KR102442202B1 - 다채널 광원의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

기판 상에 제 1 도파로층 및 상기 제 1 도파로층과 광결합되는 제 2 도파로층을 형성하는 것, 상기 제 1 및 제 2 도파로층들 상에 제 1 클래드층 및 오믹층을 적층하는 것, 상기 오믹층 상에 상기 제 1 도파로층을 덮고 상기 제 2 도파로층 상으로 연장되는 식각 마스크를 형성하는 것, 상기 식각 마스크와 상기 제 2 도파로층 사이의 상기 오믹층 일부를 식각하여, 상기 식각 마스크의 하면을 노출시키는 언더컷을 형성하는 것, 상기 제 2 도파로층 상의 상기 제 1 클래드층을 제거하는 것, 및 상기 제 2 도파로층 상에 제 2 클래드층을 형성하는 것을 포함하는 다채널 광원의 제조 방법을 제공하되, 상기 제 2 클래드층의 상면은 상기 오믹층의 상면과 공면을 이룰 수 있다.

Description

다채널 광원의 제조 방법{A METHOD FOR MANUFACTURING A MULTI-CHANNEL LIGHT SOURCE}
본 발명은 다채널 광원의 제조 방법에 관한 것으로, 상세하게는 수동 광 도파로를 갖는 다채널 분산형 피드백 광원의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 초고속 인터넷 및 다양한 멀티미디어 서비스가 등장함에 따라 대용량의 정보를 제공하기 위한 다양한 기술이 개발되고 있다. 특히, 광섬유를 이용한 정보 전송을 위해서 다양한 광원 장치들이 개발되고 있다.
다파장 광 발생 장치는 순차적으로 또는 동시에 복수 파장의 광들을 생성시키는 광원 발생 장치이다. 다파장 광 발생 장치는 주로 파장 분할 다중화(wavelength division multiplexing, WDM) 광 시스템에서 사용된다.
고속의 광신호를 단일 광섬유로 전송하기 위하여, 서로 다른 파장의 다채널 분산형 피드백(distributed feedback, DFB) 레이저 어레이가 광트랜시버용 광원으로 사용되고 있다. 특히, 소형화와 저전력 광원을 구현하기 위하여, 분산형 피드백 어레이 광원과 다중모드 간섭기(multi-mode interference, MMI)가 단일 접적된 다채널 반도체 광원 어레이 소자가 최근 개발되고 있다. 그러나, 분산형 피드백 어레이 광원과 다중모드 간섭기의 단일 접적은 광원 소자의 전체 길이가 길어지고 이로 인하여 수동 도파로를 진행하는 동안 광 손실이 크게 발생하게 된다. 이는 어레이 광원의 광 출력 세기를 감소시키고, 소모전력을 증가시키는 원인이 되므로 저손실 수동 광 도파로가 단일 집적된 광원 개발이 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광손실이 적은 다채널 광원의 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제들을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 다채널 광원의 제조 방법은 기판 상에 제 1 도파로층 및 상기 제 1 도파로층과 광결합되는 제 2 도파로층을 형성하는 것, 상기 제 1 및 제 2 도파로층들 상에 제 1 클래드층 및 오믹층을 적층하는 것, 상기 오믹층 상에 상기 제 1 도파로층을 덮고 상기 제 2 도파로층 상으로 연장되는 식각 마스크를 형성하는 것, 상기 식각 마스크와 상기 제 2 도파로층 사이의 상기 오믹층 일부를 식각하여, 상기 식각 마스크의 하면을 노출시키는 언더컷을 형성하는 것, 상기 제 2 도파로층 상의 상기 제 1 클래드층을 제거하는 것, 및 상기 제 2 도파로층 상에 제 2 클래드층을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 제 2 클래드층의 상면은 상기 오믹층의 상면과 공면을 이룰 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 다채널 광원의 제조 방법은 능동 도파로를 형성하는 영역과 수동 도파로를 형성하는 영역에서 오믹층의 상면 및 제 4 클래드층의 상면이 일 평면 상에 형성될 수 있다. 제 4 클래드층이 제 2 마스크를 덮지 않으므로, 경계면에서 오믹층 및 제 4 클래드층의 단차를 최소화하고, 제 2 마스크의 제거가 용이하다. 따라서, 제 1 영역 상에 제 2 마스크가 잔여하지 않을 수 있다. 제 3 클래드층의 패터닝 및 제 4 클래드층이 균일한 선폭들로 패터닝 가능하다. 능동 도파로와 수동 도파로는 그의 접합면에서 동일한 폭들을 갖도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 능동 도파로와 수동 도파로의 경계면에서 광원 소자의 내부 반사 및 도파로의 광손실을 감소시킬 수 있다.
도 1a 내지 11a는 본 발명의 실시예들에 따른 다채널 광원의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 1b 내지 도 11b은 본 발명의 실시예들에 따른 다채널 광원의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 7c는 언더컷 영역이 형성되지 않은 경우의 제 4 클래드층의 성장을 나타내는 단면도이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 그러나 본 발명은, 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 당해 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자는 본 발명의 개념이 어떤 적합한 환경에서 수행될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 ‘포함한다(comprises)’ 및/또는 ‘포함하는(comprising)’은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서 어떤 막(또는 층)이 다른 막(또는 층) 또는 기판상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막(또는 층) 또는 기판상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막(또는 층)이 개재될 수도 있다.
본 명세서의 다양한 실시 예들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 영역, 막들(또는 층들) 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 영역, 막들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 소정 영역 또는 막(또는 층)을 다른 영역 또는 막(또는 층)과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에의 제1막질로 언급된 막질이 다른 실시 예에서는 제2막질로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시예도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다
본 발명의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
이하, 도면들 참조하여 본 발명의 개념에 따른 다채널 광원의 제조 방법을 설명한다.
도 1a 내지 11a는 본 발명의 실시예들에 따른 다채널 광원의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도들이다. 도 1b 내지 도 11b은 본 발명의 실시예들에 따른 다채널 광원의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 도 1b 내지 8b는 도 1a 내지 8a에 도시된 Ⅰ-Ⅰ' 선을 따라 절단한 단면도들이다. 도 9b는 도 9a에 도시된 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절단한 단면도이다. 도 10b는 도 10a에 도시된 Ⅲ-Ⅲ' 선을 따라 절단한 단면도이다. 도 11b는 도 11a에 도시된 Ⅳ-Ⅳ' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 a 및 도 1b를 참조하면, 기판(100) 상에 제 1 도파로 구조체(200)가 형성될 수 있다. 제 1 도파로 구조체(200)는 기판(100) 상에 제 1 도파로층(210), 격자층(220) 및 제 1 클래드층(230)을 적층하여 형성될 수 있다.
기판(100)이 제공될 수 있다. 기판(100)은 반도체 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판(100)은 InP을 포함할 수 있다. 이때, 기판(100)은 n형의 도전형을 가질 수 있다. 기판(100)은 제 1 영역(R1) 및 제 2 영역(R2)을 가질 수 있다. 제 1 영역(R1)은 능동 도파로 구조(10, 도 11a 참조)가 형성되는 영역일 수 있다. 제 2 영역(R2)은 수동 도파로 구조(20, 도 11a 참조)가 형성되는 영역일 수 있다.
기판(100) 상에 제 1 도파로층(210)이 형성될 수 있다. 제 1 도파로층(210)은 다중 양자 우물(Multi quantum well, MQW) 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 도파로층(210)은 InAlGaAs 또는 InGaAsP를 포함할 수 있다.
제 1 도파로층(210) 상에 격자층(grating layer, 220)이 형성될 수 있다. 격자층(220)은 제 1 도파로층(210) 상에 반도체 물질을 증착한 후, 상기 반도체 물질층을 패터닝하여 형성될 수 있다. 상기한 반도체 물질층의 패터닝 공정은 전자빔 식각(E-beam lithography) 방법 또는 레이저 홀로그래피(laser holography) 방법을 통해 수행될 수 있다. 격자층(220)은 InGaAsP를 포함할 수 있다. 평면적 관점에서, 격자층(220)은 제 1 방향(D1)으로 배열되는 패턴들을 가질 수 있다. 격자층(220)은, 도 1a에 도시된 바와 같이, 복수로 형성될 수 있다. 이때, 격자층들(220)은 제 2 방향(D2)으로 상호 이격되어 형성될 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예들이 이에 한정되는 것은 아니며, 격자층(220)은 하나만 제공될 수도 있다. 여기에서, 제 1 방향(D1) 및 제 2 방향(D2)은 기판(100)의 상면과 나란한 방향이며, 제 3 방향(D3)은 기판(100)의 상면에 수직한 방향으로 정의될 수 있다. 제 1 방향(D1)은 제 2 방향(D2)과 교차할 수 있다.
제 1 도파로층(210) 상에 제 1 클래드층(230)이 형성될 수 있다. 제 1 클래드층(230)은 격자층(220)을 덮을 수 있다. 제 1 클래드층(230)은 InP를 포함할 수 있다. 이때, 제 1 클래드층(230)은 p형의 도전형을 가질 수 있다.
이후, 제 1 도파로층(210), 격자층(220) 및 제 1 클래드층(230)이 식각되어 제 1 도파로 구조체(200)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 클래드층(230) 상에 제 1 마스크(M1)가 형성될 수 있다. 제 1 마스크(M1)는 기판(100)의 제 1 영역(R1)을 덮고, 기판(100)의 제 2 영역(R2) 상의 제 1 클래드층(230)을 노출시킬 수 있다. 제 1 마스크(M1)를 식각 마스크로 제 1 도파로층(210), 격자층(220) 및 제 1 클래드층(230)을 식각하여, 제 1 도파로 구조체(200)가 형성될 수 있다. 상기 식각 공정은 반응성 이온 식각(reactive ion etching, RIE) 방법 또는 습식 식각 방법을 이용하여 수행될 수 있다. 상기 식각 공정을 통해 기판(100)의 제 2 영역(R2)의 상면이 노출될 수 있다. 이후, 제 1 마스크(M1)가 제거될 수 있다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 기판(100)의 상에 제 2 도파로 구조체(300)가 형성될 수 있다. 제 2 도파로 구조체(300)는 기판(100) 상에 제 2 도파로층(310) 및 제 2 클래드층(320)이 적층되어 형성될 수 있다.
기판(100)의 제 2 영역(R2) 상에 제 2 도파로층(310)이 형성될 수 있다. 제 2 도파로층(310)은 노출된 기판(100)의 제 2 영역(R2)의 상면 상에 증착될 수 있다. 제 2 도파로층(310)은 제 1 도파로층(210)과 광결합을 이룰 수 있다. 예를 들어, 제 1 도파로층(210) 및 제 2 도파로층(310)은 그의 접촉면들에서 버트 조인트(butt joint) 광결합을 이룰 수 있다. 제 2 도파로층(310)은 선택 영역 성장(selective area growth, SAG) 방식을 이용하여 형성될 수 있다. 제 2 도파로층(310)의 상면은 제 1 도파로층(210)의 상면과 공면을 이룰 수 있다. 제 2 도파로층(310)은 다중 양자 우물(multi quantum well, MQW) 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 2 도파로층(310)은 InAlGaAs, InGaAsP 또는 InGaAs를 포함할 수 있다.
제 2 도파로층(310) 상에 제 2 클래드층(320)이 형성될 수 있다. 제 2 클래드층(320)은 선택 영역 성장(SAG) 방식을 이용하여 증착될 수 있다. 제 2 클래드층(320)은 InP를 포함할 수 있다. 제 2 클래드층(320)은 별도의 불순물 주입 공정이 수행되지 않을 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제 1 도파로 구조체(200) 및 제 2 도파로 구조체(300) 상에 상부 구조체(400)가 형성될 수 있다. 상부 구조체(400)는 버퍼층(410), 식각 저지막(420), 제 3 클래드층(430) 및 오믹층(440)을 포함할 수 있다. 버퍼층(410)은 제 1 및 제 2 클래드층들(230, 320)과 식각 저지막(420) 사이에 제공될 수 있다. 버퍼층(410)은 InP를 포함할 수 있다. 버퍼층(410)은 p형의 도전형을 가질 수 있다. 식각 저지막(420)은 InGaAsP를 포함할 수 있다. 제 3 클래드층(430)은 InP를 포함할 수 있다. 제 3 클래드층(430)은 p형의 도전형을 가질 수 있다. 오믹층(440)은 제 1 도파로층(210)에 전기적 신호를 전달할 수 있다. 오믹층(440)은 InGaAs를 포함할 수 있다. 오믹층(330)은 p형의 도전형을 가질 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 오믹층(440) 상에 제 2 마스크(M2)가 형성될 수 있다. 제 2 마스크(M2)는 기판(100)의 제 1 영역(R1)을 덮을 수 있다. 제 2 마스크(M2)는 제 2 영역(R2) 상으로 연장될 수 있다. 이때, 제 2 영역(R2)의 상면의 일부는 노출될 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 오믹층(440)의 일부가 제거될 수 있다. 이때, 제 2 마스크(M2) 아래에 언더컷(undercut) 영역(UC)이 형성될 수 있다. 상세하게는, 제 2 마스크(M2)를 이용하여 오믹층(440)이 선택적으로 습식 식각될 수 있다. 상기 식각 공정에 사용되는 식각액은 오믹층(440)과 제 3 클래드층(430)에 대하여 식각 선택비를 가질 수 있다. 일 예로, 상기 식각액은 H3PO4, H2O2 및 H20의 혼합물 또는 H2SO4, H2O2 및 H20의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 식각 공정을 장시간 수행하는 경우, 제 2 마스크(M2) 아래의 오믹층(440)의 일부가 식각되어 언더컷 영역(UC)이 형성될 수 있다. 언더컷 영역(UC)은 기판(100)의 제 2 영역(R2) 상에서 제 2 마스크(M2) 및 제 3 클래드층(430) 사이에 형성될 수 있다. 이때, 제 2 마스크(M2)는 언더컷 영역(UC)에 의해 그의 하면이 노출될 수 있다. 언더컷 영역(UC)은 제 1 너비(L1)를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 너비(L1)는 1 μm 내지 2 μm일 수 있다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 제 3 클래드층(430)의 일부가 제거될 수 있다. 기판(100)의 제 2 영역(R2) 상의 제 3 클래드층(430)이 선택적으로 습식 식각될 수 있다. 상기 식각 공정에 사용되는 식각액은 H3PO4 및 HCl의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 식각 공정을 통해 기판(100)의 제 2 영역(R2) 상에서 식각 저지막(420)의 상면의 일부가 노출될 수 있다. 여기서, 제 3 클래드층(430)의 식각된 측면(430a)은 경사진 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 3 클래드층(430)의 측면(430a)의 상부는 오믹층(440)의 일측과 인접할 수 있다. 제 3 클래드층(430)의 측면(430a)의 하부는 평면적 관점에서 오믹층(440)의 일측으로부터 제 1 방향(D1)으로 돌출된 형상을 가질 수 있다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 제 4 클래드층(450)이 형성될 수 있다. 제 4 클래드층(450)은 선택 영역 성장(SAG) 방식을 이용하여 형성될 수 있다. 상세하게는, 제 4 클래드층(450)은 식각 저지막(420)의 상면 상에 형성될 수 있다. 제 4 클래드층(450)은 제 3 클래드층(430)의 측면(430a) 상에서 형성될 수 있다. 이때, 제 4 클래드층(450)은 제 2 마스크(M2)의 하면까지 성장될 수 있다. 성장된 제 4 클래드층(450)의 상면은 제 2 마스크(M2)의 하면과 접할 수 있다. 즉, 제 4 클래드층(450)의 상면은 오믹층(440)의 상면과 공면을 이룰 수 있다. 제 4 클래드층(450)은 제 2 마스크(M2) 상으로 돌출되지 않을 수 있다. 예를 들어, 제 4 클래드층(450)이 성장하는 동안, 제 3 클래드층(430)의 측면(430a) 상에서 제 4 클래드층(450)의 성장이 제 2 마스크(M2)에 의해 억제될 수 있다.
도 7c는 언더컷 영역이 형성되지 않은 경우의 제 4 클래드층의 성장을 나타내는 단면도이다.
도 7c를 참조하면, 언더컷 영역(UC)이 형성되지 않은 경우, 제 4 클래드층(450)은 제 2 영역(R2) 상에서 노출된 식각 저지막(420)의 상면 상에 성장될 수 있다. 제 4 클래드층(450)은 제 3 클래드층(430)의 측면(430a) 상에서 성장할 수 있다. 이때, 제 3 클래드층(430)의 측면(430a) 상의 제 4 클래드층(450)은 식각 저지막(420)의 상면 상의 제 4 클래드층(450)과 동일한 두께로 성장될 수 있다. 제 4 클래드층(450)은 제 2 마스크(M2)의 상면 상으로 돌출될 수 있다. 제 4 클래드층(450)의 성장이 계속 진행되는 경우, 제 4 클래드층(450)은 제 2 마스크(M2)의 상면 상으로 연장될 수 있다. 이 경우, 제 1 영역(R1) 및 제 2 영역(R2)의 경계면 상의 단차 차이로 인해 균일한 도파로 패턴의 형성이 어려우며, 후속되는 공정에서 제 2 마스크(M2)의 제거가 어려울 수 있다. 이에 따라, 제 1 영역(R1) 및 제 2 영역(R2)의 경계면 상에서 광원 소자의 내부 반사 및 도파로의 광 손실을 야기할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 다채널 광원의 제조 방법은 언더컷 영역(UC)을 형성함으로써, 그들의 상면이 공면(coplanar)을 이루는 오믹층(440) 및 제 4 클래드층(450)을 형성할 수 있다. 즉, 능동 도파로를 형성하는 기판(100)의 제 1 영역(R1)과 수동 도파로를 형성하는 기판(100)의 제 2 영역(R2) 상에서 오믹층(440)의 상면 및 제 4 클래드층(450)의 상면이 동일한 레벨에 형성될 수 있다. 따라서, 후술되는 제 3 클래드층(430)의 패터닝 및 제 4 클래드층(450)의 패터닝 공정 시, 제 1 영역(R1) 및 제 2 영역(R2)의 경계면 상에서 균일한 선폭의 패턴 형성이 용이하다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 제 2 마스크(M2)가 제거될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 제 4 클래드층(450)이 제 2 마스크(M2)를 덮지 않으므로, 오믹층(440)과 제 4 클래드층(450) 간의 단차를 최소화하여 그의 상면들을 평탄화하고, 제 2 마스크(M2)의 제거가 용이할 수 있다. 따라서, 제 1 영역(R1) 상에 제 2 마스크(M2)가 잔여하지 않을 수 있다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 기판(100)의 제 1 영역(R1) 상의 상부 구조체(400)의 일부가 제거될 수 있다. 오믹층(440) 및 제 4 클래드층(450) 상에 제 3 마스크(M3)가 형성될 수 있다. 제 3 마스크(M3)는 기판(100)의 제 1 영역(R1) 상의 제 1 부분(M3a) 및 기판(100)의 제 2 영역(R2) 상의 제 2 부분(M3b)으로 패터닝될 수 있다. 제 2 부분(M3b)은 기판(100)의 제 2 영역(R2)을 전체적으로 덮을 수 있다. 평면적 관점에서, 제 1 부분(M3a)은 제 2 부분(M3b)로부터 돌출될 수 있다. 제 3 마스크(M3)의 제 2 부분(M3b)은 제 1 방향(D1)으로 연장되고, 평면적 관점에서 격자층(220)을 덮을 수 있다. 도 9A에 도시된 바와 같이, 격자층(220)이 복수로 형성된 경우, 제 3 마스크(M3)의 제 2 부분(M3b)도 복수로 형성될 수 있다. 이때, 제 3 마스크(M3)의 제 2 부분들(M3b)은 각각 격자층들(220)과 오버랩될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제 4 클래드층(450)의 상면 및 오믹층(440)의 상면은 공면을 이룰 수 있다. 따라서, 제 1 영역(R1) 및 제 2 영역(R2)의 경계면 상에서 제 3 마스크(M3)이 정교하게 패터닝될 수 있다.
이후, 제 1 영역(R1) 상의 오믹층(440) 및 제 3 클래드층(430)의 일부가 제거될 수 있다. 예를 들어, 반응성 이온 식각(RIE) 방식을 이용하여 오믹층(440)이 식각될 수 있다. 이후, 선택적 습식 식각을 이용하여 제 3 클래드층(430)이 식각될 수 있다. 상기 식각 공정을 통해 식각 저지막(420)의 상면이 노출될 수 있다. 제 1 도파로 구조체(200) 및 상부 구조체(400)는 기판(100)의 제 1 영역(R1) 상에서 쉘로우 리지(shallow ridge) 구조의 능동 도파로 구조들(10)을 형성할 수 있다. 능동 도파로 구조들(10)의 제 1 도파로층(210)은 일체로 형성될 수 있다. 즉, 능동 도파로 구조들(10)들은 하나의 제 1 도파로층(210)을 공유할 수 있다. 이후, 제 3 마스크(M3)가 제거될 수 있다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 제 2 도파로 구조체(300) 및 제 4 클래드층(450)의 일부가 제거될 수 있다. 상부 구조체(400) 및 제 4 클래드층(450) 상에 제 4 마스크(M4)가 형성될 수 있다. 제 4 마스크(M4)는 제 1 영역(R1)을 덮는 제 1 부분(M4a) 및 제 2 영역(R2) 상의 제 2 및 제 3 부분(M4b, M4c)을 가질 수 있다. 제 2 부분(M4b)은 제 1 부분(M4a)과 제 3 부분(M4c) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 2 부분들(M4b)은 제 1 부분(M4a)으로부터 연장되어 제 2 영역(R2) 상의 제 3 부분(M4c)과 연결될 수 있다. 제 2 부분(M4b)의 폭(W1)은 능동 도파로 구조(10)의 폭(W2)과 동일할 수 있다. 도 10a에 도시된 바와 같이, 격자층(220)이 복수로 형성된 경우, 제 2 부분(M4b)도 복수로 형성될 수 있다. 제 2 부분(M4b)은 수동 도파로 구조들(20)이 형성되는 영역을 정의할 수 있다. 수동 도파로 구조들(20)은 제 1 영역(R1)의 능동 도파로 구조들(10)과 연결될 수 있다. 제 3 부분(M4c)은 다중모드 간섭기(multimode interference, 30)가 형성되는 영역을 정의할 수 있다. 다중모드 간섭기(30)는 수동 도파로 구조들(20)과 연결될 수 있다.
이후, 기판(100)의 제 2 영역(R2) 상의 제 4 클래드층(450), 식각 저지막(420), 버퍼층(410) 및 제 2 도파로 구조체(300)가 제 4 마스크(M4)를 식각 마스크로 사용하여 식각될 수 있다. 예를 들어, 상기 식각 공정은 유도 결합 플라즈마(inductively coupled plasma, ICP) 식각 방식을 이용하여 수행될 수 있다. 상기 식각 공정을 통해 기판(100)의 일부가 노출될 수 있다. 식각된 제 2 도파로 구조체(300) 및 제 4 클래드층(450)은 제 2 영역(R2) 상에서 ?K 리지(deep ridge) 구조의 수동 도파로 구조들(20) 및 다중모드 간섭기(30)를 형성할 수 있다. 이후, 제 4 마스크(M4)가 제거될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 제 1 영역(R1)과 제 2 영역(R2)의 경계면 상에서 제 3 클래드층(430), 오믹층(440) 및 제 4 클래드층(450)의 패터닝이 용이할 수 있다. 능동 도파로 구조들(10)과 수동 도파로 구조들(20)의 접합면에서, 능동 도파로 구조들(10)의 폭은 수동 도파로 구조들(20)의 폭과 동일하게 형성될 수 있다. 따라서, 제 1 영역(R1)과 제 2 영역(R2)의 경계면에서 광원 소자의 내부 반사 및 도파로의 광손실이 감소될 수 있다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 기판(100)의 제 1 영역(R1) 상에 물질층(500)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 물질층(500)은 식각 저지막(420) 상에서, 제 3 클래드층(430)의 양측에 형성될 수 있다. 물질층(500)은 유전율이 낮은 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 물질층(500)은 벤조사이클로부탄(benzocyclobutane, BCB)를 포함할 수 있다. 이후, 오믹층(440) 및 물질층(500) 상에 전극(600)이 배치될 수 있다. 능동 도파로 구조들(10), 물질층(500) 및 전극(600)은 광원을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 광원은 다채널 분산형 피드백(distributed feedback, DFB) 광원을 포함할 수 있다. 물질층(500)이 낮은 유전율을 가져, 능동 도파로의 커패시턴스가 낮아질 수 있으며, 다채널 분산형 피드백 광원의 고속 변조가 가능하다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 능동 도파로 구조 20: 수동 도파로 구조
30: 다중모드 간섭기
100: 기판 200: 제 1 도파로 구조체
300: 제 2 도파로 구조체 400: 상부 구조체
500: 물질층 600: 전극
UC: 언더컷

Claims (10)

  1. 제 1 영역 및 상기 제 1 영역으로부터 제 1 방향에 배치되는 제 2 영역을 포함하는 기판을 제공하는 것;
    상기 기판의 상기 제 1 영역 상에 배치되는 제 1 도파로층, 및 상기 기판의 상기 제 2 영역 상에 배치되어 상기 제 1 도파로층과 광결합되는 제 2 도파로층을 형성하는 것;
    상기 제 1 및 제 2 도파로층들 상에 제 1 클래드층 및 오믹층을 적층하는 것;
    상기 오믹층 상에 상기 제 1 영역을 덮고, 상기 제 2 영역 상으로 연장되어 상기 제 2 영역의 일부를 노출시키는 식각 마스크를 형성하는 것;
    상기 오믹층 일부를 식각하여, 상기 식각 마스크의 하면을 노출시키는 언더컷을 형성하는 것;
    상기 제 2 도파로층 상의 상기 제 1 클래드층의 일부를 제거하는 것; 및
    상기 제 2 도파로층 상에 제 2 클래드층을 형성하는 것을 포함하되,
    상기 제 2 클래드층의 상면은 상기 오믹층의 상면과 공면을 이루는 다채널 광원의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 언더컷을 형성하는 공정은 습식 식각 공정을 포함하되,
    상기 습식 식각 공정에 이용되는 식각액은 상기 오믹층 및 상기 제 1 클래드층에 대하여 식각 선택비를 갖는 다채널 광원의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 언더컷은 상기 제 2 영역 상에서 상기 식각 마스크와 상기 제 1 클래드층 사이에 형성되는 다채널 광원의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 언더컷의 상기 제 1 방향의 너비는 1um 내지 2um인 다채널 광원의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 클래드층의 상기 일부를 제거한 후,
    상기 제 1 클래드층의 식각된 측면은 상기 제 2 도파로층의 상면에 대해 경사진 형상을 갖는 다채널 광원의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 클래드층의 상기 식각된 측면의 상부는 상기 오믹층의 일측과 인접한 다채널 광원의 제조 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 클래드층의 상기 식각된 측면의 하부는 평면적 관점에서 상기 오믹층의 일측으로부터 상기 제 1 방향으로 돌출된 형상을 갖는 다채널 광원의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 클래드층은 상기 식각 마스크의 상기 하면과 접하는 다채널 광원의 제조 방법.
  9. 제 1 영역 및 상기 제 1 영역으로부터 제 1 방향에 배치되는 제 2 영역을 포함하는 기판;
    상기 기판의 상기 제 1 영역 상에 배치되는 제 1 도파로층;
    상기 기판의 상기 제 2 영역 상에 배치되어 상기 제 1 도파로층과 광결합되는 제 2 도파로층;
    상기 제 1 도파로층 및 상기 제 2 도파로층을 덮는 식각 저지막;
    상기 제 1 영역의 상기 식각 저지막 상에 배치되는 제 1 클래드층, 상기 제 1 클래드층은 상기 제 2 도파로층의 상면에 대해 경사진 측면을 갖고;
    상기 제 1 클래드층의 상면 상에 배치되는 오믹층; 및
    상기 제 2 영역의 상기 식각 저지막 상에 배치되어, 상기 제 1 클래드층의 상기 측면 및 상기 오믹층의 측면과 접하는 제 2 클래드층을 포함하되,
    상기 제 2 클래드층의 상면은 상기 오믹층의 상면과 공면을 이루는 다채널 광원.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 클래드층의 상기 식각된 측면의 하부는 평면적 관점에서 상기 오믹층의 일측으로부터 상기 제 1 방향으로 돌출된 형상을 갖는 다채널 광원.
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