Brevet FR2426271A1 — publié le 19791214

Le problème se pose dans la technique des "lasers" à semiconducteur, d'assurer un couplage convenable et reproductible du laser avec la fibre optique. Le "laser" peut etre soudé du côté des couches épitaxiales, sur un support de silicium, qui assure à la fois la conduction thermique et la conduction du courant électrique. Or le silicium est mauvais conducteur de la chaleur. L'invention a pour objet un procédé permettant de faire la fois un support bon conducteur de la chaleur et de l'électrici- té et permettant le positionnement prévis du "laser" par rapport fi la fibre optique qu'il doit exciter. Le procédé suivant l'invention se caractérise essentiellement par les étapes suivantes 10) Attaque chimique dune pièce monocristalline de silicium à partir d'un plan (100) à travers un masque, constitué d'au moins un ruban orienté suivant un axe cristallin C110. 20) Dépôt et croissance sur la surface attaquée du monocristal d'une couche de mental. 30) Elim nation totale du silicium. L'invention sera mieux comprise au moyen de la description ci-après en se réét aux dessins annexés, parmi lesquels a ligure 1 représente en perspective une plaquette de silicium ayant un surface coincidant avec un plan d'orientation (100) après attaque acide le long d'un axe cristallin (110) ; les figures 2 à 5 représentent en coupe les étapes du procédé suivart l'invention ; les liures 6 et 7 représent respectivement en perspective et @@@@ le Dout, un exemple de dispositif réalisé par le procédé suivant l'invention. Sur la figure 1 est représentée en (a) une plaque 1 de silicium monocristallin dont la face supérieure est un plan orienté suivant le plan (100) du monocristal. Sur ce monocristal a été déposé un masque 2 en forme de double ruban orienté s--vlrt un axe 109. Si on attaque par un agent chimique à travers ce masque, on constate que ces attaques produisent des plans inclinés à 550 et à 125 sur le plan (100). En (a) l'attaque n'a pas été profonde et le fond du sillon est un plan parallèle au plan (100). En 1(b), l'attaque a été suffisante pour que les deux plans inclinés se rejoignent de façon à former un dièdre voisin de 700 d'ouverture. La profondeur de Itattaque dépend de la distance du ruban, de la durée de l'opération et de la forme du sillon que l'on veut obtenir. On a utilisé ce phénomène pour produire des sillons en forme de dièdre, ce qui permet de positionner avec précision dans ces sillons des tubes cylindriques,par.exemple des fibres optiques5 par rapport à un "laser semiconducteur déposé sur le plan du siîicium(100) Mais le silicium a une conductivité thermique qui ne dépasse 1,SW/cmlC à l'ambiante, ce qui peut être insuffisant. L'invention a pour objet un procédé de report qui permet de reproduire sur un substrat de métal ces propriétés. Ces étapes de ce procédé sont décrites sur les figures 2 à 6. Sur la figure 2 on a déposé sur un substrat mono cristallin 1 dont la face supérieure est un plan (100), un masque formé d'une série de rubans 2 parallèles orientés suivant des axes etest-R-dlre suivant la direction représentée, ou la direction perpendiculaire. Figure 3, l'attaque chimique a été faite. Elle dure suffisamment longtemps pour qu'à la place des rubans se soient formés en relieS des dièdres 3 de 700 d'ouverture, le masque ayant ainsi été éliminé et des sillons 4 ayant un fond plan parallèle- à la surface. La profondeur de ces sillons est ajustée par exemple par la durée de l'attaque. Figure k, par électrolyse a été déposée une couche 5 de métal bon conducteur à la fois de la chaleur et de l'électricité, par exemple le cuivre. Figure 5 est représenté en perspective après retournement, le support de cuivre ainsi obtenu. Il comporte des dièdres 8 en creux et séparés par des portions de surfaces planes 7. La figure 6 et la figure 7 représentent en perspective et vu de bout, un exemple d'application du procédé suivant l'invention. Sur un socle de cuivre 10, ont été pratiqués suivant le procédé ci-dessus indiqué, deux sillons perpendiculaires il et 12. Ils ont nécessairement la même profondeur et la même forme, puisqu'ils sont obtenus à partir du même substrat de silicium et de la même attaque. Sur la portion de gauche du socle par rapport au sillon, a été soudé un laser semiconducteur 13, les couches épitaxiales de ce laser 14 et la couche active 15 étant dans des plans parallèles à la face plane du socle de cuivre. Dans le sillon il est placée la fibre optique 16. Celle-ci a un diamètre de 120 à 130 microns, et elle est parfaitement positionnée dans le sillon 11, dont les flancs font des angles parfaitement définis de 550 et 1250 avec la surface du socle. La couche active 14 est positionnée sensiblement dans le plan diamétral de la fibre. Dans le sillon 12 est placée une lentille cylindrique 17, qui sert de couplage entre le laser et la fibre optique. Jl est bien entend'.' que l'attaque du silicium peut se raire par tout procédé comme attaque à la potasse (KOH), à l'isopropanol etc... De plus il n'est pas nécessaire de pousser l'attaque jusqu'S l'obtention des dièdres. On peut l'arrêter des que le sillon aura une profondeur suffisante pour qu'après formation du support de cuivre, la fibre dont la dimension est prédéterminée puisse etre logée dans le sillon, sa surface latérale étant tangente aux parois du sillon. Il faudra alors avant électrolyse éliminer le masque, qui dans le procédé tel qu'il a été décrit à l'aide des figures 2 à 5, a été détruit automatiquement. Enfin, dans l'exemple décrit on a utilisé le cuivre. D'autres métaux bons conducteurs de la chaleur peuvent être utilisés le fer par exemple. Celui-ci présente l'avantage que par des traitements métallurgiques, ses propriétés physiques peuvent etre ajustées pour certains usages. REVENDICATIONS 1 Procédé d'assemblage de fibres optiques et de laser à semiconducteur utilisant un socle muni de sillons, caractérisé en ce que la fabrication du socle comprend les étapes suivantes a) dépôt sur la face d'un substrat de silicium monocristallin orientée suivant le plan (100) d'un masque constitué de rubans orientés suivant les axes t100} ; b) attaque du substrat pâr agents chimiques à travers ce masque de fanon à former une succession de faces planes parallèles au plan (100) et de surfaces planes inclinées ; c) élimination du masque ; d) dépôt sur la surface obtenue d'un métal bon conducteur de la chaleur pour constituer le socle ; e) élimination du silicium ; f) montage des fibres dans les zelluns du socle. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le métal est le cuivre. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la profondeur des sillons dans le métal est suffisante et est a3ustée pour recevoir des fibres optiques de diamètre déterminée, le plan diamétral de ces fibres étant sensiblement au niveau de la couche active du laser5 celui-ci étant soudé au bord d'un sillon. 4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dépôt du métal se fait au mcins en partie par éloetrolyse. 5. Dispositif, caractérisé en ce qu'il est fabriqué par le procédé suivant les revendications 15 -2, 3 ou 4.