KR100619337B1 - 파장선택 박막을 이용한 광송수신 모듈 및 그 제조방법 - Google Patents

파장선택 박막을 이용한 광송수신 모듈 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 파장선택 박막을 이용한 광송수신 모듈 및 그 제조방법에 대한 것이다. 본 발명에 따른 광송수신 모듈은, 반도체 기판과, 상기 기판 상에 형성된 광도파로 구조와, 상기 기판 상에 실장되며 상기 광도파로 구조를 통하여 광송수신 동작을 수행하는 광섬유, 레이저 다이오드 및 포토 다이오드를 구비한다. 그리고 상기 광도파로 구조는, 상기 광섬유와 광 결합되고 수신광은 입력되고 송신광은 출력되는 제1노드, 상기 레이저 다이오드와 광 결합되고 송신광은 출력되고 수신광은 입력되는 제2노드, 및 상기 포토 다이오드와 광 결합되고 수신광이 입력되는 제3노드를 구비한다. 상기 레이저 다이오드와 상기 제2노드 사이에는 송신광은 제1노드로 전송될 수 있도록 투과하고 수신광은 제3노드로 전송될 수 있도록 반사시키는 제1파장선택 박막이 개재되고, 상기 포토 다이오드와 상기 제3노드 사이에는 수신광을 투과시켜 상기 포토 다이오드로 입력시키는 제2파장선택 박막이 개재된다.
본 발명에 따르면, 광송수신 모듈에 대한 패키징 시간 단축, 및 제조비용의 절감이 가능하고, 간단한 광축 정렬을 통한 광송수신 모듈의 높은 신뢰성 확보가 가능하다.

Description

파장선택 박막을 이용한 광송수신 모듈 및 그 제조방법{Module of transmitting and receiving optical signal using wavelength selective layer and Method of manufacturing the same}
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도1은 종래기술에 따른 광송수신 모듈의 구조를 개략적으로 도시한 모듈 구성도이다.
도2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광송수신 모듈의 구성을 도시한 평면도이고, 도2b는 도2a의 A-A' 선에 따른 절개 단면도이다.
도3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광송수신 모듈의 구성을 도시한 평면도이고, 도3b는 도3a의 B-B' 선에 따른 절개 단면도이다.
도4는 본 발명에 따른 광송수신 모듈의 변형 실시예를 도시한 평면도이다.
도5a 내지 도5c는 본 발명에 따른 광송수신 모듈에 구비되는 파장선택 코팅층의 반사 및 투과 특성을 나타낸 그래프들이다.
본 발명은 임의의 파장 대역을 갖는 광신호를 발생하여 광섬유로 전송하고 광섬유를 통해 수신되는 임의의 파장 대역의 광신호를 검출하는 광송수신 모듈 및 그 제조방법에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저 다이오드와 포토 다이오드를 이용하여 광통신을 위한 광신호 발생 및 검출을 수행하는 광송수신 모듈 및 그 제조방법에 대한 것이다.
최근 들어, 가입자 망의 고속화를 위해 가입자 유닛(또는 단말)까지 광섬유를 연결하는 광 가입자 망에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 일부 지역에서는 광 가입자 망의 보급화를 위해 광 가입자 시험 망을 구축하여 운영하고 있다.
이러한 광 가입자 망을 구축하는 데 있어서는, 디지탈화된 전기적 신호를 임의의 파장대의 광신호로 변환하여 광섬유로 전송하고, 광섬유를 통해 수신되는 임의의 파장대의 광신호를 검출하여 디지털화된 전기적 신호로 역 변환하는 광송수신 모듈이 필수적으로 요구된다. 현재 광송수신 모듈의 구현에 있어서는, 전기적 신호에 응답하여 상응하는 광신호를 발생하는 레이저 다이오드(LD)와 광섬유를 통해 수신된 광신호를 검출하여 전기적 신호로 역 변환하는 포토 다이오드(PD)가 널리 이용되고 있다.
한편, 광통신에 이용되고 있는 광섬유는 송 수신측간에 쌍방향 통신이 가능하다. 이 경우 송수신되는 광신호간의 상호 간섭에 의한 신호의 열화를 방지하기 위해 송신광과 수신광은 서로 다른 파장 대역을 이용한다. 예를 들어, 송신광의 파 장 대역은 1310㎚로 할당하고 수신광의 파장 대역은 1550㎚로 할당하거나 혹은 반대의 경우로 할당한다. 따라서 레이저 다이오드와 포토 다이오드를 이용하여 광송수신 모듈을 구현하기 위해서는 동작 파장 대역을 달리하여 하나의 광섬유로 광신호를 송수신할 수 있는 구조가 필요하다.
이를 위해, 하나의 기판 상에 Y자형 광도파로, 파장 분리기(WDM : Wavelength Division Multiplexer) 및 전극용 패드를 형성하고, 상기 전극용 패드 상에 레이저 다이오드(LD) 및 포토 다이오드(PD)를 표면 실장시킨 광송수신 모듈이 널리 사용되고 있다.
도1은 종래의 광송수신 모듈이 광섬유와 접속한 상태를 개략적으로 보여준다.
도1을 참조하면, 종래의 광송수신 모듈은 실리콘 또는 실리카 기판(10)상에 파장 분리기(20), 광도파로(30), 레이저 다이오드(40) 및 포토 다이오드(50)를 구비한다. 상기 광도파로(30)의 한쪽 끝단은 광섬유(60)와 결합되고 다른 쪽 끝단은 상기 파장 분리기(20)를 매개로 2개로 분기된 후 레이저 다이오드(40) 및 포토 다이오드(50)에 광 결합된다.
일반적으로 상기 파장 분리기(20)와 광도파로(30)는 기판(10)과 일체로 형성하며, 레이저 다이오드(40) 및 포토 다이오드(50)는 미 도시된 전극 패드 상에 표면 실장법에 의해 집적된다.
상기 파장 분리기(20)는 레이저 다이오드(40)에서 발생되어 광도파로(30)를 통해 전달되는 송신광을 광섬유(60)측으로 전달하고, 광섬유(60)를 통해 원격지로 부터 전달되는 수신광을 광도파로(30)를 통해 포토 다이오드(50)로 전달한다.
한편 상기 포토 다이오드(50)는 광도파로(30)의 진행방향과 수직으로 수신광을 입력받는다. 따라서 포토 다이오드(50)의 광 활성영역(수광부)이 수신광과 광결합을 이루도록 하기 위하여 도면으로는 도시하지는 않지만 광도파로(30)가 포토 다이오드(50)와 결합을 이루는 지점에는 한개 또는 두개의 거울 면 구조가 존재한다.
상기한 구성을 가지는 종래의 광송수신 모듈에 대한 동작을 살펴보면, 광섬유(60)로부터 입력되는 수신광은 기판(10) 상에 형성된 1개 채널의 광도파로(30)에 광 결합되어 입력된다. 입력된 수신광은 광도파로(30)를 따라 진행하다가 파장 분리기(20)를 통과하면서 끝단에 포토 다이오드(50)가 결합되어 있는 광도파로(30)를 따라 진행한다. 그 이후에, 수신광은 광도파로(30) 끝단에 있는 거울 면 구조에 의해 반사되어 포토 다이오드(50)의 광 활성영역으로 광 결합되어 입력된다. 레이저 다이오드(40)로부터 출력되는 송신광은 광도파로(30)로 광 결합되어 입력되며, 입력된 송신광은 광도파로(30)와 파장 분리기(20)를 지나 진행하다가 광섬유(60)와 광 결합된다.
상술한 종래의 광송수신 모듈에 있어서는 파장 분리기(20)가 반드시 필요하기 때문에, 기판(10) 상에 광도파로(30)와 파장 분리기(20)를 함께 형성하여야 하는 제조 공정상의 복잡성이 있다. 뿐만 아니라, 종래의 광송수신 모듈은 광섬유(60), 레이저 다이오드(40), 포토 다이오드(50) 및 광도파로(30) 이외에도 파장 분리기(20), 거울 면 구조(미 도시) 등 다수의 광소자를 포함하고 있다. 따라서 광송수신 모듈의 패키징 과정에서 광소자들 간의 광축 정렬을 위해 많은 비용과 시간이 소요될 수밖에 없어 제조비용을 절감하는데도 한계가 따르게 된다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 수광 소자인 포토 다이오드로 광신호가 수직 입사되도록 하기 위한 별도의 거울 면 구조와 광도파로와 일체로 결합되어 형성되는 파장 분리기를 생략함으로써, 광송수신 모듈의 제조공정을 단순화하고 광축정렬과 관련되어 소요되는 패키징 시간을 절감할 수 있는 개선된 구조의 광송수신 모듈과 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 광송수신 모듈은, 반도체 기판과, 상기 기판 상에 형성된 광도파로 구조와, 상기 기판 상에 실장되며 상기 광도파로 구조를 통하여 광송수신 동작을 수행하는 광섬유, 레이저 다이오드 및 포토 다이오드를 구비하고,
상기 광도파로 구조는, 상기 광섬유와 광 결합되고 수신광은 입력되고 송신광은 출력되는 제1노드, 상기 레이저 다이오드와 광 결합되고 송신광은 출력되고 수신광은 입력되는 제2노드, 및 상기 포토 다이오드와 광 결합되고 수신광이 입력되는 제3노드를 구비하고,
상기 레이저 다이오드와 상기 제2노드 사이에는 송신광은 제1노드로 전송될 수 있도록 투과하고 수신광은 제3노드로 전송될 수 있도록 반사시키는 제1파장선택 박막이 개재되고, 상기 포토 다이오드와 상기 제3노드 사이에는 수신광을 투과시켜 상기 포토 다이오드로 입력시키는 제2파장선택 박막이 개재되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제1노드는 광섬유와; 상기 제2노드는 제1파장선택 박막 및 레이저 다이오드와; 상기 제3노드는 제2파장선택 박막 및 포토 다이오드와 광축이 정렬된 상태에 있다.
상기 제1파장선택 박막 및 상기 제2파장선택 박막은 각각 레이저 다이오드의 광 출사부 및 포토 다이오드의 광 활성부에 코팅되어 있을 수 있다.
대안적으로, 상기 제1파장선택 박막 및 상기 제2파장선택 박막은 반도체 기판의 해당하는 위치에 접합되어 있을 수 있다.
바람직하게, 상기 제1파장선택 박막은 송신광의 파장대역에 대해서는 투명하고, 수신광의 파장대역에 대해서는 거울 면으로 작용하는 물질로 이루어진다. 그리고 상기 제2파장선택 박막은 수신광의 파장대역에 대해서는 투명하고, 송신광의 파장대역에 대해서는 거울 면으로 작용하는 물질로 이루어진다.
상기 광섬유, 레이저 다이오드 및 포토 다이오드는 각각 반도체 기판 상에 형성된 광섬유 실장 홈, 레이저 다이오드 실장 홈 및 포토 다이오드 실장 홈에 실장되는 것이 바람직하다.
상기 레이저 다이오드 실장 홈 및 포토 다이오드 실장 홈에는 패터닝된 제1 및 제2 UBM(Under Bump Metallurgy) 패드가 형성되어 있고, 상기 레이저 다이오드 및 포토 다이오드는 플립칩 공정의 적용에 따른 솔더 범프를 매개로 하여 각각 상기 제1 및 제2 UBM 패드 상에 결합되어 있는 것이 바람직하다. 이 때, 제1 UBM 패 드 및 제2 UBM 패드는 복수의 지점에 형성되고, 소정 위치에 형성된 제1 UBM 패드는 레이저 다이오드와, 소정 위치에 형성된 제2 UBM 패드는 포토 다이오드와 전기적 콘택을 형성한다.
상기 반도체 기판 상에는 상기 레이저 다이오드로 동작 전원을 공급하기 위한 제1전극 패드와 상기 포토 다이오드로 동작 전원을 공급하기 위한 제2전극 패드가 형성되어 있고, 상기 제1 및 제2전극 패드는 각각 상기 레이저 다이오드 및 포토 다이오드의 전원 인가부와 전기적 콘택을 이루고 있는 각 UBM 패드와 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.
바람직하게, 상기 레이저 다이오드는, 광도파로 구조와의 효율적인 광 결합과 레이저 다이오드와 포토 다이오드 사이의 크로스토크(Crosstalk) 현상을 방지하기 위하여 반도체 기판의 측면을 기준으로 비스듬하게 배치된다.
본 발명에 따른 광송수신 모듈은, 서로 다른 제1 및 제2파장 대역으로 전송되는 광신호를 동시에 포함하는 수신광을 검출하는 구성을 가질 수 있다. 이러한 경우, 반도체 기판 상에는 2개의 포토 다이오드(제1 및 제2포토 다이오드)가 실장되고, 상기 광도파로 구조는 상기 제1포토 다이오드와 광 결합되는 제3노드 이외에도 상기 제2포토 다이오드와 광 결합되고 상기 제3노드와 광도파로를 통하여 연결된 제4노드를 더 구비할 수 있다. 그리고 상기 제2파장선택 박막은 제1파장 대역을 가진 수신광은 투과시켜 제1포토 다이오드로 입력시키고 제2파장 대역을 가진 수신광은 광도파로를 통해 상기 제4노드로 전송될 수 있도록 반사시키는 물질로 구성한다. 아울러 상기 제4노드와 제2포토 다이오드 사이에는 상기 제2파장 대역을 가진 수신광을 투과시켜 상기 제2포토 다이오드로 입력시키는 제3파장선택 박막이 더 개재될 수 있다.
상기 제3파장선택 박막은 제2포토 다이오드의 광 활성부에 코팅될 수도 있고, 상기 반도체 기판의 해당하는 지점에 접합될 수도 있다. 그리고 상기 제3파장선택 박막은 제2파장 대역의 수신광에 대해서만 투명한 성질을 가지는 물질로 구성된다.
상기 반도체 기판에는 상기 제2포토 다이오드를 설치하기 위한 제2포토 다이오드 실장 홈이 구비된다. 그리고 상기 제2포토 다이오드는 그러한 실장 홈에 설치된다. 이를 위해, 상기 제2포토 다이오드 실장 홈에는 패터닝된 UBM(Under Bump Metallurgy) 패드가 형성되어 있고, 상기 제2포토 다이오드는 플립칩 공정의 적용에 따른 솔더 범프를 매개로 하여 상기 UBM 패드 상에 결합되어 있는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 제2포토 다이오드 실장 홈에 형성되는 UBM 패드는 복수의 지점에 형성되며, 소정의 위치에 형성된 UBM 패드는 제2포토 다이오드의 전원 인가부와 전기적인 콘택을 형성한다.
상기 반도체 기판 상에는 상기 제2포토 다이오드로 동작 전원을 공급하기 위한 제3전극 패드가 형성되고 있고, 상기 제3전극 패드는 제2포토 다이오드의 전원 인가부와 전기적 콘택을 이루고 있는 UBM 패드와 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따른 광송수신 모듈의 제조방법은, 수신광은 반사시키고 송신광은 투과시키는 파장선택 박막이 구 비된 레이저 다이오드와, 송신광은 반사시키고 수신광은 투과시키는 파장선택 박막이 구비된 포토 다이오드를 이용한 방법으로서, (a) 광섬유와 광 결합되며 수신광은 입력되고 송신광은 출력되는 제1노드, 레이저 다이오드와 광 결합되며 송신광은 입력되고 수신광은 출력되는 제2노드, 및 포토 다이오드와 광 결합되며 수신광이 출력되는 제3노드를 구비하는 광도파로 구조가 형성된 반도체 기판을 준비하는 단계; (b) 상기 반도체 기판에 광섬유, 레이저 다이오드 및 포토 다이오드가 각각 제1노드, 제2노드 및 제3노드와 광 결합을 이룰 수 있는 지점에 각각의 실장 홈을 형성하는 단계; (c) 플립칩 공정을 이용하여 상기 레이저 다이오드 및 포토 다이오드를 상기 제2노드 및 제3노드와 광축 정렬시켜 대응하는 홈에 실장시키는 단계; (d) 상기 광섬유를 상기 제1노드와 광축 정렬시켜 대응하는 홈에 실장시키는 단계; 및 (e) 상기 레이저 다이오드 및 포토 다이오드에 전원 공급을 위한 배선을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 태양에 따른 광송수신 모듈의 제조방법은, (a) 광섬유와 광 결합되며 수신광은 입력되고 송신광은 출력되는 제1노드, 레이저 다이오드와 광 결합되며 송신광은 입력되고 수신광은 출력되는 제2노드, 및 포토 다이오드와 광 결합되며 수신광이 출력되는 제3노드를 구비하는 광도파로 구조가 형성된 반도체 기판을 준비하는 단계; (b) 상기 반도체 기판에 광섬유, 레이저 다이오드 및 포토 다이오드가 각각 제1노드, 제2노드 및 제3노드와 광 결합을 이룰 수 있는 지점에 각각의 실장 홈을 형성하는 단계; (c) 플립칩 공정을 이용하여 상기 레이저 다이오드 및 포토 다이오드를 상기 제2노드 및 제3노 드와 광축 정렬시켜 대응하는 홈에 실장시키는 단계; (d) 상기 제2노드와 상기 레이저 다이오드 사이에 송신광은 투과시키고 수신광은 반사시키는 파장선택 박막을 개재시키고, 상기 제3노드와 상기 포토 다이오드 사이에 수신광은 투과시키고 송신광은 반사시키는 파장선택 박막을 개재시키는 단계 ; (e) 상기 광섬유를 상기 제1노드와 광축 정렬시켜 대응하는 홈에 실장시키는 단계; 및 (f) 상기 레이저 다이오드 및 포토 다이오드에 전원 공급을 위한 배선을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 태양에 따른 광송수신 모듈의 제조방법은, 수신광은 반사시키고 송신광은 투과시키는 파장선택 박막이 구비된 레이저 다이오드와, 제1파장대역의 수신광은 투과시키고 송신광 및 제2파장대역의 수신광은 반사시키는 파장선택 박막이 구비된 제1포토 다이오드와, 제2파장대역의 수신광은 투과시키고 송신광 및 제1파장대역의 수신광은 반사시키는 파장선택 박막이 구비된 제2포토 다이오드를 이용한 방법으로서, (a) 광섬유와 광 결합되며 수신광은 입력되고 송신광은 출력되는 제1노드, 레이저 다이오드와 광 결합되며 송신광은 입력되고 수신광은 출력되는 제2노드, 제1포토 다이오드와 광 결합되며 제1 및 제2파장대역을 가지는 수신광이 출력되고 제2파장대역을 가지는 수신광이 입력되는 제3노드, 및 제2파장대역을 가지는 수신광이 출력되는 제4노드;를 구비하는 광도파로 구조가 형성된 반도체 기판을 준비하는 단계; (b) 상기 반도체 기판에 광섬유, 레이저 다이오드, 제1포토 다이오드 및 제2포토 다이오드가 각각 제1노드, 제2노드, 제3노드 및 제4노드와 광 결합을 이룰 수 있는 지점에 각각의 실장 홈을 형성하는 단계; (c) 플립칩 공정을 이용하여 상기 레이저 다이오드, 제1포토 다이오드 및 제2포토 다이오드를 상기 제2노드, 제3노드 및 제4노드와 광축 정렬시켜 대응하는 홈에 실장시키는 단계; (d) 상기 광섬유를 상기 제1노드와 광축 정렬시켜 대응하는 홈에 실장시키는 단계; 및 (e) 상기 레이저 다이오드, 제1포토 다이오드 및 제2포토 다이오드에 전원 공급을 위한 배선을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 태양에 따른 광송수신 모듈의 제조방법은, (a) 광섬유와 광 결합되며 수신광은 입력되고 송신광은 출력되는 제1노드, 레이저 다이오드와 광 결합되며 송신광은 입력되고 수신광은 출력되는 제2노드, 제1포토 다이오드와 광 결합되며 제1 및 제2파장대역을 가지는 수신광이 출력되고 제2파장대역을 가지는 수신광이 입력되는 제3노드, 및 제2파장대역을 가지는 수신광이 출력되는 제4노드;를 구비하는 광도파로 구조가 형성된 반도체 기판을 준비하는 단계; (b) 상기 반도체 기판에 광섬유, 레이저 다이오드, 제1포토 다이오드 및 제2포토 다이오드가 각각 제1노드, 제2노드, 제3노드 및 제4노드와 광 결합을 이룰 수 있는 지점에 각각의 실장 홈을 형성하는 단계; (c) 플립칩 공정을 이용하여 상기 레이저 다이오드, 제1포토 다이오드 및 제2포토 다이오드를 상기 제2노드, 제3노드 및 제4노드와 광축 정렬시켜 대응하는 홈에 실장시키는 단계; (d) 상기 제2노드와 상기 레이저 다이오드 사이에 송신광은 투과시키고 수신광은 반사시키는 파장선택 박막을 개재시키고, 상기 제3노드와 상기 제1포토 다이오드 사이에 제1파장 대역의 수신광은 투과시키고 제2파장 대역의 수신광과 송신광은 반사시키는 파장선택 박막을 개재시키고, 상기 제4노드와 상기 제2포토 다이오드 사이에 제2파장대역의 수신광은 투과시키고 제1파장 대역의 수신광과 송신광은 반사시키는 파장선택 박막을 개재시키는 단계; (e) 상기 광섬유를 상기 제1노드와 광축 정렬시켜 대응하는 홈에 실장시키는 단계; 및 (f) 상기 레이저 다이오드, 제1포토 다이오드 및 제2포토 다이오드에 전원 공급을 위한 배선을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도2a는 본 발명의 제1실시예에 따른 광송수신 모듈의 평면도이고, 도2b는 도2a의 A-A' 선에 따른 절개 단면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 광송수신 모듈(100)은 광도파로 구조(110)가 구비된 반도체 기판(120) 상에 광섬유(130), 레이저 다이오드(140) 및 포토 다이오드(150)를 실장시켜 구현된다. 여기서, 상기 반도체 기판(120)은 실리콘 반도체 기판 또는 화합물 반도체 기판일 수 있다.
상기 광도파로 구조(110)는 반도체 기판(120) 상에 하부 클래드층과 코어층을 증착하고, 사진시각 공정을 이용하여 상기 광도파로 구조(110)에 상응하게 상기 코어층을 패터닝하고, 그 위에 다시 상부 클래드층을 증착함으로써 형성한다. 상기 상부 클래드층이 증착된 반도체 기판(120)의 전면 중 패터닝된 코어층의 상부에는 단차가 형성되어 있을 수 있는데, 이러한 경우에는 반도체 기판(120) 전면에 대한 평탄화 공정을 진행한다. 본 발명에서 광도파로 구조(120)를 형성하는 방법은 이에 한정되지 않으며, 공지된 다른 여러 가지 방법들이 채용 가능함은 물론이다.
상기 광도파로 구조(120)는, 상기 광섬유(130)와 광 결합되고, 수신광은 입력되고 송신광은 출력되는 제1노드(160); 상기 레이저 다이오드(140)와 광 결합되고, 송신광은 출력되고 수신광은 입력되는 제2노드(170); 및 상기 포토 다이오드(150)와 광 결합되고, 수신광이 입력되는 제3노드(180);를 구비한다.
여기서, 송신광이라 함은 레이저 다이오드(140)의 광 출사부에서 방출되어 광도파로 구조(110)를 통해 광섬유(130) 측으로 전송되는 광신호를 의미한다. 송신광은 레이저 다이오드(140)에서 방출된 후 제2노드(170), 제2노드(170)와 제1노드(160) 사이의 광도파로(190), 및 제1노드(160)를 거쳐 광섬유(130)로 입력된다. 그리고 수신광이라 함은 광섬유(130)를 통하여 외부로부터 수신되어 광도파로 구조(110)를 통해 포토 다이오드(150)로 입력되는 광을 의미한다. 수신광은 광섬유(130)로부터 제1노드(160)에 입력된 후, 제1노드(160)와 제2노드(170) 사이의 광도파로(190), 제2노드(170), 및 제2노드(170)와 제3노드(180) 사이의 광도파로(200)를 거쳐 포토 다이오드(150)의 광 활성부에 입력된다.
바람직하게, 상기 제1노드(160)는 광섬유(130)의 코어와; 상기 제2노드(170)는 제1파장선택 박막(140a) 및 레이저 다이오드(140)의 광 출사부와; 상기 제3노드(180)는 제2파장선택 박막(150a) 및 포토 다이오드(150)의 광 활성부와 광축 정렬 및 광 정합을 이룬다. 이에 따라, 광도파로 구조(110)를 통하여 광송수신이 이루어지는 과정에서 광 손실이 유발되는 것이 최소화된다.
상기 제1파장선택 박막(140a)은 레이저 다이오드(140)의 광 출사부에 코팅된다. 이에 따라, 상기 레이저 다이오드(140)와 제2노드(170) 사이에는 제1파장선택 박막(140a)이 개재된다. 상기 제1파장선택 박막(140a)은 레이저 다이오드(140)로부터 방출된 송신광을 투과시켜 제1노드로 광 결합되어 입력되게 하고, 제1노드(160)와 광도파로(190)를 거쳐 광섬유(130)로부터 전송된 수신광은 반사시켜 광도파로(200)를 거쳐 제3노드(180)로 전송되게 한다.
바람직하게, 상기 제1파장선택 박막(140a)은 송신광의 파장대역에 대해서는 투명하고, 수신광의 파장대역에 대해서는 거울 면으로 작용하는 물질로 이루어진다. 예를 들어, 송신광의 파장대역이 1310nm 인 경우, 상기 제1파장선택 박막(140a)은 도5a에 도시된 바와 같은 파장별 투과 및 반사도 특성을 가지는 것이 바람직하다. 송신광의 파장대역이 1310nm 인 경우, 상기 제1파장선택 박막(140a)은 SiNx, SiO2 또는 Si로 구성할 수 있는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제2파장선택 박막(150a)은 포토 다이오드(150)의 광 활성부에 코팅된다. 이에 따라, 상기 포토 다이오드(150)와 상기 제3노드(180) 사이에는 제2파장선택 박막(150a)이 개재된다. 상기 제2파장선택 박막(150a)은 상기 제1파장선택 박막(140a)으로부터 반사된 후 광도파로(200)를 거쳐 제3노드(180)를 통해 출력되는 수신광을 투과시켜 포토 다이오드(150)의 광 활성부로 입사시킨다.
바람직하게, 상기 제2파장선택 박막(150a)은 수신광의 파장대역에 대해서는 투명하고, 송신광의 파장대역에 대해서는 거울 면으로 작용하는 물질로 이루어진다. 예를 들어, 수신광의 파장대역이 1550nm 인 경우, 상기 제2파장선택 박막(150a)은 도5b에 도시된 바와 같은 파장별 투과 및 반사도 특성을 가지는 것이 바람직하다. 수신광의 파장대역이 1550nm 인 경우, 상기 제2파장선택 박막(150a)은 SiNx, SiO2 또는 Si로 구성할 수 있는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 레이저 다이오드(140)는, 광도파로 구조(110)와의 광 결합 효율을 높이고 레이저 다이오드(140)와 포토 다이오드(150) 사이의 크로스토크(Crosstalk) 현상을 줄이기 위하여 도2a에 도시된 바와 같이 반도체 기판의 측면을 기준으로 비스듬하게 설치하는 것이 바람직하다.
도2b에 도시된 바와 같이, 상기 광섬유(130), 레이저 다이오드(140) 및 포토 다이오드(150)는 각각 반도체 기판(120) 상에 형성된 광섬유 실장 홈(210), 레이저 다이오드 실장 홈(220) 및 포토 다이오드 실장 홈(230)에 설치된다.
상기 레이저 다이오드 실장 홈(220) 및 포토 다이오드 실장 홈(230)에는 패 터닝된 제1 UBM(Under Bump Metallurgy) 패드(240) 및 제2 UBM 패드(250)가 구비된다. 상기 레이저 다이오드(140) 및 포토 다이오드(150)는 플립칩 공정의 적용에 따른 솔더 범프(270)를 매개로 하여 각각 상기 제1 UBM 패드(240) 및 제2 UBM 패드(250) 상에 결합된다. 이 때, 상기 제1 UBM 패드(240) 및 제2 UBM 패드(250)는 복수의 지점에 형성되며, 그 중 어느 하나의 UBM 패드(화살표 Ⅰ 참조)는 상기 레이저 다이오드(140) 및 상기 포토 다이오드(150)의 배면에 있는 전원 인가부(미도시)와 전기적인 콘택을 형성한다.
상기 반도체 기판(120) 상에는 상기 레이저 다이오드(140)로 동작 전원을 공급하기 위한 제1전극 패드(280)와 상기 포토 다이오드(150)로 동작 전원을 공급하기 위한 제2전극 패드(290)가 구비된다. 그리고 상기 제1 및 제2전극 패드(280, 290)는 각각 상기 레이저 다이오드(140) 및 포토 다이오드(150)의 전원 인가부와 전기적 콘택을 이루고 있는 각 UBM 패드(화살표 Ⅰ 참조)와 금속 접속선(300)을 매개로 하여 연결된다.
도3a는 본 발명의 제2실시예에 따른 광송수신 모듈의 평면도이고, 도3b는 도3a의 B-B' 선에 따른 절개 단면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광송수신 모듈(100') 은 서로 다른 제1 및 제2파장 대역으로 전송되는 광신호를 동시에 포함하는 수신광을 2개의 포토 다이오드(150, 150')를 이용하여 검출하는 구성을 가진다.
구체적으로, 상기 반도체 기판(120) 상에는 제1포토 다이오드(150) 및 제2포토 다이오드(150')가 실장된다. 여기서, 상기 제1포토 다이오드(150)는 도2a에 도 시된 포토 다이오드(150)와 실질적으로 동일하다. 그리고 상기 광도파로 구조(110)는 상기 제1포토 다이오드(150)와 광 결합되는 제3노드(180) 이외에도 상기 제2포토 다이오드(150')와 광 결합되고 상기 제3노드(180)와 광도파로(310)를 통하여 연결된 제4노드(320)를 더 구비할 수 있다.
서로 다른 파장 대역의 광신호를 검출하기 위하여, 상기 제2파장선택 박막(150a)은 제1파장 대역을 가진 수신광은 투과시켜 제1포토 다이오드(150)의 광 활성부로 입사시키고 제2파장 대역을 가진 수신광은 반사시켜 광도파로(310)를 통해 상기 제4노드(320)로 전송되게 하는 물질로 구성한다.
상기 제2포토 다이오드(150')의 광 활성부에는 제3파장선택 박막(150'a)이 코팅되어 있다. 이에 따라, 상기 제4노드(320)와 제2포토 다이오드 (150') 사이에는 제3파장선택 박막(150'a)이 개재된다. 상기 제3파장선택 박막(150'a)은 상기 제2파장 대역을 가진 수신광만을 투과시켜 상기 제2포토 다이오드(150')의 광 활성부로 입사시킨다. 이를 위해, 상기 제3파장선택 박막(150'a)은 제2파장 대역의 수신광만을 통과시키고 나머지 파장 대역에 대해서는 거울 면으로 작용하는 물질로 구성된다.
상기 수신광이 1490nm 와 1550nm의 파장대를 가지는 광신호를 포함하고 있는 경우, 상기 제2파장선택 박막(150a)은 도5c에 도시된 바와 같은 파장별 투과 및 반사도 특성을 가질 수 있고, 상기 제3파장선택 박막(150'a)은 도5b에 도시된 바와 같은 파장별 투과 및 반사도 특성을 가질 수 있다. 이와 같은 경우, 상기 제2파장 선택 박막(150a)은 SiNx, SiO2 또는 Si로 구성할 수 있고, 상기 제3파장선택 박막(150'a)은 SiNx, SiO2 또는 Si로 구성할 수 있는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도3b에 도시된 바와 같이, 상기 제2포토 다이오드(150')는 반도체 기판(120) 상에 형성된 제2포토 다이오드 실장 홈(340)에 설치된다. 이를 위해, 상기 제2포토 다이오드 실장 홈(340)에는 패터닝된 제3 UBM 패드(350)가 구비되며, 상기 제2포토 다이오드(150')는 플립칩 공정의 적용에 따른 솔더 범프(270)를 매개로 하여 상기 제3 UBM 패드(350) 상에 결합된다. 이 때, 상기 제2포토 다이오드 실장 홈(340)에 형성되는 제3 UBM 패드(350)는 복수의 지점에 형성되며, 그 중 어느 하나의 UBM 패드(화살표 Ⅱ 참조)는 제2포토 다이오드(150')의 배면에 있는 전원 인가부(미도시)와 전기적인 콘택을 형성한다.
상기 반도체 기판(120) 상에는 상기 제2포토 다이오드(150')로 동작 전원을 공급하기 위한 제3전극 패드(360)가 구비된다. 그리고 상기 제3전극 패드(360)는 제2포토 다이오드(150')의 전원 인가부와 전기적 콘택을 이루고 있는 제3 UBM 패드(화살표 Ⅱ 참조)와 금속 접속선(300)을 매개로 하여 연결된다.
도4는 본 발명의 제2실시예에 따른 광송수신 모듈의 변형된 구성을 보여주는 반도체 기판(120)의 상부 평면도이다. 도면을 참조하면, 파장선택 박막(410, 420, 430)이 레이저 다이오드(140) 및 포토 다이오드(150, 150')가 아닌 반도체 기판(120) 상에 독립적으로 구비된다. 상기 파장선택 박막(410, 420, 430)은 개별 적으로 제작하여 반도체 기판(120) 상의 해당하는 지점에 접합할 수 있는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 발명 구성의 변형은 본 발명의 제1실시예에 따른 광송수신 모듈에 대해서도 실질적으로 동일하게 적용 가능할 것임은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 당연하다.
이하에서는 본 발명에 따른 광송수신 모듈의 제조방법을 상세하게 설명하기로 한다. 레이저 다이오드와 포토 다이오드는 능동 광소자로 통칭하기로 한다.
먼저 본 발명에 따른 광도파로 구조가 구비된 반도체 기판을 준비한다. 이어서 사진식각 공정을 적용하여 광섬유, 및 파장선택 박막을 구비한 능동 광소자가 실장될 지점에 각각의 실장 홈을 형성한다. 상기 실장 홈의 측벽에는 경사면이 구비되어야 하므로, 식각방식으로는 이방성 식각방법을 채택하는 것이 바람직하다. 그리고 실장 홈을 형성함에 있어서, 각 홈의 폭, 깊이 및 위치는 광도파로 구조에 구비된 노드와, 광섬유 및 능동 광소자와의 광축 정렬 및 광 정합을 감안하여 조절하는 것이 바람직하다.
이어서 능동 광소자의 실장 홈에 UBM 금속막을 열증착 또는 전자빔 증착법을 이용하여 형성하고, 리프트-오프(lift-off) 방법을 이용하여 UBM 패드로 패터닝한다. 이 때, 상기 UBM 금속막은 Ti/Pt/Au 혹은 Ti/Ni/Au의 3중막 구조로 형성하는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 UBM 패드의 패터닝 공정을 진행하는 과정에서, 후속으로 진행하는 플립칩 공정에서 사용될 얼라인 마크 패턴(미도시)도 함께 형성하는 것이 바람직하다.
그런 다음, 상기 UBM 패드 상에 솔더를 증착하고 얼라인 마크 패턴을 이용하여 플립칩 공정을 진행함으로써, 각각의 능동 광소자를 대응하는 실장 홈에 실장시킨다. 상기 솔더로는 InPb, PbSn 또는 AuSn을 이용할 수 있는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 플립칩 공정의 진행이 완료되면, 상기 UBM 패드와 능동 광소자의 배면 사이에는 솔더 범프가 형성됨으로써, 광 소자가 UBM 패드 상에 견고하게 고정된다. 한편 플립칩 공정의 적용시, 상기 솔더의 증착량을 정밀하게 조절하게 되면, 솔더 범프의 높이도 정밀하게 조절가능하다. 따라서 능동 광소자와 광도파로와의 광축 정렬 및 광 정합은 플립칩 공정의 진행시 솔더 범프의 높이를 조절함으로써 정밀하게 수행가능하다.
계속해서, 광섬유를 광섬유 실장 홈에 거치하고 광도파로와 광축 정렬을 시킨 후 에폭시 수지를 이용하여 접합시킨다. 물론 광섬유의 접합 방식은 이에 한정되지 않는다. 그러고 나서, 각각의 능동 광소자에 전원을 공급하기 위한 전극 패드 구성을 위하여 전기전도도가 우수한 금속막을 반도체 기판 상에 증착하고, 이를 사진 식각 공정을 적용하여 패터닝함으로써, 각각의 능동 광소자에 대응하는 전극 패드를 반도체 기판 상에 형성한다. 전극패드 구성을 위한 금속막으로는 Au막 또는 Cu막이 채용가능한데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 한편 상기 전극 패드는 반도체 기판 상에 UBM 금속막을 증착한 후 UBM 패드를 형성하는 과정에서 동시에 형성하여도 무방하다. 이러한 경우, 상기 전극 패드는 UBM 금속으로 이루어지게 된다. 마지막으로, 능동 광소자와 전기적 콘택을 형성하고 있는 UBM 패드를 전기전도도가 우수한 금속 접속선을 이용하여 전극 패드와 상호 연결시킨다. 상기 금속 접속선으로는 Au 선 또는 Cu 선이 채용가능한데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
한편 도4에 도시된 바와 같이, 파장선택 박막이 능동 광소자에 직접적으로 구비되지 않은 경우에는, 파장선택 박막을 반도체 기판 상의 해당하는 지점에 접착하는 공정을 더 진행할 수 있다.
그러면, 이하에서는 본 발명에 따른 광송수신 모듈의 동작 과정을 상세하게 설명하기로 한다.
도2a를 참조하면, 본 발명의 광송수신 모듈(100)의 광섬유(130)를 통해 외부로부터 수신광이 전송되면 제1노드(160)를 통해 수신광이 입력된다. 그러면 상기 수신광은 광도파로(190)와, 제2노드(170)를 거쳐 제1파장선택 박막(140a)에 입사된다. 상기 제1파장선택 박막(140a)은 수신광에 대하여 불투명한 거울 면으로 작용하게 되므로, 제1파장선택 박막(140a)에 입사된 수신광은 박막(140a)의 입사계면에서 반사되어 제2노드(170)를 통해 입력된 후 광도파로(200)와 제3노드(180)를 거쳐 제2파장선택 박막(150a)에 입사된다. 상기 제2파장선택 박막(150a)은 수신광에 대하여 투명한 성질을 가지고 있으므로, 제2파장선택 박막(150a)에 입사된 수신광은 박막(150a)을 통과하여 포토 다이오드(150)의 광 활성부에 광 결합되어 입력된다. 포토 다이오드(150)에 입력된 수신광은 광전 변환되어 전기적 신호로 변환된 후 신호처리 회로로 출력된다.
한편 레이저 다이오드(150)의 광 출사부에서 출력된 송신광은 제1파장선택 박막(140a)에 입사된다. 상기 제1파장선택 박막(140a)은 송신광에 대하여 투명한 성질을 가지고 있으므로, 제1파장선택 박막(140a)에 입사된 송신광은 박막(140a)을 통과하여 제2노드(170), 광도파로(190) 및 제1노드(160)를 거쳐 광섬유(130)의 코어로 광 결합되어 입력된다.
다음으로, 2개의 서로 다른 파장대역으로 전송되는 광신호가 수신광에 포함되어 있는 경우, 본 발명에 따른 광송수신 모듈의 동작을 설명한다.
도3a를 참조하면, 본 발명의 광송수신 모듈(100')의 광섬유를 통해 외부로부터 수신광이 전송되면 제1노드(160)를 통해 수신광이 입력된다. 그러면 상기 수신광은 광도파로(190)와, 제2노드(170)를 거쳐 제1파장선택 박막(140a)에 입사된다. 상기 제1파장선택 박막(140a)은 수신광에 대하여 불투명한 거울 면으로 작용하므로, 상기 제1파장선택 박막(140a)에 입사된 수신광은 입사계면에서 반사되어 제2노드(170), 광도파로(200) 및 제3노드(180)를 거쳐 제2파장선택 박막(150a)에 입사된다.
상기 제2파장선택 박막(150a)은 제1파장 대역을 가지는 수신광에 대해서는 투명한 성질을 가지고, 제2파장 대역을 가지는 수신광에 대해서는 불투명한 거울 면으로서 작용한다. 따라서 제1파장 대역을 가지는 수신광은 제2파장선택 박막(150a)을 통과하여 제1포토 다이오드(150)의 광 활성부로 광 결합되어 입력된다. 반면에, 제2파장 대역을 가지는 수신광은 제2파장선택 박막(150a)의 입사 표면에서 반사되어 제3노드(180), 광도파로(310), 및 제4노드(320)를 거쳐 제3파장선택 박막(150'a)에 입사된다.
상기 제3파장선택 박막(150'a)은 제2파장 대역을 가지는 수신광에 대하여 투 명한 성질을 가지고 있으므로, 상기 제3파장선택 박막(150'a)에 입사한 수신광은 박막(150'a)을 통하여 제2포토 다이오드(150')의 광 활성부로 광 결합되어 입력된다.
상기 제1포토 다이오드(150) 및 제2포토 다이오드(150')로 입력된 수신광은 광전 변환에 따라 전기적 신호로 변환된 후 외부의 신호처리 회로로 출력된다.
한편 송신광이 레이저 다이오드(140)에서 출력되어 광도파로 구조(110)를 통하여 광섬유(130)로 입력되는 과정은 이미 상술한 바와 실질적으로 동일하므로 여기에서 반복적인 설명은 생략하기로 한다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기존의 광송수신 모듈이 채용하고 있는 송신광과 수신광의 분리 처리를 위한 파장 분리기 및 별도의 거울 면 구조를 생략함으로써, 광송수신 모듈의 패키징 공정에 필요한 비용과 시간을 절감할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 광송수신 모듈의 구성을 위한 광소자의 수가 적고 광송수신 동작을 위한 광 경로가 간단하기 때문에, 그 만큼 모듈의 패키징 공정에서 광축 정렬의 오차를 줄일 수 있으므로, 광송수신 모듈의 높은 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.

Claims (23)

  1. 반도체 기판과, 상기 기판 상에 형성된 광도파로 구조와, 상기 기판 상에 실장되며 상기 광도파로 구조를 통하여 광송수신 동작을 수행하는 광섬유, 레이저 다이오드 및 포토 다이오드를 구비하는 광송수신 모듈에 있어서,
    상기 광도파로 구조는, 상기 광섬유와 광 결합되고 수신광은 입력되고 송신광은 출력되는 제1노드, 상기 레이저 다이오드와 광 결합되고 송신광은 출력되고 수신광은 입력되는 제2노드, 및 상기 포토 다이오드와 광 결합되고 수신광이 입력되는 제3노드를 구비하고,
    상기 레이저 다이오드와 상기 제2노드 사이에는 송신광은 제1노드로 전송될 수 있도록 투과하고 수신광은 제3노드로 전송될 수 있도록 반사시키는 제1파장선택 박막이 개재되고, 상기 포토 다이오드와 상기 제3노드 사이에는 수신광을 투과시켜 상기 포토 다이오드로 입력시키는 제2파장선택 박막이 개재되는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1노드는 광섬유와, 상기 제2노드는 제1파장선택 박막 및 레이저 다이오드와, 상기 제3노드는 제2파장선택 박막 및 포토 다이오드와 광축이 정렬된 상태에 있는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1파장선택 박막 및 상기 제2파장선택 박막은 각각 레이저 다이오드의 광 출사부 및 포토 다이오드의 광 활성부에 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1파장선택 박막 및 상기 제2파장선택 박막은 반도체 기판의 해당하는 위치에 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1파장선택 박막은 송신광의 파장대역에 대해서는 투명하고 수신광의 파장대역에 대해서는 거울 면으로 작용하는 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2파장선택 박막은 수신광의 파장대역에 대해서는 투명하고 송신광의 파장대역에 대해서는 거울 면으로 작용하는 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광섬유, 레이저 다이오드 및 포토 다이오드는 각각 반도체 기판 상에 형성된 광섬유 실장 홈, 레이저 다이오드 실장 홈 및 포토 다이오드 실장 홈에 실장되는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 레이저 다이오드 실장 홈 및 포토 다이오드 실장 홈에는 패터닝된 제1 및 제2 UBM(Under Bump Metallurgy) 패드가 형성되어 있고,
    상기 레이저 다이오드 및 포토 다이오드는 플립칩 공정의 적용에 따른 솔더 범프를 매개로 하여 각각 상기 제1 및 제2 UBM 패드 상에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    제1 UBM 패드 및 제2 UBM 패드는 복수의 지점에 형성되고,
    소정의 위치에 형성된 제1 UBM 패드는 레이저 다이오드의 전원 인가부와, 소정의 위치에 형성된 제2 UBM 패드는 포토 다이오드의 전원 인가부와 전기적 콘택을 형성하는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 반도체 기판 상에는 상기 레이저 다이오드로 동작 전원을 공급하기 위한 제1전극 패드와, 상기 포토 다이오드로 동작 전원을 공급하기 위한 제2전극 패 드가 형성되어 있고,
    상기 제1 및 제2전극 패드는 각각 상기 레이저 다이오드 및 포토 다이오드의 전원 인가부와 전기적 콘택을 이루고 있는 각 UBM 패드와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 다이오드는 반도체 기판의 측벽을 기준으로 비스듬하게 배치되는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 수신광은 제1파장 대역 및 제2파장 대역의 광신호를 포함하고,
    상기 포토 다이오드 이외에 또 하나의 다른 포토 다이오드를 더 구비하고,
    상기 광도파로 구조는 상기 다른 포토 다이오드와 광 결합되고 제3노드와 광도파로를 통하여 연결된 제4노드를 더 구비하고,
    상기 제2파장선택 박막은, 제1파장 대역을 가진 수신광은 투과시켜 상기 포토 다이오드로 입력시키고, 제2파장 대역을 가진 수신광은 광도파로를 통해 상기 제4노드로 전송될 수 있도록 반사시키고,
    상기 제4노드와 상기 다른 포토 다이오드 사이에는, 상기 제2파장 대역을 가진 수신광을 투과시켜 상기 다른 포토 다이오드로 입력시키는 제3파장선택 박막이 개재되는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제3파장선택 박막은 상기 다른 포토 다이오드의 광 활성부에 코팅되는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제3파장선택 박막은 상기 반도체 기판의 해당하는 지점에 접합되는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제3파장선택 박막은 제2파장 대역의 수신광에 대해서만 투명한 성질을 가지는 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 반도체 기판에는 상기 다른 포토 다이오드를 실장하기 위한 홈이 형성되고, 상기 다른 포토 다이오드는 상기 홈에 설치되는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 다른 포토 다이오드를 실장하는 홈에는 패터닝된 UBM 패드가 형성되어 있고, 상기 다른 포토 다이오드는 플립칩 공정의 적용에 따른 솔더 범프를 매개로 하여 상기 UBM 패드 상에 결합되는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 UBM 패드는 복수의 지점에 형성되며, 소정의 위치에 형성된 UBM 패드는 상기 다른 포토 다이오드의 전원 인가부와 전기적인 콘택을 형성하는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 반도체 기판 상에는 상기 다른 포토 다이오드로 동작 전원을 공급하기 위한 전극 패드가 형성되고 있고, 이 전극 패드는 상기 다른 포토 다이오드의 전원 인가부와 전기적 콘택을 이루고 있는 UBM 패드와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈.
  20. 수신광은 반사시키고 송신광은 투과시키는 파장선택 박막이 구비된 레이저 다이오드와, 송신광은 반사시키고 수신광은 투과시키는 파장선택 박막이 구비된 포토 다이오드를 이용한 광송수신 모듈의 제조방법에 있어서,
    (a) 광섬유와 광 결합되며 수신광은 입력되고 송신광은 출력되는 제1노드, 레이저 다이오드와 광 결합되며 송신광은 출력되고 수신광은 입력되는 제2노드, 및 포토 다이오드와 광 결합되며 수신광이 입력되는 제3노드를 구비하는 광도파로 구 조가 형성된 반도체 기판을 준비하는 단계;
    (b) 상기 반도체 기판에 광섬유, 레이저 다이오드 및 포토 다이오드가 각각 제1노드, 제2노드 및 제3노드와 광 결합을 이룰 수 있는 지점에 각각의 실장 홈을 형성하는 단계;
    (c) 플립칩 공정을 이용하여 상기 레이저 다이오드 및 포토 다이오드를 상기 제2노드 및 제3노드와 광축 정렬시켜 대응하는 홈에 실장시키는 단계;
    (d) 상기 광섬유를 상기 제1노드와 광축 정렬시켜 대응하는 홈에 실장시키는 단계; 및
    (e) 상기 레이저 다이오드 및 포토 다이오드에 전원 공급을 위한 배선을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈의 제조방법.
  21. (a) 광섬유와 광 결합되며 수신광은 입력되고 송신광은 출력되는 제1노드, 레이저 다이오드와 광 결합되며 송신광은 입력되고 수신광은 출력되는 제2노드, 및 포토 다이오드와 광 결합되며 수신광이 출력되는 제3노드를 구비하는 광도파로 구조가 형성된 반도체 기판을 준비하는 단계;
    (b) 상기 반도체 기판에 광섬유, 레이저 다이오드 및 포토 다이오드가 각각 제1노드, 제2노드 및 제3노드와 광 결합을 이룰 수 있는 지점에 각각의 실장 홈을 형성하는 단계;
    (c) 플립칩 공정을 이용하여 상기 레이저 다이오드 및 포토 다이오드를 상기 제2노드 및 제3노드와 광축 정렬시켜 대응하는 홈에 실장시키는 단계;
    (d) 상기 제2노드와 상기 레이저 다이오드 사이에 송신광은 투과시키고 수신광은 반사시키는 파장선택 박막을 개재시키고, 상기 제3노드와 상기 포토 다이오드 사이에 수신광은 투과시키고 송신광은 반사시키는 파장선택 박막을 개재시키는 단계;
    (e) 상기 광섬유를 상기 제1노드와 광축 정렬시켜 대응하는 홈에 실장시키는 단계; 및
    (f) 상기 레이저 다이오드 및 포토 다이오드에 전원 공급을 위한 배선을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈의 제조방법.
  22. 수신광은 반사시키고 송신광은 투과시키는 파장선택 박막이 구비된 레이저 다이오드와, 제1파장대역의 수신광은 투과시키고 송신광 및 제2파장대역의 수신광은 반사시키는 파장선택 박막이 구비된 제1포토 다이오드와, 제2파장대역의 수신광은 투과시키고 송신광 및 제1파장대역의 수신광은 반사시키는 파장선택 박막이 구비된 제2포토 다이오드를 이용한 광송수신 모듈의 제조방법에 있어서,
    (a) 광섬유와 광 결합되며 수신광은 입력되고 송신광은 출력되는 제1노드, 레이저 다이오드와 광 결합되며 송신광은 입력되고 수신광은 출력되는 제2노드, 제1포토 다이오드와 광 결합되며 제1 및 제2파장대역을 가지는 수신광이 출력되고 제2파장대역을 가지는 수신광이 입력되는 제3노드, 및 제2파장대역을 가지는 수신광이 출력되는 제4노드를 구비하는 광도파로 구조가 형성된 반도체 기판을 준비하는 단계;
    (b) 상기 반도체 기판에 광섬유, 레이저 다이오드, 제1포토 다이오드 및 제2포토 다이오드가 각각 제1노드, 제2노드, 제3노드 및 제4노드와 광 결합을 이룰 수 있는 지점에 각각의 실장 홈을 형성하는 단계;
    (c) 플립칩 공정을 이용하여 상기 레이저 다이오드, 제1포토 다이오드 및 제2포토 다이오드를 상기 제2노드, 제3노드 및 제4노드와 광축 정렬시켜 대응하는 홈에 실장시키는 단계;
    (d) 상기 광섬유를 상기 제1노드와 광축 정렬시켜 대응하는 홈에 실장시키는 단계; 및
    (e) 상기 레이저 다이오드, 제1포토 다이오드 및 제2포토 다이오드에 전원 공급을 위한 배선을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈의 제조방법.
  23. (a) 광섬유와 광 결합되며 수신광은 입력되고 송신광은 출력되는 제1노드, 레이저 다이오드와 광 결합되며 송신광은 입력되고 수신광은 출력되는 제2노드, 제1포토 다이오드와 광 결합되며 제1 및 제2파장대역을 가지는 수신광이 출력되고 제2파장대역을 가지는 수신광이 입력되는 제3노드, 및 제2파장대역을 가지는 수신광이 출력되는 제4노드를 구비하는 광도파로 구조가 형성된 반도체 기판을 준비하는 단계;
    (b) 상기 반도체 기판에 광섬유, 레이저 다이오드, 제1포토 다이오드 및 제2포토 다이오드가 각각 제1노드, 제2노드, 제3노드 및 제4노드와 광 결합을 이룰 수 있는 지점에 각각의 실장 홈을 형성하는 단계;
    (c) 플립칩 공정을 이용하여 상기 레이저 다이오드, 제1포토 다이오드 및 제2포토 다이오드를 상기 제2노드, 제3노드 및 제4노드와 광축 정렬시켜 대응하는 홈에 실장시키는 단계;
    (d) 상기 제2노드와 상기 레이저 다이오드 사이에 송신광은 투과시키고 수신광은 반사시키는 파장선택 박막을 개재시키고, 상기 제3노드와 상기 제1포토 다이오드 사이에 제1파장 대역의 수신광은 투과시키고 제2파장 대역의 수신광과 송신광은 반사시키는 파장선택 박막을 개재시키고, 상기 제4노드와 상기 제2포토 다이오드 사이에 제2파장대역의 수신광은 투과시키고 제1파장 대역의 수신광과 송신광은 반사시키는 파장선택 박막을 개재시키는 단계;
    (e) 상기 광섬유를 상기 제1노드와 광축 정렬시켜 대응하는 홈에 실장시키는 단계; 및
    (f) 상기 레이저 다이오드, 제1포토 다이오드 및 제2포토 다이오드에 전원 공급을 위한 배선을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광송수신 모듈의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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