DE10153054A1 - Frictional coupling of transfer wafer to semiconductor layer structure for manufacture of ultra-compact optical components, by applying metal eutectic and heating to activate solder connection - Google Patents

Abstract

A solderable metal eutectic (ME) with a melting point in the range below 350 degrees C is used as a frictional coupling component, and forms a low-resistance connection with connecting components (CC1,CC2). This is achieved by applying the metal eutectic to one of the connecting components and then activating the solder connection by moderate supply of heat which does not damage the semiconductor layer structure (SS).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kraftschlüssigen Ganzwaferverbindung eines Transferwafers mit der strukturierten Wellenleiterebene einer epitaktisch aufgewachsenen, zwei optisch vertikal gekoppelte Wellenleiterebenen aufweisenden Halbleiterschichtenfolge als Verbindungskomponenten durch Einbringen einer Kraftschlusskomponente und deren Aktivierung unter Zusammenführung der Verbindungskomponenten. The invention relates to a method for non-positive Whole wafer connection of a transfer wafer with the structured waveguide plane of a epitaxially grown, two optically vertically coupled Semiconductor layer sequence having waveguide planes as connection components by introducing a force-locking component and activating it under Merging the connection components.

Mit zunehmender Miniaturisierung der integriert-optischen Wellenleiterschaltkreise werden Koppelstrukturen mit Wellenleiterabständen unter 1 µm mit Genauigkeiten von einigen 10 nm zur Sicherstellung der erforderlichen Überkopplung zwischen Einmodenwellenleitern benötigt. Da eine laterale Ausbildung derartiger Koppelstrukturen in einer Ebene mittels direktem Elektronenstrahlschreiben im Photolack zeitaufwändig, kostenintensiv und nicht ausreichend genau in der Strukturierung ist, werden zunehmend Bauelemente aus Halbleiterschichtenfolgen mit zwei optisch vertikal gekoppelten Wellenleiterebenen konzipiert. In dem Aufsatz I "3D photonic integrated circuits for WDM applications" (A. Shakouri et al., in Proc. SPIE Vol. CR71, Wavelength Division Multiplexing, Eds.: R. T. Chen, L. S. Lome, pp. 181-204, 1999) werden Untersuchungen an vertikalen Richtkopplern auf der Basis von GaInAsP/InP beschrieben. Es konnte nachgewiesen werden, dass in der Vertikalanordnung gegenüber lateral ausgebildeten Kopplerstrukturen die Bauelementlänge um eine Größenordnung reduziert werden kann und gleichzeitig die Herstellungstoleranzen bzgl. des Kopplerabstandes und damit der Koppellänge durch den Einsatz des epitaktischen Verfahrens reproduzierbarer werden. Als Beispiel für eine Vertikalstruktur sei eine Ringkopplerstruktur genannt, bei der zwei parallel in einer unteren Wellenleiterebene verlaufende Rippenwellenleiter mit einem in einer oberen Wellenleiterebene liegenden Ringresonator vertikal optisch gekoppelt sind. Bestehen beide Rippenwellenleiter aus optisch aktivem Material, können durch Betreiben des Ringresonators im Injektionsmodus auftretende optische Verluste kompensiert werden. Weiterhin kann durch eine separate Ladungsträgerinjektion in die Rippenwellenleiter die Symmetrie bzw. Asymmetrie bei der Überkopplung, die grundsätzlich über die Wellenleiterstrukturparameter vorgegeben wird, und die Transparenz eingestellt werden With increasing miniaturization of the integrated optical Waveguide circuits are using coupling structures with waveguide spacing of less than 1 µm Accuracies of a few 10 nm to ensure the required Coupling between single-mode waveguides required. Because a lateral Formation of such coupling structures in one level using direct Electron beam writing in photoresist is time-consuming, costly and structuring is not sufficiently precise, are increasing Components from semiconductor layer sequences with two optically vertically coupled Waveguide levels designed. In the essay I "3D photonic integrated circuits for WDM applications "(A. Shakouri et al., in Proc. SPIE Vol. CR71, Wavelength Division Multiplexing, Eds .: R. T. Chen, L. S. Lome, pp. 181-204, 1999) studies on vertical directional couplers based on GaInAsP / InP described. It could be shown that in the Vertical arrangement compared to laterally formed coupler structures Component length can be reduced by an order of magnitude and at the same time the manufacturing tolerances with regard to the coupler spacing and thus the coupling length by using the epitaxial method become more reproducible. A ring coupler structure is an example of a vertical structure called, in which two parallel in a lower waveguide plane Rib waveguide with one lying in an upper waveguide plane Ring resonator are optically coupled vertically. Pass both Ribbed waveguides made of optically active material can be operated by operating the Ring resonators in injection mode occurring optical losses can be compensated. Furthermore, a separate charge carrier injection into the Rib waveguide the symmetry or asymmetry in the coupling, the is basically specified via the waveguide structure parameters, and the Transparency can be set

Eine Ausbildung der Vertikalstruktur über eine Mehrlagenepitaxie, teilweise auch auf bereits strukturierten Oberflächen, führt qualitativ unbefriedigenden Bauelementen. Durch die Unebenheiten und die Grenzflächen treten im epitaktischen Wachstum Störungen in Form von Verspannungen, Fehlstellen und Grenzflächenwachstum auf, die die optischen und elektrischen Eigenschaften des Bauelements zu stark beeinträchtigen. Deshalb wurden spezielle Verfahren zur kraftschlüssigen Verbindung entwickelt, die von einer in einem einzigen Epitaxieschritt aufgewachsenen Halbleiterschichtenfolge mit zwei optisch vertikal gekoppelten Wellenleiterebenen ausgehen. Bei den Verbindungsverfahren handelt es sich um das "Waferschweißen" und das "Waferkleben". Beide Verfahren erfordern einen mehrstufigen Herstellungsablauf in der Bauelementefertigung mit großräumigen Vereinzelungsschritten der vorkonfektionierten - auch der defekten - Bauelemente, sodass entsprechend Waferplatz nicht ausgenutzt werden kann. Partial formation of the vertical structure via a multilayer epitaxy even on already structured surfaces, leads to qualitatively unsatisfactory Components. Due to the unevenness and the interfaces occur in the epitaxial growth disorders in the form of tension, missing parts and interfacial growth that affect the optical and electrical Impair the properties of the component too much. That’s why developed special procedures for the positive connection, which are carried out by a with a single epitaxial step grown semiconductor layer sequence go out two optically vertically coupled waveguide levels. Both The joining process involves "wafer welding" and that "Wafer bonding". Both procedures require a multi-stage Manufacturing process in component production with large-scale separation steps Pre-assembled - including the defective - components, so accordingly Wafer space cannot be used.

Zur Ausbildung ultrakompakter vertikaler Richtkoppler wird das Verfahren des "Waferschweißens" (engl. "Wafer-Fusion") angewendet (vgl. Aufsatz II "Vertical Resonant Couplers with Precise Coupling Efficiency Control Fabricated by Wafer Bonding", D. V. Tishinin et al., IEEE Photon. Technol. Lett., Vol. 11, No. 8, pp. 1003-1005, 1999 bzw. Aufsatz III: "Wafer-bonded 1,55 µm vertical cavity laser arrays for wavelength division multiplexing", A. Karim et al., Electronic Letters, 29^th March 2001, Vol. 37, No. 7, pp 431-432). Dieses Verfahren nutzt vorteilhaft die präzise Herstellung des Koppelbereiches mittels eines epitaktischen Verfahrens in einem Wachstumsschritt. Dadurch können die Materialzusammensetzung für die beiden Wellenleiterebenen und des Zwischenraums mit der höchsten erzielbaren Genauigkeit aufeinander abgestimmt werden. Bei dem bekannten Verfahren wird zunächst die obere Wellenleiterebene strukturiert, deren Position sich aus dem Aufwachsen der Halbleiterschichtenfolge auf einem Basiswafer ergibt. Danach wird die strukturierte Wellenleiterebene mit einem Transferwafer in Kontakt gebracht und mit diesem durch Verschweißen bzw. Fusion verbunden. Dabei ist unter dieser Art der Verbindung ein atomlagiges Zusammenwachsen der Kristallschichten zu verstehen, sodass nach der Verbindung von einem einkristallinen Material gesprochen werden kann. Die mit dem Transferwafer verschweißte Schichtenfolge wird danach vertikal um 180° gedreht, sodass die zuvor untere Wellenleiterebene mit dem Basiswafer nach oben kommt. Nach dem Abätzen des Basissubstrats wird dann die zweite Kopplerebene mit Standard- Lithographie-Verfahren definiert und mittels Trockenätzen hergestellt. Vorteil des Waferschweißens ist die separate elektrische Kontaktierungs- und Ansteuerungsmöglichkeit beider strukturierter Wellenleiterebenen, sodass diese beide aus optisch aktivem Halbleitermaterial hergestellt sein können. Die Justage der Wellenleiterebenen zueinander wird durch zu Beginn lithographisch oder ätztechnisch definierte Justagemarken sichergestellt. Um die Fusion zu erreichen, müssen die beiden im Allgemeinen nicht ideal-planaren Verbindungskomponenten unter relativ starkem Druck auf einen Abstand zusammengepresst werden, bei dem die Van-der-Waals-Kräfte ein Zusammenwachsen bewirken können (Größenordnung kleiner 1 nm). Durch die dafür erforderlichen mechanischen Kräfte und durch eventuelle Restverunreinigungen zwischen den zu verbindenden Komponenten ist eine Bruchgefahr relativ groß. Dies gilt besonders für den III/V-Transferwafer, insbesondere für InP-Wafer. Deshalb ist auch eine Übertragung einer Vielzahl von Halbleiterschichtenfolgen auf große Waferflächen (Ziel: 4"), wie es allgemein für eine Reduktion der Prozesskosten angestrebt wird, noch nicht abzusehen. Schließlich ist die nicht-ideale Grenzschicht, die durch minimale Fehleranordnung der Einkristalle zueinander hervorgerufen werden kann (beispielsweise Winkelfehler bezüglich der Kristallsymmetrie-Eigenschaften), ein Ausgangspunkt von Kristallstörungen, die mit der Zeit in die empfindlichen Bauelementregionen wandern und die Lebensdauer der Komponenten stark gefährden. For the formation of ultra-compact vertical directional couplers, the method of "wafer welding" (English "wafer fusion") is used (cf. article II "Vertical Resonant Couplers with Precise Coupling Efficiency Control Fabricated by Wafer Bonding", DV Tishinin et al., IEEE Photon Technol. Lett., Vol. 11, No. 8, pp. 1003-1005, 1999 or article III: "Wafer-bonded 1.55 µm vertical cavity laser arrays for wavelength division multiplexing", A. Karim et al. , Electronic Letters, 29 ^th March 2001, Vol. 37, No. 7, pp 431-432). This method advantageously uses the precise production of the coupling area by means of an epitaxial method in one growth step. As a result, the material composition for the two waveguide planes and the intermediate space can be coordinated with one another with the highest achievable accuracy. In the known method, the upper waveguide level is first structured, the position of which results from the growth of the semiconductor layer sequence on a base wafer. The structured waveguide level is then brought into contact with a transfer wafer and connected to it by welding or fusion. This type of connection is understood to mean atomic coalescence of the crystal layers, so that after the connection, one can speak of a single-crystalline material. The layer sequence welded to the transfer wafer is then rotated vertically by 180 °, so that the previously lower waveguide level comes up with the base wafer. After the base substrate has been etched off, the second coupler level is then defined using standard lithography methods and produced using dry etching. The advantage of wafer welding is the separate possibility of electrical contacting and control of both structured waveguide planes, so that they can both be made of optically active semiconductor material. The alignment of the waveguide planes with respect to one another is ensured by means of alignment marks initially defined by lithography or etching technology. In order to achieve the fusion, the two generally not ideally planar connection components must be pressed together under relatively strong pressure at a distance at which the Van der Waals forces can cause them to grow together (of an order of magnitude less than 1 nm). The mechanical forces required for this and any residual contamination between the components to be connected make the risk of breakage relatively high. This is particularly true for the III / V transfer wafer, especially for InP wafers. For this reason, a transfer of a large number of semiconductor layer sequences to large wafer areas (target: 4 "), as is generally the aim for a reduction in process costs, is still not foreseeable. Finally, the non-ideal boundary layer, which is caused by minimal error arrangement of the single crystals to one another can be (for example, angular errors with respect to the crystal symmetry properties), a starting point for crystal disturbances that migrate over time to the sensitive component regions and severely endanger the life of the components.

Zur Vermeidung der starken mechanischen Druckbelastung des Transferwafers beim Fusionsverfahren können vertikale Richtkopplerstrukturen auch mit dem Verfahren des "Waferklebens" mit dem Transferwafer verbunden werden, das ebenfalls vorteilhaft die präzise Herstellung des Koppelbereiches mittels eines epitaktischen Verfahrens in einem einzigen Wachstumsschritt ausnutzt (vgl. Aufsatz IV: "GaAs Thin-Film Microdisk Resonator Fabricated by Polymer Wafer Bonding for Wavelength Add-Drop Filters", Y. Ma et al., IEEE Photon. Technol. Lett., Vol. 12, No. 11, pp. 1495-1497 (2000) bzw Aufsatz V: "Vertically Coupled Microring Resonator Using Polymer Wafer Bonding", P. P. Absil et al., IEEE Photon. Technol. Lett., Vol. 13, No. 1, pp. 49-51 (2001)). Die vorliegende Erfindung geht von dem Stand der Technik aus, wie er in Aufsatz V offenbart wird. Beim Waferkleben werden die Verbindungskomponenten unter Verwendung einer Kraftschlusskomponente in Form eines elektrisch isolierenden Polymers (beispielsweise BCB, BenzoCycloButene) zusammengeklebt. Das BCB kann im Spin-Coating-Prozess zur Planarisierung und gleichzeitig zur Passivierung der strukturierten Oberfläche der Wellenleiterebene und/oder des Transferwafers in gewünschter Dicke aufgebracht werden. Die beiden Verbindungskomponenten werden vor dem Aushärten mit leichtem Druck aneinander gefügt, sodass das Polyestermaterial homogen den Zwischenraum füllt. Nach einer moderaten Temperaturbehandlung ist eine stabile "Klebeverbindung" hergestellt. Allerdings ist durch die Isolationseigenschaft eine elektrische Kontaktierung der bereits strukturierten Wellenleiterebene nicht möglich, sodass diese Ebene elektrisch nicht angesteuert werden kann. Ein Einsatz von optisch aktivem Material ist für diese Ebene damit nicht sinnvoll. Würde es jedoch eingesetzt werden, so erscheint eine hinreichende Planarisierung, anschließende Öffnung des BCB- Materials und elektrische Kontaktierung zu Transferwafer derzeit nur unter größtem technologischen Aufwand - wenn überhaupt - realisierbar. Somit wird das Verfahren des Waferkleben vorwiegend für passive Strukturen verwendet. To avoid the strong mechanical pressure load of the Transfer wafers in the fusion process can also use vertical directional coupler structures with the process of "wafer bonding" connected to the transfer wafer be, which is also advantageous the precise manufacture of the coupling area using an epitaxial process in a single growth step exploits (cf. article IV: "GaAs Thin-Film Microdisk Resonator Fabricated by Polymer Wafer Bonding for Wavelength Add-Drop Filters ", Y. Ma et al., IEEE Photon. Technol. Lett., Vol. 12, No. 11, pp. 1495-1497 (2000) or attachment V: "Vertically Coupled Microring Resonator Using Polymer Wafer Bonding", P.P. Absil et al., IEEE Photon. Technol. Lett., Vol. 13, No. 1, pp. 49-51 (2001)). The The present invention is based on the prior art as set out in the article V is disclosed. The connection components are used in wafer bonding using an adhesion component in the form of an electrical insulating polymer (e.g. BCB, BenzoCycloButene) glued together. The BCB can use the spin coating process for planarization and at the same time as the passivation of the structured surface of the Waveguide level and / or the transfer wafer are applied in the desired thickness. The two connection components are lightly cured before curing Pressure applied to each other so that the polyester material is homogeneous Gap fills. After a moderate temperature treatment is a stable "adhesive connection" made. However, by that Isolation property an electrical contacting of the already structured Waveguide level not possible, so this level is not electrical can be controlled. The use of optically active material is for this level doesn't make sense. If it were used, however sufficient planarization appears, then opening of the BCB- Materials and electrical contact to transfer wafers currently only under greatest technological effort - if at all - can be realized. Thus the process of wafer bonding is mainly used for passive structures.

Die Aufgabe für die vorliegende Erfindung ist daher darin zu sehen, ein Verfahren zur kraftschlüssigen Ganzwaferverbindung eines Transferwafers mit der strukturierten Wellenleiterebene einer zwei optisch vertikal gekoppelte Wellenleiterebenen aufweisenden Halbleiterschichtenfolge anzugeben, bei dem beide Wellenleiterebenen nach Herstellung der Waferverbindung elektrisch kontaktierbar sind, sodass optisch aktive Materialien für beide Ebenen eingesetzt werden können. Dabei soll die Verbindung mechanisch stabil und niederohmig leitend sein. Das Verfahren soll sicher und einfach in seiner Durchführung sein und eine geringe Fehlerrate aufweisen. Insbesondere sind Beeinträchtigungen, Veränderungen oder sogar Zerstörungen der Verbindungskomponenten zu vermeiden. Des Weiteren sollen ein möglichst hohe Waferplatzausnutzung ohne aufwändige Vereinzelungsschritte erreicht werden. The object for the present invention is therefore to be seen in a Method for the force-locking whole wafer connection of a transfer wafer with the structured waveguide level of a two optically vertically coupled Specify semiconductor layer sequence having waveguide levels, at the two waveguide planes after establishing the wafer connection are electrically contactable, so that optically active materials for both Levels can be used. The connection should be mechanical be stable and conductive with low resistance. The process is said to be safe and simple its implementation and have a low error rate. In particular, impairments, changes or even destruction of the Avoid connecting components. Furthermore, one should, if possible high utilization of wafer space achieved without time-consuming separation steps become.

Als Lösung ist deshalb für ein Verfahren der eingangs genannten Art zur kraftschlüssigen Ganzwaferverbindung zwischen zwei Verbindungskomponenten durch Einbringen und Aktivieren einer Kraftschlusskomponente bei der Erfindung vorgesehen, dass als Kraftschlusskomponente ein lötbares Metalleutektikum mit einem Schmelzpunkt in einem Bereich unterhalb 350°C verwendet wird, das die Verbindungskomponenten elektrisch niederohmig kontaktiert und auf eine von beiden Verbindungskomponenten, deren Oberflächen zuvor durch Aufbringen einer metallischen Haftschicht, einer metallischen Diffusionssperre und einer lötbaren Metallschicht vorbereitet worden sind, in einer im Verbindungsbereich auftretende Unebenheiten und Wölbungen ausgleichenden Schichtstärke aufgebracht wird, und dass die Aktivierung des lötbaren Metalleutektikums unter geringer Druckausübung durch eine Wärmezufuhr bis zum Erreichen des Schmelzpunktes ohne eine Materialveränderung in den Verbindungskomponenten erfolgt. The solution is therefore for a method of the type mentioned non-positive whole wafer connection between two Connection components by introducing and activating a force-locking component at the Invention provided that a solderable as the adhesion component Metal eutectic with a melting point in a range below 350 ° C is used, the connection components are electrically low-resistance contacted and on one of the two connection components whose Surfaces beforehand by applying a metallic adhesive layer, one prepared metallic diffusion barrier and a solderable metal layer in an unevenness and occurring in the connection area Curvature compensating layer thickness is applied, and that the Activation of the solderable metal eutectic with little pressure by supplying heat until the melting point is reached without one Material change in the connection components.

Die vorliegende Erfindung bietet ein zuverlässiges Verfahren zur elektrisch niederohmigen und mechanisch stabilen Verbindung der zuvor strukturierten Wellenleiterebene in einer Halbleiterschichtenfolge mit zwei vertikal gekoppelten Wellenleiterebenen im Ganzwafer-Verfahren zur Herstellung von kompakten, mit hoher Genauigkeit fertigbaren vertikalen Richtkoppler- und anderen Wellenleiterstrukturen in zwei separaten und getrennt strukturierten, getrennt elektrisch ansteuerbaren Wellenleiterebenen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein eutektisches Metallgemisch als Lötmittel eingesetzt, das zur Aktivierung bereits bei einer Temperatur aufschmilzt, die in den zu kontaktierenden Halbleitermaterialien zu keinen atomaren Veränderungen durch Ionendiffusion oder Ausgasen von Anteilen der Verbindungshalbleiter führt. Beim Lötvorgang gleicht das Lötmittel, das in einer entsprechend ausreichender Schichtdicke auf eine der beiden Verbindungskomponenten aufgebracht worden ist, Unebenheiten in der Oberfläche und insbesondere nicht zu vermeidende Verwölbungen des Transferwafers, die in der Größenordnung von einigen 10 µm liegen können, sicher aus. Eine Beschädigung oder Zerstörung des Transferwafers ist durch den beim Zusammenfügen nur gering ausgeübten Anpressdruck ausgeschlossen. Des Weiteren erfüllt die relativ weiche Lötmittelschicht neben der niederohmigen elektrischen Kontaktierung mittels Ausbildung genau definierter Kontaktbereiche, über die die zuvor bereits strukturierte Wellenleiterebene und die im Anschluss an die Verbindungsherstellung noch zu strukturierende zweite Wellenleiterebene elektrisch angesteuert werden kann, die Funktion der Aufnahme mechanischer Spannungen zwischen den beiden Verbindungskomponenten. Die Justage der Verbindungskomponenten zueinander kann mittels tiefgeätzter Gruben in beiden Komponenten erfolgen. Derartige Gruben können auch für eine mögliche Separation dienen, wenn auf einen Transferwafer parallel mehrere Halbleiterschichtenfolgen aufgebracht werden. The present invention provides a reliable method for electrical low-resistance and mechanically stable connection of the previously structured Waveguide level in a semiconductor layer sequence with two vertically coupled waveguide planes in the whole wafer process for the production of compact, high-precision vertical directional coupler and other waveguide structures in two separate and separately structured, separately electrically controllable waveguide levels. In which a eutectic metal mixture is used as the solder, which already melts for activation at a temperature that is too high contacting semiconductor materials for no atomic changes by ion diffusion or outgassing of parts of the compound semiconductors leads. During the soldering process, the solder is the same in one sufficient layer thickness on one of the two connection components has been applied, bumps in the surface and in particular unavoidable warping of the transfer wafer, which in the Of the order of magnitude of a few 10 µm can be determined. Damage or destruction of the transfer wafer is only due to the when joining low contact pressure excluded. Furthermore, the relatively soft solder layer next to the low-resistance electrical Contacting through the formation of precisely defined contact areas over which the previously structured waveguide level and that following the Establishing the connection, second waveguide level still to be structured can be controlled electrically, the function of recording mechanical Tensions between the two connection components. The adjustment of the Connection components to each other can be deeply etched in both components. Such pits can also be used for one Possible separation serve if several are in parallel on a transfer wafer Semiconductor layer sequences are applied.

Erstmals werden durch das erfindungsgemäße Verfahren Halbleiterstrukturen direkt mit einem Wafer durch Löten verbunden. Damit ist ein weiterer Vorteil dadurch gegeben, dass hier eine auf einem anderen Gebiet bereits gut beherrschte Technik als Ausgangspunkt dient. In Analogie zu dieser Technik, die allgemein als "Flip-Chip-Bonding" bekannt ist und sich auf die elektrische und mechanische Kontaktierung von vorkonfektionierten Chips auf einen Wafer durch einzelne Lötmittelpunkte bezieht, kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren von einem "Flip-Wafer-Bonding" als völlig neuartiger Technologie unter Einsatz einer Lötmittelschicht gesprochen werden. Das Auflöten von optoelektronisch steuerbaren III/V-Halbleiterkomponenten auf einen Wafer mittels "up-side-down Flip-Wafer-Löten" ist beispielsweise aus dem Aufsatz VI: "High-Power VCSEL Arrays for Emission in the Watt Regime at Room Temperature" (M. Miller et al., IEEE Photon. Technol. Lett., Vol. 13, No. 3, pp. 173-175, 2001) bekannt. Bei der dort beschriebenen Herstellung von vertikal emittierenden Lasern (engl.: vertical cavity surface emitting laser = VCSEL) wird das up-side-down-Auflöten von Waferteilen unter Verwendung von bestimmten Gold-Zinn-Metalllegierungen, die bei geringen Temperaturen (< 350°C) aufschmelzen, praktiziert. Als Vorteil wird bei diesem bekannten Verfahren die gleichzeitige elektrische Verbindung einer Vielzahl von Bauelementen gesehen, was sich in der Ausbeute und damit im Kostenfaktor positiv niederschlägt. Durch die relativ großflächige Kontaktierung der Bauelemente durch Lötpunkte ist die aus dem Aufsatz VI bekannte kraftschlüssige Verbindung im Vergleich zu Bonddrähten niederohmiger und damit auch für höhere Leistungen auslegbar. Durch die Abstrahlung nach unten ist ein on-Wafer-Test der applizierten Bauelemente ermöglicht. Aus der US 6.214.646 ist ebenfalls eine Verbindungsmethode für eine Vielzahl von Halbleiterkomponenten mit einem gemeinsamen Wafer durch Aufschmelzen von Lötmittelpunkten, die aus Lötmittelschichtpaketen aus einer Abfolge von Gold-Zinn-Gold generiert werden, bekannt. Die Lötmittelschichtpakete entstehen aus einer flächigen Lötschicht, die auf einen entsprechend der vorgesehenen Positionen aufzubringenden Halbleiterkomponenten maskierten Photolack aufgebracht wird. Nach Entfernen des Photolacks verbleiben die Lötmittelschichtpakete in den Maskenfenstern. In beiden Verfahren handelt es sich jedoch bei der einen Verbindungskomponente um vorgefertigte Bauelemente, die in einem konventionellen Prozess hergestellt wurden und eine Lateralstrukturierung in nur einer zu kontaktierenden Ebene enthalten. For the first time, semiconductor structures become through the inventive method directly connected to a wafer by soldering. This is another advantage given that one is already good in another area mastered technology serves as a starting point. In analogy to this technique, which is commonly known as "flip chip bonding" and relates to electrical and mechanical contacting of pre-assembled chips on one Wafers referenced by individual solder points can be used at the The inventive method of a "flip wafer bonding" as a completely new Technology using a layer of solder. The Soldering on optoelectronically controllable III / V semiconductor components a wafer by means of "up-side-down flip-wafer soldering" is off, for example article VI: "High-Power VCSEL Arrays for Emission in the Watt Regime at Room Temperature "(M. Miller et al., IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 13, No. 3, pp. 173-175, 2001). In the production of vertical emitting lasers VCSEL) is the up-side-down soldering of wafer parts using of certain gold-tin metal alloys that work at low temperatures Melt (<350 ° C), practiced. As an advantage, this is known Process the simultaneous electrical connection of a variety of Components seen what is in the yield and thus in the cost factor has a positive effect. Due to the relatively large contacting of the Components by soldering points is the one known from attachment VI non-positive connection compared to bond wires of low resistance and can therefore also be designed for higher outputs. By the radiation after an on-wafer test of the applied components is enabled below. From the US 6,214,646 is also a connection method for a variety of Semiconductor components with a common wafer by melting of solder points made up of solder layer packages from a sequence of Gold-tin-gold are known to be generated. The solder layer packages arise from a flat solder layer, which corresponds to the the intended positions masked semiconductor components to be applied Photoresist is applied. After removing the photoresist, the Solder layer packages in the mask windows. It is in both procedures However, the one connection component is prefabricated Components that were manufactured in a conventional process and contain a lateral structuring in only one level to be contacted.

Bereits weiter oben wurden Ringkopplerstrukturen als Standardkomponenten mit vertikalem Kopplungsaufbau genannt. Die herzustellende Basiskomponente ist damit ein vertikaler, in bezüglich der effektiven Wellenleiterindizes möglichst symmetrischer Vertikalkoppler, in dem z. B. beide Wellenleiter aus optisch aktivem Material bestehen (entsprechend lassen sich die Grundstrukturen zu komplexeren Ringfiltern erweitern.). Bei derartig aufgebauten Einfach- und Mehrfach-Ringresonatoren ist wegen der unvermeidbaren Fertigungstoleranzen eine Feinabstimmung der Ringe zur Erzielung der optimalen Filtereigenschaften unerlässlich. Durch die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreichbare elektrische Kontaktierung und damit Ansteuerbarkeit beider Wellenleiterebenen kann diese Feinabstimmung problemlos zu jedem Zeitpunkt durchgeführt werden. Weiterhin können durch Betreiben des Ringoszillators im Injektionsmodus auftretende optische Verluste kompensiert werden und durch separate Ladungsträgerinjektion in den Zuführungswellenleitern in der zuerst strukturierten Wellenleiterebene die Symmetrie bzw. Asymmetrie und die Transparenz eingestellt werden. Damit können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren langzeitstabile Komponenten mit hohen Qualitätseigenschaften und hoher Ausbeute gefertigt werden. Ring coupler structures were already standard components above with vertical coupling structure called. The one to be made The basic component is therefore a vertical one, in terms of the effective waveguide indices vertical coupler as symmetrical as possible, in which, for. B. both waveguides optically active material (the Extend basic structures to more complex ring filters.). In such a way Single and multiple ring resonators is because of the inevitable Manufacturing tolerances fine-tune the rings to achieve the optimal filter properties essential. By with the Achievable electrical contacting method according to the invention and thus Controllability of both waveguide levels can be fine-tuned can be carried out easily at any time. Furthermore, by Operating the ring oscillator in optical mode occurring in injection mode Losses are compensated for and by separate charge carrier injection the feed waveguides in the first structured waveguide plane Symmetry or asymmetry and the transparency can be set. In order to can with the method according to the invention long-term stable components be manufactured with high quality properties and high yield.

Mit der Verfügbarkeit der Verbindungstechnologie gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur kraftschlüssigen Ganzwaferverbindung eines Transferwafers mit der strukturierten Wellenleiterebene einer epitaktisch aufgewachsenen, zwei optisch vertikal gekoppelte Wellenleiterebenen aufweisenden Halbleiterschichtenfolge als Verbindungskomponenten mittels Flip-Wafer- Bonding kann eine ganze Komponentenfamilie auf der Basis von somit elektrisch optimierbaren und strom-injizierten monolithisch integrierten Bauelementen in ultrakompakter Form realisiert werden. Dazu gehören dann u. a.

• - ultrakompakte elektrisch angesteuerte Ringresonator-Modulatoren mit kleinen Steuergrößen,
• - ultrakompakte elektrisch angesteuerte Interleaver (Umschalter),
• - ultrakompakte elektrisch angesteuerte Wellenlängen-(De)Multiplexer/Add-Drop-(De)Multiplexer,
• - ultrakompakte optisch angesteuerte OTDM-Demultiplexer,
• - ultrakompakte optisch angesteuerte Wellenlängen-(De)Multiplexer/Add- Drop-(De)Multiplexer, Interleaver,
• - ultrakompakte optisch angesteuerte Wellenlängen-Konverter.

With the availability of the connection technology according to the method according to the invention for the force-locking whole-wafer connection of a transfer wafer with the structured waveguide level of an epitaxially grown semiconductor layer sequence having two optically vertically coupled waveguide levels as connection components by means of flip-wafer bonding, an entire family of components can be based on electrical current that can thus be optimized and streamlined injected monolithically integrated components in an ultra-compact form. This includes, among other things

• - ultra-compact, electrically controlled ring resonator modulators with small control variables,
• - ultra-compact electrically controlled interleaver (switch),
• - ultra-compact electrically controlled wavelength (de) multiplexer / add-drop (de) multiplexer,
• - ultra-compact optically controlled OTDM demultiplexers,
• - Ultra-compact optically controlled wavelength (de) multiplexer / add-drop (de) multiplexer, interleaver,
• - Ultra-compact optically controlled wavelength converter.

In diesen Bauelementen wird die jeweilige Schaltfunktion über eine relativ kleine Änderung einer Steuergröße erreicht, die den Arbeitspunkt des Bauelements vom scharfen resonanten in einen nicht-resonanten Bereich bzw. umgekehrt verschiebt. Beispielsweise kann bei einem Bauelement der zuletzt genannten Gruppe in Form eines aktiven resonanten Wellenlängenkonverter- PICs, das nach dem Prinzip der Vierwellenmischung (engl. Four Wave Mixing FWM) eine neue, um eine Differenzlänge zur Signal- und Pumpwellenlänge verschobene Wellenlänge generiert, auf der Basis von GaInAsP-Verbindungshalbleitern auf InP (Grundgitter und auch Transferwafer) durch Verwendung von aktivem Material für beide Wellenleiterebenen unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Effizienz und damit der Konversionswirkungsgrad zu hohen Werten gesteigert werden. Damit ist u. a. das Potenzial einer erweiterten Abstimmbarkeit/Schaltbarkeit der Konversion auf unterschiedliche ITU-Kanäle und die Implementierung einer Verstärkungsfunktion gegeben. Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise auch für die Prozessierung von TTG-Lasern oder anderen OEICs-Anwendung finden. Vorteilhaft ist dabei die Möglichkeit einer guten Wärmeabfuhr der nahe unter der aktiven Schicht angebrachten metallischen Kontakte. In these components, the respective switching function is relative small change in a control variable that reaches the operating point of the Component from the sharp resonant to a non-resonant area or reversed shifts. For example, the last for a component mentioned group in the form of an active resonant wavelength converter PICs that operate on the principle of four-wave mixing FWM) a new one by a difference in length to the signal and pump wavelength shifted wavelength generated based on GaInAsP compound semiconductors on InP (basic grid and also transfer wafer) through use of active material for both waveguide levels using the inventive method the efficiency and thus the Conversion efficiency can be increased to high values. So u. a. the potential of an enhanced tunability / switchability of the conversion on different ITU channels and the implementation of one Gain function given. Furthermore, the method according to the invention can for example for the processing of TTG lasers or others Find OEICs application. The possibility of a good one is advantageous here Heat dissipation of the metallic located close under the active layer Contacts.

Die erfindungsgemäße Fixierung strukturierter Wellenleiterebenen vertikal gekoppelter Halbleiterschichtenfolgen auf einem Transferwafer mittels Lötverbindung kann auf einen großen Erfahrungsumfang bei der Lötfixierung von optischen Bauelementen mit einer Wellenleiterebene auf Wafern mittels einzelner Lötpunkte zurückgreifen. Insbesondere hat es sich als Vorteil erwiesen, wenn gemäß einer Fortführung der Erfindung für das lötbare Metalleutektikum eine Gold-Zinn-Legierung verwendet wird. Hierbei handelt es sich um relativ preiswertes Lötmittel, dessen Schmelzpunkt in einem moderaten Temperaturbereich von 280°C bis 350°C liegt, sodass bei der Aktivierung der Verbindung durch Wärmezufuhr eine Veränderung oder Zerstörung der Verbindungskomponenten sicher ausgeschlossen werden kann. Weiterhin kann nach einer anderen Erfindungsausgestaltung für die metallische Haftschicht Titan, die metallische Diffusionssperre Platin und die lötbare Metallschicht Gold verwendet werden. Durch einen derartigen Aufbau ist ein sicheres Haften der Lötschicht auf dem Halbleitermaterial der Verbindungskomponenten gewährleistet. Nach einer nächsten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorteilhaft das Aufbringen des lötbaren Metalleutektikums in strukturierter Form erfolgen. Dadurch können spezielle Strukturierungen in der zu kontaktierenden ersten Wellenleiterebene der Halbleiterschichtenfolge und spätere Separierungsvorgänge einfach berücksichtigt werden. Fixing structured waveguide planes according to the invention vertically coupled semiconductor layer sequences on a transfer wafer by means of Solder connection can be based on a large amount of experience in fixing solder optical components with a waveguide level on wafers use individual solder points. In particular, it has proven to be an advantage proven if according to a continuation of the invention for the solderable Metal eutectic a gold-tin alloy is used. This is what it is about is relatively inexpensive solder, the melting point of which in one moderate temperature range from 280 ° C to 350 ° C, so that at Activation of the connection by supplying a change or Destruction of the connection components can be safely excluded can. Furthermore, according to another embodiment of the invention for the metallic adhesive layer titanium, the metallic diffusion barrier platinum and the solderable metal layer gold can be used. With such a structure is a reliable adherence of the solder layer to the semiconductor material Connection components guaranteed. After a next design the method according to the invention can advantageously apply the solderable metal eutectic take place in a structured form. This allows special structuring in the first waveguide level to be contacted the semiconductor layer sequence and subsequent separation processes are simple be taken into account.

Weiter oben wurde bereits auf die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Vielzahl unterschiedlicher Bauelemente innerhalb einer Komponentenfamilie hingewiesen. Viele der genannten Bauelemente basieren auf einem Schlüsselelement zur definierten Ein- und Auskopplung aus einem Resonator in Form eines vertikalen, bezüglich der effektiven Wellenleiterindizes nahezu symmetrischer bzw. bezüglich der Asymmetrie definiert einstellbarer, mit hoher Genauigkeit fertigbarer ultrakompakter Vertikalkoppler mit definierten Kopplungszuständen, in dem beide Wellenleiter aus optisch aktivem Material bestehen. Dabei wird in der Regel eine Parallelanordnung von zwei Rippenwellenleitern verwendet, die zunächst aus dem Halbleitermaterial heraus zu strukturieren sind. Bei der Herstellung der Lötverbindung können jedoch aufgrund der mikrostrukturierten Abmessungen der Rippenwellenleiter Stabilitätsprobleme auftreten. Nach einer nächsten Fortführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es daher sinnvoll, wenn vor dem Aufbringen des lötbaren Metalleutektikums die eine Wellenleiterebene mit zwei Rippenwellenleitern und zwei außenliegenden Stützmesa strukturiert wird, wobei die Stützmesa elektrisch isoliert über das lötbare Metalleutektikum mit dem Transferwafer verbunden werden. Das Vorsehen von Stützmesa zur Stabilisierung von Halbleiterstrukturen ist eine häufig verwendete Methode. Durch die Strukturierungsmöglichkeit der aufgebrachten Lötschicht ist es bei dem erfindungsgemäßen verfahren besonders einfach, die Stützmesa nur mechanisch, aber nicht elektrisch in den Halbleiterschichtaufbau einzubinden. Zur weiteren Verbesserung der Stabilität und auch zur Passivierung der elektrisch nicht kontaktierten Flächen kann gemäß einer nächsten Erfindungsfortführung vorgesehen sein, dass vor dem Aufbringen des lötbaren Metalleutektikums die Zwischenräume zwischen den Rippenwellenleitern und den Stützmesa epitaktisch planarisiert werden. Hierdurch entsteht ein besonders spannungsfreies, homogenes Gefüge. Die Zwischenräume können auch mit einem Kunststoff ausgefüllt werden, dabei müssen jedoch die gegebenenfalls überdeckten Köpfe der Rippenwellenleiter und anderer zu kontaktierender Strukturen vor dem Aufbringen der Lötmittelschicht wieder freigelegt werden. Hierbei handelt es sich aber auch um einen einfachen Standardvorgang. The applicability of the invention has already been mentioned above Process for producing a large number of different components pointed out within a component family. Many of the above Components are based on a key element for defined input and Coupling from a resonator in the form of a vertical, with respect to the effective waveguide indices almost symmetrical or with respect to Asymmetry defines adjustable, producible with high accuracy ultra-compact vertical coupler with defined coupling states, in which both Waveguides consist of optically active material. It usually does a parallel arrangement of two ribbed waveguides used initially are to be structured out of the semiconductor material. In the preparation of The solder joint can, however, due to the microstructured Dimensions of the ribbed waveguide stability problems occur. After another Continuation of the method according to the invention therefore makes sense if before applying the solderable metal eutectic one waveguide level structured with two ribbed waveguides and two external support mesa the support mesa is electrically isolated via the solderable metal eutectic to be connected to the transfer wafer. The provision of support mesa for Stabilization of semiconductor structures is a frequently used method. Due to the structuring possibility of the applied solder layer, it is the inventive method particularly simple, the support mesa only mechanically, but not electrically, to be integrated into the semiconductor layer structure. To further improve stability and also to passivate the electrically uncontacted areas can be according to a next Continuation of the invention can be provided that before the solderable Metal eutectic the spaces between the rib waveguides and the support mesa are epitaxially planarized. This creates a particularly tension-free, homogeneous structure. The gaps can can also be filled with a plastic, but the if necessary, covered heads of the ribbed waveguides and others contacting structures before applying the solder layer again be exposed. But this is also a simple one Standard procedure.

Es wurde auch bereits angesprochen, dass ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens in der elektrischen Kontaktierbarkeit beider vertikal gekoppelten Wellenleiterebenen nach der Verbindungsherstellung liegt. Deshalb ist es nach einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders vorteilhaft, wenn beide Wellenleiterebenen aus optisch aktivem Halbleitermaterial aufgewachsen und getrennt elektrisch ansteuerbar sind. Das angesprochene Feintuning und der Leistungsausgleich durch Strominjektion zur Verstärkung können damit problemlos durchgeführt werden. It has also already been mentioned that a particular advantage of the inventive method in the electrical contactability of both vertically coupled waveguide planes after connection lies. Therefore, according to another embodiment of the The method according to the invention is particularly advantageous if both waveguide planes consist of optically active semiconductor material grown up and separated electrically are controllable. The fine tuning mentioned and the performance equalization through current injection for amplification can be done easily become.

An mehreren Stellen wurde auch auf die Möglichkeit einer sogenannten "Nutzenfertigung" durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hingewiesen. Hierbei kann eine Halbleiterschichtenfolge in der Größe des Transferwafers über Löten verbunden werden. Danach erfolgt eine Fertigprozessierung der großflächigen Halbleiterschichtenfolge zu Einzelkomponenten (Strukturierung der zweiten Wellenleiterebene, "On-Wafer-Charakterisierung") auf dem Transferwafer und eine anschließende Separierung der einzelnen Komponenten durch entsprechendes Zersägen des Transferwafers mittels einer Chipsäge. Dabei ist die erwähnte Strukturierungsmöglichkeit der Lötmittelschicht von besonderem Vorteil. Ein Vereinzeln der Bauelemente, das zeitaufwändig und nicht funktionsselektiv ist, entfällt. Somit ist es gemäß einer anderen Erfindungsausgestaltung besonders vorteilhaft, wenn eine großflächig ausgebildete, vertikal gekoppelte Halbleiterschichtenfolge mit einem gemeinsamen Transferwafer über das lötbare Metalleutektikum kraftschlüssig verbunden werden und nach einer getrennten Strukturierung der zweiten Wellenleiterebene und Kontaktierung separiert werden. In several places, the possibility of a so-called "Benefit manufacturing" by using the method according to the invention pointed. Here, a semiconductor layer sequence in the size of Transfer wafers are connected via soldering. Then there is a Finishing processing of the large-area semiconductor layer sequence into individual components (Structuring of the second waveguide level, "on-wafer characterization") on the transfer wafer and a subsequent separation of the individual Components by sawing the transfer wafer accordingly a chipsaw. The structuring option mentioned is the Solder layer of particular advantage. A separation of the components, the is time-consuming and not function-selective. So it is according to one other design of the invention particularly advantageous if a large area trained, vertically coupled semiconductor layer sequence with a common transfer wafer non-positively over the solderable metal eutectic be connected and after a separate structuring of the second Waveguide level and contacting are separated.

Ausbildungsformen der Erfindung werden zum weiteren Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens zur kraftschlüssigen Ganzwaferverbindung eines Transferwafers mit einer optisch vertikal gekoppelten Halbleiterschichtenfolge als Verbindungskomponenten durch Löten und seinen Anwendungsmöglichkeiten nachfolgend anhand der schematischen Figuren näher erläutert. Dabei zeigt: Forms of the invention are used to further understand the Method according to the invention for non-positive whole wafer connection a transfer wafer with an optically vertically coupled one Semiconductor layer sequence as connection components by soldering and its Possible uses are explained in more detail below with the aid of the schematic figures. It shows:

Fig. 1 eine realisierbare, typische optisch vertikal gekoppelte Ringkopplerstruktur mit zwei Wellenleiterebenen in der Perspektive, Fig. 1 is a viable, typical optically vertically coupled Ringkopplerstruktur with two waveguide layers in perspective,

Fig. 2 ein epitaktisch aufgewachsene Halbleiterschichtenfolge zur Realisierung der Richtkopplerstruktur gemäß Fig. 1, Fig. 2 is an epitaxially grown semiconductor layer sequence for implementing the directional coupler shown in FIG. 1,

Fig. 3 aus dem Stand der Technik das Verfahren des Waferklebens anhand verschiedener Verfahrensabschnitte, Fig. 3 of the prior art, the process of the wafer bonding process with reference to various sections,

Fig. 4 das erfindungsgemäße Verfahren des Waferlötens anhand verschiedener Verfahrensabschnitte, Fig. 4, the inventive method of the wafer using various soldering process sections,

Fig. 5 eine fertigprozessierte Komponente, Fig. 5 is a ready-processed component,

Fig. 6 eine Anordnung mehrerer fertigprozessierter Komponenten in einer Nutzenfertigung und Fig. 6 shows an arrangement of several finished components in a benefit production and

Fig. 7 verschiedene mit dem erfindungsgemäßen Verfahren fertigbare optische Bauelemente. Fig. 7 different producible by the inventive process optical components.

Die Fig. 1 zeigt schematisch einen resonanten FWM-Wellenlängenkonverter- PIC (FWM Four Wave Mixing; PIC Photonic Integrated Circuit) auf der Basis eines aktiven Ringresonators RR und der Verwendung von aktiven, vertikalen, nahezu index-symmetrischen Richtkopplerstrukturen. Eine Erweiterung auf komplexere Resonator-Architekturen, beispielsweise mit zwei Resonatorringen in zwei Ebenen ist möglich. Durch Betreiben des Ringresonators RR im Injektionsmodus über einen aktiven Ein-/Ausgabe-Port P können auftretende optische Verluste kompensiert werden. Durch eine separate Ladungsträgerinjektion in die beiden Rippenwellenleiter RW₁, RW₂ über aktive Ein-/Ausgabe- Ports P können die Symmetrie bzw. die Asymmetrie und die Transparenz des Kopplers eingestellt werden. Der Ringresonator RR liegt in einer ersten Wellenleiterebene WGP₁, die beiden Rippenwellenleiter RW₁, RW₂ sind in einer vertikal darunter liegenden Wellenleiterebene WGP₂ angeordnet. Beide Wellenleiterebenen WGP₁, WGP₂ sind optisch vertikal über eine Koppelschicht CL miteinander gekoppelt. Figs. 1 shows schematically a resonant FWM wavelength converter PIC (FWM Four Wave Mixing; PIC Photonic Integrated Circuit) on the basis of an active ring resonator RR and the use of active, vertical, nearly index-symmetrical Richtkopplerstrukturen. An expansion to more complex resonator architectures, for example with two resonator rings in two levels, is possible. By operating the ring resonator RR in the injection mode via an active input / output port P, optical losses that occur can be compensated for. The symmetry or the asymmetry and the transparency of the coupler can be set by separate charge carrier injection into the two ribbed waveguides RW ₁ , RW ₂ via active input / output ports P. The ring resonator RR lies in a first waveguide plane WGP ₁ , the two ribbed waveguides RW ₁ , RW ₂ are arranged in a waveguide plane WGP ₂ lying vertically below. Both waveguide levels WGP ₁ , WGP ₂ are optically coupled to one another vertically via a coupling layer CL.

In der Fig. 2 ist eine in einem einzigen Epitaxieschritt auf einem Basiswafer BW aufgewachsene Halbleiterschichtenfolge SS unter Angabe der einzelnen Schichten in einem Längsschnitt dargestellt. Die Angaben zeigen als Ausführungsbeispiel die jeweilige Materialzusammensetzung und die Schichtstärken. Die n- und p-Kontaktschichten sind elektrisch leitend, die undotierte "n. i."-Schicht (not injected) ist nur schwach-leitend, die Cladding- und die Ätz- Stopp-Schichten sind nicht-leitend. Die Koppelschicht CL kann zwischen 100 nm und 500 nm dick sein und verbindet optisch vertikal die eine Wellenleiterebene WGP₁ mit den noch zu strukturierenden Rippenwellenleitern RW mit der anderen Wellenleiterebene WGP₂ mit dem noch zu strukturierenden Ringresonator RR. In FIG. 2 a grown in a single epitaxial step on a base wafer BW semiconductor layer sequence SS is shown in a longitudinal section, indicating the individual layers. As an exemplary embodiment, the information shows the respective material composition and the layer thicknesses. The n and p contact layers are electrically conductive, the undoped "ni" layer (not injected) is only weakly conductive, the cladding and the etch stop layers are non-conductive. The coupling layer CL can be between 100 nm and 500 nm thick and optically connects vertically the one waveguide plane WGP ₁ with the rib waveguides RW still to be structured with the other waveguide plane WGP ₂ with the ring resonator RR still to be structured.

Die Fig. 3 zeigt zum direkten Vergleich der Erfindung mit dem Stand der Technik die Anwendung des bekannten Verfahrens des Waferklebens anhand verschiedener Prozessschrittdarstellungen. Ausgehend von einer Halbleiterschichtenfolge SS gemäß Fig. 2 ist in der Fig. 3 in der ersten Querschnittdarstellung durch die Halbleiterschichtenfolge SS zunächst die Anbringung von tiefen Ätzgruben EG gezeigt, die der Positionierung der Verbindungskomponenten CC₁, CC₂ dienen. Die Anbringung kann beispielsweise in den Eckbereichen der Halbleiterschichtenfolge SS erfolgen, sodass die nachfolgende Rippenausbildung nicht gestört wird (Darstellung unterschiedlicher Schnittschichten). In der zweiten Querschnittdarstellung ist die Strukturierung der Wellenweiterebene WGP₁ mit den beiden Rippenwellenleitern RW₁, RW₂ und deren Einbettung in einen passivierenden und elektrisch isolierenden Kunststoff, hier BenzoCycloButen BCB, als Füllmaterial dargestellt. Dadurch sind die beiden Rippenwellenleiter RW₁, RW₂ vollständig elektrisch isoliert und auch im weiteren Verfahren nicht mehr elektrisch kontaktierbar. Somit ist der Einsatz von optisch aktivem Material in der Wellenleiterebene WGP₁ bei dem bekannten Verfahren des Waferklebens nicht sinnvoll. Auf die isolierende Kunststoffschicht BCB wird in einem nächsten Verfahrensschritt gemäß der dritten Querschnittsdarstellung in Fig. 3 dann ein Transferwafer TS als zweite Verbindungskomponente CC₂ aufgelegt, der mit eine Kraftschlusskomponente FCC in Form einer Klebeschicht GL versehen ist. Die Klebeschicht GL verbindet sich bei Umgebungsbedingungen als aktivierendem Einfluss mit der isolierenden Kunststoffschicht BCB zu einer mechanisch stabilen, aber elektrisch isolierenden Verbindung. In der vierten Querschnittsdarstellung ist die Halbleiterschichtenfolge SS in einer vertikal um 180° gedrehten Position dargestellt (Pfeil). Aus der Wellenleiterebene WGP₂ wurde hier unter Entfernung des Basiswafers BW der aus optisch aktivem Material bestehende Ringresonator RR strukturiert, der als einzige Element elektrisch kontaktiert werden kann. Fig. 3 shows a direct comparison of the invention with the prior art, the application of the known method of wafer bonding using various process step diagrams. Starting from a semiconductor layer sequence SS according to FIG. 2, the first cross-sectional illustration through the semiconductor layer sequence SS in FIG. 3 first shows the attachment of deep etching pits EG, which serve to position the connection components CC ₁ , CC ₂ . The attachment can take place, for example, in the corner regions of the semiconductor layer sequence SS, so that the subsequent rib formation is not disturbed (representation of different cut layers). The second cross-sectional representation shows the structuring of the wave extension plane WGP ₁ with the two ribbed waveguides RW ₁ , RW ₂ and their embedding in a passivating and electrically insulating plastic, here BenzoCycloButen BCB, as filling material. As a result, the two ribbed waveguides RW ₁ , RW _{2 are} completely electrically insulated and can no longer be electrically contacted in the further process. Thus, the use of optically active material in the waveguide plane WGP _{1 is} not useful in the known method of wafer bonding. In a next method step in accordance with the third cross-sectional illustration in FIG. 3, a transfer wafer TS as second connection component CC _{2 is then} placed on the insulating plastic layer BCB, which is provided with a force-locking component FCC in the form of an adhesive layer GL. Under ambient conditions, the adhesive layer GL combines with the insulating plastic layer BCB as an activating influence to form a mechanically stable but electrically insulating connection. In the fourth cross-sectional representation, the semiconductor layer sequence SS is shown in a position rotated vertically by 180 ° (arrow). From the waveguide level WGP ₂ , the ring resonator RR consisting of optically active material was structured with removal of the base wafer BW and can be electrically contacted as the only element.

In der Fig. 4 ist in analoger Darstellung zu dem bekannten Flip-Wafer-Kleben gemäß Fig. 3 das Flip-Wafer-Bonding gemäß dem Verfahren nach der Erfindung versinnbildlicht. Die erste Querschnittsdarstellung zeigt wieder die Ätzgruben EG zur späteren Ausrichtung der ersten Verbindungskomponente CC₁ in Form der Halbleiterschichtenfolge SS und der zweiten Verbindungskomponente CC₂ in Form des Transferwafers TW zueinander. Analog dazu können weitere, hier nicht dargestellte Gruben eingebracht werden zum Freihalten für eine Kontaktierung im Abschluss des Prozesses oder nach möglicher On-Wafer-Vorcharakterisierung der Bauelemente zur Separation der Komponenten mittels einer Chipsäge. In der zweiten Querschnittsdarstellung sind die beiden Rippenwellenleiter RW₁, RW₂ in der Wellenleiterebene WGP₁ strukturiert und an den Flanken und im Zwischenraum durch eine Passivierungsschicht PL geschützt. Eine dabei möglicherweise erfolgte Passivierung auch der Rippenwellenleiterköpfe wurde zuvor bereits wieder entfernt. Nunmehr wird auf die Köpfe der beiden Rippenwellenleiter RW₁, RW₂ die Kraftschlusskomponente FCC in Form eines lötbares Metalleutektikums ME, im Ausführungsbeispiel eine AuSn-Legierung mit einem Schmelzpunkt bei ungefähr 350°C, aufgebracht (in den entsprechenden Querschnittsdarstellungen durch eine schwarze Schicht angedeutet). Zum besseren Haften des Metalleutektikums ME werden zuvor eine metallische Haftschicht AL, im Beispiel Titan, eine metallische Diffusionssperre DL, im Beispiel Platin, und eine lötbare Metallschicht ML, im Beispiel Gold, aufgedampft oder durch Sputtern deponiert. Auf die gleiche Weise wird der Transferwafer TW als zweite Verbindungskomponente CC₂ vorbereitet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird die die Unebenheiten und Wölbungen ausgleichende, dickere Lotschicht des Metalleutektikums ME auf die Rippenwellenleiter RW₁, RW₂ der strukturierten Wellenleiterebene WGP₁ aufgebracht. Ein Aufbringen auf den Transferwafer TW ist ebenso wie eine Strukturierung der Lotschicht auf beiden Auftragungsorten, beispielsweise zum Freihalten von Sägezonen oder zur Ausbildung von definierten Kontaktbereichen, möglich. Beim Aufbringen auf die strukturierte Wellenleiterebene WGP₁ können zuvor die Zwischenräume zwischen den Rippenwellenleitern RW₁, RW₂ durch epitaktisch aufgezogene Füllschichten oder durch einen eingebrachten Kunststoff planarisiert und isoliert sein. In FIG. 4 is an illustration analogous to the known flip-wafer bonding shown in FIG. 3, the flip-wafer bonding typified by the process according to the invention. The first cross-sectional view again shows the etching pits EG for later alignment of the first connection component CC ₁ in the form of the semiconductor layer sequence SS and the second connection component CC ₂ in the form of the transfer wafer TW. Analogously, further pits (not shown here) can be introduced to keep free for contacting at the end of the process or after possible on-wafer pre-characterization of the components for the separation of the components by means of a chip saw. In the second cross-sectional representation, the two ribbed waveguides RW ₁ , RW _{2 are structured} in the waveguide plane WGP ₁ and protected on the flanks and in the intermediate space by a passivation layer PL. A possible passivation of the ribbed waveguide heads has already been removed beforehand. Now the force-locking component FCC in the form of a solderable metal eutectic ME, in the exemplary embodiment an AuSn alloy with a melting point at approximately 350 ° C., is applied to the heads of the two ribbed waveguides RW ₁ , RW ₂ (indicated in the corresponding cross-sectional representations by a black layer) , For better adhesion of the metal eutectic ME, a metallic adhesive layer AL, in the example titanium, a metallic diffusion barrier DL, in the example platinum, and a solderable metal layer ML, in the example gold, are vapor-deposited or deposited by sputtering. In the same way, the transfer wafer TW is prepared as a second connection component CC ₂ . In the exemplary embodiment shown, the thicker solder layer of the metal eutectic ME which compensates for the unevenness and curvatures is applied to the rib waveguide RW ₁ , RW _{2 of} the structured waveguide plane WGP ₁ . Application to the transfer wafer TW is possible, as is structuring of the solder layer on both application sites, for example to keep saw zones free or to form defined contact areas. When applied to the structured waveguide level WGP ₁ , the spaces between the rib waveguides RW ₁ , RW ₂ can be planarized and insulated by epitaxially drawn filler layers or by an introduced plastic.

Gemäß der dritten Querschnittsdarstellung in Fig. 4 werden anschließend die beiden Verbindungskomponenten CC₁, CC₂ miteinander in Kontaktgebracht und unter geringer Druckausübung bis zum Schmelzpunkt des Metalleutektikums ME erhitzt. Dadurch entsteht ohne einer Materialveränderung in den Halbleiterschichten sowohl eine mechanisch stabile als auch eine niederohmig leitende Verbindung zwischen dem Transferwafer TW und der strukturierten Wellenleiterebene WG₁ bzw. den beiden Rippenwellenleitern RW₁, RW₂. In der vierten Querschnittsdarstellung wird der entstandene Verbund dann wieder um 180° gedreht gezeigt (Pfeil), wobei die zuvor untere Welleneileiterebene WG₂ nunmehr oben ist. Jetzt kann auch hier eine Strukturierung unter Entfernung des Basiswafers BW vorgenommen und beispielsweise der Ringresonator RR herausgearbeitet werden. Dieser kann dann direkt elektrisch kontaktiert werden. Die Kontaktierung beider Wellenleiterebenen WG₁, WG₂ ist im Detail der Fig. 5 zu entnehmen. According to the third cross-sectional representation in FIG. 4, the two connection components CC ₁ , CC ₂ are then brought into contact with one another and heated to the melting point of the metal eutectic ME with little pressure being exerted. This results in a mechanically stable as well as a low-resistance connection between the transfer wafer TW and the structured waveguide plane WG ₁ or the two ribbed waveguides RW ₁ , RW ₂ without a change in material in the semiconductor layers. In the fourth cross-sectional representation, the resulting composite is then shown rotated again by 180 ° (arrow), the previously lower waveguide plane WG ₂ now being at the top. Here, too, structuring can be carried out while removing the base wafer BW and, for example, the ring resonator RR can be worked out. This can then be contacted directly electrically. The contacting of the two waveguide planes WG ₁ , WG ₂ can be seen in detail in FIG. 5.

Die Fig. 5 zeigt schematisch eine Darstellung einer vollständig kontaktierten (in der Fig. 5 angedeutet durch "+" und "-"-Zeichen) Kopplerkomponente zur Wellenlängenkonvertierung WC-PIC, die mit dem erfindungsgemäßen Verbindungsverfahren hergestellt worden ist. Die beiden Rippenwellenleiter RW₁, RW₂ werden durch das zuvor zum Löten aufgebrachte, niederohmig leitenden Metalleutektikum ME über den Transferwafer TW kontaktiert. Für die Kontaktierung des Ringresonators RR wurde ebenfalls eine Lötschicht in Form des gut leitenden Metalleutektikums ME aufgebracht. Die hier dargestellten Stützmesa SM dienen zum mechanisch stabilen und sicheren Aufbau der Kopplerkomponente WC-PIC durch einen Schutz der aktiven Rippenwellenleiter RW₁, RW₂. Die Passivierungsschicht PL isoliert die Stützmesa SM. Die Rippenwellenleiter RW₁, RW₂ sind im Kopfbereich von der Passivierungsschicht PL befreit. FIG. 5 schematically shows a representation of a fully contacted (indicated in FIG. 5 by "+" and "-" signs) coupler component for wavelength conversion WC-PIC, which has been produced using the connection method according to the invention. The two ribbed waveguides RW ₁ , RW ₂ are contacted by the low-resistance conductive metal eutectic ME previously applied for soldering via the transfer wafer TW. A soldering layer in the form of the highly conductive metal eutectic ME was also applied for contacting the ring resonator RR. The support mesa SM shown here are used for the mechanically stable and safe construction of the coupler component WC-PIC by protecting the active rib waveguide RW ₁ , RW ₂ . The passivation layer PL isolates the support mesa SM. The rib waveguides RW ₁ , RW ₂ are freed from the passivation layer PL in the head region.

Die Funktion der Kopplerkomponente WC-PIC wird wie folgt erreicht: Die Rippenwellenleiter RW₁, RW₂ sind in Rippenhöhe und -breite so ausgelegt, dass der Vertikalkoppler z. B. einen symmetrischen Richtkoppler mit gleichen effektiven (bezogen auf die realen Begrenzungen) Brechungsindizes oder einen definierte asymmetrischen Richtkoppler bildet, in dem die maximal mögliche Kopplung über die Asymmetrie vorgegeben ist. Der Vorteil bei der Asymmetrie besteht bei einem 3-dB-Koppler als Beispiel in einer besseren Prozesstoleranz, da die Steigung der Filterkennlinie am Arbeitspunkt klein ist. Dem gegenüber ist die Steigung bei einem symmetrischen Richtkoppler bei 3 dB maximal. Wegen des starken Einflusses der Materialdispersion und der damit verbundenen Toleranzen werden die Materialzusammensetzungen der beiden Wellenleiterbereiche WGP₁, WGP₂ gleich gewählt und in einem einzigen epitaktischen Wachstumsschritt hergestellt. Eine Asymmetrie kann dann über die Wellenleiter-Strukturparameter vorgegeben werden. Die n-InP- Gap-Schicht bildet den gemeinsamen n-Kontakt in Form der Kontaktschicht CL mit einer niedrigen optischen Dämpfung. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wurde der n-Kontakt als gemeinsamer Kontakt gewählt, da die dotierungsbedingte Dämpfung bei n-Material kleiner ist als bei p-Material und damit ein kleinerer Serienwiderstand erreichbar ist. Durch die Wahl von einem quaternärem Material mit einem Brechungsindex, der kleiner ist als der resultierende Brechungsindex der Rippenwellenleiter RW₁, RW₂ kann zudem eine stärkere Kopplung als bei der Verwendung von binären Material (n-InP) gewählt werden. The function of the WC-PIC coupler component is achieved as follows: The rib waveguides RW ₁ , RW ₂ are designed in the rib height and width in such a way that the vertical coupler z. B. forms a symmetrical directional coupler with the same effective (based on the real limits) refractive indices or a defined asymmetrical directional coupler in which the maximum possible coupling is predetermined via the asymmetry. The advantage of asymmetry with a 3 dB coupler is, for example, a better process tolerance, since the slope of the filter characteristic curve at the operating point is small. In contrast, the slope of a symmetrical directional coupler is maximum at 3 dB. Because of the strong influence of the material dispersion and the associated tolerances, the material compositions of the two waveguide regions WGP ₁ , WGP ₂ are chosen to be the same and are produced in a single epitaxial growth step. An asymmetry can then be specified via the waveguide structure parameters. The n-InP gap layer forms the common n-contact in the form of the contact layer CL with a low optical attenuation. In the exemplary embodiment shown, the n-contact was chosen as the common contact, since the doping-related damping is smaller with n-material than with p-material and thus a lower series resistance can be achieved. By choosing a quaternary material with a refractive index that is smaller than the resulting refractive index of the rib waveguides RW ₁ , RW ₂ , a stronger coupling can be selected than when using binary material (n-InP).

In der Fig. 6 ist schematisch eine Gruppe aus optischen Komponenten WC- PIC gemäß Fig. 5 dargestellt, die durch tief und breit geätzte Gruben DG getrennt (in der Figur nicht maßstabsgerecht dargestellt) und zudem im Metalleutektikum ME strukturiert sind. Durch die Bauelement-separate Metallisierung auf dem Transferwafer TW kann on-Wafer eine Vorcharakterisierung per Wafer-Prober durchgeführt werden. In den metallfreien Fenstern auf dem Transferwafer TW erfolgt abschließend eine Chip-Separation mittels einer Chipsäge (in der Figur angedeutet durch vertikale Pfeile und gestrichelte Kreise). Bei dieser Herstellung entfallen Vereinzelungsvorgänge und es kann von einer "Nutzenfertigung" gesprochen werden, bei der der Transferwafer TW optimal ausgenutzt wird. Dabei liegt die erforderliche Grubenbreite für die Separierung ungefähr im Bereich der Komponentenbreite, sodass die optimale Waferausnutzung ca. ein Viertel der Gesamtfläche umfasst. FIG. 6 schematically shows a group of optical components WC-PIC according to FIG. 5, which are separated by deep and wide etched pits DG (not shown to scale in the figure) and are also structured in the metal eutectic ME. Due to the component-separate metallization on the transfer wafer TW, on-wafer pre-characterization can be carried out using a wafer prober. Finally, a chip separation takes place in the metal-free windows on the transfer wafer TW by means of a chip saw (indicated in the figure by vertical arrows and dashed circles). In this production, there is no separation process and one can speak of a “benefit production” in which the transfer wafer TW is optimally used. The required pit width for the separation is approximately in the range of the component width, so that the optimal wafer utilization covers approximately a quarter of the total area.

In der Fig. 7 ist exemplarisch eine Zusammenstellung von optischen Bauelementen dargestellt, die in ultrakompakter Bauform mittels der in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Verbindungstechnologie fertigbar sind. Diese Bauelemente zählen zu einer Komponentenfamilie auf der Basis von elektrisch optimierten und/oder Strom-injizierten monolithisch integrierten Bauelementen auf der Basis von Ringresonatoren mit zwei, optisch vertikal gekoppelten und separat elektrisch ansteuerbaren Wellenleiterebenen. Dabei handelt es sich im Einzelnen um:
A elektrisch gelockter Umschalter
B optisch gelockter Umschalter
C Wellenlängen-Konverter
D Wellenlängen-Demultiplexer
E resonanter optischer Modulator FIG. 7 shows an example of a compilation of optical components which can be manufactured in an ultra-compact design by means of the connection technology described in the present invention. These components belong to a component family based on electrically optimized and / or current-injected monolithically integrated components based on ring resonators with two, optically vertically coupled and separately electrically controllable waveguide levels. Specifically, these are:
A electrically locked switch
B optically locked switch
C wavelength converter
D wavelength demultiplexer
E resonant optical modulator

Dem Diagramm gemäß F ist zur Veranschaulichung das Tuningprinzip dieser Komponentenfamilie durch elektrische Ansteuerung zu entnehmen. Für ein Bauelement mit den Parametern n_WG: 3,44, O: 897 µm, r: 95 µm, FSR: 100 GHz wird durch eine minimale Veränderung des Brechungsindex n von Δn = 0,0003 (entspricht 0,009% des Wellenleiter-Brechungsindex n_WG) bereits eine Verschiebung der Wellenlänge von 10 GHz erreicht. Bezugszeichenliste AL metallische Haftschicht
BCB BenzoCycloButen (Füllmaterial)
BW Basiswafer
CC Verbindungskomponente
CL Koppelschicht
DG tief und breit geätzte Grube
DL metallische Diffusionssperre
EG Ätzgrube
FCC Kraftschlusskomponente
GL Klebeschicht
ME Metalleutektikum
ML Metallschicht
P Ein-/Ausgabe-Port
PIC photonischer integrierter Schaltkreis
PL Passivierungsschicht
RR Ringresonator
RW Rippenwellenleiter
SM Stützmesa
SS Halbleiterschichtenfolge
TW Transferwafer
WC-PIC Kopplerkomponente zur Wellenlängenkonvertierung
WGP Wellenleiterebene
The diagram according to F shows the tuning principle of this component family by electrical control. For a component with the parameters n _WG : 3.44, O: 897 µm, r: 95 µm, FSR: 100 GHz, a minimal change in the refractive index n of Δn = 0.0003 (corresponds to 0.009% of the waveguide refractive index n _WG ) has already shifted the wavelength of 10 GHz. Reference numeral list AL metallic bonding layer
BCB BenzoCycloButen (filling material)
BW base wafer
CC connection component
CL coupling layer
DG deep and wide etched pit
DL metallic diffusion barrier
EG caustic pit
FCC adhesion component
GL adhesive layer
ME metal eutectic
ML metal layer
P input / output port
PIC photonic integrated circuit
PL passivation layer
RR ring resonator
RW ribbed waveguide
SM support mesa
SS semiconductor layer sequence
TW transfer wafers
WC-PIC coupler component for wavelength conversion
WGP waveguide level

Claims (8)

1. Verfahren zur kraftschlüssigen Ganzwaferverbindung eines Transferwafers (TW) mit der strukturierten Wellenleiterebene (WGP₁) einer epitaktisch aufgewachsenen, zwei optisch vertikal gekoppelte Wellenleiterebenen (WGP₁, WGP₂) aufweisenden Halbleiterschichtenfolge (SS) als Verbindungskomponenten (CO₁, CC₂) durch Einbringen einer Kraftschlusskomponente (FCC) und deren Aktivierung unter Zusammenführung der Verbindungskomponenten (CC₁, CC₂), dadurch gekennzeichnet, dass als Kraftschlusskomponente (FCC) ein lötbares Metalleutektikum (ME) mit einem Schmelzpunkt in einem Bereich unterhalb 350°C verwendet wird, das die Verbindungskomponenten (CC₁, CC₂) elektrisch niederohmig kontaktiert und auf eine von beiden Verbindungskomponenten (CC₁, CC₂), deren Oberflächen zuvor durch Aufbringen einer metallischen Haftschicht (AL), einer metallischen Diffusionssperre (DL) und einer lötbaren Metallschicht (ML) vorbereitet worden sind, in einer im Verbindungsbereich auftretende Unebenheiten und Wölbungen ausgleichenden Schichtstärke aufgebracht wird, und dass die Aktivierung des lötbaren Metalleutektikums (ME) unter geringer Druckausübung durch eine Wärmezufuhr bis zum Erreichen des Schmelzpunktes ohne eine Materialveränderung in den Verbindungskomponenten (CC₁, CC₂) erfolgt. 1. Method for the force-locking whole-wafer connection of a transfer wafer (TW) with the structured waveguide level (WGP ₁ ) of an epitaxially grown, two optically vertically coupled waveguide levels (WGP ₁ , WGP ₂ ) having semiconductor layer sequence (SS) as connection components (CO ₁ , CC ₂ ) Introducing a force-locking component (FCC) and activating it by combining the connection components (CC ₁ , CC ₂ ), characterized in that a solderable metal eutectic (ME) with a melting point in a range below 350 ° C. is used as the force-locking component (FCC) the connection components (CC ₁ , CC ₂ ) are contacted electrically and on one of the two connection components (CC ₁ , CC ₂ ), the surfaces of which have previously been applied by applying a metallic adhesive layer (AL), a metallic diffusion barrier (DL) and a solderable metal layer (ML ) have been prepared, occurring in a connection area e Layer thicknesses that compensate for unevenness and curvature are applied, and that the solderable metal eutectic (ME) is activated under low pressure by applying heat until the melting point is reached without a change in the material in the connecting components (CC ₁ , CC ₂ ). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für das lötbare Metalleutektikum (ME) eine Gold-Zinn-Legierung verwendet wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that used a gold-tin alloy for the solderable metal eutectic (ME) becomes. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die metallische Haftschicht (AL) Titan, die metallische Diffusionssperre (DL) Platin und die lötbare Metallschicht (ME) Gold verwendet wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that for the metallic adhesive layer (AL) titanium, the metallic diffusion barrier (DL) Platinum and the solderable metal layer (ME) gold is used. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen des lötbaren Metalleutektikums (ME) in strukturierter Form erfolgt. 4. The method according to claim 3, characterized in that the application of the solderable metal eutectic (ME) in a structured form he follows. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen des lötbaren Metalleutektikums (ME) die eine Wellenleiterebene (WGP₁) mit zwei Rippenwellenleitern (RW₁, RW₂) und zwei außenliegenden Stützmesa (SM) strukturiert wird, wobei die Stützmesa (SM) elektrisch isoliert über das lötbare Metalleutektikum (ME) mit dem Transferwafer (TW) verbunden werden. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that before the application of the solderable metal eutectic (ME) the one waveguide plane (WGP ₁ ) with two ribbed waveguides (RW ₁ , RW ₂ ) and two external support mesa (SM) is structured , the supporting mesa (SM) being electrically insulated from the solderable metal eutectic (ME) to the transfer wafer (TW). 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen des lötbaren Metalleutektikums die Zwischenräume zwischen den Rippenwellenleitern und den Stützmesa epitaktisch planarisiert werden. 6. The method according to claim 5, characterized in that the spaces before applying the solderable metal eutectic epitaxially planarized between the rib waveguides and the supporting mesa become. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass beide Wellenleiterebenen (WGP₁, WGP₂) aus optisch aktivem Halbleitermaterial aufgewachsen und getrennt elektrisch ansteuerbar sind. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that both waveguide planes (WGP ₁ , WGP ₂ ) grown from optically active semiconductor material and are separately electrically controllable. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine großflächig ausgebildete, vertikal gekoppelte Halbleiterschichtenfolge (SS) mit einem gemeinsamen Transferwafer (TW) über das lötbare Metalleutektikum (ME) kraftschlüssig verbunden werden und nach einer getrennten Strukturierung der zweiten Wellenleiterebene (WGP₂) und Kontaktierung separiert werden. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that a large area, vertically coupled semiconductor layer sequence (SS) with a common transfer wafer (TW) are non-positively connected via the solderable metal eutectic (ME) and after a separate structuring of the second waveguide level (WGP ₂ ) and contacting can be separated.