KR100356020B1 - 평면 도파로형 광소자 및 광증폭기 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 평면 도파로형 광소자 및 광증폭기의 제조에 있어 광 도파로의 클래드(clad)층과 도파로층인 코아(core)층을 효과적으로 제조하기 위한 방법에 관한 것으로서, 하부 클래드층은 화염가수분해법(FHD: Flame Hydrolysis Deposition)을 이용하여 제조하고, 도파로층은 액적 분무 화염가수분해법(AFD: Aerosol Flame Deposition)으로 제조하며, 상부 클래드층은 화염가수분해법, 액적 분무 화염가수분해법 또는 광학용 고분자 증착법으로 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명은 저손실 광도파로 제작이 가능한 화염가수분해법에 광도파층의 원소의 첨가를 정밀하게 제어할 수 있는 액적 분무 화염가수분해법을 동시에 활용함으로써 광분배소자, 파장분할기 등 평면형 광수동소자의 구현이 가능할 뿐만 아니라, 광도파로층에 광증폭 원소인 어븀(Erbium) 및 이트븀(Yttbium) 등의 희토류 원소를 효과적으로 첨가할 수 있으므로 평면 도파로형 광증폭기에서 발생하는 광산란을 최대한 억제하여, 저손실의 광증폭기용 실리카 도파로를 제조할 수 있다. 본 발명의 기술을 통하여 평면 광도파로형 광소자, 광증폭기 등을 제조하여 광통신 산업의 기반을 확보할 수 있으며, 광통신망에서 사용되는 다양한 도파로형 광소자 제작의 질적 향상을 도모할 수 있다.
Description
본 발명은 광통신 기술에 사용되는 광소자 및 광증폭기의 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 평면 도파로형 광소자 및 광증폭기의 제조에 있어 광 도파로의 클래드(clad)층과 도파로층인 코아(core)층을 효과적으로 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
광통신 기술의 발전에 따라 광분배기, 광 결합기, 광스위치, 광파장 분할기, 광증폭기 등의 각종 집적형 광학 부품을 제조하기 위하여 다양한 평면 도파로 기술이 개발되어 왔다.
도 1은 종래의 화염가수분해에 의한 광도파로 소자의 제조 공정을 나타낸 것으로, 실리콘 혹은 실리카 기판(101)위에 화염가수분해법(FHD: Flame Hydrolysis Deposition) 등으로 버퍼 클래드층(102)인 실리카 막을 제조한후, 굴절율을 높여서 코아층(103))을 제조한다. 이후 광도파로를 형성하기 위한 금속 마스크 패턴(104) 형성후 반응 이온 식각법으로 코아층(105)을 정의하고, 이 코아층(105) 위에 실리카 막(상부 클래드층(106))을 형성하여 광신호의 흐름을 유도하는 구조로 광소자가 제조된다.
여기서 사용된 화염가수분해법은 광섬유의 제조법인 VAD(Vapor Axial Deposition)법에서 파생된 방법으로 상압, 고온의 토치(torch)내에 SiCl4, GeCl4, POCl3, BCl3등의 유독성 염화물 개스(gas)를 이송원료에 반응시켜 산화물 미립자를 형성한후 열처리 공정을 통한 굴절율 조절을 통한 고밀화된 유리막을 얻는 방법이다.
광도파로 특성의 주요변수인 유리막의 투명성, 균일한 굴절율과 도파로의 균일한 두께 등이 있다. 이러한 유리막의 투명성 및 도파로의 특성에 영향을 미치는 주요변수는 사용원료의 종류 및 유량, 생성물의 두께 및 고밀화 온도와 시간에 크게 좌우된다. 이러한 공정변수 제어를 통한 화염가수분해법의 이용에는 화염온도가 1200∼1250℃의 고온반응이라는 점과 미립자의 용융 고밀화 공정온도가 1250∼1380℃로 높은 이유로 발생하는 복굴절, 균열 등이 발생하는 문제 및 이송원료인 유독성 염화물의 종류가 한정되어 있어 효과적인 조성의 첨가가 어려운 문제 등이 있다. 특히 광증폭 소자의 구성에 있어서는 광도파층에 효과적인 광증폭 원소인 어븀(erbium) 및 이트븀(yttbium)등의 희토류 원소의 첨가가 필수적인데, 화염가수분해에 의해 희토류 원소의 첨가는 매우 어려운 난점이 있다. 이외에 제한적 원소 구성으로 인하여 화염가수분해에 의한 상부 클래드층의 고밀화 형성 온도는 1000℃이상으로 매우 높은 온도가 요구되며, 이에 따른 저온에서 저손실의 상부 클래드층을 형성하기가 어려운 단점이 있다.
도 2는 종래의 이온교환 반응법에 의한 광도파로 소자의 제조 공정을 나타낸 것으로, 광도파로 소자는 조성이 조절된 원소들을 혼합하여 용해(melting)하여 제작된 유리기판(201)을 광도파로를 제외한 부분에 금속 마스크(202)를 형성한 후 300℃에서 500℃의 온도에 용해된 질산염(203) 등에 침적시켜 유리기판(201)내의 원소와 용융염(203) 원소의 상호 확산을 통한 굴절율 차를 이용하여 광도파로(204)를 형성하여 평면형 광소자(205)를 제작한다.
그러나 이온교환법은 평면형 광도파로의 제작에 있어서 수㎛이내의 미세패턴(pattern)을 형성하는데 있어서 확산에 의한 도파로 영역이 불분명하여 파장 분할기 등의 미세패턴을 응용하는 소자의 제작이 불가능한 단점이 있다. 그리고 이러한 이온교환공정은 다른 광능동소자를 함께 실장하여 집적화가 불가능한 단점이 있다.
도 3은 종래 광도에 민감한(photosensitive) 실리콘 알콕사이드물질을 이용한 졸-겔(sol-gel) 방법으로 광도파로를 제조하는 공정을 도시한 것으로, 광도파로 소자는 실리콘 혹은 실리카 기판(301)위에 실리콘 알콕사이드 물질을 합성하여 침적에 의한 코팅(deep coating)방법으로 막(302)을 형성하고, 일정시간 약 100℃정도의 온도로 유지한 후 막을 굳힌 후 광도파로 마스크 패턴(303)을 형성하여 UV 파장대역의 빛(304)을 조사하여 감광시켜서 광도파로(305)를 형성하여 광소자(306)를 제조하는데, 이는 매우 저온 공정이며, 식각공정이 필요치 않는 공정이나 도파로의 손실이 높은 공정이다.
이와 같이 광도에 민감한 물질을 첨가하여 실리콘 알콕사이드 물질을 이용한 졸-겔 방법으로 광도파로를 제조하는 방법은 침적에 의한 코팅 방법을 이용하므로 제조공정상 5㎛이상의 두꺼운 막을 형성하기 어려운 단점이 있다. 그리고 또한 공정상 막에 잔존하는 유기물을 함유하기 때문에 이를 제거하는 별도의 공정이 필요하며, 잔존하는 유기물로 인한 광손실이 다른 제법에 비하여 큰 단점이 있다.
이상에서 평면 광소자 또는 광증폭기를 제조하기 위해서는 광도파로층에 다양한 원소의 첨가가 가능하고 낮은 온도에서도 공정이 가능하도록 하여야 하며, 광증폭소자 제조에 있어서도 효과적인 어븀, 이트븀 등 희토류 원소의 첨가가 가능한 방법이어야 한다.
또 평면 도파로형 광소자, 광모듈 및 광증폭기를 제작하기 위해서는 희토류 금속 이온을 함유하는 광 도파로는 일반적으로 신호 및 펌핑광에 대한 전송 손실 값이 매우 큰데 이는 광도파층을 구성하는 원소들의 균일한 분포가 필수적이다. 특히 광증폭기의 제조에 있어서는 희토류 원소의 균일한 분포가 없이는 저손실의 광증폭기를 구현하기가 불가능하므로 희토류 원소의 종류 및 첨가량을 정확히 조절하여 첨가하는 방법이 요구된다.
이러한 큰 광손실의 희토류 함유 도파로만 가지고서는 도파로형 광증폭기에 저손실 도파로로 만들수 있는 여러가지 기능 소자를 집적하는 것이 불가능하다. 뿐만 아니라 신호 광과 펌핑 광을 결합시키기 위해서는 반드시 광섬유 등으로 만들어지는 파장 다중화기를 외부에 부착하여 사용하여야 한다. 따라서 파장 다중화기, 광 분기기 등의 기능 소자를 집적할 수 있는 저손실 광 도파로의 버퍼 클래드층 위에 희토류 금속 이온을 함유하는 광증폭용 도파로 층을 형성할 수 있어서 저손실 도파로 층에서는 다양한 종류의 저손실 기능 소자의 집적하고 희토류 금속 이온 함유 도파로 층에서는 광증폭이 일어나게 하며, 이들 두 층간에 방향성 결합기를 구성하여 서로 상하로 광결합이 일어나게 하면 저손실 도파로의 장점과 광증폭 기능을 동시에 구현할 수 있어야 한다.
또한 형성된 광도파로층이 하부 및 상부 클래드 층과 명확히 구분되어 광로 손실을 최소화할 수 있는 제조 공정이어야 한다. 그리고 광분배소자 및 광파장 분할기 등은 상하부클래드층이 약 20㎛이상으로 매우 두꺼운 막으로 형성되며, 광도파층은 4㎛이상으로 보통 형성되는데 이러한 후막 공정도 또한 가능하여야 한다.
따라서 본 발명은 평면 도파로형 광소자, 광모듈 및 광증폭기의 제조에 있어 광도파로층의 효과적인 원소의 첨가가 가능하여 저손실의 광소자 구현 및 광증폭 소자의 구현을 가능하게 하는 평면 광소자 및 광증폭기 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 화염가수분해에 의한 광도파로 소자의 제조 공정도
도 2는 종래의 이온교환 반응법에 의한 광도파로 소자의 제조 공정도
도 3은 종래의 졸-겔에 의한 광도파로 소자의 제조 공정도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 평면 도파로형 광소자 제조 공정 순서도
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 음각 식각(negative etching) 개념을 이용한 평면 도파로형 광소자 제조 공정도
도 6은 코아층이 액적 분무 화염가수분해법으로 제조된 본 발명의 평면 도파로형 광소자의 구조도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
101 : 실리콘 혹은 실리카 기판
102 : 저손실 도파로 하부 클래드층(버퍼층)
103 : 저손실 도파로 코아층
104 : 금속(알루미늄, 크롬 등) 마스크
105 : 식각된 도파로 코아층
106 : 저손실 도파로 상부 클래드층 201 : 이온교환용 모재 유리
202 : 금속 마스크 203 : 질산 용융염
204 : 이온 교환으로 형성된 광도파로
205 : 이온 교환으로 형성된 광 도파로 소자
301 : 실리콘 혹은 실리카 기판
302 : 졸-겔 도파로 하부 클래드층(버퍼층)
303 : 마스크 304 : UV 파장 광원
305 : 형성된 도파로 코아층
306 : 졸-겔 공정에 의한 광도파로 소자
401 : 기판 402 : 하부 클래드층(버퍼층)
403 : AFD법으로 형성된 광도파로층(코아층)
404 : 식각된 신호광 및 펌핑광 전송 도파로 코아(신호 전송선)
405 : 상부 클래드층 501 : 기판
502 : 하부 클래드층(버퍼층)
503 : 마스크(크롬 또는 알루미늄 금속막)
504 : AFD법으로 형성된 광도파로층(코아)
505 : 상부 클래드층 601 : 기판
602 : 하부 클래드층(버퍼층)
603 : 신호광 및 펌핑광 전송 도파로 코아
604 : 상부 클래드층
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
먼저, 저 손실 광 도파로 소자 제조의 경우 희토류 금속 이온을 첨가하지 않은 경우는 광 도파로 소자로서 광 증폭 효과는 없는 반면 신호광 및 펌핑광을 저손실로 전송할 수 있으며 손실이 작은 파장 다중화기, 광 분기기 등의 기능 소자를 구현하거나 집적형 광모듈을 제작할 수 있다.
그리고, 이러한 도파층인 코아층에 광증폭원소 희토류 원소를 첨가하면 광증폭기의 제작이 가능하다. 이러한 도파로는 일반적으로 광이 도파되는 영역인 코아층과 이보다 굴절율이 낮은 버퍼(buffer) 및 클래드 층으로 구성되어 도 4의 (E)와 같은 구조이다.
본 발명은 이러한 저손실의 광 도파로를 실리콘 등의 기판 위에 버퍼층은 화염가수분해법 또는 기상법에 의한 화학증착법을 이용하여 10㎛이상의 하부 클래드층(버퍼층)을 형성하고, 광신호가 도파되는 도파층인 코아층은 4㎛이상으로 액적 분무 화염가수분해법(AFD: Aerosol Flame Deposition)을 이용하여 광소자용 유리(예: 실리카 유리, 규산염 유리, 인산염 유리, 소다회 유리, 파이렉스 유리 등)를 형성하여 제조하는 것을 특징으로 한다. 그리고 굴절율 조절을 통한 상부 클래드층을 액적 분무 화염가수분해법, 화염가수분해법 또는 광학용 고분자층으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 코아층 제조에 이용되는 액적 분무 화염가수분해법은 일정량의 용기에 코아층을 형성하고자하는 원소로 구성되는 메탈(metal)기를 함유하는 물질을 아세톤, 알코올류, 증류수 등의 용매에 용해시킨다. 용액을 분무가 가능한 초음파발진자가 부착된 진동자와 결합시켜 초음파 발진자의 전력 강도(power)를 증가시킴으로써 분무량을 조절하여 분무시킨후 이를 He이나 Ar 등의 불활성 개스에 이송시켜서 화염가수분해반응이 일어나는 반응기의 반응토치로 이송시켜서 원하는 조성의 유리를 제조하는 방법이다. 이때 조성은 용질 및 용매의 종류 및 첨가량에 의하여 결정된다.
따라서 용매에 용해될 수 있는 모든 물질을 첨가할 수 있는 장점이 있어 화염가수분해방법에 의한 조성적 제한을 해결할 수 있다. 또한 첨가원소의 종류에 따라서 굴절율 제어, 고밀화 온도, 희토류 원소의 첨가 등 응용소자의 종류에 따른 첨가원소의 조절이 가능하므로 다양한 광소자의 구현에 매우 적합하다. 만약에 희토류 원소가 첨가되지 않은 코아층을 형성하면 광분배소자, 광파장 다중화기 등에 응용이 가능하고, 희토류 금속 이온을 함유한 광증폭용 도파로 층은 Er, Tm, Pr, Yb 등의 희토류 금속 이온을 함유하고 있는 광 도파로 층으로서 펌핑광과 신호광이 동시에 전송될 경우 펌핑광 에너지의 일부가 전자 천이 작용에 의하여 신호광으로 전이되면서 신호광의 증폭이 일어나는 광증폭 도파로 층을 형성 할 수 있으므로 광증폭기에 응용이 가능하다. 이러한 도파로는 Na, K, Ca, Mg 등 전자가 1가 혹은 2가 알칼리 금속 이온을 함유하는 규산염 혹은 인산염 유리에 Er, Tm, Pr, Yb 등의 희토류 금속 이온을 일정량 첨가하여 만든 유리층을 사용하여 제조가 가능하다. 이때 형성되는 코아층의 제작방법은 액적 분무 화염가수분해법이 매우 적합하다.
한편 상부 클래드층은 액적 분무 화염가수분해법으로 제조된 코아층의 고밀화 형성 온도에 따라 제조방법을 달리 할 수 있다.
즉, 500℃이하의 저온에서의 코아층을 형성할 경우 상부 클래드층은 고분자로 공정을 이용하고, 500℃ ∼ 1000℃의 경우 액적 화염가수분해법 이용하여 제작하며, 1000℃이상의 고온공정인 경우 코아층은 액적 화염가수분해법 또는 화염가수분해법을 이용하여 제조하는 것을 특징으로 한다. 이때 상부 클래드 공정을 수행하기 전에 액적 화염가수분해법을 이용하여 제조한 코아층을 화학적 및 기계적인 방법 등으로 정밀 식각하여 도파로를 형성한다.
이상에서 설명한 본 발명의 기본 개념에 따른 평면 도파로형 광소자 및 광증폭기의 제조 공정 순서도를 도 4에 나타내었다.
본 발명은 화염가수분해법으로 버퍼층을 형성한후, 코아층을 액적 분무 화염가수분해법으로 증착, 식각 등의 방법으로 가공하여 도파로를 형성한 후 상기에서 제시한 코아층 형성 온도에 따라서 제조공정을 달리하여 상부 클래드 층을 형성하는 방법으로 광분배 소자, 광파장 다중화기, 광증폭기 등을 제조하는 방법이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.
[실시예 1]
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 평면 도파로형 광소자를 제조하는 공정 순서도이다.
먼저, 실리콘 기판(401) 상에 화염가수분해법을 이용하여 하부 클래드층으로20㎛ 버퍼층(402)을 형성한 후, 버퍼층(402) 위에 굴절율 차 0.2%이상 두께 5㎛ 이상의 코아층(403)을 액적 분무 화염가수분해법을 이용하여, 고밀화를 거쳐 도 4의 (C)와 같이 형성한다.
그 위에 열 증착을 통하여 2000Å 이상 두께의 크롬 또는 알루미늄 등의 금속막을 형성한 후, 포토 리소그라피와 건식 또는 습식 식각을 통하여 금속 보호막으로 보호된 도파로 패턴만 남기고 이온결합 플라즈마(ICP; Ion Coupled Plasma) 식각을 통하여 광신호를 전송할 수 있는 일정 크기의 도파로인 신호광 전송선(404)을 양각 식각(Positive etching)하고, 보호막으로 이용된 크롬 또는 알루미늄 금속막(402)을 제거한다(도 4의 (D)).
이후, 다시 액적 분무 화염가수분해법으로 제조된 코아층(403)의 고밀화 온도에 따라 1000℃이상의 고온 공정은 화염가수분해법, 500℃∼1000℃까지는 액적분무 화염가수분해법, 500℃이하(500℃∼300℃)의 온도에서는 광학용 고분자물질을 이용하여 상부 클래드층(405)을 도 4의 (E)와 같이 형성한다.
코아층(403)으로 희토류 첨가 광증폭용 도파로 층의 제조에 있어서는 원자가(valence) 1가 혹은 2가인 나트륨(Na), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg) 등의 알칼리 금속 이온을 함유하는 규산염 혹은 인산염 유리에 중량으로 20%이하의 어븀(Er), 이트븀(Yb) 등의 희토류 금속 이온을 일정량 첨가하여 만든 유리층을 사용하여 제조한다. 또한 코아층(403)의 광증폭 원소인 어븀/이트븀 등의 희토류 원소를 함유하지 않는 코아층 형성으로는 저손실의 광분배기, 광파장 다중화기 등의 광수동소자도 형성할 수 있고, 광증폭 원소를 함유하는 코아층은 광증폭기에 응용할 수 있다.
[실시예 2]
도 5는 본 발명의 다른 실시예로서, 음각 식각 개념을 이용한 평면 도파로형 광소자의 제조 공정 순서도 이다.
먼저, 실리콘 기판(501) 상에 화염가수분해법을 이용하여 하부 클래드층으로 20㎛ 버퍼층(502)을 형성하고, 그 위에 열 증착을 통하여 마스크로 이용될 2000Å 이상 두께의 크롬 또는 알루미늄 금속막(503)을 형성한 후, 포토 리소그라피와 건식 또는 습식 식각을 통하여 광신호가 진행되는 도파로 패턴을 제외한 부분에 금속 패턴을 형성한다.
그리고 나서 이온결합 플라즈마 식각을 통하여 광신호를 전송할 수 있는 일정 크기의 도파로 부분인 신호광 전송선 부분만 식각하고 크롬 또는 알루미늄 금속막(503)을 제거한다.
광도파로서 음각 부분에 액적 분무 화염가수분해법으로 코아층을 형성한 후 광신호가 전송될 수 있는 도파로 부분만 남기고 형성된 코아층을 식각으로 제거하여 코아(504)만을 형성한다. 이 후 형성된 코아(504)의 고밀화 온도에 따라 1000℃이상의 고온공정은 화염가수분해법, 500℃∼1000℃까지는 액적 분무 화염가수분해법, 500℃이하의 온도에서는 광학용 고분자물질을 이용하여 상부 클래드층(505)을 형성한다.
본 실시예는실시예 1과 비교하여 도파로 부분의 패턴을 반대로 형성하여 도파로 부분만 식각을 행한다. 이후 액적 분무 화염가수분해방법으로 오목한 부분에 굴절율이 높은 코아층을 형성하는 기법으로 음각 식각법(negative etching)을 이용하여 광도파로를 제조하는 방법이다. 이는 상부 클래드층 형성시 온도에 따른 도파로의 변형을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 6은 코아층이 액적 분무 화염가수분해법으로 제조된 평면 도파로형 광소자의 구조를 예시한 것으로서, 기판(601)상에 하부 클래드층(602)이 형성되고, 하부 클래드층(602) 위에 액적 분무 화염가수분해법에 의해 형성된 신호광 및 펌핑광 등을 전송하는 도파로 코아(603)가 구성되며, 도파로 코아(603) 위에 상부 클래드층(604)이 구성된다.
본 발명을 통하여 평면형 광소자 제작시 광도파로층의 다양한 원소의 첨가가 가능하여 이들 첨가 원소들의 함량 조절이 용이하므로 낮은 온도에서도 공정이 가능하며, 화염가수분해 방법과 같이 첨가원소의 제한으로 인하여 희토류 금속 이온 첨가 및 기타 원소의 첨가가 어려운 반면 액적분무 화염가수분해공정으로는 희토류 금속 이온이 첨가된 도파로층 등 조성 조절이 용이하여 도파로층을 쉽게 제조할 수 있으므로 종래의 단일 공정으로 만드는 광증폭기보다 기능과 효율이 좋은 평면형 광증폭기를 제조할 수 있다. 이는 광증폭 소자 제조의 최대의 난점인 균일한 조성 분포가 요구되는 광증폭 원소인 어븀, 이트븀 등 희토류 원소의 첨가가 효과적인첨가가 가능하므로 저손실의 광증폭기 구현도 가능한 것이다.
또한 형성된 광도파로층이 식각 공정으로 제조되므로 하부 및 상부 클래드 층과 명확히 구분되어 광전송 손실을 최소화할 수 있다. 그리고 광분배소자 및 광파장분할기 등은 상하부 클래드층이 약 20㎛이상으로 매우 두꺼운 막으로 형성되며, 광도파층은 5㎛이상으로 보통 형성되는데 이러한 후막 공정도 또한 가능하므로 화염가수분해법과 막의 형성 공정이 상호 호환성이 우수하다.
따라서 파장 다중화기, 광 분기기 등의 기능 소자를 집적할 수 있는 저손실 광 도파로의 클래드층 위에 희토류 금속 이온을 함유하는 광 증폭용 도파로 층을 형성할 수 있어서 저손실 도파로 층에서는 다양한 종류의 저손실 광기능 소자와 광 증폭기 등의 제조가 가능한 장점이 있다.
따라서 본 발명은 광도파로층의 효과적인 원소의 첨가가 가능하여 저손실의 광소자 구현 및 광증폭 소자의 구현이 가능하다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
Claims (7)
- 평면 도파로형 광 소자를 제조하는 방법에 있어서,실리콘 기판 상에 화염가수분해법을 이용하여 하부 클래드층으로서 소정 두께의 버퍼층을 형성하고, 상기 버퍼층 위에 광도파로층으로서 소정의 굴절율 차를 갖는 소정의 두께 이상의 코아층을 액적 분무 화염가수분해법으로 고밀화를 거쳐 형성하는 공정;상기 코아층 위에 열 증착을 통하여 소정 두께 이상의 크롬 또는 알루미늄막을 형성한 후, 포토 리소그라피를 통하여 도파로 패턴을 형성하는 공정;건식 또는 습식 식각을 통하여 크롬 또는 알루미늄막으로 보호된 도파로 패턴만 남기고 이온결합 플라즈마 식각을 통하여 광신호를 전송할 수 있는 일정 크기의 도파로인 신호광 전송선을 상기 코아층까지 양각 식각하여 형성하고, 보호막으로 이용된 알루미늄 또는 크롬막을 제거하는 공정; 및상기 신호광 전송선과 노출된 상기 버퍼층 위에 상부 클래드층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 평면 도파로형 광소자 제조방법.
- 평면 도파로형 광 소자를 제조하는 방법에 있어서,실리콘 기판 상에 화염가수분해법을 이용하여 하부 클래드층으로서 소정 두께의 버퍼층을 형성하고, 상기 버퍼층 위에 열 증착을 통하여 마스크로 이용될 소정 두께 이상의 크롬 또는 알루미늄막을 형성한 후, 포토 리소그라피와 건식 또는 습식 식각을 통하여 광신호가 진행되는 도파로 패턴 이외에 금속 패턴을 형성하는 공정;이온결합 플라즈마 식각을 통하여 광신호를 전송할 수 있는 일정 크기의 도파로 부분인 신호광 전송선 부분만 음각 식각하고 크롬 또는 알루미늄 박막을 제거하는 공정;광도파로층으로서 음각 부분에 액적 분무 화염가수분해법으로 코아층을 형성하는 공정; 및상기 코아층과 버퍼층에 걸쳐 상부 클래드층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 평면 도파로형 광소자 제조방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 광도파로층인 코아층을 형성하는 과정은,상기 코아층이 적어도 하나 이상의 희토류 금속이온 및 산화물을 함유하도록 하여 광증폭용 소자로 이용 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 평면 도파로형 광소자 제조방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 광도파로층인 코아층의 형성 과정은,코아층이 실리카 유리, 규산염 유리, 인산염 유리, 소다석회 유리, 파이렉스 유리 중 하나 이상의 유리 성분을 함유하도록 하는 것을 특징으로 하는 평면 도파로형 광소자 제조방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 상부 클래드층 형성 공정은,상기 액적 분무 화염가수분해법으로 제조된 코아층의 고밀화 온도가 1000℃이상의 고온공정인 경우 화염가수분해법으로 상부 클래드층을 형성하는 것을 특징으로 하는 평면 도파로형 광소자 제조방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 상부 클래드층 형성 공정은,상기 액적 분무 화염가수분해법으로 제조된 코아층의 고밀화 온도가 , 500℃∼1000℃ 범위인 경우 액적 분무 화염가수분해법으로 상부 클래드층을 형성하는 것을 특징으로 하는 평면 도파로형 광소자 제조방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 상부 클래드층 형성 공정은,상기 액적 분무 화염가수분해법으로 제조된 코아층의 고밀화 온도가, 500℃∼300℃ 범위인 경우 광학용 고분자 물질을 이용하여 상부 클래드층을 형성하는 것을 특징으로 하는 평면 도파로형 광소자 제조방법.
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