KR102623614B1

KR102623614B1 - 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자, 광 전송 모듈 및 광 전송 장치

Info

Publication number: KR102623614B1
Application number: KR1020170012757A
Authority: KR
Inventors: 이건화; 강호재; 김백준; 이용경
Original assignee: 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2017-01-26
Filing date: 2017-01-26
Publication date: 2024-01-11
Also published as: KR20180088110A

Abstract

실시 예는 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 반도체 소자, 광 전송 모듈 및 광 전송 장치에 관한 것이다.
실시 예에 따른 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자는, 발광구조물과 가이드부를 포함할 수 있다. 실시 예에 따른 발광구조물은, 제1 도전형 DBR층, 제2 도전형 DBR층, 상기 제1 도전형 DBR층과 상기 제2 도전형 DBR층 사이에 배치된 활성층을 포함할 수 있다. 실시 예에 따른 가이드부는 발광구조물의 상부 면 위에 배치될 수 있다.
실시 예에 따른 발광구조물은 발광구조물의 상부 면에 수직한 방향으로 빛을 방출하는 발광 애퍼쳐를 포함하고, 가이드부는 발광 애퍼쳐의 직경에 비해 더 큰 직경을 갖는 관통홀을 제공하고, 관통홀은 발광 애퍼쳐 위에 제공될 수 있다.

Description

수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자, 광 전송 모듈 및 광 전송 장치 {VCSEL SEMICONDUCTOR DEVICE, OPTICAL TRANSMITTING MODULE AND OPTICAL TRANSMITTING APPARATUS}

실시 예는 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자, 광 전송 모듈 및 광 전송 장치에 관한 것이다.

GaN, AlGaN 등의 화합물을 포함하는 반도체 소자는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점을 가져서 발광 소자, 수광 소자 및 각종 다이오드 등으로 다양하게 사용될 수 있다.

특히, 3족-5족 또는 2족-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드(Laser Diode)와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색, 적외선 및 자외선 등 다양한 파장 대역의 빛을 구현할 수 있는 장점이 있다. 또한, 3족-5족 또는 2족-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드나 레이저 다이오드와 같은 발광소자는, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광원도 구현이 가능하다. 이러한 발광소자는, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저 소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성의 장점을 가진다.

뿐만 아니라, 광검출기나 태양 전지와 같은 수광 소자도 3족-5족 또는 2족-6족 화합물 반도체 물질을 이용하여 제작하는 경우 소자 료의 개발로 다양한 파장 영역의 빛을 흡수하여 광 전류를 생성함으로써 감마선부터 라디오 파장 영역까지 다양한 파장 영역의 빛을 이용할 수 있다. 또한, 이와 같은 수광 소자는 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성 및 소자 재료의 용이한 조절의 장점을 가져 전력 제어 또는 초고주파 회로나 통신용 모듈에도 용이하게 이용될 수 있다.

따라서, 반도체 소자는 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등 및 가스(Gas)나 화재를 감지하는 센서 등에까지 응용이 확대되고 있다. 또한, 반도체 소자는 고주파 응용 회로나 기타 전력 제어 장치, 통신용 모듈에까지 응용이 확대될 수 있다.

발광소자(Light Emitting Device)는 예로서 주기율표상에서 3족-5족 원소 또는 2족-6족 원소를 이용하여 전기에너지가 빛 에너지로 변환되는 특성의 p-n 접합 다이오드로 제공될 수 있고, 화합물 반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 파장 구현이 가능하다.

반도체 소자는 광 통신 분야에도 적용되고 있다. 예로서, 광 전송 장치는 반도체 소자를 포함하는 광 전송 모듈과 광 전송 모듈에 결합된 광 케이블을 포함할 수 있다. 반도체 소자는 광 전송 모듈에 채용되어 결합된 광 케이블의 코어에 광 신호를 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 이때, 광 전송 모듈의 반도체 소자와 광 케이블의 코어 간의 광학적 정렬이 잘 맞아야 광 신호가 정상적으로 전송될 수 있다.

이를 위하여, 반사경, 프리즘, 렌즈 등의 광학적 수단을 이용하여 반도체 소자에서 방출되는 빔이 광 케이블 코어의 빔 입사면에 수광될 수 있도록 광학적 정렬 공정이 수행되어야 한다. 이에 따라, 광 전송 장치를 제조하기 위한 시간이 많이 소요되며, 제조 비용이 상승되는 단점이 있다. 또한, 광학 정렬을 위한 광학적 수단이 포함되어야 하므로 광 전송 모듈 및 광 전송 장치의 크기를 소형화하는데 어려움이 있다.

실시 예는 소형으로 구현되고 광학적 정렬을 용이하게 할 수 있는 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자, 광 전송 모듈 및 광 전송 장치를 제공할 수 있다.

실시 예는 제조 단가를 낮추고 제조 공정을 단순화 하여 대량 생산에 적합한 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자, 광 전송 모듈 및 광 전송 장치를 제공할 수 있다.

실시 예는 높은 광학적 정렬 방안을 구현하여 결합 효율(coupling efficiency)을 향상시킬 수 있는 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자, 광 전송 모듈 및 광 전송 장치를 제공할 수 있다.

실시 예에 따른 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자는, 제1 도전형 DBR층, 제2 도전형 DBR층, 상기 제1 도전형 DBR층과 상기 제2 도전형 DBR층 사이에 배치된 활성층을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물의 상부 면 위에 배치된 가이드부; 를 포함하고, 상기 발광구조물은 상기 발광구조물의 상부 면에 수직한 방향으로 빛을 방출하는 발광 애퍼쳐를 포함하고, 상기 가이드부는 상기 발광 애퍼쳐의 직경에 비해 더 큰 직경을 갖는 관통홀을 제공하고, 상기 관통홀은 상기 발광 애퍼쳐 위에 제공될 수 있다.

실시 예에 따른 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자는, 상기 발광구조물 위에 배치되며, 상기 제1 도전형 DBR층에 전기적으로 연결된 제1 전극을 더 포함하고, 상기 가이드부는 상기 제1 전극의 상부 면 위에 배치될 수 있다.

실시 예에 따른 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자는, 상기 발광구조물 위에 배치되며, 상기 제2 도전형 DBR층에 전기적으로 연결된 제2 전극을 더 포함하고, 상기 가이드부는 상기 제1 전극의 상부 면과 상기 제2 전극의 상부 면에 접촉되어 배치될 수 있다.

실시 예에 의하면, 상기 가이드부는 상기 제1 전극이 연결된 제1 전극패드를 노출시키는 제1 개구부와, 상기 제2 전극이 연결된 제2 전극패드를 노출시키는 제2 개구부를 포함할 수 있다.

실시 예에 의하면, 상기 발광 애퍼쳐의 직경은 수 마이크로 미터 내지 수십 마이크로 미터이고, 상기 관통홀의 직경은 수십 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터일 수 있다.

실시 예에 의하면, 상기 가이드부는 에폭시 몰딩 컴파운드, 블랙 에폭시 몰딩 컴파운드, 폴리이미드를 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 제공될 수 있다.

실시 예에 의하면, 상기 관통홀은 상기 활성층의 폭에 비해 더 큰 직경으로 제공될 수 있다.

실시 예에 의하면, 상기 가이드부의 두께는 수 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터일 수 있다.

실시 예에 의하면, 상기 가이드부는 제1 가이드부와 상기 제1 가이드부 위에 배치된 제2 가이드부를 포함하고, 상기 제1 가이드부는 제1 두께와 제1 직경의 제1 관통홀을 갖고, 상기 제2 가이드부는 상기 제1 두께에 비해 더 두꺼운 제2 두께와 상기 제1 직경에 비해 더 큰 제2 직경의 제2 관통홀을 가질 수 있다.

실시 예에 의하면, 상기 제1 가이드부와 상기 제2 가이드부는 동일 재질로 형성될 수 있다.

실시 예에 의하면, 상기 제1 가이드부와 상기 제2 가이드부는 서로 다른 재질로 형성될 수 있다.

실시 예에 의하면, 상기 제1 가이드부는 폴리이미드로 형성되고, 상기 제2 가이드부는 블랙 에폭시 몰딩 컴파운드로 형성될 수 있다.

실시 예에 의하면, 상기 제1 가이드부의 상기 제1 직경의 제1 관통홀이 상기 발광구조물의 상기 발광 애퍼쳐의 직경에 비해 더 크게 제공될 수 있다.

실시 예에 의하면, 상기 제1 가이드부의 상기 제1 두께는 수 마이크로 미터이고, 상기 제2 가이드부의 상기 제2 두께는 수 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터일 수 있다.

실시 예에 따른 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자는, 상기 발광구조물 위에 배치되고, 상기 발광 애퍼쳐의 직경에 비해 더 크고, 상기 관통홀의 직경에 비해 더 작게 제공된 지지부를 더 포함할 수 있다.

실시 예에 의하면, 상기 지지부는 상기 발광구조물 위에 폐루프를 이루도록 배치되고, 상기 지지부의 두께는 수 마이크로 미터일 수 있다.

실시 예에 따른 광 전송 모듈은, 제1 도전형 DBR층, 제2 도전형 DBR층, 상기 제1 도전형 DBR층과 상기 제2 도전형 DBR층 사이에 배치된 활성층을 포함하는 발광구조물; 상기 발광구조물의 상부 면 위에 배치된 가이드부; 를 포함하는 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자: 상기 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자 아래에 배치되고, 상기 제1 도전형 DBR층과 상기 제2 도전형 DBR층에 전기적으로 연결된 회로기판: 을 포함하고, 상기 발광구조물은 상기 발광구조물의 상부 면에 수직한 방향으로 빛을 방출하는 발광 애퍼쳐를 포함하고, 상기 가이드부는 상기 발광 애퍼쳐의 직경에 비해 더 큰 직경을 갖는 관통홀을 제공하고, 상기 관통홀은 상기 발광 애퍼쳐 위에 제공될 수 있다.

실시 예에 따른 광 전송 장치는, 상기 광 전송 모듈; 상기 광 전송 모듈의 상기 가이드부에 결합되어 상기 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자로부터 방출되는 빛을 입사 받는 광 케이블; 을 포함할 수 있다.

실시 예에 의하면, 상기 광 케이블은 코어와 상기 코어 둘레에 배치된 클래딩을 포함하고, 상기 코어의 직경은 상기 발광구조물의 상기 발광 애퍼쳐의 직경에 비해 더 크게 제공될 수 있다.

실시 예에 의하면, 상기 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자의 빔 출사면으로부터 상기 코어의 빔 입사면까지의 거리는 십 마이크로 미터 이하로 제공될 수 있다.

실시 예에 따른 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자, 광 전송 모듈 및 광 전송 장치에 의하면, 소형으로 구현되고 광학적 정렬을 용이하게 수행할 수 있는 장점이 있다.

실시 예에 따른 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자, 광 전송 모듈 및 광 전송 장치에 의하면, 제조 단가를 낮추고 제조 공정을 단순화 하여 대량 생산에 적합한 장점이 있다.

실시 예에 따른 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자, 광 전송 모듈 및 광 전송 장치에 의하면, 높은 광학적 정렬 방안을 구현하여 결합 효율(coupling efficiency)을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 반도체 소자의 A-A 선을 따라 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 반도체 소자에서 가이드부가 제거된 형상을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 광 전송 장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 실시 예에 따른 광 전송 장치에서 반도체 소자에서 발광되는 빔의 발산각도와 광 케이블의 배치 관계를 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 9는 실시 예에 따른 반도체 소자 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 광 전송 장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 12 내지 도 16은 실시 예에 따른 반도체 소자 제조방법의 다른 예를 설명하는 도면이다.
도 17 내지 도 24는 실시 예에 따른 반도체 소자 제조방법의 또 다른 예를 설명하는 도면이다.
도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 광 전송 장치의 또 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 광 전송 장치의 또 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 27은 본 발명의 실시 예에 따른 광 전송 장치의 또 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 28은 본 발명의 실시 예에 따른 광 전송 장치의 또 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 29는 본 발명의 실시 예에 따른 광 전송 모듈의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 30은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자를 나타낸 평면도이다.
도 31은 도 30에 도시된 반도체 소자의 E-E 선에 따른 단면도이다.

이하 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명하나 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자, 광 전송 모듈 및 광 전송 장치에 대해 상세히 설명하도록 한다.

실시 예에 따른 반도체 소자는 발광 다이오드 소자, 레이저 다이오드 소자를 포함하는 발광소자 중에서 선택될 수 있다. 예로서, 실시 예에 따른 반도체 소자는 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL; Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 반도체 소자일 수 있다. 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 반도체 소자는 상부 면에서 상부 방향으로 빔을 방출할 수 있다. 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 반도체 소자는 예를 들어 5도 내지 30도 정도의 빔 화각으로 빔을 상부 방향으로 방출할 수 있다. 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 반도체 소자는 좀 더 구체적으로 15도 내지 20도 정도의 빔 화각으로 빔을 상부 방향으로 방출할 수 있다. 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 반도체 소자는 원형의 빔을 방출하는 발광 애퍼쳐(aperture)를 포함할 수 있다. 실시 예에 의하면, 상기 발광 애퍼쳐의 직경은 수 마이크로 미터 내지 수십 마이크로 미터로 형성될 수 있다. 예로서, 상기 발광 애퍼쳐의 직경은 8 마이크로 미터 내지 10 마이크로 미터의 크기로 형성될 수 있다.

먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자를 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자를 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 반도체 소자의 A-A 선을 따라 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 반도체 소자에서 가이드부가 제거된 형상을 나타낸 도면이다.

실시 예에 따른 반도체 소자(400)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 발광구조물(100)과 가이드부(200)를 포함할 수 있다. 상기 가이드부(200)는 상기 발광구조물(100) 위에 배치될 수 있다. 상기 가이드부(200)는 상기 발광구조물(100)의 상부 면 위에 배치될 수 있다.

실시 예에 따른 발광구조물(100)은 제1 도전형 DBR층(Distributed Bragg Reflector Layer)(110), 활성층(115), 제2 도전형 DBR층(120)을 포함할 수 있다. 상기 활성층(115)은 상기 제1 도전형 DBR층(110)과 상기 제2 도전형 DBR층(120) 사이에 배치될 수 있다. 예로서, 상기 제2 도전형 DBR층(120) 위에 상기 활성층(115)이 배치되고, 상기 활성층(115) 위에 상기 제1 도전형 DBR층(110)이 배치될 수 있다.

상기 발광구조물(100)은 애퍼쳐층(117)을 포함할 수 있다. 상기 애퍼쳐층(117)은 상기 활성층(115) 위에 배치될 수 있다. 상기 애퍼쳐층(115)은 상기 활성층(115)의 중심부로 전류가 집중되도록 전류이동을 제한하는 기능을 포함할 수 있다. 상기 애퍼쳐층(117)은 공진 파장을 조정하고, 상기 활성층(115)으로부터 수직 방향으로 발광하는 빔 각을 조절 할 수 있다. 실시 예에 따른 반도체 소자(400)는 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 반도체 소자일 수 있다. 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 반도체 소자의 구체적인 예에 대해서는 뒤에서 더 살펴 보기로 한다.

실시 예에 따른 반도체 소자(400)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 발광구조물(100) 위에 배치된 절연층(140)을 포함할 수 있다. 상기 절연층(140)은 상기 제1 도전형 DBR층(110)의 측면과 상부 면에 배치될 수 있다. 상기 절연층(140)은 상기 제1 도전형 DBR층(110)의 상부 면 일부를 노출시킬 수 있다. 상기 절연층(140)은 상기 제2 도전형 DBR층(120) 위에 배치될 수 있다. 상기 절연층(140)은 상기 제2 도전형 DBR층(120)의 상부 면 일부를 노출시킬 수 있다.

또한, 반도체 소자(400)는 상기 발광구조물(100) 아래에 배치된 기판(105)을 더 포함할 수 있다. 상기 기판(105)은 상기 제2 DBR층(120) 아래에 배치될 수 있다. 예로서, 상기 기판(105)은 상기 발광구조물(100)이 성장될 수 있는 성장기판일 수 있다.

실시 예에 따른 반도체 소자(400)는 제1 전극(150)과 제2 전극(160)을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(150)은 상기 발광구조물(100) 위에 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(150)은 상기 절연층(140) 위에 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(150)은 상기 제1 도전형 DBR층(110)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예로서, 상기 제1 전극(150)의 일부 영역이 상기 제1 도전형 DBR층(110)의 상부 면에 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(150)의 일부 영역이 상기 제1 도전형 DBR층(110)의 상부 면에 링 형상으로 배치될 수 있다.

상기 제2 전극(160)은 상기 발광구조물(100) 위에 배치될 수 있다. 상기 제2 전극(160)은 상기 절연층(140) 위에 배치될 수 있다. 상기 제2 전극(160)은 상기 제2 도전형 DBR층(120)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예로서, 상기 제2 전극(150)의 일부 영역이 상기 제2 도전형 DBR층(120)의 상부 면에 접촉되어 배치될 수 있다.

실시 예에 따른 반도체 소자(400)는, 상기 발광구조물(100)의 상부 면에 수직한 방향으로 빛을 방출하는 발광 애퍼쳐(130)를 포함할 수 있다. 예로서, 상기 발광 애퍼쳐(130)는 상기 발광구조물(100)의 상부 면에서 상부 방향으로 빛이 방출되는 영역으로 정의될 수 있다.

실시 예에 따른 상기 가이드부(200)는 관통홀(TH1)을 포함할 수 있다. 상기 관통홀(TH1)은 상기 발광 애퍼쳐(130)의 직경에 비해 더 크게 제공될 수 있다. 상기 관통홀(TH1)은 상기 발광 애퍼쳐(130) 위에 제공될 수 있다. 상기 관통홀(TH1)은 상기 발광구조물(100)의 상부 면 일부를 노출시킬 수 있다. 상기 관통홀(TH1)은 상기 제1 도전형 DBR층(110)의 폭에 비해 더 크게 제공될 수 있다. 상기 관통홀(TH1)은 상기 활성층(115)의 폭에 비해 더 큰 직경으로 제공될 수 있다.

실시 예에 의하면, 상기 발광 애퍼쳐(130)의 직경은 수 마이크로 미터 내지 수십 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 예로서, 상기 발광 애퍼쳐(130)의 직경은 8 마이크로 미터 내지 10 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 또한, 상기 가이드부(200)에 제공된 상기 관통홀(TH1)의 직경은 수십 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 예로서, 상기 관통홀(TH1)의 직경은 100 마이크로 미터 내지 200 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 또한, 상기 가이드부(200)의 두께는 수 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 예로서, 상기 가이드부(200)는 1 마이크로 미터 내지 500 마이크로 미터의 두께로 제공될 수 있다.

상기 가이드부(200)에 제공된 상기 관통홀(TH1)의 크기 및 기능에 대해서는 도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 광 전송 모듈 및 광 전송 장치를 설명하면서 더 살펴 보기로 한다.

상기 가이드부(200)는 상기 제1 전극(150) 위에 배치될 수 있다. 상기 가이드부(200)는 상기 절연층(140) 위에 배치될 수 있다. 상기 가이드부(200)는 상기 제1 전극(150)의 상부 면에 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 가이드부(200)는 상기 제2 전극(160)의 상부 면에 접촉되어 배치될 수 있다.

실시 예에 따른 상기 가이드부(200)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 개구부(H1)를 포함할 수 있다. 상기 제1 개구부(H1)는 상기 제1 전극(150)에 연결된 제1 전극패드(155)를 노출시킬 수 있다. 상기 제1 전극패드(155)는 예로서 상기 제1 전극(150)에 연결되어 상기 절연층(140) 위에 배치될 수 있다. 상기 제1 개구부(H1)에 의하여 상기 제1 전극패드(155) 주위에 배치된 상기 절연층(140)의 일부 영역이 노출될 수 있다. 예로서, 상기 제1 전극패드(155)에 와이어 본딩 방식을 통하여 와이어가 본딩될 수 있다. 상기 제1 전극패드(155)에 와이어를 통해 외부로부터 전원이 인가될 수 있다. 이때, 상기 제1 개구부(H1)에 의하여 상기 제1 전극패드(155)가 상부 방향 및 측면 방향으로 노출되어 있으므로, 상기 제1 전극패드(155)에 와이어 본딩을 통한 와이어의 연결이 용이하게 수행될 수 있게 된다.

또한, 상기 가이드부(200)는 제2 개구부(H2)를 포함할 수 있다. 상기 제2 개구부(H2)는 상기 제2 전극(160)에 연결된 제2 전극패드(165)를 노출시킬 수 있다. 상기 제2 전극패드(165)는 예로서 상기 제2 전극(160)에 연결되어 상기 절연층(140) 위에 배치될 수 있다. 상기 제2 개구부(H2)에 의하여 상기 제2 전극패드(165) 주위에 배치된 상기 절연층(140)의 일부 영역이 노출될 수 있다. 예로서, 상기 제2 전극패드(165)에 와이어 본딩 방식을 통하여 와이어가 본딩될 수 있다. 상기 제2 전극패드(165)에 와이어들 통해 외부로부터 전원이 인가될 수 있다. 이때, 상기 제2 개구부(H2)에 의하여 상기 제2 전극패드(165)가 상부 방향 및 측면 방향으로 노출되어 있으므로, 상기 제2 전극패드(165)에 와이어 본딩을 통한 와이어의 연결이 용이하게 수행될 수 있게 된다.

상기 가이드부(200)는 절연물질로 제공될 수 있다. 예로서, 상기 가이드부(200)는 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC), 블랙 에폭시 몰딩 컴파운드(BLACK EMC), 폴리이미드(Polyimide)를 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 제공될 수 있다.

그러면, 도 4를 참조하여 실시 예에 따른 반도체 소자가 적용된 광 전송 모듈 및 광 전송 장치에 대해 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 광 전송 장치를 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하여 실시 예에 따른 광 전송 모듈 및 광 전송 장치를 설명함에 있어, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명된 내용과 중복되는 사항에 대해서는 설명이 생략될 수 있다.

실시 예에 따른 광 전송 모듈(700)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 회로기판(300)과 반도체 소자(400)를 포함할 수 있다. 상기 반도체 소자(400)는 상기 회로기판(300) 위에 배치될 수 있다. 상기 반도체 소자(400)는 상기 회로기판(300)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 반도체 소자(400)는 플립칩 본딩 방법, 다이 본딩 방법, 와이어 본딩 방법 등에 의하여 상기 회로기판(300)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예로서, 상기 반도체 소자(400)는 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 반도체 소자일 수 있다.

실시 예에 따른 상기 반도체 소자(400)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 발광구조물(100), 제1 전극(150), 제2 전극(160), 가이드부(200)를 포함할 수 있다.

상기 발광구조물(100)은, 도 1 내지 도 3을 참조하여 살펴 본 바와 같이, 제1 도전형 DBR층(110), 활성층(115), 제2 도전형 DBR층(120)을 포함할 수 있다. 상기 회로기판(300)은 상기 제1 도전형 DBR층(110)과 상기 제2 도전형 DBR층(120)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 회로기판(300)은 상기 제1 전극(150)을 통하여 상기 제1 도전형 DBR층(110)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 회로기판(300)은 상기 제2 전극(160)을 통하여 상기 제2 도전형 DBR층(120)에 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 회로기판(300)은 상기 반도체 소자(400)에 전기적 신호를 제공하는 회로를 포함할 수 있다. 상기 회로기판(300)은 외부로부터 제공되는 신호를 상기 반도체 소자(400)에 제공할 수 있다. 이와 같이, 상기 회로기판(300)과 상기 반도체 소자(400)의 전기적 연결에 의하여, 상기 반도체 소자(400)의 구동이 제어될 수 있다. 예로서, 상기 회로기판(300)은 강성 인쇄회로기판(Rigid PCB), 연성 인쇄회로기판(FPCB) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

실시 예에 의하면, 상기 가이드부(200)는 상기 발광구조물(100) 위에 배치될 수 있다. 상기 가이드부(200)는 상기 발광구조물(100)의 상부 면 위에 배치될 수 있다. 상기 발광구조물(100)은 상기 발광구조물(100)의 상부 면에 수직한 방향으로 빛을 방출하는 발광 애퍼쳐(130)를 포함할 수 있다. 예로서, 상기 발광 애퍼쳐(130)는 상기 발광구조물(100)의 상부 면에서 상부 방향으로 빛이 방출되는 영역으로 정의될 수 있다.

실시 예에 의하면, 상기 가이드부(200)의 관통홀(TH1)의 직경은 관통홀(TH1)에 결합될 광 케이블(800)의 크기에 따라 결정될 수 있다. 또한, 상기 가이드부(200)의 두께는 관통홀(TH1)에 결합될 상기 광 케이블(800)을 지지할 수 있을 정도의 두께로 제공될 수 있다. 상기 가이드부(200)의 두께가 1 마이크로 미터보다 더 얇은 경우에는 결합된 상기 광 케이블(800)을 지지하기에 약할 수 있으며, 상기 가이드부(200)의 두께가 500 마이크로 미터보다 더 두꺼운 경우에는 광 전송 모듈(700)의 크기가 커지게 되는 단점이 있다.

한편, 실제 제품 공급 단계에 있어서, 이상에서 설명된 상기 반도체 소자(400) 또는 상기 광 전송 모듈(700)이 하나의 부품 형태로서 공급될 수도 있다. 또한, 상기 광 전송 모듈(700)에 광 케이블(800)이 결합된 광 전송 장치(900) 형태로 제품이 공급될 수도 있다.

실시 예에 따른 광 전송 장치(900)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 광 전송 모듈(700)과 상기 광 케이블(800)을 포함할 수 있다. 상기 광 케이블(800)은 상기 광 전송 모듈(700)에 결합될 수 있다. 상기 광 케이블(800)은 상기 광 전송 모듈(700)에 결합되어 상기 광 전송 모듈(700)로부터 제공되는 빔을 입사 받을 수 있다.

예로서, 상기 광 케이블(800)은 코어(810)와 클래딩(820)을 포함할 수 있다. 상기 클래딩(820)은 상기 코어(810) 둘레에 배치될 수 있다. 상기 광 전송 모듈(700)로부터 방출되는 빔이 상기 코어(810)에 입사될 수 있도록, 상기 광 케이블(800)과 상기 광 전송 모듈(700)이 결합될 수 있다.

실시 예에 의하면, 도 4에서 상기 광 케이블(800)을 설명함에 있어, 상기 코어(810)와 상기 코어(810) 둘레에 배치된 상기 클래딩(820) 만을 도시하였다. 그러나, 알려진 바와 같이, 상기 광 케이블(800)은 상기 클래딩(820) 둘레에 배치된 보호층을 더 포함할 수도 있다. 즉, 실시 예에 의하면, 상기 광 케이블(800)이 상기 광 전송 모듈(700)에 결합됨에 있어, 상기 클래딩(820)의 외주면이 상기 광 전송 모듈(700)에 접촉되어 결합되도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 광 케이블(800)이 상기 광 전송 모듈(700)에 결합됨에 있어, 상기 클래딩(820)의 둘레에 배치된 보호층이 상기 광 전송 모듈(700)에 삽입되어 결합되도록 배치될 수도 있다.

실시 예에 의하면, 상기 광 케이블(800)은 상기 광 전송 모듈(700)의 상기 가이드부(200)에 결합될 수 있다. 상기 광 케이블(800)의 일부 영역이 상기 가이드부(200)의 관통홀(TH1) 내에 배치될 수 있다. 실시 예에 따른 광 전송 장치(900)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 관통홀(TH1)에 결합된 상기 광 케이블(800)을 포함할 수 있다. 예로서, 상기 광 케이블(800)의 코어(810)는 상기 반도체 소자(400)의 발광 애퍼쳐(130) 위에 정렬되어 배치될 수 있다. 상기 코어(810)의 직경은 상기 발광구조물(110)의 상기 발광 애퍼쳐(130)의 직경에 비해 더 크게 제공될 수 있다. 예로서, 상기 광 케이블(800)은 접착층에 의하여 상기 가이드부(200)에 결합될 수 있다. 상기 가이드부(200)의 내주면과 상기 광 케이블(800)의 외주면 사이에 접착층이 제공될 수 있다. 접착층은 예로서 자외선 경화형 접착층, 열 경화형 접착층을 포함하는 그룹 중에서 선택될 수 있다.

실시 예에 의하면, 상기 가이드부(200)는 상기 광 케이블(800)과 결합되어 상기 광 케이블(800)을 지지할 수 있는 재질로 형성될 수 있다. 한편, 도 4에서는 하나의 광 케이블(800)을 포함하는 광 전송 장치(900)가 도시되었다. 그러나, 실시 예에 따른 광 전송 장치(900)는 복수의 광 케이블(800)을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 실시 예에 따른 광 전송 장치(900)는 4 개의 채널을 포함하도록 제공될 수도 있다. 실시 예에 따른 광 전송 장치(900)가 4 개의 채널을 갖는 경우, 4 개의 반도체 소자(400)가 제공될 수 있으며, 각각의 반도체 소자(400)에 별도의 가이드부(200)가 제공될 수 있다. 이때, 복수 채널 간에 크로스 토크(cross-talk)가 발생되는 것을 방지하기 위하여 상기 가이드부(200)는 블랙 에폭시 몰딩 컴파운드로 형성될 수 있다.

상기 코어(810)의 빔 입사면은 상기 반도체 소자(400)의 빔 출사면에 평행하게 배치될 수 있다. 상기 코어(810)의 빔 입사면은 상기 발광 애퍼쳐(130)의 빔 출사면에 평행하게 배치될 수 있다. 상기 반도체 소자(400)의 빔 출사면으로부터 상기 코어(810)의 빔 입사면까지의 거리(ℓ)는 수 마이크로 미터 내지 수십 마이크로 미터일 수 있다. 예로서, 상기 반도체 소자(400)의 빔 출사면으로부터 상기 코어(810)의 빔 입사면까지의 거리(ℓ)는 십 마이크로 미터 이하로 제공될 수 있다. 다른 표현으로서, 상기 발광 애퍼쳐(130)의 빔 출사면으로부터 상기 코어(810)의 빔 입사면까지의 거리(ℓ)는 수 마이크로 미터 내지 수십 마이크로 미터일 수 있다.

실시 예에 따른 광 전송 장치(900)에 의하면, 상기 코어(810)의 빔 입사면과 상기 발광 애퍼쳐(130)의 빔 출사면이 서로 평행하게 배치되므로, 상기 발광 애퍼쳐(130)로부터 방출되는 빔을 상기 코어(810)가 위치된 방향으로 반사시키기 위한 반사경 또는 프리즘 등의 별도 광학수단이 필요 없게 된다.

또한, 실시 예에 따른 광 전송 장치(900)에 의하면, 상기 발광 애퍼쳐(130)로부터 방출되는 빔이 상기 코어(810)의 빔 입사면에 모두 들어갈 수 있도록 상기 발광 애퍼쳐(130)의 빔 출사면으로부터 상기 코어(810)의 빔 입사면까지의 거리(ℓ)가 수 마이크로 미터 내지 수십 마이크로 미터의 짧은 거리로 제공됨으로써, 상기 코어(810)에 빔을 집광하기 위한 렌즈 등의 별도 광학수단이 필요 없게 된다.

상기 반도체 소자(400)의 빔 출사면으로부터 상기 코어(810)의 빔 입사면까지의 거리(ℓ)는, 상기 발광 애퍼쳐(130)의 빔 출사면의 직경, 상기 발광 애퍼쳐(130)로부터 방출되는 빔의 발산 각도, 상기 가이드부(200)의 관통홀(TH1)에 배치되어 상기 반도체 소자(400)로부터 방출되는 빔을 입사 받을 광 케이블(800)의 코어(810) 직경에 따라 결정될 수 있다.

상기 반도체 소자(400)의 빔 출사면으로부터 상기 코어(810)의 빔 입사면까지의 거리(ℓ)는, 상기 발광 애퍼쳐(130)로부터 방출되는 빔이 상기 광 케이블(800)의 코어(810)에 모두 입사될 수 있도록 그 최대 거리가 제한될 수 있다.

그러면, 도 5를 참조하여, 실시 예에 따른 광 전송 장치(900)에서 상기 반도체 소자(400)의 빔 출사면으로부터 상기 코어(810)의 빔 입사면까지의 거리(ℓ)에 대하여 살펴 보기로 한다. 도 5는 실시 예에 따른 광 전송 장치에서 반도체 소자에서 발광되는 빔의 발산각도와 광 케이블의 배치 관계를 나타낸 도면이다.

실시 예에 의하면, 상기 반도체 소자(400)는 발광 애퍼쳐(130)를 포함할 수 있다. 상기 발광 애퍼쳐(130)로부터 방출되는 빔은 원형의 광 패턴을 가질 수 있다. 실시 예에 의하면, 상기 발광 애퍼쳐(130)의 직경(a)은 수 마이크로 미터일 수 있다. 예로서, 상기 발광 애퍼쳐(130)의 직경(a)은 8 마이크로 미터 내지 10 마이크로 미터의 크기로 형성될 수 있다. 상기 반도체 소자(400)는 상기 발광 애퍼쳐(130)에서 방출되는 빔을 이용하여 신호를 전송할 수 있다.

상기 반도체 소자(400)는 예로서 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 반도체 소자로 제공될 수 있으며 상부 면에서 상부 방향으로 빔을 방출할 수 있다. 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 반도체 소자(400)는 예를 들어 5도 내지 30도 정도의 빔 화각(θ)으로 빔을 상부 방향으로 방출할 수 있다. 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 반도체 소자(400)는 좀 더 구체적으로 15도 내지 20도 정도의 발산 각도(θ)로서 빔을 방출할 수 있다.

예를 들어, 상기 코어(810)는 수십 마이크로 미터의 직경(b)으로 형성될 수 있다. 예로서, 상기 코어(810)의 직경(b)은 55 마이크로 미터 내지 70 마이크로 미터로 형성될 수 있다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 발광 애퍼쳐(130)의 직경(a), 상기 코어(810)의 직경(b), 상기 발광 애퍼쳐(130)의 발산 각도(θ)가 주어진 경우, 상기 발광 애퍼쳐(130)로부터 방출되는 빔이 상기 코어(810)에 모두 입사되기 위한 최대 거리(x)는 다음 [수학식 1]에 의하여 산출될 수 있다.

[수힉식 1]

tan(θ/2)=(b-a)/2x

상기 [수학식 1]로부터, 상기 발광 애퍼쳐(130)의 직경(a) 변화, 상기 코어(810)의 직경(b) 변화, 상기 발광 애퍼쳐(130)의 발산 각도(θ) 변화를 고려하여 계산하면, 상기 발광 애퍼쳐(130)로부터 방출되는 빔이 상기 코어(810)에 모두 입사되기 위한 상기 최대 거리(x)는 대략적으로 84 마이크로 미터 내지 710 마이크로 미터의 값을 가질 수 있다. 따라서, 실시 예에 따른 광 전송 장치(900)에 있어, 상기 발광 애퍼쳐(130)의 빔 출사면으로부터 상기 코어(810)의 빔 입사면까지의 거리(ℓ)를 상기 최대 거리(x)에 비해 작게 설정함으로써, 상기 발광 애퍼쳐(130)로부터 방출되는 빔이 상기 코어(810)에 모두 입사될 수 있게 된다.

이때, 상기 발광 애퍼쳐(130)로부터 방출되는 빔이 상기 코어(810)에 모두 입사되기 위한 상기 최대 거리(x)는 다음과 같은 변화 범위에서 산출되었다.

- 상기 발광 애퍼쳐(130)의 직경(a): 8 마이크로 미터 내지 10 마이크로 미터

- 상기 코어(810)의 직경(b): 55 마이크로 미터 내지 70 마이크로 미터

- 상기 발광 애퍼쳐(130)의 발산 각도(θ): 5도 내지 30도

즉, 상기 발광 애퍼쳐(130)의 직경(a)이 10 마이크로 미터이고, 상기 코어(810)의 직경(b)이 55 마이크로 미터이고, 상기 발광 애퍼쳐(130)의 발산 각도(θ)가 30도인 경우에, 상기 발광 애퍼쳐(130)로부터 방출되는 빔이 상기 코어(810)에 모두 입사되기 위한 상기 최대 거리(x)는 대략적으로 84 마이크로 미터로 계산될 수 있다.

그리고, 상기 발광 애퍼쳐(130)의 직경(a)이 8 마이크로 미터이고, 상기 코어(810)의 직경(b)이 70 마이크로 미터이고, 상기 발광 애퍼쳐(130)의 발산 각도(θ)가 5도인 경우에, 상기 발광 애퍼쳐(130)로부터 방출되는 빔이 상기 코어(810)에 모두 입사되기 위한 상기 최대 거리(x)는 대략적으로 710 마이크로 미터로 계산될 수 있다.

한편, 상기 발광 애퍼쳐(130)의 직경(a)을 10 마이크로 미터로 설정하고, 상기 코어(810)의 직경(b)을 60 마이크로 미터로 설정하고, 상기 발광 애퍼쳐(130)의 발산 각도를 15도 내지 25도 범위로 한정하여 계산하는 경우, 상기 발광 애퍼쳐(130)로부터 방출되는 빔이 상기 코어(810)에 모두 입사되기 위한 상기 최대 거리(x)는 142 마이크로 미터 내지 190 마이크로 미터의 값을 가질 수 있다.

예로서, 상기 발광 애퍼쳐(130)의 직경(a)이 10 마이크로 미터이고, 상기 코어(810)의 직경(b)이 60 마이크로 미터이고, 상기 발광 애퍼쳐(130)의 발산 각도(θ)가 15도로 제공되는 경우, 상기 발광 애퍼쳐(130)로부터 방출되는 빔이 상기 코어(810)에 모두 입사되기 위한 상기 최대 거리(x)는 대략 190 마이크로 미터로 산출된다.

또한, 상기 발광 애퍼쳐(130)의 직경(a)이 10 마이크로 미터이고, 상기 코어(810)의 직경(b)이 60 마이크로 미터이고, 상기 발광 애퍼쳐(130)의 발산 각도(θ)가 20도로 제공되는 경우, 상기 발광 애퍼쳐(130)로부터 방출되는 빔이 상기 코어(810)에 모두 입사되기 위한 상기 최대 거리(x)는 대략 142 마이크로 미터로 산출된다.

이와 같이, 실시 예에 따른 광 전송 장치(900)에 의하면, 상기 발광 애퍼쳐(130)의 광 출사면으로부터 상기 코어(810)의 빔 입사면까지의 거리(ℓ)는 상기 [수학식 1]에 의하여 산출된 최대 거리(x)에 비해 작게 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 발광 애퍼쳐(130)로부터 발광되는 빔이 손실 없이 상기 코어(810)에 모두 입사될 수 있게 된다.

또한, 실시 예에 의하면, 상기 가이드부(200)는 사진 식각 공정 등을 통하여 형성될 수 있는데, 위치 정렬에 대한 공정 오차는 수 마이크로 미터 이내에서 관리될 수 있다. 예로서, 사진 식각 공정 오차는 1 마이크로 미터 내지 3 마이크로 미터 수준에서 관리될 수 있다.

이상에서 설명된 바와 같이, 실시 예에 따른 광 전송 장치(900)는 상기 반도체 소자(400)와 상기 광 케이블(800)의 코어(810) 간의 기구적인 결합 정렬 오차가 수 마이크로 미터 이내에서 제어될 수 있다. 즉, 실시 예에 따른 광 전송 장치(900)는 상기 광 전송 모듈(700)에 제공된 가이드부(200)의 중심축과 상기 발광 애퍼쳐(130)의 빔 출사면의 중심축 간의 정렬 오차가 수 마이크로 미터 이내에서 제어될 수 있게 된다. 따라서, 상기 가이드부(200)에 배치되는 상기 코어(810)의 중심축과 상기 발광 애퍼쳐(130)의 빔 출사면의 중심축 간의 정렬 오차가 수 마이크로 미터 이내에서 제어될 수 있게 된다. 그리고, 상기 반도체 소자(400)의 빔 출사면으로부터 상기 코어(810)의 빔 입사면까지의 거리(ℓ)가 수십 마이크로 미터 이내의 일정 거리 이하로 제어됨으로써, 상기 반도체 소자(400)에서 방출되는 빔이 상기 코어(810)의 빔 입사면에 손실 없이 제공될 수 있게 된다.

이에 따라, 실시 예에 따른 광 전송 장치(900)에 의하면 상기 가이드부(200)에 상기 광 케이블(800)이 결합되는 것 만으로도 상기 반도체 소자(400)와 상기 광 케이블(800)의 코어(810) 간의 광학적 정렬이 수행될 수 있게 된다. 즉, 실시 예에 따른 광 전송 장치(900)는 상기 광 전송 모듈(700)과 상기 광 케이블(800)의 코어(810) 간의 결합에 의하여 일종의 자기정렬(self-alignment) 효과를 제공할 수 있다.

종래 광 전송 모듈 및 광 전송 장치의 경우에는, 빔을 발광하는 반도체 소자와 빔을 수광하는 광 케이블의 코어 간의 광학적 정렬을 위해 렌즈, 프리즘, 반사경 등의 별도의 광학 수단이 필요하였다. 이에 따라, 종래 광 전송 모듈 및 광 전송 장치의 경우에는, 렌즈, 프리즘, 반사경 등의 별도 광학 수단의 채용으로 인하여 제조 단가가 상승되고 모듈의 전체 크기도 커야 하는 단점이 있었다. 또한, 광학 수단을 통하여 반도체 소자와 코어 간의 광학적 정렬을 수행하는 절차가 수반되어야 하므로 제조 공정에 시간이 많이 걸리게 되고 생산성이 저하되는 단점이 있었다.

그러나, 이상에서 설명된 바와 같이, 실시 예에 따른 광 전송 장치(900)에 의하면, 상기 광 전송 모듈(700)에 광 케이블(800)을 단순 결합하는 것 만으로도 빔을 제공하는 반도체 소자(400)와 광 케이블(800) 코어(810) 간의 광학적 정렬이 완료될 수 있게 된다. 즉, 실시 예에 의하면, 상기 반도체 소자(400)의 상기 가이드부(200)에 상기 광 케이블(800)을 단순 결합하는 것 만으로도 상기 발광 애퍼쳐(130)와 상기 코어(810) 간의 광학적 정렬이 완료될 수 있게 된다.

이에 따라, 실시 예에 따른 광 전송 장치(900)에 의하면, 소형으로 제공되면서도, 광학적 정렬을 용이하게 제공할 수 있으며, 제조 단가를 줄이고 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

그러면, 도 6 내지 도 9를 참조하여 실시 예에 따른 반도체 소자 제조방법을 살펴 보기로 한다. 도 6 내지 도 9는 실시 예에 따른 반도체 소자 제조방법을 설명하는 도면이다. 도 6 내지 도 9를 참조하여 실시 예에 따른 반도체 소자 제조방법을 설명함에 있어, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명된 내용과 중복되는 사항에 대해서는 설명이 생략될 수 있다.

도 6 내지 도 9를 참조하여 실시 예에 따른 반도체 소자 제조방법을 설명함에 있어, 기판(105), 발광구조물(100), 절연층(140), 제1 전극(150), 제2 전극(160)의 형성 방법의 예에 대해서는 많이 알려져 있으므로 가이드부(200)의 형성 과정을 중심으로 설명하도록 한다.

먼저, 실시 예에 따른 반도체 소자 제조방법에 의하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 기판(105), 발광구조물(100), 절연층(140), 제1 전극(150), 제2 전극(160)이 형성된 구조물 위에 포토 레지스트막(250)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 포토 레지스트막(250)은 사진 식각 공정을 통해 형성될 수 있다.

상기 포토 레지스트막(250)은 추후 가이드부(200)가 형성될 영역에 제공된 개구부를 포함할 수 있다. 상기 포토 레지스트막(250)은 수 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터의 두께로 형성될 수 있다. 상기 포토 레지스트막(250)의 두께는 추후 형성될 가이드부(200)의 두께에 대응되어 형성될 수 있다. 상기 포토 레지스트막(250)은 예로서 1 마이크로 미터 내지 500 마이크로 미터의 두께로 형성될 수 있다.

이어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 포토 레지스트막(250) 위에 임시 가이드부(200a)가 형성될 수 있다. 상기 임시 가이드부(200a)는 상기 포토 레지스트막(250)의 상부와 상기 포토 레지스트막(250)에 의하여 제공된 개구부에 형성될 수 있다. 상기 임시 가이드부(200a)는 절연물질로 형성될 수 있다. 예로서, 상기 임시 가이드부(200a)는 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC), 블랙 에폭시 몰딩 컴파운드(BLACK EMC), 폴리이미드(Polyimide)를 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 제공될 수 있다.

다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 임시 가이드부(200a)의 상부 면에 대해 연마를 수행하여 가이드부(200)를 형성하고 상기 포토 레지스트막(250)의 상부 면이 노출되도록 할 수 있다. 예로서, 상기 가이드부(200)의 두께가 1 마이크로 미터 내지 500 마이크로 미터가 되도록 연마 공정이 수행될 수 있다.

그리고, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 포토 레지스트막(250)의 제거를 통하여 상기 발광구조물(100) 위에 상기 가이드부(200)가 형성될 수 있다. 상기 가이드부(200)의 관통홀(TH1)을 통하여 상기 발광구조물(100)의 발광 애퍼쳐(130)가 노출될 수 있다.

이와 같이, 실시 예에 의하면, 상기 가이드부(200)는 사진 식각 공정 등을 통하여 형성될 수 있는데, 위치 정렬에 대한 공정 오차는 수 마이크로 미터 이내에서 관리될 수 있다. 예로서, 사진 식각 공정 오차는 1 마이크로 미터 내지 3 마이크로 미터 수준에서 관리될 수 있다.

한편, 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 다른 예를 나타낸 도면이다. 도 10을 참조하여 실시 예에 따른 반도체 소자의 다른 예를 설명함에 있어, 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명된 내용과 중복되는 사항에 대해서는 설명이 생략될 수 있다.

실시 예에 따른 반도체 소자는, 도 10에 도시된 바와 같이, 발광구조물(100)과 가이드부(200)를 포함할 수 있다. 상기 가이드부(200)는 상기 발광구조물(100) 위에 배치될 수 있다. 상기 가이드부(200)는 상기 발광구조물(100)의 상부 면 위에 배치될 수 있다.

실시 예에 따른 발광구조물(100)은 제1 도전형 DBR층, 활성층(115), 제2 도전형 DBR층(120)을 포함할 수 있다. 상기 활성층(115)은 상기 제1 도전형 DBR층(110)과 상기 제2 도전형 DBR층(120) 사이에 배치될 수 있다. 상기 발광구조물(100)은 애퍼쳐층(117)을 포함할 수 있다. 상기 애퍼쳐층(117)은 상기 활성층(115) 위에 배치될 수 있다. 상기 애퍼쳐층(115)은 상기 활성층(115)의 중심부로 전류가 집중되도록 전류이동을 제한하는 기능을 포함할 수 있다.

실시 예에 따른 반도체 소자는 제1 전극(150)과 제2 전극(160)을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(150)은 상기 발광구조물(100) 위에 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(150)은 절연층(140) 위에 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(150)은 상기 제1 도전형 DBR층(110)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예로서, 상기 제1 전극(150)의 일부 영역이 상기 제1 도전형 DBR층(110)의 상부 면에 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(150)의 일부 영역이 상기 제1 도전형 DBR층(110)의 상부 면에 링 형상으로 배치될 수 있다.

실시 예에 따른 반도체 소자는, 상기 발광구조물(100)의 상부 면에 수직한 방향으로 빛을 방출하는 발광 애퍼쳐(130)를 포함할 수 있다. 예로서, 상기 발광 애퍼쳐(130)는 상기 발광구조물(100)의 상부 면에서 상부 방향으로 빛이 방출되는 영역으로 정의될 수 있다.

상기 가이드부(200)는 제1 가이드부(210)와 제2 가이드부(220)를 포함할 수 있다. 상기 제2 가이드부(220)는 상기 제1 가이드부(210) 위에 배치될 수 있다. 상기 제1 가이드부(210)는 제1 두께로 제공될 수 있다. 예로서, 상기 제1 가이드부(210)는 수 마이크로 미터의 두께로 제공될 수 있다. 상기 제2 가이드부(220)는 제2 두께로 제공될 수 있다. 상기 제2 가이드부(220)는 상기 제1 두께에 비해 더 두꺼운 제2 두께로 제공될 수 있다. 예로서, 상기 제2 가이드부(220)는 수 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터의 두께로 제공될 수 있다.

상기 제1 가이드부(210)는 제1 직경의 제1 관통홀(TH11)을 포함할 수 있다. 상기 제2 가이드부(220)는 제2 직경의 제2 관통홀(TH12)을 포함할 수 있다. 상기 제2 가이드부(220)는 상기 제1 직경에 비해 더 큰 제2 직경의 제2 관통홀(TH12)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 관통홀(TH12)에 의하여 상기 제1 가이드부(210)의 상부 면 일부 영역이 노출될 수 있게 된다. 상기 제1 가이드부(210)의 상기 제1 직경의 제1 관통홀(TH11)이 상기 발광구조물(100)의 상기 발광 애퍼쳐(130)의 직경에 비해 더 크게 제공될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH11)은 상기 발광 애퍼쳐(130) 위에 제공될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH11)은 상기 발광구조물(100)의 상부 면 일부를 노출시킬 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH11)은 상기 제1 도전형 DBR층(110)의 폭에 비해 더 크게 제공될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH11)은 상기 활성층(115)의 폭에 비해 더 큰 직경으로 제공될 수 있다.

실시 예에 의하면, 상기 발광 애퍼쳐(130)의 직경은 수 마이크로 미터 내지 수십 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 예로서, 상기 발광 애퍼쳐(130)의 직경은 8 마이크로 미터 내지 10 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 또한, 상기 제1 가이드부(200)에 제공된 상기 제1 관통홀(TH11)의 직경은 수십 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 예로서, 상기 제1 관통홀(TH11)의 직경은 100 마이크로 미터 내지 200 마이크로 미터로 제공될 수 있다.

상기 제1 가이드부(210)는 상기 제1 전극(150) 위에 배치될 수 있다. 상기 제1 가이드부(210)는 상기 절연층(140) 위에 배치될 수 있다. 상기 제1 가이드부(210)는 상기 제1 전극(150)의 상부 면에 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 제1 가이드부(210)는 상기 제2 전극(160)의 상부 면에 접촉되어 배치될 수 있다.

예로서, 상기 제1 가이드부(210)와 상기 제2 가이드부(220)는 동일 재질로 형성될 수 있다. 또한, 실시 예에 의하면, 상기 제1 가이드부(210)와 상기 제2 가이드부(220)는 서로 다른 재질로 형성될 수도 있다. 예로서, 상기 제1 가이드부(210)는 폴리이미드로 형성되고, 상기 제2 가이드부(220)는 블랙 에폭시 몰딩 컴파운드로 형성될 수 있다.

그러면, 도 11을 참조하여 실시 예에 따른 반도체 소자가 적용된 광 전송 모듈 및 광 전송 장치에 대해 설명하기로 한다. 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 광 전송 장치의 다른 예를 나타낸 도면이다. 도 11을 참조하여 실시 예에 따른 광 전송 모듈 및 광 전송 장치를 설명함에 있어, 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명된 내용과 중복되는 사항에 대해서는 설명이 생략될 수 있다.

실시 예에 따른 광 전송 모듈(700)은, 도 11에 도시된 바와 같이, 회로기판(300)과 반도체 소자(400)를 포함할 수 있다. 상기 반도체 소자(400)는 상기 회로기판(300) 위에 배치될 수 있다. 상기 반도체 소자(400)는 상기 회로기판(300)에 전기적으로 연결될 수 있다.

실시 예에 따른 상기 반도체 소자(400)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 발광구조물(100), 제1 전극(150), 제2 전극(160), 가이드부(200)를 포함할 수 있다. 상기 가이드부(200)는 제1 가이드부(210)와 제2 가이드부(220)를 포함할 수 있다.

상기 발광구조물(100)은, 도 10을 참조하여 살펴 본 바와 같이, 제1 도전형 DBR층(110), 활성층(115), 제2 도전형 DBR층(120)을 포함할 수 있다. 상기 회로기판(300)은 상기 제1 도전형 DBR층(110)과 상기 제2 도전형 DBR층(120)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 회로기판(300)은 상기 제1 전극(150)을 통하여 상기 제1 도전형 DBR층(110)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 회로기판(300)은 상기 제2 전극(160)을 통하여 상기 제2 도전형 DBR층(120)에 전기적으로 연결될 수 있다.

실시 예에 따른 광 전송 장치(900)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 광 전송 모듈(700)과 상기 광 케이블(800)을 포함할 수 있다. 상기 광 케이블(800)은 상기 광 전송 모듈(700)에 결합될 수 있다. 상기 광 케이블(800)은 상기 광 전송 모듈(700)에 결합되어 상기 광 전송 모듈(700)로부터 제공되는 빔을 입사 받을 수 있다.

실시 예에 의하면, 상기 광 케이블(800)은 상기 광 전송 모듈(700)의 상기 가이드부(200)에 결합될 수 있다. 상기 광 케이블(800)의 일부 영역이 상기 제2 가이드부(220)의 제2 관통홀(TH12) 내에 배치될 수 있다. 실시 예에 따른 광 전송 장치(900)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제2 관통홀(TH12)에 결합된 상기 광 케이블(800)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 광 케이블(800)이 상기 제1 가이드부(210)의 상부 면에 의하여 지지될 수 있다.

상기 가이드부(200)에 상기 광 케이블(800)이 결합됨에 있어, 상기 제1 가이드부(210)에 의하여 상기 광 케이블(800)의 결합 위치가 결정될 수 있다. 상기 제1 가이드부(210)에 의하여 상기 광 케이블(800)이 상기 가이드부(200)에 결합되는 위치가 용이하게 결정될 수 있다. 실시 예에 의하면, 상기 가이드부(200)에 상기 광 케이블(800)을 결합함에 있어, 상기 광 케이블(800)이 상기 제1 가이드부(210)의 상부 면에 의하여 걸릴 때까지 삽입하면 되므로, 상기 광 케이블(800)의 배치 위치가 명확하게 결정될 수 있게 된다. 이에 따라, 상기 반도체 소자(400)의 광 출사면으로부터 상기 코어(810)의 빔 입사면까지의 거리가 명확하게 결정될 수 있게 된다.

예로서, 상기 광 케이블(800)의 코어(810)는 상기 반도체 소자(400)의 발광 애퍼쳐(130) 위에 정렬되어 배치될 수 있다. 상기 코어(810)의 직경은 상기 발광구조물(110)의 상기 발광 애퍼쳐(130)의 직경에 비해 더 크게 제공될 수 있다. 예로서, 상기 광 케이블(800)은 접착층에 의하여 상기 가이드부(200)에 결합될 수 있다. 상기 제2 가이드부(220)의 내주면과 상기 광 케이블(800)의 외주면 사이에 접착층이 제공될 수 있다. 접착층은 예로서 자외선 경화형 접착층, 열 경화형 접착층을 포함하는 그룹 중에서 선택될 수 있다.

상기 반도체 소자(400)의 빔 출사면으로부터 상기 코어(810)의 빔 입사면까지의 거리(ℓ)는, 상기 발광 애퍼쳐(130)의 빔 출사면의 직경, 상기 발광 애퍼쳐(130)로부터 방출되는 빔의 발산 각도, 상기 가이드부(200)의 제2 관통홀(TH12)에 배치되어 상기 반도체 소자(400)로부터 방출되는 빔을 입사 받을 광 케이블(800)의 코어(810) 직경에 따라 결정될 수 있다.

그러면, 도 12 내지 도 16을 참조하여 도 10에 도시된 반도체 소자의 제조방법을 설명하기로 한다. 도 12 내지 도 16은 실시 예에 따른 반도체 소자 제조방법의 다른 예를 설명하는 도면이다. 도 12 내지 도 16을 참조하여 실시 예에 따른 반도체 소자 제조방법을 설명함에 있어, 도 1 내지 도 11을 참조하여 설명된 내용과 중복되는 사항에 대해서는 설명이 생략될 수 있다. 도 12 내지 도 16에 나타낸 반도체 소자 제조방법은, 실시 예에 따른 가이드부(200)를 형성함에 있어, 제1 가이드부(210)와 제2 가이드(220)가 서로 다른 물질로 형성되는 예를 나타낸 것이다.

도 12 내지 도 16을 참조하여 실시 예에 따른 반도체 소자 제조방법을 설명함에 있어, 기판(105), 발광구조물(100), 절연층(140), 제1 전극(150), 제2 전극(160)의 형성 방법의 예에 대해서는 많이 알려져 있으므로 가이드부(200)의 형성 과정을 중심으로 설명하도록 한다.

먼저, 실시 예에 따른 반도체 소자 제조방법에 의하면, 도 12에 도시된 바와 같이, 기판(105), 발광구조물(100), 절연층(140), 제1 전극(150), 제2 전극(160)이 형성된 구조물 위에 제1 가이드부(210)가 형성될 수 있다. 상기 제1 가이드부(210)는 제1 관통홀(TH11)을 포함하도록 형성될 수 있다.

상기 제1 관통홀(TH11)은 상기 발광구조물(100)의 상부 면 일부를 노출시킬 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH11)은 상기 제1 도전형 DBR층(110)의 폭에 비해 더 크게 제공될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH11)은 상기 활성층(115)의 폭에 비해 더 큰 직경으로 제공될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH11)의 직경은 수십 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 예로서, 상기 제1 관통홀(TH11)의 직경은 100 마이크로 미터 내지 200 마이크로 미터로 제공될 수 있다.

상기 제1 가이드부(210)는 예로서 사진 식각 공정을 통해 형성될 수 있다. 상기 제1 가이드부(210)는 수 마이크로 미터의 두께로 형성될 수 있다. 상기 제1 가이드부는 예로서 1 마이크로 미터 내지 10 마이크로 미터의 두께로 형성될 수 있다. 예로서, 상기 제1 가이드부(210)는 에폭시 몰딩 컴파운드, 블랙 에폭시 몰딩 컴파운드, 폴리이미드를 포함하는 그룹 중에서 선택된 물질로 형성될 수 있다. 상기 제1 가이드부(210)가 폴리이미드로 형성되는 경우, 폴리이미드가 감광성 기능이 있으므로 별도의 포토 레지스트막 없이도 사진 식각 공정을 통해 폴리이미드에 대해 패터닝이 수행될 수 있으므로 공정이 용이해 지는 장점이 있다.

다음으로, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 제1 가이드부(210) 위에 포토 레지스트막(250)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 포토 레지스트막(250)은 사진 식각 공정을 통해 형성될 수 있다.

상기 포토 레지스트막(250)은 추후 제2 가이드부(220)가 형성될 영역에 제공된 개구부를 포함할 수 있다. 상기 포토 레지스트막(250)은 수 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터의 두께로 형성될 수 있다. 상기 포토 레지스트막(250)의 두께는 추후 형성될 제2 가이드부(220)의 두께에 대응되어 형성될 수 있다. 상기 포토 레지스트막(250)은 예로서 1 마이크로 미터 내지 600 마이크로 미터의 두께로 형성될 수 있다.

이어서, 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 포토 레지스트막(250) 위에 임시 제2 가이드부(220a)가 형성될 수 있다. 상기 임시 제2 가이드부(220a)는 상기 포토 레지스트막(250)의 상부와 상기 포토 레지스트막(250)에 의하여 제공된 개구부에 형성될 수 있다. 상기 임시 제2 가이드부(220a)는 절연물질로 형성될 수 있다. 예로서, 상기 임시 제2 가이드부(220a)는 에폭시 몰딩 컴파운드, 블랙 에폭시 몰딩 컴파운드, 폴리이미드를 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 제공될 수 있다.

다음으로, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 임시 제2 가이드부(220a)의 상부 면에 대해 연마를 수행하여 제2 가이드부(220)를 형성하고 상기 포토 레지스트막(250)의 상부 면이 노출되도록 할 수 있다. 예로서, 상기 제2 가이드부(220)의 두께가 1 마이크로 미터 내지 500 마이크로 미터가 되도록 연마 공정이 수행될 수 있다. 상기 제2 가이드부(220)가 블랙 에폭시 몰딩 컴파운드로 형성되는 경우, 이웃된 채널 간의 크로스 토크(cross-talk)를 효율적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 포토 레지스트막(250)의 제거를 통하여 상기 발광구조물(100) 위에 상기 가이드부(200)가 형성될 수 있다. 상기 가이드부(200)는 상기 제1 가이드부(210)와 상기 제2 가이드부(220)를 포함할 수 있다. 상기 가이드부(200)는 제1 관통홀(TH11)을 제공하는 제1 가이드부(210)와 제2 관통홀(TH12)을 제공하는 제2 가이드부(220)를 포함할 수 있다. 상기 제1 가이드부(210)의 제1 관통홀(TH11)을 통하여 상기 발광구조물(100)의 발광 애퍼쳐(130)가 노출될 수 있다. 또한, 상기 제2 가이드부(220)의 제2 관통홀(TH12)을 통하여 상기 발광구조물(100)의 발광 애퍼쳐(130)와 상기 제1 가이드부(210) 상부 면의 일부 영역이 노출될 수 있다.

다음으로, 도 17 내지 도 24를 참조하여 도 10에 도시된 반도체 소자의 제조방법의 다른 예를 설명하기로 한다. 도 17 내지 도 24는 실시 예에 따른 반도체 소자 제조방법의 또 다른 예를 설명하는 도면이다. 도 17 내지 도 24를 참조하여 실시 예에 따른 반도체 소자 제조방법을 설명함에 있어, 도 1 내지 도 16을 참조하여 설명된 내용과 중복되는 사항에 대해서는 설명이 생략될 수 있다.

도 17 내지 도 24를 참조하여 실시 예에 따른 반도체 소자 제조방법을 설명함에 있어, 기판(105), 발광구조물(100), 절연층(140), 제1 전극(150), 제2 전극(160)의 형성 방법의 예에 대해서는 많이 알려져 있으므로 가이드부(200)의 형성 과정을 중심으로 설명하도록 한다.

먼저, 실시 예에 따른 반도체 소자 제조방법에 의하면, 도 17에 도시된 바와 같이, 기판(105), 발광구조물(100), 절연층(140), 제1 전극(150), 제2 전극(160)이 형성된 구조물 위에 제1 포토 레지스트막(245)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 포토 레지스트막(245)은 사진 식각 공정을 통해 형성될 수 있다.

상기 제1 포토 레지스트막(245)은 추후 제1 가이드부(210)가 형성될 영역에 제공된 개구부를 포함할 수 있다. 상기 제1 포토 레지스트막(245)은 수 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터의 두께로 형성될 수 있다. 상기 제1 포토 레지스트막(245)의 두께는 추후 형성될 제1 가이드부(210)의 두께에 대응되어 형성될 수 있다. 상기 제1 포토 레지스트막(245)은 예로서 수 마이크로 미터 내지 수십 마이크로 미터의 두께로 형성될 수 있다.

이어서, 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 제1 포토 레지스트막(245) 위에 임시 제1 가이드부(210a)가 형성될 수 있다. 상기 임시 제1 가이드부(210a)는 상기 제1 포토 레지스트막(245)의 상부와 상기 제1 포토 레지스트막(245)에 의하여 제공된 개구부에 형성될 수 있다. 상기 임시 제1 가이드부(210a)는 절연물질로 형성될 수 있다. 예로서, 상기 임시 제1 가이드부(210a)는 에폭시 몰딩 컴파운드, 블랙 에폭시 몰딩 컴파운드, 폴리이미드를 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 제공될 수 있다.

다음으로, 도 19에 도시된 바와 같이, 상기 임시 제1 가이드부(210a)의 상부 면에 대해 연마를 수행하여 제1 가이드부(210)를 형성하고 상기 제1 포토 레지스트막(245)의 상부 면이 노출되도록 할 수 있다. 예로서, 상기 제1 가이드부(210)의 두께가 수 마이크로 미터 내지 수십 마이크로 미터가 되도록 연마 공정이 수행될 수 있다. 이에 따라, 제1 관통홀(TH11)을 제공하는 상기 제1 가이드부(210)가 형성될 수 있다.

그리고, 도 21에 도시된 바와 같이, 상기 제1 가이드부(210) 위에 제2 포토 레지스트막(255)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 포토 레지스트막(255)은 사진 식각 공정을 통해 형성될 수 있다.

상기 제2 포토 레지스트막(255)은 추후 제2 가이드부(220)가 형성될 영역에 제공된 개구부를 포함할 수 있다. 상기 제2 포토 레지스트막(255)은 수 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터의 두께로 형성될 수 있다. 상기 제2 포토 레지스트막(255)의 두께는 추후 형성될 제2 가이드부(220)의 두께에 대응되어 형성될 수 있다. 상기 제2 포토 레지스트막(255)은 수 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터의 두께로 형성될 수 있다. 예로서, 상기 제2 포토 레지스트막(255)은 1 마이크로 미터 내지 600 마이크로 미터의 두께로 형성될 수 있다.

이어서, 도 22에 도시된 바와 같이, 상기 제2 포토 레지스트막(255) 위에 임시 제2 가이드부(220a)가 형성될 수 있다. 상기 임시 제2 가이드부(220a)는 상기 제2 포토 레지스트막(255)의 상부와 상기 제2 포토 레지스트막(255)에 의하여 제공된 개구부에 형성될 수 있다. 상기 임시 제2 가이드부(220a)는 절연물질로 형성될 수 있다. 예로서, 상기 임시 제2 가이드부(220a)는 에폭시 몰딩 컴파운드, 블랙 에폭시 몰딩 컴파운드, 폴리이미드를 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 제공될 수 있다.

다음으로, 도 23에 도시된 바와 같이, 상기 임시 제2 가이드부(220a)의 상부 면에 대해 연마를 수행하여 제2 가이드부(220)를 형성하고 상기 제2 포토 레지스트막(255)의 상부 면이 노출되도록 할 수 있다. 상기 제2 가이드부(220)의 두께가 수 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터가 되도록 연마 공정이 수행될 수 있다. 예로서, 상기 제2 가이드부(220)의 두께가 1 마이크로 미터 내지 500 마이크로 미터가 되도록 연마 공정이 수행될 수 있다.

그리고, 도 24에 도시된 바와 같이, 상기 제2 포토 레지스트막(255)의 제거를 통하여 상기 발광구조물(100) 위에 상기 가이드부(200)가 형성될 수 있다. 상기 가이드부(200)는 상기 제1 가이드부(210)와 상기 제2 가이드부(220)를 포함할 수 있다. 상기 가이드부(200)는 제1 관통홀(TH11)을 제공하는 제1 가이드부(210)와 제2 관통홀(TH12)을 제공하는 제2 가이드부(220)를 포함할 수 있다. 상기 제1 가이드부(210)의 제1 관통홀(TH11)을 통하여 상기 발광구조물(100)의 발광 애퍼쳐(130)가 노출될 수 있다. 또한, 상기 제2 가이드부(220)의 제2 관통홀(TH12)을 통하여 상기 발광구조물(100)의 발광 애퍼쳐(130)와 상기 제1 가이드부(210)의 상부 면의 일부 영역이 노출될 수 있다.

한편, 실시 예에 의하면, 상기 제1 가이드부(210)와 상기 제2 가이드부(220)가 블랙 에폭시 몰딩 컴파운드로 형성되는 경우, 이웃된 채널 간의 크로스 토크(cross-talk)를 효율적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.

한편, 도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 광 전송 장치의 또 다른 예를 나타낸 도면이다. 도 25를 참조하여 실시 예에 따른 반도체 소자, 광 전송 모듈 및 광 전송 장치를 설명함에 있어, 도 1 내지 도 24를 참조하여 설명된 내용과 중복되는 사항에 대해서는 설명이 생략될 수 있다.

실시 예에 따른 광 전송 장치(900)는, 도 25에 도시된 바와 같이, 광 전송 모듈(700)과 광 케이블(800)을 포함할 수 있다. 상기 광 케이블(800)은 코어(810)와 상기 코어(810) 둘레에 배치된 클래딩(820)을 포함할 수 있다.

실시 예에 따른 광 전송 모듈(700)은, 도 25에 도시된 바와 같이, 회로기판(300)과 반도체 소자(400)를 포함할 수 있다. 상기 반도체 소자(400)는 상기 회로기판(300) 위에 배치될 수 있다. 상기 반도체 소자(400)는 상기 회로기판(300)에 전기적으로 연결될 수 있다.

실시 예에 따른 반도체 소자(400)는, 도 25에 도시된 바와 같이, 발광구조물(100), 제1 전극(150), 제2 전극(160), 가이드부(200), 지지부(230)를 포함할 수 있다.

상기 발광구조물(100)은 제1 도전형 DBR층(110), 활성층(115), 제2 도전형 DBR층(120)을 포함할 수 있다. 상기 회로기판(300)은 상기 제1 도전형 DBR층(110)과 상기 제2 도전형 DBR층(120)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 회로기판(300)은 상기 제1 전극(150)을 통하여 상기 제1 도전형 DBR층(110)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 회로기판(300)은 상기 제2 전극(160)을 통하여 상기 제2 도전형 DBR층(120)에 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 회로기판(300)은 상기 반도체 소자(400)에 전기적 신호를 제공하는 회로를 포함할 수 있다. 상기 회로기판(300)은 외부로부터 제공되는 신호를 상기 반도체 소자(400)에 제공할 수 있다. 이와 같이, 상기 회로기판(300)과 상기 반도체 소자(400)의 전기적 연결에 의하여, 상기 반도체 소자(400)의 구동이 제어될 수 있다.

실시 예에 의하면, 상기 발광 애퍼쳐(130)의 직경은 수 마이크로 미터 내지 수십 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 또한, 상기 가이드부(200)에 제공된 상기 관통홀(TH1)의 직경은 수십 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 또한, 상기 가이드부(200)의 두께는 수 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터로 제공될 수 있다.

실시 예에 따른 상기 지지부(230)는 상기 발광구조물(100) 위에 배치될 수 있다. 상기 지지부(230)는 상기 발광구조물(100) 위에 폐루프(closed loop)를 이루도록 배치될 수 있다. 상기 지지부(230)는 상기 제1 전극(150) 위에 배치될 수 있다. 예로서, 상기 지지부(230)는 상기 제1 전극(150) 위에 폐루프를 이루도록 배치될 수 있다.

상기 지지부(230)는 상기 발광 애퍼쳐(130)의 직경에 비해 더 크게 제공될 수 있다. 상기 지지부(230)는 상기 발광 애퍼쳐(130)의 직경에 비해 더 큰 폐루프를 갖도록 상기 발광구조물(100) 위에 배치될 수 있다. 상기 지지부(230)는 상기 관통홀(TH1)의 직경에 비해 더 작게 제공될 수 있다. 상기 지지부(230)는 상기 관통홀(TH1)의 직경에 비해 더 작은 폐루프를 갖도록 상기 발광구조물(100) 위에 배치될 수 있다.

실시 예에 의하면, 상기 광 케이블(800)은 상기 광 전송 모듈(700)의 상기 가이드부(200)에 결합될 수 있다. 상기 광 케이블(800)의 일부 영역이 상기 가이드부(200)의 관통홀(TH1) 내에 배치될 수 있다. 실시 예에 따른 광 전송 장치(900)는, 도 25에 도시된 바와 같이, 상기 관통홀(TH1)에 결합된 상기 광 케이블(800)을 포함할 수 있다. 예로서, 상기 광 케이블(800)의 코어(810)는 상기 반도체 소자(400)의 발광 애퍼쳐(130) 위에 정렬되어 배치될 수 있다. 상기 코어(810)의 직경은 상기 발광구조물(110)의 상기 발광 애퍼쳐(130)의 직경에 비해 더 크게 제공될 수 있다. 예로서, 상기 광 케이블(800)은 접착층에 의하여 상기 가이드부(200)에 결합될 수 있다. 상기 가이드부(200)의 내주면과 상기 광 케이블(800)의 외주면 사이에 접착층이 제공될 수 있다. 접착층은 예로서 자외선 경화형 접착층, 열 경화형 접착층을 포함하는 그룹 중에서 선택될 수 있다.

한편, 상기 지지부(230)는 상기 광 케이블(800)을 지지할 수 있다. 상기 지지부(230)는 상기 코어(810)의 하부 면 또는 상기 클래딩(820)의 하부 면을 지지할 수 있다. 상기 광 케이블(800)이 상기 가이드부(200)에 결합되는 과정에서 접착층이 이용될 수 있는데, 접착층이 상기 가이드부(200)의 내벽을 타고 흘러 내리는 경우가 발생될 수도 있다. 이때, 상기 지지부(230)에 의하여 상기 가이드부(200)의 내벽과 상기 발광 애퍼쳐(130) 사이에 일종의 장벽이 형성되므로, 상기 접착층이 상기 발광 애퍼쳐(130)로 흘러 들어가는 것을 방지할 수 있게 된다. 이에 따라, 상기 발광 애퍼쳐(130)에서 빔을 방출함에 있어 상기 접착층에 의하여 영향을 받게 되는 것을 방지할 수 있게 된다.

상기 지지부(230)는 상기 제1 전극(150) 위에 배치될 수 있다. 상기 지지부(230)는 상기 절연층(140) 위에 배치될 수 있다. 상기 지지부(230)는 상기 제1 전극(150)의 상부 면에 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 지지부(230)는 예로서 수 마이크로 미터의 두께로 제공될 수 있다. 상기 지지부(230)는 절연물질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 지지부(230)는 금속으로 형성될 수도 있다.

상기 가이드부(200)에 상기 광 케이블(800)이 결합됨에 있어, 상기 지지부(230)에 의하여 상기 광 케이블(800)의 결합 위치가 결정될 수 있다. 상기 지지부(230)에 의하여 상기 광 케이블(800)이 상기 가이드부(200)에 결합되는 위치가 용이하게 결정될 수 있다. 실시 예에 의하면, 상기 가이드부(200)에 상기 광 케이블(800)을 결합함에 있어, 상기 광 케이블(800)이 상기 지지부(230)의 상부 면에 의하여 걸릴 때까지 삽입하면 되므로, 상기 광 케이블(800)의 배치 위치가 명확하게 결정될 수 있게 된다. 이에 따라, 상기 반도체 소자(400)의 광 출사면으로부터 상기 코어(810)의 빔 입사면까지의 거리가 명확하게 결정될 수 있게 된다. 또한, 상기 지지부(230)에 의하여 상기 코어(810)의 빔 입사면과 상기 반도체 소자(400)의 광 출사면의 평행 정도가 균일하게 유지될 수 있다.

예로서, 상기 광 케이블(800)의 코어(810)는 상기 반도체 소자(400)의 발광 애퍼쳐(130) 위에 정렬되어 배치될 수 있다. 상기 코어(810)의 직경은 상기 발광구조물(110)의 상기 발광 애퍼쳐(130)의 직경에 비해 더 크게 제공될 수 있다. 예로서, 상기 광 케이블(800)은 접착층에 의하여 상기 가이드부(200)에 결합될 수 있다. 상기 가이드부(200)의 내주면과 상기 광 케이블(800)의 외주면 사이에 접착층이 제공될 수 있다. 접착층은 예로서 자외선 경화형 접착층, 열 경화형 접착층을 포함하는 그룹 중에서 선택될 수 있다. 상기 지지부(230)에 의하여 상기 접착층이 상기 발광 애퍼쳐(130) 영역으로 흘러 들어가는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편, 도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 광 전송 장치의 또 다른 예를 나타낸 도면이다. 도 26을 참조하여 실시 예에 따른 반도체 소자, 광 전송 모듈 및 광 전송 장치를 설명함에 있어, 도 1 내지 도 25를 참조하여 설명된 내용과 중복되는 사항에 대해서는 설명이 생략될 수 있다.

실시 예에 따른 광 전송 장치(900)는, 도 26에 도시된 바와 같이, 광 전송 모듈(700)과 광 케이블(800)을 포함할 수 있다. 상기 광 케이블(800)은 코어(810)와 상기 코어(810) 둘레에 배치된 클래딩(820)을 포함할 수 있다.

실시 예에 따른 광 전송 모듈(700)은, 도 26에 도시된 바와 같이, 회로기판(300)과 반도체 소자(400)를 포함할 수 있다. 상기 반도체 소자(400)는 상기 회로기판(300) 위에 배치될 수 있다. 상기 반도체 소자(400)는 상기 회로기판(300)에 전기적으로 연결될 수 있다.

실시 예에 따른 반도체 소자(400)는, 도 26에 도시된 바와 같이, 발광구조물(100), 제1 전극(150), 제2 전극(160), 가이드부(200)를 포함할 수 있다.

실시 예에 따른 상기 가이드부(200)는 관통홀(TH1)을 포함할 수 있다. 상기 관통홀(TH1)의 상부 영역의 직경이 하부 영역의 직경에 비해 더 크게 제공될 수 있다. 상기 관통홀(TH1)의 상부 영역에서 하부 영역으로 가면서 직경이 감소되도록 제공될 수 있다. 상기 관통홀(TH1)의 상부 영역의 직경이 하부 영역의 직경에 비해 더 크게 제공됨으로써, 상기 가이드부(200)에 상기 광 케이블(800)이 용이하게 결합될 수 있다. 예로서, 상기 관통홀(TH1)의 상부 영역의 직경이 상기 광 케이블(800)의 직경에 비해 더 크게 제공될 수 있다.

상기 관통홀(TH1)의 하부 영역은 상기 발광 애퍼쳐(130)의 직경에 비해 더 크게 제공될 수 있다. 상기 관통홀(TH1)의 하부 영역은 상기 발광 애퍼쳐(130) 위에 제공될 수 있다. 상기 관통홀(TH1)의 하부 영역은 상기 발광구조물(100)의 상부 면 일부를 노출시킬 수 있다. 상기 관통홀(TH1)의 하부 영역은 상기 제1 도전형 DBR층(110)의 폭에 비해 더 크게 제공될 수 있다. 상기 관통홀(TH1)의 하부 영역은 상기 활성층(115)의 폭에 비해 더 큰 직경으로 제공될 수 있다.

실시 예에 의하면, 상기 발광 애퍼쳐(130)의 직경은 수 마이크로 미터 내지 수십 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 또한, 상기 가이드부(200)에 제공된 상기 관통홀(TH1)의 하부 영역의 직경은 수십 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 또한, 상기 가이드부(200)의 두께는 수 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터로 제공될 수 있다.

실시 예에 의하면, 상기 광 케이블(800)은 상기 광 전송 모듈(700)의 상기 가이드부(200)에 결합될 수 있다. 상기 광 케이블(800)의 일부 영역이 상기 가이드부(200)의 관통홀(TH1) 내에 배치될 수 있다. 실시 예에 따른 광 전송 장치(900)는, 도 26에 도시된 바와 같이, 상기 관통홀(TH1)에 결합된 상기 광 케이블(800)을 포함할 수 있다. 예로서, 상기 광 케이블(800)의 코어(810)는 상기 반도체 소자(400)의 발광 애퍼쳐(130) 위에 정렬되어 배치될 수 있다. 상기 코어(810)의 직경은 상기 발광구조물(110)의 상기 발광 애퍼쳐(130)의 직경에 비해 더 크게 제공될 수 있다. 예로서, 상기 광 케이블(800)은 접착층에 의하여 상기 가이드부(200)에 결합될 수 있다. 상기 가이드부(200)의 내주면과 상기 광 케이블(800)의 외주면 사이에 접착층이 제공될 수 있다. 접착층은 예로서 자외선 경화형 접착층, 열 경화형 접착층을 포함하는 그룹 중에서 선택될 수 있다.

한편, 도 27은 본 발명의 실시 예에 따른 광 전송 장치의 또 다른 예를 나타낸 도면이다. 도 27을 참조하여 실시 예에 따른 광 전송 장치를 설명함에 있어, 도 1 내지 도 26을 참조하여 설명된 내용과 중복되는 사항에 대해서는 설명이 생략될 수 있다.

실시 예에 따른 광 전송 장치(900)는, 도 27에 도시된 바와 같이, 광 전송 모듈(700)과 광 케이블(800)을 포함할 수 있다. 상기 광 케이블(800)은 코어(810)와 상기 코어(810) 둘레에 배치된 클래딩(820)을 포함할 수 있다.

실시 예에 따른 광 전송 모듈(700)은, 도 27에 도시된 바와 같이, 회로기판(300)과 반도체 소자(400)를 포함할 수 있다. 상기 반도체 소자(400)는 상기 회로기판(300) 위에 배치될 수 있다. 상기 반도체 소자(400)는 상기 회로기판(300)에 전기적으로 연결될 수 있다.

실시 예에 따른 반도체 소자(400)는, 도 27에 도시된 바와 같이, 발광구조물(100), 제1 전극(150), 제2 전극(160), 가이드부(200)를 포함할 수 있다.

실시 예에 따른 상기 가이드부(200)는 관통홀(TH1)을 포함할 수 있다. 상기 관통홀(TH1)의 상부 영역의 직경이 하부 영역의 직경에 비해 더 작게 제공될 수 있다. 상기 관통홀(TH1)의 상부 영역에서 하부 영역으로 가면서 직경이 증가되도록 제공될 수 있다. 상기 관통홀(TH1)의 상부 영역의 직경이 하부 영역의 직경에 비해 더 작게 제공됨으로써, 상기 관통홀(TH1)의 하부 영역 내주면과 상기 광 케이블(800)의 외주면 사이에 공간이 제공될 수 있다. 예로서, 상기 관통홀(TH1)의 하부 영역의 직경이 상기 광 케이블(800)의 직경에 비해 더 크게 제공될 수 있다.

실시 예에 의하면, 상기 광 케이블(800)은 상기 광 전송 모듈(700)의 상기 가이드부(200)에 결합될 수 있다. 상기 광 케이블(800)의 일부 영역이 상기 가이드부(200)의 관통홀(TH1) 내에 배치될 수 있다. 실시 예에 따른 광 전송 장치(900)는, 도 27에 도시된 바와 같이, 상기 관통홀(TH1)에 결합된 상기 광 케이블(800)을 포함할 수 있다. 예로서, 상기 광 케이블(800)의 코어(810)는 상기 반도체 소자(400)의 발광 애퍼쳐(130) 위에 정렬되어 배치될 수 있다. 상기 코어(810)의 직경은 상기 발광구조물(110)의 상기 발광 애퍼쳐(130)의 직경에 비해 더 크게 제공될 수 있다. 예로서, 상기 광 케이블(800)은 접착층에 의하여 상기 가이드부(200)에 결합될 수 있다. 상기 가이드부(200)의 내주면과 상기 광 케이블(800)의 외주면 사이에 접착층이 제공될 수 있다. 접착층은 예로서 자외선 경화형 접착층, 열 경화형 접착층을 포함하는 그룹 중에서 선택될 수 있다. 이때, 상기 광 케이블(800)이 상기 가이드부(200)에 결합되는 과정에서, 접착층이 상기 가이드부(200)의 내벽을 타고 흘러 내리는 경우가 발생될 수도 있다. 이때, 상기 관통홀(TH1)의 하부 영역 내주면과 상기 광 케이블(800)의 외주면 사이에 공간이 제공됨으로써, 상기 접착층이 상기 발광 애퍼쳐(130)로 흘러 들어가는 것을 방지할 수 있게 된다. 이에 따라, 상기 발광 애퍼쳐(130)에서 빔을 방출함에 있어 상기 접착층에 의하여 영향을 받게 되는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편, 도 28은 본 발명의 실시 예에 따른 광 전송 장치의 또 다른 예를 나타낸 도면이다. 도 28을 참조하여 실시 예에 따른 반도체 소자, 광 전송 모듈 및 광 전송 장치를 설명함에 있어, 도 1 내지 도 27을 참조하여 설명된 내용과 중복되는 사항에 대해서는 설명이 생략될 수 있다.

실시 예에 따른 광 전송 장치(900)는, 도 28에 도시된 바와 같이, 광 전송 모듈(700)과 광 케이블(800)을 포함할 수 있다. 상기 광 케이블(800)은 코어(810)와 상기 코어(810) 둘레에 배치된 클래딩(820)을 포함할 수 있다. 상기 광 케이블(800)은 상기 광 전송 모듈(700)에 결합될 수 있다. 상기 광 케이블(800)은 상기 광 전송 모듈(700)에 결합되어 상기 광 전송 모듈(700)로부터 방출되는 빔을 입사 받을 수 있다.

실시 예에 따른 광 전송 모듈(700)은, 도 28에 도시된 바와 같이, 회로기판(300)과 반도체 소자(400)를 포함할 수 있다. 상기 반도체 소자(400)는 상기 회로기판(300) 위에 배치될 수 있다. 상기 반도체 소자(400)는 상기 회로기판(300)에 전기적으로 연결될 수 있다.

실시 예에 따른 반도체 소자(400)는 도 1 내지 도 27을 참조하여 설명된 실시 예에 따른 반도체 소자 중에서 어느 하나일 수 있다. 예로서, 실시 예에 따른 반도체 소자(400)는, 도 28에 도시된 바와 같이, 발광구조물(100), 제1 전극(150), 제2 전극(160), 가이드부(200)를 포함할 수 있다.

실시 예에 따른 광 전송 장치(900)에 의하면, 상기 회로기판(300)과 상기 광 케이블(800) 아래에 배치된 메인기판(320)을 더 포함할 수 있다. 상기 메인기판(320)에 의하여 상기 회로기판(300)이 지지될 수 있다. 예로서, 상기 메인기판(320)에 의하여 상기 회로기판(300)의 측면이 지지될 수 있다. 상기 메인기판(320)과 상기 회로기판(300)이 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 메인기판(320)으로부터 상기 회로기판(300)에 전기 신호가 공급될 수 있다. 예로서, 상기 메인기판(320)으로부터 공급되는 신호는 연성기판(310)을 통하여 상기 회로기판(300)에 전달될 수 있다. 예로서, 상기 연성기판(310)은 상기 회로기판(300)에 이방도전성필름(ACF: Anisotropic Conductive Film)을 통하여 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 연성기판(310)은 상기 메인기판(320)에 이방도전성필름(ACF: Anisotropic Conductive Film)을 통하여 전기적으로 연결될 수 있다.

한편, 실시 예에 따른 광 전송 장치(900)는 상기 광 케이블(800)과 상기 메인기판(320) 사이에 배치된 케이블 지지부(330)를 더 포함할 수 있다. 상기 케이블 지지부(330)는 상기 광 케이블(800)을 지지할 수 있다. 이에 따라, 실시 예에 의하면 상기 광 전송 모듈(700)에 결합된 상기 광 케이블(800)이 상기 메인기판(320) 위에 안정적으로 배치될 수 있게 된다.

실시 예에 의하면, 상기 광 케이블(800)은 상기 광 전송 모듈(700)의 상기 가이드부(200)에 결합될 수 있다. 예로서, 상기 광 케이블(800)의 코어(810)는 상기 반도체 소자(400)의 발광 애퍼쳐(130) 위에 정렬되어 배치될 수 있다. 상기 코어(810)의 직경은 상기 발광구조물(110)의 상기 발광 애퍼쳐(130)의 직경에 비해 더 크게 제공될 수 있다. 예로서, 상기 광 케이블(800)은 접착층에 의하여 상기 가이드부(200)에 결합될 수 있다.

실시 예에 따른 광 전송 장치(900)에 의하면, 상기 발광 애퍼쳐(130)의 광 출사면으로부터 상기 코어(810)의 빔 입사면까지의 거리(ℓ)는 상기 [수학식 1]에 의하여 산출된 최대 거리(x)에 비해 작게 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 발광 애퍼쳐(130)로부터 발광되는 빔이 손실 없이 상기 코어(810)에 모두 입사될 수 있게 된다.

한편, 도 29는 본 발명의 실시 예에 따른 광 전송 모듈의 다른 예를 나타낸 도면이다. 도 29를 참조하여 실시 예에 따른 광 전송 모듈을 설명함에 있어, 도 1 내지 도 28을 참조하여 설명된 내용과 중복되는 사항에 대해서는 설명이 생략될 수 있다.

도 29에 도시된 광 전송 모듈(700)은 4 개의 채널을 갖는 광 전송 장치에 적용되는 경우를 나타낸 것이다. 실시 예에 따른 광 전송 모듈(700)이 4 개의 채널을 갖는 경우, 상기 회로기판(300) 위에 4 개의 반도체 소자(410, 420, 430, 440)가 배치될 수 있다. 예로서, 상기 반도체 소자(410, 420, 430, 440)는 도 1 내지 도 27을 참조하여 설명된 반도체 소자 중의 어느 하나일 수 있다.

상기 회로기판(300)에 배치되는 상기 반도체 소자의 수는 채널 수에 대응되도록 배치될 수 있다. 상기 회로기판(300)에 배치되는 반도체 소자의 개수는 채널 수에 대응되어 3 개 이하로 배치될 수도 있으며, 5 개 이상으로 배치될 수도 있다. 예로서, 상기 광 전송 모듈(700)이 8 개의 채널을 갖는 광 전송 장치에 적용되는 경우, 8 개의 반도체 소자가 상기 회로기판(300)에 배치될 수 있다. 상기 복수의 반도체 소자(410, 420, 430, 440)는 상기 회로기판(300) 위에 배치될 수 있고, 예로서 제1 방향 및 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 정렬된 m*n 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 또한, 상기 복수의 반도체 소자(410, 420, 430, 440)는 하나의 방향으로 정렬되어 배치될 수도 있다.

한편, 이상에서 도 1 내지 도 29를 참조하여 설명된 실시 예는, 광 전송 모듈이 빔을 제공하는 반도체 소자를 포함하는 것으로 설명됨으로써, 광 신호를 제공하는 광 전송 모듈 및 광 전송 장치의 입장에서 설명이 전개되었다. 그러나, 이상에서 설명된 광 전송 모듈은 발광 소자가 아닌 수광 소자의 반도체 소자를 포함하도록 구현될 수도 있다. 즉, 반도체 소자가 포토 다이오드와 같은 수광 소자로 구현될 수 있으며, 이에 따라 실시 예에 의하면 광 신호를 수신하는 광 전송 모듈 및 광 전송 장치가 제공될 수 있다.

그러면, 도 30 및 도 31을 참조하여 실시 예에 따른 광 전송 모듈 및 광 전송 장치에 적용되는 반도체 소자의 예를 설명하기로 한다. 도 30은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자를 나타낸 평면도이고, 도 31은 도 30에 도시된 반도체 소자의 E-E 선에 따른 단면도이다.

실시 예에 따른 반도체 소자(1100)는, 도 30 및 도 31에 도시된 바와 같이, 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 반도체 소자일 수 있다.

상기 반도체 소자(1100)는 발광구조물(1110), 제1 전극(1120), 제2 전극(1160)을 포함할 수 있다.

상기 제1 전극(1120)은 접착층(1121), 기판(1123), 제1 도전층(1125)을 포함할 수 있다.

상기 접착층(1121)은 유테틱 본딩이 가능한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 접착층(1121)은 AuSn, NiSn 또는 InAu 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 기판(1123)은 전도성 기핀으로 제공될 수 있다. 상기 기판(1123)은 구리(Cu), 금(Au), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: Si, Ge, AlN, GaAs, ZnO, SiC 등)를 포함하는 전도성 물질 중에서 선택된 적어도 하나로 제공될 수 있다. 상기 기판(1123)은 다른 예로서, 전도성 시트로 제공될 수 있다.

한편, 상기 기판(1123)이 GaAs와 같은 적절한 캐리어 웨이퍼로 제공될 경우, 상기 기판(1123)에서 상기 발광구조물(110)이 성장될 수 있다. 이와 같은 경우에, 상기 접착층(1121)은 생략될 수 있다.

상기 제1 도전층(1125)은 상기 기판(1123) 아래에 배치될 수 있다. 상기 제1 도전층(1125)은 Ti, Ru, Rh, Ir, Mg, Zn, Al, In, Ta, Pd, Co, Ni, Si, Ge, Ag 및 Au와 이들의 선택적인 합금 중에서 선택되어 단층 또는 다층으로 제공될 수 있다.

상기 발광구조물(1110)은 제1 전극(1120) 상에 배치된 제1 반도체층(1111), 활성층(1113), 애퍼쳐층(1114), 제2 반도체층(1115)을 포함할 수 있다. 상기 발광구조물(1110)은 복수의 화합물 반도체층으로 성장될 수 있다. 상기 복수의 화합물 반도체층은 전자빔 증착기, PVD(physical vapor deposition), CVD(chemical vapor deposition), PLD(plasma laser deposition), 이중형의 열증착기(dual-type thermal evaporator) 스퍼터링(sputtering), MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) 등에 의해 형성될 수 있다.

상기 제1 반도체층(1111)은 제1 도전형의 도펀트가 도핑된 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 제공될 수 있다. 예컨대 상기 제1 반도체층(1111)은 GaAs, GaAl, InP, InAs, GaP를 포함하는 그룹 중 하나일 수 있다. 상기 제1 반도체층(1111)은 예컨대, AlxGa1-xAs(0<x<1)/AlyGa1-yAs(0<y<1)(y<x)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 제공될 수 있다. 상기 제1 반도체층(1111)은 제1 도전형의 도펀트 예컨대, Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑된 n형 반도체층이 될 수 있다. 상기 제1 반도체층(1111)은 서로 다른 반도체층을 교대로 배치하여 λ/4n 두께를 갖는 DBR(Distributed Bragg Reflector)일 수 있다.

상기 활성층(1113)은 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 제공될 수 있다. 예컨대 상기 활성층(1113)은 GaAs, GaAl, InP, InAs, GaP를 포함하는 그룹 중 하나일 수 있다. 상기 활성층(1113)은 다중 우물 구조로 구현된 경우, 상기 활성층(1113)은 교대로 배치된 복수의 우물층과 복수의 장벽층을 포함할 수 있다. 상기 복수의 우물층은 예컨대, InpGa1-pAs (0≤≤p≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 제공될 수 있다. 상기 장벽층은 예컨대, InqGa1-qAs (0≤≤q≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 배치될 수 있다.

상기 애퍼쳐층(1114)은 상기 활성층(1113) 상에 배치될 수 있다. 상기 애퍼쳐층(1114)은 중심부에 원형의 개구부가 포함될 수 있 다. 상기 애퍼쳐층(1114)은 활성층(1113)의 중심부로 전류가 집중되도록 전류이동을 제한하는 기능을 포함할 수 있다. 즉, 상기 애퍼쳐층(114)은 공진 파장을 조정하고, 활성층(1113)으로부터 수직 방향으로 발광하는 빔 각을 조절 할 수 있다. 상기 애퍼쳐층(1114)은 SiO2 또는 Al2O3와 같은 절연 물질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 애퍼쳐층(1114)은 상기 활성층(1113), 제1 및 제2 반도체층(1111, 1115)보다 높은 밴드 갭을 가질 수 있다.

상기 제2 반도체층(1115)은 제2 도전형의 도펀트가 도핑된 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 제공될 수 있다. 예컨대 상기 제2 반도체층(1115)은 GaAs, GaAl, InP, InAs, GaP를 포함하는 그룹 중 하나일 수 있다. 상기 제2 반도체층(1115)은 예컨대, AlxGa1-xAs(0<x<1)/AlyGa1-yAs(0<y<1)(y<x)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 제2 반도체층(1115)은 제2 도전형의 도펀트 예컨대, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba와 같은 p형 도펀트를 갖는 p형 반도체층일 수 있다. 상기 제2 반도체층(1115)은 서로 다른 반도체층을 교대로 배치하여 λ/4n 두께를 갖는 DBR일 수 있다. 상기 제2 반도체층(1115)은 상기 제1 반도체층(1111) 보다 낮은 반사율을 포함할 수 있다. 예컨대 상기 제1 및 제2 반도체층(1111, 1115)은 90% 이상의 반사율에 의해 수직 방향으로 공진 캐비티를 형성할 수 있다. 이때, 광은 상기 제1 반도체층(1111)의 반사율보다 낮은 상기 제2 반도체층(1115)을 통해서 외부로 방출될 수 있다.

실시 예의 반도체 소자(1100)는 발광구조물(1110) 상에 제공된 제2 도전층(1140)을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전층(1140)은 제2 반도체층(1115) 상에 배치되고, 발광영역(EA) 의 가장자리를 따라 배치될 수 있다. 상기 제2 도전층(1140)은 상부 방향에서 보았을 때 원형 링 타입일 수 있다. 상기 제2 도전층(1140)은 오믹 접촉 기능을 포함할 수 있다. 상기 제2 도전층(1140)은 제2 도전형의 도펀트가 도핑된 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 예컨대 상기 제2 도전층(1140)은 GaAs, GaAl, InP, InAs, GaP를 포함하는 그룹 중 하나일 수 있다. 상기 제2 도전층(1140)은 제2 도전형의 도펀트 예컨대, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba와 같은 p형 도펀트를 갖는 p형 반도체층일 수 있다.

실시 예의 반도체 소자(1100)는 발광구조물(1110) 상에 제공된 보호층(1150)을 포함할 수 있다. 상기 보호층(1150)은 상기 제2 반도체층(1115) 상에 배치될 수 있다. 상기 보호층(1150)은 상기 발광영역(EA)과 수직 방향으로 중첩될 수 있다.

실시 예의 반도체 소자(1100)는 절연층(1130)을 포함할 수 있다. 상기 절연층(1130)은 상기 발광구조물(1110) 상에 배치될 수 있다. 상기 절연층(1130)은 Al, Cr, Si, Ti, Zn, Zr를 포함하는 그룹 중에서 선택된 물질의 산화물, 질화물, 불화물, 황화물 등 절연물질 또는 절연성 수지를 포함할 수 있다. 상기 절연층(1130)은 예컨대, SiO2, Si3N4, Al2O3, TiO2 를 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 물질로 제공될 수 있다. 상기 절연층(1130)은 단층 또는 다층으로 제공될 수 있다.

상기 제2 전극(1160)은 상기 제2 도전층(1140) 및 상기 절연층(1130) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 전극(1160)은 상기 제2 도전층(1140)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 전극(1160)은 Ti, Ru, Rh, Ir, Mg, Zn, Al, In, Ta, Pd, Co, Ni, Si, Ge, Ag, Au를 포함하는 그룹 중에서 선택된 단일 물질 또는 이들의 합금으로 제공될 수 있다. 또한 상기 제2 전극(1160)은 단층 또는 다층으로 제공될 수 있다.

이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시 예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시 예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 특허청구범위에서 설정하는 실시 예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 발광구조물
105 기판
110 제1 도전형 DBR층
115 활성층
117 애퍼쳐층
120 제2 도전형 DBR층
130 발광 애퍼쳐
140 절연층
150 제1 전극
155 제1 전극패드
160 제2 전극
165 제2 전극패드
200 가이드부
210 제1 가이드부
220 제2 가이드부
230 지지부
300 회로기판
310 연성기판
320 메인기판
400 반도체 소자
700 광 전송 모듈
800 광 케이블
810 코어
820 클래딩
900 광 전송 장치

Claims

제1 도전형 DBR층, 제2 도전형 DBR층, 상기 제1 도전형 DBR층과 상기 제2 도전형 DBR층 사이에 배치된 활성층을 포함하는 발광구조물;
상기 발광구조물의 상부 면 위에 배치된 가이드부; 및
상기 발광구조물 위에 배치되며, 상기 제1 도전형 DBR층에 전기적으로 연결된 제1 전극을 포함하고,
상기 발광구조물은 상기 발광구조물의 상부 면에 수직한 방향으로 빛을 방출하는 발광 애퍼쳐를 포함하고,
상기 가이드부는 상기 발광 애퍼쳐의 직경에 비해 더 큰 직경을 갖는 관통홀을 제공하고, 상기 관통홀은 상기 발광 애퍼쳐 위에 제공되며,
상기 가이드부는 상기 제1 전극의 상부 면 위에 배치된 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자.
삭제
제1항에 있어서,
상기 발광구조물 위에 배치되며, 상기 제2 도전형 DBR층에 전기적으로 연결된 제2 전극을 더 포함하고,
상기 가이드부는 상기 제1 전극의 상부 면과 상기 제2 전극의 상부 면에 접촉되어 배치된 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자.
제3항에 있어서,
상기 가이드부는 상기 제1 전극이 연결된 제1 전극패드를 노출시키는 제1 개구부와, 상기 제2 전극이 연결된 제2 전극패드를 노출시키는 제2 개구부를 포함하는 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자.
제1항에 있어서,
상기 발광 애퍼쳐의 직경은 수 마이크로 미터 내지 수십 마이크로 미터이고, 상기 관통홀의 직경은 수십 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터인 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자.
제1항에 있어서,
상기 가이드부는 에폭시 몰딩 컴파운드, 블랙 에폭시 몰딩 컴파운드, 폴리이미드를 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 제공된 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자.
제1항에 있어서,
상기 관통홀은 상기 활성층의 폭에 비해 더 큰 직경으로 제공된 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자.
제1항에 있어서,
상기 가이드부의 두께는 수 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터인 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자.
제1 도전형 DBR층, 제2 도전형 DBR층, 상기 제1 도전형 DBR층과 상기 제2 도전형 DBR층 사이에 배치된 활성층을 포함하는 발광구조물; 및
상기 발광구조물의 상부 면 위에 배치된 가이드부;를 포함하고,
상기 발광구조물은 상기 발광구조물의 상부 면에 수직한 방향으로 빛을 방출하는 발광 애퍼쳐를 포함하고,
상기 가이드부는 상기 발광 애퍼쳐의 직경에 비해 더 큰 직경을 갖는 관통홀을 제공하고, 상기 관통홀은 상기 발광 애퍼쳐 위에 제공되며,
상기 가이드부는 제1 가이드부와 상기 제1 가이드부 위에 배치된 제2 가이드부를 포함하고,
상기 제1 가이드부는 제1 두께와 제1 직경의 제1 관통홀을 갖고,
상기 제2 가이드부는 상기 제1 두께에 비해 더 두꺼운 제2 두께와 상기 제1 직경에 비해 더 큰 제2 직경의 제2 관통홀을 갖는 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자.
제9항에 있어서,
상기 제1 가이드부와 상기 제2 가이드부는 동일 재질로 형성된 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자.
제9항에 있어서,
상기 제1 가이드부와 상기 제2 가이드부는 서로 다른 재질로 형성된 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자.
제11항에 있어서,
상기 제1 가이드부는 폴리이미드로 형성되고, 상기 제2 가이드부는 블랙 에폭시 몰딩 컴파운드로 형성된 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자.
제9항에 있어서,
상기 제1 가이드부의 상기 제1 직경의 제1 관통홀이 상기 발광구조물의 상기 발광 애퍼쳐의 직경에 비해 더 큰 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자.
제9항에 있어서,
상기 제1 가이드부의 상기 제1 두께는 수 마이크로 미터이고,
상기 제2 가이드부의 상기 제2 두께는 수 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터인 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자.
제1 도전형 DBR층, 제2 도전형 DBR층, 상기 제1 도전형 DBR층과 상기 제2 도전형 DBR층 사이에 배치된 활성층을 포함하는 발광구조물;
상기 발광구조물의 상부 면 위에 배치된 가이드부; 및
상기 발광구조물 위에 배치된 지지부를 포함하고,
상기 발광구조물은 상기 발광구조물의 상부 면에 수직한 방향으로 빛을 방출하는 발광 애퍼쳐를 포함하고,
상기 가이드부는 상기 발광 애퍼쳐의 직경에 비해 더 큰 직경을 갖는 관통홀을 제공하고, 상기 관통홀은 상기 발광 애퍼쳐 위에 제공되며,
상기 지지부는 상기 발광 애퍼쳐의 직경에 비해 더 크고, 상기 관통홀의 직경에 비해 더 작게 제공된 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자.
제15항에 있어서,
상기 지지부는 상기 발광구조물 위에 폐루프를 이루도록 배치되고,
상기 지지부의 두께는 수 마이크로 미터인 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자.
제1항 및 제3항 내지 제16항 중의 어느 한 항에 기재된 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자;
상기 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자 아래에 배치되고, 상기 제1 도전형 DBR층과 상기 제2 도전형 DBR층에 전기적으로 연결된 회로기판;
을 포함하는 광 전송 모듈.
제17항에 기재된 광 전송 모듈;
상기 광 전송 모듈의 상기 가이드부에 결합되어 상기 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자로부터 방출되는 빛을 입사 받는 광 케이블;
을 포함하는 광 전송 장치.
제18항에 있어서,
상기 광 케이블은 코어와 상기 코어 둘레에 배치된 클래딩을 포함하고,
상기 코어의 직경은 상기 발광구조물의 상기 발광 애퍼쳐의 직경에 비해 더 큰 광 전송 장치.
제19항에 있어서,
상기 수직 캐비티 표면 방출 레이저 반도체 소자의 빔 출사면으로부터 상기 코어의 빔 입사면까지의 거리는 십 마이크로 미터 이하인 광 전송 장치.