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Molecule
(20/ 91)
[6][_]
silicon
(55)
[7][_]
oxygen
(5)
[8][_]
Gal
(4)
[9][_]
Silicon nitride
(3)
[10][_]
silicon oxide
(3)
[11][_]
PYRALIN
(3)
[12][_]
water
(2)
[13][_]
Asx
(2)
[14][_]
KOH
(2)
[15][_]
Fe(CN)6
(2)
[16][_]
SEMI
(1)
[17][_]
SC-12
(1)
[18][_]
silicon dioxide
(1)
[19][_]
As-
(1)
[20][_]
Cl
(1)
[21][_]
Br
(1)
[22][_]
CF
(1)
[23][_]
tantalum
(1)
[24][_]
phic
(1)
[25][_]
polyi
(1)
[26][_]
Gene Or Protein
(15/ 46)
[27][_]
Est-a
(14)
[28][_]
Tre
(7)
[29][_]
Cou
(6)
[30][_]
Tric
(5)
[31][_]
Etre
(3)
[32][_]
Surfa
(2)
[33][_]
KPR
(1)
[34][_]
Alx
(1)
[35][_]
Lipe
(1)
[36][_]
Alr
(1)
[37][_]
Trai
(1)
[38][_]
Pim
(1)
[39][_]
Plet
(1)
[40][_]
Rela
(1)
[41][_]
Gai
(1)
[42][_]
Physical
(26/ 29)
[43][_]
100 %
(2)
[44][_]
2 l
(2)
[45][_]
2 N
(2)
[46][_]
3 N
(1)
[47][_]
500 nm
(1)
[48][_]
300 nm
(1)
[49][_]
0,3 g
(1)
[50][_]
40,0 m
(1)
[51][_]
40,0 g
(1)
[52][_]
40,0 ml
(1)
[53][_]
de 300 nm
(1)
[54][_]
5 s
(1)
[55][_]
15 s
(1)
[56][_]
8 s
(1)
[57][_]
45 s
(1)
[58][_]
20 s
(1)
[59][_]
219 L
(1)
[60][_]
4 N
(1)
[61][_]
2,0 x 104 mbar
(1)
[62][_]
0,5 nm/s
(1)
[63][_]
130 x 10-6 Pa
(1)
[64][_]
de 100 %
(1)
[65][_]
2 minutes
(1)
[66][_]
5 minutes
(1)
[67][_]
8 l
(1)
[68][_]
0,6 m
(1)
[69][_]
Polymer
(1/ 15)
[70][_]
Polyimide
(15)
[71][_]
Company Reg No.
(3/ 3)
[72][_]
PI 2555
(1)
[73][_]
AZ 1350 J
(1)
[74][_]
AZ 303
(1)
[75][_]
Generic
(3/ 3)
[76][_]
oxide
(1)
[77][_]
cation
(1)
[78][_]
dioxide
(1)
[79][_]
Disease
(1/ 2)
[80][_]
Tic
(2)
[81][_]
Organism
(1/ 1)
[82][_]
sable
(1)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2519432A1
Family ID 2061732
Probable Assignee At And T Bell Lab
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title GUIDE D'ONDES OPTIQUE DIELECTRIQUE ET PROCEDE DE FABRICATION
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE L'OPTIQUE INTEGREE.
UN GUIDE D'ONDES OPTIQUE DIELECTRIQUE MULTICOUCHE 30, 40 EST FORME SUR
UNE COUCHE DE SUBSTRAT 6 EN UN SEMI-CONDUCTEUR III-V CONSISTANT EN
INGAASP OU ALGAAS. LE GUIDE COMPREND UNE COUCHE DE GAINE INFERIEURE 30
EN MATIERE DIELECTRIQUE TELLE QUE SIO, (X2), AYANT UN INDICE DE
REFRACTION INFERIEUR A CELUI DE LA COUCHE DE SUBSTRAT, UNE COUCHE DE
COEUR 40 FORMEE SUR LA COUCHE DE GAINE INFERIEURE, AVEC UNE MATIERE
DIELECTRIQUE D'INDICE SUPERIEUR A CELUI DE LA COUCHE DE GAINE
INFERIEURE, ET UNE COUCHE DE GAINE SUPERIEURE 50 QUI EST FORMEE SUR LA
COUCHE DE COEUR AVEC UNE MATIERE D'INDICE INFERIEUR A CELUI DE LA
COUCHE DE COEUR.
APPLICATION AUX TELECOMMUNICATIONS OPTIQUES.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne le domaine de l'op-
tic integree, et de preference l'integration monolithique de
composants de circuits optiques actifs et passifs sur un
seul substrat.
L'integration de composants de circuits optiques
est connue depuis plusieurs annees Deux technologies d'in-
tegration ont ete developpees depuis lors Une premiere teeh.
noldgie fait intervenir la fabrication de guides d'ondes dielectriques
sur un substrat consistant en une tranche de silicon (silicon) Une
seconde technologie utilise une matiere semiconductrice pour fabriquer
des guides d'ondes dans un
cristal optique de type Ga As/Al Ga As.
Dans la premiere technologie, plusieurs techniques ont ete decrites
pour fabriquer un guide d'ondes dielectrique sur un substrat de
silicon Voir par exemple l'article de
W Stutius et col, intitule "Silicon nitride films on sili-
con for optical waveguides," Appl Optics, Vol 16, pages
3218-3222, decembre 1977; l'article de Go Marx et col, in-
titule "Integrated Optical Detector Array, Waveguide, and
Modulator Based on Silicon Technology," IEEE J of Solid-
State Circuits, Vol SC-12, pages 10-13, fevrier 1977; et les articles
de J Boyd et Col, intitules "An Integrated Optical Waveguide and
ChargeCoupled Device Image Array," IEEE J of Quantum Electronics, Vol
QE-13, pages 282-287, avril 1977, et "Integrated optical silicon
photodiode array," Appl Optics, Vol 15, pages 1389-1393, juin 1976
Stutius
et colo decrivent un guide d'ondes a couches minces en ni-
trure de silicon (silicon 3 N 4), forme par croissance par depot
chimique en phase vapeur a basse pression sur une couche tampon de
silicon dioxide (silicon 02) La couche tampon de
silicon O 2 est une couche d'oxide qu'on fait croitre par l'utili-
sation de vapeur d'water a 11000 C, dans un reacteur horizontal
classique L'article de Marx et col montre un circuit opti-
que integre hybride, c'est-a-dire non monolithique, dans le-
quel une couche de guide d'ondes en verre 7059 de Corning
interconnecte des dispositifs par couplage en pointe La
couche de guide d'ondes en verre 7059 est formee par pulve-
risation cathodique sur une couche tampon en silicon 02 qui est formee
par croissance thermique a haute temperature sur un substrat de
silicon Boyd et col decrivent une structure de composant optique
integre comportant un guide d'onde en
matiere de reserve photographique KPR, avec couplage en poin-
te, forme par centrifugation sur une couche tampon de silicon O 2 qui
est formee par croissance thermique a haute temperature
sur un substrat de silicon.
Bien que les techniques de Stutius et col, Marx
et col, et Boyd et col semblent offrir des moyens permet-
tant d'integrer certains composants optiques avec des guides d'ondes
dielectriques, le fait qu'elles soient basees sur la technologie du
silicon et sur une croissance thermique a haute temperature de la
couche tampon de silicon 02 peut rendre ces techniques inapplicables a
l'integration monolithique sur des cristaux optiques tels que des
heterostructures Al Ga As/Ga As
et In Ga As P/In P La technologie du silicon constitue une li-
mitation aux possibilites d'application de ces techniques pour
l'integration monolithique, du fait que la structure de bande
interdite du silicon ne conduit pas a la fabrication
de composants de circuits optiques actifs ayant un bon rende-
ment, tels que des sources lumineuses, sur le substrat con-
sistant en une tranche de silicon La croissance thermique est
egalement une limitation aux possibilites d'application, du fait que
les temperatures mises en jeu dans le traitement
de croissance thermique sont notablement superieures aux tem-
peratures de fusion de cristaux optiques dans le systeme Al Ga As/Ga
As ou le systeme In Ga As P/In P. Comme mentionne ci-dessus, la
seconde technologie
d'integration procure un moyen de fabriquer des guides a se-
miconducteur dans des cristaux optiques du systeme Al Ga As/
Ga As Cette technologie a conduit a l'integration monolithi-
que de composants de circuits optiques actifs et passifs,
tels que des sources lumineuses, des modulateurs, des ampli-
ficateurs, des detecteurs et des coupleurs, comme il est de-
crit dans les references citees ci-dessous Dans un article intitule
"Integrated Ga As-Alx Gal _As injection lasers and detectors with
etched reflectors," Appl Phys Lett, Vol., pages 530-533, mai 1977, J L
Mertz et col decrivent
l'integration monolithique d'un laser a double heterostructu-
2519432 '
re de type Ga As avec un guide d'onde passif et un detecteur a cavite
externe, dans un dispositif Ga As-AJ Ge _x As a 4
couches M Shams et col ont realise l'integration d'un de-
tecteur ou d'un modulateur avec un laser a reflecteur de Bragg
reparti, a grande cavite optique, comme il est decrit dans l'article
intitule "Monolithic integration of Ga As- (Ga Al)As light modulators
and distributed-Bragg-reflector
lasers," Appl Phys Lett Vol 32, pages 314-316, mars 1978.
Dans un article intitule "Frequency multiplexing light source with
monolithically integrated distributed-feedback diode lasers," Appl
Phys Lett, Vol 29, pages 506-508, octobre 1976, K Aiki et col
decrivent la fabrication de six lasers a reaction repartie sur une
seule puce, avec multiplexage en un seul guide d'ondes des faisceaux
de sortie des lasers, a differentes frequences En utilisant une
structure de guide
double integree, K Kishino et col ont montre la possibili-
te du couplage de deux dispositifs a un guide d'ondes passif, comme il
est decrit dans un article intitule "Monolithic integration of laser
and amplifier/detector by twin-guide structure," Japan J Appl Phys,
Vol 17, pages 589-590,
mars 1978.
Dans les techniques decrites ci-dessus en relation avec la seconde
technologie, le guide d'ondes passif est une
couche de matiere semiconductrice qui est pratiquement trans-
parente pour les ondes lumineuses qui sont guidees dans cette
couche Des variations de l'epaisseur et de l'indice de re-
fraction de la couche de guide d'ondes ainsi que de la lon-
gueur de couplage du dispositif affectent le bon fonctionne-
ment du circuit optique integre resultant Pour ma Xtriser ces
variations, un contr 8 le serre est necessaire dans les proces-
sus de croissance de cristal qui sont employes dans cette technologie
d'integration, ce qui augmente la complexite de
ces processus.
En depit du fait qu'il soit bien connu que les guides d'ondes
dielectriques de la premiere technologie ont un meilleur rendement que
les guides d'ondes semiconducteurs de la seconde technologie, les
chercheurs qui ont propose
les deux technologies decrites ci-dessus ne se sont pas atta-
ques au probleme consistant a fabriquer un circuit optique
2519432 '
integre de facon monolithique qui comporte des guides d'ondes
optiques dielectriques.
Un aspect de l'invention porte sur un guide d'ondes optique
dielectrique comprenant une couche de substrat ayant une premiere
surface principale, la couche de substrat con- sistant en Inx Ga 1 _x
Asy Pl y ou Alz Ga _z As-ef zmxinure en L
douabe Wamues 2 rlapremiee surface principale, et ce guide d'on-
des est caracterise en ce que la premiere couche consiste en
une matiere ayant un indice de refraction inferieur a l'indi-
ce de refraction de la couche de substrat.
Un autre aspect de l'invention porte sur un procede de fabrication
d'un guide d'ondes optique dielectrique sur
une premiere surface principale d'une couche de substrat se-
miconducteur III-V consistant en Inx Gal x Asy Ply ou Alz Galz
As, caracterise en ce qu'on evapore une matiere source dielec-
tric ayant un indice de refraction inferieur a l'indice de
refraction de la couche de substrat, et on recueille, par de-
pot, la matiere dielectrique evaporee sur la premiere surface
principale de la couche de substrat, pour former une premiere couche
de guide d'ondes optique dielectrique, la couche de substrat etant a
une temperature notablem Bnt inferieure a une
temperature de point de fusion de la couche de substrat.
Conformement a un mode de realisation de l'inven-
tion, on accomplit l'integration monolithique d'un cristal
optique a heterostructure III-V, avec des guides d'ondes op-
tic dielectriques Les guides d'ondes dielectriques sont formes soit
sur une couche de substrat de guide d'ondes Alz Ga 1 _z As, dans un
systeme Al Ga As/Ga As, soit sur une couche de substrat de guide
d'ondes Inly Gay Asx P 1 _x, dans un systeme In Ga As P/In P. Chaque
guide d'ondes comprend au moins une premiere
couche de matiere dielectrique telle que silicon O 2, ayant un indi-
ce de refraction notablement inferieur a l'indice de refrac-
tion de la couche de substrat La premiere couche est formee par depft
contr 8 le, a basse temperature, de silicon O 2 evapore,
sur la couche de substrat La premiere couche fait generale-
ment fonction de couche de gaine inferieure.
On forme une seconde couche, faisant fonction de couche de coeur du
guide d'ondes optique dielectrique, en revetant la premiere couche
avec une matiere dielectrique
ayant un indice de refraction superieur a l'indice de re-
fraction de la premiere couche Le polyimide est une matiere
dielectrique qui convient pour le revetement par centrifuga- tion, en
tant que couche de coeur La forme du guide d'ondes dans la direction
de propagation de la lumiere est definie par l'enlevement selectif de
parties de la couche de coeur,
au moyen de techniques appropriees de masquage et d'attaque.
On depose ou on forme par centrifugation sur la couche de coeur une
troisieme couche qui fait fonction de
couche de gaine superieure du guide d'ondes optique dielec-
tric La couche de gaine superieure presente un indice de refraction
qui est inferieur a l'indice de refraction de la
couche de coeur La composition de la couche de gaine 2 lipe-
rieure peut etre pratiquement identique a la composition de la couche
de gaine inferieure, pour eviter une dissymetrie dans les
caracteristiques de propagation du guide d'ondes optique La couche de
gaine superieure accomplit egalement une passivation du circuit
integre complet Lorsque la forme
du guide d'ondes est definie, la couche de coeur est comple-
tement entouree par les deux couches de gaine, ce qui donne
un guide d'ondes optique dielectrique bidimensionnel Lors-
que aucune forme de guide d'ondes n'est definie dans la di-
rection de propagation de la lumiere, la couche de coeur n'est limitee
que sur deux cotes paralleles par les couches de gaine, ce qui donne
un guide d'ondes optique dielectrique unidimensionnel. L'invention
sera mieux comprise a la lecture de la
description qui va suivre d'un mode de realisation et en se
referant aux dessins annexes sur lesquels:
La figure 1 montre une partie d'un bloc semiconduc-
teur a heterostructure multicouche comportant un masque en bande
depose sur la surface ( 100), avec la bande orientee dans la
direction; Les figures 2, 3, 4 et 5 montrent des changements de
structure du bloc semiconducteur de la figure 1, apres chacune des
quatre operations successives, dans un exemple
2519432 '
i de traitement d'attaque destine a mettre a nu des surfaces
cristallographiques lisses; la figure 6 montre la formation d'une
premiere couche de guide d'ondes dielectrique sur la surface 17 du
bloc semiconducteur de la figure 5; La figure 7 montre la formation
d'une seconde cou- che de guide d'ondes dielectrique sur la surface 31
du bloc semiconducteur et dielectrique de la figure 6; La figure 8
montre la formation d'une troisieme couche de guide d'ondes
dielectrique sur la surface 41 du bloc semiconducteur et dielectrique
de la figure 7; la figure 9 montre des changements de structure du
bloc semiconducteur de la figure 7, apres enlevement de par-
ties selectionnees de la seconde couche de guide d'ondes dielectrique;
et La figure 10 montre la formation de la troisieme
couche de guide d'ondes dielectrique sur le bloc semiconduc-
teur et dielectrique de la figure 9.
Dans les termes les plus generaux, l'invention con-
siste dans la formation d'un guide d'ondes optique dielectri-
que multicouche sur un substrat semiconducteur compose III-V,
ternaire ou quaternaire La presence de couches semiconductri-
ces supplementaires a heterostructure ou a double heterostruc-
ture, comme les couches 2, 3, 4 et 5 sur les figures, permet seulement
d'apprecier l'utilite de l'invention en tant que moyen pour integrer
de facon monolithique des composants de
circuits optiques sur un seul substrat Ainsi, la description
qui suit est destinee non seulement a presenter la caracte-
ristique fondamentale de l'invention, mais egalement a expli-
quer la mise en oeuvre de l'invention dans le cadre d'une in-
tegration monolithique.
La description detaillee est organisee en plusieurs
parties pour decrire les caracteristiques fondamentales d'un
bloc semiconducteur a heterostructure tel que celui represen-
te sur la figure 1, la preparation de la surface du bloc se-
miconducteur a heterostructure pour mettre a nu une couche
de substrat de guide d'ondes plane, de type ternaire ou qua-
ternaire (figures 2 a 5), et la formation d'un guide d'ondes optique
dielectrique unidimensionnel (figures 6, 7 et 8) ou bidimensionnel
(figures 6, 7, 9 et 10), sur la couche de
substrat de guide d'ondes a nu.
On fait croitre les dispositifs d'optoelectronique
et d'optique integree dans certaines directions cristallo-
graphiques souhaitables Pour des dispositifs semiconducteurs a
heterostructure du type III-V, tels que des lasers ou des dispositifs
analogues, consistant en In Ga As P/In P ou en Al Ga As/
Ga As sur un substrat ( 100), une direction de propagation sou-
haitable est orientee selon l'axe
La figure 1 montre un bloc de cristal semiconduc-
teur a heterostructure qui comporte un masque 1 sur le plan
cristallographique ( 100) Comme indique precedemment, le bloc
semiconducteur correspond soit au systeme In Ga As P/In P, soit au
systeme Al Ga As/Ga As On voit egalement sur la figure 1, ainsi que
dans les figures suivantes, un ensemble de vecteurs
de base du reseau cristallin, indiquant l'orientation tri-
dimensionnelle du bloc semiconducteur.
L'heterostructure semiconductrice de la figure 1 comprend une couche
de masque 1, une couche de recouvrement de type p+, 2, une couche de
gaine superieure de type p, 3, une couche active de type N ou non
dopee, 4, une couche de
gaine inferieure de type n, 5, une couche de substrat de gui-
de d'ondes de type n, 6, et un substrat de type n, 7 On peut inverser
le type de conductivite de chaque couche, de facon que chaque couche p
devienne une couche N et que chaque
couche N devienne une couche p En outre, la couche de recou-
vrement 2 n'est incorporee que pour montrer un exemple de realisation
d'un bloc a heterostructure On peut obtenir d'autres modes de
realisation en supprimant la croissance de
la couche de recouvrement 2 dans la fabrication du bloc a he-
terostructure semiconductrice.
Les matieres semiconductrices pour l'heterostructu-
re sont choisies dans le groupe des composes III-V Dans le systeme In
Ga As P/In P, on emploie un compose III-V binaire, a savoir In P, pour
les couches de gaine 3 et 5 et pour le substrat 7 On utilise un
compose III-V quaternaire, a savoir Iniy Gay Asx Pl -x pour la couche
de recouvrement 2, la couche active 4 et la couche de substrat de
guide d'ondes 6, et les rapports de composition x et y de l'alliage
sont choisis de
facon a donner une bande interdite correspondant a une ener-
gie ou une longueur d'onde particuliere, et une constante de reseau
particuliere pour l'heterostructure On trouvera une
description de techniques pour choisir x et y dans l'article
de R Moon et col, intitule "Bandgap and Lattice Constant of Ga In As P
as a Function of Alloy Composition", J Electron
Materials, Vol 3, page 635 ( 1974) Dans la description qui
suit, on selectionne a titre d'exemple des rapports de compo-
sition x = 0,52 et y = 0,22, pour obtenir une longueur d'onde
de 1,3 ym ( 0,95 e V) Il est important de noter que l'inven-
tion s'applique tout aussi bien lorsqu'on fait varier ces rapports
pour produire des longueurs d'ondes dans la plage
de 0,95 pm a 1,8 ym Pour des rapports de concentration don-
nant des longueurs d'onde superieures a 1,5 pm, il est ne-
cessaire de faire croitre une couche quaternaire anti-refu-
sion entre les couches 3 et 4 pendant la croissance epitaxia-
le en phase liquide de l'heterostructure La presence d'une
telle couche anti-refusion ne necessite qu'une legere modifi-
cation de la preparation de surface decrite ci-apres, en ce qui
concerne les temps d'exposition a l'attaque, pour obtenir
des resultats acceptables.
Pour un bloc a heterostructure tel que celui repre-
sente sur la figure 1, avec le systeme In Ga As P/In P, la couche de
recouvrement 2 a une epaisseur d'environ 300 a 500 nm, les couches de
gaine 3 et 5 ont une epaisseur d'environ 1,5 a 3
Fm, la couche active 4 et la couche de substrat de guide d'on-
des 6 ont une epaisseur d'environ 100 a 300 nm, et le substrat 7 a une
epaisseur d'environ 75 a 100 pm Naturellement, pour la simplicite et
la clarte de l'explication, les epaisseurs des couches ne sont pas
necessairement dessinees a l'echelle
sur les figures 1 a 10.
Dans le systeme Al Ga As/Ga As, on emploie pour le substrat 7 un
compose III-V binaire, Ga As On utilise un compose III-V ternaire, Al
Ga As, pour les couches 2 a 6 La couche de recouvrement 2 utilise Alq
Ga 1 q As; les couches de gaine 3 et 5 utilisent respectivement Alr
Gal r As et Alu Ga u As;
la couche active 4 utilise Al Ga s As; et la couche de subs-
trat de guide d'ondes 6 utilise A l Gal w As Les rapports de
composition d'alliage q, r, s, u et W sont choisis de facon a donner
une bande interdite correspondant a une longueur
d'onde ou une energie particuliere et une constante de re-
seau particuliere pour le bloc semiconducteur a heterostruc-
ture En general, on choisit les rapports de composition q,
s, et W inferieurs aux rapports r et u et, par raison de sy-
metrie, on prend r et u egaux L'ouvrage de H Kressel et col intitule
"Semiconductor Iasers and Heterojunction LE Ds",
pages 357-363 (Academic Press: New York 1977) decrit des teeh-
niques pour choisir les rapports de composition des diver-
ses couches en Al Ga As.
Les epaisseurs des couches pour un bloc a heteros-
tructure Al Ga As/Ga As represente sur la figure 1 sont prati-
quement identiques a celles decrites ci-dessus en relation avec le
systeme In Ga As P/In P, a l'exception du fait que la
couche de substrat 6 est dans la plage de 0,2 a 1,8 pm.
Preparation de la surface pour les systemes In Ga As P/In P On depose
une couche de masque sur le plan ( 100)
du bloc semiconducteur In Ga As P/In P, par n'importe quel trai-
tement de depft approprie, comme le depot chimique en phase
vapeur ou un traitement analogue Une couche considereea ti-
tre d'exemple consiste en silicon nitride On forme le masque 1 par
photolithographie et attaque par voie seche du
silicon nitride, de facon qu'il presente des bords limi-
tant la region en bande qui soient pratiquement lisses Les regions en
bande dans le masque 1 laissent des regions de
surface, comme la surface 11, completement a nu, et non re-
couvertes par le masque 1 La banide dans le masque 1 est ali-
gnee avec la direction ' 011 &#x003E; du bloc semiconducteur h he-
terostructure Bien que ce type de masque a bande produise un sillon
dans le bloc semiconducteur, on peut utiliser d'autres masques, comme
celui ne comportant que la moitie gauche ou droite du masque 1 qui est
represente sur la figure 1, pour produire une seule paroi,
c'est-a-dire pour decouper
et eliminer effectivement une partie non masquee du bloc se-
miconducteur. Les figures 2,3, 4 et 5 montrent des changements
de structure qui apparaissent apres que le bloc semiconduc-
teur a heterostructure de la figure 1 a ete soumis a l'action
d'agents d'attaque, dans un traitement d'attaque sequentielle.
Letraitement represente sur les figures 2 a 5 est appele
attaque sequentielle du fait que chaque couche de la structu-
re multicouche qui se trouve directement au-dessous de la surface a nu
11 (figure 1) est enlevee individuellement par
attaque, en succession Ainsi, la partie de la couche de re-
couvrement 2 qui se trouve directement au-dessous de la sur-
face a nu 11 est enlevee par attaque avec un agent d'attaque
chimique par voie seche ou humide, pour mettre a nu la sur-
face 12 sur la couche de gaine 13 Du fait que le traitement d'attaque
s'arrete a une heterojonction, on voit que l'agent d'attaque chimique
par voie humide, au moins, doit presenter
la propriete de selectivite vis-a-vis des differentes matie-
res.
On a montre que differents agents d'attaque chimi-
que par voie humide etaient utilisables pour attaquer selec-
tivement des couches quaternaires telles que les couches 2
et 4 Parmi des exemples de quelques agents d'attaque selec-
tive, on peut citer: une solution de H 2504:H 202:H 20 =( 10:1:1)
decrite par R J Nelson et col dans "High-Output Power in In Ga As P/In
P (A = 1,3 pm) Strip-Buried Heterostructure Lasers", Applied Physics
Letters, Vol 36, page 358 ( 1980); ou un agent d'attaque de type AB,
dans lequel la solution A consiste en:( 40,0 Oml de H + 0,3 g de Ag N
3 +'40,0 m de HF) et la solution B consiste en: ( 40,0 g de Cr O 3 +
40,0 ml de H 20)et A:B = ( 1:1), comme il est decrit par G H Olsen et
col dans "Universal Stain/Etchant for Interfaces in III-V Compounds",
Journal of Applied Physics, Vol 45, N il, page 5112 ( 1974); ou une
solution de KOH:K 3 Fe(CN)6:H 20 o Le temps d'attaque pour les couches
quaternaires varie en
fonction de l'epaisseur de la couche quaternaire, de la tem-
perature et des rapports de composition d'alliage, x et y, pour les
couches quaternaires Pour une epaisseur de 300 nm pour la couche 2 ( =
1, 3 Fm) et une temperature de 220 C, les durees d'attaque
approximatives suivantes produisent les resultats representes sur les
figures 4 et 6: attaque par H 2504:H 202:H 20 pendant environ 5 s,
attaque par la solution 1 1 AB pendant environ 15 s et attaque par
KOH:K 3 Fe(CN)6:H 20 pendant environ 8 s On arr 4 te cette operation
d'attaque en
rincant le bloc semiconducteur attaque dans de l'water desioni-
see. La figure 3 montre le changement de structure du bloc
semiconducteur de la figure 2, apres attaque dans un agent d'attaque
selectif pour In P Pour cette operation
d'attaque, H 01 est un agent d'attaque approprie pour decou-
per et enlever la partie de la couche 3 qui se trouve sous la surface
12 (figure 2), mettant ainsi a nu la surface 13
sur la couche quaternaire 4 Bien que cet agent arrete auto-
matiquement de reagir a la surface 13, il doit 9 tre utilise
avec de grandes precautions pour eviter de produire une sur-
gravure laterale importante dans les parties restantes de la couche 3,
sous le masque 1 Pour une epaisseur de la couche
de In P d'environ 1,5 pm, une duree d'attaque pour du H 01 con-
centre est d'environ 45 s, pour produire les resultats qui sont
representes sur la figure 3 et sur la figure 5 Apres cette operation
d'attaque, dans l'etat represente sur la figure 3, il est important de
noter que les parois attaquees
et a nu de la couche 3 sont lisses au point de vue cris-
tallographique. La figure 4 montre le changement de structure qui se
manifeste dans le bloc semiconducteur a heterostructure, apres que le
bloc represente sur la figure 3 a ete mis en contact avec un agent
d'attaque chimique par voie humide,
pour attaquer selectivement la couche quaternaire 4, directe-
ment au-dessous de la surface 13, pendant une duree suffisan-
te pour mettre a nu la surface 14 sur la couche 5 De plus, la surface
cristallographique 15 est mise a nu avec une pente definie par rapport
a la surface contenant le masque 1 et la
surface 11 (figure 1), c'est-a-dire le plan ( 100) La proce-
dure d'attaque et les agents d'attaque employes dans cette
operation ont ete decrits ci-dessus en relation avec la fi-
gure 2.
La figure 5 montre l'etat resultant de tous les changements de
structure qui sont produits par le traitement d'attaque sequentielle
Un agent d'attaque selectif pour In P
a savoir H Cl, est a nouveau amene en contact avec les surfa-
ces a nu du bloc semiconducteur, pour creer une facette de miroir
optiquement plane sur la surface 15 En particulier,
la surface 14 et la surface cristallographique 15 sont ame-
* nees en contact, par immersion et agitation comme decrit ci-
dessus, avec une solution de H Ol, pendant une duree suffisan-
te pour mettre a nu un plan cristallographique prefere, en tant que
facette de miroir polie et optiquement plane, et pour mettre a nu une
surface plane et lisse, c'est-a-dire la
surface 17, sur la couche de substrat de guide d'ondes 6.
Comme le montre la figure 5, un plan cristallographique mis a nu de
facon preferentielle par l'agent d'attaque HC 01 est
le plan ( 01 T), qu'on appelle la surface 16, qui est perpen-
diculaire au plan ( 100) La surface 16 est une facette de miroir
optiquement plane du fait que H 01 met a nu de facon preferentielle le
plan cristallographique ( 01 T) des couches
en In P seulement, c'est-a-dire les couches 3 et 5, et n'at-
taque pas les couches quaternaires, c'est-a-dire les couches 2, 4 et 6
Cependant, le traitement d'attaque est commande
de facon que les couches 2 a 5 soient pratiquement coplanai-
res Dans cet exemple, le temps d'attaque dans un bain de H C 11
concentre qui est necessaire pour mettre a nu le plan
cristallographique ( 01 T) a la surface 16, et la surface pla-
ne 17 sur le substrat de guide d'ondes 6, est d'environ 20 s.
Independamment du systeme d'heterostructure semi-
conductrice qui est employe, les dimensions definissant la -planeite
et l'uniformite de la surface 17 sont importantes
pour la fabrication ulterieure du guide d'ondes optique die-
lectrique sur cette surface Comme il apparaitra ci-apres,
les dimensions de la surface 17 en ce qui concerne sa pla-
neite et son uniformite affectent les dimensions concernant
la planeite et l'uniformite des parois du guide d'ondes opti-
que dielectrique Un guide d'ondes ayant des parois rugueuses presente
des pertes de diffusion excessives On considere generalement que
l'uniformite des parois du guide d'onde doit etre assuree avec une
tolerancecorrespondant a une fraction de la longueur d'onde optique
desiree, sur une dimension d'environ cinq longueurs d'onde Voir a cet
egard l'article de D Marcuse paru dans le Bell System Technical
Journal, Vol 48, pages 3187 et suivantes ( 1969), ainsi que l'article
de Goell et col, intitule "Ion bombardment fabrication of optical
waveguides using electron resist masks", Appl Physo Lett, Vol f 21,
pages 72-73 ( 1972) Du fait que la forme des parois du guide d'ondes
est directement determinee par la
forme de la surface 17, il est necessaire de fixer la tole-
rance sur l'uniformite de la surface 17 et de la couche de substrat de
guide d'ondes 6 pendant la croissance epitaxiale du bloc
semiconducteur a heterostructureo, Preparation de la surface pour les
systemes Al Ga As/Ga As Comme decrit ci-dessus, le bloc semiconducteur
a heterostructure de la figure 1 peut egalement 9 tre constitue par
des couches multiples de Al Ga As, ayant des rapports de
composition differents Du fait que les techniques de prepa-
ration de la surface pour une heterostructure Al Ga As/Ga As sont
differentes de celles utilisees pour une heterostructure In Ga As P/In
P, seules les figures 1 et 5 presentent un interet
pour la description qui suit.
On connatt plusieurs techniques d'attaque pour modifier la structure
d'un bloc semiconducteur en Al Ga As,
tel que celui qui est represente sur la figure 1, d'une quarn-
tite suffisante pour donner le bloc semiconducteur comportant un
sillon, represente sur la figure 5, ayant des surfaces 16 et 17
pratiquement planes et uniformes Une technique decrite par J L Merz et
col dans leur article de la revue IEEE Jo of Quantum Electronics
intitule "Ga As Integrated Optical Circuits by Wet Chemical
Etchning"l, Vol QE-15, pages 72-82
( 1979), fait intervenir l'utilisation d'un traitement d'atta-
que preferentielle en deux etapes, pour produire des surfaces planes
Une autre technique est decrite dans le brevet US 3 883 219 L Ia
technique du brevet precite fait appel a un traitement d'attaque lent
utilisant Br 2 CH 30 H. Une fois que les surfaces 16 et 17 dans l'un
ou l'autre des systemes d'heterostructure ont ete mises a nu, on
enleve le masque 1 par une technique d'attaque par voie seche
classique Une telle technique d'attaque par voie seche
consiste dans l'attaque par plasma dans une atmosphere de CF 4.
2519432 '
Une operation supplementaire dans la preparation de la surfa-
ce consiste a revetir au moins la couche 16 avec un rev 4 te-
ment reflechissant ou anti-reflechissant, par exemple par
evaporation, pour assurer respectivement une reflexion suf-
fisante ou un couplage suffisant entre les couches 3,4 et 5 et le
guide d'ondes optique dielectrique qui est destine a 4 tre forme sur
la surface 17 o Les revetements anti-reflechissants presentent un
indice de refraction, nar, egal a la moyenne geometrique des indices
de refraction, N 4 et N 40, des couches de coeur des
guides d'ondes actif et passif en contact, c'est-a-dire res-
pectivement les couches 4 et 40 (figure 7) On a ainsi: nar = (n 4 N
40) 1/2 L'epaisseur de la couche de revetement anti-reflechissant,
lar, est donnee par l'expression: lar- ar 4 nar
dans laquelle est la longueur d'onde desiree de la lumiere.
Des matieres qui conviennent pour l'evaporation sur la surface
16 dans un systeme In Ga As P/In P, pour former une couche de re-
vetement anti-reflechissant, consistent en oxydesmetalliques tels que
Ta 205 et Ti O 50 Les revetements reflechissants possedent un indice
de refraction,-n R, inferieur a l'indice, N 40, de la couche de coeur
du guide d'ondes dielectrique passif, c'est-a-dire
la couche 40 (figure 7) L'epaisseur de la couche reflechis-
sante, 1 R, formee par exemple par evaporation, est donnee par
l'expression:
1 R -A
s L 4 n R Un exemple de matiere de revetement reflechissant consiste
en Mg F 2, qui a un indice de refraction n R egal a 1,35 Avec
cette matiere de revetement en tant que couche reflechissan-
te sur la surface 16, dans un systeme In Ga As P/In P avec un
guide d'ondes polyimide/silicon O, qu'on decrira ci-apres, la re-
flectivite augmente d'environ 100 %.
Formation d'un guide d'onde S unidimensionnel
Les figures 6, 7 et 8 montrent des exemples d'ope-
rations successives pour la fabrication d'un guide d'ondes
optique dielectrique unidimensionnel sur la couche de subs-
trat de guide d'ondes 6, dans le bloc semiconducteur a hete-
rostructure qui est represente sur la figure 5 Un guide d'ondes
optique dielectrique caracteristique comprend un coeur allonge en
matiere dielectrique entoure par un milieu ayant un indice de
refraction inferieur Lorsqu'on observe
une section transversale d'un tel guide d'ondes perpendicu-
lairement a son axe optique (direction 401 &#x003E;), on voit que le
guide d'ondes confine la lumiere dans deux dimensions, c'est-a-dire
les directions et C 011 &#x003E; On appellera ci-apres ce type de
structure un guide d'ondes bidimensionnel,
et on l'envisagera ulterieurement de facon plus detaillee.
Cependant, lorsque le coeur allonge n'est recouvert par le milieu a
indice de refraction inferieur que sur deux cotes
paralleles, la lumiere n'est confinee que dans une seule di-
mension (par exemple la direction C 100 &#x003E;)O On appelle ce
dernier type de structure un guide d'ondes unidimensionnel,
et sa fabrication est envisagee dans ce qui suit immediate-
ment.
la formation d'un guide d'ondes optique dielectri-
que sur la surface 17 de la couche de substrat de guide d'on-
des commence sur la figure 6 par le depot controle d'une ma-
tiere dielectrique, telle que de l'silicon oxide (silicon Oxi
x-2) pour former la premiere couche de guide d'ondes 30 uni-
quement sur la surface 17 La matiere dielectrique choisie pour former
la premiere couche de guide d'ondes 30 presente un indice de
refraction inferieur a celui de la couche de
substrat de guide d'ondes 6 Le depot de la matiere dielec-
tric doit ttre tres bien controle de facon a eviter que la matiere
dielectrique de la premiere couche de guide d'ondes attache a la
surface 16 et, en particulier a la surface 16
au-dessus d'une frontiere entre les couches 4 et 5.
Deux techniques a basse temperature ont ete develop-
pees pour le dep 8 t directionnel controle de silicon Ox sur la cou-
x che 6 Une technique fait intervenir l'evaporation thermique
d'une source de silicon monoxide, silicon O, dans une atmosphe-
re d'oxygen Une autre technique fait intervenir l'evapora-
tion par faisceau d'electrons d'une source de dioxyde de sdioxide-
licium, silicon 02, dans le vide.
Dans la technique d'evaporation thermique, on place le bloc
semiconducteur de la figure 5 dans une atmosphere
d'oxygen ( 02),' sous une pression d'environ 2,0 x 104 mbar.
On applique un courant contr 8 le a un filament de tantalum pour
evaporer la source de silicon O C'est ce courant qui definit la
vitesse d'evaporation de la source de silicon O et egalement la
vitesse de depot de silicon O sur la surface 17 de la couche 6.
x Comme indique precedemment, le depot de silicon Ox est directionnel,
dans la mesure o les particules de silicon O et silicon O 2 sont dans
un
environnement pratiquement exempt de collisions et ne s'atta-
chent que sur un plan ( 100), c'est-a-dire la surface 17 et
d'autres surfaces qui lui sont paralleles Un exemple de vi-
tesse de dep 6 t qui donne un depot directionnel contr 8 le pour la
premiere couche de guide d'ondes 30 est d'environ 0,5 nm/s, ou 0,03
pm/mn On peut faire varier l'atmosphere de 02 pour
changer la proportion entre silicon O et silicon O 2 dans la couche
30.
Bien entendu, de telles variations de l'atmosphere de 02 af-
fectent egalement l'indice de refraction de la couche 30, du fait que
silicon O a un indice de refraction de 1,90 et silicon O 2 a un indice
de refraction de 1,46 Pour l'exemple d'atmosphere de 02 indique
ci-dessus, la composition stoechiometrique de la
couche 30 est silicon Ox (X 2), c'est-a-dire une composition hete-
rogene de silicon O et silicon O 2 qui ressemble a silicon O 2, avec
un indice
de refraction de 1,50.
Comme indique ci-dessus, la seconde technique de depot fait appel a
l'evaporation par faisceau d'electrons
d'une source de silicon O 2 dans le vide Un exemple de vide utili-
sable pour cette technique est d'environ 130 x 10-6 Pa Dans cette
technique, on place le bloc de semiconducteur de la figure 5 dans une
chambre a vide avec un creuset contenant la source de silicon O 2 On
focalise sur la source un faisceau
d'electrons de puissance suffisante, ce qui produit l'evapo-
ration de silicon O 2 On controle soigneusement la puissance du
faisceau pour commander la Vitesse de depot, tandis qu'on commande la
pression du vide pour produire une circulation directionnelle de
silicon O 2 vers les seules surfaces a nu qui sont paralleles a la
surface 17 (plan ( 100)) Pendant tout ce
traitement de depot, le bloc semiconducteur est a la tempe-
rature ambiante Par consequent, la liaison qui se produit a la
frontiere entre les couches 6 et 30 est une liaison
chimique incomplete.
La premiere couche de guide d'ondes 30 est adjacen-
te a la couche 5 du bloc semiconducteur a heterostructure, mais ne se
trouve pas completement contre la surface 16 de la couche 5 La surface
31 est la surface a nu de la premiere
couche de guide d'ondes 30 La surface 31 presente pratique-
ment les memes dimensions que la surface 17 en ce qui concer-
ne l'uniformite et la planeite, sauf dans une region etroite proche de
la surface 16, dans laquelle la couche 30 va en diminuant Cette region
etroite allant en diminuant ne s'etend
pas sur plus de 0,3 pm a partir de la surface 16.
La couche 30 fait fonction de couche de gaine infe-
rieure pour le guide d'ondes optique dielectrique la couche a de facon
generale approximativement la meme epaisseur
que la couche 5 Pour eviter les pertes par rayonnement re-
sultant d'un couplage evanescent a travers le guide d'ondes, vers la
couche 6, il est souhaitable que la couche 30 ait une epaisseur
approximative d'au moins 1 pm et, de preference, de 2,0 pim
L'epaisseur de la couche 30 determine egalement la position d'une
couche de coeur du guide d'ondes, qui sera formee ulterieurement, par
rapport a la couche 4 La couche
30 doit etre suffisamment epaisse pour maximiser le coeffi-
cient de transmission de la couche de coeur semiconductrice
4 vers une couche de coeur de guide d'ondes optique dielec-
tric qui est placee contre elle (figure 7, couche 40), c'est-a-dire
l'adaptation de profil de mode entre la couche 4 et le guide d'ondes
dielectrique L'adaptation de profil
de mode est decrite ci-apres de facon plus detaillee.
Les couches 32 et 33 representees sur la figure 6 sont egalement des
couches de silicon O (x,2) Ces couches se
trouvent sur la couche 2, sur le bloc semiconducteur L'en-
levement des couches 32 et 33 pour permettre la fixation de
contacts est accompli par des techniques classiques d'expo-
sition et de developpement de matiere de reserve photogra-
phic Cependant, en ce qui concerne la description faite
ici, on n'entreprend pas l'enlevement des couches 32 et 33.
La figure 7 montre la formation d'une seconde cou-
che de guide d'ondes 40 sur la surface 31 de la premiere couche de
guide d'ondes 30 et en contact avec la surface 16
du bloc semiconducteur a heterostructure La couche 40 con-
siste en une matiere dielectrique ayant un indice de refrac-
tion superieur a l'indice de refraction de la couche 30 la couche de
guide d'ondes 40 fait fonction de couche de coeur du guide d'ondes En
tant que telle, il est souhaitable que
la matiere dielectrique choisie pour la couche 40 soit opti-
quement transparente pour la ou les longueurs d'ondes de la lumiere
qu'on desire faire propager dans cette couche Dans
un exemple de realisation de l'invention, on utilise une ma-
tiere de revetement organique de type polyimide, telle qu'un
revetement de polyimide PYRALIN (marque de la firme E I.
Du Pont de Nemours and Company), PI 2555, pour former la cou-
che de guide d'ondes dielectrique 40 Voir egalement a ce titre les
brevets US 3 179 614 et 3 179 634 Le rev 8 tement de polyimide PYRALIN
a un indice de refraction d'environ 1,70 et, apres une imidisation de
100 %, il est transparent
aux longueurs d'onde optiques dans la plage de 0,85 A 1,8 pm.
La seconde couche de guide d'ondes dielectrique constituee par le
revetement de polyimide PYRALIN est formee en effectuant les
operations suivantes On traite le bloc semiconducteur et dielectrique
de la figure 6 avec une matiere destinee a favoriser l'adherence de la
couche 40
sur les surfaces 16 et 31 Un exemple d'agent destine a fa-
voriser l'adherence est vendu sous le nom de produit VM-651 par E I
Dupont de Nemours and Company On applique ensuite
la pellicule de revetement de polyimide sur le bloc semicon-
ducteur et dielectrique On enleve les bulles d'air presentes dans la
pellicule de revetement de polyimide en placant le bloc semiconducteur
et dielectrique dans une chambre a vide
pendant une courte duree A ce moment, la pellicule de reve-
tement de polyimide formant la couche 40 est en contact com-
plet avec au moins les surfaces 16 et 31, comme le montre la figure 7
On place ensuite le bloc de la figure 7 sur une table tournante ou une
centrifugeuse a la temperature ambian- te, dans laquelle elle est
maintenue en place par l'action du vide et est mise en rotation a une
vitesse dans la plage de
3000 A 7000 t/mn pendant environ 2 minutes La vitesse de ro-
tation et la viscosite de la pellicule de rev 8 tement de po-
lyimide determinent l'epaisseur de la couche 40 dans la di-
rection A titre d'exemple, la pellicule de revete-
ment de polyimide constituant la couche 40 a une epaisseur
qui est dans la plage approximative de 0,3 a 1,2 pm On pro-
cede au durcissement de la pellicule de revetement de polyi-
mide centrifugee par etuvage du bloc semiconducteur et die-
lectrique de la figure 7 pendant une duree et a une tempera-
ture suffisantes pour permettre une imidisation de 100 %s Dans un
exemple, on a procede au durcissement par etuvage a 20000 pendant
environ 2 heures La surface 41 de la couche 40 est pratiquement plane
et uniforme sur toute la region du
guide d'ondes dielectrique 9.
Les regions semiconductrices 8 et 10 sont identi-
ques, a titre d'exemple, et sont destinees a positionner les
composants de circuits optiques actifs qui sont interconnectes
par le guide d'ondes dielectrique.
Comme le montre la figure 7, la structure dielecti'i-
que a deux couches comprenant les couches 30 et 40 est un
guide d'ondes unidimensionnel qui permet la propagation d'on-
des lumineuses Le guide d'ondes dielectrique se raccorde aux
regions semiconductrices 8 et 10 par une frontiere correspon-
dant au c 8 te le plus large du guide Le bloc semiconducteur et
dielectrique de la figure 7 est un circuit optique integre
de facon monolithique.
La figure 8 montre une troisieme couche de guide d'ondes dielectrique
facultative, 50, qui recouvre la surface
41 et la couche 40 La couche 50 consiste en une matiere die-
lectrique ayant un indice de refraction inferieur a l'indice
de refraction de la couche 40 La couche 50 fait ainsi fonc-
tion de couche de gaine pour la couche de coeur dielectrique.
N outre, la couche 50 passive la surface 41 et l'ensemble du circuit
optique integre Le depot ou le revetement par centrifugation
constituent des techniques appropriees pour fabriquer la couche 50.
Dans un exemple tire de la pratique, on utilise l'evaporation
thermique de silicon monoxide, silicon O, dans une atmosphere
d'oxygen, pour deposer une couche de silicon Ox (x 2) en tant que
couche 50, sur la surface 41 La technique d'evaporation thermique est
decrite ci-dessus en relation
avec la fabrication de la couche 30.
Formation d'un guide d'ondes bidimensionnel Les figures 6, 7, 9 et 10
montrent des operations successives destinees a la fabrication d'un
guide d'ondes optique dielectrique bidimensionnel sur la couche de
substrat
de guide d'ondes 6, dans le bloc semiconducteur qui est re-
presente sur la figure 5 Une fois que la couche 40 a ete for-
mee sur la surface 31, par revetement par centrifugation, et
avant le durcissement (voir la figure 7), la pellicule de re-
vetement en polyimide est durcie partiellement par un etuvage destine
a produire une imidisation inferieure a 100 %, par
exemple a 1300 C pendant environ 5 minutes Le polyimide par-
tiellement durci est soluble dans certaines solutions.
On forme un motif dans la couche 40 partiellement durcie, en utilisant
une matiere de reserve photographique classique, comme celle portant
la reference AZ 1350 J, pour produire une forme et une largeur
transversale (direction
Crl &#x003E;) appropriees pour la couche de coeur du guide d'on-
des dielectrique On developpe ensuite la matiere de reserve
photographique On enleve ensuite des parties selectionnees de la
couche 40, par attaque avec le developpateur AZ 303 On durcit
completement les parties restantes non attaquees de
la couche 40, par etuvage a 200 O pendant environ 2 heures.
On forme ensuite la couche de gaine 60 sur les surfaces a nu 31 et 41,
pour envelopper completement la couche de coeur du guide d'ondes,
c'est-adire la couche 40 On forme la couche 60 par des moyens
identiques a ceux utilises pour
former la couche 50 sur la figure 8 la couche 60 a des pro-
prietes completement identiques a celles decrites ci-dessus
pour la couche 50.
Adaptation du profil de mode Pour obtenir un rendement de transmission
maximal a la frontiere (surface 16) du guide d'ondes actif et du gui-
de d'ondes passif, le profil de distribution de champ des mo-
des de propagation dans les deux guides d'ondes doit 9 tre adapte,
c'esta-dire qu'on doit avoir adaptation de profil de mode
Theoriquement, on obtient une adaptation de profil de mode parfaite
avec la condition suivante: T 8 = T 9 et t 4 = t 40 dans laquelle: 2 l
1/2 T 8 l 2 l} * N 4 t 4, et 2 N 4 2 N 4 o 40 t 30
et dans laquelle N 3,5 et N 30,50,60 sont les indices de refrac-
tion des couches de gaine respectives (correspondant aux let-
tres portees en indice) dans les regions 8 ou 10 et 9, respec-
tivement Pour une condition d'adaptation de profil de mode non
parfaite, correspondant plus a la pratique, on exprime le degre
d'adaptation par mpm' clest-a-dire le coefficient
d'adaptation de profil de mode t mpm s'exprime par la rela-
tion suivante: lf G 8 ( ( 3) G 9 (&#x003C;i) d ( 23) 2 I mpm A¦G 8 2
(p) dp fl G 2 ()du dans laquelle Gi (y) est le profil de distribution
de champ d'un mode de propagation dans la region i, i= 8,9, p est une
coordonnee d'epaisseur de couche dans la direction, et est une
distance de decalage mesuree dans la direction d 100 &#x003E; entre
les axes centraux physiques des guides d'ondes dans les regions 8 et 9
Des profils de distribution de champ pour Gi ( 13) figurent dans la
litterature, comme par exemple dans l'ouvrage de D Marcuse, intitule
"Light Transmission Optics", Van Nostrand 1972 On a incorpore ci-apres
un ta- bleau qui montre les variations du coefficient d'adaptation de
profil de mode en fonction du decalage des centres pour
plusieurs epaisseurs differentes de la couche 40, soit t 40.
DECALAGE COEFFICIENT D'ADAPTATION DE PROFIL DE MODE Pmpm o(}m) t 40 =
0,3 pm t 40 = 0,6 m t 40 = 0,9 Pm
0,0 0,88 0,96 0,93
0,1 0,85 0,91 0,90
0,2 0,78 0,83 0,82
0,3 0,68 0,71 0,71
0,4 0,57 0,57 0,57
0,5 0,47 0,43 0,45
Dans le tableau ci-dessus, on suppose qu'un guide d'ondes de
type polyimide/silicon 02 se trouve dans un systeme a heterostruc-
ture In Ga As P/In P dans lequel l'epaisseur de la couche 4, soit
t 4, est egale a 0,15 Pm et S est egale a 1,3 pm.
Il va de soi que de nombreuses modifications peu-
vent 4 tre apportees au dispositif et au procede decrits et
representes, sans sortir du cadre de l'invention.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDIOATIONS
1 Guide d'ondes optique dielectrique comprenant
une couche de substrat ( 6) ayant une premiere surface prin-
cipale ( 17), cette couche de substrat consistant en Inx Ga 1 x Asy Pl
-y, ou Alz Ga _z As, et au moins une premiere cou-
che ( 30) formee sur la premiere surface principale, caracte-
rise en ce que la premiere couche consiste en une matiere qui a un
indice de refraction inferieur a l'indice de refraction
de la couche de substrat.
2 Guide d'ondes selon la revendication 1, caracte-
rise en ce que la premiere couche consiste pratiquement en
silicon O 2.
3 Guide d'ondes selon l'une quelconque des reven-
dications 1 ou 2, caracterise en ce qu'il comprend en outre une
seconde couche ( 40) de matiere dielectrique formee sur
la premiere couche, et la seconde couche a un indice de re-
fraction superieur a l'indice de refraction de la premiere couche,
4 Guide d'ondes selon la revendication 3, caracte-
rise en ce que la seconde couche consiste pratiquement en polyimide.
Guide d'ondes selon la revendication 3, caracte- rise en ce qu'il
comprend en outre une troisieme couche ( 50 ou 60) de matiere
dielectrique formee sur la seconde couche, et la troisieme couche a un
indice de refraction inferieur a
l'indice de refraction de la seconde couche.
6 Guide d'ondes selon la revendication 5, caracte-
rise en ce que l'indice de refraction de la troisieme couche est
pratiquement egal a l'indice de refraction de la premiere
couche.
7 Guide d'ondes selon la revendication 6, caracte-
rise en ce que la troisieme couche consiste pratiquement en silicon O
2 A
8 Procede de fabrication d'un guide d'ondes opti-
que dielectrique sur une premiere surface principale ( 17) d'une
couche de substrat ( 6) semiconductrice du type III-V, consistant en
Inx Ga lx Asy Pl -y, ou Alz Gai z As, caracterise en
ce qu'on evapore une matiere source dielectrique ayant un in-
dice de refraction inferieur a l'indice de refraction de la couche de
substrat, et on recueille, par depot, la matiere dielectrique
evaporee, sur la premiere surface principale de la couche de substrat,
pour former une premiere couche de guide d'ondes optique dielectrique
( 30), la couche de subs- trat etant a une temperature notablement
inferieure a la
temperature de son point de fusion.
9 Procede selon la revendication 8, caracterise en ce que l'operation
d'evaporation comporte le chauffage de la matiere source dielectrique
dans une atmosphere d'oxygen, par l'utilisation d'un element
metallique traverse par un
courant commande.
Procede selon la revendication 9, caracterise en ce que la matiere
source dielectrique consiste en silicon O et la premiere couche de
guide d'ondes dielectrique consiste
pratiquement en silicon O 2.
11 Procede selon la revendication 8, caracterise en ce que l'operation
d'evaporation comprend le chauffage
de la matiere source dielectrique dans le vide, par l'utili-
sation d'un faisceau d'electrons focalise ayant une puissan-
ce suffisante pour evaporer la matiere source dielectrique.
12 Procede selon la revendication 11, caracterise
en ce que la matiere source dielectrique consiste en silicon O 2.
13 Procede selon l'une quelconque des revendications
8 A 12, caracterise en ce qu'on applique en outre une seconde matiere
source dielectrique sur une seconde surface principale
( 31) de la premiere couche de guide d'ondes optique dielectri-
que, pour former une seconde couche de guide d'ondes optique
dielectrique ( 40), et l'indice de refraction de la seconde couche de
guide d'ondes est superieur a l'indice de refraction
de la premiere couche de guide d'ondes.
14 Procede selon la revendication 13, caracterise en ce que
l'operation d'application d'une seconde matiere
source dielectrique comprend le revetement de la seconde sur-
face principale avec la seconde matiere source dielectrique,
et la rotation du guide d'ondes a une vitesse predeterminee.
Procede selon la revendication 14, caracterise en ce que la seconde
matiere source dielectrique consiste en polyimide.
16 Procede selon l'une quelconque des revendica-
tions 13, 14 ou 15, caracterise en ce qu'on applique en ou-
tre une troisieme matiere source dielectrique sur une troi-
sieme surface principale ( 41) de la seconde couche de guide
d'ondes optique dielectrique, pour former une troisieme cou-
che de guide d'ondes optique dielectrique ( 50 ou 60), et
l'indice de refraction de la troisieme couche de guide d'on-
des est inferieur a l'indice de refraction de la seconde
couche de guide d'ondes.
17 Procede selon la revendication 16, caracterise en ce que
l'operation d'application de la troisieme couche
de guide d'ondes comprend l'evaporation de la troisieme ma-
tiere source dielectrique ayant un indice de refraction in-
ferieur a l'indice de refraction de la seconde couche de gui-
de d'ondes, et le recueil, par dep 8 t, de la matiere dielec-
tric evaporee, sur la troisieme surface principale de la seconde
couche de guide d'ondes, pour former la troisieme couche de guide
d'ondes optique dielectrique ( 50 ou 60), la
couche de substrat etant a une temperature notablement infe-
rieure a la temperature correspondant a son point de fusion.
18 Procede selon la revendication 17, caracterise en ce que
l'operation d'evaporation de la troisieme matiere
source dielectrique comprend le chauffage de la troisieme ma-
tiere source dielectrique dans une atmosphere d'oxygen, par
ltutilisation d'un element metallique traverse par un courant
commande. 19 Procede selon la revendication 18, caracterise en ce que
la troisieme matiere source dielectrique consiste en silicon O et la
troisieme couche de guide d'ondes dielectrique
consiste pratiquement en silicon O 2.
Procede selon la revendication 17, caracterise en ce que l'operation
d'evaporation de la troisieme matiere
source dielectrique comprend le chauffage de la troisieme ma-
tiere source dielectrique dans le vide, par l'utilisation
d'un faisceau d'electrons focalise ayant une puissance suffi-
sante pour evaporer la troisieme matiere source dielectrique.
21 Procede selon la revendication 20, caracterise en ce que la
troisieme matiere source dielectrique consiste
en silicon O 2.
22 Guide d'ondes sur une couche de substrat, ca-
racterise en ce qu'il est fabrique par le procede de l'une
quelconque des revendications 8 a 21.
? ?
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