DE69217318T2 - Optoelektronische Halbleiteranordnung mit einem Strahlungsleiter und Verfahren zum Herstellen einer derartigen Anordnung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Halbleiteranordnung mit einem Siliciumsubstrat, auf dem sich in der folgenden Reihenfolge eine erste Schicht eines Siliciumoxid enthaltenden Materials mit einer Rille und eine zweite Schicht eines strahlungsleitenden Materials befinden, das die erste Schicht bedeckt und die Rille auffüllt, was einen Wellenleiter am Ort der Rille bildet. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Anordnung.
• Solche Halbleiteranordnungen werden unter anderem in optoelektronischen Systemen auf dem Gebiet der optischen Telekommunikation verwendet. Sie werden auch in Systemen zur Frequenzverdopplung verwendet, bei denen Laserstrahlung mit einer Wellenlänge von λ/2 aus Laserstrahlung mit einer Wellenlänge λ in einem nichtlinearen optischen Material gebildet wird. Die Verwendung eines Wellenleiters ist hier von großer Bedeutung, weil die Strahlung für eine wirksame Frequenzverdopplung über einen größeren Abstand konzentriert werden muß. Die Verwendung eines Siliciumsubstrats hat mehrere technologische Vorteile, unter anderem die Möglichkeit des Spaltens.
• Eine solche optoelektronische Halbleiteranordnung ist aus dem Artikel von S. Mann et al. "Fabrication and Characterization of Procesable Polydiacetylene Waveguides" SPIE, Bd. 971, Nonlinear Optical Properties of Organic Materials, 1988, S. 245-251, bekannt. Die bekannte Anordnung mit einem Wellenleiter umfaßt einen Halbleiterkörper mit einem Siliciumsubstrat, auf dem sich in dieser Reihenfolge eine Schicht aus Siliciumoxid enthaltendem Material, in diesem Fall Siliciumoxinitrid, das eine Rille aufweist, und eine Schicht aus einem Diacetylenpolymer - ein nichtlineares optisches Material -, das den Wellenleiter am Ort der Rille bildet, befinden. Die Siliciumoxid enthaltende Schicht wird mittels PECVD (= Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition: plasmagestützte Abscheidung aus der Dampfphase) gebildet, während die Rille mit RIE (= Reactive Ion Etching: reaktives Ionenätzen) gebildet wird, wofür eine Maske mit einer streifenförmigen Öffnung verwendet wird. Die bekannte Anordnung wird als nichtlinearer Wellenleiter oder als optischer Schalter verwendet. Die erste Schicht muß für ein gutes Funktionieren des Wellenleiters verhältnismäßig dick sein.
• Ein Nachteil der bekannten Anordnung ist, daß die Wände und der Boden der Rille infolge des Ätzens verhältnismäßig rauh sind. Die Rauheit oder Schartigkeit der Ränder der zum Ätzen verwendeten Maske trägt auch zur Rauheit der Wände bei. Beim Einführen von Strahlung in einen solchen Wellenleiter tritt an den Unebenheiten im Boden und den Wänden Streuung eines Teils dieser Strahlung auf. Hierdurch wird der Wirkungsgrad des Strahlungstransports durch den Wellenleiter verkleinert. Dies ist natürlich unerwünscht. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung ist, daß sie nicht einfach herzustellen ist: In der verhältnismäßig dicken ersten Schicht treten bei der photolithographischen Erzeugung der Ätzmaske Reflexionen auf. Dadurch wird die Erzeugung der Maske erschwert.
• Eine andere Anordnung mit einem Wellenleiter ist aus JP-A-2 203 305 bekannt, veröffentlicht am 13.8.1990. Die dort beschriebene Anordnung umfaßt eine Rille in einem Siliciumsubstrat. Die erste Schicht wird durch nichtlokale Oxidation des die Rille enthaltenden Substrats gebildet. Die erste Schicht ist in dem Substrat am Ort der Rille versenkt.
• Der Erfindung liegt unter anderem die Aufgabe zugrunde, eine optoelektronische Halbleiteranordnung mit einem Wellenleiter zu verschaffen, in dem die obengenannten Nachteile vollständig oder zumindest teilweise beseitigt worden sind. Die Erfindung schlägt auch ein einfaches Verfahren zur Herstellung einer solchen Anordnung vor.
• Eine Anordnung der eingangs erwähnten Art ist hierzu dadurch gekennzeichnet, daß unter dem oxidierten Gebiet zu beiden Seiten der Rille die erste Schicht in das Siliciumsubstrat zumindest über einen Teil ihrer Dicke versenkt ist und daß die Trennfläche zwischen dem Siliciumsubstrat und der ersten Schicht unter der Rille nach oben hervorsteht und somit die erste Schicht begrenzt, und daß ein Abschnitt der ersten Schicht und die Rille darin mittels lokaler Oxidation des Sillciumsubstrats gebildet werden. Wegen der Verwendung eines Aufwachsprozesses, nämlich Oxidation, wird eine erste Schicht aus Siliciumoxid erhalten, die sehr glatt ist. Die Rauheit dieser Schicht wird praktisch nur durch die Rauheit der zu oxidierenden Oberfläche, d.h. des Siliciumsubstrats, bestimmt, die sehr glatt ist. Durch Verwendung lokaler Oxidation, vorzugsweise lokaler thermischer Oxidation, wird in der ersten Schicht am Ort der bei der Oxidation verwendeten Maske eine Rille gebildet. Ätzen einer Rille und die damit verbundene Aufrauhung der Oberfläche der ersten Schicht können daher entfallen. Die erfindungsgemäße Anordnung weist somit eine als Wellenleiter fungierende Rille mit besonders glatten Wänden und glattem Boden auf, so daß der Wellenleiter Strahlung sehr wirksam leitet. Ein Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung des Wellenleiters in einer erfindungsgemäßen Anordnung zeigt ein für lokale Oxidation charakteristisches Bild: zu beiden Seiten der Rille ist die erste Schicht zumindest über einen Teil ihrer Dicke in das Substrat versenkt.
• Bei einer wichtigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung umfaßt das strahlungsleitende Material der zweiten Schicht ein nichtlineares optisches Material. Die Erzeugung höherer Harmonischer der von dem Wellenleiter in einem solchen Material geführten Strahlung führt unter anderem zu einer Frequenzverdopplung dieser Strahlung. Vorzugsweise ist das nichtlineare optische Material ein Polymer. Ein solches Material ist nicht nur preiswert, sondern auch einfach anzubringen. Wenn die Anordnung auch einen mit dem Wellenleiter gekoppelten Halbleiterdiodenlaser umfaßt, wird eine kurzwellige Strahlungsquelle erhalten, die wirksam, kompakt und preisgünstig ist. Die Verwendung eines GaAs/AlGaAs-Halbleiterdiodenlasers, der beispielsweise bei 0,8 µm emittiert, ergibt eine erfindungsgemäße Anordnung, die Laserstrahlung mit einer Wellenlänge von 0,4 µm emittiert. Eine Laserquelle, die im blauen Teil des Spektrums emittiert, ist sehr geeignet zur Verwendung in einem optischen Plattensystem, in dem dank der blauen Strahlung eine viel größere Informationsdichte erhalten werden kann als in herkömmlichen optischen Plattensystemen. Sehr vorteilhafte erfindungsgemäßen Anordnungen umfassen eine erste Schicht mit einer Dicke zwischen 2 und 4 µm, einer Breite und Tiefe der Rille zwischen 2 und 20 µm bzw. zwischen 0,1 und 1 µm und eine zweite Schicht mit einer Dicke zwischen ungefähr 0,1 und 10 µm.
• Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht eine weitere Rille umfaßt, zweite Rille genannt, die axial zur ersten Rille ausgerichtet ist, tiefer und breiter als die erste Rille ist und ein optoelektronisches Element enthält, dessen optisch aktives Gebiet sich auf der Höhe der ersten Rille befindet. Da die zweite Rille viel breiter ist, kann sie ein verhältnismäßig großes optoelektronisches Bauelement enthalten, beispielsweise den oben erwähnten Halbleiterdiodenlaser. Die größere Tiefe der zweiten Rille macht eine automatische Ausrichtung des aktiven Gebiets des optoelektronischen Bauelements relativ zum Wellenleiter möglich. Eine solche Anordnung ist außerdem einfach herzustellen. Vorzugsweise wird die zweite Rille gleichzeitig mit der ersten Rille und wie diese mittels lokaler Oxidation des Substrats gebildet. Dadurch wird die Herstellung der Anordnung noch einfacher. Dies wird dadurch erreicht, daß fur die lokale Oxidation der zweiten Rille eine breitere Maske verwendet wird als für die erste Rille: Hierdurch wird das Silicium unter der zweiten Maske besser vor Oxidation geschützt, so daß die zweite Rille nicht nur breiter, sondern auch tiefer wird. In einem Querschnitt dieser Ausführungsform wird die erste Schicht daher zu beiden Seiten der zweiten Rille über einen größeren Teil ihrer Dicke versenkt sein als zu beiden Seiten der ersten Rille. Das optoelektronische Bauelement kann außer einem Halbleiterdiodenlaser auch ein Strahlungsdetektor, beispielsweise eine Photodiode, oder ein anderer Wellenleiter sein. Eine solche Anordnung bietet auch die Möglichkeit der Integration zu einer sogenannten geodätischen Unse. Eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung umfaßt zwei Rillen, die gegebenenfalls die gleiche Breite haben können und die sich unter einem Winkel schneiden. Eine solche Anordnung bietet die Möglichkeit, besonders verlustarme Kreuzungen von Wellenleitern zu realisieren. In einer solchen Ausführungsform sind die lateralen Abmessungen der für die Oxidation verwendeten Maske aus geometrischen Gründen am Ort der Kreuzung größer als anderswo über dem Wellenleiter. Dies bedeutet, daß die Abschirmung durch die Maske am Ort der Kreuzung besser ist als über den geraden Abschnitten des Wellenleiters. Daher ist die Rille am Ort der Kreuzung etwas tiefer als außerhalb davon. Dies bedeutet, daß die Verluste an einer solchen Kreuzung noch weiter verringert werden.
• Ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Halbleiteranordnung mit einem Wellenleiter, wobei eine erste Schicht aus einem Siliciumoxid enthaltenden Material auf einem Siliciumsubstrat aufgebracht wird, eine Rille in der ersten Schicht gebildet wird und eine zweite Schicht eines strahlungsleitenden Materials über der ersten Schicht und der Rille aufgebracht wird, so daß der Wellenleiter am Ort der Rille gebildet wird, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Rille und ein Abschnitt der ersten Schicht mittels lokaler Oxidation des Siliciumsubstrats gebildet werden, welche Oxidation innerhalb des oxidierten Gebiets am Ort der durch eine Maske aus einem Material, das nahezu undurchlässig für Sauerstoff ist, zu bildenden Rille lokal gehemmt wird. Die Maske ist beispielsweise und vorzugsweise aus Siliciumnitrid oder einem stickstoffreichen Siliciumoxinitrid hergestellt. Eine erfindungsgemäße Anordnung, d.h. eine Anordnung mit einem Wellenleiter, der sehr geringe Strahlungsverluste aufweist, wird mit diesem Verfahren in einfacher Weise erhalten. Außerdem hat dieses Verfahren den Vorteil, daß der hierfür notwendige photolithographische Prozeßschritt erfolgt, wenn die erste Schicht noch nicht vorhanden ist oder erst sehr dünn ist. Daher treten bei diesem Prozeßschritt keine oder erheblich weniger Reflexionen auf als bei dem bekannten Verfahren. Ein anderer Vorteil eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß die dort verwendete Oxidation, die häufig eine thermische Oxidation ist, auf äußerst kontrollierte und genaue Weise ausgeführt werden kann. Die Tiefe der zu bildenden Rille kann daher sehr genau eingestellt werden.
• Eine wichtige Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Schicht eine weitere Rille, zweite Rille genannt, während der lokalen Oxidation gebildet wird, wobei zum Bilden der zweiten Rille eine breitere Maske verwendet wird als zum Bilden der ersten Rille. Mit diesem Verfahren werden mehrere Rillen mit verschiedenen Breiten und Tiefen in einfacher Weise gebildet, d.h. in ein und demselben Prozeßschritt. Dies bietet die Möglichkeit, andere und größere optoelektronische Bauelemente, wie Halbleiterdiodenlaser, zu integrieren, welche Bauelemente relativ zum Wellenleiter einfäch justiert werden können. Bei der Herstellung von kreuzenden Rillen werden Wellenleiter erzeugt, deren Verluste am Ort der Kreuzung besonders niedrig sind. Verschiedene Abwandlungen solcher Anordnungen sind oben bereits besprochen worden. In einer weiteren Abwandlung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein dünnes, vorzugsweise thermisches Oxid auf das Siliciumsubstrat aufgebracht, über dem eine streifenförmige Maske aus Siliciumnitrid angebracht wird, woraufhin eine lokale, thermische Oxidation ausgeführt wird, wobei die erste Schicht und die Rille gebildet werden, wonach die Maske entfernt wird und die zweite Schicht aufgebracht wird. In einem solchen Verfahren entstehen weniger Spannungen in der Halbleiteranordnung im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Maske unmittelbar auf dem Substrat aufgebracht wird. Das thermische Oxid bleibt unter einer breiten Maske dünn, und darüber wird eine verhältnismäßig breite und tiefe Rille erzeugt. Die Plazierung beispielsweise eines Halbleiterdiodenlasers in solch einer Rille wird daher nicht durch eine schlechte Wärmeableitung infolge des Vorhandenseins einer dicken, wärmeisolierenden Schicht unmöglich gemacht. Wenn eine tiefe Rille mit nur einer dünnen Oxidschicht darunter gewünscht wird, wird vor dem Anbringen der Maske eine Schicht aus thermischem Oxid von beispielsweise ungefähr 15 nm aufgebracht, und die Maske wird in einer beispielsweise ungefähr 220 nm dicken Siliciumnitridschicht gebildet. Für eine weniger tiefe Rille können diese Dicken zwischen 30 und 300 nm bzw. etwa 100 nm gewählt werden. Vorzugsweise wird im Hinblick auf die oben besprochene Anwendung für die zweite Schicht ein nichtlineares optisches Material gewählt. Wenn hierfür ein Polymer in Lösung verwendet wird, kann die zweite Schicht in einfacher Weise, nämlich durch Aufschleudern angebracht werden, eventuell nachdem ein optoelektronisches Bauelement in eine vorhandene, zweite Rille eingebracht worden ist.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
• Fig. 1 schematisch in Draufsicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optoelektronische Halbleiteranordnung,
• Fig. 2 bis 4 schematisch im Querschnitt die Anordnung von Fig. 1 entlang den Linien II-II, III-III, und IV-IV,
• Fig. 5 bis 6 schematisch im Querschnitt die Anordnung von Fig. 1 in aufeinanderfolgenden Stadien der Herstellung mit einem erfindungsgemäßen Verfahren entlang der Linie II-II, und
• Fig. 7 die Zusammensetzung des Polymermaterials der Anordnung von Fig. 1.
• Die Zeichnung ist schematisch und nicht maßstabsgetreu, wobei insbesondere die Abmessungen in Richtung der Dicke der Deutlichkeit halber stark vergrößert dargestellt sind. Gleiche Teile haben in den verschiedenen Figuren im allgemeinen gleiche Bezugszeichen.
• Fig. 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optoelektronischen Halbleiteranordnung in Draufsicht. Fig. 2 bis 4 zeigen schematisch die Anordnung von Fig. 1 im Querschnitt entlang den Linien II-II, III-III und IV-IV. Die Anordnung hat einen Wellenleiter 20 und umfaßt einen Halbleiterkörper 10 mit einem Siliciumhalbleitersubstrat 1. Auf diesem Substrat befinden sich nacheinander eine erste Schicht 2 aus einem Siliciumoxid enthaltenden Material, hier Siliciumdioxid, das eine Rille 3 hat, und eine zweite Schicht 4 aus einem strahlungsleitenden Material, das den Wellenleiter 20 am Ort der Rille 3 bildet. Erfindungsgemäß werden die Rille 3 und ein Abschnitt der ersten Schicht 2 mittels lokaler Oxidation des Siliciumsubstrats 1 gebildet. Daher hat die Rille 3 einen glatteren Boden und glattere Seitenwände als es der Fall wäre, wenn sie durch Ätzen gebildet worden wäre, wie in der bekannten Anordnung. Dank der Glätte der Oberfläche der ersten Schicht 2 in der Rille 3 tritt weniger Streuung von Strahlung 30 an den Wänden des Wellenleiters 20 auf, so daß letzterer geringere Verluste aufweist. Der Querschnitt von Fig. 3 zeigt ein Bild, das für lokale Oxidation einer Oxidschicht 2, die in das Substrat über einen Teil ihrer Dicke lokal versenkt worden ist, charakteristisch ist. Zudem hat die erfindungsgemäße Anordnung den Vorteil, daß sie einfach herzustellen ist. In diesem Beispiel umfaßt die strahlungsleitende Schicht 4 ein nichtlineares optisches Material, hier in Form eines Polymers, dessen Zusammensetzung in Fig. 7 gezeigt wird, in dem die Molanteile x und y beide gleich 0,5 sind und das mittlere Molekulargewicht ungefähr 15000 ist. Dieses Polymermaterial und andere geeignete Polymermaterialien und ihre Herstellung werden in der US-Patentschrift 5006729 beschrieben. Hierdurch ist die Anordnung äußerst geeignet für eine Frequenzverdopplung und kann daher in einem optischen Plattensystem verwendet werden, das mit Strahlung betrieben wird, die eine viel kleinere Wellenlänge hat als üblich. Da das Polymer mittels Aufschleudern angebracht werden kann, ist die Herstellung der Anordnung einfach. Die Dicke der strahlungsleitenden Schicht 4 beträgt ungefähr 2 µm. Die Breite der Rille 3 ist in diesem Beispiel ungefähr 5 µm, die Tiefe der Rille 3 ist ungefähr 0,3 µm, und die Länge der Rille 3 ist ungefähr 8 mm, während die Dicke der ersten Schicht 2 neben der Rille 3 ungefähr 4 µm und unter der Rille 3 ungefähr 3,4 µm beträgt. Bei dieser Ausführungsform hat die erste Schicht 2 eine weitere Rille 5, zweite Rille genannt, die in der Verlängerung der ersten Rille 3 liegt, tiefer und breiter als die erste Rille 3 ist und ein optoelektronisches Element 40 umfaßt, hier einen GaAs/AlGaAs-Halbleiterdiodenlaser 40, dessen optisch aktives Gebiet 50, das hier in der Mitte einer aktiven Schicht 60 liegt, sich auf der Höhe der ersten Rille 3 befindet, in der der Wellenleiter 20 liegt. In einer solchen Anordnung wird ein optoelektronisches Bauelement durch geeignete Wahl der Tiefen der erste Rille 3 und der zweiten Rille 5 in einfacher Weise integriert und automatisch justiert. Die zweite Rille 5 in diesem Beispiel wird auch durch lokale Oxidation des Substrats 1 gebildet, gleichzeitig mit der ersten Rille 3. Dies vereinfacht die Herstellung einer solchen Anordnung noch weiter. Die größere Breite und Tiefe der zweiten Rille 5 (siehe Fig. 2,3 und 4) können in einfacher Weise realisiert werden, indem für die lokale Oxidation am Ort der zweiten Rille 5 eine breitere Maske verwendet wird als am Ort der ersten Rille 3. Der Diodenlaser 40 ist hier mit zwei Gold enthaltenden leitenden Schichten 41, 42 versehen und in üblicher Weise, beispielsweise durch Löten, an einer Gold enthaltenden Metallisierung 43 angebracht und über hier nicht abgebildete Drahtverbindungen mit den Polen einer Spannungsquelle verbunden. Der Anschluß des Leiters 41 kann auch durch das Substrat hindurch erfolgen. Hierzu ist die Metallisierung 43 durch ein Fenster in der ersten Schicht 2, beispielsweise in dem Boden der Rille 5, mit dem Siliciumsubstrat 1 verbunden. Die Breite der zweiten Rille 5 beträgt in diesem Beispiel ungefähr 1 mm, die Länge ungefähr 2 mm und die Tiefe der Rille 5 ungefähr 2 µm, während die Dicke der ersten Schicht 2 nahe der Rille 5, ebenso wie nahe der Rille 3, ungefähr 4 µm begt und unter der Rille 5 ungefähr 0,1 µm ist. Die Abmessungen des Diodenlasers 40 betragen ungefähr 300 x 300 µm². Die Höhe des Lasers 40 ist ungefähr 150 µm, während die aktive Schicht 60 ungefähr 3 µm über dem Boden der zweiten Rille 5 liegt, und daher auf Höhe des Wellenleiters 20 in der ersten Rille 3. Die erste Rille 3 und die zweite Rille 5 sind hier direkt miteinander verbunden, und der Halbleiterdiodenlaser 40 liegt auf kürzerem Abstand, hier ungefähr einige Mikrometer, vom Übergang zwischen den Rillen. Nahe dem Übergang zwischen den beiden Rillen zeigt die Tiefe der Rille einen mehr oder weniger allmählichen Übergang. Dies beruht auf dem gleichen Effekt, wie er in der Einleitung der Beschreibung anhand des Falles zweier sich unter einem Winkel schneidender Rillen erwähnt worden ist.
• Die beschriebene optoelektronische Halbleiteranordnung wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung folgendermaßen hergestellt (siehe auch Fig. 5 und Fig. 6). Das Grundmaterial ist ein Substrat 1 aus monokristallinem p-Silicium, hier mit einer (001)-Orientierung. Auf diesem Substrat wird eine dünne Schicht 2' aus einem Siliciumoxid enthaltenden Material, hier eine ungefähr 40 nm dicke Schicht aus Siliciumdioxid, aufgebracht, in dem vorliegenden Beispiel beispielsweise durch thermische Oxidation (siehe Fig. 5). Anschließend wird erfindungsgemäß eine Schicht 80, die für Sauerstoff nahezu undurchlässig ist, darauf aufgebracht, hier eine ungefähr 100 nm dicke Schicht aus Siliciumnitrid, in der eine streifenförmige Maske 80 mit einer Breite von ungefähr 5 µm mittels Photolithographie am Ort einer ersten zu bildenden Rille 3 gebildet wird. Dann (siehe Fig. 6) wird eine erste Schicht 2 eines Siliciumoxid, hier Siliciumdioxid, enthaltenden Materials aufgebracht, welche Schicht 2 die dünne Schicht 2' aus Siliciumdioxid umfaßt, während die erste Rille 3 durch lokale Oxidation des Siliciums 1 gebildet wird, wobei diese Oxidation lokal durch die Siliciumnitridmaske 80 gehemmt wird. In dieser Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine zweite Rille 5 gleichzeitig mit der ersten Rille 3 gebildet, auch durch lokale Oxidation, welche zweite Rille 5 in der Verlängerung der ersten Rille 3 liegt und breiter und tiefer ist. Hierzu wird eine Maske 90 aus Siliciumnitrid (siehe Fig. 1) gleichzeitig mit der Maske 80 angebracht. Die Maske 90 ist auch streifenförmig, breiter als die Maske 80, hier ungefähr 1 mm breit, und wird in der Verlängerung der Maske 80 am Ort der zweiten zu bildenden Rille 5 gebildet. Die Rillen 3 und 5 sind über die beiden aneinandergrenzenden Masken 80 und 90 mehr oder weniger fließend miteinander verbunden. Danach werden die Masken 80 und 90 durch Ätzen entfernt, woraufhin eine Metallisierung 43 und ein optoelektronisches Bauelement 40, hier ein mit leitenden Schichten 41, 42 versehener Diodenlaser, in der zweiten Rille 5 angebracht werden. Dann wird eine zweite Schicht 4 eines strahlungsleitenden Materials aufgebracht, hier mittels Aufschleudern einer Lösung eines Polymermaterials, dessen Zusammensetzung in Fig. 7 gezeigt wird. Die zweite Schicht 4 bildet einen Wellenleiter 20 (siehe Fig. 2) am Ort der ersten Rille 3. Außer der Tatsache, daß mit diesem Verfahren erfindungsgemäße Anordnungen, d.h. Anordnungen, deren Wellenleiter 20 sehr glatte Wände und glatten Boden hat, erhalten werden, hat das Verfahren die Vorteile, daß es einfach ist, daß keine oder nahezu keine Reflexionen während der Photolithographie auftreten und daß die Breite und Tiefe der Rille 3 in kontrollierter und daher genauer Weise eingestellt werden können. Nach Anbringen der zweiten Schicht 4 und nachdem darin am Ort der Metallisierung 43 eine Öffnung erzeugt worden ist, werden die Schichten 43 und 42 beispielsweise mit Drahtverbindungen (in der Zeichnung nicht dargestellt) mit einer Spannungsquelle (in der Zeichnung nicht dargestellt) verbunden. Nach dem Spalten des Siliciumsubstrats 1 wird die erfindungsgemäße Anordnung wie in Fig. 1 erhalten, deren Abmessungen ungefähr 0,5 x 1 cm² betragen.
• Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die beschriebene Ausführungsform, da für den Fachmann sind im Rahmen der Erfindung viele Abwandlungen und Varianten möglich sind. So können andere Polymermaterialien verwendet werden, als in dem Ausführungsbeispiel genannt wird. Es ist auch möglich, einen anorganischen Stoff, wie Lithiumniobat zum Bilden der strahlungsleitenden Schicht zu verwenden.

Claims (12)

1. Optoelektronische Halbleiteranordnung mit einem Siliciumsubstrat (1), auf dem sich in der folgenden Reihenfolge eine erste Schicht (2) eines Siliciumoxid enthaltenden Materials mit einer Rille (3) und eine zweite Schicht (4) eines strahlungsleitenden Materials befinden, das die erste Schicht (2) bedeckt und die Rille (3) auffüllt, was einen Wellenleiter (20) am Ort der Rille (3) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem oxidierten Gebiet zu beiden Seiten der Rille (3) die erste Schicht (2) in das Siliciumsubstrat (1) zumindest über einen Teil ihrer Dicke versenkt ist und daß die Trennfläche zwischen dem Siliciumsubstrat (1) und der ersten Schicht (2) unter der Rille (3) nach oben hervorsteht und somit die erste Schicht (2) begrenzt, und daß ein Abschnitt der ersten Schicht (2) und die Rille (3) darin mittels lokaler oxidation des Siliciumsubstrats gebildet werden.

2. Optoelektronische Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das strahlungsleitende Material ein nichtlineares optisches Material umfaßt.

3. Optoelektronische Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das strahlungsleitende Material ein organisches Polymer umfaßt.

4. Optoelektronische Halbleiteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der ersten Schicht (2) außerhalb der Rille (3) zwischen ungefähr 2 und 4 µm liegt, die Breite und die Tiefe der Rille (3) zwischen ungefähr 2 und 20 µm bzw. ungefähr 0,1 und 1 µm liegen und die Dicke der zweiten Schicht (4) zwischen ungefähr 0,1 und 10 µm liegt.

5. Optoelektronische Halbleiteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (2) eine weitere Rille (5) umfaßt, zweite Rille (5) genannt, die axial zur ersten Rille (3) ausgerichtet ist, tiefer und breiter als die erste Rille (3) ist und ein optoelektronisches Element (40) enthält, dessen optisch aktives Gebiet (50) sich auf der Höhe des Wellenleiters (20) befindet.

6. Optoelektronische Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (2) eine weitere Rille (5) umfaßt, zweite Rille (5) genannt, die die erste Rille (3) schneidet.

7. Optoelektronische Halbleiteranordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Rille (5) auch mittels lokaler Oxidation des Siliciumsubstrats (1) und gleichzeitig mit der ersten Rille (3) gebildet worden ist.

8. Optoelektronische Halbleiteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung einen Halbleiterdiodenlaser umfaßt.

9. Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Halbleiteranordnung mit einem Wellenleiter (20), wobei eine erste Schicht (2) aus einem Siliciumoxid enthaltenden Material auf einem Siliciumsubstrat (1) aufgebracht wird, eine Rille (3) in der ersten Schicht (2) gebildet wird und eine zweite Schicht (4) eines strahlungsleitenden Materials über der ersten Schicht (2) und der Rille (3) aufgebracht wird, so daß der Wellenleiter (20) am Ort der Rille (3) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Rille (3) und ein Abschnitt der ersten Schicht (2) mittels lokaler Oxidation des Siliciumsubstrats (1) gebildet werden, welche Oxidation innerhalb des oxidierten Gebiets am Ort der durch eine Maske (80) aus einem Material, das nahezu undurchlässig für Sauerstoff ist, zu bildenden Rille (3) lokal gehemmt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Schicht (2) eine weitere Rille (5), zweite Rille (5) genannt, während der lokalen oxidation gebildet wird, wobei zum Bilden der zweiten Rille (5) eine breitere Maske (80) verwendet wird als zum Bilden der ersten Rille (3).

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Schicht (2) eine weitere Rille (5), zweite Rille (5) genannt, während der lokalen Oxidation gebildet wird, welche zweite Rille (5) die erste Rille (3) unter einem Winkel schneidet.

12. Verfahren nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein dünnes, thermisches Oxid auf das Siliciumsubstrat (1) aufgebracht wird, über dem eine streifenförmige Maske (80) aus Siliciumnitrid angebracht wird, woraufhin eine lokale, thermische Oxidation ausgeführt wird, wobei die erste Schicht (2) und die Rille (3) gebildet werden, wonach die Maske (80) entfernt wird und die zweite Schicht (4) aufgebracht wird.