KR100211985B1 - 하이브리드 광집적회로용 마이크로 거울, 그의 제조방법, 마이크로 거울-광검출기 어셈블리 및 광수신용 하이브리드 광집적회로 어셈블리 - Google Patents

하이브리드 광집적회로용 마이크로 거울, 그의 제조방법, 마이크로 거울-광검출기 어셈블리 및 광수신용 하이브리드 광집적회로 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 광집적회로 장치에서 광섬유 또는 광도파로로부터 기판 표면과 평행하게 방출된 빛을 기판 표면 위로 굴절시켜 표면실장법으로 기판에 부착된 평면수광형 광검출기의 활성영역으로 입사시키는 마이크로 거울, 그의 제조방법과, 마이크로 거울과 광검출기를 일체화한 마이크로 거울-광검출기 어셈블리,및 마이크로 거울-광검출기 어셈블리를 하이브리드 기판 상의 광도파로와 정렬시켜 부착하여 구성한 광수신용 하이브리드 광집적회로 어셈블리에 관한 것이다.
본 발명에 따른 마이크로 거울(20)은, 하이브리드 광집적회로의 광경로 변환용 거울에 있어서, 실리콘 기판의 일측 중앙부에, 거울면(21)으로의 역할을 하는 경사면을 구비한 브이홈(22)이 형성된 것을 특징으로 하며, 상기한 마이크로 거울 장치(20)위에 포토다이오드 등의 광검출기를 부착시켜 마이크로 거울 - 광검출기 어셈블리가 구성되고, 상기한 마이크로 거울-광검출기 어셈블리를 또 다른 기판 상의 광도파로 맞은 편에 부착시켜 상기한 광도파로에서 기판 표면과 평행하게 방출된 빛이 상기한 장치의 거울면에서 기판 위로 반사되어 광검출기에 입사되게 형성함으로써, 본 발명의 광수신용 하이브리드 광집적회로 어셈블리가 구성된다.

Description

하이브리드 광집적회로용 마이크로 거울, 그의 제조방법, 마이크로 거울-광검출기 어셈블리 및 광수신용 하이브리드 광집적회로 어셈블리
본 발명은 하이브리드 광집적회로용 마이크로 거울, 그의 제조방법, 마이크로 거울-광검출기 어셈블리 및 광수신용 하이브리드 광집적회로 어셈블리에 관한 것으로, 특히, 하이브리드 광집적회로 장치에서 광섬유 또는 광도파로로부터 기판 표면과 평행하게 방출된 빛을 기판 표면위로 굴절시켜 표면 실장법으로 기판에부착된 평면수광형 광검출기의 활성영역으로 입사시키는 마이크로 거울, 그의 제조방법과, 마이크로 거울과 광검출기를 일체화한 마이크로 거울-광검출기 어셈블리, 및 마이크로 거울-광검출기 어셈블리를 하이브리드 기판 상의 광도파로와 정렬시켜 부착하여 구성한 광수신용 하이브리드 광집적회로 어셈블리에 관한 것이다.
최근, 정보통신의 고속화 및 광대역화 요구에 따라, 광통신에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이에 따라 광통신에 필수적인 광송신 장치 및 광 수신 장치의 개발이 끊임없이 요구되고 있다.
일반적으로, 광소자를 집적화하는 방식에는 OEIC(optical electronic integrated circuit) 방식과 하이브리드(hybrid) 방식의 2가지가 있다. 이중에서, 하이브리드 방식은 개별소자들의 확립된 제작기술과 성능을 최대로 활용, 유지하면서 집적화에 따른 소형 저가의 이득을 얻을 수 있으므로, 현재 가장 유력한 집적화 방식이다.
상기한 하이브리드 방식에 의해 집적된 하이브리드 광집적회로는, 기판, 흔히 실리콘 웨이퍼 등에 반도체 레이저 및 반도체 광검출기 등의 전광 및 광전 변환소자와, 광섬유, 광도파로, 간섭계, 필터 등의 수동 광부품 등을 표면실장법으로 집적화하여 구성된다.
이때, 광검출기는 광 신호를 전기 신호로 변환하는 광수신 장치의 구성 부품으로서, 빛으르 감지하는 활성영역이 보통 기관의 표면에 넓게 분포하고 있어, 빛이 표면과 수직방향으로 입사되어야 수신이 가능하다.
또한, 하이브리드 광집적회로의 가장 기본적인 구성 부품 중에서 광도파로 및 광섬유 등은 광도파로의 단면으로부터 빛을 방출하므로, 기관에 직접 제작되거나 표면실장법에 의해 기판에 부착된 경우, 이들로부터 방출되는 빔은 통상 기판과 평행하게 진행된다.
이와 같이 기판과 평행하게 진행하는 빛을 표면 수광소자인 광검출기가 수신하기 위해서는, 광검출기를 기판 표면에 세워서 빛이 활성 영역에 직접 입사되게 하거나, 다른 방법으로는, 경사지게 놓인 거울에 빛을 반사시키는 등 빛의 진행경로를 기판과 수직되게 전환한 다음에, 광검출기의 활성층을 아래로 향하게 하여 반사거울 위에 부착함으로써 빛을 수신하게 할 수 있다.
이러한 용도로 사용하기 위한 거울은, 그 두께가 수십 미크론 정도로서 광검출기 아래에 용이하게 들어갈 수 있어야 하고, 크기 역시 수백 미크론 이하로서 소형이어야 하기 때문에, 보통 비등방성 에칭된 실리콘 브이흠(V-groove)의 측면을 거울면으로 사용하는 실리콘 기판과, 실리카, 폴리머 등의 소재로 만들어진 도파로의 측면을 경사지게 식각함으로써 제조된다.
이중에서, 이방성 에칭된 브이흠을 사용한, 종래기술에 따른 마이크로 거울 장치 및 그 사용실태를 제1도에서 참조하여 설명하면, 먼저, 실리콘 웨이퍼 등의 기판(1) 상에 광도파로(2) 또는 광섬유가 기판(1)에 직접 형성되거나 별도로 제작되어 부착되고, 기판(1)위에 거울(4)의 반사면(5)이 광도파로(2)의 코어(8)와 마주보도록 정렬하여 코어(8)의 바로 앞에 부착시킨다.
또한, 광검출기(6)를 거울(4) 위에 배치시키기 위하여, 상기 기판(1) 상에 통상 광도파로(2)와 동일한 물질로 제조된 받침대(3)를 세우고 그 위에 광검출기(6)를 부착시킨다.
이때, 광도파로(2)에서 방출되어 거울(4)의 반사면(5)에서 굴절된 빔축이 광검출기(6)의 활성영역(7)과 일치되도록, 광검출기(6)를 거울(4)의 반사면(5)과 광도파로(2)에 대해 각각 정렬하여야 한다.
상기한 종래기술에서는, 광검출기(6)의 하부에 거울(4)이 놓여져야 하고, 받침대(3)는 통상 광도파로의 두께와 비슷한 40∼60㎛ 정도이므로, 거울(4)의 두께 역시 매우 얇아야 한다.
따라서, 두께가 얇은 실리콘 박편으로 이루어진 거울(4)은 부스러지기 쉬우므로, 그 취급이 까다롭게 되는 원인이 된다.
또한, 제1도에서와 같이, 복수개의 광도파로(2)와 광검출기(6)로 구성된 어레이 장치인 경우에는, 이들 각각에 대해 거울을 별도로 사용하는 것은 불가능하고, 제 1 도에 도시된 바와 같이, 하나의 거울(4)을 공통으로 사용하는 것이 바람직한데, 이때, 하나의 도파로에서 방출된 빛이 거울(4)의 거울면(5)에서 반사되는 과정에서, 해당되는 광검출기 이외의 인접한 다른 광검출기로 원하지 않는 빛이 반사되어, 혼선이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
한편, 상기한 종래기술에 있어서, 광검출기(6)를 구동시키기 위해서는, 광검출기(6)의 활성영역(7)에 전기신호를 공급하여야 하는데, 이를 위한 종래기술의 일 실시예를 제2(a)도를 참조하여 설명하면, 기판(1)위에 제1도에서와 같은 받침대(3)를 형성하고, 받침대(3)와 인접한 부위에 받침대(3)의 높이와 비슷한 납 등의 물질로 이루어진 솔더범프(10)를 형성시킨다.
상기한 솔더범프(10)의 하부에는 금속 패드(9)가 위치하고, 이들 중 일부의 패드는 상기한 기판(1)으로부터 외부와의 전기적 연결이 용이한 위치까지 연결된다.
또 한편으로는, 광검출기(6) 표면의 상기한 기판(1)의 솔더범프(10)와 대응되는 위치에 금속 패드(9)를 형성한다.
이들 금속 패드(8)의 일부는 상기 기판(1)과 같이 광검출기(6)의 활성영역(7)과 전기적으로 연결된다. 이와 같은 광검출기(6)를 상기한 기판(1)의 받침대(3) 위에 배치한 다음에, 솔도가 용융되는 온도까지 상기 기판(1)을 가열하게 되면, 제2(b)도에 도시된 바와 같이, 용융된 솔더범프(10)가 광검출기(6)의 금속 패드(8)와 접촉하여 본딩을 형성하게 되어, 광검출기(6)의 기계적인 부착과 전기적인 연결이 동시에 달성된다.
그러나, 상기한 종래기술에서는, 먼저, 상기 기판(1)에 높이가 받침대(3)와 거의 같은 솔더범프(9)를 형성시켜야 하는데, 그 높이가 수십 미크론으로 매우 높기 때문에, 통상적인 반도체 제조공정으로는 제조가 어렵고, 또한, 받침대(3)와 광검출기(6) 사이의 마찰에 따라, 용융된 솔더범프(10)의 표면장력에 의한 광검출기(6)의 자동정렬 기능이 제대로 발휘되지 않아, 광검출기(6)의 수평적인 위치를 정렬하는 것이 매우 어렵다는 문제점이 있었다.
따라서, 이러한 복잡한 제조공정과 조립 상의 난점은 전체적인 광수신용 장치의 제조수율을 저하시게 됨은 물론, 제조단가를 상승시키는 요인이 된다.
결국, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 제 1 목적은, 광검출기가 부착되는 종래의 받침대와 거울을 일체화함으로써, 부품수를 감소시키고 조립을 용이하게 이룰 수 있도록 하는, 하이브리드 광집적회료용 마이크로 거울을 제공함에 있다.
본 발명의 제 2 목적은, 상기한 본 발명의 하이브리드 광집적회로용 마이크로 거울을 간단하고도 경제적으로 제조할 수 있는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 제 3 목적은, 상기한 본 발명의 마이크로 거울에, 광검출기의 활성영역을 아래로 향하게 부착하여, 소자를 구동시키는데 필요한 전극을 용이하게 외부로 이끌어낼 수 있도록, 마이크로 거울과 광검출기를 일체로 구성한 마이크로 거울-광검출기 어셈블리를 제공함에 있다.
본 발명의 제 4 목적은, 광검출기와 광도파로 또는 광섬유의 광결합시, 광검출기와 광도파로 또는 광검출기와 광섬유 사이의 광 정렬을 용이하게 이룰 수 있도록, 상기한 본 발명의 마이크로 거울-광검출기 어셈블리를 하이브리드 기판 상에 부착하여 구성한 광수신용 하이브리드 광집적회로 어셈블리를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 제 5 목적은, 거울면 어레이를 동일한 기판에 형성시키더라도, 인접한 광검출기로 빛이 스며드는 간섭효과를 대폭적으로 줄일 수 있는, 광수신용 하이브리드 광집적회로 어셈블리를 제공함에 있다.
제1도는 종래 기술에 따른 마이크로-거울 장치 및 그 사용실태를 도시한 사시도.
제2(a)도 및 제2(b)도는 종래기술에 따른 마이크로-거울을 사용하여 광수신용 어셈블리를 구성할 경우, 광검출기의 부착과정을 도시한 단면도.
제3(a)도는 본 발명의 바람직한 실시에에 따른 마이크로-거울 장치의 사시도.
제3(b)도는 제2(a)도에 도시된 본 발명의 마이크로-거울 장치 상에 광검출기를 부착하는 과정을 나타낸 사시도.
제3(c)도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광수신용 하이브리드 광집적회로 어셈블리의 사시도.
제3(d)도는 제3(c)도에 도시된 본 발명의 광수신용 하이브리드 광집적회로 어셈블리에 대한 작동원리를 나타낸 단면도.
제4도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 거울면 어레이를 구비한 광수신용 하이브리드 광집적회로 어셈블리에 대한 사시도.
제5(a)도내지 제5(e)도는 본 발명의 마이크로-거울 장치에 대한 제조과정을 나타낸 단면도 및 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 기관 2,51 : 광도파로
3,52,62 : 받침대 4 : 거울
5 : 반사면 6,30 : 광검출기
7,31 : 광검출기의 활성영역 8 : 광도파로의 코어
9,24,33 : 금속 패드 10,23 : 솔더 범프
20 : 마이크로-거울 21 : 거울면
22 : 브이홈 22a,72 : 브이홈 틈새
24a, 32 : 금속 패턴 24b : 솔더 패드
24c : 와이어 본드 패드 25 : 실리콘 웨이퍼
25a : 기판의 밑면 26 : 브이홈의 측벽
27 : 보호 물질 28 : 금속막
29 : 절개선 40 : 마이크로 거울 - 광검출기 어셈블리
50,60 : 하이브리드 기판 52 : 레이저 빔
61 : 어레이 광도파로 70 : 거울 몸체
71 : 거울면 어레이
상기한 목적을 달성하는, 본 발명에 따른 하이브리드 광집적회로 마이크로 거울은,
하이브리드 광집적회로의 광경로 변환용 거울에 있어서,
실리콘 기판의일측 중앙부에, 거울면으로의 역할을 하는 경사면을 구비한 브이흠이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드 광집적회로 마이크로 거울의 제조방법은,
실리콘 웨이퍼의 상하면에 전기적 절연 및 이방성 식각용액에 대해 내식각성을 갖는 보호물질을 도포하고, 소정의 브이홈 식각 패턴을 형성한 다음, 식각하여 실리콘 웨이퍼 상에 브이흠을 형성하는 단계와,
상기한 실리콘 웨이퍼의 밑면에 상기한 브이흠의 하단 일부가 노출되도록,
상기한 실리콘 웨이퍼의 밑면을 연마하는 단계와,
상기한 브이흠의 중앙을 지나도록, 상기한 실리콘 웨이퍼를 절단하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로 거울-광검출기 어셈블리는,
실리콘 기판의 일측 중앙부에, 거울면으로의 역할을 하는 경사면을 구비한 브이흠이 형성된, 마이크로 거울 위에,
광검출기의 활성영역이 상기한 마이크로 거울의 거울면을 향하도록, 상기 거울 위에 광검출기를 부착하여 일체로 구성한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일면에 따른 광수신용 하이브리드 광집적회로 어셈블리는, 실리콘 기판의 일측 중앙부에 거울면으로의 역할을 하는 경사면을 구비한 브이흠이 형성된 마이크로 거울 위에, 광검출기의 활성영역이 상기한 마이크로 거울의 거울면을 향하도록, 상기 거울 위에 광검출기를 부착하여 일체로 구성한 마이크로 거울-광검출기 어셈블리를,
또 다른 기판 상에 구비된 광도파로 또는 광섬유의 코어 맞은편에 부착하고, 상기한 광도파로 또는 광섬유로부터 상기한 기판의 표면에 평행하게 방출된 빛이 상기한 마이크로 거울의 거울면에서 기판 위로 반사되어 상기한 광검출기에 입사되게 구성한 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 또 다른 일면에 따른, 광수신용 하이브리드 광집적회로 어셈블리는,
실리콘 기판의 일측에 거울면으로의 역할을 하는 다수의 경사면을 구비한 다수의 브이흠으로 이루어진 겅루면 어레이를 광도파로 어레이 또는 광섬유 어레이의 코어들과 동일한 간격으로 형성한 마이크로 거울 몸체 위에, 광검출기의 다수의 활성영역이 상기한 마이크로 거울 몸체의 거울면 어레이를 향하도록, 상기 거울 몸체 위에 광검출기를 부착하여 일체로 구성한 마이크로 거울-광검출기 어셈블리를,
또 다른 기판 상에 구비된 다수의 광도파로 어레이 또는 광섬유 어레이의 코어 맞은편에 부착하고, 상기한 광도파로 어레이 또는 광섬유 어레이로부터 상기한 기판의 표면에 평행하게 방출된 빛이 상기한 거울 몸체의 거울면 어레이에서 기판 위로 반사되어 상기한 광검출기에 입사되게 구성한 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 하이브리드 광집적회로용 마이크로 거울, 그의 제조방법, 마이크로 거울-광검출기 어셈블리 및 광수신용 하이브리드 광집적회로 어셈블리에 대하여 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
제3(a)도는 본 발명의 바람직한 실시에에 따른 마이크로 거울 장치의 사시도이고, 제3(b)도는 제3(a)도에 도시된 본 발명의 마이크로 거울 장치 상에 광검출기를 부착하는 과정을 나타낸 사시도이며, 제3(c)도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광수신용 하이브리드 광집적회로 어셈블리의 사시도이고, 제3(d)도는 제3(c)도에 도시된 본 발명의 광수신용 하이브리드 광집적회로 어셈블리에 대한 작동원리를 나타낸 단면도이다.
제2(a)도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 마이크로 거울(20)은, 비등방성 식각으로 형성된 브이자 형태의 흠, 즉, 브이흠(22)의 측벽으로 만들어진 거울면(21)을 구비한다.
이때, 거울(20)에 광검출기를 기계적으로 부착하며 광검출기에 전기적인 신호를 인가하는데 필요한 다수의 솔더범프(23)과 금속 패드(24)가 상기한 거울(20)의 상면에 추가로 구비될 수 있다.
상기한 본 발명의 마이크로 거울(20)은 그 위에 광검출기를 직접 부착하여 마이크로 거울-광검출기 어셈블리를 구성하게 되는데, 제3(b)도를 참조하여 설명하면, 광검출기(30)의 활성영역(31)이 소자의 표면에 존재하고, 상기한 거울(20)의 기판 상에 형성된 다수의 솔더 범프(23)와 위치적으로 서로 대응되는 다수의금속 패드(33)가 형성되어 있으며, 이들 중 일부는 금속 패턴(32)을 통하여 광검출기(30)의 활성영역(31)과 전기적으로 연결되어 있는 광검출기(30)를, 그 활성영역(31)이 상기한 거울(20)의 거울면(21)을 향하도록 하여 상기한 거울(20)에 부착시킨다.
이때, 마이크로 거울(20)위에 광검출기(30)를 부착시, 광소자의 기계적인 부착과 전기적 연결을 동시에 달성하기 위하여, 플립칩 본딩법에 의해 광검출기(30)를 마이크로 거울(20) 위에 부착하는 것이 바람직하다.
또한, 상기한 마이크로 거울(20)의 기판 표면에 광검출기(30)를 부착시킬 때, 광검출기(30)의 정렬을 보다 용이하게 하기 위하여, 상기한 마이크로 거울(20)의 상부 표면에 광검출기 정렬용 마크를 추가로 형성할 수도 있다.
상기한 방법으로 형성된 마이크로 거울-광검출기 어셈블리는, 또 다시 광도파로 또는 광섬유 등이 구비된 하이브리드 기판 상에 조립되어, 기판과 평행하게 방출되는 빛을 광검출기에서 수신하는 기능을 수행하게 된다.
이를 제3(c)도를 참조하여 상세히 설명하면, 마이크로 거울-광검출기 어셈블리(40)는 하이브리드 기판(50)상의 광도파로(51) 또는 광섬유의 바로 앞에 놓여지는데, 이때 효율적인 광결합을 위하여, 광도파로(51) 및 광도파로(51)와 동일하게 제조된 받침대(52) 등을 이용하여 상기한 마이크로 거울-광검출기 어셈블리(40)의 거울면(21)을 광도파로(51)와 적절히 정렬시킬 수 있다.
특히 제2(a)도에 도시된 바와 같이, 상기한 마이크로 거울-광검출기 어셈블리(40)의 거울면(21) 하부에 절개된 브이흠 틈새(22a) 내에 광도파로(51)가 삽입되도록 함으로써, 상기한 받침대(52) 등의 도움 없이도 광도파로(51)와 거울면(21)을 간단히 정렬시키는 것도 가능하다.
이때, 상기한 기판(50)으로는 겨렁 방향이 (100)인 실리콘 웨이퍼를 사용하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 정렬된 마이크로 거울-광검출기 어셈블리(40)는 솔더, 에폭시 등에 의해 하이브리드 기판(50)에 적절히 본딩되어, 광도파로(51), 마이크로 거울(20) 및 광검출기(30)로 이루어지는 광수신용 하이브리드 광집적회로 어셈블리를 구성하게 된다.
상기한 광도파로(51)로부터 방출된 평행광이 광검출기(30)의 활성영역(31)으로 전달되는 원리를 제3(d)도를 참조하여 설명하면, 광도파로(51)에서 하이브리드 기판(50)의 표면과 평행하게 방출된 레이저 빔(53)은 마이크로 거울(20)의 경사진 거울면(21)으로 입사되고, 거울면(21)의 수평면에 대한 경사 각도에 따라 상향으로 반사된 후, 광검출기(30)의 활성영역(31)으로 입사됨으로써, 수평적으로 방출된 빛을 수직으로 반사시키는 거울 작용을 수행하게 된다.
제4도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 거울면 어레이를 구비한 광수신용 하이브리드 광집적회로 어셈블리에 대한 사시도로서, 광도파로 어레이(61)로부터 방출된 빛을 평면 수광형 광검출기 어레이(80)로 전달하기 위하여, 하나의 거울 몸체(70)에 광도파로 어레(61)와 동일한 간격으로 거울면 어레이(71)를 동시에 형성하여, 본 발명에 따른 마이크로 거울의 효율성을 높인 경우를 도시한 것이다.
이때, 상기한 거울면 어레이(71)와 광도파로 어레이(61)의 효율적인 정렬을 위하여, 하이브리드 기판(60) 상에 상기한 광도파로(61)와 동시에 형성된 받침대(62)를 사용하여도 무방하지만, 본 발명의 장점을 활용하여, 절개된 브이홈 틈새(72)에 각각의 광도파로를 삽입하는 것이 보다 효율적이다.
이때, 광검출기로부터의 전기적 연결을 위한 금속 패드, 기계적인 부착과 동시에 전기적인 연결을 위한 솔더 범프 등은 단일 거울면을 가진 마이크로 거울의 경우에서와 동일한 방법으로 채용될 수 있다.
또한, 상기한 광검출기로는, 상기한 바와 같은 광검출기 어레이(80)를 사용하는 것이 바람직하나, 복수개의 개별적인 광검출기를 사용하여도 무방하다. 동일하게, 상기한 광도파로 어레이(61) 대신에 광섬유 어레이인 경우에도, 본 발명의 거울면 어레이(71)를 가진 마이크로 거울(70)이 채용될 수 있다.
제5(a)도 내지 제5(e)도는 본 발명의 마이크로 거울 장치에 대한 제조과정을 나타낸 단면도 및 사시도이다.
먼저, 제5(a)도를 참조하면, 결정 방향이 (100) 또는 (110), 바람직하게는 (100)인 실리콘 웨이퍼(25)의 상하면에 전기적 절연 및 이방성 식각용액에 대해 내식각성을 갖는 보호물질(27)을 상기한 실리콘 기판(25)이 상하면에 도표하고 통상적인 반도체 제조공정에 의해 소정의 브이흠 식각 패턴을 형성한 다음, KOH 또는 EDP 등의 비등방성 실리콘 식각용액 중에서 에칭하여, 상기한 실리콘 웨이퍼(25)의 중앙부에 소정의 브이흠(22)을 형성한다.
그후, 광검출기를 마이크로 거울의 몸체에 부착시킬 때, 기계적인 부착과 전기적인 연결을 동시에 수행하기 위한 다수의 금속 패턴(24a)과 솔더 패드(24b)를 추가로 형성할 수 있다.
또한, 상기한 브이흠 측벽(26)에서의 빛의 반사를 좋게 하기 위하여, 브이흠(22)의 측벽(26)에 금속막(28)을 증착시키는 것도 무방하다. 또한, 상기한 브이흠(22)과 금속 패턴(24a)의 형성 순서는 바뀌어도 무방하다.
제5(d)도는 실리콘 웨이퍼(25)상에 브이흠(22)과 솔더패드(24b) 및 금속 패턴(24a)이 형성된 기관을 나타낸 사시도이다. 여기서, 금속 패턴(24a)의 일측은 솔더패드(24b)와 연결되고, 타측은 와이어 본드 패드(24c)에 연결되어, 광검출기를 외부와 전기적으로 연결시키는 역할을 한다.
다음에, 제5(b)도에 도시된 바와 같이, 상기한 실리콘 기판(25)의 밑면(25a)을 절삭하여 상기한 브이흠(22)의 일부가 노출되도록 한다. 이때, 실리콘 기판(25)의 밑면(25a)을 절삭하는 것은 상기한 기판(25)을 또 다른 하이브리드 기판에 부착하였을 때, 상기한 브이흠(22)의 측벽(26)이 하이브리드 기판의 표면에 근접하도록 하기 위한 것이다.
그후, 기판의 밑면(25a)의 연마가 끝난 상기한 기판(25)을 다이아몬드 톱 등과 같은 절단기를 사용하여 상기한 브이흠(22)의 중앙부를 절개선(29)으로 하여, 제5(c)도와 같이, 2개의 부분으로 나눈다.
그러면, 절개된 각각이 본 발명의 마이크로 거울 장치(20)가 된다.
제5(e)도는 상기한 과정에 따라 제조된 본 발명의 마이크로 거울(20)의 사시도로서, 거울(20)의 몸체 일측에 절개된 브이흠 틈새(22a)와 거울면(21)을 갖는다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 종래 기술에서의 광검출기가 부착된 기판과 마이크로 거울을 일체화시켜 마이크로 거울을 형성함으로써, 광검출기와 마이크로 거울의 조립을 용이하게 이룰 수 있고, 마이크로 거울이 파손될 염려가 없을 뿐 아니라, 광검출기 소자를 구동시키는데 필요한 전극을 용이하게 이끌어낼 수 있으며, 거울면을 어레이 형태로 동일한 기관에 형성시키더라도 인접한 광검출기로부터 빛이 스며드는 간섭효과를 대폭적으로 줄일 수 있는 매우 뛰어난 효과가 있다.
또한, 기판 위에서 광섬유와 광검출기를 정렬하여 부착시키고자 할 겅우에, 이들의 상호 정렬과 부착을 위한 별도의 부가적인 장치의 도움 없이도, 본 발명의 마이크로 거울 장치의 거울면 하부의 절개된 브이흠 틈새에 광도파로 또는 광섬유를 삽입하는 것에 의해, 광도파로 또는 광섬유를 광검출기에 정렬하여 결합시키는 것이 가능하다.
따라서, 본 발명에 따르면, 광통신에 필수적인 광수신용 장치를 보다 경제적으로 제공할 수 있으며, 제조수율을 크게 향상시킬 수 있다.

Claims (13)

  1. 하이브리드 광집적회로의 광경로 변환용 거울에 있어서, 실리콘 기관의 일측 중앙부에, 거울면으로의 역할을 하는 경사면을 구비한 브이흠이 형성된 것을 특징으로 하는, 마이크로 거울.
  2. 제1항에 있어서, 상기한 거울의 상면에 다수의 솔더범프와 금속 패드가 추가로 형성된 것을 특징으로 하는, 마이크로 거울.
  3. 제1항에 있어서, 상기한 브이흠의 경사면에 금속막이 추가로 증착된 것을 특징으로 하는, 마이크로 거울.
  4. 실리콘 웨이퍼의 상하면에 전기적 절연 및 이방성 식각 용액에 대해 내식각성을 갖는 보호물질을 도포하고, 소정의 브이흠 식각 패턴을 형성한 다음, 식각하여 실리콘 웨이퍼 상에 브이흠을 형성하는 단계와, 상기한 실리콘 웨이퍼의 밑면에 상기한 브이흠의 하단 일부가 노출되도록, 상기한 실리콘 웨이퍼의 밑면을 연마하는 단계와, 상기한 브이흠의 중앙을 지나도록, 상기한 실리콘 웨이퍼를 절단하는 단계를 포함하는, 마이크로 거울의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기한 실리콘 웨이퍼의 결정 방향은 (100)인 것을 특징으로 하는, 마이크로 거울의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기한 실리콘 웨이퍼 상에 다수의 금속 패턴과 솔더 패드를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 마이크로 거울의 제조방법.
  7. 실리콘 기판의 일측 중앙부에, 거울면으로의 역할을 하는 경사면을 구비한 브이흠이 형성된, 마이크로 거울 위에, 광검출기의 활성영역이 상기한 마이크로 거울의 거울면을 향하도록, 상기 거울 위에 플립칩 본딩법에 의해 광검출기를 부착하여 일체로 구성한 것을 특징으로 하는, 마이크로 거울-광검출기 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서, 상기한 마이크로 거울의 상면에 광검출기 정렬용 마크가 추가로 형성된 것을 특징으로 하는, 마이크로 거울-광검출기 어셈블리.
  9. 실리콘 기판의 일측 중앙부에 거울면으로의 역할을 하는 경사면을 구비한 브이흠이 형성된 마이크로 거울 위에, 광검출기의 활성영역이 상기한 마이크로 거울의 거울면을 향하도록, 상기 거울 위에 광검출기를 부착하여 일체로 구성한 마이크로 거울-광검출기 어셈블리를, 또 다른 기판 상에 구비된 광도파로 또는 광섬유의 코어 맞은편에 부착하고, 상기한 광도파로 또는 광섬유로부터 상기한 기판의 표면에 평행하게 방출된 빛이 상기한 마이크로 거울의 거울면에서 기판 위로 반사되어 상기한 광검출기에 입사되게 구성한 것을 특징으로 하는, 광수신용 하이브리드 광집적회로 어셈블리.
  10. 제9항에 있어서, 상기한 또 다른 기판 상에 상기한 마이크로 거울-광검출기 어셈블리의 거울면을 광도파로와 정렬시키기 위한 받침대가 추가로 구성된 것을 특징으로 하는, 광수신용 하이브리드 광집적회로 어셈블리.
  11. 제9항에 있어서, 상기한 기판은 결정 방향이 (100)인 실리콘 웨이퍼인 것을 특징으로 하는, 광수신용 하이브리드 광집적회로 어셈블리.
  12. 실리콘 기판의 일측에 거울면으로의 역할을 하는 다수의 경사면을 구비한 다수의 브이흠으로 이루어진 거울면 어레이를 광도파로 어레이 또는 광섬유 어레이의 코어들과 동일한 간격으 로 형성한 마이크로 거울 몸체 위에, 광검출기의 다수의 활성영역이 상기한 마이크로 거울 몸체의 거울면 어레이를 향하도록, 상기 거울 몸체 위에 광검출기를 부착하여 일체로 구성한 마이크로 거울-광검출기 어셈블리를, 또 다른 기판 상에 구비된 다수의 광도파로 어레이 또는 광섬유 어레이의 코어 맞은 편에 부착하고, 상기한 광도파로 어레이 또는 광섬유 어레이로부터 상기한 기관의 표면에 평행하게 방출된 빛이 상기한 거울 몸체의 거울면 아레이에서 기판 위로 반사되어 상기한 광검출기에 입사되게 구성한 것을 특징으로 하는, 광수신용 하이브리드 광집적회로 어셈블리.
  13. 제12항에 있어서, 상기한 광검출기는 평면수광형 광검출기 어레이인 것을 특징으로 하는, 광수신용 하이브리드 광집적회로 어셈블리.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9110260B2 (en) 2013-01-02 2015-08-18 Electronics And Telecommunications Research Institute Hybrid optical coupling module having an alignment mark formed on an optical transmission means and an array lens and manufacturing method thereof

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6169833B1 (en) * 1999-01-22 2001-01-02 Lucent Technologies Inc. CMOS-compatible optical bench
US6285043B1 (en) * 1999-11-01 2001-09-04 The Boeing Company Application-specific optoelectronic integrated circuit
US6640021B2 (en) 2001-12-11 2003-10-28 International Business Machines Corporation Fabrication of a hybrid integrated circuit device including an optoelectronic chip
US7172911B2 (en) * 2002-02-14 2007-02-06 Silex Microsystems Ab Deflectable microstructure and method of manufacturing the same through bonding of wafers
US20040021214A1 (en) * 2002-04-16 2004-02-05 Avner Badehi Electro-optic integrated circuits with connectors and methods for the production thereof
US6749345B1 (en) * 2002-05-24 2004-06-15 National Semiconductor Corporation Apparatus and method for electro-optical packages that facilitate the coupling of optical cables to printed circuit boards
JP2004088046A (ja) * 2002-06-25 2004-03-18 Sumitomo Electric Ind Ltd 光受信器及びその製造方法
US20040208598A1 (en) * 2002-07-30 2004-10-21 Wittenberger John C. Optical wireless transceiver
US20040208597A1 (en) * 2002-07-30 2004-10-21 Wittenberger John C. Free-Space optical transceiver link
JP2005003922A (ja) * 2003-06-11 2005-01-06 Sumitomo Electric Ind Ltd 光モジュールおよび搭載部品
JP6217137B2 (ja) * 2013-05-22 2017-10-25 富士通株式会社 光半導体装置及びその製造方法
DE112015006339T5 (de) * 2015-03-20 2017-11-30 Olympus Corporation Optisches Übertragungsmodul, Endoskop und Verfahren zur Herstellung eines optischen Übertragungsmoduls
KR102594414B1 (ko) * 2018-10-24 2023-10-30 삼성전자주식회사 프로브 장치 및 이를 포함하는 테스트 장치

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1255382A (en) * 1984-08-10 1989-06-06 Masao Kawachi Hybrid optical integrated circuit with alignment guides

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9110260B2 (en) 2013-01-02 2015-08-18 Electronics And Telecommunications Research Institute Hybrid optical coupling module having an alignment mark formed on an optical transmission means and an array lens and manufacturing method thereof

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