KR100590534B1 - Micro optical bench structure and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
마이크로 광학벤치 구조물 및 그 제조방법에 관해 개시되어 있다. 개시된 본 발명은 균일한 두께의 반도체 기판, 상기 반도체 기판에 구비된 수광소자, 상기 수광소자와 이격된 위치의 상기 반도체 기판 상에 구비된 발광소자, 상기 수광소자와 상기 발광소자사이의 상기 반도체 기판 상에 구비되어 상기 발광소자로부터 방출되는 광을 반사하는 미러 구조물 및 상기 발광소자와 외부전원을 연결시키도록 형성된 전극배선을 구비하고, 상기 미러 구조물은 상기 발광소자와 마주하는 면이 소정의 각으로 경사진 미러 지지체 및 상기 미러 지지체의 경사면에 구비된 반사수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로 광학 벤치 구조물 및 그 제조 방법을 제공한다.A micro optical bench structure and a method of manufacturing the same are disclosed. Disclosed is a semiconductor substrate having a uniform thickness, a light receiving element provided on the semiconductor substrate, a light emitting element provided on the semiconductor substrate at a position spaced apart from the light receiving element, and the semiconductor substrate between the light receiving element and the light emitting element. A mirror structure provided on the light reflecting light emitted from the light emitting device, and an electrode wiring formed to connect the light emitting device to an external power source, and the mirror structure has a surface facing the light emitting device at a predetermined angle. It provides a micro-optic bench structure and a method of manufacturing the inclined mirror support and a reflecting means provided on the inclined surface of the mirror support.
Description
도 1은 종래 기술에 의한 마이크로 광학벤치 구조물의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a micro optical bench structure according to the prior art.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 마이크로 광학벤치 구조물의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a micro optical bench structure according to an embodiment of the present invention.
도 3 내지 도 11은 도 2에 도시한 마이크로 광학벤치 구조물의 제조 방법을 단계별로 나타낸 단면도들이다.3 to 11 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the micro-optic bench structure shown in FIG.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
40:기판 42:수광소자40: substrate 42: light receiving element
44:전극배선 44a, 44b:제1 및 제2 전극배선44:
46:솔더범프 47:몰드층46: solder bump 47: mold layer
48:발광소자 50:네가티브 포토 레지스트층48: light emitting element 50: negative photoresist layer
50a:미러 지지체 52:반사수단50a: mirror support 52: reflecting means
60:광 차단막 64:쉐도우 마스크60: light blocking film 64: shadow mask
66:알루미늄 66: aluminum
A1:네가티브 포토 레지스트층의 노출된 영역A1: Exposed Region of Negative Photoresist Layer
M1:미러 지지체의 경사면M1: slope of the mirror support
본 발명은 광 픽업 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로써, 보다 자세하게는 레이저 다이오드(Laser Diode)와 같은 발광소자와 포토 다이오드(Photo Diode)와 같은 수광소자가 장착된 마이크로 광학벤치 구조물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical pickup device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a micro optical bench structure equipped with a light emitting device such as a laser diode and a light receiving device such as a photo diode, and a method of manufacturing the same. It is about.
CD나 DVD와 같은 디스크형 광 기록매체에 정보를 기록(writing)할 때는 입력된 전기신호를 레이저빔으로 바꾸어 광 기록매체에 조사한다. 그리고 광 기록매체에 기록되어 있는 정보를 읽을(reading) 때는 광 기록매체로부터 반사된 레이저빔을 검출하여 전기신호로 변환한다.When writing information to a disc type optical recording medium such as a CD or a DVD, the input electrical signal is converted into a laser beam and irradiated to the optical recording medium. When reading information recorded on the optical recording medium, the laser beam reflected from the optical recording medium is detected and converted into an electrical signal.
이와 같은 정보 기록 및 재생 과정의 핵심 부품이 바로 광 픽업 장치이다. 광 픽업 장치는 레이저 다이오드, 포토 다이오드 및 광학 벤치 등을 포함한다. 이때, 레이저 다이오드와 포토 다이오드 등과 같은 발광 및 수광소자는 광학 벤치에 장착된다. 따라서 광학 벤치는 광 픽업장치의 소형화, 저가격화 및 수율에 결정적인 영향을 줄 수 있다.An essential part of this information recording and reproducing process is the optical pickup device. The optical pickup device includes a laser diode, a photo diode, an optical bench, and the like. In this case, light emitting and light receiving elements such as a laser diode and a photodiode are mounted on an optical bench. Therefore, the optical bench can have a decisive influence on the miniaturization, low cost, and yield of the optical pickup device.
도 1은 종래 기술에 의한 광학벤치 구조물의 구조를 보여준다.1 shows a structure of an optical bench structure according to the prior art.
도 1을 참조하면, 9.74°의 실리콘 기판(10)의 레이저 다이오드(18)가 장착될 영역에 그루브(12)가 형성되어 있다. 그루브(12)의 바닥부분(12a)은 볼록하게 형성되어 있다. 그루브(12)의 바닥부분(12a) 상에 제1 전극배선(14)이 존재하고, 제1 전극배선(14) 상에 솔더 범프(16)가 존재한다. 레이저 다이오드(18)는 솔더 범 프(16) 상에 존재한다. 바닥부분(12a) 둘레의 그루브(12) 측면은 경사면이다. 레이저 다이오드(18)의 레이저 방출면과 마주하는 그루브(12)의 측면(12b)에 레이저 다이오드(18)로부터 방출되는 레이저(L)를 상방으로 반사시키는 미러(mirror, 20)가 존재한다. 실리콘 기판(10)의 그루브(12) 둘레에 포토 다이오드(22)가 장착되어 있다. 포토 다이오드(22) 둘레의 실리콘 기판(10) 상에 제2 전극배선(24)가 존재한다. 제2 전극배선(24)는 외부의 전원(미도시)에 연결되어 있고, 제1 전극배선(14)에도 연결되어 있다. 외부 전원에서 공급되는 전력은 제2 전극배선(24)과 제1 전극배선(14)을 통해서 레이저 다이오드(18)에 공급되고, 레이저 다이오드(18)는 레이저(L)를 방출하게 된다.Referring to FIG. 1, a
상술한 종래 기술에 의한 광학벤치 구조물은 다음과 같은 문제점을 갖고 있다.The optical bench structure according to the prior art described above has the following problems.
첫째, 광학벤치 구조물을 제작하는데 있어 비효율적이다.First, it is inefficient in manufacturing optical bench structures.
곧, 레이저 다이오드와 포토 다이오드를 장착하고, 미러(20)가 정렬되어 있는 광학벤치를 제작하는데, 고 난이도의 기술을 요하고, 많은 시간이 소요되며, 수율과 성능면에 있어서도 원하는 스펙(spec)을 맞추기 힘들다.In other words, it is equipped with a laser diode and a photodiode, and manufactures an optical bench in which the
보다 구체적으로 설명하면, 레이저 다이오드가 장착되는 광학벤치의 바닥부분(12a)은 습식식각으로 형성되는데, 이때 미러(20)가 장착되는 그루브(12)의 측면(12b)을 45°로 가공해야 한다. 이를 위해 특수 가공한 웨이퍼가 사용되는데, 형상 재현성이 좋지 않다. 그리고 이러한 공정을 위해선 수십 마이크로미터 깊이의 수직 단차를 갖는 구조에 사진 및 식각 공정을 적용해야 하는데, 이는 일반적인 SOP를 갖는 정형화된 공정이 아니다.More specifically, the
둘째, 새로운 공정을 개발해야 하는 어려움이 있다.Second, there is a difficulty in developing a new process.
곧, 종래 기술에 의한 광학 벤치 구조물의 경우, 레이저 다이오드(18)가 장착되는 그루브(12)의 바닥부분(12a), 미러(20)가 장착되는 45도로 경사진 측면(12b) 및 실리콘 기판(10)의 표면 등 세 표면을 거치는 전극배선을 만들기 위한 사진 및 식각 공정 기술이 필요한데, 이러한 사진 및 식각 공정 기술은 현재 세계적으로도 성공한 사례가 없는 고 난이도의 공정기술이다.That is, in the case of the optical bench structure according to the prior art, the
셋째, 레이저 다이오드 접착용 솔더범프(Au/Sn)(16)는 포토 레지스터를 이용한 몰드 공정과 전기 도금 공정으로 형성되는데, 솔더범프(16)는 도 1에서 볼 수 있듯이 그루브(12)의 바닥부분(12a) 상에 형성되는 바, 솔더범프(16) 형성공정에도 두 번째 문제점으로 지적한 캐버티 구조에서의 사진 공정 기술이 적용되어야 한다.Third, the laser bump bonding solder bumps (Au / Sn) 16 are formed by a mold process using a photoresist and an electroplating process, and the
이와 같이 상술한 종래 기술에 의한 광학벤치 구조물은 전체적으로 제작 공정에 적용되는 공정기술의 난이도가 높은 관계로 공정 마진 및 재현성이 낮다. 따라서 수율이 낮아지고, 원하는 성능을 갖는 결과물을 얻기 어렵다. 이것은 원하는 결과물을 얻기 위해서 생산 원가를 높여야 함을 의미하는 바, 경제적으로 실익이 없다.As described above, the optical bench structure according to the related art has a low process margin and reproducibility due to the high difficulty of the process technology applied to the manufacturing process as a whole. As a result, the yield is low, and it is difficult to obtain a result having a desired performance. This means that the cost of production must be increased to get the desired result, which is economically inefficient.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 제조 공정이 단순하고, 제조 공정에 적용된 기술의 난이도가 높지 않으며, 재현성을 높일 수 있는 마이크로 광학 벤치 구조물을 제공함에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to improve the above-described problems of the related art, and provides a micro-optical bench structure that is simple in a manufacturing process, does not have a high difficulty in a technology applied to the manufacturing process, and can increase reproducibility. .
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 마이크로 광학 벤치 구조물의 제조 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing the micro-optic bench structure.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 균일한 두께의 반도체 기판, 상기 반도체 기판에 구비된 수광소자, 상기 수광소자와 이격된 위치의 상기 반도체 기판 상에 구비된 발광소자, 상기 수광소자와 상기 발광소자사이의 상기 반도체 기판 상에 구비되어 상기 발광소자로부터 방출되는 광을 반사하는 미러 구조물 및 상기 발광소자와 외부전원을 연결시키도록 형성된 전극배선을 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광학 벤치 구조물을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a semiconductor substrate having a uniform thickness, a light receiving element provided on the semiconductor substrate, a light emitting element provided on the semiconductor substrate at a position spaced apart from the light receiving element, the light receiving element and the It is provided on the semiconductor substrate between the light emitting device to reflect the light emitted from the light emitting device and a micro-optic bench structure characterized in that it comprises an electrode wiring formed to connect the light emitting device and an external power source do.
여기서, 상기 전극배선의 일부 영역 상에 솔더범프가 구비되어 있고, 상기 발광소자는 상기 솔더범프 상에 플립칩 본딩될 수 있다.Here, solder bumps are provided on a portion of the electrode wirings, and the light emitting device may be flip chip bonded onto the solder bumps.
상기 미러 구조물은 상기 발광소자와 마주하는 면이 소정의 각으로 경사진 미러 지지체 및 상기 미러 지지체의 경사면에 구비된 반사수단으로 구성될 수 있다.The mirror structure may include a mirror support inclined at a predetermined angle with a surface facing the light emitting element and reflection means provided on an inclined surface of the mirror support.
상기 미러 지지체는 네가티브 포토 레지스트일 수 있다.The mirror support may be a negative photoresist.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 균일한 두께의 반도체 기판에 제1 광학소자를 형성하는 제1 단계, 상기 반도체 기판의 상기 제1 광학소자와 이격된 영역 상에 제2 광학소자와 관련된 부재들을 순차적으로 형성하는 제2 단계, 상기 제1 광학소자와 상기 부재들사이의 상기 반도체 기판 상에 입사광을 수직으로 반사시키는 미러 구조물을 형성하는 제3 단계 및 상기 부재들 상에 제2 광학 소자를 장착하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광학 벤치 구조물 제조 방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention relates to a first step of forming a first optical device on a semiconductor substrate having a uniform thickness, and related to a second optical device on a region spaced apart from the first optical device on the semiconductor substrate. A second step of sequentially forming members, a third step of forming a mirror structure for vertically reflecting incident light on the semiconductor substrate between the first optical element and the members, and a second optical element on the members It provides a method for manufacturing a micro-optic bench structure, characterized in that it comprises a fourth step of mounting.
여기서, 상기 제1 광학소자는 상기 반도체 기판에 매립된 형태로 형성할 수 있다.The first optical element may be formed in a form embedded in the semiconductor substrate.
상기 제2 단계는 상기 반도체 기판 상에 전극배선을 형성하는 단계, 상기 전극배선 상에 플립칩 본딩수단을 형성하는 단계 및 상기 제1 광학소자가 노출되고 상기 제1 광학소자와 상기 플립칩 본딩수단사이의 상기 반도체 기판이 노출되도록 상기 전극배선을 패터닝하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 플립칩 본딩수단을 형성하는 단계는 상기 전극배선 상에 몰드층을 형성하는 단계, 상기 몰드층에 상기 전극배선이 노출되는 홀을 형성하는 단계, 상기 홀을 상기 플립칩 본딩수단으로 채우는 단계 및 상기 몰드층을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.The second step may include forming electrode wirings on the semiconductor substrate, forming flip chip bonding means on the electrode wirings, and exposing the first optical element and the first optical element and the flip chip bonding means. Patterning the electrode wirings to expose the semiconductor substrate therebetween. In this case, the forming of the flip chip bonding means may include forming a mold layer on the electrode wiring, forming a hole in which the electrode wiring is exposed in the mold layer, and filling the hole with the flip chip bonding means. And removing the mold layer.
상기 플립칩 본딩수단은 전기 도금법으로 형성할 수 있다.The flip chip bonding means may be formed by an electroplating method.
상기 제3 단계는 상기 반도체 기판 상에 상기 제1 광학소자와 상기 부재들을 덮는 네가티브 포토 레지스트층을 형성하는 단계, 상기 네가티브 포토 레지스트층 상에 광 차단막을 형성하는 단계, 상기 제1 광학소자와 상기 부재들사이의 상기 광 차단막의 일부를 제거하여 상기 네가티브 포토 레지스트층의 일부 영역을 노출시키는 단계, 상기 네가티브 포토 레지스트층의 노출된 영역에 사입사 및 수직 노광을 실시하는 단계, 상기 광 차단막을 제거하는 단계 및 상기 사입사 및 수직 노광된 상기 네가티브 포토 레지스트층을 현상하는 단계를 포함할 수 있다.The third step may include forming a negative photoresist layer covering the first optical element and the members on the semiconductor substrate, forming a light blocking layer on the negative photoresist layer, and the first optical element and the Removing a portion of the light blocking film between the members to expose a portion of the negative photoresist layer, subjecting the exposed area of the negative photoresist layer to vertical exposure and vertical exposure, removing the light blocking film. And developing the negative photoresist layer exposed to the incidence and vertical exposure.
이때, 상기 사입사 및 수직 노광은 상기 현상 후 형성되는 네가티브 포토 레 지스트층의 최종 결과물의 상기 제2 광학소자를 향하는 면이 45°의 경사면이 되도록 실시할 수 있다.In this case, the incidence of incidence and vertical exposure may be performed such that the surface facing the second optical element of the final result of the negative photoresist layer formed after the development is an inclined surface of 45 °.
한편, 상기 제2 단계는 상기 반도체 기판 상에 전극배선을 형성하는 단계, 상기 제1 광학소자와 그 둘레의 상기 반도체 기판이 노출되도록 상기 전극배선을 패터닝하는 단계 및 상기 패터닝 전극배선 상에 플립칩 본딩수단을 형성하는 단계를 포함할 수도 있다. 이때, 상기 플립칩 본딩수단을 형성하는 단계는 상기 반도체 기판 상에 상기 패터닝된 전극배선을 덮는 몰드층을 형성하는 단계, 상기 몰드층에 상기 패터닝된 전극배선이 노출되는 홀을 형성하는 단계, 상기 홀을 상기 플립칩 본딩수단으로 채우는 단계 및 상기 몰드층을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.On the other hand, the second step is the step of forming an electrode wiring on the semiconductor substrate, patterning the electrode wiring to expose the first optical element and the semiconductor substrate around it and flip chip on the patterning electrode wiring It may comprise the step of forming the bonding means. The forming of the flip chip bonding means may include forming a mold layer covering the patterned electrode wiring on the semiconductor substrate, and forming a hole in the mold layer to expose the patterned electrode wiring. The method may include filling a hole with the flip chip bonding means and removing the mold layer.
또한, 이 경우, 상기 플립칩 본딩수단은 솔더범프일 수 있고, 전기 도금법으로 형성할 수 있으며, 상기 몰드층은 포토 레지스트층으로 형성할 수 있다.In this case, the flip chip bonding means may be solder bumps, may be formed by electroplating, and the mold layer may be formed of a photoresist layer.
또한, 상기 제3 단계는 상기 반도체 기판 상에 상기 제1 광학소자와 상기 부재들을 덮는 네가티브 포토 레지스트층을 형성하는 단계, 상기 네가티브 포토 레지스트층 상에 광 차단막을 형성하는 단계, 상기 제1 광학소자와 상기 부재들사이의 상기 광 차단막의 일부를 제거하여 상기 네가티브 포토 레지스트층의 일부 영역을 노출시키는 단계, 상기 네가티브 포토 레지스트층의 노출된 영역에 사입사 및 수직 노광을 실시하는 단계, 상기 광 차단막을 제거하는 단계 및 상기 사입사 및 수직 노광된 상기 네가티브 포토 레지스트층을 현상하는 단계를 포함할 수 있다.The third step may include forming a negative photoresist layer covering the first optical element and the members on the semiconductor substrate, forming a light blocking layer on the negative photoresist layer, and forming the first optical element. And exposing a portion of the negative photoresist layer by removing a portion of the light blocking layer between the members, subjecting the exposed region of the negative photoresist layer to injecting and vertical exposure, the light blocking layer And removing the negative incident photoresist layer and the negative photoresist layer exposed vertically.
이때, 상기 사입사 및 수직 노광은 상기 현상 후 형성되는 네가티브 포토 레지스트층의 최종 결과물의 상기 제2 광학소자를 향하는 면이 45°의 경사면이 되도 록 실시할 수 있다.In this case, the incidence of incidence and vertical exposure may be performed such that the surface facing the second optical element of the final result of the negative photoresist layer formed after the development becomes an inclined surface of 45 °.
이러한 본 발명을 이용하면, 제조 공정을 단순화할 수 있고, 공정 마진을 충분히 확보할 수 있어 재현성을 높일 수 있다. 또한 이러한 결과에 따라 광학 벤치 구조물 또는 이 구조물을 구비하는 장치의 성능이 개선되고, 수율과 생산성이 높아져서 생산비용을 낮출 수 있다.By using this invention, a manufacturing process can be simplified, process margin can fully be secured, and reproducibility can be improved. In addition, according to these results, the performance of the optical bench structure or the apparatus having the structure can be improved, and the yield and productivity can be increased, thereby lowering the production cost.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 마이크로 광학벤치 구조물 및 그 제조 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.Hereinafter, a micro optical bench structure and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of layers or regions illustrated in the drawings are exaggerated for clarity.
먼저, 본 발명의 실시예에 의한 마이크로 광학 벤치 구조물(이하, 본 발명의 구조물)에 대해 설명한다.First, the micro-optic bench structure according to the embodiment of the present invention (hereinafter, the structure of the present invention) will be described.
도 2를 참조하면, 본 발명의 구조물은 기판(40)에 수광소자(42)를 구비한다. 수광소자(42)는, 예를 들면 포토 다이오드일 수 있고, 기판(40)에 매립된 형태로 구비될 수 있다. 수광소자(42) 둘레의 기판(40) 상으로 제1 및 제2 전극배선(44a, 44b)이 형성되어 있다. 제1 및 제2 전극배선(44a, 44b)은 부착층인 크롬(Cr)배선과 메인 배선인 골드(Au)배선이 순차적으로 적층된 복층 배선인 것이 바람직하다. 기판(40)과의 부착력이 확보될 수 있는 물질층의 경우, 제1 및 제2 전극배선(44a, 44b)은 단층일 수 있다. 제1 전극배선(44a) 상에 플립칩 본딩을 위한 솔더범프(46)가 존재한다. 솔더범프(46)는 골드층(Au)과 주석층(Sn)이 순차적으로 적층된 이중층인 것이 바람직하나, 솔더범프(46) 상에 장착되는 발광소자(48)와 부착력이 우수한 물질인 경우, 솔더범프(46)는 단층일 수 있다. 솔더범프(46) 상에 발광소자(48), 예를 들면 레이저 다이오드가 장착되어 있다. 발광소자(48)와 수광소자(42)사이의 기판(40) 상에 미러 구조물(50a, 52)이 존재한다. 미러 구조물(50a, 52)에서 미러 지지체(50a)는 네가티브 포토 레지스트된 패턴이다. 미러 지지체(50a)의 발광소자(48)와 마주하는 경사면(M1)은 소정의 각(θ), 예를 들면 45°로 경사져 있다. 미러 지지체(50a)의 경사면(M1)에 반사수단(52), 예를 들면 미러(mirror)가 장착되어 있다. 반사수단(52)에 의해 발광소자(48)로부터 방출된 레이저빔은 기판(40)에 수직한 방향으로, 곧 상방으로 반사된다.Referring to FIG. 2, the structure of the present invention includes a
다음에는 상술한 본 발명의 구조물의 제조 방법에 대해 설명한다.Next, the manufacturing method of the structure of this invention mentioned above is demonstrated.
먼저, 도 3에 도시한 바와 같이, 기판(40)의 소정 영역에 매립된 형태의 수광소자(42)를 형성한다. 기판(40)은 실리콘 기판으로 형성할 수 있다. 그리고 수광소자(42)는 포토 다이오드일 수 있다. 기판(40) 상으로 수광소자(42)를 덮는 전극배선(44)을 형성한다. 전극배선(44)은 부착층과 메인 배선을 순차적으로 적층하여 형성할 수 있다. 상기 부착층은 기판(40)과 상기 메인 배선간의 부착력을 높이기 위한 것으로써, 크롬층으로 형성할 수 있다. 그리고 상기 메인 배선은 골드 배선으로 형성할 수 있다. 상기 메인 배선이 우수한 전도성을 가지면서 기판(40)과 부착력이 우수한 물질층인 경우, 상기 크롬층과 같은 부재의 사용없이 상기 메인 배선을 기판(40)에 직접 형성할 수 있다. 곧, 부착력이 우수한 물질층을 사용하는 경우, 전극배선(44)은 단층으로 형성할 수 있다.First, as shown in FIG. 3, a
계속해서 도 4를 참조하면, 기판(40) 상에 전극배선(44)을 덮는 몰드층(47)을 형성한다. 몰드층(47)은 포토 레지스트층으로 형성할 수 있다. 몰드층(47)을 형 성한 후, 솔더범프가 형성될 위치를 한정하는 사진 및 식각 공정을 실시하여 몰드층(47)에 전극배선(44)이 노출되는 제1 및 제2 홀(h1, h2)을 형성한다. 제1 및 제2 홀(h1, h2)은 수광소자(42)로부터 이격된 위치에 형성한다. 이후, 도 5에 도시한 바와 같이 제1 및 제2 홀(h1, h2)을 솔더범프(46)로 채운다. 솔더범프(46)는 플립칩 본딩수단의 하나로 사용된다. 따라서 솔더범프(46)외에 다른 플립칩 본딩수단이 사용될 수도 있다. 솔더범프(46)는 골드층과 주석층을 순차적으로 적층하여 형성하는 것이 바람직하나, 후속 공정에서 형성될 발광소자와 부착력이 우수한 물질층인 경우, 단일층으로 형성할 수 있다. 골드층과 주석층으로 된 솔더범프(46)는 전기 도금법으로 형성하는 것이 바람직하나, 다른 방법으로 형성할 수도 있다. 솔더범프(46)를 형성한 후, 스트립과 에싱 공정을 이용하여 몰드층(47)을 제거한다. 이 결과, 도 6에 도시한 바와 같이 전극 배선(44) 상에 완전한 형태의 솔더범프(46)가 형성된다.4, the
다음, 도 7을 참조하면, 솔더범프(46)가 형성된 영역과 제2 전극배선(44b)이 형성될 영역을 한정하는 사진 및 식각 공정을 실시하여 전극배선(44)을 식각한다. 이 결과, 기판(40) 상에는 솔더범프(46)가 형성되어 있는 제1 전극배선(44a)이 형성되고, 수광소자(42)에 근접된 영역에 제2 전극배선(44b)이 형성된다. 도면상 제1 및 제2 전극배선(44a, 44b)이 단절된 것으로 보이나, 이는 도면들이 단면인 것에 기인하며, 실제로는 제1 및 제2 전극배선(44a, 44b)은 서로 연결되어 있다. 제2 전극배선(44b)은 외부 전원(미도시)과 연결되어 있다.Next, referring to FIG. 7, the
도 8을 참조하면, 기판(40) 상으로 솔더범프(46)와 제1 및 제2 전극배선(44a, 44b)을 덮는, 소위 SU-8로 알려진 네가티브 포토 레지스트층(50)을 형성하고 소프트 베이크를 소정 시간 동안 실시한다. 그리고 네가티브 포토 레지스트층(50) 상에 광 차단막(60)을 형성한다. 광 차단막(60)은 네가티브 포토 레지스트층(50)의 노광에 사용되는 자외선을 차단하기 위한 것이다. 광 차단막(60)을 형성한 후, 광 차단막(60)을 패터닝하여 제1 전극배선(44a)과 수광소자(42)사이의 네가티브 포토 레지스트층(50)의 소정 영역(A1)을 노출시킨다. 네가티브 포토 레지스트층(50)의 노출된 영역(A1)에 사입사 노광(UV1)과 수직 노광(UV2)을 실시한다. 사입사 노광(UV1)과 수직노광(UV2)은 모두 자외선을 이용하여 실시한다. 노광 순서는 사입사 노광(UV1)을 먼저 실시할 수도 있고, 수직 노광(UV2)을 먼저 실시할 수도 있다. 이러한 노광에 의해, 네가티브 포토 레지스트층(50)의 노출된 영역(A1)에 경사면을 갖는 미러 지지체(도 9의 50a 참조)이 형성된다.Referring to FIG. 8, a so-called
상기한 바와 같이, 사입사 및 수직 노광(UV1, UV2)을 실시한 후, 광 차단막(60)을 제거한다. 이어, 현상공정을 실시한다. 상기 현상공정에서 네가티브 포토 레지스트층(50)으로부터 상기 노광공정에서 노광되지 않은 부분, 곧 광 차단막(60)으로 덮여진 부분이 제거된다. 상기 현상공정에서는 또한 노광된 영역(A1)의 일부도 제거되는데, 아래로 내려올수록 제거되는 폭이 좁아진다. 이러한 현상공정 후에 네가티브 포토 레지스트층(50)을 소정 시간 동안 하드 베이크 한다.As described above, the
도 9는 상기 현상 공정 및 하드 베이크 공정을 거친 결과물을 보여준다.9 shows the result of the development process and the hard bake process.
도 9를 참조하면, 제1 전극배선(44a)과 수광소자(42)사이의 기판(40)의 소정 영역 상에 미러 지지체(50a)가 형성된 것을 볼 수 있다. 미러 지지체(50a)는 네가 티브 포토 레지스트층(도 8의 50)의 현상 결과물이다. 미러 지지체(50a)의 제1 전극배선(44a)을 향하는 면(M1)은 소정의 각(θ)으로 경사져 있는데, 이는 상기 노광공정에 기인한 것이다. 경사면(M1)의 경사각(θ)은 45°정도인 것이 바람직하다.Referring to FIG. 9, it can be seen that the
다음, 10에 도시한 바와 같이 미러 지지체(50a)가 형성된 기판(40) 위쪽에 미러 지지체(50a)의 경사면(M1)이 노출되도록 디자인된 쉐도우 마스크(shadow mask, 64)를 정렬시킨다. 이 상태에서 알루미늄(Al) 증착 공정을 실시한다. 이때, 미러 지지체(50a)의 경사면(M1)을 제외한 나머지 부분은 쉐도우 마스크(64)로 마스킹되어 있으므로, 알루미늄(66)은 미러 지지체(50a)의 경사면(M1)에만 증착된다. 이 결과, 미러 지지체(50a)의 경사면(M1)에 균일한 두께의 레이저빔 반사수단(52)이 형성된다. 이렇게 해서 기판(40) 상에 미러 지지체(50a)와 반사수단(52)으로 구성되는 미러 구조물이 형성된다. 반사수단(52)은 알루미늄(Al)으로 된 미러이다. 반사수단(52)은 후속 공정에서 장착될 발광소자로부터 방출되는 레이저빔의 반사를 위한 것이므로, 상기 발광소자가 장착되는 높이를 고려하여 경사면(M1)의 적정 위치에 형성하는 것이 바람직하다. 반사수단(52)을 형성한 후, 쉐도우 마스크(64)를 제거한다.Next, as shown in FIG. 10, a
다음, 도 11에 도시한 바와 같이, 솔더범프(46) 상에 플립칩 본딩을 이용하여 발광소자(48)를 장착한다. 발광소자(48)는, 예를 들면 레이저 다이오드일 수 있다.Next, as shown in FIG. 11, the
이렇게 해서 발광소자와 수광소자가 구비된 마이크로 광학 벤치 구조물이 완성된다.In this way, the micro-optic bench structure provided with the light emitting element and the light receiving element is completed.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 수광소자(42)를 기판(40) 상에 형성할 수도 있을 것이다. 또한, 반사수단(52)을 알루미늄대신, 레이저빔의 반사율이 높은 다른 물질로 형성할 수 있다. 또한, 수광소자보다 발광소자는 늦게 형성할 수도 있다. 또한, 전극배선 패터닝 공정을 먼저 실시한 다음, 패턴닝된 전극배선 상에 솔더범프를 형성하기 위한 사진 공정 및 전기 도금 공정을 실시할 수 있다. 또한, 솔더범프에 발광소자를 장착한 다음, 미러 지지체의 경사면에 반사수단을 형성할 수도 있다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.While many details are set forth in the foregoing description, they should be construed as illustrative of preferred embodiments, rather than to limit the scope of the invention. For example, those skilled in the art may form the
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 마이크로 광학 벤치 구조물은 소정의 경사각을 갖는 실리콘 기판에 홈을 형성하여 형성하는 것이 아니라 두께가 균일한 일반적인 반도체 기판 상에 발광소자와 전극배선과 미러 구조물 등을 형성한다. 일반적인 반도체 기판 상에 이러한 부재들의 형성 과정은 공정이 간단할 뿐만 아니라 기술의 난이도도 높지 않으며, 이미 명확히 정립되어 신뢰성이 검증된 것이므로, 재현성과 신뢰성을 높일 수 있다. 그러므로 본 발명의 광학 벤치 구조물 및 그 제조방법을 이용하면, 생산비용은 줄이고, 수율과 생선성은 높일 수 있다. 그리고 공정 시퀀스(sequence)를 현재의 50% 이하로 줄일 수 있다.As described above, the micro-optic bench structure according to the present invention does not form a groove in a silicon substrate having a predetermined inclination angle, but rather forms a light emitting device, an electrode wiring, a mirror structure, and the like on a general semiconductor substrate having a uniform thickness. do. The process of forming such members on a general semiconductor substrate is not only a simple process, but also has a high level of difficulty of technology, and since it is clearly established and proven to be reliable, it is possible to increase reproducibility and reliability. Therefore, by using the optical bench structure and the manufacturing method of the present invention, the production cost can be reduced, yield and fish properties can be increased. And process sequences can be reduced to less than 50% of the current.
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