KR100857167B1 - 광변조기 기판 및 이를 이용한 광변조기 모듈 - Google Patents

광변조기 기판 및 이를 이용한 광변조기 모듈 Download PDF

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Abstract

기판과, 상기 기판 상에 형성되어 광변조기 소자 및 구동 집적회로 간의 전기적 신호를 연결하는 배선을 포함하되, 상기 구동 집적회로는 상기 광변조기 소자가 상기 기판을 투과한 상기 빛을 변조시켜 영상 정보를 싣도록 상기 전기적 신호를 전달하고, 상기 광변조기 소자와 상기 구동 집적회로는 상기 기판 상에 실장되는 광변조기 기판 및 이를 이용한 광변조기 모듈에 관한 것이다. 광변조기 기판은 전기적 기능, 광학적 기능, 그리고 기계적 기능 등 복합적인 기능을 수행한다.
광변조기, 기판, 전기적, 기계적, 광학적

Description

광변조기 기판 및 이를 이용한 광변조기 모듈{Light modulator substrate and light modulator module using it}
도 1은 투명 덮개가 밀봉 실링되는 실리콘 반도체 디바이스의 대표 단면도.
도 2a는 본 발명에 따른 광변조기 소자의 일 실시예를 나타낸 도면.
도 2b는 본 발명에 따른 광변조기 소자의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광변조기 기판의 제조 공정을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광변조기 기판의 평면 사진.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
300 : 기판
310 : 유전 물질
320 : 금속 배선
330 : 금속 범프
340 : 광변조기 소자
350 : 구동 집적회로
본 발명은 광변조기 기판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광학적, 기계적, 전기적 기능을 모두 수행할 수 있는 광변조기 기판 및 이를 이용한 광변조기 모듈에 관한 것이다.
미세기술의 진전에 따라서, 소위 멤스(MEMS: Micro Electro Mechanical Systems, 미세 전기 기계 시스템) 기술에 따른 멤스 소자 및 이를 조립한 소형기기가 주목되고 있다.
멤스 소자는 실리콘 기판, 글래스 기판 등의 기판 상에 미세구조체로서 형성된다. 기계적 특성인 구동력을 출력하는 구동체와, 구동체를 제어하는 전기적 특성을 가지는 반도체 집적회로 등을 전기적으로, 그리고 기계적으로 결합시킨 소자이다. 멤스 소자의 기본적인 특징은 기계적 구조로서 구성되어 있는 구동체가 소자의 일부 구성요소로서 조립되어 있는 것이며, 구동체의 구동은 전극 간의 쿨롱의 힘 등을 응용하여 전기적으로 행해진다.
종래, 이와 같은 멤스 기술 또는 멤스 소자를 이용하여 상용화된 제품으로는 가속도계, 압력 센서, 잉크젯 헤드, 하드 디스크용 헤드, 프로젝션 디스플레이, 스캐너 등이 있으나, 최근에는 광통신 기술의 발전과 더불어 더욱 고성능이 요구되는 광통신용 부품 기술에 대한 관심이 점점 더 증가하고 있다.
특히, 마이크로 미러를 제작하여 멤스 방식의 엑츄에이터로 구동하는 스위칭 기법을 이용한 공간형 광변조기에 대한 관심이 집중되고 있으며, 이러한 광변조기는 많은 데이타 양의 실시간 처리가 불가능한 기존의 디지털 정보처리 장치와는 달리 고속성과 병렬처리 능력, 대용량의 정보처리의 장점을 지니고 있다.
상술한 바와 같은 광변조기를 이용하여 이진위상 필터 설계 및 제작, 광논리게이트, 광증폭기 등과 영상처리 기법, 광소자, 광변조기 등의 연구가 진행되고 있으며, 이중에서 특히 공간 광변조기는 광메모리, 광디스플레이, 프린터, 광인터커넥션, 홀로그램 및 표시장치 등의 분야에 사용되고 있다.
여기서, 도 1은 투명 덮개가 밀봉 실링되는 실리콘 반도체 디바이스의 대표 단면도를 도시한 것으로서, 반도체 기판(104)상에는 금속성의 전도 및 반사 외피(102)를 포함하는 전도성 리본(100)이 형성되어 있고, 리본(100)은 기판(104) 과의 사이에 공기 간격(106)을 두고 반도체 기판(104) 위로 형성되어 있다. 또한, 기판(104) 표면에는 절연층(110)에 의하여 피복되는 전도성 전극(108)이 형성되어 있고, 전도성 전극(108)은 리본(100)의 아래에 위치되고 또한 공기 간격(106)의 아래에 위치하게 된다.
여기서, 반사 외피(102)는 기계적 능동 리본(100)의 지역 위로 연장되고 통상적인 본딩 패드(112) 및 그 말단으로서 구성되고 통상적인 절연 패시베이션층(114)으로 패시베이션되어 있으며, 패시베이션층(114)은 본딩 패드들(112)이나 리본 구조들(100/102)을 덮지 않는다. 또한, 제어와 전력 신호들은 통상적인 와이 어 본딩 구조들(116)을 사용하여 반도체 디바이스에 연결된다.
덮개(122)는 양호한 밀봉을 수행하기 위하여 양질의 광학 물질로 형성되는 것이 바람직하고, 원치 않는 방사(radiation), 반사도 강화 또는 반사도 감소 등을 포함하는 다양한 목적을 위하여 사용된다. 그러나, 덮개(122)는 상술한 바와 같은 목적에 사용되는 것에 한정되는 것이 아니고 다양한 목적을 위하여 광학적으로 민감한 물질에 의해 코팅되어 있을 수도 있다.
여기서, 비록 비율에 맞춰 도시되지는 않았지만, 서로간의 간섭을 방지하기 위해 덮개(122)와 리본 구조들(100/102)은 떨어져서 실장(mount)되고, 이에 의하여 상기 기술된 구조들(100/102)은 상부 또는 하부로 자유롭게 이동한다.
상하로 자유롭게 이동하는 리본 구조들(100/102)에 의해 광변조가 이루어지며, 빛은 광학 물질로 형성된 덮개(122)를 투과하여 리본 구조들(100/102)에 입사된다. 그리고 리본 구조들(100/102)을 상하로 이동시키는 전기적 신호, 즉 제어와 전력 신호들은 기판(104) 상의 구동 집적회로에 연결되는 와이어 본딩 구조(116)를 통해 전달된다.
즉, 빛을 투과시키는 광학적 기능과 리본 구조들(100/102)의 상하 이동을 제어하는 전기적 신호의 전달에 관련된 전기적 기능이 덮개(122)와 기판(104)에 나뉘어져 있어, 모듈 자체의 크기를 축소시키지 못하는 문제점이 있었다. 또한, 실리콘 기판(104)의 경우 기판(104) 상에 칩 등을 실장할 때 휨이 발생하는 등 기계적으로 강성이 약한 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 기판 상에 배선이 형성되어 광변조기 소자와 구동 집적회로 간에 구동/제어 신호 전달이 가능하도록 연결하는 전기적 기능, 광투과성 물질로 형성되어 가시광선 대역에서 높은 투과율을 가지는 광학적 기능, 그리고 광변조기 소자와 구동 집적회로를 지지해주는 기계적 기능 등 복합적인 기능을 수행하는 광변조기 기판 및 이를 이용한 광변조기 모듈을 제공한다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 기판; 및 상기 기판 상에 형성되어 광변조기 소자 및 구동 집적회로 간의 전기적 신호를 연결하는 배선을 포함하되, 상기 구동 집적회로는 상기 광변조기 소자가 상기 기판을 투과한 빛을 변조시켜 영상 정보를 싣도록 상기 전기적 신호를 전달하고, 상기 광변조기 소자와 상기 구동 집적회로는 상기 기판 상에 실장되는 광변조기 기판이 제공될 수 있다.
바람직하게는, 상기 기판은 유리로 형성될 수 있다.
또한, 상기 기판은 무반사 코팅(Anti-Reflection Coating)되어 있을 수 있다.
그리고 상기 기판은 가시광선 대역에 포함되는 빛을 미리 지정된 광투과율 이상으로 투과시킬 수 있다.
또한, 상기 기판은 상기 광변조기 소자 및 상기 구동 집적회로의 열팽창계수와의 오차가 ±10% 이내인 열팽창계수를 가질 수 있다.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 구동 전압에 따라 입사광을 반사 또는 회절시킨 변조광을 생성하여 출력하는 광변조기 소자; 상기 광변조기 소자 주변에 실장되고, 외부로부터의 제어 신호에 따라 상기 구동 전압을 생성하여 상기 광변조기 소자로 출력하는 하나 이상의 구동 집적회로; 및 상기 입사광 및 상기 변조광을 통과시키고, 상기 광변조기 소자 및 상기 구동 집적회로가 실장되고, 표면에 배선이 형성되어 있어 상기 광변조기 소자 및 상기 구동 집적회로로 상기 구동 전압 및 상기 제어 신호를 각각 전달하는 광변조기 기판을 포함하는 광변조기 모듈이 제공될 수 있다.
바람직하게는, 상기 광변조기 기판은 무반사 코팅되어 있을 수 있다.
또한, 상기 광변조기 기판은 가시광선 대역에 포함되는 빛을 미리 지정된 광투과율 이상으로 통과시킬 수 있다.
그리고 상기 광변조기 소자 및 상기 구동 집적회로는 상기 광변조기 기판에 와이어 본딩을 통해 전기적 접속을 유지할 수 있다.
또는 상기 광변조기 기판은 상기 표면 상에 형성되는 금속 범프를 포함하되, 상기 광변조기 소자 및 상기 구동 집적회로는 상기 금속 범프에 상응하는 금속 패드를 가지고 있으며, 상기 금속 범프 상에 플립칩 접속하여 전기적 접속을 유지할 수 있다.
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, (a) 기판을 무반사 코팅하는 단계; 및 (b) 상기 기판 상에 광변조기 소자 및 구동 집적회로 간의 전기적 신호를 연결하는 배선을 미리 지정된 증착법에 따라 형성하는 단계를 포함하되, 상기 구동 집적회로는 상기 광변조기 소자가 상기 기판을 투과한 빛을 변조시켜 영상 정보를 싣도록 상기 전기적 신호를 전달하고, 상기 광변조기 소자와 상기 구동 집적회로는 상기 기판에 실장되는 광변조기 기판 제조방법이 제공될 수 있다.
바람직하게는, 상기 증착법은 스퍼터링(sputtering) 증착법, 전자빔 증착법(E-beam evaporation), 유기금속 화학 증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 및 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition) 중 어느 하나일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 광변조기 기판 및 이를 이용한 광변조기 모듈의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 동일 또는 유사한 개체를 순차적으로 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기에 앞서 광변조기 기판 상에 실장되는 광변조기 소자에 대하여 설명한다.
광변조기는 크게 직접 광의 온/오프를 제어하는 직접 방식과 반사 및 회절을 이용하는 간접 방식으로 나뉘며, 또한 간접 방식은 정전기 방식과 압전 방식으로 나뉠 수 있다. 여기서, 광변조기는 구동되는 방식에 상관없이 본 발명에 적용이 가능하다.
미국특허번호 제5,311,360 호에 개시된 정전 구동 방식 격자 광변조기는 반사 표면부를 가지며 기판 상부에 부유(suspended)하는 다수의 일정하게 이격하는 변형 가능 반사형 리본을 포함한다.
먼저, 절연층이 실리콘 기판상에 증착되고, 이후 희생 이산화실리콘 막 및 질화실리콘 막의 증착 공정이 후속한다. 질화실리콘 막은 리본으로 패터닝되고 이산화실리콘층의 일부가 에칭되어 리본이 질화물 프레임에 의해 산화물 스페이서층 상에 유지되도록 한다.
리본상의 반사 표면과 기판의 반사 표면 사이의 수직 거리 d로 한정된 이러한 변조기의 격자 진폭은 리본(제1 전극으로서의 역할을 하는 리본의 반사 표면)과 기판(제2 전극으로서의 역할을 하는 기판 하부의 전도막) 사이에 전압을 인가함으로써 제어된다.
도 2a는 본 발명에 적용 가능한 간접 광변조기 중 압전체를 이용한 일 형태의 광변조기의 마이크로 미러의 사시도이며, 도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 적용 가능한 압전체를 이용한 다른 형태의 광변조기의 마이크로 미러의 사시도이다. 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 기판(210), 절연층(220), 희생층(230), 리본 구조 물(240) 및 압전체(250)를 포함하는 마이크로 미러가 도시되어 있다.
기판(210)은 일반적으로 사용되는 반도체 기판이며, 절연층(220)은 식각 정지층(etch stop layer)으로서 증착되며, 희생층으로 사용되는 물질을 식각하는 에천트(여기서 에천트는 식각 가스 또는 식각 용액임)에 대해서 선택비가 높은 물질로 형성된다. 여기서 절연층(220) 상에는 입사광을 반사하기 위해 반사층(220(a), 220(b))이 형성될 수 있다.
희생층(230)은 리본 구조물(240)이 절연층(220)과 일정한 간격으로 이격될 수 있도록 양 사이드에서 리본 구조물(240)을 지지하고, 중심부에서 공간을 형성하는 역할을 한다.
리본 구조물(240)은 상술한 바와 같이 입사광에 대하여 회절 및 간섭을 일으켜서 신호를 광변조하는 역할을 한다. 리본 구조물(240)의 형태는 상술한 바와 같이 복수의 리본 형상으로 구성될 수도 있고, 리본의 중심부에 복수의 오픈홀(240(b), 240(d))을 구비할 수도 있다. 또한, 압전체(250)는 상부 및 하부 전극간의 전압차에 의해 발생하는 상하 또는 좌우의 수축 또는 팽창 정도에 따라 리본 구조물(240)을 상하로 움직이도록 제어한다. 여기서, 반사층(220(a), 220(b))은 리본 구조물(240)에 형성된 홀(240(b), 240(d))에 대응하여 형성된다.
예를 들면, 빛의 파장이 λ인 경우, 리본 구조물(240)에 형성된 상부 반사층(240(a), 240(c))과 절연층(220)에 형성된 하부 반사층(220(a), 220(b)) 간의 간격이(2n)λ/4(n은 자연수)가 되도록 하는 제1 전압이 압전체(250)에 인가된다. 이 경우 0차 회절광(반사광)의 경우 상부 반사층(240(a), 240(c))으로부터 반사된 광 과 하부 반사층(220(a), 220(b))으로부터 반사된 광 사이의 전체 경로차는 nλ와 같아서 보강 간섭을 하여 변조광은 최대 휘도를 가진다. 여기서, +1차 및 -1차 회절광의 경우 광의 밝기는 상쇄 간섭에 의해 최소값을 가진다.
또한, 리본 구조물(240)에 형성된 상부 반사층(240(a), 240(c))과 절연층(220)에 형성된 하부 반사층(220(a), 220(b)) 간의 간격이 (2n+1)λ/4(n은 자연수)가 되도록 하는 제2 전압이 압전체(250)에 인가된다. 이 경우 0차 회절광(반사광)의 경우 상부 반사층(240(a), 240(c))으로부터 반사된 광과 하부 반사층(220(a), 220(b))으로부터 반사된 광 사이의 전체 경로차는 (2n+1)λ/2와 같아서 상쇄 간섭을 하여 변조광은 최소 휘도를 가진다. 여기서, +1차 및 -1차 회절광의 경우 보강 간섭에 의해 광의 휘도는 최대값을 가진다.
이러한 간섭의 결과, 마이크로 미러는 반사광 또는 회절광의 광량을 조절하여 하나의 픽셀에 대한 신호를 빛에 실을 수 있다. 이상에서는, 리본 구조물(240)과 절연층(220) 간의 간격이 (2n)λ/4 또는 (2n+1)λ/4인 경우를 설명하였다. 하지만, 리본 구조물(240)과 절연층(220) 간의 간격을 조절하여 입사광의 회절, 반사에 의해 간섭되는 광의 휘도를 조절할 수 있는 다양한 실시예가 본 발명에 적용될 수 있음은 당연하다.
여기서, 오픈홀(240(b), 240(d))은 직사각형인 것이 바람직하나. 이 외에도 원형, 타원형 등 폐곡선의 형태를 가지는 것이면 무엇이든 가능함은 물론이다.
구동 집적회로(미도시)는 외부 제어회로로부터의 구동/제어 신호 같은 전기적 신호를 인가받아 다양한 크기의 구동 전압을 생성한다. 이 구동 전압을 광변조 기 소자의 압전체(250)에 전달함으로써 리본 구조물(240)이 상하로 이동하여 광변조가 일어나도록 한다. 즉, 광변조기 소자는 입사되는 입사광을 구동 전압에 따라 반사 또는 회절시킨 변조광을 생성하고, 변조광을 출력한다.
여기서는 오픈홀을 구비한 압전 방식의 회절형 광변조기 소자를 중심으로 본 발명에 대해 설명하겠지만, 이 외에도 도 1에서 도시된 것과 같은 정전기 방식의 광변조기 소자, 그리고 반사형 광변조기 소자, 오픈 홀을 구비하지 않고 다수의 리본 구조물을 이용하여 하나의 화소를 표현하는 광변조기 소자 등에도 본 발명이 모두 적용 가능함은 물론이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광변조기 기판의 제조 공정을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광변조기 기판의 평면 사진이다.
도 3의 (a)에서, 일정한 두께를 가지는 기판(300)을 웨이퍼 모양 또는 사각형 모양 등으로 가공한다. 그리고 기판(300)의 평탄도를 일정 수준 이상으로 유지하고 가공중 발생한 파티클을 제거하기 위해 일면 또는 양면을 폴리싱한다. 평탄도라 함은 기판이 휘어지지 않고 평평한 정도를 의미한다.
여기서, 기판(300)은 양방향으로 빛을 잘 투과시켜야 한다. 일반적으로 광투과성 재질로 형성되며, 바람직하게는 유리(glass)가 사용될 수 있다. 이 외에도 광투과율이 99% 이상인 투명 플라스틱도 사용될 수 있다. 본 발명에서 광변조기 기판에서 투과하지 않고 반사가 되는 빛은 추후 광변조기 기판 상에 실장되는 광변조기 소자(340)의 중요한 성능을 나타내는 C/R(Contrast Ratio) 값의 저하에 직접적인 영향을 주기 때문에 99% 이상의 광투과율을 가지는 것이 바람직하다.
기판(300)은 추후 공정에서 광변조기 소자(340) 및 구동 집적회로(350)를 실장할 때 외부로부터의 압력에 의해 기판이 휘어지는 것을 방지하고, 광변조기 소자(340) 및 구동 집적회로(350)를 지지할 수 있도록 충분한 두께를 가지는 것이 바람직하다.
도 3의 (b)에서 폴리싱된 기판(300)의 일면 또는 양면에 무반사 코팅(Anti-Reflection Coating)을 한다.
빛이 기판(300)을 투과하게 되는 경우 기판(300)은 유리 또는 플라스틱으로 제작된다. 재질의 특성상 입사되는 모든 빛을 통과시키지는 못하고, 일부는 반사된다. 즉, 기판(300)의 표면인 매질이 바뀌는 경계면을 지나는 경우에 빛의 반사가 일어난다. 기판(300)의 상면 및/또는 하면에서 반사가 모두 일어날 수 있다. 투과율은 입사되는 빛의 총량에 대한 투과되는 빛의 양을 비율로 나타낸 것으로, 투과율을 높이기 위해 기판(300)의 표면에 유전 물질(310)(전기가 잘 통하지 않는 물질)로 구성되는 박막 코팅을 한다. 유전 물질(310)은 기판(300)에서 반사되는 빛을 다시 역반사시켜 기판(300)을 통과하도록 하고 투과율을 높이게 된다.
유전 물질(310)로는 실리콘 옥사이드(SiO2) 또는 티타늄 옥사이드(TiO2) 등의 옥사이드 계열 물질과 MgF2 와 같은 물질들이 주로 사용된다. 본 발명의 실시예에서는 실리콘 옥사이드(SiO2)와 티타늄 옥사이드(TiO2) 등의 유전 물질(310)을 교번하여 두께 조정하면서 기판(300) 상에 코팅하여 높은 투과율을 가지도록 한다.
특히, 본 발명에서 가시광선 영역(파장 430㎚ ~ 680㎚) 내에서 미리 지정된 비율 이상의 광투과율을 가지도록 광대역 무반사 코팅을 한다. 바람직하게는 99% 이상의 광투과율을 가지도록 무반사 코팅을 할 수 있다.
또한, 본 발명에서 광변조기 소자(340)는 외부로부터 입사되는 빛을 구동/제어 신호에 따라 변조한 변조광을 생성하고, 이를 다시 기판(300)을 통해 외부로 출력한다. 따라서, 기판(300)의 양면에 모두 광대역 무반사 코팅을 하는 것이 바람직하다.
도 3의 (c)에서, 무반사 코팅된 기판(300)의 일면에 금속 배선(320)을 형성한다. 금속 배선(320)은 추후 공정에서 실장될 광변조기 소자(340) 및 구동 집적회로(350) 간의 구동/제어 신호 등의 전기적 신호가 전달되도록 전기적 접속을 유지한다. 또한, 금속 배선(320)은 외부 제어회로로부터의 구동/제어 신호를 와이어 본딩 등을 통해 구동 집적회로로 전달하기 위한 본딩 패드(미도시) 등을 포함할 수 있다.
특히, 유리 기판의 경우 일반적인 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)에 비해 미세 피치(fine pitch)를 가지는 금속 배선(320)을 형성할 수 있어 전체적인 크기를 줄이는데 유리하다.
금속 배선(320)을 형성하는 방법은 스퍼터링(sputtering) 증착법, 전자빔 증착법(E-beam evaporation), 유기금속 화학 증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition) 등이 있다. 여기서, 스퍼터링 증착법과 전자빔 증착법은 물리 기상 증착법(Physical Vapor Deposition)에 속 한다.
스퍼터링 증착법은 플라즈마 상태의 스퍼터링 기체(예를 들어, Ar 등의 불활성 기체)의 운동에너지를 이용하여 증착 물질을 피증착 기판에 달라붙게 함으로써 증착을 한다. 본 발명에서는 금(Au), ITO(Indium Tin Oxide), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등이 증착 물질이자 금속 배선 물질로 사용될 수 있다. 그리고 전자빔 증착법은 전자빔을 이용하여 피증착 기판을 가열함으로써 증착 물질을 녹여 피증착 기판에 증착을 하게 된다.
또한, 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition)은 두가지 이상의 증착 물질을 반응기(reaction chamber)에 혼합시켜 피증착 기판의 표면에서 증착이 일어나도록 하는 것으로서 우수한 도포성을 갖는 증착 방법이다. 이때, 유기금속 화학 증착법의 경우에는 금속 유기물 형태의 고체 또는 액체 상태의 증착 물질을 이용하며, 플라즈마 화학 증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)의 경우에는 플라즈마 상태의 증착 물질을 이용하여 증착을 하게 된다.
그리고 원자층 증착법은 증착하려는 물질을 구성하는 원소(이하, '소스원'이라 함) 상호간의 화학적 흡착(chemisorption) 및 탈착(desorption) 과정을 번갈아 진행함으로써 피증착 기판 상에 단원자 층에 해당하는 두께의 막을 형성할 수도 있어 초극 박막의 증착시 유리한 방법이다. 원자층 증착법은 소스원(예를 들어, 증착하려는 물질이 Al2O3인 경우에는 알루미늄(Al) 원과 산소(O2) 원임)을 한 번에 한 가지씩 순차적으로 주입시켜 피증착 기판의 표면에서 화학 반응이 일어나도록 한 다. 이러한 이유로 원자층 증착법을 이용하면 피증착 기판 상에 단원자 층에 해당하는 초극 박막의 증착이 가능하며, 피증착 기판의 면적 및 피증착 기판의 요철에 관계없이 균일한 두께의 막을 형성할 수 있게 된다. 즉, 피증착 기판 상에 부착성(adhesion) 또는 도포성이 우수한 증착 물질로 이루어진 막을 형성할 수 있는 이점이 있다.
또한, 금속 배선(320)은 도금을 통해 형성될 수 있다. 일반적인 인쇄회로기판에서의 회로 형성 방법과 유사하다. 무반사 코팅된 기판(300)의 일면에 동박을 입힌 후 포토 레지스트(Photo Resist) 즉, 드라이 필름을 도포한다. 금속 배선(320)의 패턴이 형성된 마스크를 적층하고, 소정의 광(예를 들어, 자외선)을 조사하고, 현상, 에칭 공정을 거쳐 최종적으로 금속 배선(320)이 형성된다.
상술한 방법에 의해 금속 배선(320)이 형성된 기판(300)이 광변조기 기판이다. 도 4를 참조하면, 금속 배선(320)이 형성되어 있는 광변조기 기판이 도시되어 있다.
광변조기 소자(340) 및 구동 집적회로(350)는 광변조기 기판에 실장된다. 이때 금속 배선(320)과 전기적 접속을 이루도록 해야 하며, 와이어 본딩(wire bonding) 접속과 플립칩(flip-chip) 접속 등이 가능하다. 광변조기 소자(340) 및/또는 구동 집적회로(350)가 광변조기 기판 상에 실장된 경우 이를 통칭하여 광변조기 모듈이라 한다.
와이어 본딩 접속을 하게 되는 경우에 광변조기 소자(340) 및 구동 집적회로(350)에 본딩 패드가 형성되어 있어야 하고, 금속 배선(320)에도 도 3의 (c)에서 형성될 때 본딩 패드가 형성되어 있어야 한다. 본딩 패드 간을 와이어 본딩함으로써 금속 배선(320)과 광변조기 소자(340), 금속 배선(320)과 구동 집적회로(350) 간에 전기적 접속이 연결되고, 금속 배선(320)을 사이에 두고 광변조기 소자(340)와 구동 집적회로(350)가 전기적 접속이 연결될 수 있게 된다.
플립칩 접속을 하게 되는 경우에는 도 3의 (d)를 참조하면, 금속 배선(320) 상에 플립칩 접속을 위한 금속 범프(330)를 형성한다. 금속 범프(330)는 전기 도금된 은 범프(Au bump)일 수 있다. 금속 범프(330)는 광변조기 소자(340) 및/또는 구동 집적회로(350)가 실장될 위치에 상응하여 형성된다. 광변조기 소자(340) 및/또는 구동 집적회로(350)는 금속 패드를 가지고 있어 금속 범프(330)와의 접속을 용이하게 한다.
도 3의 (e)에서 광변조기 소자(340) 및 구동 집적회로(350)는 금속 범프(330)가 형성된 광변조기 기판 상에 플립칩 접속되어 실장된다.
본 발명에서 광변조기 기판을 구성하는 기판(300)은 광변조기 소자(340) 및/또는 구동 집적회로(350)와의 접속 안정성을 높이기 위하여 열팽창계수의 오차율이 ㅁ10% 이내일 수 있다. 즉, 기판(300)의 열팽창계수는 광변조기 소자(340) 및/또는 구동 집적회로(350)의 열팽창계수가 동일 또는 유사한 것이 바람직할 것이다. 실장 공정에서 열에 의한 열팽창계수가 많이 차이가 나는 경우에 실장 이후 뒤틀림이나 휨 등의 문제가 발생할 수 있기 때문이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광변조기 기판 및 이를 이용한 광변조기 모듈은 기판 상에 배선이 형성되어 광변조기 소자와 구동 집적회로 간에 구동/제어 신호 전달이 가능하도록 연결하는 전기적 기능, 광투과성 물질로 형성되어 가시광선 대역에서 높은 투과율을 가지는 광학적 기능, 그리고 광변조기 소자와 구동 집적회로를 지지해주는 기계적 기능 등 복합적인 기능을 수행한다.
또한, 광변조기 소자 및/또는 구동 집적회로와 열팽창계수가 매치되어 접속 안정성을 높일 수 있고, 기판의 두께를 조절하여 광변조기 기판의 휨을 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 광투과성 재질을 가지며, 일면 또는 양면에 무반사 코팅(Anti-Reflection Coating)되어 있는 기판; 및
    상기 기판 상에 형성되어 광변조기 소자 및 구동 집적회로 간의 전기적 신호를 연결하는 배선을 포함하되,
    상기 구동 집적회로는 상기 광변조기 소자가 상기 기판을 투과한 빛을 변조시켜 영상 정보를 싣도록 상기 광변조기 소자로 상기 전기적 신호를 전달하고, 상기 광변조기 소자와 상기 구동 집적회로는 상기 기판 상에 실장되는 광변조기 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 유리(glass)로 형성되는 광변조기 기판.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 가시광선 대역에 포함되는 빛을 미리 지정된 광투과율 이상으로 투과시키는 광변조기 기판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 상기 광변조기 소자 및 상기 구동 집적회로의 열팽창계수와의 오차가 10% 이내인 열팽창계수를 가지는 광변조기 기판.
  6. 구동 전압에 따라 입사광을 회절시킨 변조광을 생성하여 출력하는 광변조기 소자;
    상기 광변조기 소자 주변에 실장되고, 외부로부터의 제어 신호에 따라 상기 구동 전압을 생성하여 상기 광변조기 소자로 출력하는 하나 이상의 구동 집적회로; 및
    일면 또는 양면에 무반사 코팅(Anti-Reflection Coating)된 광투과성 재질의 기판으로 형성됨으로써 상기 입사광 및 상기 변조광을 통과시키고, 상기 광변조기 소자 및 상기 구동 집적회로가 실장되며, 상기 광변조기 소자 및 상기 구동 집적회로로 상기 구동 전압 및 상기 제어 신호를 각각 전달하기 위한 배선이 형성된 광변조기 기판을 포함하는 광변조기 모듈.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 광변조기 기판은 가시광선 대역에 포함되는 빛을 미리 지정된 광투과율 이상으로 통과시키는 광변조기 모듈.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 광변조기 소자 및 상기 구동 집적회로는 상기 광변조기 기판의 배선과 와이어 본딩을 통해 상기 광변조기 기판과의 전기적 접속을 유지하는 광변조기 모듈.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 광변조기 기판은 상기 표면 상에 형성되는 금속 범프를 포함하되,
    상기 광변조기 소자 및 상기 구동 집적회로는 상기 금속 범프에 상응하는 금속 패드를 가지고 있으며, 상기 금속 범프 상에 플립칩 접속하여 상기 광변조기 기 판과의 전기적 접속을 유지하는 광변조기 모듈.
  11. 삭제
  12. 삭제
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