KR20040083112A - 광소자 제조방법 - Google Patents

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KR20040083112A
KR20040083112A KR1020030017642A KR20030017642A KR20040083112A KR 20040083112 A KR20040083112 A KR 20040083112A KR 1020030017642 A KR1020030017642 A KR 1020030017642A KR 20030017642 A KR20030017642 A KR 20030017642A KR 20040083112 A KR20040083112 A KR 20040083112A
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고윤일
오상원
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마이크로솔루션스 주식회사
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Abstract

LD (lase diode)/PD (photodiode)/필터/렌즈 등과 같은 광 능동/수동 소자 등의 광부품이나 광도파로를 이용한 부품 등과 같이 광섬유와 접속시키는 광소자와 입/출력 광섬유 블록을 하나의 기판을 이용하여 제작하되, 광섬유 장착을 위한 홈을 실리콘 질화막(Si3N4)을 마스크층으로 이용한 습식 식각 방법으로 형성한다. 따라서, 홈의 깊이를 정확하게 제어할 수 있게 되고 별도의 정렬장치 없이도 광도파로와 광섬유를 쉽고 정확하게 접속시킬 수 있다.

Description

광소자 제조방법{Method for fabricating an optical device}
본 발명은 광통신 시스템에서 사용되는 광소자의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 광통신 시스템에서는 광 신호를 전송하기 위해LD(laser diode)/PD(photodiode)/필터/렌즈 등과 같은 광 능동/수동 소자 등의 광부품이나 집적화된 소자를 제작하기 위한 광도파로를 이용한 부품 등과 같이 광섬유와 접속시키는 광소자를 사용하고 있다.
광섬유와 접속되어 사용되는 광소자들은, 광섬유의 중심과 광소자 의 중심을 정확하게 일치시켜 접속해야만 원활한 광 신호의 전송이 이루어진다.
그러나, 광섬유와 광소자 사이의 접속 기술은 매우 정밀함을 요구할 뿐만 아니라 고가의 정렬 또는 접속 보조 장치가 필요하다.
이러한 요구들은 광부품을 저가로 대량 생산하는데 가장 큰 걸림돌로 작용하고 있다.
예를 들어, 도 1은 광도파로 소자와 광섬유를 접속하는 일반적인 방법을 보여주는 도면으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 먼저 광도파로 소자 및 입/출력 광섬유 블록을 각각 제작한다.
여기서, 광섬유 블록은 통상 V자나 U자 형태 또는 기타 광섬유를 고정할 수 있는 형태의 홈을 가지며, 그 홈 위에 광섬유가 장착되어 있다.
그리고, 이와 같이 제작된 광도파로 소자 및 입/출력 광섬유 블록 중에서, 서로 결합될 면을 각각 래핑(lapping) 및 폴리싱(polishing)한 다음, 정렬장치(alignment station)를 이용하여 이들을 정밀하게 접속시킨다.
정렬장치를 이용하는 경우, 먼저 1개의 광섬유가 고정되어 있는 입력 광섬유 블록을 광도파로 소자의 입력면과 맞댄다.
이어, 정렬장치는 입력 광섬유 블록을 미세하게 이동시켜 입력 광섬유로부터 광도파로 소자의 입력 광도파로를 통해 출력되는 빛의 세기가 최대가 될 때, 입력 광도파로와 입력 광섬유의 코어 중심을 맞춘다.
그리고, 1개 이상의 출력 광섬유가 고정되어 있는 출력 광섬유 블록을 광도파로 소자의 출력면과 맞댄다.
그 다음, 정렬장치는 출력 광섬유 블록을 미세하게 이동시켜 입력 광섬유로부터 1개 이상의 출력 광섬유를 통해 출력되는 빛의 세기가 최대가 될 때, 광도파로 소자의 출력 광도파로과 출력 광섬유의 코어 중심을 맞춘다.
이 때, 에폭시나 레이저, 접착제 등을 이용하여 입력 광섬유와 입력 광도파로 및 출력 광도파로와 출력 광섬유를 접속시킨다.
하지만, 이러한 기존의 접속방법은 광도파로 소자에 형성된 광도파로의 축중심과 광섬유 블록에 장착된 광섬유의 축중심을 맞추기 위한 기준점이 없고, 단지 광섬유에 빛을 입사하여 그 때 출력되는 빛의 세기의 대소에 따라 축중심에 대한 최적의 접속 상태를 판단하므로 특수 장비가 필요하고, 에폭시를 사용하여 고정하는데 많은 시간이 요구된다. 이에 따라, 고가의 장비가 많이 요구되거나 양산성이 떨어진다.
또한, 현재 생산되는 광도파로 소자 및 입/출력 광섬유 블록은 각각 다른 실리콘 웨이퍼에서 배치 처리(batch process)로 제작되어 다이싱(dicing)되기 때문에 한꺼번에 많은 소자와 블록이 생산된다.
그러나, 서로 다른 실리콘 기판으로부터 제작된 광도파로 소자들과 입/출력 광섬유 블록들을 서로 접속시키는 조립 공정의 경우, 1회의 접속에 대해서 적어도 상당한 작업시간이 필요하고, 고가의 정렬 장치가 여러 대가 필요하므로 소자의 원가 절감 및 양산화에 큰 걸림돌로 작용하고 있다.
한편, 최근에는 이러한 문제들을 해결하기 위하여 광도파로 소자에 광섬유 블록을 결합시킨 구조가 제안되었다. 이러한 구조의 예로 일본특허 제2,982,861호에 개시된 것을 들 수 있다.
즉, 하나의 기판을 사용하여 광도파로 소자와 광섬유 블록을 일체형으로 제작함으로써, 고가의 정밀 정렬장비 필요 없이도 빠른 시간 내에 간단하게 광도파로와 광섬유 코어를 접속시킬 수 있었다.
그러나, 광섬유 블록이 일체화된 광소자는 그 제작 공정에 있어서 많은 마스크 공정 및 에칭 공정이 필요하므로 전체적으로 제조 공정이 다소 복잡하였다.
이로 인하여 공정 단가가 늘어나 소자의 시장 가격이 비싼 단점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제들을 해결하기 위한 것으로, 대량 생산 및 집적화가 가능하며, 원가절감이 가능한 광소자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 제조 공정이 간단한 광소자 제조방법을 제공하는 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 광도파로 소자와 입/출력 광섬유 블록을 접속하는 일반적인 방법을 보여주는 도면이다.
도 2 내지 도 16은 본 발명의 실시예에 따른 광소자의 제조 공정을 보여주는 공정 사시도이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 LD (lase diode)/PD (photodiode)/필터/렌즈 등과 같은 광 능동/수동 소자 등의 광부품이나 광도파로를 이용한 부품 등과 같이 광섬유와 접속시키는 광소자와 입/출력 광섬유 블록을 하나의 기판을 이용하여 제작하되, 광섬유 장착을 위한 홈을 실리콘 질화막(Si3N4)을 마스크층으로 이용한 습식 식각 방법으로 형성함으로써 홈의 깊이를 정확하게 제어할 수 있다. 따라서, 별도의 정렬장치 없이도 광도파로와 광섬유를 쉽고 정확하게 접속시킬 수 있게 된다.
즉, 본 발명에 따른 광소자의 제조방법은, 광섬유와 접속되어 사용되는 적어도 하나의 제 1 소자를 갖는 제 1 소자 블록의 양 측면에 적어도 하나의 광섬유를 갖는 제 1, 제 2 광섬유 블록이 각각 접속된 광소자의 제조방법으로서, 제 1, 제 2, 제 3 영역을 갖는 기판을 준비하는 단계, 기판의 제 3 영역을 일정 깊이로 식각하는 단계, 기판 전면에 하부 클래드층을 형성하는 단계, 기판의 제 1 및 제 2 영역이 노출되도록 하부 클래드층 일부를 제거하는 단계, 기판의 제 1 및 제 2 영역에 실리콘 질화막을 형성하는 단계, 기판 전면에 코어층을 형성하는 단계, 코어층과 실리콘 질화막을 함께 패터닝하여 제 3 영역에 적어도 하나의 광도파로와 제 1 및 제 2 영역에 각각 제 1 및 제 2 홈을 형성하기 위한 패턴을 형성하는 단계, 실리콘 질화막과 코어층으로 이루어진 제 1 및 제 2 홈 형성 패턴을 이용하여 기판의 제 1 및 제 2 영역을 식각하여 제 1 및 제 2 홈을 형성하는 단계, 제 1 및 제 2 홈에 광섬유를 각각 배열하는 단계를 포함하여 이루어진다.
여기에서, 상기 제 1 및 제 2 홈을 형성하는 단계 이후에, 기판 전면에 상부 클래드층을 형성하는 단계와 제 1 및 제 2 영역의 상부 클래드층 및 제 1 및 제 2 홈 형성 패턴을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 상부 클래드층 및 제 1 및 제 2 홈 형성 패턴을 제거하는 단계에서, 상부 클래드층 및 제 1 및 제 2 홈 형성 패턴은 습식 식각 방법으로 제거하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 홈을 형성하는 단계 이전에, 기판의 제 3 영역에 상기 제 1 및 제 2 홈 형성 단계 진행 중 광도파로를 보호하기 위한 식각 보호막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 식각 보호막은 크롬으로 형성하고, 제 1 및 제 2 홈은 상기 실리콘 질화막을 식각 보호막으로 하여 KOH를 이용한 습식 식각을이용해 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 광섬유 배열 단계 이전에, 제 1 및 제 2 홈과 광도파로의 경계면을 각각 소정 깊이로 식각하여 제 3 및 제 4 홈을 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있으며, 상기 하부 클래드층 일부를 제거하는 단계에서, 하부 클래드층은 화학적 기계적 연마(CMP; chemical mechanical polishing) 방법을 이용하여 제거하는 것이 바람직하고, 상기 기판 전면에 코어층을 형성하는 단계에서, 코어층은 플라즈마 인핸스드 화학 기상 증착법(PECVD; plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 다른 광소자 제조방법은, 광섬유와 접속되어 사용되는 적어도 하나의 제 1 소자를 갖는 제 1 소자 블록의 양 측면에 적어도 하나의 광섬유를 갖는 제 1, 제 2 광섬유 블록이 각각 접속된 광소자의 제조방법으로서, 제 1, 제 2, 제 3 영역을 갖는 기판을 준비하는 단계, 기판의 제 3 영역을 일정 깊이로 식각하는 단계, 기판 전면에 하부 클래드층을 형성하는 단계, 기판의 제 1 및 제 2 영역이 노출되도록 하부 클래드층 일부를 제거하는 단계, 기판 전면에 코어층을 형성하는 단계, 코어층을 패터닝하여 제 3 영역에 적어도 하나의 광도파로와 제 1 및 제 2 영역에 각각 제 1 및 제 2 홈을 형성하기 위한 패턴을 형성하는 단계, 기판의 제 3 영역에 광도파로를 보호하기 위한 식각 보호막을 형성하는 단계, 제 1 및 제 2 홈 형성 패턴을 이용하여 기판의 제 1 및 제 2 영역을 식각하여 제 1 및 제 2 홈을 형성하는 단계, 제 1 및 제 2 홈에 광섬유를 각각 배열하는 단계를 포함하여 이루어진다.
이 방법에서도, 보호막은 크롬으로 형성하고, 제 1 및 제 2 홈 형성은 KOH를 이용한 습식 식각을 이용하는 것이 바람직하며, 상기 광섬유 배열 단계 이전에, 제 1 및 제 2 홈과 광도파로의 경계면을 각각 소정 깊이로 식각하여 제 3 및 제 4 홈을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 하부 클래드층 일부를 제거하는 단계에서, 하부 클래드층은 화학적 기계적 연마 방법을 이용하여 제거하는 것이 바람직하다.
이제 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따르면, SiO2또는 폴리머 소재를 이용한 평면형 광소자, LD(lase diode), PD(photodiode), 마이크로머시닝으로 제작될 수 있는 필터, 렌즈, 미러를 포함하는 3차원 구조물 형태의 수동 소자 등과 같이 광섬유와 접속시키는 광소자와 입/출력 광섬유 블록을 하나의 기판을 이용하여 제작하며, 광섬유 장착을 위한 홈을 실리콘 질화막을 마스크층으로 이용한 습식 식각 방법으로 형성함으로써 홈의 깊이를 정확하게 제어할 수 있다. 따라서, 별도의 정렬장치 없이도 광도파로와 광섬유를 쉽고 정확하게 접속시킬 수 있게 된다. 이하의 실시예에서는 광섬유와 접속시키는 광소자의 예로 광도파로 소자를 들어 설명한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 광소자의 구조를 설명한다. 본 발명의 실시예에 따른 광도파로 소자가 도 16에 도시되어 있다.
도 16에 나타난 바와 같이, 본 발명의 광소자는 제 1, 제 2, 및 제 3의 세영역으로 나누어져 있다. 제 1 및 제 2 영역은 광섬유(710, 720, 730)가 장착된 광섬유 블록으로 형성되어 있고, 제 3 영역은 광도파로(410, 도 15참조)가 형성된 광도파로 블록이다.
각 영역은 동일한 기판(100)으로 이루어져 있으며, 광섬유(710, 720, 730)가 장착된 광섬유 블록에는, 광섬유(710, 720, 730)를 장착하기 위한 V자 형태의 홈이 형성되어 있으며 이러한 홈 위에 광섬유(710, 720, 730)가 장착되어 있다.
한편, 광도파로가 형성되어 있는 광도파로 블록에는 광도파로(410)의 아래위로 각각 하부 클래드층(200)과 상부 클래드층(600)이 형성되어 있다. 이러한 하부 및 상부 클래드층(200, 600)은 광도파로(410)를 둘러싸고 광도파로(410)와 하부 및 상부 클래드층(200, 600) 사이의 경계면에서 빛이 전반사되도록 하여 광도파로(410)를 통해 빛이 잘 전달되도록 하는 역할을 한다. 따라서, 하부 및 상부 클래드층(200, 600)은 광도파로(410)에 비해 굴절률이 낮은 물질을 이용해 형성된다.
이 때, 광섬유 블록에서의 기판(100) 상부의 높이와 광도파로 블록에서의 하부 클래드층(200)의 높이는 실질적으로 동일하도록 형성되어 있다. 즉, 광도파로(410)는 광섬유(710, 720, 730)가 장착되는 광섬유 블록의 기판 높이와 동일한 높이에 형성된다. 그리고, 광섬유(710, 720, 730)는 광도파로(410)와 그 광축이 일치하도록 정렬된다.
이제 도 2 내지 도 16을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 광소자의 제조 공정을 설명한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 광도파로가 형성되는 광도파로 블록의 기판 영역을 일정 두께만큼 식각한 후 하부 클래드층을 형성하여 광도파로가 광섬유가 장착되는 광섬유 블록의 기판 높이와 동일한 높이에 형성되도록 하고, 광섬유 장착용 홈을 형성하기 위한 마스크층으로 실리콘 질화막을 이용하며, 광도파로를 패터닝하기 위한 마스크층으로 크롬과 같은 금속막을 이용한다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 광도파로가 형성될 제 3 영역과 광섬유가 배열될 제 1 영역 및 제 2 영역을 갖는 기판(100)을 준비한다. 기판(100)으로는 일반적인 실리콘(silicon) 기판 등을 사용할 수 있으며, (100) 방향의 실리콘 기판을 사용하는 것이 바람직하다.
다음, 도 3에 도시된 바와 같이, 사진식각 공정을 이용하여 패터닝한 후 기판(100) 중 제 3 영역을 일정 깊이로 습식 또는 건식 식각한다. 예를 들면 KOH를 이용한 습식 식각 등의 방법이 사용될 수 있으며, 이 때의 식각 깊이는 식각된 부분에 형성될 하부 클래드층의 두께를 고려하여 결정되는데 통상 수 내지 수십 ㎛ 정도가 된다.
이제, 도 3에 도시된 바와 같은 기판(100) 상부의 전면에 하부 클래드층을 이루게 될 산화막(SiO2)을 형성한 다음, 제 1 및 제 2 영역의 기판(100)이 나타나도록 화학적 기계적 연마(CMP: chemical mechanical polishing) 공정을 실시한다. 그러면, 도 4에 도시된 바와 같이, 기판(100)의 제 3 영역에 제 1 및 제 2 영역과 같은 높이의 하부 클래드층(200)이 형성된다. 여기에서, 하부 클래드층(200)은 앞서설명한 바와 같이 이후에 형성될 코어층보다 낮은 굴절율을 갖도록 형성하여 경계면에서 광이 전반사하도록 함으로써 광도파로를 통해 빛이 잘 도파되도록 하는 역할을 한다.
다음, 도 4에 도시된 바와 같은 기판(100) 상부의 전면에 실리콘 질화막(Si3N4)을 증착한다. 실리콘 질화막은 LPCVD (low pressure chemical vapor deposition) 등의 방법으로 증착될 수 있으며, 1000 ~ 1500Å 정도의 두께로 증착하면 충분하다. 실리콘 질화막을 증착하는 이유는 이후 광섬유 장착을 위한 홈을 형성하기 위한 마스크층으로 이용하기 위한 것이다. 실리콘 질화막을 마스크층으로 이용하여 광섬유 장착을 위한 홈을 형성할 경우 홈 형성을 정밀하게 제어할 수 있으므로 광섬유와 광도파로 간의 정렬이 용이하게 된다.
실리콘 질화막(300)을 증착한 후에는, 사진식각 공정을 이용하여 도 6에 나타난 바와 하부 클래드층(200)이 형성되어 있는 제 3 영역의 실리콘 질화막을 제거하여 제 1 및 제 2 영역의 실리콘 질화막(310, 320)만을 남긴다.
다음, 도 7에 나타난 바와 같이, 실리콘 질화막(310, 320)이 형성되어 있는 기판의 전면에 같이 코어 패턴을 형성하기 위한 코어층(400)을 형성한다. 코어층(400) 역시 하부 클래드층(200)과 마찬가지로SiO2 등의 산화막으로 형성할 수 있으며, 두께는 수 내지 수십 ㎛ 정도가 된다. 그런데, 이 때 코어층(400)은 PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법을 이용하여 증착하는 것이 바람직하다. FHD (flame hydrolysis deposition) 등의 방법을 이용하여 코어층을 증착할 경우 실리콘 질화막(310, 320) 때문에 막특성이 나빠질 수 있기 때문이다.
코어층(400)을 형성한 후에는 코어층(400)을 패터닝하기 위한 금속층(도시하지 않음)을 형성하고, 사진식각 공정을 이용하여 금속층을 패터닝한다. 다음, 패터닝된 금속층을 마스크로 하여 코어층(400)을 패터닝한다. 이 때 형성되는 패턴은, 도 8에 나타난 바와 같이, 코어 패턴(410) 외에도 기판(100)의 제 1 및 제 2 영역에 형성될 광섬유 장착을 위한 제 1 및 제 2 홈을 형성하기 위한 패턴(420, 430)을 포함한다. 또한, 기판(100)의 제 1 및 제 2 영역에 형성되어 있는 실리콘 질화막(310, 320) 역시 코어층(400)을 패터닝할 때 함께 식각되어 코어층의 패턴(420, 430)과 같은 형태로 패터닝된다. 이와 같이 코어층을 패터닝할 때 광섬유 장착을 위한 홈 영역을 함께 패터닝함으로써 광섬유 장착을 위한 홈과 코어 사이의 정렬이 필요없게 된다. 도 8은 금속층을 마스크로 코어층(400)과 실리콘 질화막(310, 320)을 패터닝한 후 금속층을 제거한 후의 상태를 나타내고 있다.
기판(100)의 제 3 영역에 형성된 코어 패턴(410)은 입력 광섬유로부터 입사된 빛을 출력 광섬유로 전달하기 위한 광 도파로가 된다. 도면에서는 가장 간단한 2채널 광 도파로의 경우를 예로 도시하였지만, 광 도파로는 다양한 패턴으로 형성될 수 있으며, 특히 채널 수가 많아져 채널 간격이 좁아지는 경우 광섬유가 안정적으로 장착될 수 있는 본 발명의 방법이 매우 유리하다.
다음, 도 9에 나타난 바와 같이, 기판 전체에 광섬유 장착을 위한 홈을 형성하기 위한 공정에서 사용되는 식각액(예를 들면, KOH)에 식각되지 않는 박막(예를들면, 크롬, 크롬/골드 등)(500)을 증착한다. 그리고, 도 10에 나타난 바와 같이, 제 3 영역에만 해당 박막(500)을 남기고 제 1 및 제 2 영역의 박막을 제거한다. 다음, 노출된 기판 영역을 습식 식각하여, 도 11에 나타난 바와 같이, 기판의 제 1 및 제 2 영역에 광섬유 장착을 위한 제 1 및 제 2 홈을 형성한다. 이 때 식각액으로는 KOH 등이 사용될 수 있으며, 실리콘 기판은 KOH 에 대하여 (100):(111)=100:1의 비율로 식각이 되므로 광섬유 장착을 위한 홈의 식각 깊이를 정밀하게 제어할 수 있으며, 코어 부분은 크롬 박막(500)으로 덮여 있으므로 식각되지 않는다. 또한, 실리콘 기판(100) 위에 형성된 실리콘 질화막(310, 320) 때문에 광섬유 장착을 위한 홈 형성을 더욱 정밀하게 제어할 수 있다. 광섬유 장착을 위한 홈을 형성한 후에는 코어층을 보호하기 위해 형성한 박막(500)을 습식 식각 등의 방법으로 제거한다(도 12).
다음, 도 13에 나타난 바와 같이, 기판의 전면에 상부 클래드층으로 이용되는 실리콘 산화막(600)을 형성한 다음, 도 14에 나타난 바와 같이, 사진식각 공정을 통해 기판(100)의 제 1 및 제 2 영역의 상부 클래드층(600)을 제거한다. 이 때, 광도파로로 사용되는 코어 패턴(310)과 함께 형성된 기판(100)의 제 1 및 제 2 영역에 형성된 코어층(420, 430) 및 코어층(420), 430) 하부의 실리콘 질화막(310, 320)을 함께 제거한다.
다음, 도 15에 도시된 바와 같이 광도파로(310)와 광섬유 블록의 접속 부분을 건식 및 습식 식각이나 다이싱 톱, 레이저 가공 및/또는 이들의 조합에 의한 가공과, 마이크로머시닝 등의 방법으로 하프 컷팅(half cutting)하여 제 3 및 제 4홈을 형성한다. 여기에서, 제 3 및 제4 홈을 형성하는 이유는 광도파로의 중심과 광섬유의 중심이 원활하게 정렬되도록 하기 위함이다.
이제, 도 16에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 홈 위에 광섬유(710, 720, 730)를 장착하고, 광도파로(410)와 광섬유(710, 720, 730)를 에폭시 등을 이용하여 접속시킴으로써 광섬유 어레이 블록이 일체화된 광소자를 제작 완료한다.
이와 같이 광소자를 제작하면 광섬유 장착을 위한 제 1 및 제 2 홈의 깊이만 정확하게 형성된다면 광도파로의 축중심과 광섬유의 축중심이 일치하도록 정확하게 정렬될 수 있다. 즉, 수평 방향의 정렬은 광도파로와 광섬유 장착을 위한 홈을 함께 패터닝함으로써 자동으로 이루어지게 되고, 수직 방향의 정렬은 광섬유 장착을 위한 제 1 및 제 2 홈의 깊이에 의해 결정되는데, 이는 본 발명에서 실리콘 질화막을 이용하여 실리콘 기판을 KOH 등의 식각액을 이용하여 습식식각함으로써 정밀하게 제어될 수 있다.
한편, 앞서 설명한 실시예에서는 광섬유를 장착하기 위한 제 1 및 제 2 홈과 광도파로 소자 영역을 완성한 후에 접속 부분에 제 3 및 제 4 홈을 형성하여 광섬유를 장착하고 접속하였지만, 종래에 통상 사용되었던 방법과 마찬가지로 제 1, 제 2, 제 3 영역이 각각 분리되도록 기판을 다이싱한 후에, 단면을 래핑 및 폴리싱하여 다시 접속할 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 광도파로 소자를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명의 사상은 앞서 언급한 바와 같이 SiO2또는 폴리머 소재를 이용한 평면형 광소자, LD, PD, 마이크로머시닝으로 제작될 수 있는 필터, 렌즈, 미러를 포함하는 3차원 구조물 형태의 수동 소자 등에도 동일하게 적용될 수 있다.
지금까지 바람직한 실시예를 참고로 하여 이 발명을 상세히 설명하였으나 이 발명의 범위는 이에 한정되는 것은 아니며 다음의 특허청구범위에 의해 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 발명이 속하는 분야의 통상의 기술자라면 이 발명의 사상을 벗어나지 않고도 다양한 변형이나 변경이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 고가의 정렬장치 없이 간단한 공정으로 광도파로와 광섬유를 정확하게 접속시킬 수가 있으므로, 제조 공정 시간 및 공정 비용을 획기적으로 절감할 수 있으며, 오차 발생 요인을 최소화함으로써 공정의 신뢰도를 높일 수 있다.

Claims (15)

  1. 광섬유와 접속되어 사용되는 적어도 하나의 제 1 소자를 갖는 제 1 소자 블록의 양 측면에 적어도 하나의 광섬유를 갖는 제 1, 제 2 광섬유 블록이 각각 접속된 광소자의 제조방법에 있어서,
    제 1, 제 2, 제 3 영역을 갖는 기판을 준비하는 단계,
    상기 기판의 상기 제 3 영역을 일정 깊이로 식각하는 단계,
    상기 기판 전면에 하부 클래드층을 형성하는 단계,
    상기 기판의 상기 제 1 및 제 2 영역이 노출되도록 상기 하부 클래드층 일부를 제거하는 단계,
    상기 기판의 상기 제 1 및 제 2 영역에 실리콘 질화막을 형성하는 단계,
    상기 기판 전면에 코어층을 형성하는 단계,
    상기 코어층과 상기 실리콘 질화막을 함께 패터닝하여 상기 제 3 영역에 적어도 하나의 광도파로와 상기 제 1 및 제 2 영역에 각각 제 1 및 제 2 홈을 형성하기 위한 패턴을 형성하는 단계,
    상기 실리콘 질화막과 상기 코어층으로 이루어진 상기 제 1 및 제 2 홈 형성 패턴을 이용하여 상기 기판의 상기 제 1 및 제 2 영역을 식각하여 제 1 및 제 2 홈을 형성하는 단계,
    상기 제 1 및 제 2 홈에 광섬유를 각각 배열하는 단계를 포함하는 광소자 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 홈을 형성하는 단계 이후에,
    상기 기판 전면에 상부 클래드층을 형성하는 단계,
    상기 제 1 및 제 2 영역의 상기 상부 클래드층 및 상기 제 1 및 제 2 홈 형성 패턴을 제거하는 단계를 더 포함하는 광소자 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 상부 클래드층 및 상기 제 1 및 제 2 홈 형성 패턴을 제거하는 단계에서, 상기 상부 클래드층 및 상기 제 1 및 제 2 홈 형성 패턴은 습식 식각 방법으로 제거하는 광소자 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 홈을 형성하는 단계 이전에,
    상기 기판의 제 3 영역에 상기 제 1 및 제 2 홈 형성 단계 진행 중 상기 광도파로를 보호하기 위한 식각 보호막을 형성하는 단계를 더 포함하는 광소자 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 식각 보호막은 크롬으로 형성하는 광소자 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 홈 형성은 상기 실리콘 질화막을 식각 보호막으로 하여 KOH를 이용한 습식 식각을 이용해 이루어지는 광소자 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 (100) 방향의 실리콘 기판인 광소자 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 광섬유 배열 단계 이전에,
    상기 제 1 및 제 2 홈과 상기 광도파로의 경계면을 각각 소정 깊이로 식각하여 제 3 및 제 4 홈을 형성하는 단계를 더 포함하는 광소자 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 클래드층 일부를 제거하는 단계에서, 상기 하부 클래드층은 화학적 기계적 연마(CMP; chemical mechanical polishing) 방법을 이용하여 제거하는 광소자 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 전면에 코어층을 형성하는 단계에서, 상기 코어층은 플라즈마 인핸스드 화학 기상 증착법(PECVD; plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법을 이용하여 형성하는 광소자 제조방법.
  11. 광섬유와 접속되어 사용되는 적어도 하나의 제 1 소자를 갖는 제 1 소자 블록의 양 측면에 적어도 하나의 광섬유를 갖는 제 1, 제 2 광섬유 블록이 각각 접속된 광소자의 제조방법에 있어서,
    제 1, 제 2, 제 3 영역을 갖는 기판을 준비하는 단계,
    상기 기판의 상기 제 3 영역을 일정 깊이로 식각하는 단계,
    상기 기판 전면에 하부 클래드층을 형성하는 단계,
    상기 기판의 상기 제 1 및 제 2 영역이 노출되도록 상기 하부 클래드층 일부를 제거하는 단계,
    상기 기판 전면에 코어층을 형성하는 단계,
    상기 코어층을 패터닝하여 상기 제 3 영역에 적어도 하나의 광도파로와 상기 제 1 및 제 2 영역에 각각 제 1 및 제 2 홈을 형성하기 위한 패턴을 형성하는 단계,
    상기 기판의 제 3 영역에 상기 광도파로를 보호하기 위한 식각 보호막을 형성하는 단계,
    상기 제 1 및 제 2 홈 형성 패턴을 이용하여 상기 기판의 상기 제 1 및 제 2 영역을 식각하여 제 1 및 제 2 홈을 형성하는 단계,
    상기 제 1 및 제 2 홈에 광섬유를 각각 배열하는 단계를 포함하는 광소자 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 식각 보호막은 크롬으로 형성하는 광소자 제조방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 홈 형성은 KOH를 이용한 습식 식각을 이용해 이루어지는 광소자 제조방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 광섬유 배열 단계 이전에,
    상기 제 1 및 제 2 홈과 상기 광도파로의 경계면을 각각 소정 깊이로 식각하여 제 3 및 제 4 홈을 형성하는 단계를 더 포함하는 광소자 제조 방법.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 하부 클래드층 일부를 제거하는 단계에서, 상기 하부 클래드층은 화학적 기계적 연마(CMP; chemical mechanical polishing) 방법을 이용하여 제거하는 광소자 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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