KR19980050451A - Fabrication method of thinner waveguide using wet etching method - Google Patents

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KR19980050451A
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이상민
오광룡
안주헌
김정수
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양승택
한국전자통신연구원
이준
한국전기통신공사
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Abstract

광통신에 사용되는 반도체 레이저 및 반도체 스위치 등과 같이 소자의 입출력단의 광도파로와 광섬유 사이의 연결 부위가 많은 소자에 있어서, 결합부의 광 결합효율을 높이는 것은 매우 중요한 기술이다.In devices with many connection sites between optical waveguides and optical fibers at the input / output ends of devices, such as semiconductor lasers and semiconductor switches used in optical communication, it is very important to increase the optical coupling efficiency of the coupling portion.

본 발명은 선택적 식각법을 이용하여 점차 가늘어지는 도파로를 만드는 방법에 관한 것이다. 특히 선택적 식각시에 식각마스크의 폭을 서서히 좁혀 주고 실제 마스크 폭 보다 더 좁은 형상이 구현되도록 일정정도 과도한 식각을 수행함으로써 도파로의 폭과 두께를 동시에 가늘어지도록 만들 수 있기 때문에 넓은 면적에 균일하게 적용할 수 있을 뿐만아니라 재현성 및 경제성 측면에서의 문제점도 해결할 수 있는 방법이다.The present invention relates to a method of making a tapered waveguide using a selective etching method. Particularly, the selective width and thickness of the waveguide can be made thinner by narrowing the width of the etch mask gradually and making the shape narrower than the actual mask width. Not only can it solve the problems in terms of reproducibility and economics.

Description

습식 식각법을 이용한 점차 가늘어지는 도파로의 제조 방법Fabrication method of thinner waveguide using wet etching method

본 발명은 반도체 레이저와 같은 반도체 광도파로 소자에 관한 것으로, 특히 와 광섬유와의 패키지시 광 결합효율을 개선하기 위한 도파로 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor optical waveguide devices such as semiconductor lasers, and more particularly to a method for manufacturing a waveguide for improving optical coupling efficiency when packaged with an optical fiber.

반도체 레이저와 같은 반도체 광도파로 소자를 모듈화 하기 위하여, 광섬유와의 패키지는 모듈의 성능 및 가격을 결정 짓는 중요한 공정 단계 중의 하나이다. 반도체 광도파로 소자로부터 방출되는 빔의 크기는 작고 방사각이 큰 반면, 광섬유의 도파빔은 크기가 크고 방사각이 작다. 이러한 도파빔의 불일치로 인해 광섬유와의 패키지시 광 결합효율이 낮아지는 결과를 초래하게 된다.In order to modularize semiconductor optical waveguide devices such as semiconductor lasers, packaging with optical fibers is one of the important process steps that determine the performance and price of a module. While the size of the beam emitted from the semiconductor optical waveguide device is small and the radiation angle is large, the waveguide beam of the optical fiber is large and the radiation angle is small. Due to the mismatch of the waveguide beams, the optical coupling efficiency is lowered when packaging with the optical fiber.

따라서, 반도체 레이저로부터 방출되는 광을 최대한으로 광섬유에 결합시키기 위하여, 일반적으로 렌즈를 이들 사이에 삽입시켜 빔의 모양이 서로 일치하도록 조절하여 결합률을 증대시킨다.Therefore, in order to couple the light emitted from the semiconductor laser to the optical fiber as much as possible, a lens is generally inserted therebetween to adjust the shape of the beam to match each other to increase the coupling rate.

그러나, 이러한 방법은 모듈의 제조 단가를 높일 뿐만 아니라 신뢰도 및 수율을 낮추는 요인이 되기도 한다. 특히, 여러 개의 입출력 광도파로가 좁게 형성되어 있는 광스위치 및 어레이 광원 등과 같은 경우에는 여러 개의 광섬유를 동시에 정렬시켜 패키지를 하여야 하므로, 렌즈를 삽입시키는 것은 원리적으로 불가능하다.However, this method not only increases the manufacturing cost of the module but also lowers the reliability and yield. In particular, in the case of an optical switch and an array light source in which several input / output optical waveguides are narrowly formed, several optical fibers must be aligned and packaged at the same time, so it is impossible to insert a lens in principle.

이를 해결하는 방법 중의 하나로, 광섬유 끝에 광섬유 자체로 렌즈를 형성시킴으로써 광섬유의 접속각을 증가시키는 방법이 이용된다.As one method of solving this problem, a method of increasing the connection angle of an optical fiber by forming a lens with the optical fiber itself at the end of the optical fiber is used.

그러나, 이 방법만으로는 결합효율의 개선에 한계가 있으며, 어레이 소자의 경우에는 적용의 어려움이 있다. 따라서, 단면이 수직으로 절단된 단일모드 광섬유와 직접 패키지를 하기 위해서는 광도파로 소자의 도파로 형태를 변형시키는 방법이 고려되어야 한다.However, this method alone has a limitation in improving the coupling efficiency, and there is a difficulty in applying the array device. Therefore, in order to directly package a single mode optical fiber whose cross section is vertically cut, a method of modifying the waveguide shape of the optical waveguide device should be considered.

즉, 반도체 레이저와 같은 반도체 광도파로 소자로 빔의 크기가 작고 방사 각이 큰 InP계 및 GaAs계의 반도체 도파로는 클래딩층과 코아층의 굴절률 차이가 0.1∼0.3 정도로 매우 크기 때문에, 단일 모드를 만족시키는 도파로의 폭과 두께는 각각 1∼2 μm, 0.1∼0.3 μm 정도로 작아지며 도파빔의 크기도 이에 준하여 2∼3 μm 정도로 작게 나타난다. 따라서, 반도체 도파로 내에서 방출되는 빔의 모양을 광섬유의 도파빔 모양과 유사하도록 하는 모드 변환기의 영역이 요구되어진다. 이러한 모드변환기의 가장 일반적인 구조로는 도파로의 입출력단 부분의 코아층을 도파로 접합 방향에 수직하게 또는 수평 방향으로 코아층을 점점 가늘게 또는 좁게 하여, 도파되는 빔의 모양을 확장시켜 광섬유와의 빔 모양과 유사하게 조절하여 광 결합효율을 높이는 방법이다.In other words, semiconductor light waveguide devices such as semiconductor lasers have a small beam size and a large radiation angle. InP and GaAs semiconductor waveguides have a large refractive index difference between the cladding layer and the core layer of 0.1 to 0.3, which satisfies the single mode. The width and thickness of the waveguide to be made are as small as 1 to 2 μm and 0.1 to 0.3 μm, respectively, and the size of the waveguide beam is also as small as 2-3 μm. Thus, there is a need for an area of the mode converter that allows the shape of the beam emitted within the semiconductor waveguide to be similar to the shape of the waveguide beam of the optical fiber. The most common structure of such a mode converter is that the core layer at the input / output end portion of the waveguide is made thinner or narrower in the direction perpendicular to the waveguide bonding direction or in the horizontal direction, thereby extending the shape of the waveguided beam to form a beam shape with the optical fiber. It is a method to increase the optical coupling efficiency by adjusting similarly to.

이와 같이, 도파로의 코아층을 얇게하는 방법으로 종래에 제안된 방법으로는 다중 선택적 식각 방법, 선택적 성장 방법 및 그늘 마스크를 이용한 성장 방법이 제시되어 있다.As such, the method proposed in the related art as a method of thinning the core layer of the waveguide has been proposed a multi-selective etching method, a selective growth method and a growth method using a shade mask.

이를 구체적으로 살펴보면, 먼저 다중 선택적 식각방법(multiple etching method using selective etchant)은 도파로의 코아층을 선택적 식각이 가능한 여러개의 중간층을 포함하도록 성장시킨 후, 여러번의 식각 공정에 의해 서서히 두께가 얇아지도록 하는 방법으로, 도 1A∼도 1F에 상세히 설명되어 있다. 도 1A에 도시된 바와 같이, InP 기판(1) 상에 InGaAsP층(도파로 코아)(2)과 얇은 InP층(식각 정지용 박막)(1a)을 번갈아 성장시킨 후, 도1B와 같이 일반적인 노광 방법으로 포토레지스트 형상(3a)을 만든 후, 노출된 InGaAsP층만을 선택적으로 식각하는 인산 및 과산화수소 용액을 이용하여 최상부의 InGaAsP층(2)을 식각한다. 그리고, 도 1C에 나타난 바와 같이 인산 및 염산 용액을 이용하여 InP층을 선택적으로 식각하고, 도 1D와 같이 새로운 포토레지스트 형상(3b)을 만든 후, 그 다음의 InGaAsP층(2)을 선택적으로 식각하고 도 1E와 같이, 다시 그 다음의 InP층(1a)를 선택적으로 식각한다. 그리고, 계속적으로 이러한 식각 공정을 반복하여 최종적으로 도 1F와 같은 도파로 구조를 형성한다.In detail, first, the multiple etching method using selective etchant grows the core layer of the waveguide to include a plurality of intermediate layers capable of selective etching, and then gradually thins the thickness by several etching processes. The method is described in detail in FIGS. 1A-1F. As shown in FIG. 1A, an InGaAsP layer (waveguide core) 2 and a thin InP layer (etch stop thin film) 1a are alternately grown on the InP substrate 1, and then, as shown in FIG. After the photoresist shape 3a is formed, the top InGaAsP layer 2 is etched using a phosphoric acid and hydrogen peroxide solution that selectively etches only the exposed InGaAsP layer. Then, as shown in FIG. 1C, the InP layer is selectively etched using a phosphoric acid and hydrochloric acid solution, a new photoresist shape 3b is formed as shown in FIG. 1D, and the next InGaAsP layer 2 is selectively etched. 1E, the next InP layer 1a is selectively etched again. Subsequently, the etching process is repeated to finally form a waveguide structure as shown in FIG. 1F.

그러나, 상기 종래의 다중 선택적 식각 방법은 식각 단면에서의 광반사 및 산란 손실을 적게 하기 위해서 다수의 중간층이 필요하고 또한 그에 따라 많은 다단계 식각 공정이 요구되므로 제조상의 어려움이 있다.However, the conventional multi-selective etching method has manufacturing difficulties because it requires a plurality of intermediate layers in order to reduce light reflection and scattering loss in the etching cross section, and also requires many multi-step etching processes.

도 2에 도시된 선택적 성장방법(selective area growth method)은, 박막 성장이 일어나는 반도체 표면(21)의 일부에 유전체 박막, 즉 SiNx 또는 SiO2박막(22)을 형성하여, 이 유전체 박막 주위에서의 박막(23) 성장 속도가 유전체 박막이 없는 영역에 비해 증가되는 성질을 이용한 것이다(도2의 A 참조). 따라서 점점 얇아지는 도파로를 만들기 위해서는 도파로의 주된 부분으로 두께가 일정한 부분은 선택적 성장을 하고 얇아지는 영역은 일반적인 성장을 해야 한다.The selective area growth method shown in FIG. 2 forms a dielectric thin film, i.e., a SiNx or SiO 2 thin film 22, on a portion of the semiconductor surface 21 where thin film growth takes place, The growth rate of the thin film 23 is increased compared to the region without the dielectric thin film (see A of FIG. 2). Therefore, in order to make the waveguide thinner and thinner, the main part of the waveguide needs to grow selectively, and the thinner area must grow in general.

그러나, 이러한 종래의 선택적 성장방법은 그 성장 특성상 일반적인 박막 성장에 비해 박막이 불균일하고 격자 정합을 이루기 어렵기 때문에 양질의 도파로 특성을 얻기가 어려워진다.However, in the conventional selective growth method, it is difficult to obtain high-quality waveguide characteristics because the thin film is nonuniform and hard to achieve lattice matching, compared to the general thin film growth.

끝으로, 종래의 그늘 마스크를 이용한 성장방법(shadow masked growth)은 박막을 성장시킬 반도체 표면(31) 상에 InGaAs층(32)을 형성한 후, InP(31a)를 이용하여 마스크 형상을 제조한 후 상기 도파로층을 성장시킨다. 이 경우, 성장 원료 기체가 유입되는 영역에 비해 실제 성장되는 영역의 표면적이 상대적으로 넓고 또한 비평면 형상이 존재하는 경우 원료 기체의 이동이 제한을 받게 되어, 마스크 형상 내부에서의 반도체 박막의 성장속도가 감소하게 되는 원리를 이용한 것이다. 도 3A는 도파로층을 성장시키기 전에 형성된 그늘 마스크의 형상(B)을 나타내고 있다. 도 3B는 그늘 마스크가 열려진 영역(B')보다 그 아래 도파로층이 성장될 영역(B)이 더 넓기 때문에, 마스크 위에서 성장된 도파로층(31a)보다 얇은 도파로층(31b)이 성장된 것을 보여준다.Finally, in the conventional shadow masked growth method (shadow masked growth) to form a mask shape using the InP (31a) after forming the InGaAs layer 32 on the semiconductor surface 31 to grow a thin film. After the growth of the waveguide layer. In this case, if the surface area of the actual growth region is relatively large compared to the region into which the growth source gas is introduced, and the non-planar shape is present, the movement of the source gas is restricted, and thus the growth rate of the semiconductor thin film inside the mask shape is increased. Is to use the principle that is reduced. 3A shows the shape B of the shade mask formed before growing the waveguide layer. 3B shows that the waveguide layer 31b thinner than the waveguide layer 31a grown on the mask is grown because the region B in which the waveguide layer is to be grown is wider than the area B 'where the shade mask is opened. .

그러나, 이때 마스크 형상 내부에서 성장되는 박막의 성질을 좋게 하기 위하여 일반적으로 마스크와 기판 사이의 중간층을 약 5∼6 μm 정도로 두껍게 해주어야 하는 단점이 있다.However, in this case, in order to improve the properties of the thin film grown inside the mask shape, there is a disadvantage in that the thickness of the intermediate layer between the mask and the substrate is generally about 5 to 6 μm.

본 발명은, 광도파로 소자의 입출력단의 도파로 구조를 개선하여 광섬유와의 광 결합효율을 증가시켜 모듈의 성능을 향상시킴과 동시에 저렴한 광 모듈을 제조할 수 있는 방법을 제시하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to improve a waveguide structure of an input / output terminal of an optical waveguide device to increase optical coupling efficiency with an optical fiber, thereby improving the performance of the module and at the same time providing a method for manufacturing an inexpensive optical module.

도 1A 내지 도 1F는 다중 선택적 식각법에 의해 점차 얇아지는 종래 도파로 구조의 제조 공정을 나타내는 단면도;1A to 1F are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a conventional waveguide structure gradually thinned by multiple selective etching;

도 2는 선택적 성장법에 의해 점차 얇아지는 종래 도파로 구조를 나타내는 단면도;2 is a cross-sectional view showing a conventional waveguide structure gradually thinned by a selective growth method;

도 3A 및 도 3B는 그늘진 마스크를 이용한 성장법에 의해 점차 얇아지는 종래 도파로 구조의 제조 공정 단면도;3A and 3B are sectional views of a manufacturing process of a conventional waveguide structure gradually thinned by a growth method using a shaded mask;

도 4A 내지 도 4G는 습식 식각 및 이온성 식각법에 의해 폭과 두께가 동시에 가늘어지는 도파로 구조의 제조 공정 단면도이다.4A to 4G are cross-sectional views of a manufacturing process of a waveguide structure in which width and thickness are thinned at the same time by wet etching and ionic etching.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawings

41 : InP층 42 : InGaAsP층41 InP layer 42 InGaAsP layer

43 : InGaAs층 44 : SiNX43 InGaAs layer 44 SiN X layer

본 발명은 선택적 식각시 식각될 영역의 폭이 점차 좁아지는 식각 마스크를 이용하여 일정 정도 과도한 식각을 함으로써 폭이 상대적으로 좁은 영역에서는 두께 방향으로 식각이 일어나도록 하는 제조 방법으로써, 일반적으로 선택적 식각은 서로 다른 물질에 대해 식각 속도가 큰 차이를 나타낼 때 가능하다. 이것은 특정한 식각 물질과 식각되는 물질 사이의 반응성의 차이 때문에 일어난다. 반도체 광소자, 특히 본 발명에서 다루고자 하는 반도체 도파로의 경우에 도파로 코아층은 InGaAsP층으로 구성되고, 도파로의 코아를 둘러싸고 있는 클래드층은 InP로 이루어져 있다. 이들 두 물질, 즉 InGaAsP와 InP에 대해서는 다음과 같은 선택적 식각 용액이 존재한다. 우선, InGaAsP만을 식각하고자 하는 경우에는 H3PO4와 H2O2를 5대 1의 비율로 혼합한 용액을 사용한다. 그리고, InP만을 식각하고자 하는 경우에는 H3PO4와 HCl을 5대 1의 비율로 혼합한 용액을 사용한다. 이 경우에 각각의 식각 용액애 대해 식각되는 물질은 약 500Å/초 정도의 비교적 빠른 속도로 식각이 이루어지지만, 반대로 각각 상대의 물질에 대해서는 거의 식각이 일어나지 않는다. 따라서, 위의 식각 용액은 매우 좋은 식각 선택성을 갖기 때문에 상기 종래 기술로 언급한 바 있는, 다중 선택적 식각법과 같은 제조 방법을 실현할 수 있다. 이에 반해, HBr계 용액은 InP와 InGaAsP에 대하여 식각율의 차이는 약간 있으나 선택적 식각의 특성은 없다.The present invention is a manufacturing method that the etching occurs in the thickness direction in a relatively narrow area by using a certain amount of excessive etching by using an etching mask in which the width of the region to be etched gradually becomes narrow during selective etching, generally selective etching is This is possible when there is a large difference in etching rates for different materials. This occurs because of the difference in reactivity between the specific etchant and the material being etched. In the case of a semiconductor optical device, in particular, a semiconductor waveguide to be dealt with in the present invention, the waveguide core layer is composed of an InGaAsP layer, and the cladding layer surrounding the core of the waveguide is composed of InP. For these two materials, InGaAsP and InP, the following selective etching solutions exist. First, when only InGaAsP is to be etched, a solution obtained by mixing H 3 PO 4 and H 2 O 2 in a ratio of 5 to 1 is used. In order to etch only InP, a solution obtained by mixing H 3 PO 4 and HCl in a ratio of 5 to 1 is used. In this case, the material etched for each etching solution is etched at a relatively fast rate of about 500 kW / sec, but on the contrary, almost no etching occurs for each other. Therefore, since the above etching solution has very good etching selectivity, it is possible to realize a manufacturing method, such as the multiple selective etching method, which has been mentioned in the prior art. In contrast, the HBr-based solution has a slight difference in etch rate with respect to InP and InGaAsP, but has no characteristic of selective etching.

실제 광소자의 도파로를 형상화할 때, 이러한 두 가지의 용액을 이용한 습식식각이 적절히 사용되어져 왔다. 요즈음에는 도파로의 형상화에 반응성 이온 식각법이 이용되고 있는데, 이는 습식 식각이 수직 방향뿐만 아니라 수평 방향으로도 일어나서 직사각형의 이상적인 도파로 구조를 구현할 수 없기 때문이다.In actual shaping of waveguides of optical devices, wet etching using these two solutions has been appropriately used. In recent years, reactive ion etching has been used to shape waveguides because wet etching occurs not only in the vertical direction but also in the horizontal direction, so that an ideal rectangular waveguide structure cannot be realized.

따라서, 본 발명은 상기 두 종류의 습식 식각 용액을 적절히 이용하여 도파로의 폭과 두께를 동시에 가늘어지게 하는 방법에 관한 것이다. 이 때, 도파로 영역이 직사각형 형상이 되지 않는 단점을 보완하기 위하여, 반응성 이온 식각법도 병행하기로 한다.Accordingly, the present invention relates to a method of simultaneously thinning the width and thickness of a waveguide by appropriately using the two types of wet etching solutions. In this case, in order to compensate for the disadvantage that the waveguide region does not become a rectangular shape, reactive ion etching is also performed in parallel.

본 발명에 따라, 도파로층을 포함한 다층 구조의 반도체 광집적 회로의 제조 방법으로, 상기 다층 구조의 상부에 제 1 패턴폭 및 상기 제 1 패턴폭보다 가늘고 테이퍼진 제 2 패턴으로 이루어진 제 1 식각 마스크를 형성하고 하부의 상기 다층 구조를 선택성 식각 용액으로 식각하여 도파로층의 두께가 점차 얇아지도록 형성하는 단계; 및 상기 제 1 식각 마스크를 제거하고 상기 식각 공정에 의해 형성된 다층 구조의 상부에 제 2 식각 마스크를 형성하여 하부층을 반응성 이온 식각함으로써, 상기 도파로층의 두께가 점차 얇아지면서 가늘어지는 도파로를 형성하는 단계를 포함한다.According to the present invention, a method for manufacturing a semiconductor optical integrated circuit having a multilayer structure including a waveguide layer, the first etching mask consisting of a first pattern width and a second pattern tapered than the first pattern width on top of the multilayer structure Forming a lower portion of the waveguide layer by etching the multilayer structure below with a selective etching solution; And removing the first etch mask and forming a second etch mask on top of the multilayer structure formed by the etching process to etch the lower layer to form reactive waveguides, thereby forming a waveguide that becomes thinner and thinner. It includes.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

먼저, 도 4A를 참조하면 InP 기판(41) 위에 InGaAsP 도파로층(42), InP층(41a) 및 InGaAs층(43)을 성장시킨다. 그 위에 SiNx층(44)을 성장시킨 후, 패터닝을 하여 그 폭이 4 μm에서 1 μm까지 서서히 좁아지도록 형상화한다. 식각을 수행하는 순서는 우선 H3PO4와 H2O2를 5대 1의 비율로 혼합한 용액을 사용하여, 도 4B와 같이 폭이 1 μm인 영역 아래의 InGaAs가 거의 없어질 때까지 식각한다. 그 다음, 도 4C와 같이 반응성 이온 식각 또는 H3PO4와 HCl을 5대 1의 비율로 혼합한 용액을 사용하여 InP층(41a)을 식각한다. 도 4D에서는, 선택적 식각 특성이 없는 HBr 용액을 사용하여 식각을 한다. 이 때, HBr 용액에 대하여 식각 속도가 상대적으로 빠른 InGaAs층(43)이 먼저 제거되고 폭이 지극히 좁아진 영역부터 InP층(41a)의 표면이 들어나면서 InP층의 두께가 식각에 의하여 점차 얇아지게 된다. 현미경으로 관찰하면서 도파로 끝부분의 InP층(41a)의 형상이 어느 정도 형성되면 식각을 중지하고, SiNx 마스크층(44)을 제거한다(도 4E). 도 4F와 같이, 마스크 없이 반응성 이온 식각을하여, InGaAs층(43)이 제거되고 동시에 얇아진 InP층으로 덮혀있던 영역은 도파로 코아인 InGaAsP층이 노출되면서 점차 얇아지는 형상이 된다. 도 4G와 같이, 다시 SiNx 마스크층(44a)을 성장시켜 실제 도파로 형상을 만든후, 반응성 이온 식각법으로 식각하여 도파로 형상을 만든 후 InP 도파로 클래드층을 성장하여 도파로를 제조한다.First, referring to FIG. 4A, an InGaAsP waveguide layer 42, an InP layer 41a, and an InGaAs layer 43 are grown on an InP substrate 41. After the SiNx layer 44 is grown thereon, patterning is performed so that its width gradually narrows from 4 m to 1 m. The etching process is performed by first using a solution of H 3 PO 4 and H 2 O 2 in a ratio of 5 to 1, until the InGaAs almost disappears from the 1 μm wide region as shown in FIG. 4B. do. Next, as shown in FIG. 4C, the InP layer 41a is etched by using reactive ion etching or a solution in which H 3 PO 4 and HCl are mixed at a ratio of 5 to 1. In FIG. 4D, etching is performed using HBr solution without selective etching characteristics. At this time, the InGaAs layer 43, which has a relatively high etching rate with respect to the HBr solution, is removed first, and the surface of the InP layer 41a enters from the region where the width is extremely narrow, and the thickness of the InP layer gradually becomes thinner by etching. . When observing under a microscope, when the shape of the InP layer 41a at the end of the waveguide is formed to some extent, the etching is stopped and the SiNx mask layer 44 is removed (FIG. 4E). As shown in FIG. 4F, the region where the InGaAs layer 43 is removed and covered with the thinned InP layer by the reactive ion etching without the mask becomes gradually thinner as the waveguide core InGaAsP layer is exposed. As shown in FIG. 4G, the SiNx mask layer 44a is grown again to form an actual waveguide shape, and then, a reactive waveguide is etched to form a waveguide shape, and then an InP waveguide clad layer is grown to manufacture a waveguide.

이렇게 점차 얇아짐과 동시에 좁아지도록 제조된 도파로는, 동일한 조건에서 한 번의 성장 과정을 통하여 평탄한 기판 위에 도파로층을 성장시키기 때문에 도파로층의 특성이 얇아지는 영역과 그렇지 않은 영역에서의 특성이 완전히 일치한다. 또한 단 한 번의 노광 공정으로 얇아지는 구조를 얻을 수 있으며 전체적으로는 두 번의 비교적 간단한 노광 공정으로 도파로 구조를 구현할 수 있으므로 제조가 매우 용이하다는 장점이 있다.The waveguide manufactured so as to become thinner and narrower in this manner, the growth of the waveguide layer on the flat substrate through a single growth process under the same conditions, so that the characteristics of the waveguide layer becomes thinner and the region is not exactly the same . In addition, the thinning structure can be obtained by only one exposure process, and the waveguide structure can be realized by two relatively simple exposure processes.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정된 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is common in the art that various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.

상술한 바와 같이 본 발명은 광도파로 소자의 입출력단의 도파로 구조를 개선하여 높은 광 결합효율을 얻음과 동시에, 모듈의 성능을 향상시키고 저렴하게 광 모듈을 제조할 수 있는 방법을 제시하였다. 이는 반도체 광집적회로 분야의 발전에 기여할 것으로 기대된다.As described above, the present invention provides a method of improving the waveguide structure of the input / output terminal of the optical waveguide device to obtain a high optical coupling efficiency, improving the performance of the module, and manufacturing the optical module at low cost. This is expected to contribute to the development of the semiconductor optical integrated circuit field.

Claims (9)

도파로층을 포함한 다층 구조의 반도체 광집적 회로의 제조 방법에 있어서, 상기 다층 구조의 상부에 제 1 패턴폭 및 상기 제 1 패턴폭보다 가늘고 테이퍼진 제 2 패턴으로 이루어진 제 1 식각 마스크를 형성하고 하부의 상기 다층 구조를 선택성 식각 용액으로 식각하여 도파로층의 두께가 점차 얇아지도록 형성하는 단계; 및 상기 제 1 식각 마스크를 제거하고 상기 식각 공정에 의해 형성된 다층 구조의 상부에 제 2 식각 마스크를 형성하여 하부층을 반응성 이온 식각함으로써, 상기 도파로층의 두께가 점차 얇아지면서 가늘어지는 도파로를 형성하는 단계를 포함하는 도파로 제조 방법.A method for manufacturing a semiconductor optical integrated circuit having a multilayer structure including a waveguide layer, the method comprising: forming a first etching mask having a first pattern width and a second pattern tapered and tapered than the first pattern width on an upper portion of the multilayer structure; Etching the multilayer structure with a selective etching solution to form a thickness of the waveguide layer gradually; And removing the first etch mask and forming a second etch mask on top of the multilayer structure formed by the etching process to etch the lower layer to form reactive waveguides, thereby forming a waveguide that becomes thinner and thinner. Waveguide manufacturing method comprising a. 제 1항에 있어서, 도파로층을 형성하는 단계; 상기 도파로층 상부에 하부 도파로 클래드층을 형성하는 단계;The method of claim 1, further comprising: forming a waveguide layer; Forming a lower waveguide cladding layer on the waveguide layer; 상기 하부 도파로 클래드층 상부에 식각 속도를 조절하기 위한 층을 형성하는 단계;Forming a layer for controlling an etching rate on the lower waveguide cladding layer; 상기 식각 속도를 조절하기 위한 층의 상부에 식각 마스크 패턴의 폭을 변화시킨 상기 제 1 마스크를 형성하는 단계;Forming the first mask having a width of an etch mask pattern on the layer for controlling the etch rate; 상기 선택성 습식 식각법에 의해 상기 식각 속도를 조절하기 위한 층의 일부를 식각하는 제 1 식각 단계;A first etching step of etching a portion of the layer for controlling the etching rate by the selective wet etching method; 상기 선택성 습식 식각법에 의해 상기 식각 속도를 조절하기 위한 층 하부의 도파로 클래드층의 일부를 식각하는 제 2 식각 단계;A second etching step of etching a portion of the waveguide cladding layer under the layer for controlling the etching rate by the selective wet etching method; 상기 선택성 습식 식각법에 의해 상기 식각 속도를 조절하기 위한 층 및 상기 하부 도파로 클래드층을 식각하여 하부의 도파로층이 노출되도록 식각하는 제 3 식각 단계;A third etching step of etching the layer for adjusting the etching rate and the lower waveguide cladding layer by the selective wet etching method so as to expose the lower waveguide layer; 상기 식각 마스크를 제거한 후 반응성 이온 식각을하여 상기 식각 속도를 조절하기 위한 층을 제거함과 동시에 하부의 도파로 클래드층 및 도파로층이 점차 얇아지도록 식각하는 제 4 식각 단계; 및 상기 식각 후 제 2 식각 마스크를 형성하여 하부층을 식각함으로써, 상기 도파로층의 두께가 점차 얇아지면서 가늘어지는 도파로를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도파로 제조 방법.A fourth etching step of removing the etching mask and removing the layer for controlling the etching rate by removing the etching mask, and simultaneously etching the lower waveguide cladding layer and the waveguide layer to become thinner; And forming a second etching mask after the etching to etch the lower layer, thereby forming a waveguide that becomes thinner as the thickness of the waveguide layer becomes thinner. 제 2항에 있어서, 상기 식각 마스크는 SiNX인 것을 특징으로 하는 도파로 제조 방법.The method of claim 2, wherein the etching mask is SiN X. 제 2항에 있어서, 상기 도파로층은 InGaAsP층인 것을 특징으로 하는 도파로 제조 방법.The method of claim 2, wherein the waveguide layer is an InGaAsP layer. 제 2항에 있어서, 상기 도파로 클래드층은 InP층인 것을 특징으로 하는 도파로 제조 방법.The method of claim 2, wherein the waveguide cladding layer is an InP layer. 제 2항에 있어서, 상기 식각 속도를 조절하기 위한 층은 InGaAs층인 것을 특징으로 하는 도파로 제조 방법.The method of claim 2, wherein the layer for controlling the etching rate is an InGaAs layer. 제 2항에 있어서, 상기 제 1 식각 단계에서 선택성 식각 용액은 인산 및 과산화수소의 혼합 용액인 것을 특징으로 하는 도파로 제조 방법.The method of claim 2, wherein the selective etching solution in the first etching step is a mixture solution of phosphoric acid and hydrogen peroxide. 제 2항에 있어서, 상기 제 2 식각 단계에서 선택성 식각 용액은 인산 및 염산의 혼합 용액인 것을 특징으로 하는 도파로 제조 방법.The method of claim 2, wherein the selective etching solution in the second etching step is a mixed solution of phosphoric acid and hydrochloric acid. 제 2항에 있어서, 상기 제 3 식각 단계에서 선택성 식각 용액은 HBr 용액인 것을 특징으로 하는 도파로 제조 방법.The method of claim 2, wherein the selective etching solution in the third etching step is an HBr solution.
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KR20000059708A (en) * 1999-03-08 2000-10-05 구자홍 cutoff modulator of variable optical attenuator
KR100369329B1 (en) * 2001-03-05 2003-01-24 주식회사 케이티 Fabrication method of defectless and anti-reflection spot size converted optical devices

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