KR100913634B1 - Fabrication method of 45 degree tilt mirror - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼를 이용하여 45°반사 거울을 제조하는 방법에 관한 것으로, 45°반사면의 평활도를 개선할 수 있고, 굴절률이 높고 낮은 다층의 박막을 반사면에 용이하게 증착시킬 수 있도록 함으로써, 거울의 반사도를 높일 수 있도록 한 것인 바, 반도체 웨이퍼에서 식각으로 45°경사면을 형성하고, 경사면이 아닌 폴리싱된 웨이퍼의 상면에 반사성 금속 물질이나 유전체 박막을 증착한 것으로, 표면 거칠기가 발생할 수 있는 식각된 경사면을 반사면으로 사용하지 않고, 반도체 웨이퍼 제작과정에서 폴리싱에 의해 얻어지는 매우 평탄한 웨이퍼 면(상면)을 반사면으로 사용한 것이며, 식각된 경사면은 단지 반사 거울의 각도 만을 형성하는데 사용됨으로써, 난반사가 억제되고 반사율을 높일 수 있다.The present invention relates to a method of manufacturing a 45 ° reflecting mirror using a semiconductor wafer, by which the smoothness of the 45 ° reflecting surface can be improved and a thin film having a high refractive index and low refractive index can be easily deposited on the reflecting surface. In order to increase the reflectivity of the mirror, a 45 ° inclined surface is formed by etching on a semiconductor wafer and a reflective metal material or a dielectric thin film is deposited on the upper surface of the polished wafer instead of the inclined surface. Instead of using the etched inclined surface as a reflecting surface, a very flat wafer surface (upper surface) obtained by polishing during semiconductor wafer fabrication is used as a reflecting surface, and the etched inclined surface is used to form only the angle of the reflecting mirror. Diffuse reflection is suppressed and reflectance can be improved.

45°, 반사 거울, 반도체 웨이퍼, 폴리싱 면, 반사도 향상, 난반사 억제 45 °, reflective mirror, semiconductor wafer, polished surface, improved reflectivity, suppressed reflection

Description

45°반사 거울의 제조방법 {Fabrication method of 45 degree tilt mirror}Fabrication method of 45 ° reflection mirror {Fabrication method of 45 degree tilt mirror}

도 1은 종래 반도체 웨이퍼의 슬라이싱 및 식각에 의해 경사면을 형성하는 방법의 개략도,1 is a schematic diagram of a method of forming an inclined surface by slicing and etching of a conventional semiconductor wafer;

도 2는 종래 반도체 웨이퍼를 이용한 45°반사 거울의 제조과정의 일부를 도시한 개략도,Figure 2 is a schematic diagram showing a part of the manufacturing process of the 45 ° reflection mirror using a conventional semiconductor wafer,

도 3은 도 2의 과정에 의해 제조된 반도체 웨이퍼를 사용하여 45°반사 거울을 제조하는 공정도,3 is a process chart of manufacturing a 45 ° reflecting mirror using the semiconductor wafer manufactured by the process of FIG.

도 4는 종래 45°반사거울의 제조공정에서 마스크 정렬상태를 도시한 평면도,4 is a plan view showing a mask alignment state in the manufacturing process of the conventional 45 ° reflection mirror,

도 5는 종래의 제조방법에서 반사면의 거칠기를 표시한 평면도,5 is a plan view showing the roughness of the reflective surface in the conventional manufacturing method,

도 6은 종래의 제조방법에 의한 45°반사 거울의 제조공정도,6 is a manufacturing process diagram of a 45 ° reflecting mirror according to a conventional manufacturing method,

도 7a 내지도 7i는 본 발명에 의한 45°반사 거울의 제조공정도,7a to 7i is a manufacturing process of the 45 ° reflection mirror according to the present invention,

도 8은 종래의 방법에 의해 거울을 잘라 낼 때 발생하기 쉬운 모양의 예시도이다.8 is an exemplary view of a shape likely to occur when the mirror is cut out by a conventional method.

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

1 : 반도체 잉곳 2 : 반도체 웨이퍼1: semiconductor ingot 2: semiconductor wafer

2a : 바닥면 3 : 포토레지스트2a: bottom 3: photoresist

4 : 코팅층(반사층) 5 : 절단선4 coating layer (reflective layer) 5 cut line

7 : 트렌치(trench) 10 : 45°반사 거울7: trench 10: 45 ° reflecting mirror

R : 빛의 경로R: path of light

본 발명은 레이저 다이오드 등의 반도체 발광소자에 사용되는 거울에 관한 것으로, 상세히는 45°각도로 빛의 진행 방향을 바꿔주는 쐐기 모양의 거울을 제조하는 방법을 제공하되, 표면 거칠기가 발생할 수 있는 식각된 경사면을 반사면으로 사용하지 않고, 반도체 웨이퍼 제작과정에서 폴리싱에 의해 얻어지는 매우 평탄한 웨이퍼 면을 반사면으로 사용한 것으로, 45°반사면의 평활도를 개선할 수 있고, 굴절률이 높고 낮은 다층의 박막을 반사면에 용이하게 증착시킬 수 있도록 함으로써, 거울의 반사도를 높일 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a mirror used in a semiconductor light emitting device such as a laser diode, and provides a method of manufacturing a wedge-shaped mirror that changes the direction of light at a 45 ° angle in detail, an etching that can cause surface roughness Instead of using the inclined surface as a reflecting surface, a very flat wafer surface obtained by polishing in the semiconductor wafer manufacturing process is used as the reflecting surface, so that the smoothness of the 45 ° reflecting surface can be improved, and a multilayer film having a high refractive index and a low refractive index is used. By easily depositing on the reflective surface, it is possible to increase the reflectivity of the mirror.

본 출원인이 선출원한 특허출원 제 2007-0026558 호는 반도체 웨이퍼를 이용하여 반도체 기법으로 제작하는 45°반사 거울의 제작 방법을 설명하고 있는데, 여기에서 반도체 웨이퍼는 9.74°틸트(tilt)된 기판을 사용하고, 이 기판을 습식 식각하여 45.00°와 64.48°의 경사면을 가지는 면을 노출시킨 후, 이 경사면에 Ag 또는 Al을 코팅하여 45°의 경사면을 가지는 쐐기 모양의 거울을 만드는 방법이 설명되어 있다.Patent application No. 2007-0026558, filed by the present applicant, describes a method of fabricating a 45 ° reflecting mirror manufactured by a semiconductor technique using a semiconductor wafer, wherein the semiconductor wafer uses a 9.74 ° tilted substrate. After wet etching the substrate to expose a surface having inclined surfaces of 45.00 ° and 64.48 °, Ag or Al is coated on the inclined surface to form a wedge shaped mirror having a 45 ° inclined surface.

도 1은 종래에 방법으로 구현되고 있는 정확한 (100)면 방향을 가지는 반도체 웨이퍼를 이용하여 거울을 제조하는 방법이 설명되어 있는데, 이는 이방성 식각액으로 반도체 웨이퍼를 식각하여 (111)면이 노출되게 하는 방법이다. (111) 면은 (100)면에 대해 54.74°의 각도를 이루므로 도 1에서 경사면은 식각된 바닥면(2a)과 54.74°의 각도를 가진다. 따라서 이러한 방법으로는 45°반사 거울을 제작하는 것이 불가능하다.1 illustrates a method of manufacturing a mirror using a semiconductor wafer having a precise (100) plane orientation, which is conventionally implemented by a method, which exposes the (111) plane by etching the semiconductor wafer with an anisotropic etching solution. It is a way. Since the (111) plane forms an angle of 54.74 ° with respect to the (100) plane, the inclined plane in FIG. 1 has an angle of 54.74 ° with the etched bottom surface 2a. Therefore, it is impossible to produce a 45 ° reflecting mirror in this way.

그러나 위에서 간단히 소개한 바와 같이 본 출원인은 도 2에서 반도체 웨이퍼(2)를 반도체 잉곳(1)으로부터 슬라이싱할 때, (100)면에서 9.74°틸트되게 반도체 웨이퍼(2)를 잘라내면 (100)면은 잘라진 반도체 웨이퍼 표면에 대해 9.74°의 각도를 유지하게 된다. 이때, (111)면은 (100)면에 대해 54.74°의 각도를 이루므로 웨이퍼(2) 표면에 대해서는 정확히 45.00°와 64.48°의 각도를 이루게 된다.However, as briefly introduced above, the applicant cuts the semiconductor wafer 2 so that it is 9.74 ° tilted from the (100) plane when slicing the semiconductor wafer 2 from the semiconductor ingot 1 in FIG. Maintains an angle of 9.74 ° with respect to the cut semiconductor wafer surface. In this case, since the (111) plane forms an angle of 54.74 ° with respect to the (100) plane, the (111) plane forms an angle of exactly 45.00 ° and 64.48 ° with respect to the wafer 2 surface.

이러한 방법으로 45.00°반사 거울을 제작할 경우의 제조공정이 도 3에 상세히 도시되어 있다.The manufacturing process in the case of manufacturing the 45.00 ° reflection mirror in this manner is shown in detail in FIG. 3.

먼저, 도 3의 (a)에서와 같이 정확히 (100)면의 상부 면 방향을 가지는 반도체 웨이퍼(2)에 상면 일부를 포토레지스트(3; photo resist)로 덮는다.First, as shown in FIG. 3A, a portion of the upper surface of the semiconductor wafer 2 having the upper surface direction of the (100) plane is covered with a photoresist 3.

그 다음, 도 3의 (b)에서와 같이 반도체 웨이퍼(2)가 식각되어야 할 부분의포토 레지스트(3)를 공지된 포토 리소그래피(photo-lithography) 방법에 의해 제거한다.Then, as shown in FIG. 3B, the photoresist 3 of the portion where the semiconductor wafer 2 is to be etched is removed by a known photo-lithography method.

다음으로는, 도 3의 (c)에서와 같이 KOH 등의 이방성 Si 식각용액을 이용하여 반도체 웨이퍼(2)를 식각한다. 이때 노출되는 면은 (111)면이 되며 (100)면과는 54.74°의 경사각을 가지게 된다.Next, as shown in FIG. 3C, the semiconductor wafer 2 is etched using an anisotropic Si etching solution such as KOH. At this time, the exposed surface becomes the (111) plane and has an inclination angle of 54.74 ° with the (100) plane.

그 후, 식각된 반도체 웨이퍼(2)의 잔류 포토 레지스트(3)를 포토 레지스트 리무버로 제거한 후, 도 3의 (d)에서와 같이 반도체 웨이퍼(2)의 상부를 Al, Ag, 또는 금(Au) 등의 반사도가 높은 물질로 코팅층(4)을 형성한다.Thereafter, after removing the remaining photoresist 3 of the etched semiconductor wafer 2 with a photoresist remover, the upper portion of the semiconductor wafer 2 is made of Al, Ag, or gold (Au) as shown in FIG. The coating layer 4 is formed of a material having high reflectivity such as).

마지막으로, 도 3의 (e)에서와 같이 경사면에 금속 박막의 코팅층(3)이 형성된 반도체 웨이퍼(2)를 절단선(5)을 따라 scribbing, sawing 등의 방법으로 원하는 크기로 잘라내면 도 3의 (f)에서와 같이 빛의 경로(R)를 전환시켜 주는 45°반사 거울(10)이 완성된다.Finally, as shown in (e) of FIG. 3, the semiconductor wafer 2 having the metal thin film coating layer 3 formed thereon is cut to a desired size along a cutting line 5 by scribbing and sawing. As shown in (f), the 45 ° reflecting mirror 10 which converts the light path R is completed.

한편, 이방성 식각에 의해 정확히 (111)면을 나타나게 하기 위해서는 도 4에서 보이는 바와 같이 포토 레지스트(3) 패턴의 열린 부분의 경계선이 정확히 <110> 방향을 이루어야 한다. 포토 레지스트(3)의 열린 부분이 가지는 방향은 포토 리소그래피(photo lithography) 과정에서 마스크 정렬(mask align)의 방법으로 이루어지나, 이 부분이 완벽하게 <110> 방향을 가지는 것은 매우 어려운 일이며, 마스크 정렬시 약간의 방향 불일치가 일어나기 쉽다. 이러한 포토 레지스트의 열린 부분이 <110> 방향과 방향 불일치가 있을 경우에는 도 5에서 알 수 있는 바와 같이 식각된 경사면에 점선으로 표시된 주름 형태의 표면 거칠기가 발생하게 된다.On the other hand, in order for the (111) plane to appear exactly by anisotropic etching, the boundary line of the open portion of the photoresist 3 pattern should be exactly <110> as shown in FIG. 4. The direction of the open portion of the photoresist 3 is made by the method of mask alignment in the photo lithography process, but it is very difficult to have the <110> direction perfectly in the portion, and the mask Some misalignment is likely to occur in alignment. If the open portion of the photoresist has a direction mismatch with the <110> direction, as shown in FIG. 5, the surface roughness of the wrinkled shape indicated by the dotted line is generated on the etched inclined surface.

이러한 표면이 거칠어진 경사면을 이용하여 반사 거울을 제작할 경우 난반사에 의해 반사효율이 떨어지게 된다. 이러한 경사면에 있어서의 표면 주름과 같은 거칠기는 포토 레지스트의 열린 부분이 정확히 <110>방향을 유지하더라도 포토 레 지스트의 일부분을 제거하여 열린 부분을 만드는 과정에서 PR의 경계선이 완벽히 직선을 유지하지 못함에 의해서도 발생할 수 있다.When the reflective mirror is manufactured using the inclined surface having such a rough surface, the reflection efficiency decreases due to diffuse reflection. Roughness such as surface wrinkles on the inclined surface may cause the PR boundary to not be perfectly straight in the process of removing the portion of the photoresist to create the open portion, even if the open portion of the photoresist remains exactly <110>. Can also occur.

그러므로 이방성 식각에 의해 (111)면을 형성하여 반사 거울로 사용하는 방법은 매우 정밀한 포토 리소그래피 과정을 거쳐야 하는 불편이 생기게 된다.Therefore, the method of forming the (111) plane by the anisotropic etching and using it as a reflecting mirror causes inconveniences that require a very precise photolithography process.

본 출원인이 특허 출원한 특허 제2007-0026558에 의한 45°반사 거울의 제조방법이 도 6에 순차적으로 도시되어 있다.The manufacturing method of the 45 degree reflecting mirror by the patent application 2007-0026558 which the applicant applied for is shown sequentially in FIG.

먼저, (111)면이 나타나게 하는 과정인 도 6 (a), 6 (b), 6 (c)까지의 과정은 도 4의 (a),(b),(c)와 동일한데, 이를 다시 설명하면 도시 안 된 반도체 잉곳으로부터 반도체 웨이퍼(2)를 슬라이싱하되, (100)면에서 9.74°틸트되게 반도체 웨이퍼(2)를 잘라내고, 이 반도체 웨이퍼(2)의 상면 일부를 포토 레지스트(3)로 덮는 단계;(도 6의 (a)참조)First, the processes of FIGS. 6 (a), 6 (b), and 6 (c), which cause the (111) plane to appear, are the same as those of FIGS. 4 (a), (b) and (c). In this case, the semiconductor wafer 2 is sliced from a semiconductor ingot (not shown), and the semiconductor wafer 2 is cut out at a tilting of 9.74 ° from the (100) plane, and a part of the upper surface of the semiconductor wafer 2 is cut into the photoresist 3. Covering with; (See Fig. 6 (a))

식각되어야 할 부분의 포토 레지스트(3)를 포토 리소그래피 방법으로 제거하는 단계;(도 6의 (b)참조)Removing the photoresist 3 of the portion to be etched by the photolithography method; (see FIG. 6B).

포토 레지스트가 제거된 부분을 이방성 식각용액을 이용하여 식각하여 노출면이 (100)면과는 54.74의 경사각을 가지는 (111)면으로 형성하는 단계;(도 6의 (c)참조)로 이루어져 있다.Etching the photoresist removed portion using an anisotropic etching solution to form an exposed surface as a (111) surface having an inclination angle of 54.74 with the (100) surface; (see Fig. 6 (c)) .

한편, 종래기술에서는 경사면을 포함하여 Au, Ag, Al 등의 반사성 금속을 반도체 웨이퍼의 상부면에 증착하였으나, 본 발명에서는 도 6의 (d)에 도시된 바와 같이 경사면을 포함하지 않는 반도체 웨이퍼의 하면에 반사성 금속을 증착하여 코 팅층(4)을 형성하게 된다. 반도체 웨이퍼의 경우 제작 단계에서 웨이퍼의 양면을 폴리싱하여 거울면을 만들 수 있으며, 연마에 의해 형성된 거울면은 매우 평활도가 좋아 난반사가 일어나지 않는다. 이렇게 제작된 반도체 웨이퍼를 도 6의 (e)에서와 같이 적당한 크기로 잘라내면 원하는 45°반사 거울(10; 도 6의 (f) 참조)을 완성할 수 있는 것이며, 이러한 쐐기 모양의 반사 거울을 도 6의 (g)와 같이 뒤집어서 식각에 의해 나타난 (111)면을 바닥으로 가게 위치시키면 폴리싱 된 반도체 웨이퍼의 바닥면에 형성된 반사성 금속 코팅층(4)을 이용하여 빛의 경로(R)를 직각으로 바꾸어 줄 수 있는 것이다.Meanwhile, in the related art, reflective metals such as Au, Ag, and Al are deposited on the upper surface of the semiconductor wafer, including the inclined surface. However, in the present invention, as shown in FIG. The reflective metal is deposited on the lower surface to form the coating layer 4. In the case of a semiconductor wafer, mirror surfaces can be made by polishing both sides of the wafer in the manufacturing step, and the mirror surfaces formed by polishing are very smooth and do not have diffuse reflection. The semiconductor wafer thus manufactured can be cut to a suitable size as shown in FIG. 6 (e) to complete the desired 45 ° reflecting mirror 10 (see FIG. 6 (f)). When the (111) plane shown by etching is turned to the bottom as shown in FIG. 6G, the light path R is perpendicular to the light using the reflective metal coating layer 4 formed on the bottom surface of the polished semiconductor wafer. It can be changed.

또, 반사성 금속의 증착은 평탄한 반도체 웨이퍼의 표면(하면)에 이루어지므로, 반사성 금속의 증착 대신 유전체 박막을 증착하여 반사를 일으키는 방법도 손쉽게 적용할 수 있다.In addition, since the deposition of the reflective metal is performed on the surface (lower surface) of the flat semiconductor wafer, a method of causing reflection by depositing a dielectric thin film instead of the deposition of the reflective metal can be easily applied.

또한, 굴절률이 높고 낮은 복수의 유전체 박막을 반도체 웨이퍼의 표면(하면)에 교대로 증착할 경우 광 간섭 현상에 의해 매우 높은 반사율을 얻을 수 있다.In addition, when a plurality of dielectric thin films having a high refractive index and a low refractive index are alternately deposited on the surface (lower surface) of the semiconductor wafer, a very high reflectance may be obtained by optical interference.

유전체 박막 증착의 경우 유전체 박막이 증착되어야 할 면의 기하학적 구조에 의해 유전체 층의 증착률이 달라지므로 경사면을 포함하는 면에서의 증착에 비해 평면 구조를 가지는 웨이퍼의 하면에서 유전체 박막을 증착하는 것이 유전체 박막의 두께 조절도를 증가시켜 더욱 높은 반사율을 쉽게 얻을 수 있다.In the case of dielectric thin film deposition, the deposition rate of the dielectric layer varies depending on the geometry of the surface on which the dielectric thin film is to be deposited. Higher reflectivity can be easily obtained by increasing the thickness control degree of the thin film.

그러나 상기한 특허 제 2007-0026558호의 방법에 의해 45도 반사거울을 제작할 때 반사 거울의 크기는 도6의 (e)에서 보이는 바와 같이 scribing 또는 sawing등의 방법에 의해 결정되어진다. 일반적으로 scribing 또는 sawing 방법은 그 정밀 도가 수십 um에 이르며 파단면이 깨끗하지 않는 경우가 발생한다. 그러므로 scribing 또는 sawing의 방법으로 매우 정밀한 크기를 가지는 45도 반사 거울을 제작하기는 매우 어렵다.However, when manufacturing the 45 degree reflective mirror by the method of the above-mentioned patent 2007-0026558, the size of the reflecting mirror is determined by a method such as scribing or sawing as shown in Fig. 6E. Generally, the scribing or sawing method has a precision of several tens of um and the fracture surface is not clean. Therefore, it is very difficult to produce a 45 degree reflective mirror with very precise size by scribing or sawing.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 이방성 식각의 방법만으로 거울의 크기를 결정하게 함으로써 거울의 크기를 매우 정밀하게 조절하는데 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to adjust the size of the mirror very precisely by allowing the size of the mirror to be determined only by the method of anisotropic etching.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 9.74° 경사진 반도체 웨이퍼의 일부분을 이방성 식각이 아닌 등방성 습식 식각 또는 건식 식각을 이용하여 트렌치(trench)를 파고, 이 트렌치를 이용하여 이방성 습식 식각을 행하게 되면 노출되는 (111)면이 만나는 지점에서 식각이 중단되게 되어, 거울의 크기가 포토 리소그래피방법에 의해 결정되는 트렌치 사이의 거리에 의해 결정된다. 이렇게 제작된 웨이퍼의 상면의 포토 레지스트를 제거한 후, 이 상면에 반사 금속막 또는 다층의 유전체 박막을 증착하여 거울면을 형성한다. 이후 웨이퍼를 적당한 크기로 스크라이빙(Scribing) 또는 쏘잉(Sawing) 하게 되면 거울의 높이가 매우 정밀하게 조절되는 45도 반사 거울을 제작할 수 있게 된다.In order to achieve the above object, the present invention provides a portion of a 9.74 ° inclined semiconductor wafer to dig a trench using isotropic wet etching or dry etching instead of anisotropic etching, and then performs anisotropic wet etching using the trench. The etching stops at the point where the exposed (111) planes meet, so that the size of the mirror is determined by the distance between the trenches determined by the photolithography method. After removing the photoresist on the upper surface of the wafer thus fabricated, a reflective metal film or a multilayer dielectric thin film is deposited on the upper surface to form a mirror surface. After scribing or sawing the wafer to the appropriate size, a 45-degree reflective mirror can be fabricated with a very precise height adjustment.

이를 구체적으로 설명하면, 반도체 잉곳으로부터 반도체 웨이퍼를 슬라이싱하되, (100)면에서 9.74°틸트되게 반도체 웨이퍼를 잘라내고, 이 반도체 웨이퍼의 상면 일부를 포토 레지스트로 덮는 단계; 거울면이 제작될 지역의 양쪽의 포토 레지스트를 포토 리소그래피 방법으로 제거하는 단계; 포토 레지스트가 제거된 부분을 등방성 습식 식각 또는 이방성 건식 식각 방법으로 트렌치를 형성하는 단계; 형성된 트렌치를 통해 이방성 식각용액을 주입함으로써 역메사 형의 (111)면이 형성되게하는 단계; 웨이퍼 상면의 포토 레지스트를 제거하는 단계; 웨이퍼 상면에 반사 금속막 또는 다층이나 단층의 유전체 박막을 증착하여 반사 거울을 제작하는 단계; 금속 박막 또는 유전체 박막이 코팅된 반도체 웨이퍼를 절단하여 45°반사 거울로 완성하는 단계;를 포함한다.Specifically, slicing a semiconductor wafer from a semiconductor ingot, cutting the semiconductor wafer to be 9.74 ° tilted at the (100) plane, and covering a portion of the upper surface of the semiconductor wafer with photoresist; Removing photoresist on both sides of the region where the mirror surface is to be manufactured by a photolithography method; Forming a trench in which the photoresist has been removed by an isotropic wet etching or anisotropic dry etching method; Injecting an anisotropic etching solution through the formed trench to form a (111) surface of the reverse mesa type; Removing the photoresist on the upper surface of the wafer; Manufacturing a reflective mirror by depositing a reflective metal film or a multilayer or single-layer dielectric thin film on an upper surface of the wafer; And cutting the semiconductor wafer coated with the metal thin film or the dielectric thin film to a 45 ° reflecting mirror.

이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments that do not limit the present invention will be described in detail.

도 7a 내지 도 7i는 본 발명에 의한 45°반사 거울의 제조공정을 개략적으로 도시한 것으로, 이의 제조공정은 도시 안 된 반도체 잉곳으로부터 반도체 웨이퍼(2)를 슬라이싱하되, (100)면에서 9.74°틸트되게 반도체 웨이퍼(2)를 잘라내고, 이 반도체 웨이퍼(2)의 상면 일부를 포토 레지스트(3)로 덮는 단계;(도 7a 참조)7A to 7I schematically illustrate a manufacturing process of the 45 ° reflecting mirror according to the present invention, the manufacturing process of which slices the semiconductor wafer 2 from the semiconductor ingot (not shown), which is 9.74 ° in the (100) plane. Cutting the semiconductor wafer 2 so as to tilt it, and covering a part of the upper surface of the semiconductor wafer 2 with the photoresist 3; (see FIG. 7A)

식각되어야 할 부분의 포토 레지스트(3)를 포토 리소그래피 방법으로 제거하는 단계;(도 7b참조)Removing the photoresist 3 of the portion to be etched by a photolithography method (see FIG. 7B).

포토 레지스트가 제거된 부분을 등방성 습식 식각 방법 또는 이방성 건식 식각 방법을 이용하여 식각하여 트렌치(7)가 형성되게 하는 단계;(도 7c 참조)Etching the portion of the photoresist removed using an isotropic wet etching method or anisotropic dry etching method to form the trench 7; (see FIG. 7C).

트렌치(7)가 형성된 부분을 통하여 KOH등의 이방성 습식 식각 용액을 주입하여 (111)면이 형성되게 하는 단계;(도 7d 참조)Injecting an anisotropic wet etching solution such as KOH through the trench 7 to form a (111) plane; (see FIG. 7D);

트렌치(7) 양쪽에 형성되는 각각 45.00° 와 64.48°의 경사각을 가지는 (111)면이 서로 만나게 되어 식각 정지가 일어나는 단계;(도 7e 참조) - 이때 삼각형 형태의 반도체 부분은 공중에 매달리는 형태로 형성되는데 이는 트렌치가 형성되지 않은 부분의 반도체가 삼각형 부분을 지탱하게 된다.(111) planes having inclination angles of 45.00 ° and 64.48 ° respectively formed on both sides of the trench 7 meet each other to cause an etch stop; (see FIG. 7E)-At this time, the semiconductor portion in the form of a triangle is suspended in the air. It is formed by the semiconductor in the part where the trench is not formed, supporting the triangular part.

웨이퍼(2)의 포토 레지스트(3)를 제거하는 단계;(도 7f 참조)Removing the photoresist 3 of the wafer 2; (see FIG. 7F)

웨이퍼(2)의 상면에 금속 반사막 또는 다층 또는 단층의 유전체 박막을 증착하여 거울면(4)을 형성하는 단계 ;(도 7g 참조)Depositing a metal reflective film or a multilayer or single-layer dielectric thin film on the upper surface of the wafer 2 to form a mirror surface 4 (see FIG. 7G);

웨이퍼(2)를 scribing 또는 sawing 방법을 이용하여 반사 거울을 완성하는 단계 ;(도 7의 (h)참조)를 포함하여 이루어져 있으며, 이러한 방법으로 제작된 45° 반사 거울이 도 7i에 도시되어 있다.Comprising a step of completing the reflective mirror by using a scribing or sawing method of the wafer (2) (see Fig. 7 (h)), a 45 ° reflective mirror made in this way is shown in Figure 7i .

한편, 특허출원 제 2007-0026558 호의 종래기술에서는 포토 레지스트의 열린 개구부로 바로 이방성 습식 식각이 일어나서 메사 형태의 식각이 일어나게 된다. 그러므로 45° 식각 경사면과 웨이퍼의 상부면이 이루는 각도는 135°가 되게 되며, 식각 경사면과 웨이퍼의 하부면이 이루는 각도는 45°가 되게 되므로 45° 반사 거울을 완성시키기 위해 웨이퍼의 하부면에 Au, Ag, Al 등의 반사성 금속 또는 유전체 박막을 증착하여 45° 반사 거울을 완성하게 된다. 이러한 형태로 제작된 반사 거울 제조 방법에서 반사 거울을 잘라내기 위해서는 scribing 또는 sawing의 방법으로 반사 거울을 웨이퍼로부터 잘라내게 된다. scribing은 매우 얇은 칼날로 웨이퍼를 쳐서 원하는 지점에서 웨이퍼를 부러트리는 방법이며 sawing은 매우 얇은 톱니로 웨이퍼를 썰어서 웨이퍼를 자르는 방법이다. 이러한 방법들은 웨이퍼와 수직으로 이루어져야 효과적으로 작동되며, 경사면에 대해 scribing 또는 sawing을 할 경우 칼날이 미끄러지는 일이 발생하여 원하는 모양 또는 크기로 웨이퍼를 자르기 어렵게 된다. 그러므로 scribing 또는 sawing을 할 경우 경사면이 아닌 웨이퍼의 상하 수평면 지점에서 scribing 또는 sawing을 하여야 한다. 그러므로 종래의 기술을 사용할 경우 거울의 모양이 도 8과 같이 하부의 튀어나온 부분이 쉽게 형성되어지게 된다. 도 8의 하부의 돌출 부위는 거울의 하부면을 형성하게 되므로 거울의 반사코팅면 (4)이 45° 를 이루지 못하게 하는 요인이 된다. 이러한 돌출부위가 발생하지 않기 위해서는 경사면과 웨이퍼의 하부면의 꺾여지는 부분에 바짝 붙여 scribing 또는 sawing을 하여야 하고 이는 매우 정밀한 scribing 또는 sawing이 요구되며, 실패의 가능성이 높아진다.On the other hand, in the prior art of Patent Application No. 2007-0026558, anisotropic wet etching occurs directly to the open opening of the photoresist, thereby causing mesa etching. Therefore, the angle formed by the 45 ° etched slope and the upper surface of the wafer is 135 °, and the angle formed by the etched slope and the lower surface of the wafer is 45 °. Therefore, Au is formed on the lower surface of the wafer to complete the 45 ° reflective mirror. A 45 ° reflective mirror is completed by depositing a reflective metal or dielectric thin film such as Ag, Al, or the like. In the reflective mirror manufacturing method manufactured in such a form, in order to cut the reflective mirror, the reflective mirror is cut out of the wafer by scribing or sawing. Scribing is a method of breaking a wafer at a desired point by hitting the wafer with a very thin blade, and sawing is a method of cutting a wafer by slicing the wafer with a very thin tooth. These methods work effectively only when they are perpendicular to the wafer, and when scribing or sawing on an inclined surface, the blade slips, making it difficult to cut the wafer into a desired shape or size. Therefore, in case of scribing or sawing, scribing or sawing should be done at the top and bottom horizontal plane points of the wafer, not at the inclined plane. Therefore, in the case of using the conventional technology, the protruding portion of the lower part as shown in FIG. 8 is easily formed. Since the protruding portion of the lower part of FIG. 8 forms the lower surface of the mirror, it is a factor that prevents the reflective coating surface 4 of the mirror from achieving 45 °. In order to prevent such protrusions, scribing or sawing must be closely attached to the bent portion of the inclined surface and the lower surface of the wafer, which requires very precise scribing or sawing and increases the possibility of failure.

또한, 종래의 기술에서는 거울의 크기가 scribing 또는 sawing에 의해 이루어지게 되며, scribing 또는 sawing은 기계적인 가공의 방법으로써 위치 정밀도를 일반적으로 +/- 20 um 이상을 잡는 것이 보통인 방법이다. 특히, sawing의 경우는 더욱 정밀도가 떨어지는 가공 방법으로써, 예를 들어 경사면의 길이가 수십um 이하의 매우 작은 거울을 만들기에는 적절하지 않은 방법이며, 또한, 거울의 밑면의 크기가 반도체 웨이퍼의 두께에 의해 결정되므로 다양한 크기의 거울을 한번의 공정으로 다양하게 제작하는데는 어려움이 있다. In addition, in the prior art, the size of the mirror is made by scribing or sawing, and scribing or sawing is a method of mechanical processing, in which a position accuracy of generally +/- 20um or more is generally taken. In particular, in the case of sawing, it is a less precise processing method, for example, an unsuitable method for making a very small mirror having a length of several tens of um or less, and the size of the bottom surface of the mirror depends on the thickness of the semiconductor wafer. It is difficult to manufacture a variety of mirrors of various sizes in one process.

본 발명은 종래의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로써 도 7c와 같이 RIE(reactive ion etching)등의 이방성 건식 식각으로 깊은 트렌치를 형성한 후 (111)면이 나타나도록 이방성 습식 식각을 행하게 되면 종래의 기술에서 메사 형태의 (111)면이 나타났던 것과는 달리 역메사 형태의 (111)면이 나타나게 된다. 이는 종래의 기술에서는 처음 식각이 시작될 때 하부 방향으로만 식각이 일어나게 되며 횡방향으로는 식각이 일어나지 않으므로 메사 형태의 (111)면이 나타나게 된다. 이에 비해 본 발명에서와 같이 트렌치를 형성한 후 이방성 습식 식각을 하게 되면 트렌치 옆 방향으로 식각이 일어나게 되어 역 메사 형태의 (111)면이 나타날 때 까지 식각이 일어나게 된다. 이 경우에도 트렌치의 하부 부분에서는 메사 형태의 (111)면이 나타나게 된다. 본 발명에서와 같이 트렌치를 형성하고 이방성 식각으로 습식 식각을 하게 되면 트렌치 상부에서는 역 메사 형태의 (111)면이 나타나게 된다. 이 경우 습식 식각을 계속 진행하게 되면 트렌치 사이의 반도체 층이 양쪽에서 진행되어오는 습식 식각에 의해 최종적으로 도 7e의 모양으로 식각이 정지되게 된다. 양쪽의 트렌치에서 형성된 2개의 (111)면이 만나게 되면, 이 (111)면은 식각 정지층이므로 더 이상의 식각이 일어나지 않고 형태 및 크기가 유지된다. 이렇게 제작된 반도체 층은 도면에 도시되지 않은 방향에서의 반도체 층에 의해 지지되어 공중에 떠 있는 형태로 제작된다. 이때, 거울의 크기는 트렌치 사이의 거리에 의해서만 결정이 되며, 트렌치 사이의 거리는 포토 리소그래피 방법으로 매우 쉽게, 매우 정밀하게 조절되므로 거울의 크기를 매우 정밀하게 조절 할 수 있으며, 또한 매우 작은 거울을 제작할 수 있게 된다. 또한, 한 번의 포토 리소그래피 방법으로 트 렌치 사이의 거리를 다양하게 변화시킬 수 있으므로 한번의 거울 제작 과정으로 다양한 크기의 거울을 제작할 수 있게 된다. According to the present invention, a deep trench is formed by anisotropic dry etching such as reactive ion etching (RIE) as shown in FIG. 7C, and anisotropic wet etching is performed so that the (111) plane appears as shown in FIG. 7C. Unlike the mesa-shaped (111) plane in the description, the inverse mesa-shaped (111) plane appears. In the prior art, when the first etching is started, the etching occurs only in the downward direction, and since the etching does not occur in the transverse direction, the (111) plane of the mesa type appears. On the other hand, when the anisotropic wet etching is performed after the trench is formed as in the present invention, etching occurs in the lateral direction of the trench, and the etching occurs until the (111) plane of the reverse mesa type appears. Also in this case, the (111) plane of the mesa shape appears in the lower portion of the trench. When the trench is formed and wet etching is performed by anisotropic etching as in the present invention, an inverted mesa shape (111) plane appears on the upper portion of the trench. In this case, if the wet etching is continued, the etching is finally stopped in the shape of FIG. 7E by the wet etching in which the semiconductor layers between the trenches proceed from both sides. When two (111) planes formed in both trenches meet, the (111) plane is an etch stop layer so that no further etching occurs and shape and size are maintained. The semiconductor layer thus produced is supported by the semiconductor layer in a direction not shown in the drawings and manufactured in the form of floating in the air. At this time, the size of the mirror is determined only by the distance between the trenches, and the distance between the trenches is very easily and very precisely adjusted by the photolithography method, so that the size of the mirror can be adjusted very precisely and also a very small mirror can be manufactured. It becomes possible. In addition, since the distance between the wrenches can be varied in one photolithography method, it is possible to manufacture mirrors of various sizes in a single mirror manufacturing process.

한편, 반도체 웨이퍼는 통상의 실리콘 대신 InP, 또는 GaAs 등의 반도체 기판이 모두 본 발명의 반사 거울 제작에 사용될 수 있음은 물론이다.On the other hand, in the semiconductor wafer, instead of conventional silicon, semiconductor substrates such as InP or GaAs can all be used for fabricating the reflective mirror of the present invention.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 반사 거울의 높이 등의 크기를 매우 정밀한 크기 조절이 가능한 포토 리소그래피 방법과 습식 식각의 방법으로 결정하게 되므로 매우 정밀하며, 소형의 거울을 제작 할 수 있는 유용한 효과를 갖는다.As described above, the present invention determines the size of the height of the reflective mirror and the like by a photolithography method and a wet etching method capable of very precise size adjustment, which is very precise and has a useful effect of manufacturing a small mirror.

Claims (4)

삭제delete 반도체 잉곳으로부터 반도체 웨이퍼(2)를 슬라이싱하되 (100)면에서 9.74°틸트되게 반도체 웨이퍼(2)를 잘라내고, 이 반도체 웨이퍼(2)의 상면 일부를 포토 레지스트(3)로 덮는 단계;Slicing the semiconductor wafer 2 from the semiconductor ingot, cutting the semiconductor wafer 2 so that it is 9.74 ° tilted at the (100) plane, and covering a portion of the upper surface of the semiconductor wafer 2 with the photoresist 3; 식각되어야 할 부분의 포토 레지스트(3)를 포토 리소그래피 방법으로 제거하는 단계;Removing the photoresist 3 of the portion to be etched by a photolithography method; 포토 레지스트가 제거된 부분을 등방성 습식 식각 또는 이방성 건식 식각의 방법을 이용하여 트렌치를 형성하는 단계;Forming a trench using the method of isotropic wet etching or anisotropic dry etching the portion where the photoresist has been removed; 형성된 트렌치로 이방성 식각용액을 주입하여 반도체 웨이퍼(2)를 식각하여 노출면이 반도체 웨이퍼(2) 상면과는 각각 45.0°, 64.48°의 경사각을 갖는 (111)면으로 형성하는 단계;Injecting the anisotropic etching solution into the formed trench to etch the semiconductor wafer 2 to form an exposed surface as a (111) surface having an inclination angle of 45.0 ° and 64.48 ° with the upper surface of the semiconductor wafer 2, respectively; 반도체 웨이퍼(2) 상면의 포토 레지스트(3)를 제거하는 단계;Removing the photoresist 3 on the upper surface of the semiconductor wafer 2; 반도체 웨이퍼(2)의 상면에 반사성 금속 또는 단층 또는 다층의 유전체 박막을 증착하여 반사 코팅층(4)을 형성하는 단계;Depositing a reflective metal or a single layer or a multilayer dielectric thin film on the upper surface of the semiconductor wafer 2 to form a reflective coating layer 4; 금속 박막 또는 유전체 박막이 코팅된 반도체 웨이퍼(2)를 절단하여 45°반사 거울로 완성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 45°반사 거울의 제조방법.And cutting the semiconductor wafer (2) coated with the metal thin film or the dielectric thin film to a 45 ° reflecting mirror. 삭제delete 삭제delete
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