KR102099336B1 - 저마늄을 이용한 적외선 광 도파관 및 이의 제조 방법 - Google Patents

저마늄을 이용한 적외선 광 도파관 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

적외선 광 도파관은, 기판; 상기 기판상에 위치하는 클래딩(cladding); 및 저마늄(Ge)을 포함하며, 상기 클래딩상에 직접 위치하는 제1 층 및 상기 제1 층에 비해 폭이 작고 적외선 파장 대역의 광을 구속하도록 구성된 제2 층을 포함하는 코어(core)를 포함한다. 상기 클래딩은 플루오르(F) 또는 이트륨(Y)을 포함하는 물질, 예컨대 칼슘 플루오라이드(CaF2)로 이루어질 수 있다. 상기 적외선 광 도파관은, 종래에 약 2 ㎛ 이하의 파장에 국한되어 광학 전자 집적 회로(OptoElectronic Integrated Circuit; OEIC)의 커버리지(coverage)를 약 10 ㎛ 이상의 파장까지 확장할 수 있어 중적외선 파장 대역에서도 광학 플랫폼(platform)으로 사용될 수 있으며, 다른 전자 소자의 집적이 용이하게 이루어질 수 있고, 기존의 실리콘(Si) 대상 설비를 이용하여 용이하게 제조될 수 있어 원가 절감이 가능하다.

Description

저마늄을 이용한 적외선 광 도파관 및 이의 제조 방법{OPTICAL WAVEGUIDE FOR INFRARED RANGE USING GERMANIUM AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
실시예들은 저마늄(Ge)을 이용한 적외선 광 도파관 및 이의 제조 방법에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 중적외선 대역과 같은 장파장 대역에서도 광학 플랫폼(platform)으로 사용 가능한 적외선 광 도파관 및 이의 제조 기술에 대한 것이다.
기존의 광학 전자 집적 회로(OptoElectronic Integrated Circuit; OEIC) 연구는 전자 소자와 광 소자의 단순한 결합 및 공정 방법을 주로 다루고 있으며, 실리콘 포토닉스(Si photonics)라고 불리는 통신 파장에 특화된 경우가 많다. 종래의 OEIC는 실리콘-온-인슐레이터(Silicon-On-Insulator; SOI) 기반의 광 도파관을 이용하는 것이 대부분이다. 그러나, 실리콘은 중적외선에 해당하는 장파장 대역에서 광 손실이 큰 물질이므로, SOI 기반 광 도파관을 사용 가능한 파장 범위는 제한적이다.
이에 대한 대안으로서 칼코지나이드(chalcogenide) 글래스 등 다른 물질을 도파관으로 사용하는 기술도 일부 알려져 있으나, 이러한 물질은 현재의 실리콘 기반 제조 기술과는 괴리가 있으며 전자 소자와의 집적이 어려운 문제점이 있다.
미국 등록특허공보 제8,901,576호 미국 등록특허공보 제7,599,584호
본 발명의 일 측면에 따르면, 중적외선 파장 대역에서 투명한 저마늄(Ge), 플루오르(F) 및 이트륨(Y) 계열의 유전체를 기반으로 한 적외선 광 도파관과 이의 제조 방법을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 적외선 광 도파관은, 기판; 상기 기판상에 위치하는 클래딩(cladding); 및 저마늄(Ge)을 포함하며, 상기 클래딩상에 직접 위치하는 제1 층 및 상기 제1 층에 비해 폭이 작고 적외선 파장 대역의 광을 구속하도록 구성된 제2 층을 포함하는 코어(core)를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 클래딩은 플루오르(F) 또는 이트륨(Y)을 포함한다. 예를 들어, 상기 클래딩은 칼슘 플루오라이드(CaF2)로 이루어질 수 있다.
일 실시예에 따른 적외선 광 도파관의 제조 방법은, 제1 기판 및 상기 제1 기판상에 위치하는 희생층을 제공하는 단계; 상기 희생층상에 저마늄(Ge)을 포함하는 코어층을 형성하는 단계; 상기 코어층상에 클래딩층을 형성하는 단계; 상기 클래딩층을 제2 기판상에 접합하는 단계; 상기 클래딩층이 상기 제2 기판상에 접합된 상태에서, 상기 희생층을 제거함으로써 상기 제1 기판을 분리하는 단계; 및 상기 제1 기판이 분리된 후, 상기 코어층을 부분적으로 식각함으로써, 상기 클래딩층상에 직접 위치하는 제1 층 및 상기 제1 층에 비해 폭이 작고 적외선 파장 대역의 빛을 구속하도록 구성된 제2 층을 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 클래딩층은 플루오르(F) 또는 이트륨(Y)을 포함한다. 예를 들어, 상기 클래딩층은 칼슘 플루오라이드(CaF2)로 이루어질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 클래딩층을 형성하는 단계는, 상기 제1 기판을 30 내지 120℃의 온도로 가열하면서 상기 클래딩층을 증착하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 제1 기판 및 상기 제1 기판상에 위치하는 희생층을 제공하는 단계는, 상기 제1 기판상에 에피택시 성장 방식으로 상기 희생층을 형성하는 단계; 및 상기 희생층상에 에피택시 성장 방식으로 에치스탑층을 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 제1 기판, 상기 희생층 및 상기 에치스탑층은 III-V족 화합물로 이루어진다. 예를 들어, 상기 제1 기판 및 상기 에치스탑층은 갈륨비소(GaAs)로 이루어지며, 상기 희생층인 알루미늄 갈륨 비소(Al(Ga)As)로 이루어질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 기판은 실리콘(Si)으로 이루어지며, 상기 희생층은 상기 제1 기판에 매립된 산화물 층으로서 실리콘 산화물(SiO2)로 이루어진다.
본 발명의 일 측면에 따른 적외선 광 도파관은, 약 1.5 내지 15㎛의 넓은 파장 대역에서 투명한 저마늄(Ge), 플루오르(F) 및 이트륨(Y) 계열의 유전체를 기반으로 하므로, 종래에 약 2 ㎛ 이하의 파장에 국한되어 있던 광학 전자 집적 회로(OptoElectronic Integrated Circuit; OEIC)의 커버리지(coverage)를 약 10 ㎛ 이상의 파장까지 확장할 수 있고, 중적외선 파장 대역의 광학 플랫폼(platform)으로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 적외선 광 도파관은 저마늄(Ge) 및 III-V족 화합물 반도체의 우수한 전자 수송(transport) 특성으로 인하여 광원, 수광 소자 등 다른 전자 소자의 집적이 용이하게 이루어질 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 측면에 따른 적외선 광 도파관은 실리콘(Si) 기판상에 형성됨으로써 기존의 실리콘(Si) 대상 설비를 이용하여 용이하게 제조될 수 있어 원가 절감이 가능하다.
도 1은 여러 물질의 파장에 따른 광 흡수 특성을 나타낸 이미지이다.
도 2는 일 실시예에 따른 적외선 광 도파관의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 적외선 광 도파관에서 저마늄(Ge) 코어(core)에 구속된 도파 모드를 나타내는 이미지이다.
도 4a 내지 4c는 일 실시예에 따른 적외선 광 도파관의 치수에 따른 유효 굴절률을 나타내는 그래프이다.
도 5는 실시예들에 따른 적외선 광 도파관의 파장별 투과율을 다른 플랫폼(platform)과 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 6a 내지 6e는 일 실시예에 따른 적외선 광 도파관의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.
도 7a 내지 7e는 또 다른 실시예에 따른 적외선 광 도파관의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.
도 8a 및 8b는 일 실시예에 따른 적외선 광 도파관이 다른 소자와 집적된 예시적인 광학 전자 집적 회로(OptoElectronic Integrated Circuit; OEIC)의 형태를 나타내는 단면도이다.
이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.
도 1은 여러 물질의 파장에 따른 광 흡수 특성을 나타낸 이미지이다.
도 1에 도시되는 것과 같이, 기존의 광 전달 플랫폼(platform)에 주로 사용되는 실리콘(silicon), 실리콘 산화물(silicon dioxide), 실리콘 질화물(silicon nitrode), 사파이어(sapphire) 등은 장파장 대역이 될수록 광 손실이 커서, 중적외선 파장 대역에는 적합하지 않다. 반면, 저마늄(germanium; Ge) 및 저마늄 주석 합금(germanium tin alloy)은 중적외선 대역을 포함하는 약 1.5 내지 15㎛의 넓은 파장 대역에서 투명한 특성을 갖는다. 본 발명의 실시예들에서는, 이러한 특징을 이용하여 저마늄(Ge)을 포함하는 물질로 코어(core)를 구성한 적외선 광 도파관을 제공한다.
도 2는 일 실시예에 따른 적외선 광 도파관의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 적외선 광 도파관은 기판(10), 기판(10)상에 위치하는 클래딩(cladding)(20) 및 제1 층(30)과 제2 층(40)으로 이루어진 코어(core)를 포함한다. 일 실시예에서, 기판(10)은 실리콘(Si)으로 이루어져, 기존의 실리콘(Si) 대상 설비를 이용하여 본 실시예에 따른 적외선 광 도파관을 제조할 수 있도록 구성된다.
클래딩(20)은 광이 코어(30, 40)에 구속될 수 있도록 코어(30, 40)에 비해 굴절률이 큰 물질로 이루어진다. 일 실시예에서, 클래딩(20)은 저마늄(Ge)과 마찬가지로 중적외선 대역에서 투명한 특성을 가진 플루오르(fluorine; F) 또는 이트륨(yttrium; Y)을 포함하는 물질로 이루어진다. 예컨대, 클래딩(20)은 칼슘 플루오라이드(Calcium Fluoride; CaF2) 또는 이트륨 산화물(Yttrium Oxide; Y2O3)로 이루어질 수 있다.
코어(30, 40)는 저마늄(Ge)으로 이루어지며, 클래딩(20)의 전면상에 위치하는 제1 층(30) 및 제1 층(30)상에 위치하며 제1 층(30)에 비해 폭(W)이 작은 제2 층(40)을 포함한다. 코어(30, 40)의 두께(H) 및 제2 층(40)의 폭(W)은 제2 층(40) 내에 광이 구속될 수 있도록 적절히 결정된다. 또한, 제1 층(30)의 두께(tslab)도 코어(30, 40)의 광 도파 특성에 영향을 미치며, 이에 대해서는 도 4a 내지 4c를 참조하여 상세히 후술한다.
도 3은 일 실시예에 따라 적외선 광 도파관에서 저마늄(Ge) 코어(30, 40)의 높이(H)가 1 ㎛이며 폭(W)이 5 ㎛로 구성된 경우, 파장 5 ㎛의 중적외선 광이 코어(40)에 TE0 모드로 결합된 전기장 분포를 나타내는 이미지이다. 도시된 것과 같이, 본 실시예에 따른 적외선 광 도파관에 광이 강하게 구속된 것을 확인할 수 있다.
도 4a 내지 4c는 일 실시예에 따른 적외선 광 도파관의 치수에 따른 유효 굴절률을 나타내는 그래프이다.
도 4a는 일 실시예에 따라 적외선 광 도파관에서 코어(30, 40)의 두께(H)가 1 ㎛, 제1 층(30)의 두께(tslab)가 80 nm, 클래딩(20)의 두께가 1 ㎛로 구성된 경우, 파장 5 ㎛의 중적외선 광에 대한 적외선 광 도파관의 유효 굴절율(ηeff)을 제2 층(40)의 폭(W)에 따라 나타낸 것이다. 또한, 도 4b는 이상과 같이 구성된 적외선 광 도파관에서 제2 층(40)의 폭(W)을 5 ㎛로 고정하였을 경우 파장에 따른 적외선 광 도파관의 유효 굴절율(ηeff)을 나타낸 것이다. 도시되는 것과 같이, 적외선 광 도파관의 유효 굴절율(ηeff)은 제2 층(40)의 폭(W)에 의존하므로 광을 강하게 구속하기 위해서는 달성하고자 하는 유효 굴절율(ηeff)에 따라 제2 층(40)의 폭(W)을 적절히 조절할 필요가 있다.
한편, 도 4c는 이상과 같이 구성된 적외선 광 도파관에서 다른 치수를 고정하고 제1 층(30)의 두께(tslab)를 변화시킬 경우 파장에 따른 적외선 광 도파관의 유효 굴절율(ηeff)을 나타낸 것이다. 도시되는 것과 같이, 제1 층(30)의 두께(tslab)에 따른 유효 굴절율(ηeff)의 변화는 상대적으로 적고, 이는 본 실시예에 따른 적외선 광 도파관의 제조 과정에서 제1 층(30)의 두께(tslab)에 다소 편차가 존재하더라도 안정적인 광 특성을 얻을 수 있음을 의미한다.
도 5는 실시예들에 따른 적외선 광 도파관의 파장별 투과율을 다른 플랫폼과 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 5를 참조하면, 각각의 그래프 중 Ge는 순수한 저마늄(Ge)의 파장별 투과율을 나타내고, SiO2/Ge는 저마늄(Ge) 코어와 실리콘 산화물(SiO2) 클래딩으로 구성된 적외선 광 도파관의 파장별 투과율을 나타낸다. 또한, CaF2/Ge는 일 실시예에 따라 저마늄(Ge) 코어와 칼슘 플루오라이드(CaF2) 클래딩으로 구성된 적외선 광 도파관의 파장별 투과율을 나타내며, 괄호 안은 클래딩의 증착 시 기판의 가열 온도(120℃ 또는 상온(R. T.))를 나타낸다. 나아가, Y2O3/Ge는 또 다른 실시예에 따라 저마늄(Ge) 코어와 이트륨 산화물(Y2O3) 클래딩으로 구성된 적외선 광 도파관의 파장별 투과율을 나타낸다.
도시되는 것과 같이, 종래의 실리콘 산화물(SiO2)을 재료로 사용한 플랫폼이 장파장 대역에서 투과율이 감소하는 것과 달리, 실시예들에 따라 CaF2/Ge또는 Y2O3/Ge로 구성된 적외선 광 도파관은 중적외선 파장 대역에서 우수한 투과율을 나타내며, 특히 CaF2/Ge 구조의 경우 순수한 저마늄(Ge)과 유사할 정도의 높은 투과율을 나타내었다. 또한, 클래딩 증착 시 기판을 가열하는 것에 의하여 적외선 광 도파관의 투과율을 더욱 높일 수 있음을 확인할 수 있다.
도 6a 내지 6e는 일 실시예에 따른 적외선 광 도파관의 제조 방법을 나타내는 단면도이다. 본 실시예에 의하면, 격자 부정합이 없는 에피택시(epitaxy) 성장 구조를 이용한 웨이퍼 접합(wafer bonding) 및 에피택셜 리프트 오프(Epitaxial Lift-Off; ELO) 기법에 의하여 간단한 방법으로 적외선 광 도파관을 제조할 수 있다.
도 6a를 참조하면, 제1 기판(601)을 준비하고, 제1 기판(601)상에 희생층(602) 및 에치스톱(etch-stop)층(603)을 순차적으로 형성한다. 제1 기판(601), 희생층(602) 및 에치스톱층(603)은 전자 수송 특성이 우수한 III-V족 화합물로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 기판(601) 및 에치스톱층(603)은 갈륨화 비소(GaAs)로 이루어지며, 희생층(602)은 알루미늄 갈륨 비소(Al(Ga)As)로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 에치스톱층(603)상에 저마늄(Ge) 또는 저마늄(Ge)을 포함하는 합금 등의 물질로 이루어진 코어층(604)을 형성한다. 다음으로, 코어층(604)상에 클래딩층(605)을 형성한다. 클래딩층(605)은 플루오르(F) 또는 이트륨(Y)을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다. 일 실시예에서는, 클래딩층(605)의 증착 시 제1 기판(601)을 30 내지 120℃의 온도로 가열하면서 증착을 수행한다. 그 결과, 도 5를 참조하여 전술한 것과 같이 적외선 광 도파관의 투과율을 더욱 높일 수 있다.
도 6b를 참조하면, 도 6a와 같이 준비된 구조물을 이용하여 클래딩층(605)을 제2 기판(610)에 접합한다. 제2 기판(610)은 실리콘(Si) 기반의 기판일 수 있다. 일 실시예에서는, 접합 전에 클래딩층(605) 및/또는 제2 기판(610)의 표면상에 형성된 자연 산화막을 제거하는 과정이 더 수행된다. 또한 일 실시예에서는, 접합 전에 클래딩층(605) 및/또는 제2 기판(610)의 표면을 플라즈마에 의해 처리함으로써 활성화한다.
도 6c를 참조하면, 클래딩층(605)이 제2 기판(610)에 접합된 상태에서 희생층(602)을 식각한다. 희생층(602)의 식각에 사용되는 식각 용액은 불화수소(HF)를 포함하는 친수성 용액, 예를 들어, 불화수소(HF)와 탈이온수(deionized water; DIW)가 소정의 비율로 혼합된 용액일 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 식각 용액은 기체 버블링(gas bubbling)을 억제하기 위한 이소프로필 알코올(isopropyl　alcohol; IPA)　및/또는 아세톤(acetone)을 더 포함한다.
희생층(602)이 모두 제거되고 나면 제1 기판(601)을 분리하며, 에치스톱층(603)을 제거함으로써 ELO 공정이 완료되고 도 6d에 도시된 것과 같은 구조물이 얻어진다.
마지막으로, 도 6e에 도시된 것과 같이 코어층(604)의 상부 표면 일부를 적절한 깊이로 식각함으로써 도 2에 도시된 것과 같은 적외선 광 도파관의 구조가 얻어진다. 즉, 도 6e의 코어층(604)은 도 2의 코어(30, 40)에 대응되며, 도 6e의 클래딩층(605)은 도 2의 클래딩(20)에 대응되고, 도 6e의 제2 기판(610)은 도 2의 기판(10)에 대응된다.
도 7a 내지 7e는 또 다른 실시예에 따른 적외선 광 도파관의 제조 방법을 나타내는 단면도이다. 본 실시예에 의하면, 종래의 저마늄-온-인슐레이터(Germanium-On-Insulator; GOI) 기술 및 웨이퍼 접합 기법을 이용한 식각 기술에 의하여 간단한 방법으로 적외선 광 도파관을 제조할 수 있다.
도 7a를 참조하면, 제1 기판(701) 및 제1 기판(701)상에 위치하는 희생층(702)을 포함하는 구조물을 준비할 수 있다. 이때, 제1 기판(701)은 실리콘(Si)으로 이루어지며, 희생층(702)은 실리콘 산화물(SiO2)로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 희생층(702)은 실리콘(Si) 기판(701)의 표면에 형성된 매립된 산화물 층(Buried Oxide Layer; BOX)일 수 있다.
다음으로, 희생층(702)상에 저마늄(Ge) 또는 저마늄(Ge)을 포함하는 합금 등의 물질로 이루어진 코어층(703)을 형성한다. 다음으로, 코어층(703)상에 클래딩층(704)을 형성한다. 클래딩층(704)은 플루오르(F) 또는 이트륨(Y)을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다. 일 실시예에서는, 클래딩층(704)의 증착 시 제1 기판(701)을 30 내지 120℃의 온도로 가열하면서 증착을 수행한다. 그 결과, 도 5를 참조하여 전술한 것과 같이 적외선 광 도파관의 투과율을 더욱 높일 수 있다.
도 7b를 참조하면, 도 7a와 같이 준비된 구조물을 이용하여 클래딩층(704)을 제2 기판(710)에 접합한다. 제2 기판(710)은 실리콘(Si) 기반의 기판일 수 있다. 일 실시예에서는, 접합 전에 클래딩층(704) 및/또는 제2 기판(710)의 표면상에 형성된 자연 산화막을 제거하는 과정이 더 수행된다. 또한 일 실시예에서는, 접합 전에 클래딩층(704) 및/또는 제2 기판(710)의 표면을 플라즈마에 의해 처리함으로써 활성화한다.
도 7c를 참조하면, 클래딩층(704)이 제2 기판(710)에 접합된 상태에서 희생층(702)을 식각한다. 식각은 희생층(702)의 실리콘 산화물(SiO2)을 식각하면서 코어층(703)의 저마늄(Ge)을 식각하지 않도록 식각 용액의 선택성(selectivity)을 조절하면서 이루어진다. 희생층(702)이 모두 제거되고 나면 제1 기판(701)을 분리함으로써 도 7d에 도시된 것과 같은 구조물이 얻어진다.
마지막으로, 도 7e에 도시된 것과 같이 코어층(703)의 상부 표면 일부를 적절한 깊이로 식각함으로써 도 2에 도시된 것과 같은 적외선 광 도파관의 구조가 얻어진다. 즉, 도 7e의 코어층(703)은 도 2의 코어(30, 40)에 대응되며, 도 7e의 클래딩층(704)은 도 2의 클래딩(20)에 대응되고, 도 7e의 제2 기판(710)은 도 2의 기판(10)에 대응된다.
도 8a 및 8b는 일 실시예에 따른 적외선 광 도파관이 다른 소자와 집적된 예시적인 광학 전자 집적 회로(OptoElectronic Integrated Circuit; OEIC)의 형태를 나타내는 단면도이다.
도 8a를 참조하면, 본 실시예에 따른 적외선 광 도파관(800)의 실리콘 기판, 칼슘 플로라이드(CaF2) 클래딩 및 저마늄(Ge) 코어와 연속되는 각 물질층을 이용하여 저마늄(Ge) 기반 전자 장치(810) 및/또는 III-V족 화합물 기반의 전자 장치(예컨대, 포토다이오드)(820)가 구현되고, 본 실시예에 따른 적외선 광 도파관(800)과 집적화될 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 적외선 광 도파관(800)에서 저마늄(Ge) 코어의 제1 층은 반도체 특성을 갖도록 도핑될 수 있다. 예를 들어, 저마늄(Ge) 코어의 제2 층 양쪽에 위치하는 제1 층 영역(801, 802)이 서로 상이한 도핑 특성을 갖도록 도핑됨으로써, 적외선 광 도파관(800)을 이용한 광 변조기가 구현될 수 있다.
또한, 도 8b에 도시된 것과 같이 적외선 광 도파관(800)을 포함하는 구조물상에 하나 이상의 칼슘 플로라이드(CaF2)층(830) 및/또는 하나 이상의 저마늄(Ge)층(840)이 추가적으로 증착됨으로써 3차원적으로 집적된 OEIC가 구현될 수도 있다.
도 8a 및 8b에서는 클래딩이 칼슘 플로라이드(CaF2)로 이루어진 실시예를 기반으로 하여 적외선 광 도파관이 집적된 OEIC를 설명하였으나, 다른 실시예에 따라 상이한 물질로 클래딩이 이루어진 적외선 광 도파관이 집적되어 OEIC를 구성할 수도 있다는 점이 통상의 기술자에게 용이하게 이해될 것이다.
이상에서 설명한 실시예들에 따른 적외선 광 도파관은, 종래에 약 2 ㎛ 이하의 파장에 국한되어 있던 OEIC의 커버리지(coverage)를 약 10 ㎛ 이상의 파장까지 확장할 수 있어 중적외선 파장 대역에서도 광학 플랫폼(platform)으로 사용될 수 있으며, 저마늄(Ge) 및 III-V족 화합물 반도체의 우수한 전자 수송(transport) 특성으로 인하여 광원, 수광 소자 등 다른 전자 소자의 집적이 용이하게 이루어질 수 있고, 실리콘(Si) 기판상에 형성됨으로써 기존의 실리콘(Si) 대상 설비를 이용하여 용이하게 제조될 수 있어 원가 절감이 가능한 이점이 있다. 실시예들에 따른 적외선 광 도파관은 가스 센서(gas sensor) 및 헬스케어(health-care)에 필요한 바이오 센서 등의 기초 기반이 되는 것으로서, 사물 인터넷(Internet of Things; IOT) 시대에 그 수요가 폭발적으로 증가할 것으로 예상된다.
이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 기판;
    상기 기판상에 위치하는 클래딩; 및
    중적외선 파장 대역에서 투명한 특성을 갖는 순수한 저마늄(Ge)으로만 구성되며, 상기 클래딩상에 직접 위치하는 제1 층 및 상기 제1 층에 비해 폭이 작고 적외선 파장 대역의 광을 구속하도록 구성된 제2 층을 포함하는 코어를 포함하고,
    상기 클래딩은 중적외선 파장 대역에서 투명한 특성을 갖는 플루오르(F) 또는 이트륨(Y)을 포함하는 적외선 광 도파관.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 클래딩은 칼슘 플루오라이드(CaF2)로 이루어지는 적외선 광 도파관.
  4. 제1 기판 및 상기 제1 기판상에 위치하는 희생층을 제공하는 단계;
    상기 희생층상에 중적외선 파장 대역에서 투명한 특성을 갖는 순수한 저마늄(Ge)으로만 구성되는 코어층을 형성하는 단계;
    상기 코어층상에 클래딩층을 형성하는 단계;
    상기 클래딩층을 제2 기판상에 접합하는 단계;
    상기 클래딩층이 상기 제2 기판상에 접합된 상태에서, 상기 희생층을 제거함으로써 상기 제1 기판을 분리하는 단계; 및
    상기 제1 기판이 분리된 후, 상기 코어층을 부분적으로 식각함으로써, 상기 클래딩층상에 직접 위치하는 제1 층 및 상기 제1 층에 비해 폭이 작고 적외선 파장 대역의 빛을 구속하도록 구성된 제2 층을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 클래딩층은 중적외선 파장 대역에서 투명한 특성을 갖는 플루오르(F) 또는 이트륨(Y)을 포함하는 적외선 광 도파관의 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 클래딩층은 칼슘 플루오라이드(CaF2)로 이루어지는 적외선 광 도파관의 제조 방법.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 클래딩층을 형성하는 단계는, 상기 클래딩층의 밀도를 높이고 중적외선 파장 대역을 흡수하는 수분의 함유량을 감소시키기 위해, 상기 제1 기판을 100℃ 이상의 온도로 가열하면서 상기 클래딩층을 증착하는 단계를 포함하는 적외선 광 도파관의 제조 방법.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 기판 및 상기 제1 기판상에 위치하는 희생층을 제공하는 단계는,
    상기 제1 기판상에 에피택시 성장 방식으로 상기 희생층을 형성하는 단계; 및
    상기 희생층상에 에피택시 성장 방식으로 에치스탑층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 기판, 상기 희생층 및 상기 에치스탑층은 III-V족 화합물로 이루어지는 적외선 광 도파관의 제조 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제1 기판 및 상기 에치스탑층은 갈륨비소(GaAs)로 이루어지며,
    상기 희생층은 알루미늄 갈륨 비소(Al(Ga)As)로 이루어지는 적외선 광 도파관의 제조 방법.
  10. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 기판은 실리콘(Si)으로 이루어지며,
    상기 희생층은 상기 제1 기판에 매립된 산화물 층으로서 실리콘 산화물(SiO2)로 이루어지는 적외선 광 도파관의 제조 방법.
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