KR20050083051A - Qualified optical waveguide manufacturing method - Google Patents

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KR20050083051A
KR20050083051A KR1020050070853A KR20050070853A KR20050083051A KR 20050083051 A KR20050083051 A KR 20050083051A KR 1020050070853 A KR1020050070853 A KR 1020050070853A KR 20050070853 A KR20050070853 A KR 20050070853A KR 20050083051 A KR20050083051 A KR 20050083051A
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Abstract

본 발명은 광통신에 사용하는 광수동 소자의 광도파로 형성에 관한 것으로, 기판위에 형성된 광도파로에 외부의 불순물 침투를 막아주고, 특히 외부 습기 침투를 차단해 줌으로써, 이들 불순물 특히 습기로 인한 굴절률 변화를 줄여주어 전파손실 및 광손상이 적은 광도파로소자의 구조와 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the formation of optical waveguides for optical passive devices used in optical communication. It is an object of the present invention to provide an optical waveguide device having a low propagation loss and optical damage, and a method of manufacturing the same.

본 발명은, 실리콘 혹은 석영기판에 하층 크래드를 형성하고, 광통신에서 사용되는 파장보다도 얇은 실리콘 질화막을 적층하며, 이 질화막은 식각 조건에서 식각 종점 인식(End point detector)역할과 외부 불순물 차단 역할을 한다. 또한 하층 크래드 위에 코아층이 형성된 후에도 동일한 두께의 실리콘 질화막을 형성 시켜주어 광도파로인 코아층을 질화막으로 완전히 감싸줌으로서, 광도파로층은 외부와 완전히 차단되어 어떠한 조건에서도 굴절률이 변화되지 않아 전파손실 및 광손상이 초기와 동일한 신뢰성을 확보하게 된다. 그리고 광도파로가 분기되는 곳에서 공극(Void)이 형성되는 것을 막아주기 위하여 흐름성이 좋은 붕소(B)가 함유된 실리카 그라스(Boro Silica Glass : BSG)를 광도파로가 형성된 후에 적층시켜주면, 공극(Void)이 없어져서, 공극내에 존재하는 수분이나 외부 불순물을 원천 봉쇄할 수가 있다.According to the present invention, a lower layer clad is formed on a silicon or quartz substrate, and a silicon nitride film thinner than a wavelength used in optical communication is laminated. The nitride film serves as an end point detector and an external impurity blocking function in an etching condition. do. In addition, the silicon nitride film of the same thickness is formed even after the core layer is formed on the lower cladding to completely cover the core layer, which is an optical waveguide, with a nitride film.The optical waveguide layer is completely blocked from the outside, so the refractive index does not change under any conditions, so that the propagation loss And photodamage ensures the same reliability as the initial stage. In order to prevent the formation of voids at the branch of the optical waveguide, when the silica glass (BSG) containing boron (B) having good flowability is laminated after the optical waveguide is formed, the voids are formed. (Void) disappears, and the source can be sealed off from moisture and external impurities present in the voids.

이와 같이 외부로부터 광도파로를 완전히 차단하여 도파로내에 광이 가두어진 광도파로를 구성하였으며, 코아와 크래드간의 공극을 없애주어 공극내에 존재하는 불순물을 원천봉쇄하도록 공정설계하였다.As such, the optical waveguide was completely blocked from the outside to form an optical waveguide in which the light was confined in the waveguide, and the process design was made to remove impurities present in the pores by eliminating pores between core and clad.

Description

신뢰성이 향상된 광도파로 제조 방법 {QUALIFIED OPTICAL WAVEGUIDE MANUFACTURING METHOD }Reliability improved optical waveguide manufacturing method {QUALIFIED OPTICAL WAVEGUIDE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 실리콘(Si)기판 혹은 석영(Quartz)기판을 이용하여 광수동 소자를 만드는 방법을 기술한 것으로, 기존의 광도파로보다는 신뢰성이 향상되도록 광도파로를 제조하는 방법에 관한 것이다. 기존의 실리콘 혹은 석영기판위에 형성된 광도파로는 두꺼운 크래드층을 적층시킨 후에 곧바로 코아층을 형성시키기 때문에 코아를 적층(Deposition)시킨 후 900℃이상의 고온 공정에 의하여 크래드층의 불순물이 코아로 외부확산(out diffusion) 되어 정확한 굴절률을 조절하기가 어려웠다.The present invention describes a method of making an optical passive device using a silicon (Si) substrate or a quartz (Quartz) substrate, and relates to a method of manufacturing an optical waveguide so that reliability is improved rather than an existing optical waveguide. Since the optical waveguide formed on the existing silicon or quartz substrate forms a core layer immediately after laminating a thick clad layer, impurities of the clad layer are deposited outside the core by a high temperature process of 900 ° C. or higher after deposition. Out of diffusion, it was difficult to control the exact refractive index.

또한 상층 크래드(over clad)층을 형성시킨 후에도 광도파로 분기점[도7]에서 코아(Core)부분과 상층 크래드간의 공극(Void)이 발생하여 이 공극내에 외부 불순물이나 습기가 모여 있어서 이 불순물들이 코아에 침투하여 광도파로의 신뢰성에 큰 문제를 야기 시키고 있다. 이온침투나 습기의 침투는 제품 설계에 의하여 구성된 코아와 크래드 간의 굴절률 차를 파기시키기 때문에 결국 광손실의 증가와 광특성을 저해하게 된다. 이러한 공극이 생기는 이유는 도파로 폭에 비해 높이 비율(Aspect Ratio)이 클 경우에 후속 공정인 상층 크래드(Over clad)물질이 공극을 채우지 못하기 때문이며, Aspect Ratio가 낮을 경우에는 공극을 채우는 데 어렵지가 않다.Furthermore, even after the upper clad layer is formed, a void occurs between the core portion and the upper clad at the optical waveguide branching point [FIG. 7], and external impurities or moisture are gathered in the void, and this impurity is generated. Are penetrating the core, causing a big problem in the reliability of the optical waveguide. Ion penetration or moisture penetration destroys the difference in refractive index between the core and the clad formed by the product design, resulting in increased light loss and impaired optical properties. The reason for such voids is that when the aspect ratio is larger than the width of the waveguide, the over clad material, which is a subsequent process, cannot fill the voids, and when the aspect ratio is low, it is difficult to fill the voids. Is not.

그리고 기존에는 코아(31)아래에 실리콘 질화막(Nitride)(23)가 존재하지 않아 코아 식각을 과도하게 해주기 때문에 코아의 CD(Critical Dimension)조절이 매우 어려울 뿐 아니라,([도4a]) 도파로 폭에 비해 높이 비율(Aspect Ratio)이 커서 후속 공정인 상층 크래드(Over clad)공정에 의하여 공극을 채우기는 불가능에 가깝다. In addition, since the silicon nitride layer 23 does not exist under the core 31, the core is excessively etched so that CD (Critical Dimension) control of the core is very difficult, as shown in FIG. 4A. Compared with the high aspect ratio, it is almost impossible to fill voids by the over clad process.

일반적으로 신뢰성 평가는 85℃/90℃ RH(humidity ratio)이상에서 시험하게 되는 데 보통 100시간 이상이 되면 코아의 굴절률이 커지면서 코아와 크래드간 굴절률 차가 갈수록 커지게 된다. 코아는 보통 5가인 Ge, P(Phosphorous)재료를 이용하여 굴절률을 조절하기 때문에 수분에 의하여 OH ̄기와 결합하여 굴절률을 증가시킨다. In general, the reliability evaluation is conducted at 85 ° C / 90 ° C RH (humidity ratio) or higher. Usually, if the time is 100 hours or more, the refractive index of the core increases and the difference between the core and the cladding becomes larger. Coa is usually pentavalent Ge, P (Phosphorous) material is used to control the refractive index because it combines with the OH group by water to increase the refractive index.

본 발명은 전술한 바와 같이 광이 지나가는 도파로 층을 굴절률이 매우 큰 질화막(nitride)를 이용하여 광파장보다도 훨씬 얇게 광도파로를 감싸줌으로써 외부 불순물의 침투를 차단시켜 주어 외부환경에 의하여 코아의 굴절률이 변화하지 않도록 하며, 이 질화막으로 코아를 식각할 때 식각 인식장치(end point detector)로 활용하고자 하는 데 그 목적이 있다. 그리고 광도파로인 코아 형성 후에 낮은 온도에서 흐름성이 좋은 산화막(BSG: Boro Silica Glass, 혹은 BPSG: Boro Phospho Silica Glass)을 증착시켜 광도파로 분기점([도7])에서의 공극(Void)을 완벽하게 채워줌으로 인하여 공극(Void)내에 존재하는 불순물이나 습기등을 미연에 방지코자 한다. The present invention blocks the penetration of external impurities by covering the optical waveguide layer much thinner than the optical wavelength by using a nitride film having a very high refractive index. The purpose is to use it as an end point detector when etching the core with this nitride film. After the formation of the optical waveguide core, a highly flowable oxide film (BSG: Boro Silica Glass, or BPSG: Boro Phospho Silica Glass) is deposited to perfect voids at the optical waveguide branch point (FIG. 7). This is to prevent impurity or moisture existing in the void by filling it.

일반적으로 Si기판 혹은 석영기판위에 형성시키는 광도파로는 [도1]과 같이 기저층에 광을 가이드해주는 하층 크래드(22)와 광이 지나가는 광 도파로층(코아: Core)(31) 그리고 좌우상층에는 하층 크래드와 굴절률이 같은 상층 크래드층(61)으로 구성되어 있다. 본 발명의 구성은 다음과 같다.In general, an optical waveguide formed on a Si substrate or a quartz substrate includes a lower clad 22 that guides light to a base layer as shown in FIG. 1, an optical waveguide layer (core) 31 through which light passes, and left and right upper layers. The upper cladding layer 61 has the same refractive index as the lower cladding. The configuration of the present invention is as follows.

[도2]와 같이 실리콘기판(21)위에 하층 크래드(22)를 형성시켜 주고, 바로 그 위에 실리콘 질화막(Nitride)(23) 혹은 Oxynitride층을 적층시켜준다. Nitride 혹은 Oxynitride는 PECVD(Plasma Enhanced Vapor Deposition)방법으로 적층시켜 주는 것이 좋으나, 더 좋게는 LPCVD(Low Pressure CVD)공법을 이용하는 것이 박막 특성에 더 유리하다. 하층크래드는 기존 방식과 동일한 방법으로 공정을 진행하며, 두께 또한 동일하다. 반면 nitride 혹은 Oxynitride의 두께는 외부 불순물을 차단해 주어야 하기 때문에 100Å정도 이상에서 광도파로로 지나가는 광에 영향을 주지 않기 위하여 5000Å이하로 조절해 주는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 2, a lower clad 22 is formed on the silicon substrate 21, and a silicon nitride film 23 or an oxide nitride layer is laminated thereon. Nitride or Oxynitride is preferably laminated by PECVD (Plasma Enhanced Vapor Deposition) method, but better, LPCVD (Low Pressure CVD) method is more advantageous for thin film characteristics. The lower layer cladding process is performed in the same manner as the existing method, the thickness is also the same. On the other hand, since the thickness of nitride or oxynitride must block external impurities, it is preferable to adjust the thickness of the nitride or oxynitride to 5000 Å or less in order not to affect the light passing through the optical waveguide at about 100 이상 or more.

또한 이 Nitride 혹은 Oxynitride는 후속 공정인 코아 공정 진행시에 코아 내부의 불순물이 하층의 크래드에 외부확산(Out diffusion)되는 것을 방지해 주는 역할을 하며, 코아를 식각할 때 장비의 식각 종점 인식(end point detector)역할을 해준다.In addition, Nitride or Oxynitride prevents impurities inside the core from out-diffusion into the lower layer of the clad during the core process, and recognizes the end point of equipment when etching the core. end point detector).

[도3]은 실리콘 질화막(Nitride) 혹은 Oxynitride(23)위에 코아(31)를 형성시키는 공정으로 코아층을 적층시키는 방법은 기존과 동일하나 박막형성 후에 900℃이상 더욱 바람직하게는 1000℃, 30분 이상의 고온 열처리를 해주는 게 바람직하다. 고온 열처리는 박막내의 수소 및 OH ̄기를 제거해 주고, 박막을 보다 치밀하게 해주는 효과가 있어서 막의 신뢰성시험(80℃, 90% humidity ratio, cycle 및 shocking 시험)후에 막질이 거의 변화하지 않는 효과를 거둘 수가 있다. 3 is a process of forming a core layer on a silicon nitride film (Nitride) or an oxynitride (23), the method of laminating the core layer is the same as the existing one, but after forming the thin film 900 ℃ or more more preferably 30 ℃ It is preferable to perform high temperature heat treatment for more than one minute. The high temperature heat treatment removes hydrogen and OH ̄ in the thin film and makes the thin film more dense, so that the film quality hardly changes after the film's reliability test (80 ℃, 90% humidity ratio, cycle and shocking test). have.

[도4a]은 사진 및 식각 공정으로 기존과 동일한 방법으로 진행되나 식각 공정에서는 코아층(31)아래에 실리콘 질화막(Nitride)(23)가 존재하기 때문에 기존 방법과 달리 코아를 과도하게 식각할 필요가 없다. 이는 Nitride가 식각 종점 인식점으로서, 식각시에 장비에서 Nitride재료를 인식하여 Nitride재료가 나타나면 식각을 멈추게 하여 코아층(31)의 CD(Critical Dimension)조절이 매우 용이해진다. 이는 기존 방법보다 더 정확한 코아폭을 형성 시킬 수가 있다. 4A is a photo and etching process, but proceeds in the same manner as the conventional method, but since the silicon nitride layer (Nitride) 23 exists under the core layer 31 in the etching process, it is necessary to excessively etch the core unlike the existing method. There is no. This is because Nitride is the end point of the etching point, the Nitride material is recognized by the equipment at the time of etching, and when the Nitride material appears, the etching is stopped to make CD (critical dimension) control of the core layer 31 very easy. This can produce a more accurate core width than existing methods.

[도4b]는 식각종점 인식점인 실리콘질화막(Nitride)에 의하여 과도한 식각을 막아주며, 만일 Nitride가 없을 경우에는 과도한 식각을 해주어야 하기 때문에 코아폭 대비 깊이가 깊어(aspect ratio) 코아 분기점에서 공극이 크게 발생하게 된다.Figure 4b prevents excessive etching by the silicon nitride film (Nitride), which is the end point of etching, and if there is no Nitride, it must be excessively etched so that the voids at the core branch point are deeper than the core width. It will occur greatly.

[도5]는 사진 및 식각 공정후에 제2의 질화막(Nitride)(51) 혹은 Oxynitride를 적층시켜주는 공정이다. 이 공정을 통해서 광도파로가 안전하게 질화막에 의하여 감싸지게 된다. 이때 질화막(231)은 코아 아래층에 형성된 질화막(23)과 동일한 두께로 적층시켜주는 것이 바람직하다. 공정기법 역시 PECVD가 바람직하나, 더욱 바람직하게는 LPCVD방법이 더욱 유리하다.FIG. 5 is a step of laminating a second nitride layer 51 or oxide nitride after a photographic and etching process. Through this process, the optical waveguide is safely surrounded by the nitride film. At this time, the nitride film 231 is preferably laminated to the same thickness as the nitride film 23 formed in the core lower layer. PECVD is also preferred, but more preferably, LPCVD is more advantageous.

[도6]은 상층 크래드층(61,62) 및 최종 보호막(63) 공정으로 상층 크래드는 크게 두 가지로 나뉘어 진다. 제1상층크래드인 상층크래드1(61)은 광도파로의 분기점에서 공극(void)를 없애주고 또한 코아층의 높이가 수㎛ 이상되기 때문에 코아 간의 간극을 잘 메워주기 위하여 낮은 온도(800℃이하)에서도 흐름성(Flow Rate)이 좋은 BSG(Boro Silica Glass: boron이 첨가된 실리콘 산화막) 혹은 BPSG(Boro Phospho Silica Glass : Boron과 Phosphorous가 첨가된 실리콘 산화막)물질을 사용하는 것이 바람직하다. 붕소(Boron)가 첨가된 실리콘 산화막은 B2O3와 SiO2로 구성되며, B2O3의 구성비가 높을수록 굴절률이 낮아지고 흐름성이 매우 좋아지나, 10 Weight% (무게비) 이상이 되면 박막에 결정이 생겨 원하는 박막을 얻을 수가 없다. 아울러 인 (Phosphorous)이 첨가된 실리콘 산화막은 P2O5와 SiO2 로 구성되며, P2O5 의 구성비가 높을수록 흐름성이 좋아지나 붕소와는 반대로 굴절률이 커지게 된다. 인(Phosphorous)역시 붕소와 마찬가지로 일정 한계 용량이 있으며, 10 weight%가 넘어설 경우 박막에 결정이 생겨 원하는 박막을 얻을 수가 없다. 따라서 광도파로인 코아(Core)위 층에는 코아보다 낮은 굴절률을 가지며 광분기점[도7] 에서의 간극을 잘 채워줄 수 있는 BSG 박막이나 BPSG 박막을 사용하되 B(붕소) 불순물은 굴절률을 낮추는 조절제로 사용하고, P(인)불순물은 굴절률을 높이는 조절제로 사용하고자 한다. 박막이 BSG일 경우 사용되는 B의 양은 10 weight%를 넘지 않되, 가장 바람직한 양은 3~5 weight%가 가장 바람직하다. 역시 BPSG 박막일 경우에도 B나 P의 두 불순물양이 10wt%를 넘지 않되, 역시 가장 바람직한 양은 3~5wt%가 가장 바람직하다. 박막의 두께는 5㎛에서 1㎛까지가 적당하며, 바람직한 두께는 1㎛이하의 두께가 광파장보다 얇기 때문에 광에 의한 영향을 적게 받아 거의 두께 영향을 무시할 수가 있다. 만일 광도파로 분기점에서의 공극(void 및 간극)을 충분히 메워 줄 수가 있다면 두께가 낮을수록 더욱 바람직하다. BSG 혹은 BPSG를 적층시킨 후, 850℃ ~ 1000℃사이에서 30분 이상 고온처리를 해줌으로써, 안정된 박막을 얻을 수가 있다. 이후의 상층크래드2(62)공정은 굴절률분포가 일정하고 코아보다도 굴절률이 낮은 실리콘 산화막(Undoped Silica Glass:USG)이 가장 바람직한 재질 중의 하나이다. 이 재료는 PECVD나 APCVD(Atmospheric pressure CVD)로 적층한 후에 900℃ 이상의 고온 처리를 하면 거의 일정한 굴절률분포를 갖는 안정된 막을 얻을 수가 있기 때문에 가급적 불순물을 첨가하지 않는 것이 바람직하다.6 is divided into two types of upper clad layers 61 and 62 and a final passivation layer 63. The upper cladding 1 (61), which is the first upper cladding, removes voids at the branching point of the optical waveguide and also has a low temperature (800 ° C) to fill the gap between the cores because the height of the core layer is several μm or more. It is preferable to use BSG (Boro Silica Glass: boron added silicon oxide film) or BPSG (Boro Phospho Silica Glass: boron and phosphorous added silicon oxide) material having good flow rate. The boron-doped silicon oxide film is composed of B2O3 and SiO2, and the higher the B2O3 composition ratio, the lower the refractive index and the better flowability. However, when the weight ratio is more than 10 Weight% (weight ratio), crystals are formed in the thin film. Can't get it. In addition, the silicon oxide film containing phosphorus (Phosphorous) is composed of P 2 O 5 and SiO 2, and the higher the composition ratio of P 2 O 5, the better the flowability but the larger the refractive index, as opposed to boron. Phosphorous also has a certain limiting capacity like boron, and if it exceeds 10 weight%, crystals form in the thin film, and thus the desired thin film cannot be obtained. Therefore, the BSG thin film or BPSG thin film which has a lower refractive index than the core and can fill the gap at the optical branch point [Fig. 7] is used in the layer above the optical waveguide core, but the B (boron) impurity is a regulator that lowers the refractive index. P (phosphorus) impurity is intended to be used as a regulator to increase the refractive index. When the thin film is BSG, the amount of B used is not more than 10 weight%, the most preferred amount is 3 to 5 weight% is most preferred. Also in the case of the BPSG thin film, the amount of two impurities of B or P does not exceed 10wt%, and the most preferable amount is most preferably 3 to 5wt%. The thickness of the thin film is suitably 5 µm to 1 µm, and the preferred thickness is less than 1 µm because the thickness is thinner than the light wavelength, so that the effect of the thickness can be almost neglected. If the voids (gaps and gaps) at the optical waveguide branch point can be sufficiently filled, the lower the thickness, the more preferable. After laminating the BSG or the BPSG, a stable thin film can be obtained by performing a high temperature treatment for 30 minutes or more between 850 ° C and 1000 ° C. In the subsequent cladding process 2 (62), a silicon oxide film (USG) having a uniform refractive index distribution and a lower refractive index than core is one of the most preferable materials. This material is preferably deposited by PECVD or APCVD (Atmospheric pressure CVD) and then treated at a high temperature of 900 ° C. or higher to obtain a stable film having a nearly constant refractive index distribution.

마지막으로 최종보호막(63)은 0.1㎛에서 1㎛이하의 두께로 적층시키며, 이는 역시 질화막(Nitrid)물질이 가장 바람직하다. 이 물질 역시 PE-CVD방식으로 적층할 수가 있으며, 가장 바람직하게는 LPCVD방식으로 적층하는 것이 보다 유리하다. 그 이유는 PE-CVD보다는 LPCVD방식으로 적층된 질화막(Nitrid)는 수소의 함유량이 적어 아래층으로의 수소 침투를 보다 효과적으로 차단할 수가 있다.Finally, the final passivation layer 63 is laminated with a thickness of 0.1 μm to 1 μm or less, which is also most preferably a nitride material. This material can also be laminated by PE-CVD, and most preferably by LPCVD. The reason is that the nitride film (Nitrid) laminated by LPCVD method rather than PE-CVD has less hydrogen content and can more effectively block hydrogen penetration into the lower layer.

또 다른 실시예로 [도4a]의 식각공정후 도파로로 지나가는 광이 크래드층으로부터 전반사를 일으키기 위해서 코아층보다 굴절률이 현저히 낮은 물질을 얇게 코팅한 후 (두께:100Å~1㎛, 굴절률은 10%이상 코아보다 낮은 물질) 굴절률이 높고 보호막 으로써 가장 좋은 물질인 질화막(Nitride)를 [도5]와 같이 코팅한다. 코아층보다 낮은 굴절률을 갖는 BSG(Boro Silica Glass)재료를 코아 주위에 적층한 뒤에 고온공정(900℃이상)을 거치면 언덕형 구조의 코아를 얻을 수가 있어서 보다 효과적인 광도파로를 얻을 수가 있다. [도10]In another embodiment, the light passing through the waveguide after the etching process of FIG. 4A is thinly coated with a material having a significantly lower refractive index than the core layer in order to cause total reflection from the clad layer (thickness: 100 μm to 1 μm, and the refractive index is 10 Material (lower than% core) is coated with a nitride film (Nitride) which is the best material with a high refractive index and a protective film as shown in FIG. When BSG (Boro Silica Glass) material having a lower refractive index than the core layer is laminated around the core and subjected to a high temperature process (above 900 ° C.), a hill-shaped core can be obtained, and a more effective optical waveguide can be obtained. 10

[도8]은 nitride(23)위에 BSG를 1~2㎛를 적층한 뒤에 굴절률이 큰 코아재료(31)를 적층시키고, [도9]과 같이 사진 식각공정을 거치고 나서 다시 BSG물질(311)을 적층하고, 다시 Nitride를 적층시킨 과정을 보여주고 있다. 공정 기법 및 방법은 [발명의 구성]에서와 같은 기법 및 방법을 사용한다. 단 코아내부의 굴절률구조는 (31)재료가 (311)재료보다 굴절률이 0.3% ~01%정도 크다. FIG. 8 is a BSG material 311 which is laminated with a BSG on the nitride 23 and then a core material 31 having a large refractive index, and then subjected to a photolithography process as shown in FIG. The process of laminating and then laminating Nitride is shown. Process techniques and methods use the same techniques and methods as in [Configuration of Invention]. However, the refractive index structure inside the core has a refractive index of 0.3% to 01% greater than that of the material of (31).

상기와 같은 방법으로 코아층을 질화막(Nitride) 나 Oxynitride막으로 감싸주고, 흐름성이 좋은 BSG나 BPSG 박막을 이용하여 광도파로의 분기점에서의 공극(Void)을 없애줌으로써, 외부로부터 코아층으로의 불순물 침투를 차단할 수가 있어서 굴절률변화를 줄여줄 수가 있으므로 광도파로의 신뢰성을 확보할 수가 있다. 또한 Nitride는 광도파로인 코아층을 식각할 때에 식각의 종점 인식점(end point detector)로 적용할 수가 있어서 보다 안정된 코아의 폭(CD:Critical Dimension))을 확보할 수가 있으며 보다 안정된 식각공정을 확보할 수가 있다.The core layer is covered with a nitride film or an oxynitride film in the same manner as above, and the voids at the branching point of the optical waveguide are removed by using a BSG or BPSG thin film having good flowability, thereby allowing the core layer to enter the core layer from the outside. Since impurity penetration can be blocked, the refractive index change can be reduced, thereby ensuring the reliability of the optical waveguide. In addition, Nitride can be applied as an end point detector for etching core layers, which are optical waveguides, to ensure more stable core width (CD) and more stable etching process. You can do it.

[도1] 일반적인 광도파로 단면 구조도 1 is a cross-sectional structural diagram of a typical optical waveguide

(21) : 실리콘 기판 21: silicon substrate

(22) : 하층크래드(under clad): 광을 가이드(guide)해주는 역할 (22): under clad: role of guiding light

(31) : 코아 (31): core

(61) : 상층 크래드(over clad) (61): over clad

[도2] 하층크래드와 코아보호막 형성공정Figure 2 lower layer clad and core protective film forming process

(23) : 실리콘 질화막(Nitride or Oxynitride) (23): silicon nitride film (Nitride or Oxynitride)

[도3] 코아 형성공정[Figure 3] Core formation process

(31) : 코아 : 광이 지나가는 광도파로(31): core: optical waveguide through which light passes

[도4a] 사진 및 식각 공정후의 단면[Fig 4a] Cross section after photo and etching process

(41) : PR (Photo Resist)(41): PR (Photo Resist)

[도4b] 기존의 식각 공정후의 단면도4b is a cross-sectional view after a conventional etching process;

(42) : over etch되는 부분 (42): part to be etched

[도5] 코아보호막 형성 공정 (nitride 적층)Fig. 5 Core protective film forming process (nitride lamination)

(51) : Nitride(51): Nitride

[도6] 상층크래드 및 최종보호막 형성공정[Figure 6] Upper clad and final protective film forming process

(61) : 상층크래드1 : BSG 물질로 저온에서 흐름성이 좋음 (61): upper cladding 1: good BSG material at low temperature

(62) : 상층크래드2 : USG(Undoped Silica Glass)(62): upper cladding 2: USG (Undoped Silica Glass)

(63) : 최종보호막 (nitride)(63): final shield (nitride)

[도7] 1x2 Y-BranchFigure 7 1x2 Y-Branch

(71) : 광도파로 분기점(71): optical waveguide branch point

[도8] 또 다른 실시예로 하부크래드 형성후 코아 공정을 2 step으로 진행8 is a core process proceeds to 2 steps after the lower clad formation in another embodiment

(311) : BSG(Boro Silica Glass)(311): BSG (Boro Silica Glass)

[도9] 또 다른 실시예의 코아 형성 공정1으로 사진 및 식각공정후의 단면도9 is a cross-sectional view after a photo-etching process and a core forming process 1 according to another embodiment

[도10] 또 다른 실시예의 코아 형성 공정2Fig. 10 Core forming process of another embodiment 2

[도11] 또 다른 실시예의 최종 단면도11 is a final cross-sectional view of another embodiment.

Claims (7)

[도1], [도6]에서 상층 크래드1(61) 재료로 낮은 온도(800℃)로도 광도파로 분기점에서의 공극을 충분히 메워줄 수 있는 BSG 혹은 BPSG를 사용하는 경우와 두께 및 온도공정을 포함하는 구조를 갖는 광 수동 소자. 1 and 6, the thickness and temperature process of using the BSG or BPSG to fill the air gap at the branch of the optical waveguide sufficiently even at low temperature (800 ° C) as the upper cladding 1 (61) material. Optical passive device having a structure comprising a. [도2]와 [도4b}에서 하층 크래드층위에 하부 크래드층의 굴절률을 조절하는 불순물의 외부확산(Out diffusion)과 습기 및 외부 불순물 침투를 차단하기 위하여 실리콘 질화막(Nitride) 혹은 Oxyntride재료를 적층하는 공정과 이 재료를 식각 공정용 종점 인식 장치(End Point Detector)로 적용하는 광수동소자. [2] and [4b] silicon nitride film or oxytride material to block out diffusion of impurities and moisture and external impurity penetration that control the refractive index of the lower clad layer on the lower clad layer. And a photo passive device which applies this material as an end point detector for an etching process. [도5]와 같이 코아형성 공정 후(코아층 식각후) 코아보호막으로 코아의 굴절률 조절제인 불순물의 외부 확산과 습기 및 외부 불순물의 코아(광도파로)로의 침투를 방지하기 위하여 실리콘 질화막(Nitride)과 Oxyntride를 사용하는 광수동소자와 이를 PECVD 혹은 LPCVD 방법으로 적층하는 공정.As shown in FIG. 5, after the core forming process (after the core layer is etched), a silicon nitride layer (Nitride) is used as a core protective layer to prevent external diffusion of impurities, which are the refractive index regulators of the core, and penetration of moisture and external impurities into the core (waveguide). And a passive optical device using Oxyntride and laminating it by PECVD or LPCVD method. [도6]에서 크래드1층을 흐름성이 좋은 BSG 혹은 BPSG물질과 제2 크래드층을 PECVD나 APCVD 같은 방법으로 USG(Undoped Silica Glass )를 구성하는 광수동소자.In FIG. 6, an optical passive device constituting USG (Undoped Silica Glass) by using a method of PECVD or APCVD with a BSG or BPSG material having good flowability in a clad 1 layer and a second clad layer. [도6]에서 크래드1층 및 크래드2층 외에 보다 완벽하게 광도파로 분기점의 공극[도7]을 채워주기 위하여 다층으로 구성된 크래드층 형성공정 및 구조. In Figure 6, in addition to the cladding 1 layer and the cladding 2 layer, a cladding layer forming process and structure composed of multiple layers to completely fill the voids of the optical waveguide branch point [Fig. 7]. [도6]에서 크래드층에 외부 불순물 침투를 차단하기 위하여 최종보호막을 Nitrid를 이용하는 광수동소자. 6 is an optical passive device using Nitrid as the final protective film to block external impurity penetration into the clad layer. 7. [도8],[도9], [도10]과 같은 공정을 거치면서 최종적으로 [도11]과 같은 구조로 가지면서 코아형성후 BSG 혹은 BPSG물질을 이용하여 광도파로에서 전반사 조건을 만족시켜주는 공정 및 구조를 갖는 광수동소자.7. After the process as shown in [Fig. 8], [9], [Fig. 10] and finally having the structure as shown in [Fig. 11], after forming the core, the total reflection condition in the optical waveguide using BSG or BPSG material is formed. Optical passive device having a satisfying process and structure.
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