KR20040036759A - FABRICATION METHOD FOR PLANAR LIGHTWAVEGUIDE USING OF Si ETCHING - Google Patents

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KR20040036759A
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최영호
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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing a planar optical waveguide by using a silicon etching is provided to rapidly etch at a high speed by using the etch of silicon substrate. CONSTITUTION: A method for manufacturing a planar optical waveguide by using a silicon etching includes the steps of: coating a photoresist layer on a silicon substrate; etching the silicon substrate along the optical waveguide pattern formed on the photoresist layer; removing the photoresist layer formed on the silicon substrate by using the etching process and oxidizing the silicon substrate; depositing the core layer on the oxidized silicon substrate; performing the planarization by removing the core layer by a chemical mechanical polishing(CMP); and depositing an over-clad layer on the planarized core layer.

Description

실리콘 에칭을 이용한 평면 광도파로 제조방법{FABRICATION METHOD FOR PLANAR LIGHTWAVEGUIDE USING OF Si ETCHING}FABRICATION METHOD FOR PLANAR LIGHT WAVEGUIDE USING OF Si ETCHING

본 발명은 실리콘 에칭을 이용한 평면 광도파로 제조방법에 관한 것으로서, 특히 실리콘 기판의 식각을 이용하여 쉽게 식각 반응이 일어나 식각 공정의 속도가 빠르게 진행될 수 있는 실리콘(Si) 에칭을 이용한 평면 광도파로 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a planar optical waveguide manufacturing method using silicon etching, and more particularly, to a planar optical waveguide manufacturing method using silicon (Si) etching, in which an etching reaction occurs easily by using an etching of a silicon substrate, so that the speed of the etching process may be accelerated. It is about.

일반적으로 광소자 중에서 실리카(SiO2) 광도파로는 광섬유와 동일한 재료로서, 광 손실이 0.01㏈/㎝ 이하로 광학적 특성이 매우 우수하고, 온도, 습도 등의 환경변화에 매우 안정하며, 종래의 전자소자공정을 그대로 이용할 수 있어 대량생산, 저가격화가 가능하다는 장점이 있다. 또한, 도파 모드가 광섬유와 유사하기 때문에 광섬유와의 연결 손실이 적어 최근 많은 연구가 이루어지고 있는 부분이다.In general, silica (SiO 2 ) optical waveguide among optical devices is the same material as optical fiber, and its optical loss is very good with light loss of 0.01㏈ / cm or less, and is very stable to environmental changes such as temperature, humidity, etc. Device process can be used as it is, mass production, low cost is possible. In addition, since the waveguide mode is similar to the optical fiber, the connection loss with the optical fiber is small, which is a lot of recent research.

일반적으로 실리카를 증착하기 위한 방법으로는 보통의 반도체 공정에서 쓰이는 CVD(Chemical Vapor Deposition;화학기상증착법)방법, 스퍼터링(Sputtering) 방법, Sol-Gel(솔-겔)증착법, 화염가수분해법(FHD:Flame Hydrolysis Deposition) 등이 이용된다.Generally, silica deposition methods include chemical vapor deposition (CVD), sputtering, sol-gel deposition, and flame hydrolysis (FHD). Flame Hydrolysis Deposition) is used.

그러나, 실리카를 광 집적회로에 이용하기 위해서는 언더-클래드(under-cladding)(~10㎛), 코어(core)(~7㎛), 오버 클래드(over-cladding)(~15㎛)의 순으로 20 ~ 30㎛ 두께의 실리카를 증착해야 하기 때문에, 장비 선택에 있어 증착속도가 매우 큰 비중을 차지하게 된다. 따라서, 일반적으로 광 도파로용 실리카를 증착하기 위해서 상기 FHD법과 상기 CVD법(특히 PECVD)이 사용되고 있다.However, in order to use silica in an optical integrated circuit, under-cladding (˜10 μm), core (˜7 μm), and over cladding (˜15 μm) Since the silica needs to be deposited with a thickness of 20 to 30 μm, the deposition rate is very important in the selection of equipment. Therefore, generally, the FHD method and the CVD method (especially PECVD) are used to deposit silica for optical waveguides.

상기 FHD법의 증착속도는 0.5 ~ 1㎛/min 정도가 되며, 상기 방법은 수소와 산소를 태워 불꽃을 만든 후, 그 화염 속에 SiCl4, GeCl4등의 기체를 함께 태워 10 ~ 100㎚ 의 SiO2미세가루(Soot)를 형성시키는 방법이다. 이어서, 상기 SiO2미세가루를 실리콘 기판위에 증착시키고, 1350℃ 이상의 높은 온도에서 만들어진다.The deposition rate of the FHD method is about 0.5 ~ 1㎛ / min, the method burns hydrogen and oxygen to make a flame, and then burns together gases such as SiCl 4 , GeCl 4 in the flame 10 ~ 100nm SiO 2 It is a method of forming fine powder (Soot). The SiO 2 micropowder is then deposited onto a silicon substrate and made at a high temperature of 1350 ° C. or higher.

이는 매우 빠른 증착속도라는 장점이 있지만, 증착된 막의 두께 균일도(5%)가 상기 CVD법(2~3%)에 비해 떨어지며, 미세한 공정변화에 큰 영향을 받아 대량 생산에 들어가면 제품 수율이 굉장히 낮아지는 단점이 있다.This has the advantage of very fast deposition rate, but the thickness uniformity (5%) of the deposited film is lower than that of the CVD method (2-3%), and the product yield is very low when entering mass production due to the large process change. There are disadvantages to losing.

한편, 상기 CVD법은 실리콘 전자소자기술에서 쓰이는 일반적인 방법으로, 양질의 막을 만들 수 있으며, 2 ~ 3%의 우수한 두께 균일도를 가질 수 있다. 그러나, 보통의 CVD방법은 그 증착속도가 10 ~ 20㎚/min 으로 매우 느리기 때문에 잘 쓰이지 않고, 증착 속도가 200 ~ 300㎚/min인 PECVD가 주로 이용된다.On the other hand, the CVD method is a general method used in silicon electronic device technology, it is possible to make a good quality film, it can have an excellent thickness uniformity of 2 to 3%. However, the ordinary CVD method is not used well because its deposition rate is very slow at 10 to 20 nm / min, and PECVD with a deposition rate of 200 to 300 nm / min is mainly used.

최근에는 PECVD방법 중에서 고밀도 플라즈마를 이용한 HDP-CVD(High Density Plasma CVD; 고밀도 플라즈마 CVD)가 이용됨으로서, 증착률에서나 막 특성에서 훨씬 더 우수한 실리카 막을 만들 수 있다.In recent years, HDP-CVD (High Density Plasma CVD) using high density plasma has been used among PECVD methods, thereby making it possible to produce a much better silica film in terms of deposition rate and film properties.

도 1a 내지 도 1d는 일반적인 PECVD방법 또는 FHD방법을 이용하여 평면 광도파로 소자를 만드는 제조과정을 도시한 도면이다. 상기 도 1a에 도시된 바와 같이, 먼저, Si 기판위에 언더 클래드 층을 SiO2로 10 ~ 15㎛의 두께로 증착한다.1A to 1D are diagrams illustrating a manufacturing process of manufacturing a planar optical waveguide device using a general PECVD method or an FHD method. As shown in FIG. 1A, first, an under clad layer is deposited on a Si substrate with a thickness of 10 to 15 μm with SiO 2 .

그리고, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 언더 클래드층 위에 게르마늄(Ge)을 도핑한 SiO2를 6~10㎛의 두께로 코어층을 증착한다. 여기서, 상기 코어층은 상기 언더 클래드 층보다 굴절률이 높은 물질을 증착하게 된다.As shown in FIG. 1B, a core layer is deposited on the under cladding layer with SiO 2 doped with germanium (Ge) to a thickness of 6 μm to 10 μm. Here, the core layer deposits a material having a higher refractive index than the under cladding layer.

다음으로 도 1c에 도시된 바와 같이, 포토공정을 거쳐 도파로 패턴을 형성하고, 상기 코어층을 도파로 부분만을 남기고 에칭을 한다.Next, as shown in FIG. 1C, a waveguide pattern is formed through a photo process, and the core layer is etched leaving only the waveguide portion.

마지막으로 도 1d에 도시된 바와 같이, 상기 언더 클래드 층과 에칭후 형성된 도파로 위에 오버 클래드 층의 SiO2를 ~10㎛정도를 증착하여 마무리를 한다. 여기서, 상기 언더 클래드 층과 상기 오버 클래드 층의 굴절률을 같게 하고, 상기 형성된 도파로의 코어층만이 굴절률을 높게 하여 광이 도파로를 통과할 때 전반사가 일어나 전파되게 한다.Finally, as shown in FIG. 1D, SiO 2 of the over clad layer is deposited on the under cladding layer and the waveguide formed after etching to have a finish of about 10 μm. Here, the under cladding layer and the over cladding layer have the same refractive index, and only the core layer of the formed waveguide increases the refractive index so that total reflection occurs and propagates when light passes through the waveguide.

만일, 상기 평면 광도파로의 형성 방법을 FHD방법으로 적용할 경우는 각각의 SiO2막을 증착한 후, 고화 과정을 거치게 된다.If the method of forming the planar optical waveguide is applied to the FHD method, each of the SiO 2 films is deposited and then subjected to a solidification process.

한편, 상기 식각하는 방법으로는, 습식식각과 건식식각 두가지로 나눌 수 있다. 습식식각은 식각액을 이용하여 식각하는 방법이며, 일반적인 경우 등방 식각이 이루어진다.On the other hand, the etching method, it may be divided into two types of wet etching and dry etching. Wet etching is an etching method using an etchant, and isotropic etching is generally performed.

건식식각은 플라즈마 내에서 활성 미립자와 식각하려는 대상물질과의 화학반응에 의해 식각하는 방법과 대상물질을 물리적 이온 충격으로 파괴하여 제거하는 방법 두 가지로 표현한다.Dry etching is expressed in two ways: etching by chemical reaction between active particles and the target material to be etched in the plasma, and removing and removing the target material by physical ion bombardment.

도 2는 일반적인 플라즈마를 이용한 건식식각에서 화학적 반응을 이용한 식각과 물리적 충격에 의한 식각 반응을 보여주는 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 건식식각에서 화학반응에 의한 식각은 보통의 습식식각과 마찬가지로 등방성 식각이 이루어 지지만, 물리적 이온 충격으로 인한 식각은 이방성을 나타낸다.FIG. 2 is a view illustrating etching reactions using chemical reactions and etching reactions due to physical impacts in dry etching using a plasma. As shown in the drawing, etching by chemical reaction is performed isotropically as in wet etching, but etching due to physical ion bombardment is anisotropic.

실리카 이방성 식각 기술은 보통 화학적 반응 및 이온 충격(Ion Bombardment)의 도움으로 에칭이 된다.Silica anisotropic etching techniques are usually etched with the aid of chemical reactions and ion bombardment.

보통 반응 가스로 탄소와 불소 원자가 함유된 가스를 사용하는데, 불소는 실리콘 원자와 반응하여 휘발성이 큰 반응물을 형성하여 탈착시키는 식각 원소로 사용된다.Usually, a gas containing carbon and fluorine atoms is used as a reaction gas. Fluorine is used as an etching element that reacts with a silicon atom to form a highly volatile reactant and desorbs it.

반면에 탄소는 C-F계의 폴리머를 형성하여 식각을 방해하는 효과를 나타내며, 이는 식각 반응에서 선택비를 얻는 중요한 요소로 작용한다.Carbon, on the other hand, forms a C-F-based polymer and has an effect of inhibiting etching, which acts as an important factor for obtaining selectivity in the etching reaction.

도 3은 플루오르화탄소 가스를 이용한 SiO2이방성 식각을 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 반응의 부산물인 탄소가 폴리머를 형성하게 되고, 이는 SiO2표면에 전체적으로 퇴적하게 된다. 이 때, 기판 쪽에 바이어스를 가하게 되면 높은 운동에너지를 갖는 이온들이 기판에 수직하게 충돌하게 되고, 충돌이 이루어지는 표면에서는 폴리머들이 탈착되어 기판이 표면이 노출되면서 식각이 이루어 질 수 있다. 반면에 식각된 부분의 옆면에서는 충돌이 이루어지지 않기 때문에 폴리머가 계속적으로 퇴적되고 있고, 식각반응이 억제되어 수직으로 식각이 가능해 진다.3 is a diagram illustrating SiO 2 anisotropic etching using a fluorocarbon gas. As shown here, carbon, a byproduct of the reaction, forms a polymer, which deposits entirely on the SiO 2 surface. At this time, if a bias is applied to the substrate side, ions having high kinetic energy collide perpendicularly to the substrate, and polymers are detached from the surface where the collision occurs and the substrate may be exposed while etching. On the other hand, since there is no collision at the side of the etched portion, the polymer is continuously deposited, and the etching reaction is suppressed to enable vertical etching.

또한, 이러한 충돌 효과는 SiO2구조를 약하게 하여 빠른 속도로 식각 반응을 계속하게 하고, 이에 수직한 바닥부분의 식각 속도가 다른 면보다 매우 빨라져 이방성 식각이 일어난다.In addition, the collision effect weakens the SiO 2 structure and continues the etching reaction at a high speed, and thus, anisotropic etching occurs because the etching speed of the vertical portion is much faster than the other surfaces.

이는 실리카의 경우 Si-O 결합은 200 ㎉/㏖이어서 상대적으로 Si-Si 결합의 80 ㎉/㏖보다 2배 이상의 결합력을 갖고 있어서, F기가 SiO2계면에 흡착되어 있어도 양으로 대전된 아르곤이나 헬륨의 충격 에너지를 받아야만 SiO2계면을 침투하여 Si-O 체인을 끊을 수 있기 때문이다.In the case of silica, the Si-O bond is 200 ㎉ / mol, which has a bond strength more than twice that of 80 ㎉ / mol of the Si-Si bond, so that even if the F group is adsorbed at the SiO 2 interface, positively charged argon or helium This is because the Si-O chain can be broken by penetrating the SiO 2 interface only with the impact energy of.

또한, Si-O 결합 에너지가 크기 때문에 식각장비로 고밀도 플라즈마 장비를사용한다 할지라도, 식각 속도가 대략 300㎚/min 정도의 값밖에는 갖질 못한다.In addition, since the Si-O bonding energy is large, even if a high density plasma equipment is used as the etching equipment, the etching rate has only a value of about 300 nm / min.

이와 같이 낮은 식각 속도와 가속된 이온의 충돌이 필요하기 때문에, 도파로 패턴 형성시 사용하는 식각 마스크는 단단한 금속(알루미늄, 크롬 등)이나 비정질 실리콘과 같은 하드마스크를 이용한다.As such a low etching rate and accelerated ion collisions are required, the etching mask used to form the waveguide pattern uses a hard mask such as hard metal (aluminum, chromium) or amorphous silicon.

이에 도파로를 제작하는데 있어, 하드마스크를 증착하고 식각하는 공정은 식각 속도가 느릴 뿐만 아니라 공정이 길어지는 문제점이 있다.In manufacturing the waveguide, the process of depositing and etching the hard mask has a problem that the etching speed is slow and the process is long.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 실리콘 기판의 식각을 이용하여 쉽게 식각 반응이 일어나 식각 공정의 속도가 빠르게 진행될 수 있는 실리콘 에칭을 이용한 평면 광도파로 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to improve the above problems, to provide a method for manufacturing a planar optical waveguide using silicon etching that can be easily etched reaction using the etching of the silicon substrate to speed up the etching process. There is this.

도 1a 내지 도 1d는 일반적인 PECVD방법 또는 FHD방법을 이용하여 평면 광도파로 소자를 만드는 제조과정을 도시한 도면.1A to 1D illustrate a manufacturing process of manufacturing a planar optical waveguide device using a general PECVD method or an FHD method.

도 2는 일반적인 플라즈마를 이용한 건식식각에서 화학적 반응을 이용한 식각과 물리적 충격에 의한 식각 반응을 보여주는 도면.2 is a view showing an etching reaction by etching and physical impact using a chemical reaction in dry etching using a conventional plasma.

도 3은 플루오르화탄소 가스를 이용한 SiO2이방성 식각을 도시한 도면.3 illustrates SiO 2 anisotropic etching using carbon fluoride gas.

도 4a 내지 도 4f는 본 발명에 따른 실리콘 에칭을 이용한 평면 광도파로의 제조과정을 도시한 도면.4A to 4F are views illustrating a manufacturing process of a planar optical waveguide using silicon etching according to the present invention.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 실리콘 에칭을 이용한 평면 광도파로 제조방법은,In order to achieve the above object, a planar optical waveguide manufacturing method using silicon etching according to the present invention,

실리콘 기판위에 포토 공정을 거쳐 도파로 패턴이 형성된 감광막을 코팅하는 단계와;Coating a photosensitive film on which a waveguide pattern is formed on the silicon substrate through a photo process;

상기 코팅된 감광막의 도파로 패턴에 따라 상기 실리콘 기판을 에칭하는 단계와;Etching the silicon substrate according to the waveguide pattern of the coated photoresist;

상기 에칭에 의해 도파로의 패턴이 형성된 실리콘 기판의 감광막을 제거하고, 산화하는 단계와;Removing and oxidizing the photosensitive film of the silicon substrate on which the pattern of the waveguide is formed by the etching;

상기 도파로 패턴이 형성되어 산화된 실리콘 기판에 코어층을 증착하는 단계와;Depositing a core layer on the oxidized silicon substrate by forming the waveguide pattern;

상기 증착된 코어층을 CMP 공정으로 패턴된 도파로 이외의 코어층을 제거하면서 평탄화를 형성하는 단계와;Forming a planarization of the deposited core layer while removing core layers other than the waveguide patterned by a CMP process;

상기 평탄화된 기판위에 오버 클래드층을 증착하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.And characterized by depositing an over clad layer on the planarized substrate.

여기서, 특히 상기 실리콘을 산화하는 단계에서 습식산화, 건식 산화 또는 고압 산화를 이용하는 점에 그 특징이 있다.Here, in particular, it is characterized in that it uses wet oxidation, dry oxidation or high pressure oxidation in the step of oxidizing the silicon.

이와 같은 본 발명에 의하면, 실리콘 기판의 식각을 이용하여 쉽게 식각 반응이 일어나 식각 공정의 속도가 빠르게 진행되어 광도파로의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, by using the etching of the silicon substrate, the etching reaction occurs easily, so that the speed of the etching process is fast to improve the reliability of the optical waveguide.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4a 내지 도 4f는 본 발명에 따른 실리콘 에칭을 이용한 평면 광도파로의 제조과정을 도시한 도면이다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판위에 포토 공정을 거쳐 도파로가 형성될 부분만을 패턴하여 감광막을 코팅하는 단계가 수행된다.4A to 4F are views illustrating a manufacturing process of a planar optical waveguide using silicon etching according to the present invention. As shown in FIG. 4A, the photosensitive film is coated by patterning only a portion where the waveguide is to be formed on the silicon substrate through a photo process.

그리고, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 코팅된 감광막의 도파로 패턴에 따라 상기 실리콘 기판을 에칭하는 단계가 수행된다. 여기서, 상기 실리콘 기판을 식각하는데 별도의 하드마스크가 팔요없이 7㎛정도의 두께로 건식식각 또는 습식식각의 방법으로 식각시킨다.And, as shown in Figure 4b, the step of etching the silicon substrate in accordance with the waveguide pattern of the coated photosensitive film. Here, in etching the silicon substrate, a separate hard mask is etched by dry etching or wet etching to a thickness of about 7 μm without the need for the etching.

이어, 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 에칭에 의해 도파로의 패턴이 형성된 실리콘(Si) 기판의 감광막을 제거하고, 산화하는 단계가 수행된다. 여기서, 상기 실리콘(Si) 기판은 15 ~ 20㎛의 두께로 산화시키며, 상기 실리콘(Si) 기판을 산화시키는 방법으로는 습식산화, 건식산화, 고압 산화와 같은 일반적인 산화 방법을 이용한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 4C, the photoresist of the silicon (Si) substrate on which the waveguide pattern is formed by the etching is removed and oxidized. Here, the silicon (Si) substrate is oxidized to a thickness of 15 ~ 20㎛, as a method of oxidizing the silicon (Si) substrate using a common oxidation method such as wet oxidation, dry oxidation, high pressure oxidation.

다음으로 도 4d에 도시된 바와 같이, 도파로 패턴이 형성된 실리콘(Si) 기판위에 SiO2로 코어층을 증착하게 된다. 여기서, 상기 코어층은 상기 실리콘 기판보다 굴절률이 높은 물질로 증착하게 된다.Next, as shown in FIG. 4D, a core layer is deposited with SiO 2 on the silicon (Si) substrate on which the waveguide pattern is formed. Here, the core layer is deposited with a material having a higher refractive index than the silicon substrate.

도 4e에 도시된 바와 같이, 상기 실리콘(Si) 기판에 형성된 패턴에 상기 코어층만이 남게 하여 도파로가 형성되도록, CMP공정을 거쳐 평탄화를 수행한다.As shown in FIG. 4E, planarization is performed through a CMP process so that only the core layer remains on the pattern formed on the silicon (Si) substrate to form a waveguide.

여기서, 상기 CMP(Chemical Mechanical Polishing)공정이란, 기계적 제거가공과 화학적인 제거가공을 하나의 가공 방법으로 혼합한 연마 공정을 말한다. 상기 CMP는 PECVD(Plazma Enhanced Chemical Vapor Deposition)와 RIE공정과 함께 서브마이크론 스케일(submicron scale)의 반도체 칩 제조에 있어서 반드시 필요한 공정이다.Here, the CMP (Chemical Mechanical Polishing) process refers to a polishing process in which mechanical removal processing and chemical removal processing are mixed in one processing method. The CMP is an essential process for manufacturing a submicron scale semiconductor chip together with a Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) and a RIE process.

반도체 공정에 있어서, 3차원의 형상 정도를 얻기 위해서 각 층을 광역적인 평탄화를 형성하는 것이 CMP의 주된 역할이며, 상기와 같이 하기 위해서는 ILD(Inter Layer Dielectric; 층간절연막) CMP와 메탈(metal) CMP를 적용하여 모든 디바이스 층의 표면에서 계속적으로 이루어져야 한다. 이러한 CMP의 연마공정은 기계적인 작용과 화학적인 작용이 동시에 작용되어 서로 상호작용을 일으키게 된다.In the semiconductor process, the main role of the CMP is to form a wide planarization of each layer in order to obtain a three-dimensional shape degree, and in order to do the above, the ILD (Inter Layer Dielectric) CMP and the metal CMP Must be applied continuously on the surface of all device layers. In the polishing process of CMP, mechanical and chemical actions are simultaneously performed to cause interaction with each other.

이러한 두 가지의 공정의 장점들을 잘 접목시켜 대상체를 연마하는 것이 CMP의 기본개념이다.The basic concept of CMP is to polish the object by combining the advantages of these two processes.

상기에서 언급하였듯이, 상기 CMP공정에는 일반적으로 ILD(층간절연막) CMP공정과 메탈 CMP로 나눌 수 있으며, 상기 층간절연막으로는 SiO2(실리카)가 주로 사용되며, 이에 대한 CMP공정은 매우 일반화되어 있다.As mentioned above, the CMP process is generally divided into an ILD (Interlayer Insulation Film) CMP process and a metal CMP. SiO 2 (silica) is mainly used as the interlayer insulation film, and the CMP process is very common. .

이어서, 도 4f에 도시된 바와 같이, 상기 평탄화 공정이후 오버 클래드 층을 증착시킨다. 여기서, 상기 코어층, 오버 클래드 층의 증착방법은 PECVD 또는 FHD를 이용한다.Subsequently, an over clad layer is deposited after the planarization process, as shown in FIG. 4F. Here, the deposition method of the core layer and the over cladding layer uses PECVD or FHD.

상기와 같이 실리콘(Si) 기판을 식각하는 방법은 Si-Si의 결합력(80㎉/㏖)은 Si-O의 결합력(200㎉/㏖)보다 상대적으로 낮은 결합력을 갖고 있어 쉽게 식각반은이 일어나 매우 큰 식각속도를 갖는다.As described above, in the method of etching a silicon (Si) substrate, the bonding force of Si-Si (80 kPa / mol) has a relatively lower bonding force than that of Si-O (200 kPa / mol). It has a very large etching rate.

이는 실리카 건식식각 장비와 똑같은 고밀도 플라즈마 장비를 사용할 경우 그 식각 속도가 3㎛/min 정도의 값을 갖고, 300㎚/min의 식각속도를 값는 실리카와 비교하면 매우 빠르다는 것을 알 수 있다.It can be seen that when using the same high-density plasma equipment as the silica dry etching equipment, the etching rate has a value of about 3 μm / min, and the etching rate of 300 nm / min is very fast compared to silica.

또한 감광막과 실리콘 식각 선택도가 매우 높아 포토 공정시에 사용된 감광막을 그대로 식각 마스크로 사용할 수 있다는 장점이 있다.In addition, the photoresist and the silicon etching selectivity is very high, there is an advantage that the photoresist used in the photo process can be used as an etching mask as it is.

이렇게 식각하면서 식각 단면을 수직으로 유지할 수 있고, 이는 소자공정에 있어, 하드마스크 물질의 증착 및 식각 공정을 제외하여 공정의 단순화를 도모할수 있다.While etching, the etching cross section can be maintained vertically, which can simplify the process except for the deposition and etching of hard mask materials.

또한, 실리콘은 KOH 수용액 등의 식각액으로 습식 식각이 가능하고, 등방성 식각이 이루어진다. 하지만 ,KOH 수용액을 통한 단결정 실리콘 식각의 경우 각각의 결정방향에 따라 식각속도가 다르기 때문에 면이 가장 빠른 식각속도를 갖게 된다.In addition, silicon may be wet etched with an etchant such as a KOH aqueous solution, and isotropic etching is performed. However, in the case of single crystal silicon etching through a KOH aqueous solution, since the etching speed is different according to each crystal direction, the surface has the fastest etching speed.

단결정 실리콘 기판의 이방성 습식식각은 결정방향을 정확히 정렬하여 구조물을 패터닝하여야 하므로 매우 어려운 기술이고, 매우 단순한 구조의 패터닝 밖에는 이룰 수 없지만, 비싼 반도체 식각 장비를 사용하지 않아도 된다는 장점이 있다.Anisotropic wet etching of single crystal silicon substrates is a very difficult technique because the structures must be patterned by precisely aligning the crystal directions, and only simple patterning of structures can be achieved, but there is an advantage that an expensive semiconductor etching equipment is not required.

이렇게 패턴이 형성된 실리콘 기판을 산화시키는데 있어서도, 보통의 산화장비에 수십 ~ 수백장을 한번에 산화시킬 수 있어 대량생산을 통한 공정 단가를 낮출 수 있다.Even in oxidizing the silicon substrate in which the pattern is formed, it is possible to oxidize tens to hundreds of sheets at a time in ordinary oxidizing equipment, thereby lowering the process cost through mass production.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments illustrated in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 실리콘(Si) 에칭을 이용한 평면 광도파로 제조방법은 실리콘 기판의 식각을 이용하여 쉽게 식각 반응이 일어나 식각 공정의 속도가 빠르게 진행시킬 수 있다.As described above, in the planar optical waveguide manufacturing method using silicon (Si) etching according to the present invention, an etching reaction may be easily performed by using an etching of a silicon substrate, thereby speeding up the etching process.

Claims (2)

실리콘 기판위에 포토 공정을 거쳐 도파로 패턴이 형성된 감광막을 코팅하는 단계와;Coating a photosensitive film on which a waveguide pattern is formed on the silicon substrate through a photo process; 상기 코팅된 감광막의 도파로 패턴에 따라 상기 실리콘 기판을 에칭하는 단계와;Etching the silicon substrate according to the waveguide pattern of the coated photoresist; 상기 에칭에 의해 도파로의 패턴이 형성된 실리콘 기판의 감광막을 제거하고, 산화하는 단계와;Removing and oxidizing the photosensitive film of the silicon substrate on which the pattern of the waveguide is formed by the etching; 상기 도파로 패턴이 형성되어 산화된 실리콘 기판에 코어층을 증착하는 단계와;Depositing a core layer on the oxidized silicon substrate by forming the waveguide pattern; 상기 증착된 코어층을 CMP 공정으로 패턴된 도파로 이외의 코어층을 제거하면서 평탄화를 형성하는 단계와;Forming a planarization of the deposited core layer while removing core layers other than the waveguide patterned by a CMP process; 상기 평탄화된 기판위에 오버 클래드층을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 에칭을 이용한 평면 광도파로 제조방법.And depositing an over clad layer on the planarized substrate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 실리콘을 산화하는 단계에서 습식산화, 건식 산화 또는 고압 산화를 이용하는 것을 특징으로 하는 실리콘 에칭을 이용한 평면 광도파로 제조방법.Method of manufacturing a planar optical waveguide using silicon etching, characterized in that using the wet oxidation, dry oxidation or high pressure oxidation in the step of oxidizing the silicon.
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