KR20050112380A - 테이퍼형 광도파로의 제조 방법 - Google Patents

테이퍼형 광도파로의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20050112380A
KR20050112380A KR1020040037442A KR20040037442A KR20050112380A KR 20050112380 A KR20050112380 A KR 20050112380A KR 1020040037442 A KR1020040037442 A KR 1020040037442A KR 20040037442 A KR20040037442 A KR 20040037442A KR 20050112380 A KR20050112380 A KR 20050112380A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cladding layer
core
optical waveguide
pattern
forming
Prior art date
Application number
KR1020040037442A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100678979B1 (ko
Inventor
강준모
Original Assignee
강준모
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 강준모 filed Critical 강준모
Priority to KR1020040037442A priority Critical patent/KR100678979B1/ko
Publication of KR20050112380A publication Critical patent/KR20050112380A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100678979B1 publication Critical patent/KR100678979B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/1228—Tapered waveguides, e.g. integrated spot-size transformers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12035—Materials
    • G02B2006/12038—Glass (SiO2 based materials)
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12166—Manufacturing methods
    • G02B2006/12176—Etching
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12166—Manufacturing methods
    • G02B2006/12197—Grinding; Polishing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

본 발명은 테이퍼형 광도파로의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 기판상에 순차 적층된 제 1 클래딩층과 코어층을 형성하는 단계와, 코어층을 패터닝하여 광도파로의 코어 영역을 정의하는 단계와, 결과물 상부에 코어 패턴 끝단 일부를 사선으로 자르는 오픈 영역을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 포토레지스트 패턴을 이용하여 코어 패턴의 끝단 일부를 사선으로 식각한 후에 포토레지스트 패턴을 제거하여 코어 패턴에 테이퍼를 형성하는 단계와, 코어 패턴을 둘러싸도록 제 1 클래딩층 상부면에 상부 클래딩층을 형성하는 단계를 포함한다. 그러므로 본 발명은 포토리소그라피 광학 시스템의 해상도 한계 극복과 더불어 포토레지스트 패턴의 변형 및 무너짐으로 인한 테이퍼형 광도파로 제조 공정의 수율 저하를 줄일 수 있다.

Description

테이퍼형 광도파로의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING TAPER TYPE OPTICAL WAVEGUIDE}
본 발명은 광도파로의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 광섬유와 광도파로 또는 크기가 다른 광도파로 사이를 광학적으로 연결(coupling)시 연결 손실(coupling loss)을 최소화하기 위한 테이퍼형 광도파로의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 광통신 시스템에서 정보 전달의 수단으로 사용되는 광(photon)이 지나가는 매개체를 광도파로라 한다. 광도파로는 광이 지나가는 부분을 코어(core)라고 하고 코어를 감싸서 광의 전반사를 가능하게 하는 부분을 클래딩(cladding)이라고 한다.
광섬유와 광도파로 또는 크기가 다른 광도파로 사이를 광학적으로 연결하는 광모드 변환기에서 구조간 변화로 인해 광이 도파로를 따라 도파되지 않고 복사(radiation)되는 등의 연결 손실을 발생한다. 이로 인해 전체 광통신 시스템의 광 손실이 발생하게 된다.
이와 같은 광통신 시스템에서 광섬유와 광도파로 또는 광도파로 사이를 연결할 때 연결 손실을 최소화하기 위하여 광도파로에 폭이 얇고 날카로운 테이퍼(taper)를 형성하는 기술이 Shani, Henry, Kistler, Orlowsky 그리고 Ackerman에 의해 "Efficient coupling of semiconductor laser to an optical fiber by means of tapered waveguide on silicon"(Applied Physics Letters, Vol. 55, No. 23, page 2389-2391, December 1989)에 제안되었다.
그리고 광도파로의 테이퍼를 형성하는 방법들이 Moerman, Daele 그리고 Demeester가 발표한 논문 "A review on fabrication technologies for the monolithic integration of tapers with III-V semiconductor devices"(IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 3, No. 6, page 1308-1320, December 1997)에 광범위하게 기술되어 있다. 측면(lateral) 테이퍼 제작은 수직(vertical) 테이퍼와 비교하여 재성장(regrowth) 혹은 그레이-스케일 리소그라피(gray-scale lithography) 등과 같이 재현성 구현이 어려운 공정을 사용하지 않고 일반적으로 이용되는 포토리소그라피와 식각 공정으로 테이퍼 모양의 광도파로 제작이 가능하였다.
또한 Almeida, Panepucci 그리고 Lipson이 발표한 논문 "Nanotaper for compact mode conversion"(Optics Letters, Vol. 28, No.15, page 1302-1304, August 2003)에서는 광도파로의 테이퍼 팁(tip) 크기를 조절하는 기술이 제안되었다. 즉 이 논문에 따르면 광도파로내 코어층과 클래딩층의 굴절률 차이가 큰 경우 테이퍼 팁(tip) 크기가 0.1㎛까지 축소되어야한다. 이때 팁의 최소 크기는 포토리소그라피 시스템의 분해능(resolution)에 의하여 결정되는데, 현재 가장 좋은 분해능을 구사할 수 있는 포토리소그라피 시스템은 전자 빔(E-beam) 리소그라피 기술이지만 생산성이 떨어지는 단점이 있다.
그러므로 종래 기술에 의한 광도파로의 테이퍼를 형성하는 방법에 있어서, 포토리소그라피에서 요구되는 테이퍼 팁의 크기가 스텝퍼(stepper)나 스캐너(scanner) 같은 광학 시스템이 이룰 수 있는 해상도의 한계보다 작으면 공정 자체가 불가능할 뿐만 아니라, 팁의 크기가 상기 광학 시스템의 해상도 한계보다 크더라 하더라도 포토레지스트 패턴의 변형 및 무너짐 등이 발생하여 팁 크기가 얇고 날카로운 광도파로의 테이퍼를 얻는데 어려움이 있었다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 코어 패턴 끝단을 사선으로 자르는 포토레지스트 패턴을 이용한 식각 공정으로 팁이 얇고 날카로운 테이퍼면을 형성함으로써 포토리소그라피 광학 시스템의 해상도 한계 극복과 더불어 포토레지스트 패턴의 변형 및 무너짐으로 인한 제조 공정의 수율 저하를 줄일 수 있는 테이퍼형 광도파로의 제조 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 1실시 예의 방법은 광도파로의 끝단 일부를 테이퍼형태로 제조하는 방법으로서, 기판상에 순차 적층된 제 1 클래딩층과 코어층을 형성하는 단계와, 코어층을 패터닝하여 광도파로의 코어 영역을 정의하는 단계와, 결과물 상부에 코어 패턴 끝단 일부를 사선으로 자르는 오픈 영역을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 포토레지스트 패턴을 이용하여 코어 패턴의 끝단 일부를 사선으로 식각한 후에 포토레지스트 패턴을 제거하여 코어 패턴에 테이퍼를 형성하는 단계와, 코어 패턴을 둘러싸도록 제 1 클래딩층 상부면에 상부 클래딩층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 2실시 예의 방법은 광도파로의 끝단 일부를 테이퍼형태로 제조하는 방법으로서, 기판상에 순차 적층된 제 1 클래딩층과 코어층을 형성하는 단계와, 코어층을 패터닝하여 상기 광도파로의 코어 영역을 정의하는 단계와, 코어 패턴을 둘러싸도록 제 1 클래딩층 상부면에 제 2 클래딩층을 형성하는 단계와, 결과물 상부에 코어 패턴의 끝단 일부를 사선으로 자르는 오픈 영역을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 포토레지스트 패턴을 이용하여 제 2 클래딩층 및 코어 패턴의 끝단 일부를 사선으로 식각한 후에 포토레지스트 패턴을 제거하여 코어 패턴에 테이퍼를 형성하는 단계와, 제 2 클래딩층 및 코어 패턴의 식각된 부분을 매립하도록 식각 부위 및 제 2 클래딩층 상부면에 상부 클래딩층을 형성하는 단계를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 설명하고자 한다.
도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 테이퍼형 광도파로의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 사시도들이다. 이들 도면들을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예의 제조 방법은 다음과 같이 진행된다.
우선, 기판(substrate)(10)상에 제 1 클래딩층(12)과 코어층(14)을 순차적으로 적층한다. 이때 기판(10)은 실리콘(Si), GaAs 혹은 InP와 같은 반도체 기판, 글래스 기판 또는 SOI(Silicon On Insulator) 구조의 기판 등으로 이루어진다. 그리고 제 1 클래딩층(12)은 실리콘 산화막(SiO2), 또는 이미드, 아크릴레이트와 같은 폴리머 등으로 이루어진다. SOI 구조의 기판에서는 중간에 있는 절연 물질이 제 1 클래딩층으로 사용된다. 코어층(14)은 광을 가두어 놓기 위해 제 1 클래딩층(12)보다 굴절률이 큰 물질, 예를 들어 실리콘 산화막(SiO2), 실리콘 질화막(Si3N4), 탄탈륨 산화막(Ta2O5), 하프늄 산화막(HfO2) 또는 이미드나 아크릴레이트와 같은 폴리머 등으로 이루어진다.
한편 굴절률과 같은 광학적 특성을 변화시키기 위하여 제 1 클래딩층(12)의 실리콘 산화막에 붕소(B), 질소(N), 인(P), 불소(F) 혹은 져마늄(Ge) 등을 도핑한다. 만약 제 1 클래딩층(12)의 물질로 폴리머를 사용할 경우 네오디뮴(Nd) 혹은 에르븀(Er)을 도핑, 불화 처리(fluorinated) 또는 할로겐 처리(halogenated) 등을 통해 광학적 특성을 변화시킨다.
그리고 제 1 클래딩층(12)을 통해서도 광이 도파되도록 하기 위해서, 즉 클래딩인 동시에 도파로로서 작용하기 위해서, 클래딩층을 복층으로 형성할 수도 있다. 즉, 굴절률이 n1인 물질을 하층으로 형성하고 굴절률이 n1보다 큰 n2인 물질을 그 위에 상층으로 형성한 후에 굴절률이 n2보다 큰 유전 물질로 코어층(14)을 형성한다. 예를 들어 실리콘 기판(10) 위에 제 1 클래딩층(12)으로서, 실리콘 산화막(SiO2)과 질소가 도핑된 실리콘 산화질화막(SiOxNy)을 순차적으로 형성하고 그 위에 코어층(14)으로서 실리콘 질화막(Si3N4)을 형성한다.
또한 코어층(14)도 제 1 클래딩층(12)과 마찬가지로 실리콘 산화막(SiO2), 실리콘 질화막(Si3N4), 탄탈륨 산화막(Ta2O5), 또는 하프늄 산화막(HfO2)에 B, N, P, F 혹은 Ge 등을 도핑하여 굴절률과 같은 광학적 특성을 변화시킨다.
계속해서 상기 코어층(14) 상부면에 포토레지스트를 도포하고, 광도파로 영역을 정의하는 마스크를 이용한 포토리소그라피 공정으로 상기 포토레지스트를 노광(exposure) 및 현상(develop)하여 광도파로의 코어 영역을 정의하는 포토레지스트 패턴을 형성한다.
그런 다음 포토레지스트 패턴을 이용한 건식 식각(dry etch) 공정을 진행하여 도 1b에 도시된 바와 같이, 코어 패턴(14a)을 형성하여 광도파로의 코어 영역을 정의한 후에 포토레지스트 패턴을 제거한다. 이때 코어 패턴(14a)의 끝단은 설정된 광도파로의 일정 폭을 갖는 직사각형의 패턴 구조를 갖는다. 상기 식각 공정 시 광도파로의 테이퍼와 얇고 날카로운 팁이 형성되지 않기 때문에 첫 번째 포토리소그라피 공정에서는 광학 시스템의 해상도 제약을 덜 받게 되기 때문에 사진 및 식각 공정이 용이해진다.
한편 본 실시 예에서는 코어 패턴(14a)을 형성한 후에 습식 식각(wet etch) 또는 화학기계적연마(CMP : Chemical Mechanical Polishing) 공정을 짧은 시간내에 진행하여 코어 패턴(14a) 표면을 매끄럽게 할 수 있다.
계속해서 도 1c에 도시된 바와 같이, 코어 패턴(14a)이 있는 제 1 클래딩층(12) 상부면에 포토레지스트(16)를 도포한다. 이때 포토레지스트(16)의 두께는 코어층 물질과 포토레지스트의 식각 선택비, 코어 패턴(14a)의 두께를 고려하여 결정하는데, 식각 선택비가 적거나 코어 패턴(14a)의 두께가 두꺼울수록 포토레지스트(16)의 두께가 커지는 것이 바람직하다. 그리고 코어 패턴(14a)이 두꺼워질수록 과식각(over etching)에 의해 제 1 클래딩층(12) 표면에 요철이 과도하게 생길 수 있는데, 이를 최소화하기 위하여 포토레지스트 하부에 BARC(Bottom Anti-Reflection Coating)층을 형성한다. 특히 폴리머 계열의 평탄화(planarizing) BARC를 이용하면, 제 1 클래딩층(12) 상부와 코어 패턴(14a) 상부에 형성된 BARC 층이 평탄화 역할을 하므로 포토레지스트의 균일한 도포에도 도움이 된다.
그 다음 도 1d에 도시된 바와 같이, 테이퍼 영역을 정의하는 마스크를 이용한 포토리소그라피 광학 시스템의 노광 및 현상 공정으로 코어 패턴(14a) 끝단 일부를 사선으로 자르기 위한 오픈 영역(18)을 갖는 포토레지스트 패턴(16a)을 형성한다. 이로 인해 코어 패턴(14a)의 길이 방향에 대해 일정 각도 θ를 이루는 사선 AB에 의해 코어 패턴(14a) 끝단 일부를 사선으로 자르기 위한 포토레지스트 패턴(16a)이 형성된다. 포토레지스트 패턴(16a)의 AB 사선 형태는 이후 도면 5에 상세하게 설명될 예정이지만, 곡선, 계단형 직선 형태 등으로 다양하게 변형될 수 있다.
계속해서 도 1e에 도시된 바와 같이, 상기 포토레지스트 패턴(16a)을 이용한 건식 식각 공정으로 노출된 코어 패턴(14a)을 사선으로 식각, 제거한 후에, 포토레지스트 패턴(16a)도 제거한다.
이에 따라 도 1f에 도시된 바와 같이, 코어 패턴(14a)의 길이 방향에 대해 일정 각도 θ(예컨대 0.01°내지 10°)로 잘라진 테이퍼(14b) 수직면과 얇고 날카로운 팁(20)이 형성된다.
이 후 도 1g에 도시된 바와 같이, 테이퍼형 코어 패턴(14a)을 둘러싸도록 제 1 클래딩층(12) 상부면에 상부 클래딩층(22)을 형성한다. 이때 상부 클래딩층(22)은 하부의 제 1 클래딩층(12)과 동일한 물질이거나 제 1 클래딩층(12)과 굴절률 차이가 10% 이내인 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 제 1 클래딩층(12)이 복층으로 형성 되었을 경우에는, 상부 클래딩층(22)과 접촉을 하게 되는 제 1 클래딩층(12)의 상층을 기준으로 제 2 클래딩층(24) 물질을 선택한다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 테이퍼형 광도파로의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 사시도들이다. 이들 도면들을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예의 제조 방법은 다음과 같이 진행된다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 상술한 제 1 실시 예와 마찬가지로 기판(10)에 제 1 클래딩층(12)과 광도파로의 코어 영역을 정의하는 코어 패턴(14a)을 순차적으로 형성한다. 그리고 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 결과물 전면에 제 1 클래딩층(12)과 동일하거나 제 1 클래딩층(12)과 굴절률 차이가 10% 이내인 물질로 제 2 클래딩층(24)을 형성한다. 상술한 제 1 실시 예와 마찬가지로 제 1 클래딩층(12)이 복층으로 형성 되었을 경우에는, 제 2 클래딩층(24)과 접촉을 하게 되는 제 1 클래딩층(12)의 상층을 기준으로 제 2 클래딩층(24) 물질을 선택한다. 이때, 스핀 코팅(spin coating) 등으로 제 2 클래딩층(24)의 액상 물질을 도포할 경우 제 2 클래딩층(24)에서 코어 패턴(14a)에 기인하는 단차를 줄일 수 있다. 하지만, 본 실시 예에서와 같이 화학기상증착(chemical vapor deposition) 등의 콘포멀(conformal) 성장을 유도하는 증착 공정으로 제 2 클래딩층(24)을 형성할 경우 코어 패턴의 높이만큼 단차가 형성된다. 이러한 제 2 클래딩층(24)의 단차는 다른 실시 예에서 평탄화 공정을 통해 제거할 수도 있으나 본 실시 예에서는 그대로 적용하기로 한다.
그 다음 도 2c에 도시된 바와 같이, 제 2 클래딩층(24) 상부에 포토레지스트를 도포하고 테이퍼 식각용 마스크를 이용한 노광 및 현상 공정을 진행하여 코어 패턴의 끝단 일부를 사선으로 자르기 위한 오픈 영역(28)을 갖는 포토레지스트 패턴(26)을 형성한다. 즉, 코어 패턴의 길이 방향(CD 직선)에 대해 일정 각도 θ(예컨대 0.01°내지 10°)를 이루는 사선 AB에 의해 코어 패턴의 끝단 일부를 사선으로 자르기 위한 오픈 영역(28)을 갖는 포토레지스트 패턴(26)이 형성된다.
상기 포토레지스트 패턴(26)을 이용한 건식 식각 공정을 진행하여 노출된 제 2 클래딩층(24) 및 코어 패턴을 사선으로 식각하고 포토레지스트 패턴(26)을 제거한다. 이때 식각 종말점은 제 1 클래딩층(12)이 되기 때문에 포토레지스트 패턴(26)의 오픈 영역(28)과 동일한 모양으로 제 2 클래딩층(24) 및 코어 패턴이 식각된다. 이러한 식각 공정에 의해 도 2d에 도시된 바와 같이, 광도파로의 테이퍼(14b) 수직면이 형성된다. 본 실시 예에서는 식각되지 않은 코어 패턴 부분이 제 2 클래딩층(24)에 의해 둘러싸여 있으므로 테이퍼형의 코어 패턴 구조를 안정적으로 제조 할 수 있으며 이때의 테이퍼 각도 범위를 0.01°내지 10°로 한다.
이 후 도 2e에 도시된 바와 같이, 코어 패턴의 테이퍼 형성을 위해 식각된 부분을 포함하여 제 2 클래딩층(24) 상부면에 상부 클래딩층(30)을 형성한다. 이때 상부 클래딩층(30)은 하부의 제 1 클래딩층(12)과 동일한 물질이거나 제 1 클래딩층(12)과 굴절률 차이가 10% 이내인 물질로 형성하는 것이 바람직하다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 테이퍼형 광도파로의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 사시도들이다. 이들 도면들을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시 예의 제조 방법은 상술한 제 2 실시 예에서 제 2 클래딩층의 평탄화 공정을 추가한 것이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 기판(10)에 제 1 클래딩층(12)과 광도파로 영역을 정의하는 코어 패턴(14a)을 순차적으로 형성하고, 상기 결과물 전면에 제 1 클래딩층(12)과 동일하거나 제 1 클래딩층(12)과 굴절률 차이가 10% 이내인 물질로 제 2 클래딩층(24)을 형성한다. 상술한 제 1 실시 예와 마찬가지로 제 1 클래딩층(12)이 복층으로 형성 되었을 경우에는, 제 2 클래딩층(24)과 접촉을 하게 되는 제 1 클래딩층(12)의 상층을 기준으로 제 2 클래딩층(24) 물질을 선택한다. 그리고 본 실시 예에서는 전면 식각(etch back) 또는 화학기계적연마(CMP) 등의 평탄화 공정으로 제 2 클래딩층(24) 표면을 평탄화 할 수 있는데, 도 3a와 같이 제 2 클래딩층(24)을 일정 두께까지 평탄화하거나, 도 3b와 같이 코어 패턴(14a) 표면이 노출될 때까지 제 2 클래딩층(24a)을 평탄화할 수 있다. 본 실시 예에서는 도면의 이해를 쉽게 하기 위하여 코어 패턴(14a) 표면까지 제 2 클래딩층(24a)을 평탄화한 경우를 예로 든다.
그 다음 도 3c에 도시된 바와 같이, 코어 패턴(14a)의 길이 방향(CD 직선)에 대해 일정 각도 θ(예컨대 0.01°내지 10°)를 이루는 사선 AB에 의해 코어 패턴(14a)의 끝단 일부를 사선으로 자르기 위한 오픈 영역(28)을 갖는 포토레지스트 패턴(26)을 형성한다.
이어서 상기 포토레지스트 패턴(26)을 이용한 건식 식각 공정을 진행하여 평탄화된 제 2 클래딩층(24a) 및 코어 패턴(14a)을 사선으로 식각하고 포토레지스트 패턴(26)을 제거한다. 이때 식각 종말점은 제 1 클래딩층(12)이 된다. 이로 인해 도 3d에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 패턴의 오픈 영역과 동일한 모양으로 제 2 클래딩층(24a) 및 코어 패턴(14a)이 식각되어 코어 패턴(14a)의 끝단 일부가 사선으로 식각된 테이퍼(14b) 수직면과 팁(20)이 형성된다.
그리고나서 도 3e에 도시된 바와 같이, 코어 패턴의 테이퍼 형성을 위해 식각된 부분을 포함하여 평탄화된 제 2 클래딩층(24a) 상부면에 상부 클래딩층(30)을 형성한다. 이때 상부 클래딩층(30)은 하부의 제 1 클래딩층(12)과 동일한 물질이거나 제 1 클래딩층(12)과 굴절률 차이가 10% 이내인 물질로 형성하는 것이 바람직하다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 테이퍼형 광도파로의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 사시도들 및 수직 단면도이다. 이들 도면들을 참조하면, 본 발명의 제 4 실시 예의 제조 방법은 다음과 같다.
우선 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 기판(10) 상부에 제 1 클래딩층(12)과 제 2 클래딩층(24)을 순차적으로 형성한다. 제 2 클래딩층(24)은 제 1 클래딩층(12)과 동일하거나 제 1 클래딩층(12)과 굴절률 차이가 10% 이내인 물질로 한다. 상술한 제 1 실시 예와 마찬가지로 제 1 클래딩층(12)이 복층으로 형성 되었을 경우에는, 제 2 클래딩층(24)과 접촉을 하게 되는 제 1 클래딩층(12)의 상층을 기준으로 제 2 클래딩층(24) 물질을 선택한다.
광도파로의 코어 영역을 정의하는 마스크를 이용한 포토리소그라피 공정 및 건식 식각 공정을 통해 제 2 클래딩층(24)에 광도파로 영역을 정의하는 트렌치(32)를 형성한다. 본 실시 예의 트렌치(32) 제조 공정은 테이퍼와 날카로운 팁에 해당되는 부분을 포함시키지 않고 코어 영역의 제 2 클래딩층(24)을 식각하였기 때문에 트렌치의 에스펙트 비율(aspect ratio)을 최소화할 수 있다. 이 때문에 이후 제 2 클래딩층(24)의 트렌치(32)에 코어층 물질을 채워넣을 때 키 홀(key hole)이나 보이드(void)와 같은 결함 발명을 줄일 수 있다.
그리고 도 4c 및 도 4d에 도시된 바와 같이, 제 2 클래딩층(24)의 트렌치(32)에 매립되도록 코어층(14)을 형성한다. 이때 도 4d는 도 4c의 A 및 A'선에 의해 자른 기판 구조물의 수직 단면도이다.
계속해서 제 2 클래딩층(24) 표면이 드러날 때까지 화학기계적연마(CMP) 등의 평탄화 공정을 진행하여 코어층(14)을 평탄화한다. 이에 따라 도 4e에 도시된 바와 같이, 제 2 클래딩층(24)의 트렌치 내에만 코어층이 매립된 코어 패턴(14a)이 형성된다. 이는 상술한 제 3실시 예의 도 3b와 동일한 구조이므로 이후의 제조 공정은 제 3 실시 예와 동일하게 진행된다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명에 적용된 광도파로의 다양한 테이퍼 형태를 나타낸 평면도들로서, 상술한 제 1 내지 제 4 실시 예의 제조 공정 시 적용할 수 있는 포토레지스트 패턴 내 테이퍼 식각 영역의 다양한 형태들을 나타낸 도면들이다. 이를 본 발명의 제 3 실시 예를 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 5a를 참조하면, 이는 본 발명의 제 3 실시 예에서 도 3c와 동일한 구조로, 본 발명의 제 3 실시 예에서 테이퍼 수직면을 형성하기 위한 포토레지스트 패턴의 오픈된 영역(40)은 코어 패턴(14a)의 길이 방향에 대해 θ 각도로 기울어진 사선 AB를 포함하는 임의의 다각형, 예를 들면 도면과 같이 PQRS의 다각형 구조를 갖는다. 이러한 오픈된 부분에 노출된 코어 패턴(14a)과 제 2 클래딩층(24)은 식각 공정 시 제거되는 부분이 된다.
도 5b를 참조하면, 본 발명에서 상기 포토레지스트 패턴의 오픈 영역(42)의 다른 형태는 코어 패턴(14a)의 길이 방향에 대해 θ 각도로 기울어진 계단형 사선 AB에 의해 코어 패턴(14a)을 횡단하는 다각형 구조를 갖는다.
도 5c 및 도 5d를 참조하면, 본 발명에서 상기 포토레지스트 패턴내 오픈 영역(44, 46)의 또 다른 형태는 볼록 또는 오목한 곡선 AB에 의해 코어 패턴(14a)을 횡단하는 폐곡선 형태를 갖는다.
또 도 5e에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 포토레지스트 패턴내 오픈 영역(48)은 사선 또는 곡선 AB 위치가 코어 패턴(14a)을 횡단하지 않고 코어 패턴(14a) 끝 부분을 지나가게 함으로써 테이퍼 팁을 날카롭지 않게 조정할 수 있다.
상술한 테이퍼 제조 공정은 본 발명의 제 3 실시 예의 광도파로뿐만 아니라 제 1, 2 그리고 4의 실시 예에서도 동일한 원리로 적용될 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 광도파로의 테이퍼 추가 식각 공정을 나타낸 사시도들이다. 본 발명에서는 상술한 제 1 내지 제 4 실시 예에서와 같이 코어 패턴에 1차로 테이퍼 수직면을 갖도록 식각한 후에 코어 패턴의 끝단 부분을 다시 식각하여 테이퍼 각도 또는 팁의 크기를 변화시킬 수 있다. 이를 본 발명의 제 3 실시 예를 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 6a를 참조하면, 이는 본 발명의 제 3 실시 예에서 도 3d와 동일한 구조로, 본 발명은 제 2 클래딩층(24) 및 코어 패턴(14a)을 식각하여 코어 패턴(14a)이 사선으로 식각된 테이퍼(14b) 수직면과 날카로운 팁(20)을 형성하면서 주위 제 2 클래딩층이 제거된 홈(30)을 형성한다. 그리고 도면에 도시되지는 않았지만, 식각된 홈(30) 부분을 포함하여 제 2 클래딩층(24) 상부에 추가의 클래딩층을 형성한 후에 이를 평탄화한다. 이때 추가 클래딩층은 제 2 클래딩층과 동일한 물질로 형성한다.
그 다음 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 결과물 전면에 포토레지스트를 도포하고 노광 및 현상 공정을 진행하여 테이퍼 팁(20)을 자르기 위한 직선 또는 곡선 AB를 포함하는 포토레지스트 패턴(34)의 오픈 영역(36)을 형성한다. 이러한 포토레지스트 패턴(34)의 오픈 영역(36)에 의해 제 2 클래딩층(24)과 함께 코어 패턴 또는 이의 테이퍼 팁(20)이 노출된다. 본 실시 예의 도면에서 사선 AB의 위치는 1차 테이퍼에 대해서 대칭이 되는 테이퍼 수직면을 코어 패턴의 반대 측면에 형성시킬 수 있도록 한 것이다.
계속해서 상기 포토레지스트 패턴(34)의 오픈 영역(36)에 의해 노출된 부분을 식각하고 포토레지스트 패턴(34)을 제거한다. 이에 따라 도 6c에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 패턴의 오픈 부분과 동일하게 제 1 클래딩층(12) 표면이 노출되는 홈 부분이 생겨나고 코어 패턴(14a)의 길이 방향에 대해 양측면이 서로 대칭으로 테이퍼면을 갖는 새로운 팁(21)이 형성된다. 이후 도면에 도시되지 않았지만, 제 2 클래딩층(24) 및 코어 패턴(14a)의 식각된 홈 부분을 매립하도록 상부 클래딩층을 형성 한다.
상술한 테이퍼 추가 식각 공정은 본 발명의 제 3 실시 예의 광도파로뿐만 아니라 제 1, 2 그리고 4의 실시 예에서도 동일한 원리로 적용될 수 있다.
이하 본 발명에 따른 광도파로를 제작한 후에 테이퍼형의 코어 패턴을 둘러싼 다수개의 클래딩층을 패터닝하고 이들 전체 패턴을 외곽 클래딩층으로 둘러싼 여러 가지 광모드 변환기의 제조 방법을 예를 들어 설명한다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광도파로를 제작한 후에 일반 구조의 광모드 변환기를 제조하는 과정을 나타내는 공정 사시도들이다.
우선 도 7a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 기판(10) 상부에 제 1 클래딩층(12)과 테이퍼형의 코어 패턴(14a)을 순차 형성한 후에 그 위에 상부 클래딩층(22)을 형성한다.
그리고 도 7b에 도시된 바와 같이, 제 1 및 상부 클래딩층(12, 22)이 중심에 코어 패턴(14a)을 둘러싸도록 제 1 및 상부 클래딩층(12, 22)을 패터닝하여 광도파로를 제조한다. 이때 광도파로의 중심에는 테이퍼형의 코어 패턴(14a)이 있으며 이 코어 패턴(14a)의 사방을 제 1 및 상부 클래딩층(12, 22)이 둘러싼 구조를 갖는다.
그 다음 도 7c에 도시된 바와 같이, 제 1 및 상부 클래딩층(12, 22)으로 이루어진 광도파로 패턴의 상부 및 측면을 모두 둘러싸도록 외곽 클래딩층(50)을 형성하여 광모드 변환기를 완성한다. 여기서 외곽 클래딩층(50)은 굴절률이 제 1 및 상부 클래딩층(12, 22) 물질의 굴절률보다 작은 것이 바람직하다. 그러면 제 1 및 상부 클래딩층(12, 22)은 외곽 클래딩층(50)에 대해 상대적으로 코어로서 작용을 하게 되므로 광모드 변환시 항상 광을 가둘 수 있어 광손실을 줄여준다.
상술한 광모드 변환기 제조 공정은 본 발명의 제 1 실시 예의 광도파로뿐만 아니라 제 2, 3 그리고 4의 실시 예에서도 동일한 원리로 적용될 수 있다.
한편 본 발명은 광모드 변환기의 제조 공정시 제 1 및 상부 클래딩층(12, 22)을 박스 형태로 패터닝하고 최외곽에 있는 외곽 클래딩층(50)이 광도파로를 따라 제 1 및 상부 클래딩층(12, 22)을 감싸는 구조를 형성하지 않고 다른 형태로 변형할 수 있다. 즉, 최외곽에 있는 외곽 클래딩층(50)이 한정된 부분까지만 제 1 및 상부 클래딩층(12, 22)을 감싸는 구조로 변형한 예를 든다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광도파로를 갖는 새로운 구조의 광모드 변환기를 제조하는 과정을 나타낸 공정 사시도들이다. 이들 도면들을 참조하여 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광도파로를 제작한 후에 새롭게 변형된 광모드 변환기를 제조하는 공정에 대해 설명한다. 더욱이 본 실시 예에서는 클래딩층을 통한 광 도파로의 이해를 위하여 제 1 클래딩층을 복층으로 하여 하층(11)과 상층(13)으로 분리한 경우로 예를 들었다. 이때 하층(11)의 굴절률은 상층(13)의 굴절률보다 작아야 광이 상층(13)에 가두어진다. 예를 들면, 하층(11)으로 실리콘 산화막(SiO2)을 이용하고 상층(13)으로 져마늄(Ge)이 도핑된 실리콘 산화막(SiO2) 혹은 산화질화막(SiOxNy)을 이용한다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 기판(10) 상부에 제 1 클래딩층의 하층(11)과 상층(12)을 순차적으로 적층하고, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 테이퍼형 코어 패턴(14a)을 형성한다.
그리고 도 8b에 도시된 바와 같이, 테이퍼형 코어 패턴(14a)을 둘러싸도록 상부 클래딩층(60)을 형성한다. 도면의 간략화를 위하여 상부 클래딩층(60)과 제 1 클래딩층의 상층(13)이 동일한 물질로 이루어진 경우를 예로 들며, 이 후 이들을 하나의 층으로 표시하고 이를 중간 클래딩층(62)으로 정의한다.
계속해서 도 8c에 도시된 바와 같이, 중간 클래딩층(62)을 알파벳 Ｅ구조로 패터닝하여 트렌치(64)를 형성함으로써 중심에 코어가 있는 광도파로 영역(66)을 일정한 길이까지 주변의 중간 클래딩층(62)과 분리한다. 이때 트렌치(64)와 코어 패턴(14a)의 오버랩(overlap) 길이(L)는 코어 패턴(14a)의 테이퍼 길이(T)의 최소 0.5배에서 최대 20배 사이가 되도록 하고, 바람직하게는 1배 내지는 5배 사이가 되도록 한다. 그 이유는 트렌치 길이를 어느 정도 확보하지 않으면 트렌치(64) 길이에 따라 길이가 결정되는 광도파로 영역(66)에서 테이퍼형 코어 패턴(14a)으로, 또는 테이퍼형 코어 패턴(14a)에서 바깥 광도파로 영역(66)으로 광이 충분히 전달되기 어렵기 때문이다. 반면에 트렌치(64) 길이가 너무 길면 트렌치(64)를 패터닝할 때 패턴 밀도가 증가하여 트렌치 측면의 표면 거칠기가 증가하고 또한 식각 프로필(etch profile)을 수직으로 유지하기가 어렵게 된다.
이후 도 8d에 도시된 바와 같이, 트렌치 내부를 매립하도록 중간 클래딩층(62) 상부에 외곽 클래딩층(68)을 형성하여 본 발명에 따른 새로운 광모드 변환기를 완성한다. 이때 외곽 클래딩층(68)은 굴절률이 제 1 클래딩층의 하층(11)과 동일하거나 중간 클래딩층(62) 보다 작은 물질을 사용한다. 그러면 점선(70)으로 둘러싸인 클래딩층 부분(11, 68)이 중심 광도파로 영역(66)에 대해 클래딩층으로 작용하게 된다. 그러므로 광도파로 영역(66)을 통해 전달되는 광이 트렌치가 있는 부분까지 가두어지기 때문에 코어 패턴(14a)의 광모드 변환시 광손실을 최소화할 수 있다.
이와 같이 클래딩층에 일정한 길이의 트렌치를 형성한 후 외곽 클래딩층(68)을 갭필(gap-fill)함으로써 광을 효과적으로 가두게 하는 방법은 상기와 같이 본 발명의 제 1 실시 예에서 뿐만 아니라 제 2, 3 그리고 4의 실시 예에서도 동일한 원리로 적용될 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따른 광모드 변환기의 다양한 트렌치 변형 구조를 나타낸 평면도들이다. 이들 도면을 참조하면, 본 발명은 도 8에 도시된 광모드 변환기의 트렌치 구조를 다음과 같이 변형할 수 있다. 도면들에 표시된 L은 트렌치(64)와 테이퍼형 코어 패턴(14a)의 오버랩 길이를, T는 테이퍼형 코어 패턴(14a)의 테이퍼 길이를 나타낸다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광모드 변환기에 있어서 광도파로 영역(66)을 분리하기 위한 트렌치(64)를 다각형, 예컨대 직사각형으로 형성한다.
도 9b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광모드 변환기는 광도파로 영역(66)에서 테이퍼형 코어 패턴(14a)에 광이 빨리 전달되도록 하기 위하여 광이 입사되는 부분의 광도파로 영역(66)에 테이퍼(72)를 추가 형성한다. 이러한 테이퍼를 형성하기 위해 테이퍼형 코어 패턴(14a)과 오버랩되는 트렌치(64) 평면 부분을 직사각형에서 사다리꼴 등의 측면이 사선 형태를 갖는 다각형 모양으로 변형하는 것이 바람직하다. 이에 따라 광이 입사되는 중심 광도파로 영역(66)은 광이 입사되는 입구부분보다 테이퍼형 코어 패턴(14a) 방향쪽이 좁아지는 사다리꼴 형태를 갖는다.
또한 도 9c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광모드 변환기는 트렌치(64) 평면을 임의의 폐곡선 형태로 변형한다. 테이퍼형 코어 패턴(14a)과 오버랩되는 폐곡선형 트렌치(64)에서 오버랩 길이(L)는 테이퍼 팁(20)의 위치에서 가장 내부까지 들어간 트렌치 위치, 즉 P까지의 거리가 아니고 상기 팁의 위치에서 광도파로 영역인 클래딩까지의 트렌치 위치 Q까지의 거리이다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 테이퍼형 광도파로내 코어 패턴의 다양한 정렬 구조를 나타낸 평면도들이다. 본원 발명의 광모드 변환기에서 코어 패턴의 어느 한쪽 측면에만 테이퍼가 형성되어 있을 경우 이러한 테이퍼형 코어 패턴(14a)과 광도파로 영역(66)간의 정렬 방법에 따라 광모드 변환이 다르게 나타날 수 있다.
도 10a에 도시된 바와 같이, 광도파로 영역(66)의 중심선 XY에 코어 패턴(14a)을 정렬시키면 테이퍼 팁(20)뿐만 아니라 테이퍼 영역(I)에서의 코어 패턴(14a)의 중심선 AB가 XY로부터 이탈하게 되어 광의 대칭성이 결여될 수 있다.
이를 보정하기 위하여 도 10b에 도시된 바와 같이, 모드 변환이 일어나는 테이퍼 영역(I)에서 중심을 일치시키고 대칭성을 증가시키기 위해 테이퍼형 코어 패턴(14a)과 바깥 광도파로 영역(66)간에 회전을 시킨다. 그러면 실제 테이퍼는 코어 패턴(14a) 어느 한 쪽 측면에만 형성되지만 보다 얕은 각을 갖는 테이퍼가 양쪽 측면에 형성된 것과 같은 효과를 나타내면서 테이퍼의 좌우 대칭성이 증가된다. 그런데 광이 바깥 광도파로 영역(66)에서 코어 패턴(14a)으로 모드 변환된 후, 광이 코어 패턴(14a)을 통해 도파되는 영역(II)에서는 코어 패턴(14a)이 중심선 XY로부터 멀어지게 된다.
따라서 본 발명은 도 10c에 도시된 바와 같이, 도 10b와 같이 배치한 테이퍼형 코어 패턴(14a)에서 광이 도파되는 II의 중간 영역을 완만하게 휘어지게 하여 테이퍼형 코어 패턴(14a)을 다시 중심선 XY에 일치시켜 정렬을 이루게 한다.
상술한 코어 패턴의 정렬은 본 발명의 제 1 실시 예의 광도파로뿐만 아니라 제 2, 3 그리고 4의 실시 예에서도 동일한 원리로 적용될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 코어 패턴을 형성하고 이 패턴의 끝단을 사선으로 식각하여 코어 패턴에 팁이 얇고 날카로운 테이퍼를 형성함으로써 포토리소그라피 광학 시스템의 해상도 한계 극복과 더불어 포토레지스트 패턴의 변형 및 무너짐으로 인한 제조 공정의 수율 저하를 막을 수 있다. 또 본 발명은 테이퍼형 코어 패턴에서 테이퍼 형상 및 크기를 변형하여 제조할 수 있다.
또한 본 발명은 코어 패턴 상부에 클래딩층을 형성한 후에 클래딩층과 함께 코어 패턴을 사선으로 식각하여 테이퍼를 형성함으로써 테이퍼형 코어 패턴을 클래딩층이 둘러싼 안정적 구조를 제공한다.
또한 본 발명은 테이퍼형 코어 패턴을 감싸는 클래딩층을 패터닝하여 광도파로 영역을 형성함으로써 광통신 시스템의 광모드 변환기를 손쉽게 제조할 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 실시 예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주 내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.
도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 테이퍼형 광도파로의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 사시도들,
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 테이퍼형 광도파로의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 사시도들,
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 테이퍼형 광도파로의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 사시도들,
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 테이퍼형 광도파로의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 사시도들 및 수직 단면도,
도 5a 내지 도 5e는 본 발명에 적용된 광도파로의 다양한 테이퍼 형태를 나타낸 평면도들,
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 광도파로의 테이퍼 추가 식각 공정을 나타낸 공정 사시도들,
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광도파로를 제작한 후에 일반 구조의 광모드 변환기를 제조하는 과정을 나타내는 공정 사시도들,
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광도파로를 갖는 새로운 구조의 광모드 변환기를 제조하는 과정을 나타낸 공정 사시도들,
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 광모드 변환기의 다양한 변형 구조를 나타낸 평면도들,
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 테이퍼형 광도파로내 코어 패턴의 다양한 정렬 구조를 나타낸 평면도들.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
10 : 기판 12 : 제 1 클래딩층
14 : 코어층 14a : 코어 패턴
14b : 테이퍼 16 : 포토레지스트
16a : 포토레지스트 패턴 18 : 오픈 영역
20 : 테이퍼 팁 22 : 상부 클래딩층

Claims (17)

  1. 광도파로의 끝단 일부를 테이퍼형태로 제조하는 방법으로서,
    기판상에 순차 적층된 제 1 클래딩층과 코어층을 형성하는 단계와,
    상기 코어층을 패터닝하여 상기 광도파로의 코어 영역을 정의하는 단계와,
    상기 결과물 상부에 코어 패턴 끝단 일부를 사선으로 자르는 오픈 영역을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 코어 패턴의 끝단 일부를 사선으로 식각한 후에 상기 포토레지스트 패턴을 제거하여 상기 코어 패턴에 테이퍼를 형성하는 단계와,
    상기 코어 패턴을 둘러싸도록 상기 제 1 클래딩층 상부면에 상부 클래딩층을 형성하는 단계
    를 포함하는 테이퍼형 광도파로의 제조 방법.
  2. 광도파로의 끝단 일부를 테이퍼형태로 제조하는 방법으로서,
    기판상에 순차 적층된 제 1 클래딩층과 코어층을 형성하는 단계와,
    상기 코어층을 패터닝하여 상기 광도파로의 코어 영역을 정의하는 단계와,
    상기 코어 패턴을 둘러싸도록 제 1 클래딩층 상부면에 제 2 클래딩층을 형성하는 단계와,
    상기 결과물 상부에 상기 코어 패턴의 끝단 일부를 사선으로 자르는 오픈 영역을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 제 2 클래딩층 및 상기 코어 패턴의 끝단 일부를 사선으로 식각한 후에 상기 포토레지스트 패턴을 제거하여 상기 코어 패턴에 테이퍼를 형성하는 단계와,
    상기 제 2 클래딩층 및 상기 코어 패턴의 식각된 부분을 매립하도록 상부 클래딩층을 형성하는 단계
    를 포함하는 테이퍼형 광도파로의 제조 방법.
  3. 광도파로의 끝단 일부를 테이퍼형태로 제조하는 방법으로서,
    기판상에 순차 적층된 제 1 클래딩층과 코어층을 형성하는 단계와,
    상기 코어층을 패터닝하여 상기 광도파로의 코어 영역을 정의하는 단계와,
    상기 코어 패턴을 둘러싸도록 제 1 클래딩층 상부면에 제 2 클래딩층을 형성하는 단계와,
    상기 제 2 클래딩층 표면을 설정된 두께 또는 상기 코어 패턴 표면이 드러날 때까지 평탄화하는 단계와,
    상기 결과물 상부에 상기 코어 패턴의 끝단 일부를 사선으로 자르는 오픈 영역을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 제 2 클래딩층 및 상기 코어 패턴의 끝단 일부를 사선으로 식각한 후에 상기 포토레지스트 패턴을 제거하여 상기 코어 패턴에 테이퍼를 형성하는 단계와,
    상기 제 2 클래딩층 및 상기 코어 패턴의 식각된 부분을 매립하도록 상부 클래딩층을 형성하는 단계
    를 포함하는 테이퍼형 광도파로의 제조 방법.
  4. 광도파로의 끝단 일부를 테이퍼형태로 제조하는 방법으로서,
    기판상에 순차 적층된 제 1 클래딩층과 제 2 클래딩층을 형성하는 단계와,
    상기 제 2 클래딩층을 식각하여 광도파로의 코어 영역을 정의하는 트렌치를 형성하는 단계와,
    상기 제 2 클래딩층 트렌치에 매립되도록 코어 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 결과물 상부에 상기 코어 패턴의 끝단 일부를 사선으로 자르는 오픈 영역을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 제 2 클래딩층 및 상기 코어 패턴의 끝단 일부를 사선으로 식각한 후에 상기 포토레지스트 패턴을 제거하여 상기 코어 패턴에 테이퍼를 형성하는 단계
    상기 제 2 클래딩층 및 상기 코어 패턴의 식각된 부분을 매립하도록 상부 클래딩층을 형성하는 단계
    를 포함하는 테이퍼형 광도파로의 제조 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판, 제 1 클래딩층 및 코어층은 SOI 기판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 테이퍼형 광도파로의 제조 방법.
  6. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 클래딩층은 실리콘 산화막 또는 폴리머막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 테이퍼형 광도파로의 제조 방법.
  7. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어층은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 탄탈륨 산화막, 하프늄 산화막, 또는 폴리머막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 테이퍼형 광도파로의 제조 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 코어층의 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 탄탈륨 산화막, 하프늄 산화막은 B, N, P, F 또는 Ge로 도핑되고, 상기 코어층의 폴리머막은 Nd 혹은 Er로 도핑, 불화 처리, 또는 할로겐 처리가 된 것을 특징으로 하는 테이퍼형 광도파로의 제조 방법.
  9. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어 패턴의 테이퍼 각도는 0.01° 내지 10°인 것을 특징으로 하는 테이퍼형 광도파로의 제조 방법.
  10. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어 패턴의 끝단 일부를 사선으로 식각하여 테이퍼를 형성하는 단계 이후에, 상기 코어 패턴을 재식각하여 테이퍼 각도나 테이퍼 팁의 크기를 변화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테이퍼형 광도파로의 제조 방법.
  11. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 클래딩층은 제 1 클래딩층과 동일한 물질 또는 제 1 클래딩층과 굴절률 차이가 10% 이내인 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 테이퍼형 광도파로의 제조 방법.
  12. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 클래딩층을 형성하는 단계 이후에, 상기 상부 클래딩층으로부터 제 1 클래딩층까지 패터닝하여 상기 코어 패턴으로 광이 입사되는 중심 광도파로 영역과 그 외 바깥쪽 광도파로 영역을 분리하는 트렌치를 형성하는 단계와,
    상기 트렌치 내부를 매립하도록 외곽 클래딩층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테이퍼형 광도파로의 제조 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 중심 광도파로 영역과 바깥쪽 광도파로 영역은 Ｅ 평면을 갖는 것을 특징으로 하는 테이퍼형 광도파로의 제조 방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 외곽 클래딩층은 상부 클래딩층보다 굴절률이 작은 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 테이퍼형 광도파로의 제조 방법.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 트렌치와 상기 코어 패턴의 오버랩 길이는 상기 코어 패턴의 테이퍼 길이의 0.5배에서 20배가 되는 것을 특징으로 하는 테이퍼형 광도파로의 제조 방법.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 트렌치 평면은 직사각형, 광이 입사되는 입구쪽보다 상기 코어 패턴쪽 방향이 넓은 사다리꼴 또는 폐곡선인 것을 특징으로 하는 테이퍼형 광도파로의 제조 방법.
  17. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 클래딩층을 형성하는 단계 이후에, 상기 상부 클래딩층으로부터 제 1 클래딩층까지 패터닝하여 상기 코어 패턴으로 광이 입사되는 중심 광도파로 영역과 그 외 바깥쪽 광도파로 영역을 분리하는 트렌치를 형성하는 단계와,
    상기 트렌치 내부를 매립하도록 외곽 클래딩층을 형성하는 단계를 더 포함하며 상기 코어층을 패터닝할 때 상기 트렌치에 대해 완만하게 휘어지도록 패터닝하고 상기 코어 패턴에 테이퍼를 형성할 때 테이퍼 부분이 상기 중심 광도파로 영역의 수직축에 대해 휘어진 코어 패턴 부분과 대칭이 되도록 패터닝하는 것을 특징으로 하는 테이퍼형 광도파로의 제조 방법.
KR1020040037442A 2004-05-25 2004-05-25 테이퍼형 광도파로의 제조 방법 KR100678979B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040037442A KR100678979B1 (ko) 2004-05-25 2004-05-25 테이퍼형 광도파로의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040037442A KR100678979B1 (ko) 2004-05-25 2004-05-25 테이퍼형 광도파로의 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050112380A true KR20050112380A (ko) 2005-11-30
KR100678979B1 KR100678979B1 (ko) 2007-02-05

Family

ID=37287293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040037442A KR100678979B1 (ko) 2004-05-25 2004-05-25 테이퍼형 광도파로의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100678979B1 (ko)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100918379B1 (ko) * 2007-12-11 2009-09-22 한국전자통신연구원 광 도파로 구조체 및 그 제조 방법
KR101016871B1 (ko) * 2006-03-06 2011-02-22 히다치 가세고교 가부시끼가이샤 플렉서블 광도파로 및 그의 제조방법, 및 광모듈
US9025920B2 (en) 2011-12-16 2015-05-05 Electronics And Telecommunications Research Institute Optical coupling devices and silicon photonics chips having the same
KR20190008405A (ko) * 2019-01-16 2019-01-23 부산대학교 산학협력단 전반사 기반 편광 분리 광도파로 소자 및 이의 제조방법
US20210286132A1 (en) * 2020-03-13 2021-09-16 Applied Materials, Inc. Forming variable depth structures with laser ablation
CN114815046A (zh) * 2021-01-19 2022-07-29 格芯(美国)集成电路科技有限公司 光子芯片的后段工艺堆叠中的边缘耦合器
EP4115220A4 (en) * 2020-03-06 2024-03-13 Anello Photonics, Inc. PROCESSING FLOW FOR MANUFACTURING OPTICAL GYROSCOPES WITH INTEGRATED PHOTONICS

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020242812A1 (en) * 2019-05-29 2020-12-03 Corning Incorporated Optical spot size converter and a method of making such

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08146248A (ja) * 1994-11-25 1996-06-07 Hitachi Ltd 光結合デバイスおよびその製造方法
US6214178B1 (en) * 1998-12-22 2001-04-10 Lucent Technologies, Inc. Focused ion beam formation of angled optoelectronic devices
JP2000235128A (ja) * 1999-02-15 2000-08-29 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> スポットサイズ変換光導波路の製法
KR100399577B1 (ko) * 2000-10-02 2003-09-26 한국전자통신연구원 광 모드 크기 변환기의 제조 방법
JP3976514B2 (ja) * 2001-04-05 2007-09-19 日本電気株式会社 光導波路の製造方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101016871B1 (ko) * 2006-03-06 2011-02-22 히다치 가세고교 가부시끼가이샤 플렉서블 광도파로 및 그의 제조방법, 및 광모듈
KR100918379B1 (ko) * 2007-12-11 2009-09-22 한국전자통신연구원 광 도파로 구조체 및 그 제조 방법
US9025920B2 (en) 2011-12-16 2015-05-05 Electronics And Telecommunications Research Institute Optical coupling devices and silicon photonics chips having the same
KR20190008405A (ko) * 2019-01-16 2019-01-23 부산대학교 산학협력단 전반사 기반 편광 분리 광도파로 소자 및 이의 제조방법
EP4115220A4 (en) * 2020-03-06 2024-03-13 Anello Photonics, Inc. PROCESSING FLOW FOR MANUFACTURING OPTICAL GYROSCOPES WITH INTEGRATED PHOTONICS
US20210286132A1 (en) * 2020-03-13 2021-09-16 Applied Materials, Inc. Forming variable depth structures with laser ablation
US11662524B2 (en) * 2020-03-13 2023-05-30 Applied Materials, Inc. Forming variable depth structures with laser ablation
CN114815046A (zh) * 2021-01-19 2022-07-29 格芯(美国)集成电路科技有限公司 光子芯片的后段工艺堆叠中的边缘耦合器

Also Published As

Publication number Publication date
KR100678979B1 (ko) 2007-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7248773B2 (en) Method to trim and smooth high index contrast waveguide structures
US7664352B1 (en) Spot size converter
US7076135B2 (en) Optical module and manufacturing method therefor
US6768855B1 (en) Vertically-tapered optical waveguide and optical spot transformer formed therefrom
US20020191916A1 (en) Vertical waveguide tapers for optical coupling between optical fibers and thin silicon waveguides
US7978941B2 (en) Single mode photonic circuit architecture and a new optical splitter design based on parallel waveguide mode conversion
US20040114869A1 (en) Mode converter including tapered waveguide for optically coupling photonic devices
US20070230873A1 (en) Broadband optical via
KR20030023929A (ko) 상호 자기 정렬된 다수의 식각 홈을 가지는 광결합 모듈및 그 제작방법
JP2015175973A (ja) 半導体光導波路素子を作製する方法、半導体光導波路素子
JP4377195B2 (ja) 光モジュールの製造方法
KR100678979B1 (ko) 테이퍼형 광도파로의 제조 방법
TW202346974A (zh) 用於光子學的垂直光柵濾波器及其形成方法
US7563628B2 (en) Fabrication of optical waveguide devices
JP2014137496A (ja) 半導体先鋭構造及びその作製方法、並びにスポットサイズ変換器、無反射終端
KR100358133B1 (ko) 스트레인 분산 패드를 이용한 측면-테이퍼 도파로 제조방법과 이를 응용한 모드변환기 제조방법 및 그에 따른광소자
JP3890046B2 (ja) 平面回路型光学素子の製造方法
JPH1048449A (ja) ハイブリッド光電子集積用実装基板の製造方法
CN116249921A (zh) 波导结构
WO2004008203A1 (en) Planar waveguide with tapered region
JP6461708B2 (ja) 多層光導波路およびその製造方法
JP4420264B2 (ja) 光導波路の形成方法
US20230417991A1 (en) Waveguide cores with a dual-trapezoidal shape
CN220553009U (zh) 光子偏振分束器
JP2820202B2 (ja) スポットサイズ変換器の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee