KR100289989B1 - 실리콘 광 벤치 제작방법 및 실리콘(V-Groove)의 실리콘블록을이용한 포토다이오드 칩의 장착구조 - Google Patents

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    • G02B6/424—Mounting of the optical light guide
    • G02B6/4243—Mounting of the optical light guide into a groove

Abstract

본 발명은 광통신용 송신 모듈에 있어서 모니터용 포토다이오드를 장착시키기 위한 실리콘 옵티컬 벤치 제작방법 및 모니터와 포토 다이오드 칩의 장착구조에 관한 것으로, 실리콘 옵티컬 벤치(100)를 구비하고, 이 실리콘 옵티컬 벤치(100)의 상면에는 레이저 다이오드 칩(12)과 포토다이오드 칩(10)이 장착될 각각의 레이저 다이오드 칩용 V홈(120)과 포토다이오드 칩용 V홈(130)을 광축선상에 일치되게 일렬로 형성하되, 포토다이오드 칩용 V홈(130)에는 이에 장착될 포토 다이오드 칩(10)의 장착 단면이 광축에 대해 소정의 기울기로 설치될 수 있도록 하는 다수의 실리콘 블록(132)을 형성하고, 상기 레이저 다이오드 칩용 V홈(120)과 포토다이오드 칩용 V홈(130)에는 각각의 레이저 다이오드 칩(12)과 포토다이오드 칩(10)을 장착하여서 된 것을 특징으로 한다.

Description

실리콘 광 벤치 제작방법 및 실리콘(V-groove)의 실리콘 블록을 이용한 포토다이오드 칩의 장착구조
본 발명은 광통신용 송신 모듈에 있어서 실리콘 옵티컬 벤치(Optical Bench)에 포토다이오드를 장착시키기 위한 실리콘 광 벤치 제작방법 및 실리콘(V-groove)의 실리콘 블록을 이용한 포토다이오드 칩의 장착구조에 관한 것이다.
일반적으로 레이저 다이오드(laser diode)와 같은 광소자와 광파이버(optical fiber)는 광통신을 구현하기 위한 핵심부품으로 사용되어 지고 있다. 그래서 레이저 소자에서 나오는 광을 가능한 많이 광파이버로 들여 보내기 위해 많은 시도가 행해져 왔고, 이러한 광 정렬 기술이 광통신 시스템을 구축하는 데 중요한 기술이 되고 있다.
종래의 레이저 다이오드와 광 파이버의 결합방법에는 크게 능동정렬(Active alignment)방법과 수동 정렬(Passive alignment)방법으로 나눌 수 있다.
능동정렬방법은 렌즈나 고가의 레이저 웰더(laser welder)를 사용함으로써 공정시간과 부품이 많이 사용되어 비용 절감에 어려움을 갖고 있다.
반면에 수동정렬방법은 레이저 웰더나 렌즈를 사용하지 않으므로 광통신 모듈의 저가격화를 위한 방법으로 새로이 대두되고 있다.
그러나 종래의 수동정렬방법에는 포토 다이오드를 장착시킬 때 도 1에 도시된 바와같이 포토 다이오드(10)를 레이저 다이오드(12)의 후방에 직접 장착시켰으나, 이러한 방식으로는 포토 다이오드(10)의 단면에서 반사된 빛이 다시 레이저 다이오드(12)로 재 입사하게 되어 레이저 다이오드(12)의 성능에 악영향을 주었다.
본 발명은 상기와 같은 사정 및 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 레이저 다이오드의 입사면을 어긋나게 장착할 수 있도록 하여 포토 다이오드의 단면에서반사된 빛이 다시 레이저 다이오드로 재입사되는 것을 방지시켜 레이저 다이오드의 성능 저하를 방지시킬 수 있도록 한 실리콘 광 벤치 제작방법 및 실리콘(V-groove)의 실리콘 블록을 이용한 포토다이오드 칩의 장착구조를 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은, 실리콘 옵티컬 벤치의 상면에 레이저 다이오드 칩과 포토 다이오드 칩을 장착시키기 위한 실리콘 광 벤치 제작방법에 있어서,
상기 실리콘 옵티컬 벤치의 상면에 나이트라이트(Si 3 N 4 ) 박막을 형성하는 단계와,
상기 나이트라이드 박막에 포토리소그래피 공정을 이용하여 광파이버 패튼부, 레이저 다이오드 칩 패튼부, 포토 다이오드 칩 패튼부를 형성하는 단계와,
상기 각 패튼부가 형성된 실리콘 옵티컬 벤치의 상면에 에칭용액을 사용하여 각각의 V홈을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 실리콘 옵티컬 벤치(100)를 구비하고, 이 실리콘 옵티컬 벤치(100)의 상면에는 레이저 다이오드 칩(12)과 포토다이오드 칩(10)이 장착될 각각의 레이저 다이오드 칩용 V홈(120)과 포토다이오드 칩용 V홈(130)을 광축선상에 일치되게 일렬로 형성하되, 포토다이오드 칩용 V홈(130)에는 이에 장착될 포토 다이오드 칩(10)의 장착 단면이 광축에 대해 소정의 기울기로 설치될 수 있도록 하는 다수의 실리콘 블록(132)을 형성하고, 상기 레이저 다이오드 칩용 V홈(120)과 포토다이오드 칩용 V홈(130)에는 각각의 레이저 다이오드 칩(12)과 포토다이오드칩(10)을 장착하여서 된 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래 옵티컬 벤치에 장착된 레이저 다이오드 칩과 포토다이오드 칩의 배열 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 다이오드 칩 및 포토다이오드 칩과 실리콘 옵티컬 벤치의 분리사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 실리콘 옵티컬 벤치에 형성된 패튼의 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 포토다이오드 칩의 설치상태도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 포토 다이오드 칩 12 : 레이저 다이오드 칩
100 : 실리콘 옵티컬 벤치 110,120,130 : V홈
132 : 실리콘 블록
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명은 도 2에서와 같이 레이저 다이오드 칩(12)을 놓기 위해 형성되어진 V홈(120)과 포토 다이오드 칩(10)이 장착되는 V홈(130) 안에 포토 다이오드 칩(10)의 장착 각도를 주기 위하여 다수의 실리콘 블록(132)이 만들어진 구조로서 이들의 제조 방법은 다음과 같다.
먼저, 레이저 다이오드 칩(12)과 포토 다이오드 칩(10)을 버티컬 에칭(Vertical Etching)과 스크라이빙에 의해 절단한 후 이들 칩(10,12)과 광 파이버(14)가 장착하게 될 실리콘 옵티컬 벤치(100)를 제작하여야 하는데, 이는 제 3도와 같은 패튼(patten) 즉, 광파이버 패튼부(102A), 레이저다이오드 칩 패튼부(102B), 포토다이오드 칩 패튼부(102C)를 갖는 마스크와 포토리소그래피(photomicrography)공정을 이용하여 제작된다.
이때 마스킹 물질로서는 가스를 공급해서 실리콘 옵티컬 벤치 표면에서 화학반응을 통해 박막을 형성하는 플라즈마화학기상증착(PECVD)(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)방법으로 성장된 실리콘 니트로이드(Si 3 N 4 ) 박막을 사용하였고, 실리콘 부식(etchant)으로서는 몰튼 수산화칼륨(Molten KOH)용액을 사용하였다.
이와 같이 에칭공정이 완료되면 도 3의 패튼에 광 파이버(14)가 놓이게 될 V홈(110)이 형성되고, 또한 레이저 다이오드 칩(12)과 포토다이오드 칩(10)이 놓이게 될 각각의 V홈(120,130)이 형성된다.
그리고 포토다이오드 칩(10)이 놓이게 될 V홈(130)에는 포토다이오드 칩(10)의 단면이 광파이버(14)의 광축선상에 대해 소정의 각도로 위치되도록 하는 수개의 실리콘 블록(132)이 형성된다.
여기서 실리콘 V홈(110,120,130)의 에칭시 치수 조절이 가장 중요하기 때문에 용액의 농도, 온도 및 용액의 혼합상태를 잘 조절하여야 한다.
본 실시예에서는 상기 V홈(120,130)의 상단의 폭이 하단의 폭보다 넓고 내측 둘레면은 54.7도의 경사가 형성되어 있다. 이는 실리콘 옵티컬 벤치의 패튼부에 에칭시 경계선에서 발생되는 실리콘 옵티컬 벤치(100)의 수평방향과 수직방향의 에칭의 속도가 다르기 때문에 나타나는 결과이다.
본 발명의 특징은 이렇게 제작된 실리콘 옵티컬 벤치(100)에 기존의 것과는 달리 레이저 다이오드 칩(12)이 놓이게 될 V홈(120)이 형성되어 있으며, 레이저 다이오드 칩(12)의 모니터링을 위한 포토다이오드 칩(10)이 실리콘 V홈(130)안의 실리콘 블록(132)에 의해 광축에서 벗어난 각도를 가지고서 장착되어 포토 다이오드 칩(10)의 단면에서 반사된 빛이 레이저 다이오드 칩(12)으로 재 입사되는 것을 방지할 수 있는 것이다.(도4 참조)
따라서 종래와 같이 레이저 다이오드 칩과 포토 다이오드 칩들을 정렬하기 위한 마커(Marker)를 만들 필요가 없어져 공정이 간단할 뿐만 아니라. 고가의 플립 칩 본더(Flip Chip Bonder)를 사용할 필요가 없어 제조 시간과 비용이 작아지게 된다.
이렇게 V홈 형성이 끝난 실리콘 옵티컬 벤치(100)에 레이저 다이오드 칩(12)과 포토 다이오드 칩(10) 그리고 광 파이버(14)가 놓이게 될 자리에 메탈 패튼(142,143,141)을 형성함으로써 각 부품의 제조는 완료된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 웨이퍼의 상면에 레이저 다이오드 칩과 포토 다이오드 칩이 장착될 패튼을 형성하되, 포토 다이오드 칩이 장착되는 패튼부에는 포토 다이오드의 단면이 광축에 대해 기울어지게 설치될 수 있도록 실리콘 블록을 형성시킴으로써 포토 다이오드 칩으로 입사된 광선이 레이저 다이오드 칩으로 재 입사되는 것을 방지할 수 있다.
또한 실리콘 옵티컬 벤치의 상면에 형성된 각각의 V홈안에 이들 칩을 내려 놓는 것으로 정확한 위치가 정해짐으로 종래와 같이 마커를 만들 필요가 없어져 공정이 간단해지고 플립 칩 본더를 사용할 필요가 없어져 제조시간과 비용이 절감되는 장점을 갖는다.

Claims (2)

  1. 실리콘 옵티컬 벤치의 상면에 레이저 다이오드 칩과 포토 다이오드 칩을 장착시키기 위한 실리콘 광 벤치 제작방법에 있어서,
    상기 실리콘 옵티컬 벤치의 상면에 나이트라이트(Si 3 N 4 )박막을 형성하는 단계와,
    상기 니트로이드 박막에 포토리소그래피 공정을 이용하여 광파이버 패튼부, 레이저 다이오드 칩 패튼부, 포토 다이오드 칩 패튼부를 형성하는 단계와,
    상기 각 패튼부가 형성된 실리콘 옵티컬 벤치의 상면에 에칭용액을 사용하여 각각의 V홈을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 광 벤치 제작방법.
  2. 실리콘 옵티컬 벤치(100)를 구비하고, 이 실리콘 옵티컬 벤치(100)의 상면에는 레이저 다이오드 칩(12)과 포토다이오드 칩(10)이 장착될 각각의 레이저 다이오드 칩용 V홈(120)과 포토다이오드 칩용 V홈(130)을 광축선상에 일치되게 일렬로 형성하되, 포토다이오드 칩용 V홈(130)에는 이에 장착될 포토 다이오드 칩(10)의 장착 단면이 광축에 대해 소정의 기울기로 설치될 수 있도록 하는 다수의 실리콘 블록(132)을 형성하고, 상기 레이저 다이오드 칩용 V홈(120)과 포토다이오드 칩용 V홈(130)에는 각각의 레이저 다이오드 칩(12)과 포토다이오드 칩(10)을 장착하여서된 것을 특징으로 하는 실리콘 옵티컬 벤치와 포토 다이오드 칩의 장착구조.
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