DE68915343T2 - Einen integrierten Lichtleiter umfassendes Halbleitergerät mit wenigstens einem geraden Teil und einem gebogenen Teil. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung mit einem integrierten Lichtleiter, der mindestens einen geradlinigen und einen gekrümmten Bereich enthält, und mit Mitteln, um die Einschließung des Lichts im gekrümmten Bereich des Lichtleiters zu erhalten, wobei diese Mittel mindestens eine sich entlang einer der beiden Flanken des Lichtleiters in der gekrümmten Region erstreckende Rille aufweisen, die eine solche Struktur hat, daß sie eine konstante Tiefe besitzt, daß ihr zentraler Bereich genau entlang der erwähnten Flanke des Lichtleiters im gekrümmten Bereich verläuft und daß ihre Enden sich von der Flanke des Lichtleiters am Eingang und am Ausgang des gekrümmten Bereichs entfernen.
• Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung.
• Die Erfindung läßt sich bei der Herstellung von integrierten optischen Vorrichtungen anwenden, wie z.B. Mach-Zehnder-Modulatoren oder optischen Schaltern, die Lichtleiter unterschiedlicher Krümmungen enthalten und bei denen jeder Lichtleiter hintereinander geradlinige und gekrümmte Bereiche aufweist.
• Aus dem Aufsatz "Probleme der Topographie integrierter optischer Schaltungen" von Karl-Heinz Tietgen, der in der Zeitschrift "Frequenz", Vol. 35 (1981), September No 9, Berlin-Deutschland, Seite 248 veröffentlicht wurde, ist die Herstellung von eingebetteten Lichtleitern mit einem gekrümmten Bereich bekannt.
• Der eingebettete Lichtleiter besteht einfach aus einem Band mit einem größeren Brechungsindex als dem des Substrats, wobei das Band durch Implantierung von Titan in das Substrat aus LiNbO&sub3; erzielt wird. Dadurch reicht es bis in die obere Ebene dieses Substrats. Ein solcher vollständig eingebetteter Lichtleiter weist stets große Verluste auf.
• Um die Verluste durch radiale Diffusion im gekrümmten Bereich des Lichtleiters zu verringern, schlägt dieser Aufsatz vor, eine Rille konstanter Tiefe beispielsweise durch Ätzen zu bilden, die genau entlang der Flanke des eingebetteten Lichtleiters mit größtem Krümmungsradius verläuft und genauso hoch wie dieser ist. Diese ausgeätzte Rille ergibt eine Erhöhung des Brechungsindexsprungs zwischen dem Lichtleiter und dem Milieu außerhalb des Lichtleiters auf der Seite der Flanke des Lichtleiters mit dem größeren Krümmungsradius.
• Mit Hilfe der in der zitierten Druckschrift beschriebenen Methode kann man Krümmungsradien in der Größenordnung von 0,5 mm mit Verlusten kleiner als 3 dB erzielen.
• Diese Druckschrift lehrt weiter, daß man bei der Herstellung solcher gekrümmter Lichtleiter mit Verlusten konfrontiert wird, die durch die Diffusion aufgrund der Rauhigkeit der Flanken des Lichtleiters gegenüber dem äußeren Milieu erzeugt werden, und daß diese Verluste umso größer sind, je größer der Brechungsindexsprung ist. Außerdem lehrt diese Druckschrift, daß man mit weiteren Problemen in Verbindung mit diesem Brechungsindexsprung rechnen muß, wenn dieser groß ist, aufgrund z.B. bei der Reflexion, der Abstrahlung und der Modusumwandlung.
• Zur Verringerung dieser Nachteile besitzt die geätzte Rille am Eingang und am Ausgang der Kurve oder des gekrümmten Bereichs des Lichtleiters Enden, die sich von der Flanke des Lichtleiters entfernen, derart, daß der eingebettete Lichtleiter durch das Substrat mit kleineren Brechungsindex seitlich nur in den geradlinigen Bereichen eingeschlossen ist, also jenseits der Enden der geätzten Rille.
• Die optischen Verluste durch Abstrahlung in den gekrümmten Lichtleitern wurden außerdem untersucht und beschrieben in dem Aufsatz von Marcatili und Miller in "Bell Syst. Techn. 48, 2161 (1969)".
• Wenn eine Lichtwelle den gekrümmten Bereich eines Lichtleiters durchquert, muß sie sich anpassen. Hierzu wird ein Teil der Lichtenergie in Strahlungsmodi umgewandelt. Die Energie wird also als Streulicht parallel zur Lichtführungsebene abgestrahlt.
• Diese Strahlungsverluste beruhen darauf, daß das elektromagnetische Feld sich mit einer größeren Geschwindigkeit als Lichtgeschwindigkeit in dem Milieu fortpflanzen müßte, wenn man dieselbe Phasengeschwindigkeit im gekrümmten Bereich außerhalb der Kurve beibehalten wollte. Damit nämlich die Wellenfront erhalten bleibt und sich gemäß Wellenebenen mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit fortpflanzt, muß die tangentiale Phasengeschwindigkeit proportional zum Abstand zwischen dem betrachteten Punkt und dem Krümmungszentrum des Lichtleiters sein. Es gibt einen gewissen Abstand D, gemessen vom äußeren Rand des den Lichtleiter bildenden Bandes, jenseits dessen die Fortpflanzungsgeschwindigkeit geringer als die Phasengeschwindigkeit wird, die zur Beibehaltung der Wellenfront erforderlich wäre. Von diesem Abstand an kann der Modus sich daher nicht fortpflanzen, und das Licht unterliegt einer Abstrahlung in das Substrat auf der konvexen Seite der Kurve.
• Die Umwandlung des geführten Modus in einen Strahlungsmodus ist sehr deutlich für Monomode-Lichtleiter, wenn sie Kurvenradien einer unzureichenden Länge besitzen.
• Eine von Marcatili aufgestellte und von T. Tamir in "Topics in Applied Physics", Vol. 7 unter dem Titel "Integrated Optics", Seite 133 veröffentlichte Formel bestimmt den kritischen Kurvenradius R abhängig von der seitlichen Einschließung D des Modus oder genauer, abhängig von der seitlichen Ausdehnung der sich abschwächenden Wellen und auch abhängig von der verwendeten Wellenlänge λ.
• Die Strahlungsverluste sind nicht mehr vernachlässigbar, wenn der Krümmungsradius des Lichtleiters die folgende Ungleichung erfüllt:
• r < 24&pi;² D³/&lambda;²
• Nach dieser Formel kann der Lichtleiter ohne Erhöhung der Verluste, die nach der Außenseite der Kurve stattfinden, einen umso kleineren Krümmungsradius haben, je besser die seitliche Einschließung ist.
• Für Monomode-Lichtleiter entnimmt man dieser Formel, daß der kritische Radius in der Größenordnung von 10 mm liegt. Daraus folgt, daß für Kurvenradien unter 20 mm die Strahlungsverluste erheblich zu werden beginnen.
• Aus dieser Formel zieht man die Lehre, daß es notwendig ist, die seitliche Einschließung in Höhe des gekrümmten Bereichs der Lichtleiter zu verbessern, was in vollkommenem Einklang mit der Lehre der ersten erwähnten Druckschrift ist.
• Aber mit der ersten als Stand der Technik genannten Druckschrift läßt sich dieses Problem für Monomode-Lichtleiter nur schwer lösen, da die Verluste durch Diffusion und der Grad der Modusumwandlung zugleich mit der Differenz der Brechungsindices zum Einschließungsmilieu zunehmen.
• So bleiben die Probleme, daß integrierte Lichtleiter mit gekrümmten Bereichen hergestellt werden sollen, deren Krümmungsradius deutlich kleiner als in den erwähnten Druckschriften ist, typisch bei 500 µm, und die sehr geringe Verluste sowohl in den gekrümmten als auch in den geradlinigen Bereichen besitzen, insbesondere unter 1 dB/cm.
• Diese Probleme werden mit Hilfe der Erfindung gelöst, indem eine Einschließung der gekrümmten Bereiche der Lichtleiter erreicht wird, durch die die Strahlungsverluste beseitigt werden, ohne daß die Verluste aufgrund einer Diffusion oder einer Modeumwandlung erhöht würden. Diese Mittel lassen sich außerdem auf eine Lichtleiterstruktur mit einem Band anwenden, die an sich schon wesentlich weniger Verluste verursacht als die Struktur eines vollständig eingebetteten Lichtleiters, wie sie im Stand der Technik bekannt ist.
• Erfindungsgemäß wird dieses Ziel mit Hilfe einer integrierten Vorrichtung erreicht, die die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 in Verbindung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils dieses Anspruchs 1 enthält, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der integrierte Lichtleiter eine Struktur besitzt, die aus einer lichtführenden Schicht und, über dieser lichtführenden Schicht, aus einem vorstehenden Band besteht, um den optischen Weg des Lichts in der lichtführenden Schicht zu bestimmen, und daß die Struktur der Rille weiter so gewählt ist, daß
• - ihr zentraler Bereich sich genau an die Flanke des Führungsbandes im gekrümmten Bereich anpaßt,
• - ihre Enden sich von der Flanke des Bandes am Kurvenein- und -ausgang entfernen und
• - ihr Boden in der lichtführenden Schicht in einer Höhe angeordnet ist, die nicht den unteren Bereich dieser lichtführenden Schicht erreicht.
• Die Erfindung wird nun anhand der nachfolgenden Beschreibung und den beiliegenden Figuren erläutert.
• Figur 1a zeigt die Wellenform in einem gekrümmten Monomode-Lichtleiter.
• Figur 1b zeigt von oben den Verlauf eines Lichtstrahls in einem nicht mit den erfindungsgemäßen Einschließungsmitteln versehenen gekrümmten Lichtleiter.
• Figur 1c zeigt von oben den Verlauf eines Lichtstrahls in einem mit den erfindungsgemäßen Einschließungsmitteln versehenen gekrümmten Lichtleiter.
• Figur 2 zeigt die Lichteinschließungsmittel in einem gekrümmten Lichtleiter gemäß der Erfindung.
• Figur 3 zeigt den Teil P&sub2; der Figur 2 in Perspektive gemäß einer ersten Ausführungsform.
• Figur 4 zeigt den Teil P&sub1; der Figur 2 in Perspektive gemäß derselben Ausführungsform.
• Die Figuren 5a bis 5c zeigen schematisch im Querschnitt den Teil P&sub1; aus Figur 4 durch verschiedene Ebenen.
• Figur 6 zeigt den Teil P&sub1; der Figur 2 in Perspektive gemäß einer weiteren Ausführungsform.
• Figuren 7a bis 7c zeigen schematisch Querschnitte durch den Teil P&sub1; in Figur 6 gemäß verschiedenen Schnittebenen.
• Die Figuren 8a und 8b zeigen zwei mögliche relative Anordnungen der Masken zur Durchführung des Herstellungsverfahrens.
• Die Figuren 9a bis 9c zeigen den ersten Schritt des Herstellungsverfahrens gemäß zwei beschriebenen Herstellungsbeispielen.
• Die Figuren 10a bis 10f zeigen den zweiten und den dritten Schritt des Herstellungsverfahrens gemäß dem ersten beschriebenen Herstellungsbeispiel.
• Die Figuren 11a bis 11h zeigen den zweiten und dritten Schritt des Herstellungsverfahrens gemäß dem zweiten beschriebenen Herstellungsbeispiel.
• Figur 1a zeigt die Tatsache, daß in einem gekrümmten Lichtleiter G mit einem Krümmungsradius r ein gewisser Abstand D, gemessen vom äußeren konvexen Rand des Lichtleiters, existiert, jenseits dem die Fortpflanzungsrichtung geringer als die Phasengeschwindigkeit ist, die zur Beibehaltung der Wellenfront erforderlich ist (schraffierter Bereich). Daher ergibt sich ab diesem Abstand D eine Lichtstrahlung in das Substrat hinein, wie dies von oben durch den Lichtverlauf in Figur 1b gezeigt ist. Aus Figur 1b erkennt man, daß praktisch die ganze Energie des geführten Modus durch Strahlung im Substrat verlorengeht.
• Wenn man dagegen die bekannte Lehre anwendet, nämlich eine Rille entlang der Flanke des Lichtleiters im konvexen Bereich auszubilden, dann ergibt sich ein anderes Problem aufgrund der Tatsache, daß der Lichtleiter in Querrichtung multimodal wird, denn die Differenz der Brechungsindices zwischen der geführten Zone und der benachbarten Einschließungszone darf nicht einige 10&supmin;² überschreiten. Außerdem ergeben sich nun Streuungsverluste aufgrund der Brechungserscheinungen an der seitlichen rauhen Oberfläche.
• Erfindungsgemäß werden diese Probleme durch die in Figur 2 von oben gezeigte Vorrichtung gelöst.
• Diese Vorrichtung enthält einen Lichtleiter G, der an der Oberfläche durch das Band R begrenzt wird und mindestens einen gekrümmten Bereich mit einem mittleren Krümmungsradius r sowie geradlinige Bereiche enthält. Diese Vorrichtung enthält weiter Mittel, um den Verlauf der Lichtwelle im Lichtleiter G zu halten.
• Zu diesen Mitteln gehören zwei Rillen S&sub1; und S&sub2;, die entlang den Flanken des Lichtleiters im gekrümmten Bereich verlaufen. Erfindungsgemäß besitzen diese Rillen eine konstante Tiefe bezüglich der Oberseite der Vorrichtung oder bezüglich einer anderen Bezugsebene, beispielsweise der des Substrats. Sie bilden eine konstante Querabmessung Ws im gekrümmten Bereich des Lichtleiters, aber ihre Enden E&sub1;&sub1;, E&sub1;&sub2; für S&sub1; und E&sub2;&sub1;, E&sub2;&sub2; für S&sub2; besitzen eine Querabmessung, die mehr und mehr abnimmt, je näher man ans Ende der Rille gelangt. So bleiben die äußeren Flanken der Rillen parallel zu den Flanken des Lichtleiters, während die dem Lichtleiter näherliegenden Flanken der Rillen sich von den Flanken des Lichtleiters entfernen und zwischen sich ein Band Q&sub1;, Q&sub2; mit einem Keil eines Winkels a bilden. Die Enden E&sub1;&sub1;, E&sub1;&sub2;, E&sub2;&sub1;, E&sub2;&sub2; erstrecken sich über eine Länge 1 zu beiden Seiten des Ausgangs des gekrümmten Bereichs des Lichtleiters.
• Weiter gehört zu diesen Mitteln die Tatsache, daß der Lichtleiter, wie dies in Perspektive in den Figuren 3 und 4 oder im Schnitt in den Figuren 5a, 5b, 5c zu sehen ist, aus mindestens zwei Schichten C&sub1; und CG gebildet wird, über denen ein über die letztgenannte Schicht vorstehendes Band R angeordnet ist.
• Die Schicht C&sub1; ist eine Einschließungsschicht mit geringerem Brechungsindex als der der darüberliegenden Schicht CG. Die Schicht CG ist die führende Schicht, d.h. die Schicht, in der die Welle sich fortpflanzt. Das Band R, das sich auf der Oberfläche der führenden Schicht befindet, begrenzt den optischen Weg der Welle in der führenden Schicht.
• Dieses Band R besitzt vorteilhafterweise eine größere Breite WG als die Höhe h, um die das Band über die Vorrichtung vorsteht.
• Unter diesen Bedingungen kann die Modeumwandlung durch zwei miteinander zusammenwirkende Maßnahmen vermieden werden, nämlich einerseits aufgrund der Tatsache, daß sich die Rillen mit einem Winkel &alpha; von der geführten Region entfernen, sobald der Lichtleiter geradlinig wird, und andererseits aufgrund der Tatsache, daß die Rillen nicht über die ganze Dicke der führenden Schicht, sondern nur über einen Teil p eingeschnitten sind, der im allgemeinen nicht 20% der Dicke eG der lichtführenden Schicht CG übersteigt.
• Dieser Anteil wurde abhängig von der übertragenen Wellenlänge sowie von den Brechungsindices der Materialien berechnet, um sowohl die Einschließung des Strahls im gekrümmten Bereich des Lichtleiters zu erhalten als auch die Modeumwandlungen zu vermeiden. Aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen, nämlich
• - einer lichtführenden Schicht, über der ein dünnes Führungsband liegt und die einen gekrümmten Bereich besitzt,
• - der Rillen, die an den Flanken des Führungsbandes im gekrümmten Bereich eingeschnitten sind,
• - die sich mit einem Winkel &alpha; am Kurvenausgang von der lichtführenden Schicht entfernen,
• - die eine geringere Tiefe als die Breite der lichtführenden Schicht besitzen,
• a) besitzt der Strahl sehr geringe Verluste im geradlinigen Bereich, da es keine seitliche Diffusion gibt,
• b) kann gleichzeitig der Strahl leicht seitlich mit einem anderen Strahl gekoppelt werden, dessen Welle sich in derselben führenden Schicht fortpflanzt,
• c) besitzt der Strahl sehr geringe Verluste im gekrümmten Bereich, und kann der Krümmungsradius außerordentlich klein sein, in der Größenordnung von 50 µm,
• d) kann jede Modeumwandlung vermieden werden, da die Rille nicht die Basis der lichtführenden Schicht erreicht,
• e) sind die Verluste aufgrund der seitlichen Diffusion durch Brechung an den Wänden sehr gering, da die Tiefe der Rille verhältnismäßig klein ist.
• Man sieht also, daß die mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen ausgerüstete Vorrichtung besonders leistungsfähig ist.
• Beispiel I : Die Figuren 3, 4 und 5 zeigen eine Ausführungsform einer integrierten Lichtleitervorrichtung mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen.
• Die Struktur des Lichtleiters ist eine Homostruktur, die beispielsweise auf einem halbisolierenden Substrat 10 aus InP von einer Einschließungsschicht C&sub1; mit niedrigem Brechungsindex aus InP vom Typ n&spplus; und einer darüberliegenden lichtführenden Schicht CG aus InP vom Typ n&supmin; und einem darüberliegenden dünnen Band R des gleichen Materials gebildet wird.
• Andere binäre Materialien der Gruppe III-V mit gleichem Leitfähigkeitstyp und unterschiedlichem spezifischem Widerstand können sich für die Herstellung der erwähnten Homostruktur eignen.
• Die globale Struktur der Vorrichtung ist in Figur 2 von oben gesehen dargestellt. Der Teil P&sub2; dieser Figur 2 ist im einzelnen in Perspektive in Figur 3 gezeigt. Diese Figur zeigt das überstehende Führungsband R auf der lichtführenden Schicht CG, die sich auf der Einschließungsschicht C&sub1; und auf dem Substrat 10 erstreckt. Zu beiden Seiten des Bandes R und entlang von dessen Flanken sind Rillen S&sub1; und S&sub2; angeordnet, deren Grund nicht den unteren Bereich der lichtführenden Schicht CG erreicht. Unmittelbar am Ausgang des gekrümmten Bereichs entfernen sich die Rillen S&sub1; und S&sub2; von den Flanken des Bandes R und lassen Keile Q&sub2;&sub1; und Q&sub1;&sub1; aus dem Material der lichtführenden Schicht CG zutagetreten. Die Rillen S&sub1; und S&sub2; in den Bereichen E&sub2;&sub1; und E&sub1;&sub1; besitzen somit einen kleineren Querschnitt als im gekrümmten Bereich.
• Der Teil P&sub1; der Vorrichtung in Figur 2 ist im einzelnen und in Perspektive in Figur 4 dargestellt. Man erkennt dieselben Elemente wie in der obigen Figur 3.
• Für ein besseres Verständnis der Fortpflanzung der Welle in der lichtleitenden Schicht zeigen die Figuren 5a bis 5c Schnitte durch die Vorrichtung in Figur 4 entlang der Ebenen AA, BB, CC.
• Figur 5a entspricht dem Schnitt AA durch eine Ebene senkrecht zum Lichtleiter in einem geradlinigen Bereich.
• In dieser Region ist keine Rille eingeschnitten. Die Schicht CG besitzt eine Dicke eG. Das Band R hat eine Querabmessung WG und eine Höhe h. Die Einschließungsschicht besitzt einen Brechungsindex n&sub1;, der kleiner als der Brechungsindex nG der lichtführenden Schicht ist.
• Figur 5c entspricht dem Schnitt CC durch eine Ebene senkrecht zum Lichtleiter am Kurveneingang. Die Rillen S&sub1; und S&sub2; verlaufen entlang der Flanken des Führungsbandes R. Die Tiefe der Rillen S&sub1;, S&sub2; bezüglich des oberen Niveaus der lichtführenden Schicht beträgt p. Die Breite der Rillen zu beiden Seiten des Bandes R beträgt Ws.
• Obwohl die Rillen nicht über die ganze Dicke der leitenden Schicht eingeschnitten sind, stellt man fest, daß diese Rillen ausreichend tief sind, um die adiabatische Kompression des Strahls hervorzurufen, dessen Querschnitt also die Form der isoenergetischen Kurven gemäß dem Schnitt der Figur 5c annimmt.
• Figur 5d entspricht dem Schnitt BB in einer Ebene senkrecht zum Lichtleiter, und zwar in einer Zwischenregion zwischen dem Schnitt AA und dem Schnitt CC.
• Die Bereiche E&sub1;&sub2; und E&sub2;&sub2; der Rillen S&sub1; und S&sub2; zeigen die Kompression des Strahls und den Übergang von der Form der isoenergetischen Kurven gemäß Figur 5a in diejenige der Figur 5c.
• Man erkennt, daß die Tiefe p der Bereiche E&sub1;&sub2;, E&sub2;&sub2; der der Rillen S&sub1;, S&sub2; entspricht. Die Länge der Bereiche E&sub1;&sub2;, E&sub2;&sub2;, E&sub1;&sub1;, E&sub2;&sub1; beträgt 1.
• Beispiel II : Die Figuren 6 und 7 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung.
• Die Lichtleiterstruktur ist eine Heterostruktur, die beispielsweise auf einem isolierenden Substrat 10 aus InP von einer Einschließungsschicht C&sub1; mit einem niedrigen Brechungsindex aus InP, dann einer lichtführenden Schicht aus GaInAsP mit einem geringfügig größeren Brechungsindex und dann von einer weiteren Einschließungsschicht C&sub2; aus InP gebildet wird, auf deren Oberfläche ein dünnes Führungsband R desselben Materials liegt.
• Andere Materialien der Gruppe III-V können zur Herstellung dieser doppelten Heterostruktur verwendet werden, beispielsweise ein Substrat und Einschließungsschichten aus einem binären Material und eine lichtführende Schicht aus einem ternären oder quaternären Material mit geeignetem Brechungsindex und geeigneter Breite des verbotenen Bands, um bei der verwendeten Strahlung transparent zu sein.
• Figur 6 zeigt in Perspektive den Teil P&sub1; der Figur 2.
• Die Figuren 7a bis 7c stellen Schnitte durch den in Figur 6 gezeigten Teil entlang der Linien AA, BB, CC dar.
• Die zweite Einschließungsschicht C&sub2; mit sehr geringer Dicke e&sub2; bietet eine geringfügige Verbesserung der Eigenschaften im Vergleich zur Vorrichtung gemäß Beispiel I, jedoch zu Lasten eines zusätzlichen Verfahrensschritts für die Herstellung dieser Schicht.
• Die übrige Vorrichtung ist im wesentlichen gleich der aus Beispiel I.
• Nachfolgend wird weiter ein vorteilhaftes Verfahren zur Durchführung der Erfindung vorgeschlagen. Das bei der Erfindung verfolgte Ziel ist nämlich die Integration von Vorrichtungen mit Lichtleitern in einem Halbleitermaterial, die ausgezeichnete Eigenschaften besitzen, insbesondere sehr geringe Verluste in einem Kurvenbereich mit sehr geringem Krümmungsradius. Das Herstellungsverfahren muß in dieser Hinsicht besonders optimiert sein und zugleich die Herstellung der Vorrichtung im Einklang mit der Herstellung anderer integrierter Elemente erlauben.
Herstellungsverfahren
• Zum erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren gehört also einerseits die Bildung eines äußeren eingebetteten Lichtleiters mit Führungsband und mit mindestens einem gekrümmten Bereich mit kleinem Krümmungsradius, und andererseits die Bildung von Einschließungsrillen für das Licht, um das Licht im gekrümmten Bereich entlang der Achse des Bandes zu halten.
• Dieses Verfahren enthält drei aufeinanderfolgende Schritte, von denen die beiden letzten Schritte zwei Masken unterschiedlicher Art erfordern, d.h. aus unterschiedlichen Materialien, die ein selektives Abätzen erlauben.
A/ Erster Schritt
• Im ersten Schritt wird die Struktur übereinanderliegender Schichten aufgebaut, aus der die erfindungsgemäßen Vorrichtungen später gebildet werden, d.h. eine Struktur mit mindestens einer Schicht mit schwachem Brechungsindex, auf der eine Schicht mit geringfügig höherem Brechungsindex und ggf. eine obere Schicht mit geringerem Brechungsindex aufgebaut wird (siehe die Figuren 9a bis 9c).
• Zur Bildung der Homostruktur des Beispiels I bildet man also zuerst das Substrat 10 durch Abschneiden eines Plättchens von einem massiven Barren aus halbisolierendem InP, der beispielsweise durch Ziehen nach der Czochralski-Technik beispielsweise in flüssiger Kapselung erhalten wurde (siehe Figur 9b).
• Dann bildet man durch eine epitaxiale Wachstumsmethode wie z.B. MOVPE oder VPE eine Schicht 11 aus InP vom Typ n&spplus;, die beispielsweise durch Dotierung mit Hilfe von Ionen S&spplus; einer Konzentration von etwa 4.10¹&sup8; cm&supmin;³ erhalten wird und die dann mit einer Schicht 12 aus InP vom Typ n&supmin; bedeckt wird, die ohne besondere Dotierung bleibt (siehe Figur 9b).
• Die Dicke der Schicht 11 ist nicht kritisch. Sie kann beispielsweise e&sub1; = 3 µm betragen. Die Schicht 11 wird später als Einschließungsschicht C&sub1; verwendet. Die Dicke der Schicht 12 liegt vorteilhafterweise bei 3 µm. Diese Schicht 12 besitzt nämlich aufgrund ihres Leitfähigkeitstyps n&supmin; einen geringfügig größeren Brechungsindex als die Schicht 11 und dient später zur Bildung der lichtführenden Schicht CG einer Dicke eG und zur Bildung des Bandes R einer Dicke h. Ausgehend von einer Schicht 12 einer Dicke von 3 µm erhält man durch das erfindungsgemäße Verfahren eine lichtführende Schicht CG einer Dicke eG = 2,5 µm und ein Band einer Höhe h von ungefähr 0,5 µm.
• Ganz allgemein soll ausgehend von einer Schicht 12 einer Dicke zwischen 2 und 3 mm gelten:
• 1,5 < eG < 2,5 µm
• 0,5 < h < 0,75 µm und WG = 4 µm
• In dieser Ausführungsform ist das Material InP vom Typ n&supmin; für Strahlungen der Wellenlänge &lambda; = 1,3 µm und &lambda; = 1,55 µm transparent.
• In einer Variante der Homostruktur gemäß Beispiel I ist das Substrat 10 vom Leitfähigkeitstyp n&spplus;. Es dient dann der Einschließung des Lichts, wenn man unmittelbar auf seiner Oberfläche eine epitaxiale Schicht 12 des Leitfähigkeitstyps n&supmin; wie im oben beschriebenen Beispiel aufbringt (siehe Figur 9a).
• Um die doppelte Heterostruktur des Beispiels II herzustellen, bildet man zuerst ein Substrat nach derselben Methode wie für das Beispiel I.
• Dann baut man wie bisher durch epitaxiales Wachstum vom Typ MOVPE oder VPE eine Schicht 21 aus nicht eigens dotiertem InP auf, die dann die Einschließungsschicht C&sub1; bilden soll und deren Dicke nicht kritisch ist und bei etwa e&sub1; = 3 µm liegt.
• An der Oberfläche der Schicht 21 baut man dann eine epitaxiale Schicht 22 aus GaInAsP auf. Die Dicke der Schicht 22 liegt vorzugsweise zwischen 1,5 und 2,5 µm (siehe Figur 9c).
• Diese quaternäre Schicht 22 wird später als lichtführende Schicht CG einer Dicke eG verwendet.
• In dieser Ausführungsform ist das quaternäre Material GaInAsP für Strahlung der Wellenlängen &lambda; = 1,3 µm oder &lambda; = 1,55 µm transparent, die augenblicklich in der Nachrichtentechnik verwendet werden.
• An der Oberfläche der quaternären Schicht 22 baut man dann eine weitere binäre Schicht 23 aus InP auf, deren Dicke vorzugsweise bei 1 µm liegt. In dieser Schicht 23 wird später das Band R einer Höhe von etwa 0,5 µm und einer Breite WG von ungefähr 4 µm genau wie im Beispiel I aufgebaut. Die verbleibende Dicke e&sub2; der Schicht 23 an der Oberfläche der Schicht 22 liegt dann zwischen 0,25 und 0,5 µm, je nach der Höhe h (0,5 < h < 0,75 µm) (siehe Figur 9c).
• Der Unterschied im Brechungsindex zwischen dem binären Material (mit kleinerem Brechungsindex) und dem quaternären Material führt zur Einschließung des Licht in der Schicht 22.
B/ Zweiter Schritt
• Nach Bildung der einen oder anderen dieser ebenen epitaxialen Schichtstrukturen beginnt der zweite Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, dessen Phasen in den Figuren 10 und 11 für die Strukturen des Beispiels I bzw. des Beispiels 11 dargestellt sind. In diesem zweiten Schritt bildet man das auf der oberen Schicht 12 oder 23 von Halbleitermaterial vorstehende Band R.
• Hierzu erzeugt man zuerst ein System von Masken M&sub1; und M&sub2;. Man kann beispielsweise dieses System mit Hilfe einer Schicht 31 aus einem Dielektrikum wie z.B. SiO&sub2; einer Dicke von 500 bis 700 nm bilden, die durch Wärmebehandlung bei 420ºC während 30 Minuten verdichtet wird. Diese Schicht 31 aus Siliziumoxid wird dann mit einer Schicht 32 aus Photoresistlack einer Dicke von 0,7 bis 1 µm bedeckt, die zuerst während 30 Minuten auf 90ºC erwärmt wird (siehe die Figuren 10a und 11a). Nach der Isolierung und Auflösung verbleibt von dieser Schicht 32 eine Maske M&sub2; an der für das Band R vorgesehenen Stelle der Oberfläche. Dann wird die Vorrichtung stufenweise bis auf 180ºC erwärmt, um die Schicht M&sub2; aus Photoresistlack zu härten (siehe die Figuren 10b und 11b).
• Die an der Stelle der Maske M&sub2; geschützte Schicht aus Siliziumoxid 31 wird durch die reaktive Ionenmethode abgeätzt, bis die obere Oberfläche der Halbleiterstruktur zutagetritt, und zwar mit Hilfe des Gases CHF&sub3;, so daß unter der Maske M&sub2; die Maske M&sub1; gleicher Form und Oberfläche entsteht (siehe die Figuren 10c und 11c).
• Wenn die obere Oberfläche der Halbleiterstruktur erreicht ist, wird die reaktive Ionenätzung um das Maskensystem M&sub1;, M&sub2; herum beispielsweise mit Hilfe von Gasen wie z.B. der Mischung CH&sub4;/H&sub2; fortgesetzt. Die Verwendung dieser Mischung für das Ätzen der Stoffe der Gruppe III-V, die Indium enthalten, ist aus dem Aufsatz bekannt "A novel process for reactive ion etching on InP, using CH&sub4;/H&sub2;" von U. Niggebrügge, M. Klug, G. Garus, der in "International Symposium on GaAs and related compounds", Karuizawa, Japan 1985 des "INST.PHYS.CONF.SERV. No 79, Kapitel 6, Seiten 367 bis 372 veröffentlicht wurde.
• Das oben beschriebene Maskensystem wurde gewählt, um während des Ätzens der Halbleitermaterialien die Verwendung anderer Gase, insbesondere chlorierter Gase, ertragen zu können.
• Die gewünschte Ätztiefe in der Halbleiterstruktur ist die Höhe h des Bandes R. Diese Ätzung erfolgt also je nach der Struktur in der Schicht 12 oder in der Schicht 23, die in beiden beschriebenen Beispielen aus InP ist.
• Die Steuerung der Ätztiefe kann in Echtzeit unter Verwendung der Methode erfolgen, die in der französischen Patentanmeldung 87 07 796 beschrieben ist (siehe die Figuren 10d und 11d).
• Das so aufgebaute Band R der Höhe h bleibt von den Masken M&sub1; aus Siliziumoxid (SiO&sub2;) und M&sub2; aus Photoresistlack bedeckt, während der dritte Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens beginnt.
C/ Dritter Schritt
• Für diesen dritten Schritt, der in der Bildung der Rillen S&sub1; und S&sub2; einer Breite Ws von 1 bis 4 µm in den gekrümmten Bereichen des Lichtleiters besteht, d.h. entlang der Flanken des Bandes R in den gekrümmten Bereichen des Lichtleiters, bildet man zuerst eine Schicht 33 aus Photoresistlack, die die ganze Vorrichtung in einer Dicke von 2 bis 4 µm bedeckt.
• Durch Isolierung und anschließende Lösung öffnet man in dieser Schicht 33 aus Photoresistlack Fenster, die mit den Oberflächen der künftigen Rillen S&sub1; und S&sub2; zusammenfallen (siehe die Figuren 10e und 11e) und die so eine Maske M&sub3; bilden.
• Figur 8a zeigt von oben eine besondere Anordnung der Maske M&sub3; im Vergleich zu den übereinanderliegenden Masken M&sub1; und M&sub2;. Gemäß dieser besonderen Ausbildung wurden zwei Fenster O&sub1; und O&sub2; in Koinzidenz mit den künftigen Rillen S&sub1; und S&sub2; geöffnet, wobei jedoch der Abstand d zwischen O&sub1; und O&sub2; oberhalb von M&sub1; und M&sub2; kleiner als die Abmessung WG des Bandes R (oder der Masken M&sub1;, M&sub2;) gewählt wird. Auf diese Weise werden die vom Band R weiter entfernten Flanken der Rillen durch die Maske M&sub3; begrenzt, während die Flanken der Rillen, die dem Band R näher liegen, durch die übereinanderliegenden Masken M&sub1; und M&sub2; begrenzt werden.
• Figur 8c zeigt von oben eine besonders günstige Ausbildung der Maske M&sub3;, bei der die Öffnungen O&sub1; und O&sub2; oberhalb der Masken M&sub1;, M&sub2; ineinander übergehen, so daß nur eine einzige Öffnung vorliegt, die an jedem Ende schwalbenschwanzförmig ausgebildet ist, um die Bereiche E&sub1;&sub1;, E&sub1;&sub2;, E&sub2;&sub1;, E&sub2;&sub2; der Rillen S&sub1; und S&sub2; zu erzeugen. Diese Bereiche E&sub1;&sub1;, E&sub1;&sub2;, E&sub2;&sub1;, E&sub2;&sub2; haben vorzugsweise eine Länge 1 von ungefähr 50 µm (siehe Figur 2).
• Unter diesen Bedingungen werden die weiter vom Band R entfernten Flanken der Rillen S&sub1; und S&sub2; durch die Maske M&sub3; und die näher beim Band liegenden Flanken der Rillen von den Masken M&sub1;, M&sub2; begrenzt,wie dies die Figuren 10e, 11e und 10g, 11g zeigen, die Schnitte durch die Anordnung gemäß Figur 8a entlang der Ebenen I-I bzw. II-II darstellen.
• In den gemäß dieser Konfiguration gewählten Öffnungen O&sub1;, O&sub2; erfolgt dann die Ätzung der Schicht oder Schichten aus Halbleitermaterial, d.h. der Schicht 12 im Fall der Homostruktur aus Beispiel I und der Schichten 23, 22 im Fall der Heterostruktur des Beispiels II, bis die Schicht CG des Materials 12 oder 22 über eine geringe Dicke angegriffen wird, die in jedem Fall unter 20% ihrer Gesamtdicke liegt. Eine Dicke p der Ätzung zwischen 5 und 16% der Gesamtdicke wird bevorzugt. Beispielsweise könnte man für eine Gesamtdicke eG von 1,5 µm der Schicht 22 eine Tiefe p für die Rillen in dieser Schicht 22 von ungefähr 0,2 µm wählen.
• Das Ätzen der Schichten 12 oder 23, 22 erfolgt durch reaktives Ionenätzen wie oben beschrieben mit Hilfe derselben Gase CH&sub4;/H&sub2; unter den gleichen Bedingungen.
• Es sei erwähnt, daß die Wahl der Materialien zur Herstellung der beiden Maskensysteme, die für die Ausbildung der Vorrichtung notwendig sind, so erfolgte, daß die Masken M&sub1;, M&sub2; bei der Ausbildung der Maske M&sub3; nicht beschädigt werden. Andere Materialien sind für diese beiden Maskensysteme möglich, sofern sie einerseits dieses Ergebnis liefern und sofern andererseits die so gebildeten Masken nicht verformt und insbesondere nicht abgeätzt werden durch die Gase, die zum Ätzen der Halbleiterstrukturen verwendet werden.
• Die Figuren 10f und 10h zeigen das Ergebnis des Atzens in den Öffnungen O&sub1;, O&sub2; entlang der Schnitt I-I und II-II für die Struktur aus Beispiel I, und die Figuren 11f und 11h zeigen dasselbe Ergebnis in den gleichen Schnittdarstellungen für die Struktur des Beispiels II.
• Die gegenseitige Anordnung der Masken, wie sie aus Figur 8a hervorgeht und insbesondere 8b, ist ebenfalls besonders günstig. Da die Flanken der Rillen entlang des Bandes durch M&sub1; und M&sub2; begrenzt sind, erfolgt nämlich die Ätzung der Rillen entlang des Bandes R im dritten Verfahrensschritt vollständig in Flucht mit der Ätzung, die zu dem Band R im zweiten Verfahrensschritt geführt hat.
• Wenngleich die Anordnung aus Figur 8a etwas weniger einfach als die in Figur 8b ist, führt sie zu demselben Ergebnis.
• Das erfindungsgemäße Verfahren führt mit auf einfache Weise gebildeten Masken, d.h. Masken, die zueinander in unkritischer Weise in Flucht liegen, zu einer perfekten und automatischen Fluchtung der Flanken der Rillen bezüglich der Flanken der Bänder. So werden die störenden Wirkungen der Rauhheit der Flanken des Lichtleiters geringgehalten.
• Am Ende des Verfahrens wird die Maske M&sub2; (Schicht 32 aus Photoresistlack) durch Auflösung in Azeton entfernt, und die Maske M&sub1; (Schicht 31 aus Siliziumoxid) wird mit Hilfe von Fluorwasserstoffsäure (HF) eliminiert. Die Maske M&sub3; aus Photoresistlack läßt doch ebenfalls mit Azeton entfernen.
• Schließlich sei bemerkt, daß die Bildung einer Rille im konkaven Teil der Kurve des Lichtleiters nicht unmittelbar notwendig ist. Diese Ausführungsform läßt sich aber leichter verwirklichen, bietet bessere Eigenschaften und verbessert so das Einschließen des Lichts im Lichtleiter.

Claims (33)

1. Halbleitervorrichtung mit einem integrierten Lichtleiter, der mindestens einen geradlinigen und einen gekrümmten Bereich enthält, und mit Mitteln, um die Einschließung des Lichts im gekrümmten Bereich des Lichtleiters zu erhalten, wobei diese Mittel mindestens eine sich entlang einer der beiden Flanken des Lichtleiters im gekrümmten Bereich erstreckende Rille einer solchen Struktur aufweisen, daß die Rille eine konstante Tiefe besitzt, daß ihr zentraler Bereich genau entlang der Flanke des Lichtleiters im gekrümmten Bereich verläuft und daß ihre Enden sich von dieser Flanke des Lichtleiters am Ein- und Ausgang des gekrümmten Bereichs entfernen, dadurch gekennzeichnet, daß der integrierte Lichtleiter eine Struktur besitzt, die aus einer lichtführenden Schicht und, über dieser lichtführenden Schicht, aus einem vorstehenden Band besteht, um den optischen Weg des Lichts in der lichtführenden Schicht zu bestimmen, und daß die Struktur der Rille weiter so gewählt ist, daß

- ihr zentraler Bereich sich genau an die Flanke des Führungsbandes im gekrümmten Bereich anpaßt,

- ihre Enden sich von der Flanke des Bandes am Kurvenein- und -ausgang entfernen und

- ihr Boden in der lichtführenden Schicht in einer Höhe angeordnet ist, die nicht den unteren Bereich dieser lichtführenden Schicht erreicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Rille gleicher Struktur auf jeder Seite des Lichtleiters im gekrümmten Bereich besitzt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Rille sich vom Führungsband mit einem Winkel von 2 bis 5º entfernen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel 3º beträgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel 4º beträgt.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rille eine Tiefe in der Dicke der lichtführenden Schicht besitzt, die unter 20% der Dicke dieser lichtführenden Schicht liegt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur des Lichtleiters aus zwei Schichten besteht, derart, daß die lichtführende Schicht auf einer Einschließungsschicht mit geringerem Brechungsindex aufgebaut ist, und daß das Führungsband auf der Oberfläche der lichtführenden Schicht aus demselben Material ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur der aus zwei Schichten bestehenden Lichtleiter eine Homostruktur ist, derart, daß die Einschließungsschicht aus einem Material der Gruppe III-V mit einem Leitfähigkeitstyp und einem ersten Niveau des spezifischen Widerstands besteht, während die lichtführende Schicht aus demselben Material der Gruppe III-V mit demselben Leitfähigkeitstyp, aber einem zweiten Niveau des spezifischen Widerstands besteht, die auf einem Substrat der Gruppe III-V aufgebaut sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschließungsschicht aus InP vom Typ n&spplus; ist, während die lichtleitende Schicht und das Band aus InP vom Typ n&supmin; sind, die sich auf einem halbisolierenden Substrat aus InP befinden.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiterstruktur drei Schichten enthält, derart, daß die lichtleitende Schicht zwischen zwei Einschließungsschichten mit einem geringeren Brechungsindex liegt, wobei das Führungsband aus dem Material der oberen Schicht besteht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiterstruktur mit drei Schichten eine Heterostruktur ist, wobei zwei Einschließungsschichten aus einem binären Material der Gruppe III-V und die lichtleitende Schicht aus einem ternären oder quaternären Material der Gruppe III-V besteht, während das Substrat aus einem binären Material der Gruppe III-V ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschließungsschichten aus InP und die lichtleitende Schicht aus GaInAsP bestehen und ein halbisolierendes Substrat aus InP verwendet wird.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtleitende Schicht eine Dicke von etwa 1,5 µm, die obere Einschließungsschicht, sofern sie existiert, eine Dicke von 0,25 µm besitzt, daß das Führungsband einen Vorsprung einer Dicke von etwa 0,75 µm und einer Querabmessung von etwa 4 µm besitzt und daß die Rille eine solche Tiefe hat, daß ihr Boden etwa 0,2 µm Abstand zur Oberfläche der lichtführenden Schicht aufweist.

14. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das mindestens folgende Verfahrensschritte in Aufeinanderfolge enthält:

a) Bildung einer Struktur von mindestens zwei Schichten aus Halbleitermaterial der Gruppe III-V, wobei die untere Schicht (11, 21) einen kleinen Brechungsindex besitzt, um eine Einschließungsschicht C&sub1; zu bilden, die darüberliegende Schicht (12, 22) einen höheren Brechungsindex besitzt und für die beim Betrieb der Vorrichtung vorgesehene Strahlung der Wellenlänge transparent ist, um die lichtführende Schicht CG zu bilden;

b) reliefartige Ausbildung eines Bandes R mit einer Höhe h und einer Breite WG auf der lichtführenden Schicht CG, wobei dieses Band einen gekrümmten Bereich aufweist und zur Begrenzung des Lichtpfads in der darunterliegenden Schicht CG bestimmt ist und wobei diese Ausbildung durch Anwendung eines Systems von Masken M&sub1;, M&sub2; einer ersten Art erhalten wird, die nur die Zone des Bandes R bedecken, gefolgt von einem Ätzvorgang nach der reaktiven Ionenmethode in den Halbleiterzonen um das System der Masken M&sub1;, M&sub2; herum über eine Tiefe h und mit Hilfe von Gasen, die diesen Ätzvorgang selektiv gegenüber dem Maskensystem machen, worauf die lichtführende Schicht unter dem Band R eine Dicke eG besitzt; und

c) Herstellung von zwei Rillen S&sub1; und S&sub2; auf der Oberfläche der so erhaltenen Vorrichtung mit einer Tiefe p in der lichtleitenden Schicht CG, wobei die Rillen im gekrümmten Bereich des Bandes R zu dessen beiden Seiten über eine Breite WS ausgebildet sind und sich von dem Band an den Kurvenenden mit einem Winkel &alpha; entfernen, um das Licht seitlich in der leitenden Schicht CG einzuschließen, wobei diese Ausbildung durch Anwendung eines Maskensystems M&sub3; einer zweiten Art erhalten wird, das Öffnungen O&sub1; und O&sub2; in Koinzidenz mit den Bereichen der Rillen S&sub1; und S&sub2; bildet, deren Abstand d oberhalb des Bandes R so gewählt ist, daß gilt 0 &le; d < WG, gefolgt von einem Ätzvorgang nach der reaktiven Ionenmethode in den Halbleiterregionen der Öffnungen O&sub1;, O&sub2;, bis eine Ätztiefe p in der lichtleitenden Schicht CG einer Dicke von eG erreicht wird, wobei gilt: p < 20% von eG.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt a) eine Homostruktur aus zwei Schichten (11, 12) von Materialien der Gruppe III-V gebildet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt b) das Band R in dem Material der zweiten Schicht (12) der Homostruktur ausgebildet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Homostruktur aus drei Schichten von einem Substrat (11) aus InP des Leitfähigkeitstyps n&spplus; gebildet wird, auf dem durch epitaxiales Wachstum eine Schicht aus InP des Leitfähigkeitstyps n&supmin; ausgebildet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Homostruktur aus zwei Schichten von einer ersten epitaxialen Schicht (11) aus InP des Leitfähigkeitstyps n&spplus; und einer oberen Schicht (12) aus InP des Leitfähigkeitstyps n&supmin; gebildet wird, die auf die Oberfläche eines massiven monokristallinen halbisolierenden Substrats (10) aus InP aufgebracht sind.

19. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Verfahrensschritt a) eine Heterostruktur aus zwei Schichten (21, 22) eines Materials der Gruppe III-V gebildet wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß im Verfahrensschritt b) das Band R im Material der oberen Schicht (22) der Heterostruktur aus zwei Schichten ausgebildet wird.

21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß im Verfahrensschritt a) eine doppelte Heterostruktur mit Hilfe einer dritten Schicht (23) aus einem Material der Gruppe III-V gebildet wird, die auf der Oberfläche der beiden ersten Schichten (21, 22) liegt und einen Brechungsindex besitzt, der kleiner als der Brechungsindex der zweiten Schicht (22) ist, so daß diese zweite Schicht (22) die lichtleitende Schicht Ca ist.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß im Verfahrensschritt b) das Band R in der dritten Schicht (23) ausgebildet wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß in der Heterostruktur (21, 22) oder der Heterostruktur (21, 22, 23) die erste Schicht (21) eine binäre Epitaxialschicht aus InP des Leitfähigkeitstyps n&supmin;, die zweite Schicht eine quaternäre Epitaxialschicht aus GaInAsP und die dritte Schicht (23), sofern sie existiert, eine binäre Epitaxialschicht aus InP des Leitfähigkeitstyps n ist, wobei diese Schichtenfolge auf ein massives Substrat aus monokristallinem halbisolierendem Indiumphosphid InP angebracht ist.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 17, 18 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Material InP vom Leitfähigkeitstyp n&supmin; allein durch dessen Restdotierung erhalten wird, daß das Material InP des Leitfähigkeitstyps n&spplus; durch Dotierung mit Hilfe von Ionen S&spplus; mit einer Konzentration von 4.10¹&sup8; erhalten wird und daß das massive Substrat aus halbisolierendem InP, sofern es existiert, durch Ziehen nach der Czochralski-Methode erhalten wird, und zwar unter Verkapselung in der Größenordnung von 14.10¹&sup6;, und daß die epitaxialen Schichten durch eine der Methoden MOVPE oder VPE erhalten werden

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß gilt:

0,5 µm &le; h &le; 0,75 µm WG = 4 µm

p < 20% von eG WS = 1 bis 4 µm

1,5 µm &le; eG &le; 2,5 µm 2º &le; &alpha; &le; 5º

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Maskensystem gemäß Schritt b) durch Übereinanderlagerung einer Schicht 31 aus Siliziumoxid und einer Schicht (32) aus Photoresistlack gebildet wird.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verfahrensschritt b) die Dicke der Schicht (31) aus Siliziumoxid zwischen 500 und 700 nm liegt, daß die Dicke der Schicht 32 aus Photoresistlack bei etwa 0,7 bis 1 µm liegt, daß die Schicht aus Siliziumoxid nach ihrem Aufbringen und vor dem Aufbringen der Schicht aus Photoresistlack bei 420ºC während 30 Minuten thermisch behandelt wird, daß die Schicht (32) aus Photoresistlack nach ihrem Aufbringen auf einer Temperatur von etwa 90ºC während ungefähr 30 Minuten wärmebehandelt wird, daß das Band R durch ein photolithographisches Verfahren der Schicht (32) aus Photoresistlack begrenzt wird, die so eine Maske M&sub2; bildet, worauf die Schicht (32) aus Photoresistlack in Stufen auf 180ºC erwärmt wird, daß dann die Schicht (31) aus Siliziumoxid um die Maske M&sub2; durch reaktives Ionenätzen mit Hilfe des Gases CHF&sub3; abgeätzt wird, bis die obere Oberfläche der oberen Schicht aus Halbleitermaterial zum Vorschein kommt, wodurch unter dr Maske M&sub2; eine Maske M&sub1; gebildet wird.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Band R durch Atzen der halbleitenden Schichten um das Maskensystem M&sub1;, M&sub2; herum und mit Hilfe einer Gasmischung gebildet wird, die mindestens die Gase CH&sub4;/H&sub2; enthält.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Maskensystem gemäß Schritt c) von einer Schicht (33) aus Photoresistlack mit einer Dicke zwischen 2 und 4 µm gebildet wird.

30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verfahrensschritt c) die Öffnungen O&sub1;, O&sub2; in der Schicht (33) durch einen lithographischen, an sich bekannten Verfahrensschritt angebracht werden, wodurch die Maske M&sub3; gebildet wird, daß dann die Rillen S&sub1;, S&sub2; durch Ätzen der in den Öffnungen O&sub1;, O&sub2; freiliegenden Halbleiterschichten ausgeätzt werden, bis eine Ätztiefe p in der Schicht CG erreicht wird, wobei dieses Ätzen mit Hilfe einer Gasmischung erfolgt, die mindestens die Gase CH&sub4;/H&sub2; enthält, und daß die beiden Maskensysteme M&sub1;, M&sub2; und M&sub3; durch Auflösen in Azeton, was den Photoresistlack angeht, und durch Auflösen in Fluorwasserstoffsäure (HF) entfernt werden, was das Siliziumoxid angeht.

31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung der Maske M&sub3; die Öffnungen O&sub1; und O&sub2; so gebildet werden, daß sie oberhalb des Bandes R getrennt sind und das Band noch vom Maskensystem M&sub1;, M&sub2; über eine Breite d < WG bedeckt ist.

32. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung der Maske M&sub3; die Öffnungen O&sub1; und O&sub2; so gebildet werden, daß sie sich oberhalb des Bandes R, das noch mit dem Maskensystem M&sub1;, M&sub2; bedeckt ist, berühren, um eine einzige Öffnung zu bilden, die eine Form mit Schwalbenschwänzen an beiden Enden darstellt, die die Enden der Rillen S&sub1; und S&sub2; bilden.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Öffnungen O&sub1;, O&sub2; sich vom Band R in einem Winkel a über eine Länge 1 von ungefähr 50 µm entfernen, um die Bildung der Enden E&sub1;&sub1;, E&sub1;&sub2;, E&sub2;&sub1;, E&sub2;&sub2; der Rillen S&sub1; und S&sub2; zu erlauben.