ópticamente
activa.
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