KR100394018B1 - method for production of optical communication type optical super prism - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이브 가이드와 광자 결정을 집적하여 각각의 기술을 홀로 실시했을 경우에 보여지는 단점을 서로 보완하는 광통신 소자 제조하기 위한 것으로서, Si 기판 위에 하부 클래드층, 코어층 그리고 하드 마스크층을 순차적으로 증착하고, 기 설계된 코어 회로로 하드 마스크를 포토-리소그라피 방법에 따라 패터닝하여 슬래브 웨이브 가이드를 형성하는 단계와, 상기 하드 마스크 위에 정의된 형태로 다수개의 홀을 형성하고, 상기 홀이 형성된 PR을 이용하여 홀과 동일한 위치에 하부 클래드층이 노출되도록 하드 마스크와 코어층을 식각하여 홀을 형성한 후, 하드 마스크와 코어층에 형성된 홀 사이에 폴리 또는 비결정질(amorphous)실리콘 중 어느 하나를 증착하여 광자 결정을 형성하는 단계와, 전면에 상부 클래드층을 증착하는 단계를 포함하여 이루어지므로서, 소자의 크기를 작게 구성할 수 있으며, 고 집적화에 매우 적합한 파장분파 회로를 제작할 수 있다.The present invention is to fabricate an optical communication device that integrates a wave guide and photonic crystals to compensate for the disadvantages of each technology alone, and sequentially forms a lower clad layer, a core layer, and a hard mask layer on a Si substrate. Depositing and patterning a hard mask with a pre-designed core circuit according to a photo-lithography method to form a slab wave guide, forming a plurality of holes in a defined shape on the hard mask, and using the PR in which the holes are formed. To form holes by etching the hard mask and the core layer to expose the lower clad layer at the same position as the holes, and then depositing either poly or amorphous silicon between the holes formed in the hard mask and the core layer. Forming a crystal and depositing an upper clad layer on the front surface thereof. Since standing air, it is possible to configure a small size of the device can be manufactured to a preferred wavelength demultiplexer for high integration.

Description

광통신용 슈퍼 광학 프리즘 제조 방법{method for production of optical communication type optical super prism}Method for production of optical communication type optical super prism

본 발명은 광통신용 소자에 관한 것으로, 특히 광통신 분야 응용을 위한 광자 결정(photonic crystal)과 웨이브 가이드(wave guide)가 일괄공정에 의해 집적(integration)된 소자의 제작에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to devices for optical communications, and more particularly to fabrication of devices in which photonic crystals and wave guides are integrated by a batch process for optical communication applications.

웨이브 가이드는 파장다중 광통신 방식에 있어서 파장 다중된 여러 개의 신호광을 분파하거나, 또는 여러개의 신호광을 1 개의 도차로에 합파하는 기능을 수행하는 장치로서, 어레이 도파로 격자를 이용한 어레이 웨이브 가이드(Array Wave Guide : AWG)가 주로 사용되고 있다.The wave guide is a device that performs a function of splitting multiple signal lights multiplexed in a wavelength multiple optical communication method or combining multiple signal lights into one waveguide. An array wave guide using an array waveguide grating. : AWG) is mainly used.

그러나 상기 AWG 소자는 다음과 같은 문제점을 갖고 있다.However, the AWG device has the following problems.

첫 번째로 AWG 소자는 빛이 진행되는 진로 각각에 개별적으로 도파로를 만들 필요가 있고, 각 도파로가 구부려지는 반경에 제한이 있기 때문에 소자의 크기가 커지는 문제점이 있다.First, the AWG device needs to make waveguides individually for each path through which light travels, and there is a problem in that the size of the device becomes large because the radius of bending of each waveguide is limited.

두 번째로 AWG 소자는 도파로를 구성한 코어와 클래드(clad)의 굴절율 차를 아무리 크게 하여도 어느 정도 광신호의 관통(penetration)을 피할 수 없고, 상기 첫 번째 문제점인 크기의 제한에서 보더라도, 도파로 피치(pitch)를 충분히 크게 하는 것은 불가능하기 때문에 누화(cross talk)의 절감이 곤란한 문제점이 있다.Secondly, the AWG device cannot avoid penetration of the optical signal to some extent even if the refractive index difference between the core constituting the waveguide and the clad is large, and in view of the limitation of size, the first problem, the waveguide pitch Since it is impossible to increase the pitch sufficiently, it is difficult to reduce cross talk.

다음으로 광자 결정(photonic crystal)을 이용하여 파장 분파 회로를 만드는 것에 대한 종래의 발명에 대해 기술하면 다음과 같다.Next, a description will be given of a conventional invention for making a wavelength branching circuit using a photonic crystal.

광자 결정이란 유전체를 주기적으로 배열한 물질을 말하는데, 일반적으로 결정 구조를 갖는 물질들은 그 물질을 구성하는 원자나 분자들의 규칙적인 배열로 인하여 주기적인 계위(potential)가 생겨 전자들의 움직임(propagation)에 영향을 미친다.Photonic crystals are materials that have a periodic arrangement of dielectrics. In general, materials with a crystalline structure have a periodic potential due to the regular arrangement of the atoms or molecules that make up the material, and thus are affected by the propagation of electrons. Affect

이로 인하여 생기는 중요한 현상이 바로 띠간격(band gap)의 형성이다.An important phenomenon that arises is the formation of a band gap.

이러한 개념은 광자에서도 마찬가지로 적용되는데, 이 때는 유전체가 광자에 대한 계위의 역할을 한다.This concept applies equally to photons, where the dielectric acts as a hierarchy for the photons.

이 경우도 전자의 경우와 마찬가지로 띠간격(band gap)이 형성되는데 이를 전자의 띠간격(band gap)과 구별하여 광자 띠간격(photonic band gap)이라고 부른다.In this case, as in the case of the former, a band gap is formed, which is distinguished from the band gap of the electron, and is called a photonic band gap.

광자 결정을 광자 띠간격 물질(photonic band gap meterial : PBG)이라고 부르는 이유가 바로 이 때문이다.This is why photonic crystals are called photonic band gap meterial (PBG).

이러한 광자결정은 1987년 Yablonobitch와 John이 각각 독자적으로 빛에 대해서도 동일한 띠간격 개념이 적용될 수 있다고 발표함으로써, 알려지게 되었다.These photon crystals became known in 1987 when Yablonobitch and John each independently announced that the same band gap concept could be applied to light.

빛에 대하여 전위로 작용하는 것이 유전체이므로 이를 주기적으로 배열하면 광자 띠간격(photonic band gap)이 생겨 특정한 파장을 가진 전자기파를 선택적으로 통과시킬 수도 있고, 진행을 막을 수도 있다고 제안한 것이다.Since it is a dielectric that acts as a potential for light, it is suggested that periodic arrangements can result in photonic band gaps that can selectively pass electromagnetic waves with specific wavelengths or prevent them from progressing.

이러한 제안은 1989년 Yablonovitch 그룹이 이차원 구조의 광자결정에서 광자띠 간격이 존재한다는 것을 실험적으로 보임으로써, 현실화되었다.This proposal was realized in 1989 by Yablonovitch's group experimentally showing the existence of photon band gaps in two-dimensional photonic crystals.

그 후 1991년 상기 Yablonovitch 그룹이 마이크로파 영역에 해당하는 주파수 영역에서 띠간격을 갖는 3차원 광자결정을 제작하여 광자결정이 실제 소자로 응용될 수 있는 가능성을 제시한 이래 여러 곳에서 활발한 연구가 이루어지고 있다.Since 1991, the Yablonovitch Group has produced a three-dimensional photonic crystal with a band gap in the frequency domain corresponding to the microwave region, and has shown the possibility that the photonic crystal can be applied as a real device. have.

또한 일본 NEC의 Hideo Kosaka와 도호쿠대의 Shojiro Kawakami는 광자결정(photonic crystal)의 높은 분산(highly dispersive) 성질을 이용하여 파장분파회로와 레이저, 수광소자, 광 파이버를 접속하는 광집적회로(photonic light wave circuit)를 발명하였다.In addition, Hideo Kosaka of NEC in Japan and Shojiro Kawakami of Tohoku University use photonic light wave to connect wavelength spectrum circuit, laser, light receiving element, and optical fiber by using highly dispersive property of photonic crystal. circuit).

하지만 상기의 종래 광자 결정 응용에 관한 발명은 다음과 같은 심대한 문제점을 가지고 있다.However, the above-described invention related to the photonic crystal application has the following serious problems.

첫 번째는 고질적인 손실에 관한 문제이다.The first is the problem of enduring losses.

즉, 외부에서 광신호가 광자 결정에 입사할 때, 레이저가 자유공간을 전파해서 도달하거나, 파이버를 통해서 바로 광자 결정(photonic crystal)에 도달하게 된다.That is, when an optical signal enters the photonic crystal from the outside, the laser propagates through free space or reaches the photonic crystal directly through the fiber.

이러한 모든 경우에 대해 광자 결정 내, 외부의 굴절율의 차이에서 기인한 손실이 있고, 광자 결정의 두께가 광신호의 모드 및 식각 공정의 난이도를 고려하여 수 마이크로 이하로 얇아지므로 광파이버와의 얼라인(align)의 부정확에 의한 손실이 발생된다.In all these cases, there is a loss due to the difference in refractive index in and outside the photonic crystal, and the thickness of the photonic crystal becomes thinner to a few microns or less in consideration of the mode of the optical signal and the difficulty of the etching process. loss due to incorrect alignment.

두 번째로는 분파된 광의 출력 경로에 대한 문제이다.Second is the problem of the output path of the split light.

즉, 광자 결정 내부에서 분파된 광은 다시 외부로 나오면서 상기 첫 번째 문제와 같은 손실 문제를 그대로 가지는 동시에, 광자 결정(photonic crystal)의 성질에 따라 분파된 광의 진행 방향이 각 파장의 광신호에 대해 모두 다르게 되는데, 이것을 모두 고려하여 집속 렌즈를 고안하는 것은 소자 설계에 심대한 어려움이 될 것이다.That is, the light branched inside the photonic crystal comes out again and has the same loss problem as the first problem, while the propagation direction of the light splitted according to the nature of the photonic crystal is applied to the optical signal of each wavelength. All of them are different, and considering all of them, designing a focusing lens will be a great difficulty in device design.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 소자 크기의 소형화를 달성하고, 고속화, 전송효율 등 소자 특성 향상을 도모하고, 고집적화에 매우 적합한 파장 분파 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a wavelength branching circuit which is suitable for miniaturization of device size, improvement of device characteristics such as high speed and transmission efficiency, and high integration. .

본 발명의 다른 목적은 웨이브 가이드와 광자 결정을 집적하여 각각의 기술을 홀로 실시했을 경우에 보여지는 단점을 서로 보완하는 광통신 소자 제조 기술을 제안하는데 있다.Another object of the present invention is to propose an optical communication device fabrication technique that integrates wave guides and photonic crystals and compensates for the disadvantages of each technique alone.

도 1a 내지 도 1e 는 본 발명에 따른 광통신용 슈퍼 광학 프리즘 중 슬래브 웨이브 가이드를 형성하기 위한 공정을 나타낸 도면1A to 1E are views showing a process for forming a slab wave guide in a super optical prism for optical communication according to the present invention;

도 2a 내지 도 2b 는 도 1e에서 패터닝된 하드 마스크를 위에서 본 평면도2A-2B are top plan views of the hard mask patterned in FIG. 1E.

도 3a 내지 도 3i는 본 발명에 따른 광통신용 슈퍼 광학 프리즘 중 광자 결정 형성을 위한 공정을 나타낸 도면3A to 3I illustrate a process for forming photonic crystals in a super optical prism for optical communication according to the present invention.

도 4 는 본 발명에 따라 제조된 2차원 광자 결정을 나타낸 도면4 shows a two-dimensional photon crystal made in accordance with the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 기판 2 : 클래드층1 substrate 2 cladding layer

3 : 코어층 4 : 하드 마스크층3: core layer 4: hard mask layer

5 : PR 6 : 얼라인 키5: PR 6: Align key

7 : 폴리나 비결정질(amorphous) 실리콘7: poly or amorphous silicon

8 : 상부 클레드층8: upper cladding layer

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광통신용 슈퍼 광학 프리즘 제조 방법의 특징은 Si 기판 위에 하부 클래드층, 코어층 그리고 하드 마스크층을 순차적으로 증착하는 단계와, 상기 하드 마스크층 위에 PR을 도포하고 패터닝하여, 기 설계된 코어 회로로 하드 마스크를 포토-리소그라피 방법에 따라 패터닝하여 슬래브 웨이브 가이드를 형성하는 단계와, 상기 하드 마스크 위에 PR을 코팅한 후, 마스크 작업을 통해 정의된 형태로 다수개의 홀을 형성하는 단계와, 상기 홀이 형성된 PR을 이용하여 홀과 동일한 위치에 하부 클래드층이 노출되도록 하드 마스크와 코어층을 식각하여 홀을 형성하는 단계와, 상기 PR을 제거하고 하드 마스크와 코어층에 형성된 홀 사이에 폴리 또는 비결정질(amorphous)실리콘 중 어느 하나를 증착하여 광자 결정을 형성하는 단계와, 전면에 상부 클래드층을 증착하는 단계를 포함하여 이루어지는 있다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing a super optical prism for optical communication according to the present invention includes the steps of sequentially depositing a lower clad layer, a core layer, and a hard mask layer on a Si substrate, and PR on the hard mask layer. Applying and patterning, patterning the hard mask with a predesigned core circuit according to the photo-lithography method to form a slab wave guide, coating the PR over the hard mask, and then applying a plurality of shapes in a defined form through a mask operation. Forming a hole, etching the hard mask and the core layer to expose the lower clad layer at the same position as the hole by using the hole in which the hole is formed, and forming the hole, removing the PR, and removing the hard mask and the core Form photonic crystals by depositing either poly or amorphous silicon between the holes formed in the layer And depositing an upper clad layer on the entire surface.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings.

본 발명에 따른 광통신용 슈퍼 광학 프리즘 제조 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, a preferred embodiment of a method for manufacturing a super optical prism for optical communication according to the present invention will be described.

도 1a 내지 도 1e 는 본 발명에 따른 광통신용 슈퍼 광학 프리즘 중 슬래브 웨이브 가이드를 형성하기 위한 공정을 나타낸 도면이다.1A to 1E are diagrams showing a process for forming a slab wave guide in a super optical prism for optical communication according to the present invention.

먼저, 도 1a와 같이 Si 기판(1) 위에 하부 클래드층(2)을 증착하고, 이어 상기 하부 클래드층(2) 위에 코어층(3)을 증착한다.First, as shown in FIG. 1A, the lower clad layer 2 is deposited on the Si substrate 1, and then the core layer 3 is deposited on the lower clad layer 2.

이때 상기 하부 클래드층(2)은 SiO2글라스가 사용되고, 상기 코어층(3)은 SiO2-GeO2글라스가 사용된다.In this case, SiO 2 glass is used as the lower clad layer 2, and SiO 2 -GeO 2 glass is used as the core layer 3.

이어 도 1b와 같이 리소그라피를 위한 하드 마스크층(4)을 상기 코어층(3) 위에 증착한다.Subsequently, a hard mask layer 4 for lithography is deposited on the core layer 3 as shown in FIG. 1B.

이때 상기 하드 마스크층(4)은 폴리 Si이 사용되어지고, 경우에 따라서 Cr, Al 등 메탈이나 이들의 다중 적층막이 사용된다.In this case, poly Si is used for the hard mask layer 4, and in some cases, a metal such as Cr, Al, or a multilayer film thereof is used.

하드 마스크층(4)은 이산화 규산(silica)과 높은 에치(etch) 선택비를 갖는 것으로 한다.The hard mask layer 4 has a silicic acid dioxide and a high etch selectivity.

이어 도 1c와 같이 상기 하드 마스크층(4) 위에 PR(5)을 도포한다.Subsequently, a PR 5 is coated on the hard mask layer 4 as shown in FIG. 1C.

그리고 도 1d와 같이 상기 PR(5)을 패터닝하여, 도 1e와 같이 설계된 코어 회로로 하드 마스크(4)를 포토-리소그라피 방법에 따라 패터닝한다.The PR 5 is patterned as shown in FIG. 1D, and the hard mask 4 is patterned by a photo-lithography method using a core circuit designed as shown in FIG. 1E.

여기서 식각 방법은 통상 무이온 식각(reactive ion etching : RIE)을 이용하나, 습식 식각도 가능하다.Here, the etching method typically uses reactive ion etching (RIE), but wet etching is also possible.

도 2a 내지 도 2b 는 도 1e에서 패터닝된 하드 마스크를 위에서 본 평면도이다.2A-2B are top plan views of the hard mask patterned in FIG. 1E.

도 2a 내지 도 2b 는 회로의 설계에 따라 패터닝 형태가 달라질 수 있으며, 하드 마스크 패턴(4)은 웨이브 가이드 형태 이외에도 이후 공정 집적화를 위한 포토 작업의 얼라인 키(align key)(6) 형태도 포함된다.2A to 2B may have a different patterning form according to the design of the circuit, and the hard mask pattern 4 may include a form of an alignment key 6 of a photo operation for process integration in addition to a wave guide form. do.

상기 얼라인 키(6)는 도 2b에서와 같이 십자 모양 또는 목적에 부합되는 한 다양한 형태의 도형이 될 수 있다.The alignment key 6 may have various shapes as long as it meets the cross shape or the purpose as shown in FIG. 2B.

그리고 얼라인 키(6)의 위치는 웨이퍼의 가장자리 또는 회로의 주변부 중 웨이브 가이드 역할을 하지 않는 곳에 위치하고, 후속하는 공정 방법에 따라 모양과 위치가 달라질 수 있다.The alignment key 6 is positioned at the edge of the wafer or at the periphery of the circuit, which does not serve as a wave guide, and may be changed in shape and position according to a subsequent process method.

즉, 후속의 광자 결정(photonic crystal) 형성용 마스크 작업을 용이하게 하고 설계된 회로의 작동이 방해받지 않는 한 자유도를 갖는다.That is, it facilitates subsequent mask work for forming photonic crystals and has freedom as long as the operation of the designed circuit is not disturbed.

이와 같이 얼라인 키(6)가 필요한 이유는 통상의 웨이브 가이드용 마스크가 웨이퍼 전면적으로 한번에 처리하는 컨택 마스크를 사용하는데, 이로 인해 광자 결정(photonic crystal) 패터닝에 요구되는 작은 특징(feature) 크기를 구현하는데 어려움이 있기 때문이다.The reason for the need for the alignment key 6 is that the conventional wave guide mask uses a contact mask that is processed all over the wafer at a time, thereby reducing the small feature size required for the photonic crystal patterning. This is because of the difficulty in implementation.

따라서 광자 결정을 위한 마스크 작업은 보통의 CMOS 공정에 사용되는 스테퍼 형태(stepper type)의 5X 나 4X 등의 마스크가 사용되기 때문에 얼라인 단계(align step)이 필요하게 된다.Therefore, the masking operation for photonic crystals requires an alignment step because a mask such as 5X or 4X, which is a stepper type used in a general CMOS process, is used.

그리고 얼라인 키(align key)(6)의 크기는 통상 한 변의 길이가 100um 내외이다.And the size of the align key (6) is usually about 100um in length of one side.

도 3a 내지 도 3i는 본 발명에 따른 광통신용 슈퍼 광학 프리즘 중 광자 결정 형성을 위한 공정을 나타낸 도면이다.3A to 3I illustrate a process for forming photonic crystals in a super optical prism for optical communication according to the present invention.

도 3a, 도 3b를 보면, 도 1e와 같이 설계된 코어 회로에 따라 패터닝된 하드 마스크(4)에 PR을 코팅한 후, 마스크 작업을 통해 정의된 형태로 다수개의 홀을 하드 마스크(4)가 노출되도록 형성한다.3A and 3B, after the PR is coated on the hard mask 4 patterned according to the core circuit designed as in FIG. 1E, the hard mask 4 is exposed to a plurality of holes in a defined form through a mask operation. To form.

이때 마스크 작업의 용이성을 위하여 무반사 층(anti-reflection layer)으로 옥시질화물(Oxynitride : SiON)류나 유기 B-arc(Bottom anti-reflection-coating) 등이 사용되어질 수 있다.In this case, an oxynitride (SiON) or an organic B-arc (Bottom anti-reflection-coating) may be used as an anti-reflection layer.

이어 도 3c와 같이, 상기 마스크 작업을 통해 홀이 형성된 PR을 사용하여 RIE 또는 습식(wet) 식각의 방법을 이용하여 하드 마스크(4)를 식각한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 3C, the hard mask 4 is etched using RIE or wet etching using PR having holes formed through the mask operation.

그리고 도 3d와 같이, 하부 클래드층(2)이 노출되도록 PR 스트립 후 하드 마스크를 장벽(barrier)으로 하여 코어층(3)까지 식각한다.3D, the PR layer is etched to the core layer 3 using the hard mask as a barrier after the PR strip so that the lower clad layer 2 is exposed.

도 3e는 도 3d까지의 공정을 통해 광자 결정 형성을 위한 홀이 형성된 구조를 나타낸 평면도이다.3E is a plan view illustrating a structure in which holes for forming photonic crystals are formed through the process of FIG. 3D.

이어 도 3f와 같이, 실리콘과 산화물간의 굴절율차를 이용하는 광자 결정 제작을 위하여, 식각된 홀(hole) 사이를 폴리나 비결정질(amorphous) 실리콘(7)을 증착하여 채운다.Next, as shown in FIG. 3F, poly or amorphous silicon 7 is filled between the etched holes to form photonic crystals using the refractive index difference between the silicon and the oxide.

이때, 통상적인 광통신에 사용되는 광파장 1.3~1.55um대에 대하여 유용한 광자 결정(photonic crystal)의 피치(pitch)는 대략 1um 내외 또는 이보다 작은서브-미크론(sub-micron) 영역이며, 그 홀(hole)의 크기 또한 상기 광자 결정 피치와 동일하다.At this time, the pitch of the photonic crystals useful for the optical wavelength range of 1.3 to 1.55 um used in the conventional optical communication is a sub-micron region of about 1 um or less, and the hole ) Is also equal to the photonic crystal pitch.

이때, 홀(hole)의 크기가 작아지면 통상의 경우 그것을 채우는 것이 어려워서 중간에 공간(void)이 발생할 수 있다.At this time, when the size of the hole is reduced, it is difficult to fill it in a normal case, so that a void may occur in the middle.

따라서 본 발명에서는 CVD 폴리 또는 비결정질 실리콘(amorphous silicon) 공정의 경우 물질 및 공정 특성상 홀의 크기가 1000Å 정도로 충분히 작더라도 공간(void) 없이 홀을 잘 채울 수 있기 때문에 공간(void)이 발생되는 문제를 해결할 수 있다.Therefore, in the present invention, in the case of CVD poly or amorphous silicon (amorphous silicon) process, even if the size of the hole is small enough such as 1000 특성 due to the material and process characteristics, it is possible to solve the problem of voids because the hole can be well filled without voids. Can be.

그리고 도 3g와 같이 후속 공정을 위해 습식(wet) 또는 건식(dry) 방법으로 상부 전면의 실리콘(7)을 제거하고 홀 속에만 실리콘이 존재하게 한다.Then, as shown in FIG. 3g, the silicon 7 of the upper front surface is removed by a wet or dry method for the subsequent process, and the silicon is present only in the hole.

물론, 폴리나 비결정질 실리콘 이외에도 산화물(oxide)과 굴절율의 차이를 갖는 물질이라면 공정 정합성이나 회로 설계를 고려하여 여러 다른 물질, 예를 들면 폴리머(polymer)류나 질화물(Nitride) 등이 폴리 대신 홀 속에 사용될 수 있다.Of course, in addition to poly or amorphous silicon, if the material has a difference in oxide and refractive index, various materials such as polymers or nitride may be used in the hole instead of poly in consideration of process compatibility and circuit design. have.

이때의 구조를 평면도로 나타내면 도 3h와 같다.The structure at this time is shown in a plan view as shown in Fig. 3h.

그리고 웨이브 가이드 완성을 위해 도 3i와 같이 상부 클레드층(8)을 증착하고, 패터닝하여 광통신용 슈퍼 광학 프리즘을 제작 완료한다.In order to complete the wave guide, as shown in FIG. 3I, the upper clad layer 8 is deposited and patterned to fabricate a super optical prism for optical communication.

도 4 는 본 발명에 따라 제조된 2차원 광자 결정을 나타낸 도면이다.4 is a view showing a two-dimensional photon crystal prepared in accordance with the present invention.

이와 같이 본 발명은 파장분파 회로 제작에서 기판의 표면에 슬래브 웨이브 가이드(slab wave guide)를 가지는 동시에 2차원 격자상에 굴절율이 다른 매질로 된 주기 구조인 광자 결정(photonic crystal)이 형성된다.As described above, according to the present invention, a photonic crystal having a slab wave guide on the surface of a substrate and a periodic structure of a medium having a different refractive index are formed on a two-dimensional grating.

그리고 이 광자 결정(photonic crystal)에 의해 굴절율 분산의 이방성이 생기고, 이 굴절율 분산의 이방성에 의해 다른 파장의 빛을 동일 진로로 입사해도, 다른 진로로 전파되게 된다. 즉, 통상의 광학 프리즘 효과와 비슷한 행동을 나타낸다.The photonic crystal causes anisotropy of refractive index dispersion, and the anisotropy of the refractive index dispersion causes the light of different wavelengths to propagate in different paths. That is, it exhibits a behavior similar to that of a normal optical prism effect.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 광통신용 슈퍼 광학 프리즘 제조방법은 소자의 크기를 작게 구성할 수 있으며, 고 집적화에 매우 적합한 파장분파 회로를 제작할 수 있다.As described above, the method for manufacturing a super-optical prism for optical communication according to the present invention can be configured with a small size of the device, and can manufacture a wavelength branch circuit that is very suitable for high integration.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the embodiments, but should be defined by the claims.

Claims (9)

Si 기판 위에 하부 클래드층, 코어층 그리고 하드 마스크층을 순차적으로 증착하는 단계와,Sequentially depositing a lower clad layer, a core layer and a hard mask layer on the Si substrate, 상기 하드 마스크층 위에 PR을 도포하고 패터닝하여, 기 설계된 코어 회로로 하드 마스크를 패터닝하여 슬래브 웨이브 가이드를 형성하는 단계와,Applying and patterning PR on the hard mask layer to pattern the hard mask with a predesigned core circuit to form a slab wave guide; 상기 하드 마스크 위에 PR을 코팅한 후, 마스크 작업을 통해 정의된 형태로 다수개의 홀을 형성하는 단계와,After coating the PR on the hard mask, forming a plurality of holes in a defined form through a mask operation; 상기 홀이 형성된 PR을 이용하여 홀과 동일한 위치에 하부 클래드층이 노출되도록 하드 마스크와 코어층을 식각하여 홀을 형성하는 단계와,Forming a hole by etching the hard mask and the core layer so that the lower clad layer is exposed at the same position as the hole by using the hole in which the hole is formed; 상기 PR을 제거하고 하드 마스크와 코어층에 형성된 홀 사이에 폴리 또는 비결정질(amorphous)실리콘 중 어느 하나를 증착하여 광자 결정을 형성하는 단계와,Removing the PR and depositing either poly or amorphous silicon between the holes formed in the hard mask and the core layer to form photonic crystals; 전면에 상부 클래드층을 증착하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광통신용 슈퍼 광학 프리즘 제조 방법.A method of manufacturing a super optical prism for optical communication, comprising the step of depositing an upper clad layer on a front surface. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하부 클래드층은 SiO2글라스가 사용되고, 상기 코어층은 SiO2-GeO2글라스가 사용되는 것을 특징으로 하는 광통신용 슈퍼 광학 프리즘 제조 방법.The lower clad layer is a SiO 2 glass is used, the core layer is a SiO 2 -GeO 2 glass is characterized in that a super optical prism manufacturing method for optical communication. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하드 마스크층은 폴리 Si, Cr, Al 중 어느 하나 또는 이들의 다중 적층막이 사용되는 것을 특징으로 하는 광통신용 슈퍼 광학 프리즘 제조 방법.The hard mask layer is a poly-Si, Cr, Al, any one of them, or a multi-layered film of these, characterized in that a super optical prism manufacturing method for optical communication. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하드 마스크 패터닝에 따른 식각 방법은 무이온 식각(reactive ion etching : RIE)이나 습식 식각 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 광통신용 슈퍼 광학 프리즘 제조 방법.The etching method according to the hard mask patterning is a method of manufacturing a super-optic prism for optical communication, characterized in that using any one of reactive ion etching (RIE) or wet etching. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하드 마스크 패턴은 얼라인 키(align key)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광통신용 슈퍼 광학 프리즘 제조 방법.And said hard mask pattern further comprises an align key. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 얼라인 키는 웨이퍼의 가장자리 또는 회로의 주변부 중 웨이브 가이드 역할을 하지 않는 곳에 형성되는 것을 특징으로 하는 광통신용 슈퍼 광학 프리즘 제조 방법.The alignment key is a super optical prism manufacturing method for optical communication, characterized in that formed in the edge of the wafer or the peripheral portion of the circuit does not act as a wave guide. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 얼라인 키의 크기는 한 변의 길이가 100um 내외인 것을 특징으로 하는광통신용 슈퍼 광학 프리즘 제조 방법.The alignment key has a size of one side of about 100um in length, wherein the optical communication super optical prism manufacturing method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 다수개의 홀을 형성하는 마스크 작업은 무반사 층(anti-reflection layer)으로 옥시질화물(Oxynitride : SiON)류나 유기 B-arc 등을 사용하는 것을 특징으로 하는 광통신용 슈퍼 광학 프리즘 제조 방법.The mask operation for forming the plurality of holes is a method of manufacturing a super-optic prism for optical communication, characterized in that using an oxynitride (SiON) or organic B-arc as an anti-reflection layer (anti-reflection layer). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하드 마스크와 코어층에 형성된 홀 사이에 폴리머(polymer)류나 질화물(Nitride) 중 어느 하나를 증착하는 것을 특징으로 하는 광통신용 슈퍼 광학 프리즘 제조 방법.A method of manufacturing a super optical prism for optical communication, comprising depositing any one of polymers and nitrides between the hard mask and the holes formed in the core layer.
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