KR100352645B1 - Planar silica optical waveguide manufactural method using the High Temperature Substrate and Flame Hydrolysis Deposition method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고온기판 화명가수분해증법을 이용한 광소자용 평판형 실리카 광도파로 제작방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광통신망, 광 신호처리 그리고 광센서 등에 사용되는 평판형 실리카 광도파로 소자를 화학기상 증착법 및 화염 가수분해 증착 방법으로 제작할 때 발생하는 많은 공정시간, 박막의 균일도, 기공, 계면 접합불량 또는 결정상 등의 문제점을 억제하기 위한 고온기판 화염가수분해증법을 이용한 광소자용 평판형 실리카 광도파로 제작방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a flat silica optical waveguide for an optical device using a high temperature substrate chemical hydrolysis, and more specifically, to a chemical vapor deposition method for a flat silica optical waveguide device used in an optical communication network, an optical signal processing, and an optical sensor. And a method of fabricating a plate type silica optical waveguide for an optical device using a high temperature substrate flame hydrolysis method to suppress problems such as many process times, thin film uniformity, porosity, interfacial bonding defect or crystal phase, which are generated when fabricating by flame hydrolysis deposition method. It is about.
본 발명의 목적은 실리카 광도파로의 제작 공정에서 공정시간, 계면 접합불량, 결정상 및 기공 등의 결함들을 제거하기 위하여 FHD방법처럼 증착속도가 빠르면서도 박막을 기판위에 곧바로 증착하는 방법으로서 CVD방법과 FHD방법을 조합하여 산/수소의 불꽃 분위기를 만들고 불꽃속에 SiCl4, POCl3, BCl3, GeCl4등의 재료기체를 흘려넣어 고품위 실리카 광도파로 소자를 제작하기 위한 고온기판 화염가수분해증착법을 이용한 광소자용 평판형 실리카 광도파로 제작방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is a method of depositing a thin film directly on a substrate, such as a FHD method, in order to remove defects such as process time, interfacial bonding defect, crystal phase and pores in a manufacturing process of a silica optical waveguide. Combination of methods to create flame atmosphere of acid / hydrogen, and to produce high quality silica optical waveguide device by pouring material gas such as SiCl 4 , POCl 3 , BCl 3 , GeCl 4 into the flame The present invention provides a method for manufacturing a self-propelled plate type silica optical waveguide.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 실리콘기판(100) 위에 실리카 유리박막을 증착하여 하부클래드(110)를 생성하는 하부클래드층 증착단계와; 상기 하부클래드(110) 위에 게르마늄이나 인을 부가적으로 첨가하여 이는 코어 실리카 막의 굴절률이 하부클래드(110)나 상부 클래드 실리카 막의 굴절률보다 크게하여 광이 코어층을 따라서 도파될 수 있도록 실리카 미립자를 증착하여 코어층(120)을 생성하는 코어층 증착단계와; 상기 코어층(120) 위에 크롬(Cr)박막과 같은 건식마스크(dry-etch mask)층(230)을 증착하고 유기감광막(photo-resist;220)을 도포한 다음 광도파로의 2차원 평면 형상을 노광마스크(photo-mask;210)를 이용하여 감광막과 건식마스크층에 사진현상법(photo-lithography)과 습식식각(wet-etch)방법으로 이를 전사(transfer)하는 전사단계와; 상기 전사단계 후에 전식식각(dry-etch)방법을 이용하여 코어 실리카층을 사각형 모양의 채널 광도파로(125)로 식각하는 건식식각단계와; HTS-FHD법을 이용하여 상부 클래드 실리카 미립자층(130)을 증착하는 상부클래드층 증착단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the bottom clad layer deposition step of generating a bottom clad 110 by depositing a silica glass thin film on the silicon substrate 100; Additional germanium or phosphorus is added on the lower clad 110 to deposit silica fine particles so that the refractive index of the core silica film is greater than that of the lower clad 110 or the upper clad silica film so that light can be guided along the core layer. A core layer deposition step of generating a core layer 120; A dry-etch mask layer 230 such as a chromium (Cr) thin film is deposited on the core layer 120, an organic photo-resist 220 is applied, and a two-dimensional planar shape of the optical waveguide is formed. A transfer step of transferring the photosensitive film and the dry mask layer using a photo-mask 210 by photo-lithography and wet-etch; A dry etching step of etching the core silica layer into the rectangular channel optical waveguide 125 by using a dry etching method after the transfer step; It characterized in that the upper clad layer deposition step of depositing the upper clad silica fine particle layer 130 using the HTS-FHD method.
Description
본 발명은 고온기판 화염가수분해증법을 이용한 광소자용 평판형 실리카 광도파로 제작방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광통신망, 광 신호처리 그리고 광센서 등에 사용되는 평판형 실리카 광도파로 소자를 화학기상 증착법 및 화염 가수분해 증착 방법으로 제작할 때 발생하는 많은 공정시간, 박막의 균일도, 기공, 계면 접합불량 또는 결정상 등의 문제점을 억제하기 위한 고온기판 화염가수분해증법을 이용한 광소자용 평판형 실리카 광도파로 제작방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a flat silica optical waveguide for an optical device using a high temperature substrate flame hydrolysis method, and more particularly, to a chemical vapor deposition method for a flat silica optical waveguide device used in an optical communication network, an optical signal processing, and an optical sensor. And a method of fabricating a plate type silica optical waveguide for an optical device using a high temperature substrate flame hydrolysis method to suppress problems such as many process times, thin film uniformity, porosity, interfacial bonding defect or crystal phase, which are generated when fabricating by flame hydrolysis deposition method. It is about.
기존의 실리카 평판형 광도파로의 제작방법으로는 화학기상증착법(chemical vapor deposition; 이하 CVD라 함)과 화염가수분해증착법(Flame Hydrolysis Deposition; 이하 FHD라 함), 이온교환법, 졸겔법, 스퍼터 증착법 등이 주로 사용되어 왔다.Conventional methods of manufacturing silica flat optical waveguides include chemical vapor deposition (CVD), Flame Hydrolysis Deposition (FHD), ion exchange, sol-gel, sputter deposition, etc. This has been used mainly.
이들 방법중 가장 광손실이 적은 우수한 도파로를 만드는 방법으로는 화학기상증착법과 화염가수분해증착법이라고 알려져 있다. 이 두 방법은 실리카평판 도파로에 사용되는 유리막을 구성하는 각각의 재료로서 여러 기체를 사용하거나 또는 여러 가지의 재료용액을 기화시켜 반응기 안에서 화학반응시켜 실리카 평판도파막을 제작하는 방법이다.Among these methods, the best waveguide with the lowest optical loss is known as chemical vapor deposition and flame hydrolysis deposition. These two methods are a method for producing a silica flat waveguide film by chemically reacting in a reactor by using various gases or vaporizing various material solutions as the respective materials constituting the glass film used in the silica flat waveguide.
그러나, CVD방법의 경우에는 고품위의 광도파박막을 얻을 수 있지만 공정시 10∼20㎛ 이상의 후막을 제작하기 위해서는 수십시간 이상의 공정시간을 필요로 하고 균일도가 높은 박막을 제작하기 위한 조건을 찾기가 어렵다.However, in the case of the CVD method, a high-quality optical waveguide film can be obtained, but it is difficult to find a condition for manufacturing a thin film having a high uniformity which requires a process time of several tens of hours or more in order to manufacture a thick film of 10-20 μm or more during the process. .
또한 CVD방법은 주로 전자소자에 응용을 목적으로 개발되어 증착속도가 0.01 - 0.05 ㎛/min 정도로서 매우 낮고 반응관의 오염이 심하며, 박막의 균일성이 낮은 단점이 있다.In addition, the CVD method is mainly developed for the application to electronic devices, the deposition rate is 0.01-0.05 ㎛ / min is very low, the contamination of the reaction tube is severe, the uniformity of the thin film has a disadvantage.
그리고 FHD방법의 경우에는 각각의 재료기체들의 반응에 필요한 활성에너지의 차이가 크고 각각의 반응물의 화염내의 증기압의 차이가 커서 주입된 성분비와는 다른 조성의 박막이 증착되거나 증착된 입자들을 고밀화 시킬 때 휘발성이 강한 첨가물에 의해서 실제 증착된 조성의 성분비와는 크게 달라지게 된다.In the case of the FHD method, the difference in the active energy required for the reaction of each material gas is large and the difference in vapor pressure in the flame of each reactant is large, so that when a thin film having a composition different from the injected component ratio is deposited or the deposited particles are densified The highly volatile additives will vary greatly from the composition ratio of the actual deposited composition.
또한 FHD방법은 광섬유 제작법인 OVD(outer vapor deposition)와 비슷한 방법으로 실리콘 등의 기판에 미세한 실리카 입자를 증착하고 이를 녹여 유리박막을 만든다. 이 방법은 증착속도가 0.2∼1㎛/min 으로 매우 빠르나 미세 실리카 입자를 녹이는 공정이 필요하고 이때 박막에서 결정상 및 상분리가 생기거나 열처리 공정시 발생하는 미립자(particle) 및 먼지등에 의해 박막이 쉽게 오염된다.In addition, the FHD method deposits fine silica particles on a substrate such as silicon and melts them by a method similar to OVD (outer vapor deposition), an optical fiber manufacturing method, to make a glass thin film. This method has a very fast deposition rate of 0.2 ~ 1㎛ / min, but it requires the process of melting fine silica particles, and the thin film is easily contaminated by particles and dust generated during the heat treatment process or crystalline phase and phase separation in the thin film. do.
상기에서 언급한 바와 같이 광통신망, 광 신호처리, 또는 광센서 등에 사용되는 평면형 실리카 광도파로 소자를 화학기상증착법이나 화염가수분해증착방법으로 제작할 경우 많은 공정시간, 공정조건의 복잡함, 결정상 생성 그리고 소자의 식각후 계면의 잔류 물질 및 불균일한 조성층에 의한 계면 접합불량, 광도파로에 인접하여 결정체 및 기공생성등은 완성된 소자의 품질을 저하시킬 뿐 아니라, 생산수율 면에서도 손실을 가져온다.As mentioned above, when the planar silica optical waveguide device used for optical communication network, optical signal processing, or optical sensor is manufactured by chemical vapor deposition or flame hydrolysis deposition method, a lot of processing time, complexity of process conditions, crystal phase formation and After etching, interfacial bonding defects due to residual material and non-uniform composition layers, crystals and pore formation adjacent to the optical waveguide not only degrade the quality of the finished device, but also cause loss in production yield.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 실리카 광도파로의 제작 공정에서 공정시간, 계면 접합불량, 결정상 및 기공 등의 결함들을 제거하기 위하여 FHD방법처럼 증착속도가 빠르면서도 박막을 기판위에 곧바로 증착하는 방법으로서 CVD방법과 FHD방법을 조합하여 산/수소의 불꽃 분위기를 만들고 불꽃속에 SiCl4, POCl3, BCl3, GeCl4등의 재료기체를 흘려넣어 고품위 실리카 광도파로 소자를 제작하기 위한 고온기판 화염가수분해증착법을 이용한 광소자용 평판형 실리카 광도파로 제작방법을 제공하는데 있다.The present invention was devised to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to remove the defects such as process time, interfacial bonding defect, crystal phase and pores in the manufacturing process of silica optical waveguide, as in FHD method. is faster while a combination of a method of depositing directly a film on a substrate CVD method and the FHD method acid / hydrogen to create a flame atmosphere into flowing a material gas such as SiCl 4, POCl 3, BCl 3 , GeCl 4 in the flame high grade silica Disclosed is a method for manufacturing a flat silica optical waveguide for an optical device using a high temperature substrate hydrolysis deposition method for manufacturing an optical waveguide device.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 실리콘기판(100) 위에 실리카 유리박막을 증착하여 하부클래드(110)를 생성하는 하부클래드층 증착단계와; 상기 하부클래드(110) 위에 게르마늄이나 인을 부가적으로 첨가하여 이는 코어 실리카 막의 굴절률이 하부클래드(110)나 상부 클래드 실리카 막의 굴절률보다 크게하여 광이 코어층을 따라서 도파될 수 있도록 실리카 미립자를 증착하여 코어층(120)을 생성하는 코어층 증착단계와; 상기 코어층(120) 위에 크롬(Cr)박막과 같은 건식마스크(dry-etch mask)층(230)을 증착하고 유기감광막(photo-resist;220)을 도포한 다음 광도파로의 2차원 평면 형상을 노광마스크(photo-mask;210)를 이용하여 감광막과 건식마스크층에 사진현상법(photo-lithography)과 습식식각(wet-etch)방법으로 이를 전사(transfer)하는 전사단계와; 상기 전사단계 후에 건식식각(dry-etch)방법을 이용하여 코어 실리카층을 사각형 모양의 채널 광도파로(125)로 식각하는 건식식각단계와; HTS-FHD법을 이용하여 상부 클래드 실리카 미립자층(130)을 증착하는 상부클래드층 증착단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the bottom clad layer deposition step of generating a bottom clad 110 by depositing a silica glass thin film on the silicon substrate 100; Additional germanium or phosphorus is added on the lower clad 110 to deposit silica fine particles so that the refractive index of the core silica film is greater than that of the lower clad 110 or the upper clad silica film so that light can be guided along the core layer. A core layer deposition step of generating a core layer 120; A dry-etch mask layer 230 such as a chromium (Cr) thin film is deposited on the core layer 120, an organic photo-resist 220 is applied, and a two-dimensional planar shape of the optical waveguide is formed. A transfer step of transferring the photosensitive film and the dry mask layer using a photo-mask 210 by photo-lithography and wet-etch; A dry etching step of etching the core silica layer into a rectangular channel optical waveguide 125 by using a dry etching method after the transfer step; It characterized in that the upper clad layer deposition step of depositing the upper clad silica fine particle layer 130 using the HTS-FHD method.
도1은 본 발명에 따른 고온기판 화염가수분해증착법을 이용한 광소자용 평판형 실리카 광도파로 제작방법의 공정도,1 is a process chart of the manufacturing method of the plate-type silica optical waveguide for an optical device using the high temperature substrate hydrolysis deposition method according to the present invention,
도2는 본 발명에 따른 고온기판 화염가수분해증착법을 이용한 광소자용 평판형 실리카 광도파로 제작장치의 개략적인 구성도,2 is a schematic configuration diagram of an apparatus for manufacturing a plate-type silica optical waveguide for an optical device using a high temperature substrate hydrolysis deposition method according to the present invention;
도3은 본 발명에 따른 고온기판 화염가수분해증착법을 이용한 광소자용 평판형 실리카 광도파로 단면의 전자현미경 사진.〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉10: 공기필터 20: 배출팬25: 배출구 30: 토치40: 웨이퍼 50: 고온기판60: X-Y스테이지 70: 컴퓨터100: 실리콘기판 110: 하부클래드120: 코어층 125: 채널 광도파로130: 상부클래드 210: 노광마스크220: 유기감광막 230: 건식마스크층3 is an electron micrograph of a cross section of a plate-shaped silica optical waveguide for an optical device using a high temperature substrate flame hydrolysis deposition method according to the present invention. <Description of the reference numerals in the drawings> 10: Air filter 20: Discharge fan 25: Outlet port 30: torch 40: wafer 50: high temperature substrate 60: XY stage 70: computer 100: silicon substrate 110: lower clad 120: core layer 125: channel optical waveguide 130: upper clad 210: exposure mask 220: organic photosensitive film 230: dry mask layer
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 고온기판 화염가수분해증착법을 이용한 광소자용 평판형 실리카 광도파로 제작방법에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a plate type silica optical waveguide for an optical device using the high temperature substrate hydrolysis deposition method of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 발명에 따른 고온기판 화염가수분해증착법을 이용한 광소자용 평판형 실리카 광도파로 제작방법의 공정도이고, 도2는 본 발명에 따른 고온기판 화염가수분해증착법을 이용한 광소자용 평판형 실리카 광도파로 제작장치의 개략적인 구성도이며, 도3은 본 발명에 따른 고온기판 화염가수분해증착법을 이용한 광소자용 평판형 실리카 광도파로 단면의 전자현미경 사진이다.상기 도1 내지 도3을 참조하면, 실리콘기판(100) 위에 실리카 유리박막을 증착하여 하부클래드(110)를 생성하는 하부클래드층 증착단계와, 상기 하부클래드(110) 위에 게르마늄이나 인을 부가적으로 첨가하여 이는 코어 실리카 막의 굴절률이 하부클래드(110)나 상부 클래드 실리카 막의 굴절률보다 크게하여 광이 코어층을 따라서 도파될 수 있도록 실리카 미립자를 증착하여 코어층(120)을 생성하는 코어층 증착단계와, 상기 코어층(120) 위에 크롬(Cr)박막과 같은 건식마스크(dry-etch mask)층(230)을 증착하고 유기감광막(photo-resist;220)을 도포한 다음 광도파로의 2차원 평면 형상을 노광마스크(photo-mask;210)를 이용하여 감광막과 건식마스크층에 사진현상법(photo- lithography)과 습식식각(wet-etch)방법으로 이를 전사(transfer)하는 전사단계와, 상기 전사단계 후에 건식식각(dry-etch)방법을 이용하여 코어 실리카층을 사각형 모양의 채널 광도파로(125)로 식각하는 건식식각단계와, HTS-FHD법을 이용하여 상부 클래드 실리카 미립자층(130)을 증착하는 상부클래드층 증착단계로 이루어진다.상기 각 실리카 미립자층 증착시에 CVD방법이나 FHD방법을 사용할때 실리카 미립자층 하부의 실리카 유리막이나 기판간 계면에 공정 잔여물이나 응력 등이 쉽게 존재하게 된다. 이와같은 공정상의 요인들로 인하여 실리카 광도파로 제작공정시에 계면의 접합이 불량해지며 광도파로에 인접하여 결정상이나 기공 형성 등의 직접적인 원인이 된다.보통 상부 클래드 층은 15 내지 20 미크론 이상의 두꺼운 막으로서 증착 및 고밀화 공정 시간이 많이 소비되고 특히, 고밀화 공정시에 실리카 미립자가 상부에서 부터 녹게되면 기공이나 결정상 등의 결함들이 쉽게 생성되며 이는 광도파로 소자의 성능을 저하시킬 뿐만 아니라 심한 경우에는 제작된 소자를 폐기시켜야 하는 등의 시간대비 생산률 및 생산수율 손실을 가져온다.따라서 상기와 같은 단점을 극복하기 위해 본 발명에서는 고온기판 화염가수분해증착법(High Temperature Substrate and Flame Hydrolysis Depostion; 이하 HTS-FHD라 칭함)으로 고온의 기판 및 산/수소 불꽃으로 박막을 직접 증착함으로서, FHD방법과는 달리 실리카 입자(soot)를 녹이는 과정이 없으므로 경제적이고, 불을 움직여가며 증착하므로 웨이퍼 부위별로 증착되는 박막의 두께와 굴절률을 조절할 수 있다.여기서 SiCl4및 다른 첨가물(dopant)의 유량을 증가시키면 증착률이 0.57 ㎛/min 이상으로 높아지는데, 이는 다른 CVD방법(APCVD: 0.1 ㎛/min, LPCVD: 0.01㎛/min)보다 훨씬 높아서 두꺼운 박막을 만드는데 특히 유리하다.또한 박막의 굴절률은 GeCl4의 유량을 조절하여 상대굴절률차를 1.5% 이상 까지 변화시킬 수 있어서 광집적회로용 도파박막을 만드는데 유용하다.특히 화염가수분해 증착에서는 흡착된 -OH 등에 의해 생성되는 수화물에 의한 결정상이 생성되거나, 상부클래드 실리카미립자의 증착시에 도파로 코어주변 및 바닥에 붕소(B), 인(P)이 과량 함유된 불균일한 조성의 영역이 생성되고(이는 기판온도와 식각 코어의 표면형상에 따른 실리카 미립자의 증착 방향이나 미립자 증착시 계면 유체의 역학적 특성 등에 크게 의존함), 이들의 고밀화 공정시 휘발하거나 녹는 온도의 차이 및 조성에 따른 응력차에 의하여 생기는 결함이 발생하게 된다.그러나, HTS-FHD방법을 이용하여 광도파박막을 제작할때는 흡습성이 강한 첨가물의 증착과 동시에 유리박막으로 바뀌기 때문에 상기의 문제점을 완전하게 제거할 수 있다.상기 도2는 HTS-FHD방법을 실행하기 위한 장치로서 상부 일측면에 외부의 공기 중의 불순물을 제거하기 위한 공기필터(10)와, 그 타측면에 연소된 공기를 배출하는 배출팬(20)과 배출구(25)과 구비되고, 그 내부에는 외부의 산/수소를 공급받아 1000℃이상 가열하는 토치(30)와, 상기 토치(30)에 의해 가열 증착되는 웨이퍼(40)와, 상기 웨이퍼(40)에 의해 증착되는 고온기판(50)과, 상기 고온기판(50)의 위치를 조절하기 위한 X-Y스테이지(60)와, 상기 X-Y스테이지(60)를 외부에서 정밀하게 조절하기 위한 컴퓨터(70)로 구성된다.즉, 상기와 같은 장치는 광도파박막을 제작할 때에 생기는 결함을 크게 줄일 수 있고, 또한 증착과 동시에 고밀화를 수행할 수도 있어 공정시간을 크게 단축할 수 있으며, 시료의 이동없이 재료의 증착과 고밀화 열처리를 동시에 수행할 수 있게 된다.도3은 본 발명에 따른 게르마늄이 첨가된 BPSG(Boron-Phosphorus-Silica-Glass) 도파박막의 단면으로 실리콘 기판위에 게르마늄이 첨가된 BPSG층이 균일하게 증착되었음을 보여준다.1 is a process diagram of a method for manufacturing a plate type silica optical waveguide for an optical device using the high temperature substrate hydrolysis deposition method according to the present invention, Figure 2 is a plate type silica optical waveguide for an optical device using the high temperature substrate hydrolysis deposition method according to the present invention 3 is an electron micrograph of a cross section of a flat silica optical waveguide for an optical device using a high temperature substrate flame hydrolysis deposition method according to the present invention. Referring to FIGS. 1 to 3, a silicon substrate The lower clad layer deposition step of depositing a silica glass thin film on the (100) to produce a lower clad 110, and additionally adding germanium or phosphorus on the lower clad 110, which is the refractive index of the core silica film is the lower clad ( 110) or greater than the refractive index of the upper clad silica film so that light can be guided along the core layer to deposit silica particles A core layer deposition step of generating a fish layer 120, a dry-etch mask layer 230 such as a chromium (Cr) thin film is deposited on the core layer 120 and an organic photoresist (photo-resist) 220 ) And then apply the 2D planar shape of the optical waveguide to the photosensitive film and the dry mask layer using a photo-mask 210 by photolithography and wet-etch. A transfer step of transferring, a dry etching step of etching the core silica layer with a rectangular channel optical waveguide 125 by using a dry-etch method after the transfer step, and a HTS-FHD method. A top clad layer deposition step of depositing the upper clad silica fine particle layer 130 by using the CVD method or the FHD method at the time of depositing each of the silica fine particle layer process at the interface between the silica glass film or the substrate under the silica fine particle layer Residue or stress can be easily It is. Due to these process factors, the interface bonding becomes poor during the silica optical waveguide fabrication process and is a direct cause of crystal phase or pore formation adjacent to the optical waveguide. Usually, the upper clad layer is a thick film of 15 to 20 microns or more. As the deposition and densification process takes a lot of time, in particular, when the silica particles are melted from the top during the densification process, defects such as pores and crystal phases are easily generated, which not only degrades the performance of the optical waveguide device but also produces This results in loss of production rate and yield over time, such as the need to discard the device. Thus, in order to overcome the above disadvantages, the present invention provides a high temperature substrate hydrolysis deposition method (hereinafter referred to as HTS-FHD). Direct deposition of thin films with hot substrates and acid / hydrogen flames As, FHD method, unlike and because there is no process to dissolve the silica particles (soot) economy, deposited gamyeo moving the fire, because it can adjust the thickness and refractive index of the thin film is deposited by the wafer area where SiCl 4 and other additives (dopant) Increasing the flow rate of MgO increases the deposition rate to more than 0.57 μm / min, which is much higher than other CVD methods (APCVD: 0.1 μm / min, LPCVD: 0.01 μm / min), which is particularly advantageous for making thick films. The refractive index can change the relative refractive index difference by more than 1.5% by controlling the flow rate of GeCl 4 , which is useful for making waveguide film for optical integrated circuit. Especially in flame hydrolysis deposition, crystal phase by hydrate produced by adsorbed -OH etc. Or a region of non-uniform composition containing excessive amounts of boron (B) and phosphorus (P) at the periphery of the waveguide core and at the bottom during deposition of the upper clad silica fine particles. (It depends largely on the deposition direction of silica fine particles according to the substrate temperature and surface shape of the etch core or the mechanical properties of the interfacial fluid when the fine particles are deposited), and the stress difference according to the difference and composition of the volatilization or melting temperature during these densification processes However, when the optical waveguide film is manufactured by using the HTS-FHD method, the above problem can be completely eliminated since the film is converted into a glass film at the same time as the deposition of a hygroscopic additive. 2 is an apparatus for executing the HTS-FHD method, the air filter 10 for removing impurities in the outside air on one side of the upper side, the discharge fan 20 and the outlet port for discharging the burned air on the other side thereof ( 25), the torch 30, which is supplied with an external acid / hydrogen and heated at 1000 ° C or higher, the wafer 40 heated and deposited by the torch 30, and A high temperature substrate 50 deposited by the wafer 40, an XY stage 60 for adjusting the position of the high temperature substrate 50, and a computer for precisely controlling the XY stage 60 from the outside. In other words, the above-described apparatus can greatly reduce the defects generated during the manufacture of the optical waveguide film, and can also perform densification at the same time as the deposition, thereby greatly shortening the process time and moving the sample. The deposition of the material and the densification heat treatment can be performed simultaneously. FIG. 3 is a cross-sectional view of a BPSG (Boron-Phosphorus-Silica-Glass) waveguide film containing germanium according to the present invention. It shows that it is deposited uniformly.
HTS-FHD방법을 이용한 증착 및 고밀화 방법으로 실리콘을 기판으로 하는 광도파 박막, 광도파로 및 광도파로 소자를 제작하는 공정에서 도파로 하부 클래드 및 코어를 증착하거나 또는 상부 클래드 실리카 유리박막 증착공정 시에 본 발명의 간단한 장치를 이용하여 공정을 수행함으로서 기존의 CVD 및 FHD를 사용한 방법에 비해서 많은 공정시간의 단축 및 결정상, 기공, 계면 접합불량 등의 결함들을 제거할 수 있고, 기존의 박막 제작방법에 비해 고밀화를 증착장치 안에서 증착과정중에 수행함으로서 소자제작의 경제성을 높이고 또한 소자 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 생산 수율을 증가시킴으로서 경제성 있는 실리카 광도파로 소자를 제작하는 것이 가능하다.In the process of fabricating the optical waveguide thin film, the optical waveguide and the optical waveguide device based on silicon by the deposition and densification method using the HTS-FHD method, the lower cladding and the core of the waveguide, or the upper clad silica glass thin film deposition process By carrying out the process using the simple device of the invention, it is possible to shorten the process time and eliminate defects such as crystal phase, pores, and interface defects, compared to the method using the conventional CVD and FHD. By performing the densification in the deposition process during the deposition process, it is possible to manufacture economical silica optical waveguide devices by increasing the economical efficiency of device fabrication and improving device performance as well as increasing production yield.
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KR950017858A (en) * | 1993-12-16 | 1995-07-20 | 양승택 | Highly homogeneous silica thin film forming device |
JPH08313748A (en) * | 1995-05-16 | 1996-11-29 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Producing device for oxide glass film |
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---|---|---|---|---|
JPH03119305A (en) * | 1989-10-03 | 1991-05-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Production of optical waveguide film |
JPH05157925A (en) * | 1991-12-06 | 1993-06-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Quartz optical waveguide and production thereof |
JPH07149526A (en) * | 1993-11-25 | 1995-06-13 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Method for forming porous glass layer for optical waveguide |
KR950017858A (en) * | 1993-12-16 | 1995-07-20 | 양승택 | Highly homogeneous silica thin film forming device |
JPH08313748A (en) * | 1995-05-16 | 1996-11-29 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Producing device for oxide glass film |
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