DE68918133T2 - Untereinheiten für hybrid-integrierte optoelektronische Schaltkreise. - Google Patents

Description

Beschreibung
• Die Erfindung betrifft integrierte optoelektronische Schaltungen (Optoelectronic Integrated Circuits, OEICs) und speziell Baugruppen bzw. Unterbaugruppen für hybride Versionen von OEICs, in welchen individuelle Chips auf einer Basis befestigt werden und optisch und/oder elektronisch miteinander verbunden werden. Die Chips selbst können diskrete Einrichtungen sein, wie z.B. Laserdioden oder Photodioden oder integrierte Einrichtungen, wie z.B. Kombinationen von p-i-n-Photodioden und Feldeffekttransistoren (pinFETs) oder integrierte Schaltungen, wie z.B. Senderschaltungen oder Empfängerschaltungen.
• In der elektronischen Technologie sind gedruckte Schaltungsplatinen (Printed Circuit Boards, PCs) im wesentlichen allgegenwärtig, werden überall, von Fernsehgeräten bis zu Computern vom Haushalt bis zum Satelliten angetroffen. Gedruckte Schaltungsplatinen ermöglichen die Verbindung individueller elektronischer Chips und Bauteile mittels metallisierter Muster, die auf einem isolierenden Substrat, wie z.B. einer Fiberglas- oder keramischen Platine abgeschieden sind. Diese Technologie ist sehr ausgereift, führt zu Platinen, die relativ einfach mit hoher Zuverlässigkeit und recht niedrigen Kosten herstellbar sind. Demgegenüber stecken optische und optoelektronische Technologien in den Kinderschuhen. Diskrete Bauteile bevölkern den Markt, diese Komponenten werden jedoch typischerweise mit High-Tech-Gruppe-III-V- Verbindungsverfahren hergestellt und in metallenen oder keramischen Gehäusen unter Verwendung spezialisierter Techniken und Ausrüstung zusammengebaut bzw. gepackt, welches diese typischerweise sehr teuer macht. Die Erträge für diskrete Baugruppen sind tendenziell relativ niedrig und tendieren, obwohl die Integration optoelektronischer Baugruppen untersucht wird, für die nahe Zukunft zu sogar noch niedrigeren Erträgen. Demzufolge besteht Bedarf an einer anderen Vorgehensweise, vergleichbar zu der Vorgehensweise bei gedruckten Platinen für elektronische Schaltungen, um die optische und elektronische Verbindung und Packung individueller optischer und elektronischer Chips auf eine leicht herstellbare und relativ preisgünstige Weise zu ermöglichen.
• Die EP 0,150,929 beschreibt ein optische Kommunikationssystem mit einer optischen Sendeeinrichtung (beispielsweise Laserdiode) und einen optischen Empfangseinrichtung (d.h. einem Phototransistor), der auf dem gleichen Siliziumsubstrat mit einer physikalischen Trennung zwischen beiden befestigt ist. Eine optische Verbindung in der Form entweder einer Faser (die in eine in dem Silizium ausgebildeten Furche eingesetzt ist) oder eines Wellenleiters (einer Schicht aus Siliziumdioxid, die auf der Substratoberfläche ausgebildet ist) ist ausgebildet, um die optischen Einrichtungen zu koppeln.
• Die WO-A-87/02474 beschreibt eine Anordnung zum Positionieren einer optischen Komponente, wie z.B. einer Laserdiode in Ausrichtung zu einem optischen Wellenleiter (wie z. B. einer Faser). Eine Klemme wird weiterhin beschrieben, um die ausgerichtete Anordnung zu bedecken. Gemäß vorliegender Erfindung wird eine Baugruppe wie in Anspruch 1 definiert zur Verfügung gestellt.
• Bei der erfindungsgemäßen Baugruppe wird ein Einkristall- Halbleiterdeckel an der Basis befestigt, um eine Umhüllung auszubilden, welche Kavitäten bzw. Ausnehmungen umfaßt, die optisch und/oder elektrisch die Baugruppen voneinander isolieren.
• Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden optoelektronische Chips auf einer Einkristall-Halbleiterbasis befestigt und werden optisch miteinander durch Wellenleiter und Koppler, die einstückig an dem Halbleitermaterial ausgebildet sind, miteinander verbunden. Die an der Basis ausgebildete integrierte Schaltung kann beispielsweise als Transceiver bzw. Sendeempfänger dienen.
• In einer Ausführungsform erstreckt sich wenigstens einer der Wellenleiter an der Basis unter dem Deckel zum Äußeren der Umhüllung hervor, wodurch die Kopplung einer Faser an den Wellenleiter ermöglicht wird, ohne daß diese in die Umhüllung eintreten muß.
• In einer verwandten Ausführungsform wird eine Ausrichtungsbefestigung an einem Ende der Basis zum Ausrichten einer Faser zum Wellenleiter befestigt.
• In einer weiteren Ausführungsform weist ein Halbleiterlaser eine Mesa auf, die eine Furche zum Ausrichten des Lasers zu einem der Wellenleiter erfaßt.
• Vorzugsweise sind die Basis, der Deckel und die Befestigung aus Silizium hergestellt, um die relativ ausgereifte Technologie zu nutzen, die sich auf dem Gebiet der integrierten Schaltungen entwickelt hat. In diesem Falle sind die Wellenleiter aus Silica- bzw. Quarzglas hergestellt und können den üblichsten Bereich für Einzelmodenlichtausbreitung von 0,7-1,7 um abdecken. In dieser Form kann von der Erfindung gesagt werden, daß diese die "optische Siliziumbank"-Technologie nutzt.
• Die Erfindung ist zusammen mit ihren verschiedenen Eigenschaften und Vorteilen aus der nachfolgenden detaillierteren Beschreibung in Zusammenschau mit den beigefügten Zeichnungen einfach zu verstehen, wobei die Figuren schematisch sind und im Interesse der Klarheit nicht maßstabsgerecht dargestellt sind.
• Fig. 1 zeigt eine isometrische Ansicht einer optoelektronischen Sendeempfänger-Unterbaugruppe (mit abgenommenem Deckel) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
• Fig. 2-5 zeigen Querschnittsansichten von Anteilen der Basis, welche darstellen, wie Licht in dem integralen Silika-Wellenleiter aufwärts abgelenkt werden kann, um so einen optischen Prüfpunkt bereitzustellen oder um Licht zu einem Photodetektor auf der Platine zu koppeln.
• Fig. 6 zeigt eine Querschnittsansicht eines Silika-Wellenleiters, der auf der Siliziumbasis aus Fig. 1 ausgebildet ist.
• Fig. 7 zeigt die Anordnung der Kerne der Silika-Wellenleiter in dem Bereich, in welchem Koppler an der Siliziumbasis aus Fig. 1 ausgebildet sind.
• Fig. 8 zeigt eine vergrößerte Darstellung, wie der Halbleiterlaser aus Fig. 1 zum Silika-Wellenleiter ausgerichtet ist.
• Fig. 9 zeigt eine Querschnitts-Seitenansicht von Fig. 4.
• Fig. 10 zeigt eine Tandem-V-Furchenanordnung, die verwendet wird, um eine optische Faser auszurichten und den Silika-Wellenleiter aus Fig. 1 zu koppeln.
• Fig. 11 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Unterbaugruppe des in Fig. 1 dargestellten Typs, jedoch sind der Einfachheit wegen lediglich zwei Einrichtungen, eine Laserdiode und eine Photodiode an der Siliziumbasis dargestellt. Die Fig. beschreibt verschiedene Eigenschaften: einen Siliziumdeckel, der die Einrichtung von einer anderen isoliert, einen Wellenleiter, der sich unter dem Deckel zum Äußeren der Umhüllung erstreckt, so daß die Faser nicht durch die Umhüllung treten muß, und eine Ausrichtungsbefestigung an einem Ende der Basis zum Ausrichten der Faser zum Wellenleiter.
• Fig. 12-13 zeigen, wie die Unterbaugruppe an Führungsstäbe angepaßt werden kann, so daß sie wie bei gedruckten Schaltungsplatinen in einen Rahmen eines Gerätes eingesteckt werden kann.
• Nachstehend wird auf Fig. 1 Bezug genommen, in welcher ein optoelektronischer Senderempfänger gezeigt ist, der an einem Einkristall- Halbleitersubstrat ausgebildet ist, bevorzugt Silizium, um die ausgereifte Verfahrenstechnologie und kommerziellen standardisierten Ausrüstungen, die auf diesem Gebiet verfügbar sind, auszunutzen. Ein Sendeempfänger wurde lediglich zu Erläuterungszwecken dargestellt, da dieser wahrscheinlich die meisten der optoelektronischen Chips repräsentiert, die in anderen Schaltungen, wie z. B. Sendern und Empfängern auffindbar sind. Im allgemeinen ist wenigstens die Hauptoberfläche 12 der Siliziumbasis 10 oxydiert (um beispielsweise die SiO&sub2; -Schicht 12 auszubilden). Zusätzlich umfaßt der Sendeempfänger eine Vielzahl von Einzelmoden oder Mehrmoden- Silikawellenleitern, die einstückig in der Siliziumbasis ausgebildet sind, um die verschiedenen optoelektronischen Chips miteinander zu verbinden. In beispielhafter Weise umfassen diese Wellenleiter einen Übertragungswellenleiter 14 bzw. Sendewellenleiter 14 und optische Koppler 20 und 23. Der Wellenleiter 14 koppelt eine Laserdiode 16 an eine optische Faser 18 und der Koppler 20, dargestellt als evaneszenter Feldkoppler für Einzelmodenanwendungen, hat einen Wellenleiterabschnitt 22 zum Koppeln der optischen Faser 18 zu einer Empfänger-Photodiode 24 und einem Wellenleitersegment 26 zum optischen Koppeln des Lasers 16 an eine Leistungsüberwachungs-Photodiode 28. Der andere Koppler 23, der ebenfalls als evaneszenter Feldkoppler dargestellt ist, greift einen geringen Anteil der Leistung von dem Wellenleiter 14 ab, um einen optischen Prüfpunkt am Ort 25 bereitzustellen, eine Funktion, die nachher beschrieben wird. Für Mehrmodenanwendungen wären die Koppler 20-23 vorzugsweise in der Form bekannter Y-Koppler statt der evaneszenten Feldkoppler.
• Die Oxidschicht 12 an der Basis dient dazu, die verschiedenen elektrischen Kontakte, die darin ausgebildet sind, elektrisch zu isolieren und optisch den evaneszenten Teil der optischen Mode im Wellenleiter von der Basis zu isolieren.
• Wie in Fig. 6 dargestellt ist, haben die Silika- bzw. Glaswellenleiter typischerweise einen ungefähr halbkreisförmigen Kern 30, der durch eine untere Ummantelung 32 und eine obere Ummantelung 34 umgeben ist. Die Halbkreisform des Kerns paßt mit dem Mode im Wellenleiter 14 (Fig. 1) mit demjenigen in der Faser 18 überein und beträgt ungefähr 5 um im Durchmesser für Einzelmodenausbreitung. Vorzugsweise ist die untere Ummantelung 32 durch Oxydieren der Oberfläche der Siliziumbasis 10 ausgebildet, der Kern wird durch Abscheiden von Phosphorsilikatglas durch chemische Gasphasenabscheidung, Strukturieren des Glases zum Definieren des Kerns und dann Fließenlassen des strukturierten Kerns zum Ausbilden der halbkreisförmigen Form ausgebildet. Die obere Ummantelung 34 wird dann durch Abscheiden von Silika und nachfolgend Verdichten des Silikaglases ausgebildet. Wellenleiter dieses Typs haben optische Verluste von weniger als 0,03 dB/cm im Wellenlängenbereich von prinzipiellen Interesse für optische Kommunikationen, dies ist 0,7-1,6 um. Koppler umfassen die Seite- an-Seite-Anordnung zweier Kerne, wie in Fig. 7 dargestellt, so daß das evaneszente Feld des einen Wellenleiters benachbarte ausreichend überlappt, um optische Leistung von dem einen zum anderen zu übertragen.
• Zusätzliche zu den vorstehend beschriebenen optischen Chips ist der Sendeempfänger schematisch dargestellt mit elektronischen Schaltungschips, wie z.B. die Lasertreiberschaltung 40, die mit der Laserdiode 16 verbunden ist und Empfängerschaltung 42, die elektrisch sowohl mit der Empfänger-Photodiode 24 als auch der Überwachungs-Photodiode 28 verbunden ist. Das Positionieren der Photodioden wie gezeigt erleichtert die Echolöschung, falls benötigt, jedoch können die Schaltung 40 und die Photodiode 28 auf der gleichen Seite des Wellenleiters 14 angeordnet werden, um die Überkreuzung der elektrischen Verbindung 7 zu vermeiden. Dennoch kann, vorausgesetzt, daß die Ummantelung des Wellenleiters dick genug ist, um merkliche Absorption durch das Metall in der Verbindung zu verhindern, die Überkreuzung realisiert werden.
• Die nachfolgende Beschreibung richtet sich hauptsächlich auf die optischen Chips und im speziellen auf die Weise, wie diese optisch an die Silikawellenleiter gekoppelt sind.
• Das Koppeln der Silikawellenleiter an einen Photodetektor ist in den Fig. 2-5 dargestellt. In einer in den Fig. 2 und 4 dargestellten Ausführungsform ist die Photodiode 24 eben an der Basis 10 ausgerichtet und ist oberhalb des Wellenleiters 22 durch die darunterliegenden Elektroden 44 zusammen mit Lötkontakten 46, die zwischen den Elektroden 44 und der Photodiode 24 (Fig. 4) angeordnet, um das Licht aus dem Wellenleiter 22 umzulenken, ist eine Furche 11 durch den Kern 30 geätzt (Fig. 2), so daß die Achse der Furche transversal zur Achse des Wellenleiters läuft und an einer dem ende des Wellenleiters entfernten Seitenwand metallisiert, um einen Reflektor 13 auszubilden. Somit wird aus dem Ende des Wellenleiters austretendes Licht, welches auf den Reflektor 13 trifft, aufwärts zur Photodiode 24 umgelenkt.
• Alternativ, wie in Fig. 3 dargestellt, kann das Ende des Wellenleiters 22 so geformt sein, daß sich eine geneigte Oberfläche 15 ergibt, welche das Ende des Wellenleiters unterschneidet und durch innere Totalreflexion dazu dient, das Licht aufwärts zur Photodiode 24 umzulenken.
• In wichtiger Weise bilden diese Techniken zum Umlenken des sich in dem Wellenleiter ausbreitenden Lichtes in eine Richtung nach oben von der Basis 10 eine wichtige Eigenschaft der Erfindung, dies bedeutet die Bereitstellung eines Prüfpunktes 25, wie in Fig. 1 dargestellt. Der Prüfpunkt 25, der den Orten aus Fig. 2 und 3 entspricht, wo Licht durch die geneigten reflektierenden Oberflächen nach oben umgelenkt wird, ist verwendbar, um Zusammenbaufunktionen oder den Schaltungsbetrieb zu überwachen. Um beispielsweise festzustellen, ob der Laser 16 korrekt zum Wellenleiter 14 ausgerichtet ist, koppelt der Koppler 23 einen geringen Bruchteil des Lichtes vom Wellenleiter 14 zum Prüfpunkt 25. Es wird daran gedacht, daß ein Prüfkopf, der einen Photodetektor in geeigneter Position enthält, über der Basis 10 während dem Zusammenbau angeordnet sein kann. Während des Laserbetriebs wird Laser-zu-Wellenleiter-Ausrichtung erreicht, wenn die optische Leistung am Prüfpunkt 25 maximiert ist. In ähnlicher Weise können andere Prüfpunkte an der Basis 10 mit einbezogen werden, um verschiedene Formen des Prüfens und Messens auszuführen, entweder automatisch während des Betriebs des Sendeempfängers oder manuell im Anwendungsfeld, welches eine Bedienungsperson in die Lage versetzt, einen geeignet konstruierten Prüfkopf über dem Testpunkt anzuordnen, um festzustellen, ob ein Fehler in der Schaltung aufgetreten ist.
• Alternativ, wie in Fig. 5 dargestellt, muß die Photodiode nicht flach auf der Basis 10 anliegen, und in derartigen Fällen kann eine anisotrop in die Basis 10 geätzte V-Furche verwendet werden, um die Photodiode 24 entlang der dem Ende des Wellenleiters 22 fernen Wand anzuordnen. Auf diese Weise trifft das aus dem Ende des Wellenleiters austretende Licht die Photodiode direkt. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die schräge Orientierung der Photodiode die Wahrscheinlichkeit senkt, daß fehlerhafte Reflexionen in den Wellenleiter 22 zurückgekoppelt werden und möglicherweise andere Komponenten, wie z.B. Laser, die an diesem Wellenleiter angekoppelt sind, stört.
• Die Kopplung der Laserdiode 16 an den Wellenleiter 14 ist in Fig. 8 und 9 dargestellt. Das hier beschriebene Ausrichtungsverfahren kann unabhängig vom optischen Prüfpunkt 25, oder falls erwünscht, zusammen mit diesem verwendet werden. Wie in Fig. 8 dargestellt hat die Laserdiode 16 eine Mesa 19, die an einer deren Oberflächen ausgebildet ist und die Basis 10 hat eine Furche 21, die axial zum Wellenleiter 14 ausgerichtet ist. Die Mesa kann am Laser im speziellen zum Zwecke der Ausrichtung ausgebildet sein oder kann integraler Bestandteil des Lasers für andere Zwecke sein (beispielsweise die Wellenleiterrippe eines Rippen-Wellenleiterlasers). In jedem Falle ist die Mesa 19 durch die Furche 21 geführt, um die Ausrichtung des aktiven Bereichs 17 der Laserdiode zum Wellenleiter 14 bereitzustellen. Die Mesa und Furche kann konstruktionsgemäß exakte Ausrichtung zum Wellenleiter selbst erzeugen oder kann eine grobe Ausrichtung erzeugen, falls dies erwünscht ist. Im letzteren falle kann die Laserdiode 16 optisch durch einen separaten Laser (beispielsweise einen Nd:YAG-Laser (nicht dargestellt), falls die Laserdiode 16 eine 1,3 um InP/InGaAsP-Einrichtung ist), und das in den Wellenleiter 14 gekoppelte Licht wird durch Überwachen entweder des in die Faser 18 gekoppelten Lichtes oder in den Testpunkt 25 gekoppelten Lichtes maximiert. Optisches Pumpen der Laserdiode 16 wird erreicht durch bereitstellen einer Öffnung 23 in der Metallisierung der Oberseite des Lasers, so daß die Pumpstrahlung in diesen aktiven Bereich eintreten kann. Selbstverständlich kann, falls die Oberseitenmetallisierung nicht zu anderen Zwecken benötigt wird (beispielsweise Prüfen vor der Befestigung an der Basis), diese weggelassen werden, wodurch die Notwendigkeit einer Öffnung 23 wegfällt.
• Die Faser 18 wird optische zum Wellenleiter 14 mittels eines Paares von Tandem-B-Furchen, wie in Fig. 10 dargestellt, optisch gekoppelt. Eine relativ enge V-Furche 50 ist zur optischen Achse des Wellenleiters 14 ausgerichtet und dessen Größe ist angepaßt, den nackten Abschnitt 31 der Faser 18 (Fig. 1) zu empfangen, wohingegen die größere V-Furche 52 axial zur Furche 50 ausgerichtet ist und deren Größe den beschichteten Abschnitt 33 der Faser 18 (Fig. 1) aufnehmen kann. Die V-Furchen sind anisotrop geätzt durch zuerst teilweises Ätzen der größeren Furche 52, während der Ort der engeren Furche maskiert ist, dann Entfernen der Maske und Vervollständigen des Ätzens der größeren Furche und der engeren Furche auf simultane Weise.
• Die vorstehend beschriebenen optischen Unterbaugruppen werden wie in den Fig. 11 und 12 dargestellt durch Bereitstellen eines Deckels 70 vervollständigt, welcher die verschiedenen an der Basis 10 befestigten Chips umhüllt, als Beispiel sind lediglich eine Laserdiode 92 und eine Photodiode 94, die durch einen Wellenleiter 80 gekoppelt sind, dargestellt.
• Für hermetische Anwendungen ist der Deckel entlang seines Umfangs zur Basis abgedichtet. Um das Erreichen der Hermetizität zu vereinfachen, durchdringt die Faser 18 nicht die hermetische Umhüllung. Statt dessen weist eine Siliziumbefestigung 76 eine V-Furche 78 auf, die oberhalb der V- Furche 50 in der Basis 10 so ausgerichtet ist, daß ein Kanal zum Aufnehmen der Faser ausgebildet ist. Dieser Kanal dient dazu, die Faser zu führen und diese an den Wellenleiter 80 zu koppeln, der sich in die hermetische Umhüllung erstreckt. Obwohl eine Einsenkung iin Deckel ausgebildet werden könnte, um den Wellenleiter 80 aufzunehmen, ist in der Praxis das verwendete Dichtmittel zum Ausbilden der hermetischen Abdichtung ausreichend eindrückbar, um den Wellenleiter ohne die Notwendigkeit einer Einsenkung aufzunehmen. Generell könnte die Befestigung 76 und der Deckel 70 ein einheitliches Bauteil sein, diese sind jedoch, wie dargestellt, bevorzugt getrennt.
• Wie in Fig. 12 dargestellt hat der Deckel 70 parallel zur Basis 10 eine Abmessung, die kürzer als die entsprechende Abmessung der Basis ist, so daß daran ausgebildete Leitungen unter dem Deckel hervorragen und den elektrischen Zugriff zu diesen gestattet. Lediglich zwei Sätze derartiger Leitungen 73 und 75 sind zur Erläuterung dargestellt.
• Darüber hinaus kann der Deckel 70 verwendet werden, um eine zusätzliche wichtige Eigenschaft der Erfindung bereitzustellen, die der optischen und elektrischen Isolierung der Chips an der Basis 10, wie in Fig. 11 dargestellt. Zur Optischen Isolation bei langen Wellenlängen (beispielsweise oberhalb 1,1-1,6 um) ist die innere Oberfläche des Deckels vorzugsweise metallisiert (nicht dargestellt), in der Praxis wird das Silizium vorzugsweise oxydiert, bevor das Metall abgeschieden wird. Bei kürzeren Wellenlängen (beispielsweise ungefähr 0,7-0,9 um) muß die Metallisierung nicht erforderlich sein, da das Silizium Licht bei derartigen Wellenlängen absorbiert. In jedem Falle ist der Deckel 70 mit einem Paar getrennter Aushöhlungen 72 und 74 versehen, die den Laser 92 und die Photodiode 94 jeweils aufnehmen können, wenn der Deckel an einem Ort ist. Somit sind die Bauteile durch Abschnitte des Deckels (wie z.B. 77) getrennt, welche die Einrichtungen elektrisch und optisch voneinander isolieren.
• Es ist offensichtlich, daß der Deckel mehreren Zwecken dient, einschließlich: Schützen der Chips während mit dem Einkapseln der Unterbaugruppe in ein Gehäuse auftretenden Gießvorgängen, elektrischem und/oder optischem Isolieren der Chips. Zusätzlich kann dieser verwendet werden, um eine angepaßte Beschichtung in den Aushöhlungen zum Zwecke des Passivierens der Chips aufzunehmen, falls dies nötig ist.
• Zusätzlich kann die Basis 10 (oder die Befestigung 76 oder beide) mit V-Furchen entlang deren parallelen Kanten, wie in den Fig. 12-13 dargestellt, versehen sein, um Führungsstäbe 90 aufzunehmen, die zum Einstecken der Baugruppe bzw. Unterbaugruppe in ein Gerät oder Rahmen verwendbar sind. Selbstverständlich würden die Führungsstäbe dabei die automatische Kopplung der Unterbaugruppe an Fasern (wie z.B. 18), die Teil des Rahmens oder Geräterahmens sind, ermöglichen. Die Unterbaugruppe kann mit einer Basis verwendet werden, an welcher eine beliebige optoelektronische Einrichtung befestigt ist (mit oder ohne Deckel) und optisch an die Faser gekoppelt wird, diese ist nicht auf Ausführungsformen beschränkt, in welchen die Basis eine integrierte Schaltung trägt.
• In Fig. 12 sind die V-Furchen 100 entlang paralleler Kanten der Basis 10 ausgebildet, um die Stäbe 90 aufzunehmen. Die letztgenannten können an der Basis befestigt sein oder können Teil eines Geräterahmens sein. Alternativ ist die Befestigung 76 in Fig. 13 breiter hergestellt, erstreckt sich zur Breite der Basis. Parallele Kanten der Befestigung und der Basis sind so geätzt, daß im zusammengebauten Zustand die geätzten Strukturen V-Furchen 100 zum Aufnehmen der Stäbe 90 bilden. Im Hinblick auf die Herstellung kann die Konstruktion der Fig. 13 einfacher herstellbar sein, da die Konstruktion aus Fig. 12 das Ätzen von beiden Seiten der Basis umfaßt mit demzufolge der Ausrichtung von Masken von der Vorderseite zur Rückseite.

Claims (13)

1. Optoelektronische integrierte Schaltungsbaugruppe mit einer Einkristall-Halbleiterbasis (10) mit einer Hauptoberfläche (12) mit einer isolierenden Schicht (12) daran, optischen Wellenleitern (14, 22, 26), die integral an der Oberfläche ausgebildet sind, wenigstens zwei optoelektronischen Chips (16, 24, 28), die an der Basis befestigt sind und optisch an die Wellenleiter gekoppelt sind, wobei die Chips physikalisch voneinander getrennt sind,

gekennzeichnet durch

einen Einkristall-Halbleiterdeckel (70) an der Basis, wobei der Deckel wenigstens zwei physikalisch getrennte Aushöhlungen (72, 74) zum Aufnehmen der Chips umfaßt, wobei die Aushöhlungen durch Material (77), welches die Chips elektrisch und optisch voneinander isoliert, in dem Deckel getrennt sind.

2. Baugruppe nach Anspruch 1, in welcher der Deckel hermetisch an der Basis gedichtet ist und wenigstens einer der Wellenleiter sich unter dem Deckel zu dessen Äußerem erstreckt und ferner umfassend eine Einrichtung (50, 78, 76), die zum Koppeln des wenigstens einen Wellenleiters (14) an eine optische Faser (18) außerhalb des Deckels ist.

3. Baugruppe nach Anspruch 1, in welcher der Deckel eine Abmessung, gemessen parallel zu der Oberfläche aufweist, die kleiner als die entsprechende Abmessung der Basis ist, und ferner elektrische Kontakte (73, 75) an der Basis umfaßt, die sich von den Chips unter dem Deckel zu dessen Äußerem erstrecken.

4. Baugruppe nach Anspruch 1, in welcher parallele Kanten der Basis oder des Deckels Furchen umfassen, die Führungsstäbe 90 aufnehmen können.

5. Baugruppe nach Anspruch 1, in welcher die Wellenleiter einen Übertragungswellenleiter (14) und einen sekundären Wellenleiter, die ein Paar optischer Koppler (22, 26) bilden, umfassen, wobei die Chips einen Empfänger-Photodetektor (24) umfassen, der optisch mit einem (22) der Koppler verbunden ist, einen Monitor-Photodetektor (28) umfassen, der optisch an einen anderen (26) der Koppler gekoppelt ist und ferner eine Laserdiode (16) umfassen, die an ein Ende des Übertragungswellenleiters gekoppelt, ist und ferner eine Faserausrichtungseinheit (50, 78) umfassen, die an dem anderen Ende des Übertragungswellenleiters angeordnet ist.

6. Baugruppe nach Anspruch 1, in welcher einer der Chips eine Laserdiode (16) umfaßt, die optisch an ein Ende des Übertragungswellenleiters (14) gekoppelt ist, und ferner einen Koppler (20) umfaßt zum Extrahieren eines Bruchteils des Lichtes, das von der Laserdiode in den Übertragungswellenleiter gekoppelt ist, und eine Einrichtung (23) umfaßt zum Umlenken des Lichts in dem Koppler zu einem Prüfpunkt (25), an welchem Licht nach oben von der Basis austritt, wobei die Überwachung der Ausrichtung des Lasers zum Übertragungswellenleiter ermöglicht ist.

7. Baugruppe nach Anspruch 1, in welcher die Hauptoberfläche der Basis eine axial zu einem der Wellenleiter ausgerichtete Furche umfaßt und einer der Chips eine Halbleiterlaserdiode mit einer daran ausgebildeten Mesa (19) und einem aktiven Bereich umfaßt, wobei die Mesa in der Furche (21) so angeordnet ist, daß der aktive Bereich zum Wellenleiter (14) ausgerichtet ist.

8. Baugruppe nach Anspruch 7, in welcher der Laser gegenüberliegende Hauptoberflächen hat, wobei die Mesa an einer der Hauptoberflächen angeordnet ist, und eine Metallisierung mit einer Öffnung (23) darin an der gegenüberliegenden Hauptoberfläche angeordnet ist.

9. Baugruppe nach Anspruch 1, in welcher sich wenigstens einer der Wellenleiter (80) unter dem Deckel hervor zu dessen Äußeren erstreckt und ferner

eine Einrichtung (50, 78) außerhalb des Deckels umfaßt zum Koppeln wenigstens eines Wellenleiters an eine optische Faser, wobei der Deckel eine Abmessung parallel zur Oberfläche hat, die kleiner als die entsprechende Abmessung der Basis ist und ferner elektrische Kontakte (73, 75) an der Basis umfaßt, die sich von den Chips unter dem Deckel zu dessen Äußerem erstrecken.

10. Baugruppe nach Anspruch 9, in welcher die Wellenleiter einen Übertragungswellenleiter (14) und einen sekundären Wellenleiter, die ein Paar (22, 26) von optischen Kopplern bilden, umfassen, und wobei die Chips einen Empfänger-Photodetektor (24) umfassen, der optisch an einen der Koppler angeschlossen ist, einen Monitor-Photodetektor (28) umfassen, der optisch an einen anderen der Koppler gekoppelt ist und ferner eine Laserdiode (16) umfassen, die an ein Ende des Übertragungswellenleiters gekoppelt ist.

11. Baugruppe nach Anspruch 10, in welcher die Basis eine Hauptoberfläche (12) hat, in welcher eine Furche (21) ausgebildet ist, wobei einer der Wellenleiter (14) axial zur Furche ausgerichtet ist, und wobei der Laser eine an diesem ausgebildete Mesa (19) hat und einen aktiven Bereich, wobei die Mesa in der Furche (21) so angeordnet ist, daß der aktive Bereich zu einem Wellenleiter ausgerichtet ist.

12. Baugruppe nach Anspruch 9, in welcher die Basis ein Paar paralleler Kanten hat und eine V-Furche in jeder der Kanten ausgebildet ist, so daß Führungsstäbe (90) für die Baugruppe in den Furchen anordenbar sind.

13. Baugruppe nach Anspruch 9, in welcher die Basis ein Paar paralleler Kanten hat und die Kopplungseinrichtung eine einkristalline Siliziumbefestigung umfaßt, die an einem Ende der Basis befestigt ist, wobei die Befestigung ein Paar von Kanten parallel zu denjenigen der Basis hat, wobei die Kanten geneigte Oberflächen haben, die darin parallele V-Furchen so ausbilden, daß die Führungsstäbe (90) für die Baugruppen in den Furchen anordenbar sind.