KR20050070263A - 복합형 광소자, 복합형 광소자용 실리콘 광학 벤치,복합형 광소자용 평면형 광도파로 소자, 복합형 광소자의제조방법, 및 이를 위한 광소자의 광축 정렬 방법 - Google Patents

복합형 광소자, 복합형 광소자용 실리콘 광학 벤치,복합형 광소자용 평면형 광도파로 소자, 복합형 광소자의제조방법, 및 이를 위한 광소자의 광축 정렬 방법 Download PDF

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Abstract

실리콘 기판의 일정 영역에 마이크로 히터를 형성한 후 마이크로 히터에 대응하는 부분에 평면형 광도파로 소자와의 플립칩 본딩을 위한 금속 패턴과 LD/PD가 형성될 부분에 LD/PD와의 플립칩 본딩을 위한 금속 패턴을 함께 형성하고, LD/PD를 플립칩 본딩하여 실리콘 광학 벤치를 형성한다. 한편, 광섬유와 평면형 광도파로가 수동 정렬되어 형성된 평면형 광도파로 소자의 상부 클래드층을 평탄화한 후 실리콘 광학 벤치와의 플립칩 본딩을 위한 금속 패턴을 형성한다. 실리콘 광학 벤치와 평면형 광도파로 소자에 각각 형성된 금속 패턴이 마주보도록 배치하면, LD/PD, 광도파로, 광섬유가 나란히 배열된다. 이 때, LD를 동작시키면서 광섬유를 통해 나오는 빛의 양을 측정하여 실리콘 광학 벤치와 평면형 광도파로 소자를 능동 정렬하고, 마이크로 히터에 전력을 공급하여 실리콘 광학 벤치와 평면형 광도파로 소자를 플립칩 본딩한다.

Description

복합형 광소자, 복합형 광소자용 실리콘 광학 벤치, 복합형 광소자용 평면형 광도파로 소자, 복합형 광소자의 제조방법, 및 이를 위한 광소자의 광축 정렬 방법{hybrid integrated type optical device, silicon optical bench for hybrid integrated type optical device, planar waveguide device for hybrid integrated type optical device, fabrication method of hybrid integrated type optical device, and optical axes aligning method therefor}
본 발명은 광통신 시스템에서 사용되는 복합형 광소자, 복합형 광소자용 실리콘 광학 벤치, 복합형 광소자용 평면형 광도파로 소자, 복합형 광소자의 제조방법, 및 이를 위한 광소자의 광축 정렬 방법에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 레이저 다이오드(LD; laser diode), 광 다이오드(PD; photodiode) 등의 광소자와 평면형 도파로가 접속된 복합형 광소자와 그 제조방법 및 광소자와 평면형 도파로의 광축을 능동 정렬하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 광통신 시스템 내에서 사용되는 광 부품들은 원활한 광 전송을 위하여 광축간의 중심이 정확히 일치되도록 서로 접속되어야 하며, 통상 LD와 도파로 간의 정렬에서는 1㎛ 이내의 정밀도가 요구된다.
LD 또는 PD와 도파로 간의 정렬 방법으로는 크게 수동 정렬과 능동 정렬의 두 가지 방법이 사용된다. 이 중 수동 정렬은 광소자를 동작시키지 않은 상태에서 LD를 도파로와 정렬시키는 방법으로서, 공정상에서 광축을 정렬하게 되므로 고가의 정렬 장치를 필요로 하지 않아 저가의 광소자 제작에 용이하지만, 고정밀도의 정렬을 요구하는 광 부품에는 공정상의 오차 발생으로 인해 적용하기 어렵다. 이에 비해 능동 정렬은 LD를 동작시켜 광 신호를 측정하면서 도파로를 고정할 수 있으므로 최적의 정렬을 얻을 수 있지만, 고가의 정렬 장치와 고정 장치가 필요하다는 단점이 있다.
한편, 최근에는 기존의 광섬유를 이용한 광 부품에 비해서 집적화가 용이하며, 반도체 공정을 통해서 제작할 수 있어 대량생산이 용이하다는 장점을 갖고 있는 평면형 도파로의 사용이 확대되고 있다. 그런데, 이러한 평면형 도파로의 경우 LD와의 정렬에 있어 기존의 능동 정렬 방법을 적용하기 어렵고, 광섬유와의 정렬의 경우와 같이 렌즈형 광섬유나 렌즈를 사용하여 정렬하기도 쉽지 않다는 단점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 평면형 도파로 기판 위에 LD/PD를 집적화하며 제작하는 PLC 플랫폼(Planar Lightwave Circuit Platform) 기술과 같은 방법들이 연구되고 있지만, 이러한 방법들은 복잡한 공정을 수반하게 된다. PLC 플랫폼 기술을 개시한 것으로는 "Passive aligned hybrid integrated SDM Transceiver Module Using Planar Lightwave Circuit Platform", Hiroaki Okano, et al. IEICE Trans. Electron., Vol. E80-C, No.1, Jan. 1997 등이 있다.
이밖에도 실리콘 광학벤치를 이용하여 별도로 제작된 도파로 칩과 정렬 및 접속을 하는 방법(미국특허 제6,470,118호, 미국특허 제6,456,767호 등)이 있다.
도 1a와 도 1b에는 실리콘 광학 벤치 상에 도파로 칩과 LD/PD/광섬유를 수동 정렬하여 접속한 미국특허 제6,470,118호에 따른 광 모듈의 구조가 나타나 있다. 도 1a는 이러한 광 모듈의 평면도이고, 도 1b는 도 1a에 나타난 광 모듈의 A-A' 선을 따라 도시한 단면도이다.
도 1a에 나타난 바와 같이, 실리콘 광학 벤치(70) 상에 광섬유(50), 도파로 칩(10), LD(30r), PD(30s)가 각각 그 광축(11, 16, 32r, 32s)이 일치하도록 정렬되어 있다. 각 소자는 실리콘 광학 벤치(70) 상에 광섬유(50)를 고정시키고, 도파로 칩(10)과 LD(30r)/PD(30s)를 플립칩 하는 공정을 통해 수동 정렬된다.
기판, 즉 실리콘 광학 벤치(70) 위에 LD(30r)와 PD(30s)를 정렬 및 고정하기 위해서는 공융(共融) 접착(eutectic bonding)이 이용된다. 공융 접착의 경우 실리콘 광학 벤치(70) 위에 솔더(solder)(도시하지 않음)를 증착한 후 정렬 마크(도시하지 않음)를 이용하여 LD(30r)와 PD(30s)를 실리콘 광학 벤치(70) 위에 플립칩 본딩(flip-chip bonding)한다. 따라서, 이 경우 솔더의 위치와 도파로와의 정렬 오차, 플립칩 장치의 정렬 오차 등의 오차의 발생 요인이 있다.
또한, 도파로 칩(10) 역시 실리콘 광학 벤치(70) 상에 플립칩 본딩되므로 이 과정에서도 정렬 오차가 존재하게 된다.
본 발명은 이러한 문제들을 해결하기 위한 것으로, 집적화가 용이한 복합형 광소자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 광소자 간의 정렬이 용이하도록 제작 가능한 복합형 광소자, 그 제조방법 및 이를 위한 정렬방법을 제공하는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 LD 또는 PD와 같은 광전 소자를 포함하는 실리콘 광학벤치(SiOB; silicon optical bench)와 수동 정렬된 평면형 광도파로 소자를 별도의 공정을 통해 각각 제작한 후, 이를 다시 능동 정렬 방법을 이용해 정렬하여 접착한다.
즉, 본 발명에 따르면, 제 1 영역과 상기 제 1 영역보다 높이가 낮은 제 2 영역을 포함하는 제 1 기판, 상기 제 1 기판의 상기 제 1 영역 위에 형성되어 있는 레이저 다이오드, 광섬유가 장착된 제 3 영역과 평면형 광도파로가 형성된 제 4 영역을 포함하며, 상기 광섬유와 상기 평면형 광도파로는 수동 정렬되어 있는 제 2 기판, 상기 제 1 기판의 상기 레이저 다이오드가 형성되어 있는 쪽과 같은 방향의 상기 제 2 영역 중 일부 또는 전부와 상기 제 2 기판의 상기 광도파로가 형성된 쪽과 같은 방향의 상기 제 4 영역의 일부 또는 전부가 서로 마주보도록 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판이 접착되어, 상기 레이저 다이오드, 상기 광도파로, 및 상기 광섬유의 광축이 실질적으로 일치하도록 정렬된 복합형 광소자가 제공된다.
이러한 복합형 광소자는 상기 제 1 기판의 상기 제 2 영역 위에 형성되어 있는 마이크로 히터를 더 포함하며, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판은 플립칩 본딩되어 있을 수 있다.
또한, 상기 제 1 기판의 전면에 형성되어 있는 제 1 절연막을 더 포함하며, 상기 마이크로 히터는 상기 제 1 절연막 위에 형성되어 있고, 상기 마이크로 히터 위에 형성되어 있는 제 2 절연막, 상기 제 2 절연막 위에 형성되어 있는 제 1 기판측 UBM (under bump metallurgy) 층, 상기 UBM 층 위에 형성되어 있는 솔더층, 상기 솔더층 위에 형성되어 있는 제 2 기판측 UBM 층을 더 포함하며, 상기 레이저 다이오드는 상기 솔더층 위에 형성되어 있을 수도 있다.
또는, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판이 중첩되는 부분의 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 형성되어 있는 광접착제층을 더 포함하며, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판은 상기 광접착제층에 의해 서로 접착될 수 있다.
한편, 상기 제 2 기판의 상기 평면형 광도파로가 상기 제 2 기판과 인접한 쪽과 반대쪽으로 상기 평면형 광도파로를 덮도록 형성되어 있는 상부 클래드층을 더 포함하며, 상기 상부 클래드층은 그 표면이 평탄화되어 있다.
상기 제 1 기판의 상기 제 1 영역 위에 형성되어 있는 광 다이오드를 더 포함할 수 있으며, 상기 제 1 기판의 상기 제 2 영역에 형성되어 있는 제1 정렬 마크와 상기 제 2 기판의 상기 제 4 영역에 형성되어 있는 제 2 정렬 마크를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 광섬유를 상기 제 2 기판의 상기 제 3 영역에 고정하기 위한 에폭시층과 리드 글래스를 더 포함하며, 상기 리드 글래스는 상기 제 2 기판이 상기 제 1 기판과 중첩되지 않는 영역 중 일부 또는 전부에 형성되어 있는 것이 바람직하며, 상기 광도파로의 상기 광섬유와 접속되는 쪽과 반대쪽 면은 폴리싱되어 있으며, 기 폴리싱된 면에 접합되어 있으며 특정 파장에 대한 선택성을 높일 수 있는 광학 필터를 더 포함할 수도 있다.
본 발명에 따른 복합형 광소자용 실리콘 광학 벤치는, 실리콘 기판, 상기 실리콘 기판 상에 형성되어 있는 제 1 절연막, 상기 제 1 절연막 상에 형성되어 있는 마이크로 히터를 포함하여 이루어진다.
복합형 광소자용 실리콘 광학 벤치는, 상기 제 1 절연막 위에 형성되어 있는 정렬 마크를 더 포함할 수 있고, 상기 마이크로 히터 상에 형성되어 있는 제 2 절연막, 상기 제 2 절연막 위에 형성되어 있는 플립칩 본딩용 금속 패턴을 더 포함할 수도 있다.
여기에서, 상기 플립칩 본딩용 금속 패턴은 상기 제 2 절연막 위의 상기 마이크로 히터에 대응하는 부분에 형성되어 있거나, 상기 제 2 절연막 위의 상기 마이크로 히터에 대응하는 제 1 패턴과 광전 소자를 플립칩 본딩하기 위한 제 2 패턴을 포함한다.
또한, 상기 플립칩 본딩용 금속 패턴은, 상기 제 2 절연막 위에 형성되어 있는 UBM 층을 포함하거나, 상기 UBM 층 위에 형성되어 있는 솔더층을 더 포함할 수 있다. 정렬 마크는 상기 제 1 절연막 및/또는 상기 제 2 절연막 위에 형성될 수 있다.
한편, 상기 제 2 절연막 위에 접착되어 있는 광전 소자를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 복합형 광소자용 평면형 광도파로 소자는, 광섬유가 장착된 제 1 영역, 평면형 광도파로가 형성된 제 2 영역, 상기 평면형 광도파로 위에 형성되어 있으며 표면이 평탄화되어 있는 상부 클래드층, 상기 상부 클래드층 위에 형성되어 있는 플립칩 본딩용 금속 패턴을 포함하며, 상기 광섬유와 상기 평면형 광도파로는 수동 정렬되어 있다.
여기에서, 상기 플립칩 본딩용 금속 패턴은, 상기 상부 클래드층 위에 형성되어 있는 UBM 층을 포함하거나, 상기 UBM 층 위에 형성되어 있는 솔더층을 더 포함할 수 있으며, 복합형 광소자용 평면형 광도파로 소자는 상기 상부 클래드층 위에 형성되어 있는 정렬 마크를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 복합형 광소자용 실리콘 광학 벤치의 제조 방법은, 실리콘 기판의 제 1 영역을 소정 깊이로 식각하는 단계, 상기 식각된 실리콘 기판의 전면에 제 1 절연막을 형성하는 단계, 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 위에 마이크로 히터를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 마이크로 히터를 형성하는 단계에서 정렬 마크를 함께 형성할 수도 있으며, 상기 마이크로 히터 위에 제 2 절연막을 형성하는 단계와, 상기 제 2 절연막 위에 플립칩 본딩용 금속 패턴을 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
상기 플립칩 본딩용 금속 패턴은 상기 제 2 절연막 위의 상기 마이크로 히터에 대응하는 부분에 형성하거나, 상기 제 2 절연막 위의 상기 마이크로 히터에 대응하는 제 1 패턴과 광전 소자를 플립칩 본딩하기 위한 제 2 패턴을 포함할 수 있으며, 이어서 상기 제 2 패턴 위에 광전 소자를 플립칩 본딩하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
정렬 마크는 상기 플립칩 본딩용 금속 패턴을 형성하는 단계에서 함께 형성할 수도 있으며, 상기 플립칩 본딩용 금속 패턴을 형성하는 단계는, 상기 제 2 절연막 위에 UBM 층을 형성하는 단계를 포함하거나, 상기 UBM 층 위에 솔더층을 형성하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 따른 복합형 광소자용 평면형 광도파로 소자의 제조 방법은, 광섬유 장착을 위한 홈이 형성되어 있는 제 1 영역, 평면형 광도파로와 상기 평면형 광도파로를 덮는 상부 클래드층이 형성되어 있는 제 2 영역을 포함하며, 상기 광섬유 장착을 위한 홈과 상기 평면형 광도파로는 수동 정렬되어 있는 평면형 광도파로 소자 기판을 준비하는 단계, 상기 상부 클래드층을 화학적 기계적 연마(chemical mechanical polishing)하여 표면을 평탄화함과 동시에 상기 상부 클래드층의 두께를 소정 값으로 조절하는 단계를 포함하여 이루어진다.
여기에서, 상기 상부 클래드층 위에 플립칩 본딩용 금속 패턴을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 플립칩 본딩용 금속 패턴을 형성하는 단계에서 정렬 마크를 함께 형성할 수도 있다.
상기 플립칩 본딩용 금속 패턴을 형성하는 단계는, 상기 상부 클래드층 위에 UBM 층을 형성하는 단계를 포함하거나, 상기 UBM 층 위에 솔더층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 광섬유 장착을 위한 홈에 광섬유를 장착하는 단계와, 상기 장착된 광섬유를 고정하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
본 발명에 따른 실리콘 광학 벤치와 평면형 광도파로 소자의 정렬 방법은, 앞서 서술한 바와 같은 방법에 따라 제조된 실리콘 광학 벤치와 평면형 광도파로 소자를 서로 정렬하는 방법으로서, 상기 실리콘 광학 벤치의 상기 제 1 영역의 일부 또는 전부와 상기 평면형 광도파로 소자의 상기 플립칩 본딩용 금속 패턴이 형성된 면의 일부 또는 전부가 서로 마주보도록 상기 실리콘 광학 벤치와 상기 평면형 광도파로 소자를 배열하여 상기 광전 소자, 상기 광도파로, 및 상기 광섬유가 일렬로 배치되도록 하는 단계, 상기 실리콘 광학 벤치의 상기 광전 소자를 동작시키면서 상기 광섬유를 통해 나오는 빛을 측정하여 상기 광섬유를 통해 나오는 빛이 최대가 되는 지점으로 상기 실리콘 광학 벤치와 상기 평면형 광도파로 소자를 정렬하는 단계를 포함하여 이루어진다.
그리고, 위와 같이 정렬된 실리콘 광학 벤치와 평면형 광도파로 소자에 대하여, 상기 마이크로 히터에 전력을 공급함과 동시에, 상기 평면형 광도파로 소자에 압력을 가함으로써 상기 실리콘 광학 벤치와 상기 평면형 광도파로 소자를 플립칩 본딩하여 복합형 광소자를 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 복합형 광소자용 실리콘 광학 벤치의 제조 방법은, 실리콘 기판의 제 1 영역을 소정 깊이로 식각하는 단계, 상기 식각된 실리콘 기판의 전면에 제 1 절연막을 형성하는 단계, 상기 제 1 영역을 제외한 나머지 영역인 제 2 영역에 광전 소자를 플립칩 본딩하는 단계, 상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 위에 광접착제를 도포하는 단계를 포함하여 이루어진다.
이와 같이 제조된 복합형 광소자용 실리콘 광학 벤치는 앞서 서술한 바와 같이 제조된 평면형 광도파로 소자와 정렬될 수 있다. 즉, 상기 실리콘 광학 벤치의 상기 제 1 영역의 일부 또는 전부와 상기 평면형 광도파로 소자의 상부 클래드층 표면의 일부 또는 전부가 서로 마주보도록 상기 실리콘 광학 벤치와 상기 평면형 광도파로 소자를 배열하여 상기 광전 소자, 상기 광도파로, 및 상기 광섬유가 일렬로 배치되도록 하는 단계, 상기 실리콘 광학 벤치의 상기 광전 소자를 동작시키면서 상기 광섬유를 통해 나오는 빛을 측정하여 상기 광섬유를 통해 나오는 빛이 최대가 되는 지점으로 상기 실리콘 광학 벤치와 상기 평면형 광도파로 소자를 정렬하는 단계를 통하여 실리콘 광학 벤치와 평면형 광도파로 소자가 정렬된다.
또한, 이와 같이 정렬된 실리콘 광학 벤치와 평면형 광도파로 소자에 대하여, 상기 광접착제에 자외선을 조사하여 상기 광접착제를 경화시킴으로써 상기 실리콘 광학 벤치와 상기 평면형 광도파로 소자를 접착하여 복합형 광소자를 제조하는 방법이 제공된다.
이제 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따르면, LD 또는 PD와 같은 광전 소자를 포함하는 실리콘 광학벤치(SiOB; silicon optical bench)와 수동 정렬된 평면형 광도파로 소자를 별도의 공정을 통해 각각 제작한 후, 이를 다시 능동 정렬 방법을 이용해 정렬하여 접착한다.
이하에서는, 광전 소자를 포함하는 실리콘 광학 벤치와 수동 정렬된 평면형 광도파로 소자가 접착되어 형성된 복합형 광소자의 구조, 광전 소자를 포함하는 실리콘 광학벤치의 제조방법, 수동 정렬된 평면형 광도파로 소자의 제조방법, 실리콘 광학벤치와 평면형 광도파로 소자의 정렬 및 접착방법의 순서로 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 복합형 광 소자의 구조에 대하여 도 2a와 도 2b를 참조하여 설명한다.
도 2a는 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 복합형 광소자를 나타낸 사시도이고, 도 2b는 도 2a에 나타난 복합형 광소자의 단면도이다.
도 2a와 도 2b에 나타난 바와 같이, 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 복합형 광소자는 크게 광전 소자를 포함하는 실리콘 광학 벤치(1)와 광섬유가 수동 정렬된 평면형 광도파로 소자(이하 “광도파로 소자”라고 한다)(2)의 두 부분으로 이루어져 있다.
실리콘 광학 벤치(1)는 높이가 다른 두 부분으로 이루어져 있는 (100) 방향의 실리콘 기판(10)을 포함한다. 실리콘 기판(10) 상에는 마이크로 히터의 제작을 위한 전기적인 절연막인 제 1 절연막(20)이 형성되어 있으며, 기판의 높이가 낮은 부분의 제 1 절연막(20) 상에 실리콘 광학 벤치(1)와 광도파로 소자(2)를 플립칩 본딩하기 위한 솔더를 가열하는 데 사용되는 마이크로 히터가 형성되어 있다. 마이크로 히터 상부에는 마이크로 히터와 솔더를 절연하기 위한 제 2 절연막(40)이 형성되어 있으며, 제 2 절연막(40) 위의 마이크로 히터와 대응하는 부분에 광도파로 소자와의 플립칩 본딩을 위한 솔더가 형성되어 있다. 또한, 기판의 높이가 높은 부분에는 LD/PD와의 플립칩 본딩을 위한 솔더가 형성되어 있다. 한편, 도면 상에는 도시되어 있지 않지만, 제 2 절연막(40)과 솔더 사이에는 솔더와 제 2 절연막(40) 사이의 접착력을 증가시키기 위한 UBM(under bump metallurgy)층이 형성되어 있다. LD/PD와의 플립칩 본딩을 위한 솔더의 상부에는 각각 LD(80)와 PD(90)가 플립칩 본딩 방식으로 부착되어 있다.
광도파로 소자(2)는 두 영역으로 나누어져 있는데, 광도파로 소자(2)가 실리콘 광학 벤치(1)와 플립칩 본딩되는 부분은 광도파로가 형성된 영역이고, 다른 영역은 광섬유가 장착된 영역이다. 그러나, 광도파로 소자(2)가 실리콘 광학 벤치(1)와 중첩되는 부분이 정확히 광도파로가 형성된 영역과 일치하는 것은 아니며, 광도파로 소자(2)와 실리콘 광학 벤치(1)는 광도파로 소자(2)의 광도파로가 형성된 영역의 일부에서 중첩되어 플립칩 본딩되어 있다.
광도파로 소자(2)의 기판(100)은 하부규소층(110), 중간절연막(120), 상부규소층(130)으로 이루어진 SOI 기판이다.
광도파로가 형성된 영역의 기판(100) 아래쪽에는 하부 클래드층(200)이 형성되어 있고, 하부 클래드층(200)의 아래쪽에 광도파로가 형성되어 있으며, 광도파로의 아래쪽에 평탄화된 상부 클래드층(400)이 형성되어 있다. 하부 및 상부 클래드층(200, 400)은 광도파로를 둘러싸고 광도파로와 하부 및 상부 클래드층(200, 400) 사이의 경계면에서 빛이 전반사되도록 하여 광도파로를 통해 빛이 잘 전달되도록 하는 역할을 한다. 따라서, 하부 및 상부 클래드층(200, 400)은 광도파로에 비해 굴절률이 낮은 물질을 이용해 형성된다. 
광섬유가 장착된 영역의 기판(100)에는 광섬유를 장착하기 위한 홈이 형성되어 있는데, 이 홈은 U자 형태를 가지며, SOI 기판(100)의 중간절연막(120)의 전부 또는 일부와 상부규소층(130)을 제거한 형태로 형성되어 있다.
여기에서, 광도파로와 광섬유는 광도파로와 광섬유 장착을 위한 홈을 동일한 공정을 통해 형성함으로써 광도파로와 광섬유의 광축이 일치하도록 수동 정렬된 상태이다. 그리고, 광섬유가 장착된 영역 중 광도파로가 형성된 영역과 접하는 쪽의 일부는 하프-다이싱(half-dicing)되어 광도파로 및 광섬유와 수직을 이루는 홈을 형성하고 있는데, 이는 광도파로의 중심과 광섬유의 중심이 원활하게 정렬되도록 하기 위한 것이다. 홈에 장착된 광섬유(600)를 고정하기 위한 리드 글래스(800)가 에폭시(700)를 이용하여 광섬유(600)의 아래쪽에 부착되어 있다.
실리콘 광학 벤치(1)와 광도파로 소자(2)는 실리콘 광학 벤치(1) 상에 형성된 LD(80)의 의 광 방사 중심점과 광도파로 소자의 광도파로 코어의 중심이 일치하도록 정렬되어 있는 상태이다.
다음, 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 광전 소자를 포함하는 실리콘 광학벤치의 제조방법에 대하여 도 3a 내지 도 3e를 참조하여 설명한다.
도 3a를 참조하면, 실리콘 광학 벤치를 제조하기 위해서는, 먼저, (100) 방향의 실리콘 기판(10)의 이후에 평면형 광도파로 소자와 접착될 부분(A)을 소정 깊이로 식각하고, 식각된 실리콘 기판(10)의 전면에 마이크로 히터의 제작을 위한 전기적인 절연막, 즉 제 1 절연막(20)을 증착한다. 제 1 절연막(20)으로는 실리콘 산화막(SiO2)이나 실리콘 질화막(Si3N4) 등이 사용될 수 있다. 
이 때, 실리콘 기판(10)의 식각 깊이(Dsi)는 실리콘 기판(10) 상에 LD/PD를 플립칩 본딩 후 광이 방출되는 높이(DLD), 실리콘 광학벤치 위에 형성되는 각 층의 두께, 즉, 플립칩 본딩을 위한 절연막층인 산화막의 두께(DSiO2), 마이크로 히터의 박막 두께(Dmh), 마이크로 히터의 상부 절연막층인 질화막 두께(DSi3N4), 금속 배선 및 UBM층을 이루는 금속막 두께(DUBM), 플립칩 본딩을 위한 솔더층 두께(Dsd)를 감안하고, 평면형 광도파로 소자 상의 각 층의 두께, 즉, 광 도파로 코어층의 두께(Dcore), 상부 클래드층의 두께(Dover), 플립칩 본딩을 위한 UBM층의 두께(DUBM)를 감안할 때, 아래와 같은 식으로 정해진다.
Dsi = Dcore/2 + Dover + DUBM + Dmh - DLD
여기에서, LD로부터 빛이 방출되는 높이(DLD)가 플립칩 본딩을 위한 상부 p-metal 박막 상부로부터 3~4㎛, DSiO2 가 ~1㎛, Dmh가 0.3~0.5㎛ , DSi3N4가 ~0.3㎛, DUBM이 ~0.5㎛, Dsd가 2~3㎛, Dcore가 6~8㎛, Dover가 20~30㎛, DUBM가 0.5㎛이라고 하면, 위의 식에 따라 실리콘 기판(10)의 식각 깊이는 19.3~32㎛로 정하여 진다.
실리콘 기판(10)의 식각은 KOH (Potassium Hydroxide) 또는  TMAH (Tetramethylammonium Hydroxide) 등을 이용한 습식 식각으로 할 수 있으며, 예를 들어 KOH를 이용하여 습식 식각할 경우의 식각률은 30wt.%, 80℃에서 ~1.2㎛/min 정도이며 KOH의 농도, 온도 등의 조건으로 식각률을 조절할 수 있으므로 식각 깊이를 마이크로미터 이하의 단위로 조절할 수 있다.
제 1 절연막(20)을 증착한 후에는, 도 3b에 나타난 바와 같이, 제 1 절연막(20) 위의 평면형 광도파로 소자가 플립칩 본딩될 부분(A)에 마이크로 히터(30a, 30b)를 형성한다. 마이크로 히터(30a, 30b)는 금속을 사용하여 제작하거나, 폴리실리콘에 인(P)이 도핑된 박막을 사용할 수 있다. 다만, 히터로 사용하기에 충분한 저항을 가질 수 있도록 그 두께를 정하여야 하는데, 이는 통상 수천 Å 내지 수 ㎛ 정도가 된다. 마이크로 히터(30a, 30b)의 넓이 또한 저항을 감안하여 정하여진다. 한편, 마이크로 히터(30a, 30b)의 상부에는 솔더와의 절연을 위해 다시 절연막을 증착하여야 하므로 금속물질을 사용하여 마이크로 히터(30a, 30b)를 제작할 경우 Cr, Au, Pt, TaAl, AlN 등과 같은 절연막 증착이 가능한 금속성 재료를 사용하여야 한다.
마이크로 히터(30a, 30b)는 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 마이크로 히터(30a, 30b) 전체에 걸쳐서 온도가 일정하게 분포되도록 그 형태를 설계하는 것이 바람직하다. 다만, 마이크로 히터(30a, 30b)의 끝부분에 위치하며 외부로부터 마이크로 히터(30a, 30b)에 전력을 가하기 위한 부분인 패드 부분(32a, 32b)은 통상 마이크로 히터(30a, 30b)의 다른 부분에 비해 그 면적이 넓게 확대되도록 형성된다. 이는 이후에 형성되어 패드(32a, 32b)와 접촉되어 마이크로 히터(30a, 30b)에 전력을 가하도록 하는 UBM (under bump metallurgy)과의 접촉 시나, 와이어 본딩 시에 일정한 정도의 크기를 요구하기 때문이다. 또한, 패드(32a, 32b)의 저항은 마이크로 히터(30a, 30b)의 다른 부분에 비해 작은 것이 바람직하므로 패드(32a, 32b) 부분을 넓게 패터닝한다.
한편, 마이크로 히터(30a, 30b)를 형성함과 동시에 이후 평면형 광도파로 소자와의 접착 시에 사용될 정렬 마크(35a, 35b)를 함께 형성할 수도 있다. 그러나, 정렬 마크(35a, 35b)는 반드시 마이크로 히터(30a, 30b)와 함께 형성되어야 하는 것은 아니며, 이후에 진행될 다른 공정, 예를 들면, UBM 형성 공정을 통해 형성하는 것도 가능하다.
이어서, 도 3c에 나타난 바와 같이, 솔더와의 절연을 위한 절연막, 즉 제 2 절연막(40)을 마이크로 히터(도 3b: 30a, 30b)와 정렬 마크(도 3b: 35a, 35b)가 형성되어 있는 기판(10)의 전면에 증착하고, 마이크로 히터(도 3b: 30a, 30b)에 전력을 공급하기 위한 패드(32a, 32b)가 노출되도록 패터닝한다.
제 2 절연막(40)은 이후 실리콘 광학 벤치와 평면형 광도파로 소자를 접착하기 위하여 마이크로 히터(도 3b: 30a, 30b)를 이용해 솔더를 가열할 때 마이크로 히터(도 3b: 30a, 30b)에서 발생한 열이 최대한 솔더로 전달될 수 있도록 하기 위하여 그 두께를 매우 얇게 하여야 한다. 즉, 전기적으로 절연이 되면서 열전달이 용이한 두께가 되도록 하여야 하며, 이는 통상 수천 Å 정도가 된다.
제 2 절연막(40)으로는 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막이 사용될 수 있으며, 이러한 절연막(40)은 LPCVD (low pressure chemical vapor deposition), APCVD (atmospheric pressure chemical vapor deposition), PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition), sputter 등의 방법으로 증착할 수 있다.
다음, 도 3d에 나타난 바와 같이, 금속층(50)과 솔더층(60)을 차례로 증착하고 함께 패터닝한다.
제 2 절연막(40) 위에 먼저 증착되는 금속층(50)은 솔더(61, 63, 64)와 제 2 절연막(40) 사이의 접착력을 증가시키도록 하기 위한 것이다. 이를 UBM (under bump metallurgy)이라 하며, 통상 Ti/Pt/Au, Ti/Au, Ti/Cu/Au, Ti/Ni/Au 등이 사용된다. 증착 방법으로는 전자빔 증착(e-beam evaporation)이나 스퍼터링(sputtering) 등을 사용할 수 있다.
UBM(50)을 증착한 후에는 Au/Sn 으로 이루어진 솔더층(60)을 증착한다. Au/Sn 솔더층(60) 역시 e-beam 등의 방법으로 증착할 수 있다. 한편, Au/Sn 물질은 그 조성에 따라서 공융(eutectic) 반응 온도가 정해지므로 마이크로 히터의 설계를 감안하여 그 조성을 맞추어 증착하여야 한다.
앞서 서술한 바와 같이, 증착된 UBM 층(50)과 솔더층(60)은 함께 패터닝된다. 패터닝을 위해서는 리프트 오프(lift off) 등의 방법이 이용될 수 있다. 이 때 한 번의 패터닝을 통해  마이크로 히터가 형성되어 있는 영역 상부의 솔더 패턴(61)과 실리콘 광학 벤치 상에 LD/PD를 플립칩 본딩하기 위한 솔더 패턴(63, 64)이 함께 형성될 수 있다. 이와 같이 평면형 광도파로 소자와의 접착을 위한 솔더 패턴(61)과 LD/PD의 플립칩 본딩을 위한 솔더 패턴(63, 64)을 함께 형성함으로써 정렬 오차의 발생 원인을 줄일 수 있다.
한편, 솔더 패턴(61, 63, 64)을 형성함과 동시에 패드(도 3c: 32a, 32b)에 전력을 공급하기 위한 UBM 및 솔더 패턴(62)과 정렬 마크(65)도 함께 형성한다.
다음, 도 3e에 나타난 바와 같이, 실리콘 광학 벤치 상의 LD/PD가 놓일 부분에 플립칩 본딩 방법으로 LD(80)와 PD(90)를 각각 정렬한 후 접합한다. 광 소자의 경우 통상 1㎛ 이하의 정밀도로 LD와 PD를 플립칩 본딩하여야 하지만, 본 발명의 실리콘 광학 벤치의 경우 이후 평면형 광도파로 소자와의 접착 단계에서 광도파로와 LD/PD가 능동 정렬되므로 이러한 높은 정밀도가 요구되지 않는다.
다음은 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 수동정렬된 평면형 광도파로 소자의 제조방법에 대하여 도 4a 내지 도 4k를 참조하여 설명한다.
도 4a 내지 도 4k를 통해 설명하는 본 발명의 실시예에서는, 평면형 광도파로 소자 제조의 기초가 되는 기판으로 SOI (silicon on insulator) 기판을 사용하되, 먼저 규소층을 일정 두께만큼 식각한 후 하부 클래드층을 형성하고, 광섬유 장착을 위한 홈을 형성할 때 SOI 기판의 중간 산화막을 식각정지막으로 이용한다. 그러나, 본 발명의 복합형 광소자에서 사용되는 평면형 광도파로 소자가 이러한 방법으로 형성된 소자에만 한정되는 것은 아니다. 이는 단지 실시예로서 제시된 것이며, 광섬유와 평면형 광도파로가 공정 상에서 수동 정렬된 소자는 어떤 것이나 본 발명의 복합형 광소자에 사용될 수 있다.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 광도파로가 형성될 제 2 영역과 광섬유가 배열될 제 1 영역을 갖는 SOI 기판(100)을 준비한다. SOI 기판(100)은 하부 규소층(110), SiO2 등의 산화막으로 이루어진 중간 절연막(120)과 상부 규소층(130)으로 이루어져 있다.
다음, 도 4b에 도시된 바와 같이, 기판(100) 중 제 2 영역의 상부 규소층(110)을 일정 깊이로 습식 또는 건식 식각한다. 상부 규소층(110)의 식각 깊이는 식각된 부분에 형성될 하부 클래드층의 두께를 고려하여 결정되는데, 통상 수 내지 수십 ㎛ 정도가 된다.
도 4b에 도시된 바와 같은 기판(100) 상부의 전면에 하부 클래드층을 이루게 될 산화막(SiO2)을 형성한 다음, 제 1 영역의 상부 규소층(130)이 나타나도록 화학적 기계적 연마(CMP: chemical mechanical polishing) 공정을 실시한다. 그러면, 도 4c에 도시된 바와 같이, 기판(100)의 제 2 영역에 제 1 영역의 규소층(130)과 같은 높이의 하부 클래드층(200)이 형성된다. 여기에서, 하부 클래드층(200)은 이후에 형성될 코어층보다 낮은 굴절율을 갖도록 형성하여 경계면에서 광이 전반사하도록 함으로써 광도파로를 통해 빛이 잘 도파되도록 하는 역할을 한다.
다음, 도 4c에 도시된 바와 같은 기판(100) 상부의 전면에 코어 패턴을 형성하기 위한 코어층을 형성한다. 코어층 역시 하부 클래드층(200)과 마찬가지로 SiO2 등의 산화막으로 형성할 수 있으며, 두께는 수 내지 수십 ㎛ 정도가 된다.
코어층을 형성한 후에는 코어층을 패터닝하기 위한 금속층(도시하지 않음)을 형성하고, 사진식각 공정을 이용하여 금속층을 패터닝한다. 패터닝된 금속층을 마스크로 하여 코어층을 패터닝한다. 이 때 형성되는 패턴은, 도 4d에 나타난 바와 같이, 코어 패턴(310) 외에도 기판(100)의 제 1 영역에 형성될 광섬유 장착을 위한 제 1 홈을 형성하기 위한 패턴(320)을 포함한다. 도 4d는 금속층을 마스크로 코어층을 패터닝한 후 금속층을 제거한 후의 상태를 나타낸다. 기판(100)의 제 2 영역에 형성된 코어 패턴(310)은 앞서 설명한 방법에 따라 형성된 실리콘 광학 벤치와 접착된 후 LD(도 3e: 80)로부터 나오는 빛을 광섬유로 전달하기 위한 광 도파로가 된다. 도면에서는 가장 간단한 직선 광 도파로의 경우를 예로 도시하였지만, 광 도파로는 다양한 패턴으로 형성될 수 있으며, 광 송수신기 등에서 사용하기 위한 경우에는 파장을 분할하기 위하여 광 커플러나 마하젠더 간섭기 타입의 광 커플러 등과 같은 도파로를 제작한다.
이제, 코어 패턴(310)과 함께 형성된 광섬유 장착 홈 형성 패턴(320)을 마스크로 하여 기판(100)의 상부규소층(130)을 건식식각하여 광섬유 장착을 위한 제 1 홈을 형성한다. 이 때 건식식각이 가능한 것은 코어층을 이루는 산화규소(SiO2)와 상부규소층 사이의 선택비가 우수하기 때문이다. 즉, 현재의 규소 건식식각 장비를 이용할 때의 선택비는 규소:산화규소≒150:1 이다. 또한, 이러한 이유로 상부규소층(130)을 식각할 때 SOI 기판(100)의 중간 절연막(120)이 식각정지막으로 사용될 수 있어 균일한 깊이의 식각이 가능하게 된다. 따라서, 원하는 식각 깊이를 먼저 결정한 후 원하는 식각 깊이에 해당하는 두께의 상부규소층(130)을 갖도록 SOI 기판(100)을 준비하면, 쉽고 정확하게 균일한 깊이의 제 1 홈을 형성할 수 있다. 도 4e는 상부규소층(130)을 식각한 후의 상태를 나타내는 도면이다. 상부규소층(130)을 건식식각함에 따라 U자 형태의 홈이 형성되었음을 알 수 있다.
다음, 도 4f에 나타난 바와 같이, 기판의 전면에 상부 클래드층으로 이용되는 산화규소막(400)을 형성하고, 이어서, 사진식각 공정을 통해 기판(100)의 제 1 영역의 상부 클래드층(400)을 제거한다(도 4g). 이 때, 광도파로로 사용되는 코어 패턴(310)과 함께 형성된 기판(100)의 제 1 및 제 2 영역의 상부규소층(130) 위에 형성된 코어층을 함께 제거한다. 한편, 이 때에 기판(100)의 제 1 영역의 광섬유 장착을 위한 제 1 홈이 형성된 부분 아래쪽의 중간절연막(120)이 함께 제거될 수도 있다. 따라서, 앞서 설명한 바와 같이, 홈의 깊이를 결정하여 기판(100)의 상부규소층(130)의 두께를 결정할 때, 도 4g에 나타난 단계에서 진행되는 중간절연막(120)의 제거를 감안하여 상부규소층(130)의 두께를 결정하는 것이 바람직하다.
이제, 도 4h에 나타난 바와 같이, 상부 클래드층(400)을 화학적 기계적 연마(CMP; chemical mechanical polishing)하여 표면을 평탄하게 함과 동시에 그 두께를 조절한다.
도 4h에 나타난 평면형 광도파로 소자는 도시된 바와는 반대로 뒤집어진 상태(아래위가 바뀐 상태)에서 도 3e에 도시된 실리콘 광학 벤치와 접착된다. 따라서, 도 3e에 도시된 실리콘 광학 벤치와 접착되는 면은 도 4h에 도시된 소자의 맨 위층인 상부 클래드층(400)의 표면이며, 이에 따라 상부 클래드층(400) 표면을 연마하는 것이다.
도파로 칩을 플립 상태에서 정렬 후 접합을 하기 위해서는 LD(도 3e: 80)의 광 방사 중심점과 도파로 코어의 중심이 일치하는 것이 중요하다. 따라서 공정상에서 LD의 광 방출 높이와 실리콘 광학 벤치의 에칭 깊이 및 절연막 두께, 솔더 두께 등을 모두 감안하여 평면형 광도파로 소자의 상부 클래드층(400)의 높이를 조절해야 한다. 실리콘 광학 벤치 상의 식각 공정 및 증착 공정들은 통상 ~1㎛ 정도에서 조절이 가능하지만, 평면형 광도파로 소자의 상부 클래드층의 경우에는 별도로 두께 조절을 하여야 하는데, 그 이유는 코어가 증착되어 있는 상태에서 상부 클래드층이 증착이 되면 상부 클래드층의 일부분이 코어층의 영향을 받아서 평탄하지 않게 되고, 또한 상부 클래드층은 통상 그 두께가 20~30㎛ 정도가 되므로 증착시 두께 조절이 용이하지 않으며 오차가 커질 가능성이 높기 때문이다. 따라서, 상부 클래드층의 평탄도 및 두께를 맞추기 위하여 이와 같은 CMP 공정이 요구된다.
상부 클래드층(400)의 두께는 앞서 설명한 바와 같이 실리콘 광학 벤치와 접착될 때 LD의 광축의 높이를 고려하여 도파로의 코어 부분과 LD의 광축이 일치될 수 있도록 조절되어야 한다. 여기에서, 도파로 코어의 두께를 Dcore, 도파로의 상부 클래드층 두께를 Dover, 도파로칩의 플립칩 본딩을 위한 UBM층의 두께를 DUBM이라 하고, LD칩의 상부 메탈층으로부터 빛이 나오는 곳의 중심까지를 DLD, 마이크로 히터의 두께를 Dmh, 실리콘 식각 깊이를 DSi라 하면, CMP 후 얻어져야 하는 상부 클래드층의 두께는 아래 식과 같이 정해진다.
Dover = DSi + DLD - (Dcore/2 + DUBM + Dmh )
다음, 도 4i에 나타난 바와 같이, 평탄화된 상부 클래드층(400) 위에 UBM 층(561)을 증착하고 패터닝한다. UBM 층(561))은 앞서 실리콘 광학 벤치를 제조하는 방법에서와 마찬가지로 Ti/Pt/Au, Ti/Ni/Au, Ti/Cu/Au 등을 이용하여 e-beam evaporator나 sputter 방법으로 증착할 수 있다. 한편, UBM 층(561)을 패터닝하여 UBM 패턴(561)을 형성할 때, 실리콘 광학 벤치와의 정렬을 위한 정렬 마크(565)도 함께 형성한다. 이 정렬 마크(565)는 실리콘 광학 벤치 상에 형성된 정렬 마크(도 3b: 35a, 35b, 도 3d: 65))와 함께 광도파로 소자와 실리콘 광학 벤치를 플립칩 본딩할 때 초기 정렬을 용이하게 하기 위하여 사용된다.
이어서, 도 4j에 나타난 바와 같이, 광섬유 정렬을 위한 도파로(310)와 광섬유 장착을 위한 제 1 홈 사이를 건식 및 습식 식각이나 다이싱 톱, 레이저 가공 및/또는 이들의 조합에 의한 가공과, 마이크로머시닝 등의 방법으로 하프-다이싱(half-dicing)하여 제 2 홈을 형성하고, 광섬유가 정렬되는 쪽과 반대쪽인 LD(도 3e: 80)와 정렬되는 쪽의 도파로 면을 앵글 폴리싱(angle polishing)한다. 제 2 홈을 형성하는 이유는 광도파로의 중심과 광섬유의 중심이 원활하게 정렬되도록 하기 위함이며, 앵글 폴리싱을 하는 이유는 LD(도 3e: 80)로부터 도파로(310)로 전달되는 빛의 반사 손실을 최소화하기 위한 것이다.   
다음, 도 4k에 나타난 바와 같이, 광섬유 장착을 위한 제 1 홈에 광섬유(600)를 장착한 후 에폭시(epoxy)(700)와 리드 글래스(800)를 이용하여 고정한다. 이 때 다이싱에 의한 도파로의 단면 조도와 인덱스 매칭(index matching)이 되는 에폭시를 사용하면 빛의 손실을 최소화할 수 있다.
이와 같이 수동 정렬 방식을 이용해 광섬유(600)를 고정하게 되면,  광섬유(600)는 미리 형성된 광섬유 장착을 위한 제 1 홈에 고정되기만 하면 되므로, 리드 글래스(800)가 도파로의 상부 클래드층(400) 전체에 놓일 필요가 없다. 따라서, 리드 글래스(800)는 도 4k에 도시된 바와 같이 도파로 상부의 일부에만 접합하도록 형성할 수 있고, 이에 따라 이후의 실리콘 광학 벤치와의 플립칩 본딩을 용이하게 할 수 있다.
이제 LD/PD가 형성된 실리콘 광학 벤치와 광도파로와 광섬유가 형성된 평면형 광도파로 소자가 완성되었으므로 두 부분을 플립칩 본딩하면 된다.
도 5a는 LD(80)/PD(90)가 플립칩 본딩된 실리콘 광학 벤치 상에서 LD(80)/PD(90)를 동작시켜 LD(80)에서 빛이 방출되도록 하면서 평면형 광도파로 소자를 플립칩 상태로 실리콘 광학 벤치 상의 솔더(도 3d: 61)와 선정렬(prealign)한 후 자동정렬 장치를 사용하여 두 소자를 능동 정렬하는 방법을 나타내는 도면이다.
즉, 도 5a의 상태에서 광섬유(600)를 통하여 LD(80)의 빛이 최대로 측정되는 지점으로 두 소자를 정렬하면 된다. 이 때 높이 방향(z)으로는 공정상에서 이미 정렬이 완료된 상태이므로 수평 방향(x)과 LD(80)의 광축 방향(y) 및 회전 방향(θ)으로만 정렬을 하면 되므로, LD(80)와의 정렬 오차를 크게 줄일 수 있어 고정밀도를 요구하는 광소자에 적용할 수 있게 된다.
정렬이 완료되면, 도 5b에 나타난 바와 같이, 패드(도 3b: 32a, 32b)와 접속하고 있는 UBM 및 솔더 패턴(62)을 통해 마이크로 히터(도 3b: 30a, 30b)에 전력을 공급하여 히터를 가열한 후 위쪽에 놓인 평면형 광도파로 소자에 압력을 가한다. 그러면, 평면형 광도파로 소자에 형성된 UBM(도 4k: 561)과 실리콘 광학 벤치 위의 솔더(도 3d: 61)와의 반응이 이루어지면서 접합에 의한 고정이 이루어진다(플립칩 본딩).
실리콘 광학 벤치와 평면형 광도파로 소자가 접합에 의해 고정되면, 도 2a에 나타난 바와 같은 본 발명의 복합형 광소자가 완성된다.
본 발명의 첫 번째 실시예에 따르면, 플립칩 본딩을 위해 마이크로 히터(도 3b: 30a, 30b)를 이용해 가열하므로 솔더(도 3d: 61) 부분에만 국부적으로 가열이 되어 평면형 광도파로 소자 부분은 거의 가열되지 않으며, LD(80)/PD(90)를 구동하여 능동 정렬하더라도 열에 의한 오작동의 여지는 없다.
본 발명에서 사용되는 또 다른 방법은 마이크로 히터를 사용하지 않고 광학 접착제(optical adhesive)를 사용하여 정렬 후 접합하는 방법이다. 광학 접착제를 사용하면 실리콘 광학 벤치와 평면형 광도파로 소자의 접합에 별도의 공정이 필요하지 않으며 자외선을 조사함으로써 쉽게 접합이 이루어질 수 있다. 이하에서는 이러한 방법을 사용하는 본 발명의 두 번째 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, LD/PD가 장착된 실리콘 광학 벤치의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 6a에 나타난 바와 같이, (100) 방향의 실리콘 기판(10)의 평면형 광도파로 소자와 접착될 부분(A)을 LD/PD의 플립칩 본딩 후 광이 방출되는 높이(d1)와 평면형 광도파로 소자와 접합할 때 사용되는 광접착제의 두께(d2), 평면형 광도파로 소자의 상부 클래드층 상단으로부터 도파로 코어까지의 높이(d3) 등을 고려하여 소정 깊이로 식각한다. 실리콘 기판(10)의 식각 방법와 조건 등은 앞서 설명한 첫 번째 실시예의 경우와 동일하다.
다음, 식각된 부분을 포함하는 실리콘 기판(10) 전체에 실리콘 산화막(SiO2)이나 실리콘 질화막(Si3N4) 등으로 이루어진 절연막(20)을 증착한다. 이 절연막(20)은 이후 실리콘 기판(10) 위에 솔더를 이용하여 LD와 PD를 접착하는 공정에서 실리콘 기판(10)과의 절연을 위해 사용되는 것이다.
절연막(20)을 증착한 후에는, 도 6b에 나타난 바와 같이, UBM 층(50)과 솔더층(60)을 차례로 증착한 후 패터닝한다. UBM 층과 솔더층의 재료, 증착 방법 및 패터닝 방법은 앞서 설명한 첫 번째 실시예와 유사하다. 다만, 본 발명의 두 번째 실시예에서는 실리콘 광학 벤치와 평면형 광도파로 소자는 광접착제를 이용해 접합될 예정이므로, LD/PD를 플립칩 본딩하기 위한 UBM층 및 솔더층 패턴(63, 64)만을 형성하면 된다.
다음, 도 6c에 나타난 바와 같이, 실리콘 광학 벤치 상의 LD/PD가 놓일 부분에 플립칩 본딩 방법으로 LD(80)와 PD(90)를 각각 정렬한 후 접합한다. 본 발명의 실리콘 광학 벤치의 경우 통상 광 소자에서 요구되는 1㎛ 이하의 높은 정밀도를 요구하지 않음은 첫 번째 실시예와 동일하다.
이어서, 도 6d에 나타난 바와 같이, 실리콘 광학 벤치와 평면형 도파로 소자가 접합될 부분에 광접착제(70)를 코팅한다. 이 때 사용되는 접착제는 자외선에 경화되는 수지를 사용한다. 이와 같이 할 경우, 실리콘 광학 벤치와 평면형 광도파로 소자를 정렬 후 접합할 때 평면형 광도파로 소자의 광섬유와 도파로 사이에 이미 광접착제를 사용하여 접합된 부분에 열을 가하지 않아도 되기 때문에, 정렬에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
다음, 수동정렬된 평면형 광도파로 소자의 제조방법을 설명한다.
본 발명의 두 번째 실시예에 따른 평면형 광도파로 소자의 제조 방법은 평면형 광도파로 소자 상에 솔더와의 반응을 위한 UBM 패턴을 형성할 필요가 없다는 점을 제외하면 본 발명의 첫 번째 실시예의 경우와 매우 유사하다. 즉, 도 4a 내지 도 4g를 참조하여 설명한 바와 같이 광도파로(310)와 광섬유 장착을 위한 홈을 형성하는 과정은 본 발명의 두 번째 실시예에 있어서도 동일하다.
본 발명의 두 번째 실시예에 따르면, 이어서, 도 7a에 나타난 바와 같이, 상부 클래드층(400)을 화학적 기계적 연마(CMP; chemical mechanical polishing)하여 표면을 평탄하게 함과 동시에 그 두께를 조절하고, 광섬유 정렬을 위한 도파로(310)와 광섬유 장착을 위한 제 1 홈 사이를 하프-다이싱(half-dicing)하여 제 2 홈을 형성하며, 광섬유가 정렬되는 쪽과 반대쪽인 LD(도 6d: 80)와 정렬되는 쪽의 도파로 면을 앵글 폴리싱(angle polishing)한다.
이제, 도 7b에 나타난 바와 같이, 광섬유 장착을 위한 제 1 홈에 광섬유(600)를 장착한 후 에폭시(epoxy)(700)와 리드 글래스(800)를 이용하여 고정한다. 첫 번째 실시예에서와 마찬가지로 다이싱에 의한 도파로의 단면 조도와 인덱스 매칭(index matching)이 되는 에폭시를 사용하면 빛의 손실을 최소화할 수 있다.
도 8a는 광접착제(70)가 코팅된 실리콘 광학 벤치와 평면형 광도파로 소자를 정렬하는 방법을 나타낸다. 정렬 방법은 기본적으로 앞서 설명한 실시예의 경우와 동일하며, 마찬가지로 높이 방향(z)으로는 공정상에서 이미 정렬이 완료된 상태이므로 수평 방향(x)과 LD의 광축 방향(y) 및 회전 방향(θ)으로만 정렬을 하면 되므로, LD(80)와의 정렬 오차를 크게 줄일 수 있어 고정밀도를 요구하는 광소자에 적용할 수 있게 된다.
최적의 상태로 정렬이 완료되면, 도 8b에 나타난 바와 같이, 자외선을 조사하여 광접착제(70)를 경화(curing)시킴으로써 실리콘 광학 벤치와 평면형 광도파로 소자가 접합된다.
본 발명의 두 번째 실시예에 따른 방법은 실리콘 광학 벤치에 평면형 광도파로 소자와의 접합을 위한 마이크로 히터와 솔더 패턴을 형성하기 위한 공정이 요구되지 않고, 평면형 광도파로 소자의 상부 클래드층 상당에 솔더 패턴을 형성하기 위한 공정도 필요하지 않다. 따라서, 첫 번째 실시예에 비해 공정을 더욱 단순화할 수 있다는 장점이 있다.
도 9a와 도 9b에는 앞서 설명한 바와 같은 실시예를 적용하여 형성한 광 송수신기의 구조가 도시되어 있다. 도 9a는 본 발명의 실시예에 따라 형성된 광 송수신기를 나타내는 사시도이며, 도 9b는 이의 평면도이다.
도 9a와 도 9b에 도시된 광 송수신기에서는 평면형 광도파로 소자에 파장을 분할할 수 있게 해주는 광 커플러가 형성되어 있으며, 광섬유와 PD의 접속 부분에 특정 파장의 선택성을 높여주기 위하여 WDM(Wavelength Division Multiplexer) 박막 필터와 같은 광학 필터가 접속되어 있다.
도 9a와 도 9b에 도시된 광 송수신기는 하나의 광섬유를 통하여 송신과 수신이 모두 가능한 양방향 광 송수신기(Bi-Directional Optical Transceiver)의 적용 예로서, 도파로를 이용하여 송신 파장과 수신 파장을 분기하기 위하여 WDM Coupler를 제작하고, 이를 광섬유와 수동 정렬하여 일체형의 광 커플러 칩을 제작하였다. 이 때 도파로를 이용한 광 커플러의 누화(Crosstalk) 성능을 향상시키기 위하여 별도의 WDM 박막 필터를 도파로의 한쪽 단면에 접합함으로써 누화 성능을 크게 향상시킬 수 있도록 하였다.
도 9a와 도 9b를 참조하며, LD에서 파장 λ1의 빛이 나오면 이를 감지하기 위한 mPD(monitor PD)가 LD의 뒤쪽에 형성되어 있고, LD에서 나온 빛이 도파로 coupler를 따라 광섬유까지 전달되어 송신되며, 광섬유에서 들어오는 파장 λ2인 빛은 coupler를 따라서 rPD(Receiver PD)쪽으로만 들어가 수신되도록 제작한다. 그러나, 이렇게만 할 경우 도파로의 구조상 간섭 특성이 양호하지 못하게 되어서 고감도의 수신용으로는 적용이 어렵다.
이를 해결하기 위해서 WDM 박막 필터를 rPD 앞단의 도파로 칩 단면에 직접 접합하여 파장을 선택적으로 감지하도록 제작한다. 통상 기존의 도파로를 이용한 양방향 광 송수신기의 경우에는 도파로 칩의 중간을 하프-컷팅( half-cutting)한 후 WDM 필터를 삽입하거나 도파로 칩의 한쪽 면에 이를 접합하는데, 이 경우에는 수동 정렬된 도파로 칩을 LD와 능동 정렬하기가 어려운 반면, 본 발명과 같은 구조를 취할 경우 필터가 접합된 상태에서도 LD와 능동정렬이 가능하게 된다.
또한, 평면형 광도파로 소자에는 커플러 대신 필요에 따라 마하-젠더(Mach-Zender) 간섭계 등이 형성될 수도 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.
본 발명에 따르면, LD 또는 PD와 같은 광전 소자를 포함하는 실리콘 광학벤치와 광섬유가 수동 정렬된 평면형 광도파로 소자를 별도의 공정을 통해 각각 제작한 후, 이를 다시 능동 정렬 방법을 이용해 정렬하여 접착함으로써, 광소자의 집적화와 정렬이 용이하게 된다.
도 1a는 종래기술인 미국특허 제6,470,118호에 따른 광 모듈의 구조를 나타낸 평면도이고,
도 1b는 도 1a의 광 모듈의 A-A' 선을 따라 도시한 단면도이고,
도 2a는 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 복합형 광소자를 나타낸 사시도이고,
도 2b는 도 2a에 나타난 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 복합형 광소자의 단면도이고,
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 실리콘 광학 벤치의 제조 방법을 나타낸 공정 사시도이고,
도 4a 내지 도 4k는 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 광섬유가 수동 정렬된 평면형 광도파로 소자의 제조 방법을 나타낸 공정 사시도이고,
도 5a와 도 5b는 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 실리콘 광학 벤치와 광섬유가 수동 정렬된 평면형 광도파로 소자를 접착하는 방법을 도시한 사시도이고,
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 실리콘 광학 벤치의 제조 방법을 나타낸 공정 사시도이고,
도 7a와 도 7b는 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 광섬유가 수동 정렬된 평면형 광도파로 소자의 제조 방법을 나타낸 공정 사시도이고,
도 8a와 도 8b는 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 실리콘 광학 벤치와 광섬유가 수동 정렬된 평면형 광도파로 소자를 접착하는 방법을 도시한 사시도이고,
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 송수신기의 사시도이고,
도 9b는 도 9a에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 광 송수신기의 평면도이다.

Claims (42)

  1. 제 1 영역과 상기 제 1 영역보다 높이가 낮은 제 2 영역을 포함하는 제 1 기판,
    상기 제 1 기판의 상기 제 1 영역 위에 형성되어 있는 레이저 다이오드,
    광섬유가 장착된 제 3 영역과 평면형 광도파로가 형성된 제 4 영역을 포함하며, 상기 광섬유와 상기 평면형 광도파로는 수동 정렬되어 있는 제 2 기판,
    상기 제 1 기판의 상기 레이저 다이오드가 형성되어 있는 쪽과 같은 방향의 상기 제 2 영역 중 일부 또는 전부와 상기 제 2 기판의 상기 광도파로가 형성된 쪽과 같은 방향의 상기 제 4 영역의 일부 또는 전부가 서로 마주보도록 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판이 접착되어, 상기 레이저 다이오드, 상기 광도파로, 및 상기 광섬유의 광축이 실질적으로 일치하도록 정렬된 복합형 광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판의 상기 제 2 영역 위에 형성되어 있는 마이크로 히터를 더 포함하며,
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판은 플립칩 본딩되어 있는 복합형 광소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 기판의 전면에 형성되어 있는 제 1 절연막을 더 포함하며,
    상기 마이크로 히터는 상기 제 1 절연막 위에 형성되어 있고,
    상기 마이크로 히터 위에 형성되어 있는 제 2 절연막,
    상기 제 2 절연막 위에 형성되어 있는 제 1 기판측 UBM (under bump metallurgy) 층,
    상기 UBM 층 위에 형성되어 있는 솔더층,
    상기 솔더층 위에 형성되어 있는 제 2 기판측 UBM 층을 더 포함하며,
    상기 레이저 다이오드는 상기 솔더층 위에 형성되어 있는 복합형 광소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판이 중첩되는 부분의 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 형성되어 있는 광접착제층을 더 포함하며,
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판은 상기 광접착제층에 의해 서로 접착되어 있는 복합형 광소자.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 기판의 상기 평면형 광도파로가 상기 제 2 기판과 인접한 쪽과 반대쪽으로 상기 평면형 광도파로를 덮도록 형성되어 있는 상부 클래드층을 더 포함하며,
    상기 상부 클래드층은 그 표면이 평탄화되어 있는 복합형 광소자.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 기판의 상기 제 1 영역 위에 형성되어 있는 광 다이오드를 더 포함하는 복합형 광소자.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 기판의 상기 제 2 영역에 형성되어 있는 제1 정렬 마크와 상기 제 2 기판의 상기 제 4 영역에 형성되어 있는 제 2 정렬 마크를 더 포함하는 복합형 광소자.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광섬유를 상기 제 2 기판의 상기 제 3 영역에 고정하기 위한 에폭시층과 리드 글래스를 더 포함하며,
    상기 리드 글래스는 상기 제 2 기판이 상기 제 1 기판과 중첩되지 않는 영역 중 일부 또는 전부에 형성되어 있는 복합형 광소자.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광도파로의 상기 광섬유와 접속되는 쪽과 반대쪽 면은 폴리싱되어 있으며,
    상기 폴리싱된 면에 접합되어 있으며 특정 파장에 대한 선택성을 높일 수 있는 광학 필터를 더 포함하는 복합형 광소자.
  10. 실리콘 기판,
    상기 실리콘 기판 상에 형성되어 있는 제 1 절연막,
    상기 제 1 절연막 상에 형성되어 있는 마이크로 히터를 포함하는 복합형 광소자용 실리콘 광학 벤치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 절연막 위에 형성되어 있는 정렬 마크를 더 포함하는 복합형 광소자용 실리콘 광학 벤치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 마이크로 히터 상에 형성되어 있는 제 2 절연막,
    상기 제 2 절연막 위에 형성되어 있는 플립칩 본딩용 금속 패턴을 더 포함하는 복합형 광소자용 실리콘 광학 벤치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 플립칩 본딩용 금속 패턴은 상기 제 2 절연막 위의 상기 마이크로 히터 에 대응하는 부분에 형성되어 있으며 상기 실리콘 광학 벤치와 별도로 제작된 평면 형 광도파로 소자와의 접착을 위해 사용되는 복합형 광소자용 실리콘 광학 벤치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 플립칩 본딩용 금속 패턴은 상기 제 2 절연막 위의 상기 마이크로 히터에 대응하는 제 1 패턴과 광전 소자를 플립칩 본딩하기 위한 제 2 패턴을 포함하는 복합형 광소자용 실리콘 광학 벤치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 플립칩 본딩용 금속 패턴은,
    상기 제 2 절연막 위에 형성되어 있는 UBM 층을 포함하는 복합형 광소자용 실리콘 광학 벤치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 플립칩 본딩용 금속 패턴은,
    상기 UBM 층 위에 형성되어 있는 솔더층을 더 포함하는 복합형 광소자용 실리콘 광학 벤치.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 절연막 및/또는 상기 제 2 절연막 위에 형성되어 있는 정렬 마크를 포함하는 복합형 광소자용 실리콘 광학 벤치.
  18. 제 12 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 절연막 위에 접착되어 있는 광전 소자를 더 포함하는 복합형 광소자용 실리콘 광학 벤치.
  19. 광섬유가 장착된 제 1 영역,
    평면형 광도파로가 형성된 제 2 영역,
    상기 평면형 광도파로 위에 형성되어 있으며 표면이 평탄화되어 있는 상부 클래드층,
    상기 상부 클래드층 위에 형성되어 있는 플립칩 본딩용 금속 패턴을 포함하며,
    상기 광섬유와 상기 평면형 광도파로는 수동 정렬되어 있는 복합형 광소자용 평면형 광도파로 소자.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 플립칩 본딩용 금속 패턴은,
    상기 상부 클래드층 위에 형성되어 있는 UBM 층을 포함하는 복합형 광소자용 평면형 광도파로 소자.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 플립칩 본딩용 금속 패턴은,
    상기 UBM 층 위에 형성되어 있는 솔더층을 더 포함하는 복합형 광소자용 평면형 광도파로 소자.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 상부 클래드층 위에 형성되어 있는 정렬 마크를 더 포함하는 복합형 광소자용 평면형 광도파로 소자.
  23. 실리콘 기판의 제 1 영역을 소정 깊이로 식각하는 단계,
    상기 식각된 실리콘 기판의 전면에 제 1 절연막을 형성하는 단계,
    상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 위에 마이크로 히터를 형성하는 단계를 포함하는 복합형 광소자용 실리콘 광학 벤치의 제조 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 마이크로 히터를 형성하는 단계에서 정렬 마크를 함께 형성하는 복합형 광소자용 실리콘 광학 벤치의 제조 방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 마이크로 히터 위에 제 2 절연막을 형성하는 단계,
    상기 제 2 절연막 위에 플립칩 본딩용 금속 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 복합형 광소자용 실리콘 광학 벤치의 제조 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 플립칩 본딩용 금속 패턴은 상기 제 2 절연막 위의 상기 마이크로 히터에 대응하는 부분에 형성하는 복합형 광소자용 실리콘 광학 벤치의 제조 방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 플립칩 본딩용 금속 패턴은 상기 제 2 절연막 위의 상기 마이크로 히터에 대응하는 제 1 패턴과 광전 소자를 플립칩 본딩하기 위한 제 2 패턴을 포함하는 복합형 광소자용 실리콘 광학 벤치의 제조 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 제 2 패턴 위에 광전 소자를 플립칩 본딩하는 단계를 더 포함하는 복합형 광소자용 실리콘 광학 벤치의 제조 방법.
  29. 제 25 항에 있어서,
    상기 플립칩 본딩용 금속 패턴을 형성하는 단계에서 정렬 마크를 함께 형성하는 복합형 광소자용 실리콘 광학 벤치의 제조 방법.
  30. 제 25 항에 있어서,
    상기 플립칩 본딩용 금속 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 제 2 절연막 위에 UBM 층을 형성하는 단계를 포함하는 복합형 광소자용 실리콘 광학 벤치의 제조 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 플립칩 본딩용 금속 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 UBM 층 위에 솔더층을 형성하는 단계를 더 포함하는 복합형 광소자용 실리콘 광학 벤치의 제조 방법.
  32. 광섬유 장착을 위한 홈이 형성되어 있는 제 1 영역, 평면형 광도파로와 상기 평면형 광도파로를 덮는 상부 클래드층이 형성되어 있는 제 2 영역을 포함하며, 상기 광섬유 장착을 위한 홈과 상기 평면형 광도파로는 수동 정렬되어 있는 평면형 광도파로 소자 기판을 준비하는 단계,
    상기 상부 클래드층을 화학적 기계적 연마(chemical mechanical polishing)하여 표면을 평탄화함과 동시에 상기 상부 클래드층의 두께를 소정 값으로 조절하는 단계를 포함하는 복합형 광소자용 평면형 광도파로 소자의 제조 방법.
  33. 제 30 항에 있어서,
    상기 상부 클래드층 위에 플립칩 본딩용 금속 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 복합형 광소자용 평면형 광도파로 소자의 제조 방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 플립칩 본딩용 금속 패턴을 형성하는 단계에서 정렬 마크를 함께 형성하는 복합형 광소자용 평면형 광도파로 소자의 제조 방법.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 플립칩 본딩용 금속 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 상부 클래드층 위에 UBM 층을 형성하는 단계를 포함하는 평면형 광도파로 소자의 제조 방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 플립칩 본딩용 금속 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 UBM 층 위에 솔더층을 형성하는 단계를 더 포함하는 평면형 광도파로 소자의 제조 방법.
  37. 제 33 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광섬유 장착을 위한 홈에 광섬유를 장착하는 단계,
    상기 장착된 광섬유를 고정하는 단계를 더 포함하는 평면형 광도파로 소자의 제조 방법.
  38. 제 28 항의 방법에 따라 제조된 실리콘 광학 벤치와 제 37 항의 방법에 따라 제조된 평면형 광도파로 소자를 정렬하는 방법으로서,
    상기 실리콘 광학 벤치의 상기 제 1 영역의 일부 또는 전부와 상기 평면형 광도파로 소자의 상기 플립칩 본딩용 금속 패턴이 형성된 면의 일부 또는 전부가 서로 마주보도록 상기 실리콘 광학 벤치와 상기 평면형 광도파로 소자를 배열하여 상기 광전 소자, 상기 광도파로, 및 상기 광섬유가 일렬로 배치되도록 하는 단계,
    상기 실리콘 광학 벤치의 상기 광전 소자를 동작시키면서 상기 광섬유를 통해 나오는 빛을 측정하여 상기 광섬유를 통해 나오는 빛이 최대가 되는 지점으로 상기 실리콘 광학 벤치와 상기 평면형 광도파로 소자를 정렬하는 단계를 포함하는 정렬 방법.
  39. 제 38 항의 방법에 따라 정렬된 실리콘 광학 벤치와 평면형 광도파로 소자에 대하여,
    상기 마이크로 히터에 전력을 공급함과 동시에, 상기 평면형 광도파로 소자에 압력을 가함으로써 상기 실리콘 광학 벤치와 상기 평면형 광도파로 소자를 플립칩 본딩하여 복합형 광소자를 제조하는 방법.
  40. 실리콘 기판의 제 1 영역을 소정 깊이로 식각하는 단계,
    상기 식각된 실리콘 기판의 전면에 제 1 절연막을 형성하는 단계,
    상기 제 1 영역을 제외한 나머지 영역인 제 2 영역에 광전 소자를 플립칩 본딩하는 단계,
    상기 제 1 영역의 상기 제 1 절연막 위에 광접착제를 도포하는 단계를 포함하는 복합형 광소자용 실리콘 광학 벤치의 제조 방법.
  41. 제 40 항의 방법에 따라 제조된 실리콘 광학 벤치와 제 32 항의 방법에 따라 제조된 평면형 광도파로 소자를 정렬하는 방법으로서,
    제 32 항의 방법에 따라 제조된 평면형 광도파로 소자의 상기 광섬유 장착을 위한 홈에 광섬유를 장착하고 고정하는 단계,
    상기 실리콘 광학 벤치의 상기 제 1 영역의 일부 또는 전부와 상기 평면형 광도파로 소자의 상부 클래드층 표면의 일부 또는 전부가 서로 마주보도록 상기 실리콘 광학 벤치와 상기 평면형 광도파로 소자를 배열하여 상기 광전 소자, 상기 광도파로, 및 상기 광섬유가 일렬로 배치되도록 하는 단계,
    상기 실리콘 광학 벤치의 상기 광전 소자를 동작시키면서 상기 광섬유를 통해 나오는 빛을 측정하여 상기 광섬유를 통해 나오는 빛이 최대가 되는 지점으로 상기 실리콘 광학 벤치와 상기 평면형 광도파로 소자를 정렬하는 단계를 포함하는 정렬 방법.
  42. 제 41 항의 방법에 따라 정렬된 실리콘 광학 벤치와 평면형 광도파로 소자에 대하여,
    상기 광접착제에 자외선을 조사하여 상기 광접착제를 경화시킴으로써 상기 실리콘 광학 벤치와 상기 평면형 광도파로 소자를 접착하여 복합형 광소자를 제조하는 방법.
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