KR20110062393A - Optical waveguide device using bulk silicon wafer and fabrication method thereof - Google Patents

Optical waveguide device using bulk silicon wafer and fabrication method thereof Download PDF

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Abstract

PURPOSE: An optical waveguide device using a bulk silicon wafer and a manufacturing method thereof are provided to achieve high speed signal transmission, low power consumption, large capacity and compactness, by using optical interconnection technology. CONSTITUTION: A trench region(12) is formed on a part of a bulk silicon wafer(10). A bottom clad layer(14) is formed in the trench region. An optical waveguide core layer(22a) is formed on the bottom clad layer, far from one side of the trench region. A top clad layer(24) is formed to cover the optical waveguide core layer.

Description

벌크 실리콘 웨이퍼를 이용한 광도파로 소자 및 그 제조방법{Optical waveguide device using bulk silicon wafer and fabrication method thereof}Optical waveguide device using bulk silicon wafer and fabrication method

본 발명은 광도파로 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 벌크 실리콘 웨이퍼를 이용한 광도파로 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an optical waveguide device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an optical waveguide device using a bulk silicon wafer and a method of manufacturing the same.

일반적으로 광도파로 소자는 SOI(Silicon on insulator) 기판을 이용하여 형성한다. SOI 기판은 실리콘 지지층, 실리콘 산화층 및 단결정 실리콘층으로 구성되어 있다. SOI 기판은 단결정 실리콘층 아래에 하부 클래드층으로 사용될 실리콘 산화층이 이미 형성되어 있다. 따라서, SOI 기판은 포토레지스트 패턴을 이용하여 단결정 실리콘층을 식각하여 코아층을 형성하고, 코아층 상에 상부 클래드층을 형성함으로써 광도파로를 구현할 수 있다.In general, an optical waveguide device is formed using a silicon on insulator (SOI) substrate. The SOI substrate is composed of a silicon support layer, a silicon oxide layer, and a single crystal silicon layer. The SOI substrate has a silicon oxide layer already formed under the single crystal silicon layer to be used as the lower clad layer. Accordingly, the SOI substrate may implement an optical waveguide by etching a single crystal silicon layer using a photoresist pattern to form a core layer and forming an upper clad layer on the core layer.

그런데, SOI 기판은 벌크 실리콘 웨이퍼(bulk silicon wafer)에 비하여 매우 비싸기 때문에 상용화에 한계가 있다. 또한, SOI 기판에 구현되는 광도파로 소자를 구현할 경우, SOI 기판에 구현되는 광도파로 소자와 벌크 실리콘 웨이퍼에 구현되는 DRAM과 같은 전자 소자를 하나의 단일 기판에서 집적이 어렵다. 따라서, 광도파로 소자와 전자 소자를 집적할 경우 패키지 기판에 별도로 패키지하여 광전 집적 회로 소자를 제작하여야 하므로 경제적으로나 기술적으로 어렵다. However, since SOI substrates are very expensive compared to bulk silicon wafers, there are limitations in commercialization. In addition, when implementing an optical waveguide device implemented in an SOI substrate, it is difficult to integrate electronic devices such as an optical waveguide device implemented in an SOI substrate and a DRAM implemented in a bulk silicon wafer on a single substrate. Therefore, in the case of integrating the optical waveguide device and the electronic device, it is difficult to economically and technically to manufacture a photoelectric integrated circuit device by separately packaged on a package substrate.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 벌크 실리콘 웨이퍼를 이용한 광도파로 소자를 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to provide an optical waveguide device using a bulk silicon wafer.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 벌크 실리콘 웨이퍼를 이용한 광도파로 소자의 제조방법을 제공하는 데 있다. In addition, another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an optical waveguide device using a bulk silicon wafer.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 예에 의한 광도파로 소자는 벌크 실리콘 웨이퍼와, 벌크 실리콘 웨이퍼의 일부분에 형성된 트랜치 영역과, 트랜치 영역 내에 형성된 하부 클래드층과, 트랜치 영역의 일측벽으로부터 떨어져 하부 클래드층 상에 형성된 광도파로 코아층과, 광도파로 코아층을 덮도록 형성된 상부 클래드층을 포함하여 이루어진다. In order to solve the above problems, an optical waveguide device according to an embodiment of the present invention is a bulk silicon wafer, a trench region formed in a portion of the bulk silicon wafer, a lower clad layer formed in the trench region, and from one side wall of the trench region. And an optical waveguide core layer formed on the lower cladding layer and an upper clad layer formed to cover the optical waveguide core layer.

하부 클래드층은 트랜치 영역에 완전히 매립되어 구성될 수 있다. 광도파로 코아층은 벌크 실리콘 웨이퍼의 표면과 동일 평면상의 하부 클래드층 상에 형성될 수 있다. 하부 클래드층은 트랜치 영역의 일부에 매립되어 벌크 실리콘 웨이퍼보다 낮게 형성된 리세스 하부 클래드층으로 구성될 수 있다. 광도파로 코아층은 리세스된 하부 클래드층 상에 형성되어 벌크 실리콘 웨이퍼의 표면보다 낮게 형성될 수 있다.The lower clad layer may be configured to be completely embedded in the trench region. The optical waveguide core layer may be formed on the lower clad layer coplanar with the surface of the bulk silicon wafer. The lower clad layer may be composed of a recess lower clad layer embedded in a portion of the trench region and formed lower than the bulk silicon wafer. An optical waveguide core layer may be formed on the recessed lower clad layer to form lower than the surface of the bulk silicon wafer.

광도파로 코아층은 단결정 실리콘층으로 구성하고, 하부 클래드층 및 상부 클래드층은 광도파로 코아층을 구성하는 단결정 실리콘층보다 굴절률이 낮은 실리콘 산화층, 실리콘 산질화층 또는 실리콘 질화층으로 구성할 수 있다. 광도파로 코아층으로부터 떨어져 벌크 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 주변 코아층을 더 포함하여 이루어질 수 있다.The optical waveguide core layer may be composed of a single crystal silicon layer, and the lower clad layer and the upper clad layer may be composed of a silicon oxide layer, a silicon oxynitride layer, or a silicon nitride layer having a lower refractive index than the single crystal silicon layer constituting the optical waveguide core layer. . And a peripheral core layer formed on the bulk silicon wafer away from the optical waveguide core layer.

본 발명의 다른 예에 의한 광도파로 소자는 벌크 실리콘 웨이퍼와, 벌크 실리콘 웨이퍼의 일부분에 형성된 트랜치 영역과, 트랜치 영역의 일부를 채워 벌크 실리콘 웨이퍼의 표면 보다 낮게 형성된 리세스 하부 클래드층과, 트랜치 영역의 일측벽으로부터 떨어져 리세스 하부 클래드층 상에 형성된 광도파로 코아층과, 광도파로 코아층으로부터 떨어져 벌크 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 주변 코아층과, 광도파로 코아층을 덮도록 형성된 상부 클래드층을 포함하여 이루어진다. 광도파로 코아층은 벌크 실리콘 웨이퍼의 표면보다 낮게 형성될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, an optical waveguide device includes a bulk silicon wafer, a trench region formed in a portion of the bulk silicon wafer, a recessed lower clad layer formed below the surface of the bulk silicon wafer by filling a portion of the trench region, and the trench region. An optical waveguide core layer formed on the recessed lower clad layer away from one side wall of the substrate, a peripheral core layer formed on the bulk silicon wafer away from the optical waveguide core layer, and an upper clad layer formed to cover the optical waveguide core layer. Is done. The optical waveguide core layer may be formed lower than the surface of the bulk silicon wafer.

상술한 다른 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 예에 의한 광도파로 소자의 제조방법은 벌크 실리콘 웨이퍼를 준비하고, 벌크 실리콘 웨이퍼를 식각하여 벌크 실리콘 웨이퍼의 일부분에 트랜치 영역을 형성하는 것을 포함한다. 적어도 트랜치 영역의 일부를 채우도록 하부 클래드층을 형성한다. 하부 클래드층 및 벌크 실리콘 웨이퍼 상에 코아층을 형성한다. 코아층을 선택적으로 식각하여 트랜치 영역의 일측벽으로부터 떨어져 하부 클래드층 상에 광도파로 코아층을 형성한다. 광도파로 코아층을 덮도록 상부 클래드층을 형성하여 광도파로 소자를 제조한다. In order to solve the above-mentioned other problem, an optical waveguide device manufacturing method according to an embodiment of the present invention includes preparing a bulk silicon wafer, etching the bulk silicon wafer to form a trench region on a portion of the bulk silicon wafer. . The lower clad layer is formed to fill at least a portion of the trench region. A core layer is formed on the lower clad layer and the bulk silicon wafer. The core layer is selectively etched to form an optical waveguide core layer on the lower clad layer away from one side wall of the trench region. An optical waveguide device is manufactured by forming an upper clad layer to cover the core layer of the optical waveguide.

코아층을 형성하는 것은, 하부 클래드층 및 벌크 실리콘 웨이퍼 상에 비정질 실리콘층을 형성하고, 비정질 실리콘층을 결정화하여 단결정 실리콘층으로 코아층 을 형성하는 것을 포함하여 이루어질 수 있다.Forming the core layer may include forming an amorphous silicon layer on the lower clad layer and the bulk silicon wafer, and crystallizing the amorphous silicon layer to form a core layer with a single crystal silicon layer.

광도파로 코아층을 형성하는 것은, 코아층 상에 마스크 패턴을 형성하고, Forming a core layer with an optical waveguide forms a mask pattern on the core layer,

마스크 패턴을 식각 마스크로 코아층을 선택적으로 식각하여 광도파로 코아층을 형성하고, 마스크 패턴을 제거하는 것을 포함하여 이루어질 수 있다. 코아층을 선택적으로 식각할 때, 광도파로 코아층으로부터 떨어져 벌크 실리콘 웨이퍼 상에 주변 코아층을 더 형성할 수 있다. The core pattern may be selectively etched using the mask pattern as an etch mask to form a core layer with an optical waveguide, and the mask pattern may be removed. When selectively etching the core layer, a peripheral core layer may be further formed on the bulk silicon wafer away from the optical waveguide core layer.

광도파로 코아층은 벌크 실리콘 웨이퍼의 표면과 동일 평면상에 형성하거나, 벌크 실리콘 웨이퍼의 표면 보다 낮게 형성할 수 있다.The optical waveguide core layer may be formed coplanar with the surface of the bulk silicon wafer or be lower than the surface of the bulk silicon wafer.

본 발명은 고가의 SOI 기판 대신에 벌크 실리콘 웨이퍼를 이용하여 광도파로 소자를 구현하기 때문에 적은 비용으로 광도파로 소자나 광 집적 회로 소자를 구현할 수 있다.Since the present invention implements an optical waveguide device using a bulk silicon wafer instead of an expensive SOI substrate, an optical waveguide device or an optical integrated circuit device can be implemented at low cost.

본 발명은 모스 공정을 이용하여 벌크 실리콘 웨이퍼를 사용하는 전자 소자와 단일 기판 위에서 용이하게 집적이 가능하기 때문에 광전 집적 회로 소자를 낮은 비용으로 구현할 수 있다. According to the present invention, an electronic device using a bulk silicon wafer can be easily integrated on a single substrate by using a MOS process, and therefore, a photoelectric integrated circuit device can be implemented at low cost.

본 발명은 광전 집적 회로 소자에서 전기적 접속(electrical interconnection)을 대신 광 접속 기술(optical interconnection)을 이용할 수 있어 신호 전송을 보다 고속화, 저전력화, 대용량화 및 소형화 할 수 있다.According to the present invention, optical interconnection can be used instead of electrical interconnection in an optoelectronic integrated circuit device, so that signal transmission can be made faster, lower power, larger capacity, and smaller.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 이하의 도면들에서, 동일한 참조번호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention illustrated in the following may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be implemented in various different forms. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. In the following figures, like reference numerals refer to like elements.

이하의 본 발명의 광도파로 소자, 즉 광 집적 회로 소자는 벌크 실리콘 웨이퍼를 이용하여 구현하는 일 예를 설명한다. 벌크 실리콘 웨이퍼는 벌크 실리콘 기판으로 명명될 수 도 있다. 본 발명의 광도파로 소자는 벌크 실리콘 웨이퍼에 모스 공정을 구현한다. 이하에서 설명하는 모스 공정은 다양하게 변경할 수 있다. 모스 공정은 전자 소자를 제조할 때 이용하기 때문에, 벌크 실리콘 웨이퍼에 전자 소자 및 광도파로 소자를 동시에 집적할 수 있으나, 아래에서는 광도파로 소자의 구성 및 그 제조방법에 대해서만 설명한다. Hereinafter, an example of an optical waveguide device, that is, an optical integrated circuit device according to the present invention, is implemented using a bulk silicon wafer. Bulk silicon wafers may be referred to as bulk silicon substrates. The optical waveguide device of the present invention implements a Morse process on a bulk silicon wafer. The Mohs process described below can be variously changed. Since the MOS process is used when manufacturing an electronic device, the electronic device and the optical waveguide device can be simultaneously integrated on a bulk silicon wafer. However, only the configuration of the optical waveguide device and a manufacturing method thereof will be described below.

실시예 1Example 1

먼저, 도 7을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 의한 광도파로 소자를 설명한다. First, an optical waveguide device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7.

구체적으로, 광도파로 소자(100)는 표면(10a) 및 배면(10b)을 갖는 벌크 실리콘 웨이퍼(10)를 포함한다. 벌크 실리콘 웨이퍼(10)의 일부분에 트랜치 영역(12)이 형성되어 있다. 트랜치 영역(12)은 벌크 실리콘 웨이퍼(10)를 선택적으로 식각하여 벌크 실리콘 웨이퍼(10) 내에 형성된 것이다. 트랜치 영역(12)은 측벽(12a, 12b)이 형성되어 있다. Specifically, the optical waveguide device 100 includes a bulk silicon wafer 10 having a surface 10a and a back surface 10b. A trench region 12 is formed in a portion of the bulk silicon wafer 10. The trench region 12 is formed in the bulk silicon wafer 10 by selectively etching the bulk silicon wafer 10. The trench region 12 has sidewalls 12a and 12b formed therein.

트랜치 영역(12) 내에는 하부 클래드층(14)이 형성되어 있다. 하부 클래드층(14)은 트랜치 영역(12)을 완전히 매립하도록 형성되어 있다. 하부 클래드층(14)의 폭은 TW로 표기되어 있다. 하부 클래드층(14) 상에는 트랜치 영역(12)의 일측벽(12a)으로부터 떨어져 광도파로 코아층(22a)이 형성되어 있다. 광도파로 코아층(22a)은 벌크 실리콘 웨이퍼(10)의 표면과 동일 평면상의 하부 클래드층(14) 상에 형성되어 있다. 광도파로 코아층(22a)의 폭은 W로 표기되어 있다. 광도파로 코아층(22a)은 하부 클래드층(14) 및 상부 클래드층(24)보다 굴절률이 높은 단결정 실리콘층으로 구성한다. 광도파로 코아층(22a)은 광이 전송되는 곳으로 트랜치 영역(12)의 측벽(12a, 12b)으로부터 d1이나 d2만큼 떨어져 위치한다. The lower clad layer 14 is formed in the trench region 12. The lower clad layer 14 is formed to completely fill the trench region 12. The width of the lower clad layer 14 is designated TW. An optical waveguide core layer 22a is formed on the lower clad layer 14 away from one side wall 12a of the trench region 12. The optical waveguide core layer 22a is formed on the lower cladding layer 14 coplanar with the surface of the bulk silicon wafer 10. The width of the optical waveguide core layer 22a is denoted by W. The optical waveguide core layer 22a is composed of a single crystal silicon layer having a higher refractive index than the lower cladding layer 14 and the upper cladding layer 24. The optical waveguide core layer 22a is positioned away from the sidewalls 12a and 12b of the trench region 12 by d1 or d2 where light is transmitted.

필요에 따라 광도파로 코아층(22a)으로부터 떨어져 벌크 실리콘 웨이퍼(10) 상에 주변 코아층(22b)이 형성되어 있을 수 있다. 주변 코아층(22b)은 광도파로 코아층(22a)과 동일하게 단결정 실리콘층으로 구성한다. 주변 코아층(22b)은 광도파로 코아층(22a)과 d3나 d4 만큼 떨어져 위치한다. If necessary, the peripheral core layer 22b may be formed on the bulk silicon wafer 10 away from the optical waveguide core layer 22a. The peripheral core layer 22b is composed of a single crystal silicon layer similarly to the optical waveguide core layer 22a. The peripheral core layer 22b is positioned away from the optical waveguide core layer 22a by d3 or d4.

광도파로 코아층(22a)을 덮는 상부 클래드층(24)이 형성되어 있다. 상부 클래드층(24)은 주변 코아층(22b) 및 벌크 실리콘 웨이퍼(10)를 덮도록 형성되어 있다. 하부 클래드층(14) 및 상부 클래드층(24)은 광도파로 코아층을 구성하는 단결정 실리콘층보다 굴절률이 낮은 실리콘 산화층, 실리콘 산질화층 또는 실리콘 질화층으로 구성한다. 상부 클래드층(24)은 필요에 따라 광도파로 코아층(22a)을 구성하는 단결정 실리콘층보다 굴절률이 낮은 공기층으로 구성할 수도 있다. The upper cladding layer 24 covering the optical waveguide core layer 22a is formed. The upper clad layer 24 is formed to cover the peripheral core layer 22b and the bulk silicon wafer 10. The lower cladding layer 14 and the upper cladding layer 24 are composed of a silicon oxide layer, a silicon oxynitride layer, or a silicon nitride layer having a lower refractive index than the single crystal silicon layer constituting the optical waveguide core layer. If necessary, the upper cladding layer 24 may be formed of an air layer having a lower refractive index than the single crystal silicon layer constituting the optical waveguide core layer 22a.

광도파로 코아층(22a)은 광이 전송되는 곳으로, 다른 구성 요소와 광 간섭을 받지 않아야 한다. 광도파로 코아층(22a)의 결정성(crystallinity)에 따라 광도파로 코아층(22a)의 형성 위치가 결정된다. 도 7에서는, 트랜치 영역(12)의 측벽(12a, 12b)으로부터 떨어진 거리 d1 및 d2가 동일하여 하부 클래드층(14) 상의 중간 부분에 광도파로 코아층(22a)이 형성되는 것으로 도시하였으나, 필요에 따라 광도파로 코아층(22a)이 하부 클래드층(14) 상부의 일측으로 치우쳐 형성될 수 있다. The optical waveguide core layer 22a is where light is transmitted and should not be subjected to optical interference with other components. The formation position of the optical waveguide core layer 22a is determined by the crystallinity of the optical waveguide core layer 22a. In FIG. 7, although the distances d1 and d2 from the sidewalls 12a and 12b of the trench region 12 are the same, the optical waveguide core layer 22a is formed in the middle portion on the lower clad layer 14, but is required. Accordingly, the optical waveguide core layer 22a may be formed to be biased toward one side of the upper cladding layer 14.

벌크 실리콘 웨이퍼(10)를 통한 광의 누설을 방지하기 위해 광도파로 코아층(22a)은 트랜치 영역(12)의 측벽(12a, 12b)으로부터 적당 거리, 즉 d1이나 d2 만큼 떨어져 위치하여야 한다. 또한, 인접 코아층(22b)을 통한 광의 누설을 방지하기 위해 광도파로 코아층은 인접 코아층(22b)과 적당 거리, 즉, d3나 d4만큼 떨어져 위치하여야 한다. 광도파로 코아층(22a) 및 주변 코아층(22b)의 형성 위치는 후에 보다 자세하게 설명한다.In order to prevent leakage of light through the bulk silicon wafer 10, the optical waveguide core layer 22a should be located at a suitable distance from the sidewalls 12a and 12b of the trench region 12, i.e., d1 or d2. In addition, in order to prevent leakage of light through the adjacent core layer 22b, the optical waveguide core layer should be located at a suitable distance from the adjacent core layer 22b, that is, d3 or d4. The formation positions of the optical waveguide core layer 22a and the peripheral core layer 22b will be described later in more detail.

다음에는, 본 발명의 제1 실시예에 의한 광도파로 소자의 제조방법을 설명한다. Next, a method of manufacturing the optical waveguide device according to the first embodiment of the present invention will be described.

도 1 내지 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 의한 광도파로 소자 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1 to 7 are cross-sectional views illustrating an optical waveguide device and a method of manufacturing the same according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 벌크 실리콘 웨이퍼(10)를 준비한다. 벌크 실리콘 웨이퍼(10)는 표면(10a) 및 배면(10b)을 갖는다. 벌크 실리콘 웨이퍼(10)를 선택적으로 식각하여 벌크 실리콘 웨이퍼(10)의 일부분에 트랜치 영역(12)을 형성한다. 트랜치 영역(12)은 측벽(12a, 12b)을 가진다. 트랜치 영역(12)의 깊이는 후에 형성되는 하 부 클래드층의 두께와 관계되는 것으로, 광 신호가 잘 가이드될 수 있는 깊이로 형성한다.Referring to FIG. 1, a bulk silicon wafer 10 is prepared. Bulk silicon wafer 10 has a surface 10a and a back 10b. The bulk silicon wafer 10 is selectively etched to form trench regions 12 in portions of the bulk silicon wafer 10. Trench region 12 has sidewalls 12a and 12b. The depth of the trench region 12 is related to the thickness of the lower cladding layer to be formed later, and is formed at a depth at which the optical signal can be well guided.

도 2를 참조하면, 트랜치 영역(12)을 채우도록 하부 클래드층(14)을 형성한다. 하부 클래드층(14)은 후에 형성되는 광도파로 코아층을 구성하는 단결정 실리콘층보다 굴절률이 낮은 실리콘 산화층(SiO), 실리콘 산질화층(SiON) 또는 실리콘 질화층(SiN)으로 형성한다. 하부 클래드층(14)은 트랜치 영역(12)을 채우면서 벌크 실리콘 웨이퍼(10)의 전면에 하부 클래드용 물질층을 형성한 후 화학기계적연마하여 형성할 수 있다. Referring to FIG. 2, the lower clad layer 14 is formed to fill the trench region 12. The lower clad layer 14 is formed of a silicon oxide layer (SiO), a silicon oxynitride layer (SiON), or a silicon nitride layer (SiN) having a lower refractive index than the single crystal silicon layer constituting the optical waveguide core layer formed later. The lower clad layer 14 may be formed by forming a lower clad material layer on the entire surface of the bulk silicon wafer 10 while filling the trench region 12, followed by chemical mechanical polishing.

도 3을 참조하면, 하부 클래드층(14) 및 벌크 실리콘 웨이퍼(10)의 전면에 비정질 실리콘층(16)을 형성한다. 비정질 실리콘층(16)은 하부 클래드층(14) 및 벌크 실리콘 웨이퍼(10) 상에 형성한다. 비정질 실리콘층(16)은 후에 결정질 실리콘층으로 변경시켜 코아층으로 이용된다. Referring to FIG. 3, an amorphous silicon layer 16 is formed on the entire surface of the lower clad layer 14 and the bulk silicon wafer 10. An amorphous silicon layer 16 is formed on the lower clad layer 14 and the bulk silicon wafer 10. The amorphous silicon layer 16 is later converted into a crystalline silicon layer and used as a core layer.

도 4를 참조하면, 비정질 실리콘층(16)을 결정화하여 단결정 실리콘층으로 코아층(18)을 형성한다. 비정질 실리콘층(16)의 결정화는 LEG(laser epitaxial growth), SPE(solid phase epitaxy), ELO(epitaxial lateral overgrowth), SEG(selective epitaxial growth), 또는 SPC(solid phase crystallization)방법으로 수행한다. 위에 설명한 비정질 실리콘층(16)의 결정화 방법은, 비정질 실리콘층(16)에 에너지, 예컨대 열에너지나 레이저 에너지를 가하여 비정질 실리콘층(16)을 단결정 실리콘층으로 결정화한다. 코아층(18)은 하부 클래드층(14) 및 벌크 실리콘 웨이퍼(10) 상에 형성된다. 코아층(18)은 후에 선택적 식각을 통해 광도파로 코아층이 된다.Referring to FIG. 4, the amorphous silicon layer 16 is crystallized to form a core layer 18 as a single crystal silicon layer. Crystallization of the amorphous silicon layer 16 is performed by laser epitaxial growth (LEG), solid phase epitaxy (SPE), epitaxial lateral overgrowth (ELO), selective epitaxial growth (SEG), or solid phase crystallization (SPC). In the crystallization method of the amorphous silicon layer 16 described above, the amorphous silicon layer 16 is crystallized into a single crystal silicon layer by applying energy such as thermal energy or laser energy to the amorphous silicon layer 16. The core layer 18 is formed on the lower clad layer 14 and the bulk silicon wafer 10. The core layer 18 later becomes an optical waveguide core layer through selective etching.

도 5를 참조하면, 코아층(18) 상에 마스크 패턴(20)을 형성한다. 마스크 패턴(20)은 하부 클래드층(14)의 상부 및 벌크 실리콘 웨이퍼(10)의 상부 일부분에 형성한다. 마스크 패턴(20)은 포토레지스트 패턴과 같은 소프트 마스크 패턴이나, 실리콘 산화층이나 실리콘 질화층과 같은 하드 마스크 패턴으로 형성한다. 마스크 패턴(20)으로 인해 코아층(18)의 일부 표면이 노출된다. Referring to FIG. 5, a mask pattern 20 is formed on the core layer 18. The mask pattern 20 is formed over the lower clad layer 14 and over the upper portion of the bulk silicon wafer 10. The mask pattern 20 is formed of a soft mask pattern such as a photoresist pattern or a hard mask pattern such as a silicon oxide layer or a silicon nitride layer. The mask pattern 20 exposes some surfaces of the core layer 18.

도 6을 참조하면, 마스크 패턴(20)을 식각 마스크로 코아층(18)을 선택적으로 식각하여 광도파로 코아층(22a) 및 주변 코아층(22b)을 형성한다. 코아층(18)의 선택적 식각에 따라 광도파로 코아층(22a) 및 주변 코아층(22b)은 마스크 패턴(20)의 하부에만 남게 된다. 주변 코아층(22b)은 마스크 패턴(20)의 형성 위치를 조절할 경우, 필요에 따라 형성하지 않을 수도 있다. Referring to FIG. 6, the core layer 18 is selectively etched using the mask pattern 20 as an etch mask to form an optical waveguide core layer 22a and a peripheral core layer 22b. According to the selective etching of the core layer 18, the optical waveguide core layer 22a and the peripheral core layer 22b remain only under the mask pattern 20. The peripheral core layer 22b may not be formed when necessary to adjust the formation position of the mask pattern 20.

도 7을 참조하면, 마스크 패턴(20)을 제거한다. 이렇게 되면, 트랜치 영역(12)의 일측벽(12a)으로 떨어져 하부 클래드층(14) 상에 광도파로 코아층(22a)이 형성되고, 광도파로 코아층(22 a)으로부터 떨어져 벌크 실리콘 웨이퍼(10) 상에 주변 코아층(22b)이 형성된다. 광도파로 코아층(22a) 및 주변 코아층(22b)을 덮도록 상부 클래드층(24)을 형성한다.  Referring to FIG. 7, the mask pattern 20 is removed. In this case, the optical waveguide core layer 22a is formed on the lower clad layer 14 by falling to one side wall 12a of the trench region 12, and the bulk silicon wafer 10 is separated from the optical waveguide core layer 22a. The peripheral core layer 22b is formed on (). The upper cladding layer 24 is formed to cover the optical waveguide core layer 22a and the peripheral core layer 22b.

상부 클래드층(24)은 광도파로 코아층(22a)을 구성하는 단결정 실리콘층보다 굴절률이 낮은 실리콘 산화층, 실리콘 산질화층 또는 실리콘 질화층으로 형성할 수 있다. 상부 클래드층(24)은 필요에 따라 광도파로 코아층(22a)을 구성하는 단결정 실리콘층보다 굴절률이 낮은 공기층으로 구성할 수 있다. The upper cladding layer 24 may be formed of a silicon oxide layer, a silicon oxynitride layer, or a silicon nitride layer having a lower refractive index than the single crystal silicon layer constituting the optical waveguide core layer 22a. The upper clad layer 24 may be formed of an air layer having a lower refractive index than the single crystal silicon layer constituting the optical waveguide core layer 22a, as necessary.

실시예 2Example 2

먼저, 도 13을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 의한 광도파로 소자를 설명한다. First, an optical waveguide device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

구체적으로, 본 발명의 제2 실시예에 의한 광도파로 소자(200)는 제1 실시예와 비교하여 리세스 하부 클래드층(44)을 형성하고, 리세스 하부 클래드층(44) 상에 광도파로 코아층(52a)을 형성하는 것을 제외하고는 동일하다. 하부 클래드층(44)은 벌크 실리콘 웨이퍼(10)의 표면(10a)보다 낮게 리세스 되어 있으므로, 리세스 하부 클래드층(44)이라 명명한다. Specifically, the optical waveguide device 200 according to the second embodiment of the present invention forms the recess lower clad layer 44 and the optical waveguide on the recess lower clad layer 44 as compared with the first embodiment. The same is true except that the core layer 52a is formed. Since the lower clad layer 44 is recessed lower than the surface 10a of the bulk silicon wafer 10, it is referred to as the recess lower clad layer 44.

본 발명의 제2 실시예에 의한 광도파로 소자(200)는 제1 실시예와 같이 표면(10a) 및 배면(10b)을 갖는 벌크 실리콘 웨이퍼(10), 및 트랜치 영역(12)이 형성되어 있다. 본 발명의 제2 실시예에 의한 광도파로 소자(200)의 리세스 하부 클래드층(44)은 트랜치 영역(12)을 완전히 채우지 않고 일부만 채워 형성하거나, 트랜치 영역(12)을 완전히 채우도록 하부 클래드층을 형성한 후 벌크 실리콘 웨이퍼의 표면보다 낮게 식각하여 형성할 수 있다. 리세스 하부 클래드층(44)의 폭은 TW로 표기되어 있다. In the optical waveguide device 200 according to the second embodiment of the present invention, a bulk silicon wafer 10 having a surface 10a and a back surface 10b and a trench region 12 are formed as in the first embodiment. . The recessed bottom cladding layer 44 of the optical waveguide device 200 according to the second embodiment of the present invention is formed by partially filling the trench region 12 without completely filling the bottom cladding, or completely filling the trench region 12. After forming the layer, it may be formed by etching below the surface of the bulk silicon wafer. The width of the recess lower clad layer 44 is designated TW.

리세스 하부 클래드층(44) 상에는 트랜치 영역(12)의 측벽(12a, 12b), 예컨대 일측벽(12a)으로부터 떨어져 광도파로 코아층(52a)이 형성되어 있다. 광도파로 코아층(52a)은 벌크 실리콘 웨이퍼(10)의 표면보다 낮게 리세스 하부 클래드층(44) 상에 형성되어 있어 벌크 실리콘 웨이퍼(10)의 표면(10a)보다 낮게 형성된다. 광도파로 코아층(52a)의 폭은 W로 표기되어 있다. 광도파로 코아층(52a)은 단결정 실리 콘층으로 구성한다. 광도파로 코아층(52a)은 광이 전송되는 곳으로 트랜치 영역(12)의 측벽(12a, 12b)으로부터 d5나 d6 만큼 떨어져 위치한다. An optical waveguide core layer 52a is formed on the recess lower cladding layer 44 away from sidewalls 12a and 12b of the trench region 12, for example, one side wall 12a. The optical waveguide core layer 52a is formed on the recess lower clad layer 44 lower than the surface of the bulk silicon wafer 10 so as to be lower than the surface 10a of the bulk silicon wafer 10. The width of the optical waveguide core layer 52a is denoted by W. The optical waveguide core layer 52a is composed of a single crystal silicon layer. The optical waveguide core layer 52a is located at a distance d5 or d6 from the sidewalls 12a and 12b of the trench region 12 where light is transmitted.

필요에 따라 광도파로 코아층(52a)으로부터 떨어져 벌크 실리콘 웨이퍼(10) 상에 주변 코아층(52b)이 형성되어 있을 수 있다. 주변 코아층(52b)은 광도파로 코아층(52a)과 동일하게 단결정 실리콘층으로 구성한다. If necessary, the peripheral core layer 52b may be formed on the bulk silicon wafer 10 away from the optical waveguide core layer 52a. The peripheral core layer 52b is composed of a single crystal silicon layer similarly to the optical waveguide core layer 52a.

광도파로 코아층(52a)을 덮는 상부 클래드층(54)이 형성되어 있다. 상부 클래드층(54)은 주변 코아층(52b) 및 벌크 실리콘 웨이퍼(10)를 덮도록 형성되어 있다. 하부 클래드층(44) 및 상부 클래드층(54)은 제1 실시예의 하부 클래드층(14) 및 상부 클래드층(24)과 동일 물질로 구성하며, 광도파로 코아층(52a)보다 굴절률이 낮은 물질로 형성한다. 상부 클래드층(54)은 필요에 따라 광도파로 코아층(52a)을 구성하는 단결정 실리콘층보다 굴절률이 낮은 공기층으로 구성할 수도 있다.An upper cladding layer 54 covering the optical waveguide core layer 52a is formed. The upper cladding layer 54 is formed to cover the peripheral core layer 52b and the bulk silicon wafer 10. The lower cladding layer 44 and the upper cladding layer 54 are made of the same material as the lower cladding layer 14 and the upper cladding layer 24 of the first embodiment, and have a lower refractive index than the optical waveguide core layer 52a. To form. If necessary, the upper cladding layer 54 may be formed of an air layer having a lower refractive index than the single crystal silicon layer constituting the optical waveguide core layer 52a.

광도파로 코아층(52a)은 광이 전송되는 곳으로, 다른 구성 요소와 광 간섭을 받지 않아야 한다. 광도파로 코아층(52a)의 결정성(crystallinity)에 따라 광도파로 코아층(52a)의 형성 위치가 결정된다. 도 13에서는, 트랜치 영역(12)의 측벽(12a, 12b)으로부터 떨어진 거리 d5 및 d6이 동일하여 리세스 하부 클래드층(44) 상의 중간 부분에 광도파로 코아층(52a)이 형성되는 것으로 도시하였으나, 필요에 따라 광도파로 코아층(52a)이 리세스 하부 클래드층(44) 상부의 일측으로 치우쳐 형성될 수 있다. The optical waveguide core layer 52a is where light is transmitted and should not be subjected to optical interference with other components. The formation position of the optical waveguide core layer 52a is determined by the crystallinity of the optical waveguide core layer 52a. In FIG. 13, although the distances d5 and d6 from the sidewalls 12a and 12b of the trench region 12 are the same, the optical waveguide core layer 52a is formed in the middle portion on the recess lower cladding layer 44. If necessary, the optical waveguide core layer 52a may be formed to be biased toward one side of the upper portion of the recess lower clad layer 44.

벌크 실리콘 웨이퍼(10)를 통한 광의 누설을 방지하기 위해 광도파로 코아층(52a)은 트랜치 영역(12)의 측벽(12a, 12b)으로부터 적당 거리, 즉 d5이나 d6 만 큼 떨어져 위치하여야 한다. 광도파로 코아층(52a) 및 주변 코아층(52b)의 형성 위치는 후에 보다 자세하게 설명한다.In order to prevent leakage of light through the bulk silicon wafer 10, the optical waveguide core layer 52a should be located at a suitable distance from the sidewalls 12a and 12b of the trench region 12, i.e., d5 or d6. The formation positions of the optical waveguide core layer 52a and the peripheral core layer 52b will be described later in more detail.

다음에는, 본 발명의 제2 실시예에 의한 광도파로 소자의 제조방법을 설명한다. Next, a method of manufacturing the optical waveguide device according to the second embodiment of the present invention will be described.

도 8 내지 도 13은 본 발명의 제2 실시예에 의한 광도파로 소자 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.8 to 13 are cross-sectional views illustrating an optical waveguide device and a method of manufacturing the same according to a second embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 제1 실시예와 같이 표면(10a) 및 배면(10b)을 갖는 벌크 실리콘 웨이퍼(10)를 준비한다. 벌크 실리콘 웨이퍼(10)를 선택적으로 식각하여 벌크 실리콘 웨이퍼(10)의 일부분에 트랜치 영역(12)을 형성한다. 트랜치 영역(12)은 측벽(12a, 12b)을 가진다. 트랜치 영역(12)의 일부를 채우도록 리세스 하부 클래드층(44)을 형성한다. Referring to FIG. 8, a bulk silicon wafer 10 having a surface 10a and a back surface 10b is prepared as in the first embodiment. The bulk silicon wafer 10 is selectively etched to form trench regions 12 in portions of the bulk silicon wafer 10. Trench region 12 has sidewalls 12a and 12b. The recess lower clad layer 44 is formed to fill a portion of the trench region 12.

리세스 하부 클래드층(44)은 제1 실시예의 하부 클래드층(14)과 동일한 물질로 형성한다. 리세스 하부 클래드층(44)은 트랜치 영역(12)의 일부를 채우도록 리세스 하부 클래드용 물질층을 형성하여 마련할 수 있다. 또한, 리세스 하부 클래드층(44)은 트랜치 영역(12)을 완전히 채우도록 리세스 하부 클래드용 물질층을 형성한 후, 트랜치 영역(12)에 형성된 리세스 하부 클래드용 물질층을 일부 식각하여 형성할 수 도 있다. The recessed lower cladding layer 44 is formed of the same material as the lower cladding layer 14 of the first embodiment. The recess lower clad layer 44 may be formed by forming a material layer for the recess lower cladding so as to fill a portion of the trench region 12. In addition, the recess lower cladding layer 44 forms a recess lower cladding material layer to completely fill the trench region 12, and then partially etches the recess lower cladding material layer formed in the trench region 12. It can also be formed.

도 9를 참조하면, 리세스 하부 클래드층(44) 및 벌크 실리콘 웨이퍼(10)의 전면에 비정질 실리콘층(46)을 형성한다. 비정질 실리콘층(46)은 리세스 하부 클래드층(44) 및 벌크 실리콘 웨이퍼(10) 상에 형성한다. 비정질 실리콘층(46)은 후에 결정질 실리콘층으로 변경시켜 코아층으로 이용된다. Referring to FIG. 9, an amorphous silicon layer 46 is formed on an entire surface of the recess lower clad layer 44 and the bulk silicon wafer 10. An amorphous silicon layer 46 is formed on the recess lower clad layer 44 and the bulk silicon wafer 10. The amorphous silicon layer 46 is later converted into a crystalline silicon layer and used as a core layer.

도 10을 참조하면, 비정질 실리콘층(46)을 결정화하여 단결정 실리콘층으로 코아층(48)을 형성한다. 비정질 실리콘층(46)의 결정화는 앞서 제1 실시예와 동일한 방법으로 수행한다. 코아층(48)은 리세스 하부 클래드층(44) 및 벌크 실리콘 웨이퍼(10) 상에 형성된다. 코아층(48)은 후에 선택적 식각을 통해 광도파로 코아층이 된다.Referring to FIG. 10, the amorphous silicon layer 46 is crystallized to form a core layer 48 with a single crystal silicon layer. Crystallization of the amorphous silicon layer 46 is performed in the same manner as in the first embodiment. The core layer 48 is formed on the recess lower clad layer 44 and the bulk silicon wafer 10. The core layer 48 later becomes an optical waveguide core layer through selective etching.

도 11을 참조하면, 코아층(48) 상에 마스크 패턴(50)을 형성한다. 마스크 패턴(50)은 리세스 하부 클래드층(44)의 상부 및 벌크 실리콘 웨이퍼(10)의 상부 일부분에 형성한다. 마스크 패턴(50)은 제1 실시예와 동일한 물질로 형성한다. 마스크 패턴(50)으로 인해 코아층(48)의 일부 표면이 노출된다. Referring to FIG. 11, a mask pattern 50 is formed on the core layer 48. The mask pattern 50 is formed over the recess lower clad layer 44 and over the upper portion of the bulk silicon wafer 10. The mask pattern 50 is formed of the same material as in the first embodiment. The mask pattern 50 exposes some surfaces of the core layer 48.

도 12를 참조하면, 마스크 패턴(50)을 식각 마스크로 코아층(48)을 선택적으로 식각하여 광도파로 코아층(52a) 및 주변 코아층(52b)을 형성한다. 코아층(48)의 선택적 식각에 따라 광도파로 코아층(52a) 및 주변 코아층(52b)은 마스크 패턴(50)의 하부에만 남게 된다. 주변 코아층(52b)은 마스크 패턴(50)의 형성 위치를 조절할 경우, 필요에 따라 형성하지 않을 수도 있다.Referring to FIG. 12, the core layer 48 is selectively etched using the mask pattern 50 as an etch mask to form an optical waveguide core layer 52a and a peripheral core layer 52b. According to the selective etching of the core layer 48, the optical waveguide core layer 52a and the peripheral core layer 52b remain only under the mask pattern 50. The peripheral core layer 52b may not be formed when necessary to adjust the formation position of the mask pattern 50.

도 13을 참조하면, 마스크 패턴(50)을 제거한다. 이렇게 되면, 트랜치 영역(12)의 일측벽(12a)으로 떨어져 리세스 하부 클래드층(44) 상에 광도파로 코아층(52a)이 형성되고, 광도파로 코아층(52a)으로부터 떨어져 벌크 실리콘 웨이퍼(10) 상에 주변 코아층(52b)이 형성된다. 광도파로 코아층(52a) 및 주변 코아층(52b)을 덮도록 상부 클래드층(54)을 형성한다. Referring to FIG. 13, the mask pattern 50 is removed. In this case, the optical waveguide core layer 52a is formed on the recess lower cladding layer 44 by falling to one side wall 12a of the trench region 12, and is separated from the optical waveguide core layer 52a to form a bulk silicon wafer ( A peripheral core layer 52b is formed on 10). The upper clad layer 54 is formed to cover the optical waveguide core layer 52a and the peripheral core layer 52b.

상부 클래드층(54)은 제1 실시예의 상부 클래드층(24)과 동일한 물질로 형성한다. 상부 클래드층(54)은 필요에 따라 광도파로 코아층(52a)을 구성하는 단결정 실리콘층보다 굴절률이 낮은 공기층으로 구성할 수 있다.The upper cladding layer 54 is formed of the same material as the upper cladding layer 24 of the first embodiment. The upper clad layer 54 may be formed of an air layer having a lower refractive index than the single crystal silicon layer constituting the optical waveguide core layer 52a, as necessary.

광도파로 코아층 및 주변 코아층의 형성 위치Formation position of optical waveguide core layer and surrounding core layer

이하에서는 제1 및 제2 실시예의 광도파로 소자의 광도파로 코아층 및 주변 코아층의 형성 위치를 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the formation positions of the optical waveguide core layer and the peripheral core layer of the optical waveguide elements of the first and second embodiments will be described in detail.

도 14는 본 발명의 제1 실시예에 의한 광도파로 소자의 광도파로 코아층의 형성 위치를 설명하기 위하여 도시한 단면도이고, 도 15는 도 14의 광도파로 코아층의 형성 위치에 따른 광 누설 손실을 도시한 도면이다. FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating the formation position of the optical waveguide core layer of the optical waveguide device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 15 is a light leakage loss according to the formation position of the optical waveguide core layer of FIG. 14. Figure is a diagram.

도 14를 참조하면, 도 14는 앞서 제1 실시예의 도 7에 해당하는 것이고, 광도파로 코아층(22a)만을 주로 표시한 것이다. 표면(10a) 및 배면(10b)을 갖는 벌크 실리콘 웨이퍼(10)와, 벌크 실리콘 웨이퍼(10)의 일부분에 트랜치 영역(12)이 형성되어 있다. 트랜치 영역(12)에는 하부 클래드층(14)이 매몰되어 있다. 하부 클래드층(14)의 폭은 TW로 표기되어 있다. Referring to FIG. 14, FIG. 14 corresponds to FIG. 7 of the first embodiment, and mainly displays only the optical waveguide core layer 22a. A bulk silicon wafer 10 having a surface 10a and a back surface 10b and a trench region 12 are formed in a portion of the bulk silicon wafer 10. The lower clad layer 14 is buried in the trench region 12. The width of the lower clad layer 14 is designated TW.

트랜치 영역(12)의 표면(10a)의 하부 클래드층(14) 상에 광도파로 코아층(22a)이 형성되어 있다. 광도파로 코아층(22a)은 트랜치 영역(12)의 일측벽(12a)으로부터 d1만큼 떨어져 형성되어 있다. 광도파로 코아층(22a)의 폭은 W로 표기되어 있다. 광도파로 코아층(22a)은 트랜치 영역의 타측벽으로부터 d2만큼 떨어져 형성되어 있다. 도 14에서는 트랜치 영역(12)의 일측벽(12a)으로부터 거리인 d1과 트랜치 영역(12)의 타측벽(12b)으로부터 거리 d2를 다르게 구성한다. An optical waveguide core layer 22a is formed on the lower clad layer 14 of the surface 10a of the trench region 12. The optical waveguide core layer 22a is formed by a distance d1 from one side wall 12a of the trench region 12. The width of the optical waveguide core layer 22a is denoted by W. The optical waveguide core layer 22a is formed by a distance d2 from the other side wall of the trench region. In FIG. 14, the distance d2 is configured differently from the distance d1 from the one side wall 12a of the trench region 12 and the other side wall 12b of the trench region 12.

도 15를 참조하면, 도 15는 트랜치 영역(12)의 일측벽(12a)으로부터 거리인 d1에 따라 광도파로 코아층(22a)의 광 누설 손실을 도시한다. 트랜치 영역(12)의 일측벽(12a)으로부터 거리인 d1이 0.1㎛일 경우. 벌크 실리콘 웨이퍼(10)와 광도파로 코아층(22a)이 광간섭하기 때문에 광 누설 손실은 약 -24dB/mm로 매우 크다. Referring to FIG. 15, FIG. 15 illustrates light leakage loss of the optical waveguide core layer 22a according to a distance d1 from one side wall 12a of the trench region 12. When the distance d1 from the side wall 12a of the trench region 12 is 0.1 mu m. Since the bulk silicon wafer 10 and the optical waveguide core layer 22a optically interfere, the optical leakage loss is very large at about -24 dB / mm.

광 누설 손실이 1dB/mm일 경우, 트랜치 영역(12)의 일측벽(12a)으로부터 광도파로 코아층(12a)의 떨어진 거리는 0.27㎛이다. 광 누설 손실이 10dB/mm일 경우, 트랜치 영역(12)의 일측벽(12a)으로부터 광도파로 코아층(12a)의 떨어진 거리는 0.15㎛이다. 광 누설 손실의 기준값은 10dB/mm일수 있고, 보다 바람직하게 광 누설 손실의 기준값은 1dB/mm일 수 있다. When the optical leakage loss is 1 dB / mm, the distance of the optical waveguide core layer 12a from one side wall 12a of the trench region 12 is 0.27 mu m. When the light leakage loss is 10 dB / mm, the distance of the optical waveguide core layer 12a from one side wall 12a of the trench region 12 is 0.15 탆. The reference value of the light leakage loss may be 10 dB / mm, and more preferably the reference value of the light leakage loss may be 1 dB / mm.

위에 근거하여, 광 누설 손실이 10dB/mm 기준일 때 트랜치 영역(12)의 일측벽(12a)으로부터 광도파로 코아층(12a)의 떨어진 거리인 d1은 다음 식 1을 만족한다.Based on the above, when the optical leakage loss is 10 dB / mm reference, d1, which is a distance of the optical waveguide core layer 12a from one side wall 12a of the trench region 12, satisfies the following expression (1).

식 1Equation 1

0.15㎛<d1<TW-W-0.15㎛0.15 μm <d1 <TW-W-0.15 μm

여기서, d1은 광도파로 코아층(22a)이 트랜치 영역의 일측벽으로부터 떨어진 거리이고, TW는 하부 클래드층(14)의 폭이고, W는 광도파로 코아층(22a)의 폭이다.Here, d1 is a distance from the optical waveguide core layer 22a away from one side wall of the trench region, TW is the width of the lower clad layer 14, and W is the width of the optical waveguide core layer 22a.

위 식 1을 볼 때, 광 누설 손실이 10dB/mm 기준일 때 트랜치 영역(12)의 일측벽(12a)으로부터 광도파로 코아층(22a)이 떨어진 거리는 0.15㎛ 보다 크게 한다. 그리고, 누설 손실이 10dB/mm 기준일 때 트랜치 영역(12)의 타측벽(12b)으로부터 광도파로 코아층(22a)이 떨어진 거리도 0.15㎛ 보다 크게 한다. 두 조건을 만족하면서 하부 클래드층(14) 상에 광도파로 코아층(22a)을 위치시키면 본 발명의 제1 실시예에 의한 광도파로 소자(100)를 완성할 수 있다. Referring to Equation 1, when the optical leakage loss is 10dB / mm reference distance of the optical waveguide core layer 22a from one side wall 12a of the trench region 12 is greater than 0.15㎛. When the leakage loss is 10 dB / mm, the distance from which the optical waveguide core layer 22a is separated from the other side wall 12b of the trench region 12 is also larger than 0.15 mu m. When the optical waveguide core layer 22a is positioned on the lower clad layer 14 while satisfying the two conditions, the optical waveguide device 100 according to the first embodiment of the present invention may be completed.

또한, 바람직하게는 광 누설 손실이 1dB/mm 기준일 때 트랜치 영역(12)의 일측벽(12a)으로부터 광도파로 코아층(22a)이 떨어진 거리는 0.27㎛ 보다 크게 한다. 그리고, 누설 손실이 1dB/mm 기준일 때 트랜치 영역(12)의 타측벽(12b)으로부터 광도파로 코아층(22a)이 떨어진 거리도 0.27㎛ 보다 크게 한다. 두 조건을 만족하면서 하부 클래드층(14) 상에 광도파로 코아층(22a)을 위치시키면 본 발명의 제1 실시예에 의한 광도파로 소자(100)를 완성할 수도 있다. Further, when the optical leakage loss is 1 dB / mm reference, the distance from the one side wall 12a of the trench region 12 to the optical waveguide core layer 22a is larger than 0.27 mu m. When the leakage loss is 1 dB / mm, the distance from which the optical waveguide core layer 22a is separated from the other side wall 12b of the trench region 12 is also larger than 0.27 mu m. When the optical waveguide core layer 22a is disposed on the lower clad layer 14 while satisfying the two conditions, the optical waveguide device 100 according to the first embodiment of the present invention may be completed.

도 16은 본 발명의 제1 실시예에 의한 광도파로 소자의 광도파로 코아층 및 주변 코아층의 형성 위치를 설명하기 위하여 도시한 단면도이다. FIG. 16 is a cross-sectional view for explaining the positions of formation of the optical waveguide core layer and the peripheral core layer of the optical waveguide device according to the first embodiment of the present invention.

도 16을 참조하면, 도 16은 앞서 제1 실시예의 도 7에 해당하는 것이고, 광도파로 코아층(22a) 및 주변 코아층(22b)만을 주로 표시한 것이다. 도 14에서 설명한 바와 같이 표면(10a) 및 배면(10b)을 갖는 벌크 실리콘 웨이퍼(10)와, 측벽(12a, 12b)을 갖는 트랜치 영역(12)과, 하부 클래드층(14), 광도파로 코아층(22a), 및 주변 코아층(22b)이 도시되어 있다. Referring to FIG. 16, FIG. 16 corresponds to FIG. 7 of the first embodiment, and mainly displays only the optical waveguide core layer 22a and the peripheral core layer 22b. As described with reference to FIG. 14, a bulk silicon wafer 10 having a surface 10a and a back 10b, a trench region 12 having sidewalls 12a and 12b, a lower clad layer 14, and an optical waveguide core Layer 22a and peripheral core layer 22b are shown.

하부 클래드층(14)의 폭은 TW로 표기되어 있다. 광도파로 코아층(22a)의 폭은 W로 표기되어 있다. 광도파로 코아층(22a)의 일측으로부터 주변 코아층(22b)이 d3으로 떨어져 형성되어 있다. 그리고, 광도파로 코아층(22a)의 타측으로부터 주변 코아층(22b)이 d4로 떨어져 형성되어 있다. 도 16에서는 광도파로 코아층(22a)의 일측으로부터 주변 코아층(22b)의 떨어진 거리 d3과 광도파로 코아층(22a)의 타측으로부터 주변 코아층(22b)의 떨어진 거리 d4를 다르게 구성한다.The width of the lower clad layer 14 is designated TW. The width of the optical waveguide core layer 22a is denoted by W. The peripheral core layer 22b is formed to be d3 from one side of the optical waveguide core layer 22a. And the peripheral core layer 22b is formed d4 from the other side of the optical waveguide core layer 22a. In FIG. 16, the distance d3 of the peripheral core layer 22b from one side of the optical waveguide core layer 22a and the distance d4 of the peripheral core layer 22b from the other side of the optical waveguide core layer 22a are configured differently.

본 발명자들이 확인한 결과, 광도파로 코아층(22a)과 주변 코아층(22b)은 광 간섭을 하기 때문에, 광 누설 손실이 1dB/mm일 경우, d3나 d4는 적어도 0.35㎛ 보다 크게 한다. 이렇게 해면, 광도파로 코아층(22a)과 주변 코아층(22b)간의 광간섭을 배제하면서 본 발명의 광도파로 소자를 완성할 수 있다. As a result of the inventors' confirmation, since the optical waveguide core layer 22a and the peripheral core layer 22b have optical interference, when the optical leakage loss is 1 dB / mm, d3 or d4 is larger than at least 0.35 mu m. In this manner, the optical waveguide device of the present invention can be completed while eliminating optical interference between the optical waveguide core layer 22a and the peripheral core layer 22b.

도 17은 본 발명의 제2 실시예에 의한 광도파로 소자의 광도파로 코아층의 형성 위치를 설명하기 위하여 도시한 단면도이고, 도 18은 도 17의 광도파로 코아층의 형성 위치에 따른 광 누설 손실을 도시한 도면이다. FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating the formation position of the optical waveguide core layer of the optical waveguide device according to the second exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 18 is a light leakage loss according to the formation position of the optical waveguide core layer of FIG. 17. Figure is a diagram.

도 17을 참조하면, 도 17은 앞서 제2 실시예의 도 13에 해당하는 것이고, 광도파로 코아층(52a)만을 주로 표시한 것이다. 표면(10a) 및 배면(10b)을 갖는 벌크 실리콘 웨이퍼(10)와, 벌크 실리콘 웨이퍼(10)의 일부분에 트랜치 영역(12)이 형성되어 있다. 트랜치 영역(12)에는 리세스 하부 클래드층(44)이 매몰되어 있다. 리세스 하부 클래드층(44)의 폭은 TW로 표기되어 있다. Referring to FIG. 17, FIG. 17 corresponds to FIG. 13 of the second embodiment, and mainly displays only the optical waveguide core layer 52a. A bulk silicon wafer 10 having a surface 10a and a back surface 10b and a trench region 12 are formed in a portion of the bulk silicon wafer 10. The recess lower clad layer 44 is buried in the trench region 12. The width of the recess lower clad layer 44 is designated TW.

트랜치 영역(12)의 리세스 하부 클래드층(44) 상에 광도파로 코아층(52a)이 형성되어 있다. 광도파로 코아층(52a)은 벌크 실리콘 웨이퍼(10)의 표면(10a) 보다 낮게 형성되어 있다. 광도파로 코아층(52a)은 트랜치 영역(12)의 일측벽(12a)으로부터 d5만큼 떨어져 형성되어 있다. 광도파로 코아층(52a)의 폭은 W로 표기되어 있다. 광도파로 코아층(52a)은 트랜치 영역의 타측벽으로부터 d6만큼 떨어져 형성되어 있다. 도 17에서는 트랜치 영역(12)의 일측벽(12a)으로부터 거리인 d5와 트랜치 영역(12)의 타측벽(12b)으로부터 거리 d6을 다르게 구성한다. An optical waveguide core layer 52a is formed on the recess lower cladding layer 44 of the trench region 12. The optical waveguide core layer 52a is formed lower than the surface 10a of the bulk silicon wafer 10. The optical waveguide core layer 52a is formed by a distance d5 from one side wall 12a of the trench region 12. The width of the optical waveguide core layer 52a is denoted by W. The optical waveguide core layer 52a is formed by d6 from the other side wall of the trench region. In FIG. 17, a distance d6 is configured differently from the distance d5 from the one side wall 12a of the trench region 12 and the other side wall 12b of the trench region 12.

도 18을 참조하면, 도 18은 트랜치 영역(12)의 일측벽(12a)으로부터 거리인 d5에 따라 광도파로 코아층(52a)의 광 누설 손실을 도시한다. 트랜치 영역(12)의 일측벽(12a)으로부터 거리인 d5가 0.15㎛일 경우. 벌크 실리콘 웨이퍼(10)와 광도파로 코아층(52a)이 광간섭하기 때문에 광 누설 손실은 약 -22dB/mm로 매우 크다. Referring to FIG. 18, FIG. 18 illustrates light leakage loss of the optical waveguide core layer 52a according to a distance d5 from one side wall 12a of the trench region 12. When the distance d5 from the one side wall 12a of the trench region 12 is 0.15 mu m. Since the bulk silicon wafer 10 and the optical waveguide core layer 52a optically interfere, the optical leakage loss is very large at about -22 dB / mm.

광 누설 손실이 1dB/mm일 경우, 트랜치 영역(12)의 일측벽(12a)으로부터 광도파로 코아층(52a)의 떨어진 거리는 0.35㎛이다. 광 누설 손실이 10dB/mm일 경우, 트랜치 영역(12)의 일측벽(12a)으로부터 광도파로 코아층(52a)의 떨어진 거리는 0.2㎛이다. 광 누설 손실의 기준값은 10dB/mm일수 있고, 보다 바람직하게는 광 누설 손실의 기준값은 1dB/mm일 수 있다.When the optical leakage loss is 1 dB / mm, the distance of the optical waveguide core layer 52a from one side wall 12a of the trench region 12 is 0.35 mu m. When the optical leakage loss is 10 dB / mm, the distance of the optical waveguide core layer 52a from one side wall 12a of the trench region 12 is 0.2 탆. The reference value of the light leakage loss may be 10 dB / mm, and more preferably, the reference value of the light leakage loss may be 1 dB / mm.

위에 근거하여, 광 누설 손실이 10dB/mm 기준일 때 트랜치 영역(12)의 일측벽(12a)으로부터 광도파로 코아층(52a)의 떨어진 거리인 d5는 다음 식 2를 만족한다. Based on the above, d5, the distance of the optical waveguide core layer 52a from one side wall 12a of the trench region 12 when the light leakage loss is 10 dB / mm, satisfies the following expression (2).

식 2Equation 2

0.2㎛<d5<TW-W-0.2㎛0.2 μm <d5 <TW-W-0.2 μm

여기서, d1은 광도파로 코아층(52a)이 트랜치 영역의 일측벽으로부터 떨어진 거리이고, TW는 하부 클래드층(14)의 폭이고, W는 광도파로 코아층(52a)의 폭이다.Here, d1 is the distance from the optical waveguide core layer 52a away from one side wall of the trench region, TW is the width of the lower clad layer 14, and W is the width of the optical waveguide core layer 52a.

위 식 2를 볼 때, 광 누설 손실이 10dB/mm 기준일 때 트랜치 영역(12)의 일측벽(12a)으로부터 광도파로 코아층(52a)이 떨어진 거리는 0.2㎛ 보다 크게 한다. 그리고, 누설 손실이 10dB/mm 기준일 때 트랜치 영역(12)의 타측벽(12b)으로부터 광도파로 코아층(52a)이 떨어진 거리도 0.2㎛ 보다 크게 한다. 두 조건을 만족하면서 리세스 하부 클래드층(44) 상에 광도파로 코아층(52a)을 위치시키면 본 발명의 제2 실시예에 의한 광도파로 소자(200)를 완성할 수 있다. Referring to Equation 2, when the optical leakage loss is 10dB / mm reference distance of the optical waveguide core layer 52a from one side wall 12a of the trench region 12 is greater than 0.2㎛. When the leakage loss is 10 dB / mm, the distance from which the optical waveguide core layer 52a is separated from the other side wall 12b of the trench region 12 is also larger than 0.2 mu m. If the optical waveguide core layer 52a is positioned on the recess lower clad layer 44 while satisfying the two conditions, the optical waveguide device 200 according to the second embodiment of the present invention may be completed.

또한, 바람직하게 광 누설 손실이 1dB/mm 기준일 때 트랜치 영역(12)의 일측벽(12a)으로부터 광도파로 코아층(52a)이 떨어진 거리는 0.35㎛ 보다 크게 한다. 그리고, 바람직하게 누설 손실이 1dB/mm 기준일 때 트랜치 영역(12)의 타측벽(12b)으로부터 광도파로 코아층(52a)이 떨어진 거리도 0.35㎛ 보다 크게 한다. 두 조건을 만족하면서 리세스 하부 클래드층(44) 상에 광도파로 코아층(52a)을 위치시키면 본 발명의 제2 실시예에 의한 광도파로 소자(200)를 완성할 수 있다. Further, preferably, the distance from the optical waveguide core layer 52a away from one side wall 12a of the trench region 12 when the light leakage loss is 1 dB / mm reference is greater than 0.35 mu m. Preferably, the distance from the optical waveguide core layer 52a from the other side wall 12b of the trench region 12 when the leakage loss is 1 dB / mm reference is larger than 0.35 µm. If the optical waveguide core layer 52a is positioned on the recess lower clad layer 44 while satisfying the two conditions, the optical waveguide device 200 according to the second embodiment of the present invention may be completed.

이하에서는, 본 발명의 광도파로 소자의 응용예를 설명한다. 본 발명의 광도파로 소자는 다양하게 응용될 수 있지만, 하나의 예로 벌크 실리콘 웨이퍼에 전자 소자 및 광도파로 소자가 집적된 광전 집적 회로 소자를 설명한다. Hereinafter, application examples of the optical waveguide device of the present invention will be described. Although the optical waveguide device of the present invention can be applied in various ways, an example will be described an optoelectronic integrated circuit device in which an electronic device and an optical waveguide device are integrated on a bulk silicon wafer.

광전 집적 회로 소자Photoelectric integrated circuit devices

도 19는 본 발명의 광도파로 소자가 적용된 광전 집적 회로 소자를 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 19 is a block diagram illustrating an optoelectronic integrated circuit device to which the optical waveguide device of the present invention is applied.

구체적으로, 광전 집적 회로 소자(300)는 앞서 설명한 광도파로 소자(100)와 전자 소자(64, 72)를 포함한다. 전자 소자(64, 72)는 디램과 같은 메모리 소자일 수 있다. 도 19에서는 편의상 광도파로 소자의 참조번호는 100으로 표시한다. 그리고, 도 19에서는 편의상 광도파로 소자(100)와 전자 소자(64, 72)를 두 개만 표시하였으나, 더 많이 포함할 수 도 있다. Specifically, the optoelectronic integrated circuit device 300 includes the optical waveguide device 100 and the electronic devices 64 and 72 described above. The electronic devices 64 and 72 may be memory devices such as DRAM. In FIG. 19, a reference number of an optical waveguide device is denoted by 100 for convenience. In FIG. 19, only two optical waveguide devices 100 and electronic devices 64 and 72 are shown for convenience, but may include more.

광도파로 소자(100)로부터 전자 소자(64, 72)로의 통신은 광전 소자(62, 70)를 이용하여 수행한다. 광전 소자(62, 70)는 광 신호를 받아 전기 신호를 발생시키 는 것이다. 전자 소자(64, 72)로부터 광도파로 소자(100)의 통신은 전광 소자(66)를 이용하여 수행한다. 전광 소자(66)는 전기 신호를 받아 광신호를 발생시키는 것이다. 도 19에서, 광신호는 참조번호 74, 80, 82로 표시하고, 전기신호는 76, 78, 84로 표시한다.Communication from the optical waveguide device 100 to the electronic devices 64 and 72 is performed using the photoelectric devices 62 and 70. The photoelectric elements 62 and 70 receive an optical signal to generate an electrical signal. Communication of the optical waveguide device 100 from the electronic devices 64 and 72 is performed using the all-optical device 66. The all-optical element 66 receives an electric signal and generates an optical signal. In Fig. 19, optical signals are indicated by reference numerals 74, 80, 82, and electrical signals are indicated by 76, 78, 84.

본 발명의 광전 집적 회로 소자(300)는 앞서 설명한 바와 같이 벌크 실리콘 웨이퍼(10)에 구현할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 광전 집적 회로 소자는 광도파로 소자(100)와 전자 소자간을 광신호를 이용하여 통신할 수 있기 때문에 신호 전송을 고속화, 소형화, 저전력화 및 대용량화 할 수 있으며, 보다 낮은 비용으로 구현할 수 있다.The photonic integrated circuit device 300 of the present invention may be implemented in the bulk silicon wafer 10 as described above. Accordingly, in the photoelectric integrated circuit device of the present invention, since the optical waveguide device 100 and the electronic device can communicate with each other by using an optical signal, signal transmission can be made faster, smaller, lower power, and large capacity, and lower cost. Can be implemented.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다. As mentioned above, although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention. And changes are possible.

도 1 내지 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 의한 광도파로 소자 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1 to 7 are cross-sectional views illustrating an optical waveguide device and a method of manufacturing the same according to a first embodiment of the present invention.

도 8 내지 도 13은 본 발명의 제2 실시예에 의한 광도파로 소자 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.8 to 13 are cross-sectional views illustrating an optical waveguide device and a method of manufacturing the same according to a second embodiment of the present invention.

도 14는 본 발명의 제1 실시예에 의한 광도파로 소자의 광도파로 코아층의 형성 위치를 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.FIG. 14 is a cross-sectional view for explaining the formation position of the optical waveguide core layer of the optical waveguide device according to the first embodiment of the present invention.

도 15는 도 14의 광도파로 코아층의 형성 위치에 따른 광 누설 손실을 도시한 도면이다. FIG. 15 is a view illustrating light leakage loss depending on a formation position of the optical waveguide core layer of FIG. 14.

도 16은 본 발명의 제1 실시예에 의한 광도파로 소자의 광도파로 코아층 및 주변 코아층의 형성 위치를 설명하기 위하여 도시한 단면도이다. FIG. 16 is a cross-sectional view for explaining the positions of formation of the optical waveguide core layer and the peripheral core layer of the optical waveguide device according to the first embodiment of the present invention.

도 17은 본 발명의 제2 실시예에 의한 광도파로 소자의 광도파로 코아층의 형성 위치를 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.FIG. 17 is a cross-sectional view for explaining the formation position of the optical waveguide core layer of the optical waveguide device according to the second embodiment of the present invention.

도 18은 도 17의 광도파로 코아층의 형성 위치에 따른 광 누설 손실을 도시한 도면이다. FIG. 18 is a diagram illustrating light leakage loss depending on a formation position of the optical waveguide core layer of FIG. 17.

도 19는 본 발명의 광도파로 소자가 적용된 광전 집적 회로 소자를 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 19 is a block diagram illustrating an optoelectronic integrated circuit device to which the optical waveguide device of the present invention is applied.

Claims (10)

벌크 실리콘 웨이퍼;Bulk silicon wafers; 상기 벌크 실리콘 웨이퍼의 일부분에 형성된 트랜치 영역;Trench regions formed in portions of the bulk silicon wafer; 상기 트랜치 영역 내에 형성된 하부 클래드층;A lower clad layer formed in the trench region; 상기 트랜치 영역의 일측벽으로부터 떨어져 상기 하부 클래드층 상에 형성된 광도파로 코아층; 및 An optical waveguide core layer formed on the lower clad layer away from one side wall of the trench region; And 상기 광도파로 코아층을 덮도록 형성된 상부 클래드층을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광도파로 소자. And an upper cladding layer formed to cover the core of the optical waveguide core. 제1항에 있어서, 상기 하부 클래드층은 상기 트랜치 영역에 완전히 매립되어 구성되는 것을 특징으로 하는 광도파로 소자. The optical waveguide device of claim 1, wherein the lower clad layer is completely embedded in the trench region. 제2항에 있어서, 상기 광도파로 코아층은 광 누설 손실이 10dB/mm 기준일 때 다음 식 1을 만족하도록 상기 트랜치 영역의 일측벽으로부터 떨어져 형성된 것을 특징으로 하는 광도파로 소자. The optical waveguide device according to claim 2, wherein the optical waveguide core layer is formed away from one side wall of the trench region so as to satisfy the following expression 1 when the optical leakage loss is 10 dB / mm reference. 식 1Equation 1 0.15㎛<d1<TW-W-0.15㎛, d1은 상기 광도파로 코아층이 상기 트랜치 영역의 일측벽으로부터 떨어진 거리이고, TW는 상기 하부 클래드층의 폭이고, W는 상기 광도파로 코아층의 폭이다.0.15 탆 <d1 <TW-W-0.15 탆, d1 is the distance the optical waveguide core layer is away from one side wall of the trench region, TW is the width of the lower clad layer, and W is the width of the optical waveguide core layer. to be. 제1항에 있어서, 상기 하부 클래드층은 상기 트랜치 영역의 일부에 매립되어 상기 벌크 실리콘 웨이퍼보다 낮게 형성된 리세스 하부 클래드층으로 구성하는 것을 특징으로 하는 광도파로 소자.The optical waveguide device according to claim 1, wherein the lower clad layer is formed of a recess lower clad layer embedded in a portion of the trench region and formed lower than the bulk silicon wafer. 제4항에 있어서, 상기 광도파로 코아층은 광 누설 손실이 10dB/mm 기준일 때 다음 식 2를 만족하도록 상기 트랜치 영역의 일측벽으로부터 떨어져 형성된 것을 특징으로 하는 광도파로 소자. The optical waveguide device according to claim 4, wherein the optical waveguide core layer is formed away from one side wall of the trench region so as to satisfy the following expression 2 when the optical leakage loss is 10 dB / mm reference. 식 2Equation 2 0.2㎛<d5<TW-W-0.2㎛, 여기서 d5는 상기 광도파로 코아층이 상기 벌크 실리콘 웨이퍼의 일측벽으로부터 떨어진 거리이고, TW는 상기 하부 클래드층의 폭이고, W는 상기 광도파로 코아층의 폭이다.0.2 μm <d5 <TW-W−0.2 μm, where d5 is the distance the optical waveguide core layer is away from one side wall of the bulk silicon wafer, TW is the width of the lower clad layer, and W is the optical waveguide core layer Is the width of. 제1항에 있어서, 상기 광도파로 코아층으로부터 떨어져 상기 벌크 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 주변 코아층을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광도파로 소자. The optical waveguide device according to claim 1, further comprising a peripheral core layer formed on the bulk silicon wafer away from the optical waveguide core layer. 벌크 실리콘 웨이퍼;Bulk silicon wafers; 상기 벌크 실리콘 웨이퍼의 일부분에 형성된 트랜치 영역;Trench regions formed in portions of the bulk silicon wafer; 상기 트랜치 영역의 일부를 채워 상기 벌크 실리콘 웨이퍼의 표면 보다 낮게 형성된 리세스 하부 클래드층;A recess lower clad layer filling a portion of the trench region lower than a surface of the bulk silicon wafer; 상기 트랜치 영역의 일측벽으로부터 떨어져 상기 리세스 하부 클래드층 상에 형성된 광도파로 코아층;An optical waveguide core layer formed on the recess lower clad layer away from one side wall of the trench region; 상기 광도파로 코아층으로부터 떨어져 상기 벌크 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 주변 코아층; 및 A peripheral core layer formed on the bulk silicon wafer away from the optical waveguide core layer; And 상기 광도파로 코아층을 덮도록 형성된 상부 클래드층을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광도파로 소자. And an upper cladding layer formed to cover the core of the optical waveguide core. 벌크 실리콘 웨이퍼를 준비하고;Preparing a bulk silicon wafer; 상기 벌크 실리콘 웨이퍼를 식각하여 상기 벌크 실리콘 웨이퍼의 일부분에 트랜치 영역을 형성하고;Etching the bulk silicon wafer to form a trench region in a portion of the bulk silicon wafer; 적어도 상기 트랜치 영역의 일부를 채우도록 하부 클래드층을 형성하고;Forming a lower clad layer to fill at least a portion of the trench region; 상기 하부 클래드층 및 벌크 실리콘 웨이퍼 상에 코아층을 형성하고;Forming a core layer on the lower clad layer and the bulk silicon wafer; 상기 코아층을 선택적으로 식각하여 상기 트랜치 영역의 일측벽으로 떨어져 상기 하부 클래드층 상에 광도파로 코아층을 형성하고; 및 Selectively etching the core layer to form an optical waveguide core layer on the lower clad layer to fall to one side wall of the trench region; And 상기 광도파로 코아층을 덮도록 상부 클래드층을 형성하는 것을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광도파로 소자의 제조방법. And forming an upper clad layer so as to cover the core layer of the optical waveguide. 제8항에 있어서, 상기 코아층을 형성하는 것은, The method of claim 8, wherein forming the core layer, 상기 하부 클래드층 및 벌크 실리콘 웨이퍼 상에 비정질 실리콘층을 형성하 고, Forming an amorphous silicon layer on the lower clad layer and the bulk silicon wafer; 상기 비정질 실리콘층을 결정화하여 단결정 실리콘층으로 코아층을 형성하는 것을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광도파로 소자의 제조방법. And crystallizing the amorphous silicon layer to form a core layer with a single crystal silicon layer. 제8항에 있어서, 상기 광도파로 코아층은 상기 벌크 실리콘 웨이퍼의 표면과 동일 평면상에 형성하거나, 상기 벌크 실리콘 웨이퍼의 표면 보다 낮게 형성하는 것을 특징으로 하는 광도파로 소자의 제조방법. The method of claim 8, wherein the optical waveguide core layer is formed on the same plane as the surface of the bulk silicon wafer or lower than the surface of the bulk silicon wafer.
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