KR20010102194A - 섬유 정렬 구조물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하나 이상의 광 디바이스와 하나 이상의 기판-소유 광섬유를 수동 정렬시키기 위한 디바이스에 관한 것이다. 기판은 매설된 에칭 정지 기판으로 패터닝된다. 그 후, 기판이 에칭되어 U-오목부의 패턴을 제공하는데, 상기 오목부의 깊이는 에칭 정지 층을 피복하는 재료의 두께에 대응하고, 상기 오목부의 기판 상의 위치는 광 디바이스에 대해서 정렬된다. 광섬유는 U-오목부에 배치되어 고정된다. 또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 디바이스에 관한 것이다.

Description

섬유 정렬 구조물{A FIBRE ALIGNING STRUCTURE}
광 소자는 고가로 생산된다. 이런 비용의 상당 부분은, 광 소자가 허용 한계 요구 사항이 큰 광 접속부를 갖추는 데에서 발생되는 것이다. 높은 정밀도, 즉, 광 칩에 관해서 약 1/1000 mm 정도의 정밀도로 광섬유를 위치시켜야 한다.
이러한 것은 보통 소위 능동 정렬을 이용하는데, 광 칩에 전류가 인가되어 상기 칩이 빛을 발생시켜, 그 빛이 광섬유에 입사(launch)된다. 입사 최대치는 섬유를 극도로 소량씩 증가시킴으로서 결정될 수 있으며, 동시에 섬유에 입사되는 빛을 측정할 수 있다. 그 후, 섬유는 이런 최대 위치에 고정된다. 이런 방법은 복잡하고, 힘들며, 정교한 기계적 구성 부품과 관련하여 극도로 많은 것을 요구한다.
비용 절감을 위한 노력에 있어서, 대안 정렬 방법인, 소위 수동 정렬이 그 이용 범위가 점차로 증가하고 있다. 이런 방법의 한가지 독특한 특징은, 광 칩이 정렬 공정 동안 에너지가 공급(energise)되는 것이 아니라, 공중 전기 통신 사업자의 광섬유와 함께 미리 결정되어 양호하게 정의된 위치에 고정된다는 것이다. 캐리어(carrier)는 보통 실리콘으로 구성되어 있으며, 광 칩 및 광섬유의 위치 결정을용이하게 하기 위하여 미소 기계적(micromechanical) 구조가 제공된다.
일본국 특허 출원 JP 09281360에는, V-오목부에 배치된 다수의 광섬유를 포함하는 구조가 기술되는데, 여기에서 섬유는 발광원에 따라 정렬된다.
이런 해결 방법과 관련된 한가지 문제점은, 바람직한 오목부 결합 구조(geometry)를 획득하기 위하여 실리콘 디스크의 결정 방위가 반드시 정확하게 결정되어야 한다는 것이다.
본 발명은 청구항 1과 청구항 6의 각 전제부에 따른 방법 및 디바이스에 관한 것이다.
첨부된 도면의 도 1은 전술된 본 발명의 디바이스의 한 실시예를 기술한다.
본 발명의 목적은 상기 문제점을 적어도 어느정도는 줄이는 것이다.
본 발명은 청구항 1의 특징부에 따른 방법 및, 청구항 6의 특징부에 따른 디바이스로 상기 문제점을 해결하는 것이다.
본 발명에 의한 한가지 이점은, 실리콘 디스크가 결정 방위와 무관하게 패턴될 수 있다는 것이다.
본 발명에 의한 다른 이점은, 비 침해성 습식 화학 제품(no aggressive wet chemicals)이 이용되기 때문에, U-오목부가 공정 말기에 제조될 수 있다는 것이다. 이러한 것은 공정 순서의 자유도 및, 공정 단계 사이에서의 양립성을 강화하며, 또한, 수율을 증가시킨다. 본 발명에 의한 또 다른 이점은, U-오목부가 오목부 폭 및 길이에 대해서 고 정밀도로 에칭(etching)될 수 있으며, U-오목부의 벽(wall)이 기판 표면에 대해 수직이라는 것이다.
본 발명에 의한 또 다른 이점은, 오목부가 반드시 수직인 벽과 오목부 바닥 표면을 포함하여 제조될 수 있으며, 오목부 바닥 표면은, 상기 기판 표면과 평행한평면에서의 오목부 결합 구조와 무관하게, 상기 기판 표면과 반드시 평행하다는 것이다.
이제, 본 발명은 양호한 실시예 및, 첨부된 도면을 참조로 상세하게 기술된다.
도 1은, 기판(10), 레이저 어레이(60), 에칭된 U-오목부(22, 24 및 26), 땜납 표시기(30), 전극(50) 및, 땜납 접속부(40)를 포함하는 본 디바이스의 실시예를 도시한다. 도시된 예에서, 기판은 실리콘 기판이며, 어떤 결정학적인 방향이던 간에 상부를 향하는 기판의 평평한 표면과 평행해야 한다. 에칭 정지 층(etching stop layer)은 실리콘 기판에 매설된다. 설명된 경우에서, 에칭 정지 층은 이산화규소, SiO2층으로 구성되어 있다. 에칭 정지 층 상의 순 실리콘 두께는 기판에 에칭된 U-오목부의 바람직한 깊이에 따라 달라진다.
기술된 실시예에서, 서로 평행한 4개의 U-오목부(22)는 기판에 에칭되며, 레이저 어레이(60)에 관련하여 정렬된다. 광섬유는 상기 오목부에 도포된다. 섬유는 레이저 어레이의 위치에 관련하여 정렬되며, U-오목부의 폭 및 깊이가 섬유 치수에 정확히 적응되기 때문에, 섬유는 U-오목부에 수동적으로 정렬될 수 있다. 3개의 열방향 트랜치(24)는 상기 U-오목부와 직각으로 에칭된다. 이러한 트랜치(24)는, 광섬유를 고정시킬 시에 아교(glue)를 U-오목부(22) 사이로 분포시키는 기능을 한다. 또 다른 트랜치(26)는 섬유-수신 U-오목부(22)에 관련하여, 상기 오목부의 끝단부에서 수직으로 에칭된다. 이러한 또 다른 트랜치는 잉여 아교 용 리셉터클(receptacle)로서 기능한다. 아교를 섬유의 광 접촉 표면에, 또는 레이저 단면 상에 고정시키는 것은 상당히 바람직하지 않다. 섬유와, 섬유가 배치된 U-오목부의 각 표면 사이에서 아교에 작용하는 캐필러리(capillary) 힘은, 광섬유의 끝단부까지 곧장 순회(travel)할 수 있을 정도의 크기여야 한다. 상기 광섬유를 수신하는 U-오목부(22)의 끝단부에 열방향의 아교-제지 트랜치(26)가 존재하므로, 섬유의 끝단부에서 임계 영역 내의 캐플러리 힘이 줄거나 제거되며, 아교가 섬유의 광 접촉 표면을 오염시키는 위험을 줄인다.
U-오목부는 드라이 에칭법에 의해 에칭된다. 본 실시예에서 이용한 방법은 표면 기술 시스템(STS) 중 심층 반응 이온 에칭 공정(DRIE), 바람직하게 이방성 실리콘 에칭 공정(ASE)이다.
납땜 표시기(30)는 납땜 품질을 판단하도록 기능하며, 납땜 접속부(40)를 경유하여 레이저 어레이를 기판 상에 정렬시키면서 납땜이 용해될 시에 더욱 효과적이다. 기판 상에 배치된 전극(50)은, 상기 어레이(60) 내의 레이저에 전류를 공급하는데 이용된다.
광섬유 수신 U-오목부(22), 열방향 트랜치(24) 및, 아교 리셉터클(26)은 드라이 에칭되기 때문에, 에칭 공정은 언제든지 수행될 수 있지만, 바람직하게 가능하면 말기에, 예를 들어, 땜납 도금 후에 수행되어, 기판 표면 상에 표시된 토폴로지컬 변화가 공정 말기에 실현되고, 남아있는 공정 단계에서 가능한 문제를 적게 일으킨다. 매설된 이산화규소 층은, 웨이퍼 전체에 걸쳐 1/1000mm 이상의 정확도로 에칭된 U-오목부의 깊이를 정의한다. U-오목부는 웨이퍼 전체에 걸친 최상위 실리콘 층과 동일한 깊이를 갖으며, 그 깊이는 상기 층의 두께 변화에 대응하여 변한다.
표면이 기판 표면에 대응하여 포함된 에칭된 V-오목부와 달리, U-오목부의 벽은 기판 표면에 대해서 수직이므로, 섬유는 양호하게 정의된 정지부로 이동할 수 있어, 예를 들어, 섬유는 레이저에 더욱 효과적으로 결합될 수 있다.
본 발명은 예로서 설명된 실시예로 제한되는 것이 아니라, 이하의 청구 범위 사상 내에서 변형될 수 있다.

Claims (9)

  1. 하나 이상의 광 디바이스와 하나 이상의 기판-소유(substrate-carried) 광섬유의 수동 정렬 방법에 있어서,
    - 매설된 에칭 정지 층을 포함하는 기판을 패터닝하는 단계,
    - 수직 벽 및 수직 끝단 표면을 갖는 U-오목부 패턴을 발생시키도록 상기 기판을 에칭하는 단계로서, 상기 오목부의 깊이는 상기 에칭 정지 층을 피복(overlay)하는 재료의 두께에 대응하며, 상기 기판 상에서 상기 오목부의 위치는 상기 광 디바이스에 대해서 정렬되는 단계, 및,
    - 상기 광섬유를 각각의 U-오목부에 배치하고, 상기 섬유를 상기 오목부에 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하나 이상의 광 디바이스와 하나 이상의 기판-소유 광섬유의 수동 정렬 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광섬유의 끝단 표면을 밀어서 상기 U-오목부의 끝단부에서 수직 표면에 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하나 이상의 광 디바이스와 하나 이상의 기판-소유 광섬유의 수동 정렬 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    아교 리셉터클과 같은 것을 제공하도록, 상기 U-오목부의 끝단부에서 직각U-오목부를 에칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하나 이상의 광 디바이스와 하나 이상의 기판-소유 광섬유의 수동 정렬 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 디바이스는 레이저, 검출기 또는 송수신기인 것을 특징으로 하는 하나 이상의 광 디바이스와 하나 이상의 기판-소유 광섬유의 수동 정렬 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 에칭 정지 층이 매설된 기판은 절연기판 실리콘 (SOI) 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 하나 이상의 광 디바이스와 하나 이상의 기판-소유 광섬유의 수동 정렬 방법.
  6. 기판 상에 배치되어, 하나 이상의 광 디바이스와 정렬된 하나 이상의 광섬유를 포함하는 디바이스에 있어서,
    상기 광섬유는 U-오목부에 배치되어 고정되고, 상기 오목부의 벽 및 끝단 표면은 기판 표면에 대해서 반드시 수직이며, 상기 오목부의 바닥 표면은 비 에칭 기판 표면과 반드시 평행한 것을 특징으로 하는 하나 이상의 광섬유를 포함하는 디바이스.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 광섬유의 한 끝단 표면은 이동되어 상기 U-오목부의 끝단부에서 반드시 수직인 표면에 접촉되는 것을 특징으로 하는 하나 이상의 광섬유를 포함하는 디바이스.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 U-오목부의 끝단부에 제공되어 아교 리셉터클을 형성하는 수직 U-오목부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하나 이상의 광섬유를 포함하는 디바이스.
  9. 제 9 항에 있어서,
    상기 광 디바이스는 레이저, 검출기 또는 송수신기인 것을 특징으로 하는 하나 이상의 광섬유를 포함하는 디바이스.
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