KR20160134498A - Module for transmitting light using graphene protected copper and the method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 그래핀 보호 구리(graphene protected copper)를 적용한 광송신 집적모듈 및 그 제작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 그래핀 보호 구리의 표면에 생성되는 표면 플라즈몬 폴라리톤(Surface Plasmon Polariton, SPP) 광도파로(Waveguide) 방식을 이용하여 수직 공진형 표면 발광 레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL) 및 광도파로를 패키징 하여 만든 그래핀 보호 구리를 적용한 광송신 집적모듈 및 그 제작 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical transmission integrated module using graphene protected copper and a method of fabricating the same, and more particularly, to a surface plasmon polariton (SPP) (VCSEL) using a waveguide method, and a method of fabricating the same. 2. Description of the Related Art
일반적으로, 표면 플라즈몬(Surface Plasmon)은 서로 반대의 부호를 가지는 물질들 간의 경계면을 따라 진행하는 전하밀도의 진동파로서, 주로 금속과 유전체의 경계에서 쉽게 형성된다.Generally, surface plasmon is a vibration wave of charge density proceeding along the interface between materials having opposite signs, and is easily formed mainly at the boundary between metal and dielectric.
표면 플라즈몬 폴라리톤(Surface Plasmon Polariton, SPP)은 표면 플라즈몬과 결합하여 진행하는 전자기파를 말한다. 이러한 SPP는 금속표면에 속박되어 전파된다. SPP는 금속 표면에 대해 수직한 TM(Transverse Magnet) 편광특성을 가지며, SPP의 횡방향 자계 필드는 금속과 유전체의 경계면에서 가장 큰 값을 가지고, 경계면에서 멀어짐에 따라 금속과 유전체 내부에서 지수적으로 감소한다.Surface Plasmon Polariton (SPP) is an electromagnetic wave that travels in combination with surface plasmon. These SPPs are bound to metal surfaces and propagate. SPP has a transverse magnet (TM) polarization characteristic perpendicular to the metal surface, and the transverse magnetic field of SPP has the largest value at the interface between the metal and the dielectric. As the distance from the interface increases, .
따라서, 금속과 유전체의 경계면은 경계면에 대해 수직 방향으로 속박(confinement) 조건을 가지는 평면 광도파로로 이용 가능하다.Therefore, the interface between the metal and the dielectric is usable as a planar optical waveguide having a confinement condition perpendicular to the interface.
최근에는 40기가, 100기가 등 대용량 초고속 전송을 하기 위한 기술들이 개발되고 있다. 예컨대, 대용량 초고속 전송을 하기 위한 다채널 광송신 모듈에서는 먹스(MUX) 소자를 이용하여서, 하나의 광섬유(one fiber)를 통해 전송이 이루어지고 있다.In recent years, technologies for high-speed and high-speed transmission such as 40 Giga and 100 Giga have been developed. For example, in a multichannel optical transmission module for performing a large-capacity super high-speed transmission, transmission is performed through a single optical fiber using a MUX device.
종래 기술의 다채널 광송신 모듈에서 먹스 소자와 하이브리드(hybrid) 결합을 하는 방법에는 주로 분포귀환형 레이저 다이오드(Distributed Feed Back type Laser Diode, DFB LD)가 사용된다. 즉, 종래의 다채널 광송신 모듈은 DFB LD에서 나오는 빛을 렌즈로 모아서 능동(active) 광정렬하여 먹스 소자와 하이브리드 패키징 방법을 사용하고 있다.A distributed feedback type laser diode (DFB LD) is mainly used as a method of hybrid coupling with a mux element in a conventional multi-channel optical transmission module. That is, the conventional multi-channel optical transmission module collects the light from the DFB LD into a lens, and performs active optical alignment to use a mux element and a hybrid packaging method.
이러한 경우 렌즈를 통해 나오는 빛과 먹스 소자와의 광결합 효율이 낮으며, 광정렬 시간이 오래 걸리는 단점이 있다. 또한, 싱글모드의 경우 정렬 허용한계(tolerance)가 1um 이하이기 때문에 광결합 효율을 높이기 위한 최적점을 찾는데 많은 시간이 걸리는 문제점이 있는 실정이다.In this case, the light coupling efficiency between the light emitted through the lens and the mux element is low, and the optical alignment time is long. Also, in the single mode, since the alignment tolerance is less than 1 μm, it takes a long time to find the optimal point for increasing the optical coupling efficiency.
예컨대, 종래 기술에서는 다채널 광 송신모듈 등을 패키징 할 때 레이저 다이오드와 어레이 도파로 그래이팅 소자(Arrayed Waveguide Gratings, AWG 소자)를 광정렬할 때, 전류 및 전압을 인가한 상태에서 능동 광정렬을 하기 때문에 싱글모드의 경우 광정렬 시간이 오래 걸리는 한계가 있다.For example, in the prior art, when a multi-channel optical transmission module or the like is packaged, when arraying waveguide gratings (AWG devices) are arrayed in a laser diode, active optical alignment is performed while current and voltage are applied Therefore, there is a limitation that the optical alignment time is long in the single mode.
또한 DFB LD, 렌즈, AWG 소자를 이용하여 패키징 하는 기존의 방식에서 정렬 허용한계(tolerance)가 1um 이내에 광정렬을 필요로 하기 때문에 공정시간이 오래 걸리는 한계가 있다.In addition, in the conventional method of packaging using a DFB LD, a lens, and an AWG device, a process time is long because alignment tolerance is required within 1 μm.
본 발명 목적은, 상기와 같은 실정을 감안하여 상기 한계를 극복하기 위해 제안된 것으로, 다채널 광송신 집적모듈을 패키징 할 때, 표면 플라즈몬 그래이팅 패턴과 그래핀 보호 구리의 결합 구성을 제공함으로써, 상기 결합 구성에 의해 생성되는 표면 플라즈몬 폴라리톤 광도파로에 의해서, 레이저 다이오드인 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 칩에서 나오는 빛을 수십 마이크로 사이즈의 상기 표면 플라즈몬 그래이팅 패턴에 정렬시키기 때문에, 정렬 허용한계(tolerance)가 수 마이크로미터 정도이고, 수동(passive) 광정렬이 가능하여서 공정시간을 상대적으로 월등하게 단축할 수 있는 그래핀 보호 구리를 적용한 광송신 집적모듈 및 그 제작 방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a bonding structure of a surface plasmon grating pattern and a graphene-protecting copper when packaging a multi-channel optical transmission integrated module, which is proposed in order to overcome the above- Since the light emitted from the VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) chip, which is a laser diode, is aligned with the surface plasmon grating pattern of several tens of micro-sized by the surface plasmon polariton optical waveguide generated by the above-mentioned coupling structure, The present invention provides an optical transmission integrated module employing a graphene-protective copper that has a tolerance of about several micrometers and is passive optical alignment capable of relatively shortening a processing time.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 그래핀 보호 구리를 적용한 광송신 집적모듈 및 그 제작 방법은, 실리콘 기판의 위에 하부 클래딩용 실리카 및 코어용 실리카가 순차적으로 적층되는 과정; 상기 코어용 실리카에 대한 패터닝 및 식각에 의해서 광송신 집적모듈의 구성품을 갖는 코어용 실리카가 상기 하부 클래딩용 실리카의 위에 만들어지는 과정; 상기 코어용 실리카로 만들어진 PLC(Planar Lightwave Circuit)에 연결되도록 상기 하부 클래딩용 실리카의 일부분의 상면에 구리가 증착되는 과정; 상기 구리의 위에 그래핀이 적층되는 과정; 상기 하부 크래딩용 실리카의 전면적에 걸쳐서 상부 클래딩용 실리카가 형성되는 과정; 상기 구리 위의 상기 그래핀이 일부분 노출되고, 상기 그래핀의 타부분 위에 표면 플라즈몬 그래이팅 패턴이 형성되는 과정; 및 상기 표면 플라즈몬 그래이팅 패턴 주변에 전극 및 금 범퍼(Au bumper)를 형성하여 VCSEL 칩을 상기 표면 플라즈몬 그래이팅 패턴 위에 전기적으로 통전 가능하게 실장하는 과정;을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an optical transmission integrated module and a method of fabricating the same, the method including: sequentially stacking a lower cladding silica and a core silica on a silicon substrate; A process in which silica for a core having the components of the optical transmission integration module is formed on the silica for lower cladding by patterning and etching for the silica for core; Depositing copper on the upper surface of a part of the silica for lower cladding so as to be connected to PLC (Planar Lightwave Circuit) made of the silica for core; Depositing graphene on the copper; Forming an upper cladding silica over the entire surface of the lower cladding silica; A step of exposing a portion of the graphene on the copper and forming a surface plasmon grazing pattern on another portion of the graphene; And forming an electrode and a gold bumper around the surface plasmon grating pattern to electrically mount the VCSEL chip on the surface plasmon grating pattern.
본 발명에 의한 그래핀 보호 구리를 적용한 광송신 집적모듈은 기존의 DFB LD, 렌즈, AWG 소자, MUX 소자로 능동 광정렬을 하는 방식과 다르게, 수직 공진형 표면 발광 레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL)를 그래핀 보호 구리를 이용한 표면 플라즈몬 폴라리톤 광도파로에 수동(passive) 광정렬을 하는 방식을 제공하는 다수의 장점이 있다.The optical transmission integrated module to which the graphene protection copper according to the present invention is applied is different from the conventional optical alignment method using the conventional DFB LD, lens, AWG device, MUX device, There are a number of advantages to providing a passive optical alignment of a VCSEL to a surface plasmon polariton optical waveguide using graphene-protected copper.
예컨대, 본 발명의 효과는 4가지의 장점이 있다.For example, the effect of the present invention has four advantages.
첫째로, 본 발명에서는 정렬 허용한계(tolerance)가 1um 에서 수 um로 높아졌다.First, in the present invention, the alignment tolerance is increased from 1 um to several um.
두번째로, 본 발명에서는 마커를 통한 수동 광정렬을 하기 때문에 정렬시간이 단축되는 장점이 있다.Secondly, according to the present invention, the passive optical alignment is performed through the markers, so that the alignment time is shortened.
세번째로, 본 발명에서는 6자유도 광정렬에서 3자유도 광정렬로 줄이는 장점이 있다.Thirdly, in the present invention, there is an advantage of reducing to 6 degrees of freedom optical alignment and to 3 degrees of freedom optical alignment.
마지막으로, 본 발명의 모든 제작 방법에 따른 공정과정은 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 공정과 표면실장기술(Surface Mount Technology, SMT) 공정이 가능하기 때문에 많은 시간이 단축되는 장점이 있다.Finally, the process according to all the fabrication methods of the present invention has advantages of shortening the time because a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) process and a Surface Mount Technology (SMT) process are possible.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리카 재질의 표면 플라즈몬 그래이팅 패턴과 그래핀 보호 구리를 접목하여 광신호를 전송시키는 광송신 집적모듈의 평면도.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 그래핀 보호 구리를 적용한 광송신 집적모듈의 제작 방법을 도시한 제조공정도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a plan view of an optical transmission integrated module for transmitting an optical signal by grafting a surface plasmon grating pattern made of a silica material according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 2 and FIG. 3 are manufacturing steps showing a method of manufacturing an optical transmission integrated module using the graphene-protective copper shown in FIG.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. And is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined by the claims.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자에 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가함을 배제하지 않는다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. &Quot; comprises " and / or "comprising" when used in this specification is taken to specify the presence or absence of one or more other components, steps, operations and / Or add-ons. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리카 재질의 표면 플라즈몬 그래이팅 패턴과 그래핀 보호 구리를 접목하여 광신호를 전송시키는 광송신 집적모듈의 평면도이다.1 is a plan view of an optical transmission module for transmitting an optical signal by grafting a surface plasmon grating pattern made of a silica material according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시예는 싱글모드 VCSEL 또는 싱글모드 수직 레이저 다이오드인 VCSEL 칩(예: 도 3의 도면부호 '108')에서 나오는 빛을 실리카 계열로 만들어진 표면 플라즈몬 그래이팅 패턴(M)을 통해서 집속하면서 표면 플라즈몬 폴라리톤 파(Surface Plasmon Polariton Wave)로 변환하여 광 신호를 전달할 수 있도록 구성되어 있다.Referring to FIG. 1, the present embodiment differs from the first embodiment in that light emitted from a VCSEL chip (for example,
표면 플라즈몬 그래이팅 패턴(M)은 좌측의 그래이팅 부분과 우측의 도파 부분으로 이루어져 있다.The surface plasmon grating pattern (M) consists of a grating portion on the left side and a waveguide portion on the right side.
표면 플라즈몬 그래이팅 패턴(M)의 그래이팅 부분은 도 1에서 서로 평행하게 이격 배치되고, 일측에서 타측으로 갈수록 길이가 점차적으로 줄어들도록 형성되어서 후술되는 그래핀 보호 구리(P)에 의해 VCSEL 칩의 빛을 집속시키면서 표면 플라즈몬 폴라리톤 파(Surface Plasmon Polariton Wave)로 변환시키는 역할을 하는 다수의 병렬 구조물 부분에 해당한다. 즉, 표면 플라즈몬 그래이팅 패턴(M)의 그래이팅 부분은 표면 플라즈몬 폴라리톤 광도파로 방식으로 광을 모아주는 역할을 한다.The grating portions of the surface plasmon grating pattern M are spaced apart from each other in parallel in FIG. 1, and are formed so that the length gradually decreases from one side to the other, so that the graphene protection copper (P) Which corresponds to a number of parallel structures that serve to convert light into surface plasmon polariton waves while focusing. That is, the grating portion of the surface plasmon grating pattern (M) serves to collect light by the surface plasmon polariton optical waveguide method.
표면 플라즈몬 그래이팅 패턴(M)의 도파 부분은 상기 그래이팅 부분의 일측으로 연장되고, PLC(Planar Lightwave Circuit)의 광도파로(T)에 연결되어서, 상기 그래이팅 부분에 집적된 광을 상기 광도파로(T) 쪽으로 도파시켜 주는 역할을 담당한다.A guided portion of the surface plasmon grating pattern M extends to one side of the grating portion and is connected to an optical waveguide T of a PLC (Planar Lightwave Circuit), and the light integrated in the grating portion is guided to the optical waveguide (T).
광 신호 데이터 전송 기술에는 광결합 효율, 광정렬 시간, 능동(active) 광정렬(alignment), 수동(passive) 광정렬 등과 같은 주요 성능 인자가 있다.Optical signal data transmission technology has major performance factors such as optical coupling efficiency, optical alignment time, active optical alignment, and passive optical alignment.
특히, 종래에는 VCSEL 칩 등의 레이저 다이오드와 AWG 소자간 광도파로를 정렬할 때 대부분 렌즈를 사용한 능동정렬을 통해 광신호를 전송시킨 바 있다.In particular, when aligning optical waveguides between a laser diode such as a VCSEL chip and an AWG device, optical signals are mostly transmitted through active alignment using a lens.
이에 반하여, 본 발명에서는 도 1에서 보듯이 광신호의 전송을 위해서, 실리카 재질로 구성된 표면 플라즈몬 그래이팅 패턴(M)과, 표면 플라즈몬 그래이팅 패턴(M)의 저면에 마련된 그래핀 보호 구리(P)를 포함하여, 집적광학소자의 소형화에 기여하면서도 저손실 표면 플라즈몬 폴라리톤 광도파로 방식의 광신호 전송이 가능하게 구성되어 있다. 표면 플라즈몬 그래이팅 패턴(M)은 후술되는 바와 같은 코어용 실리카(silica)(102)(도 2 또는 도 3 참조)의 PLC의 광도파로(T)에 연결되어 있다.In contrast, in the present invention, as shown in FIG. 1, in order to transmit an optical signal, a surface plasmon grating pattern M made of a silica material and a graphene protection copper P (P) provided on the bottom surface of the surface plasmon grating pattern M ), It is possible to transmit optical signals in a low-loss surface plasmon polariton optical waveguide system while contributing to miniaturization of the integrated optical element. The surface plasmon grating pattern M is connected to the optical waveguide T of the PLC of the silica 102 (see FIG. 2 or 3) for the core as described later.
한편, 본 발명에서는 표면실장기술(Surface Mount Technology, SMT) 공정을 이용하여서, 그래핀 보호 구리를 적용한 표면 플라즈몬 그래이팅 패턴(M) 위에 단일 또는 어레이형(예: N개) VCSEL 칩들을 실장 또는 패키징 시킬 수 있다.In the present invention, single or array type (for example, N) VCSEL chips are mounted on a surface plasmon grating pattern (M) using graphene-protective copper by using a surface mount technology (SMT) Can be packaged.
이를 위한 본 발명에 따른 그래핀 보호 구리를 적용한 광송신 집적모듈의 제조 방법은 도 2 및 도 3을 통해 설명된다.A method of fabricating the optical transmission integrated module using the graphene-protective copper according to the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 그래핀 보호 구리를 적용한 광송신 집적모듈의 제작 방법을 도시한 제조공정도이다.FIGS. 2 and 3 are manufacturing process diagrams illustrating a method of fabricating an optical transmission integrated module using the graphene-protective copper shown in FIG.
도 2를 참조하면, 후술되는 본 실시예의 제작 방법은 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 공정과 상기 SMT 공정으로 구현되며, 이들 공정의 기술 중에서 당업자가 단순히 알 수 있는 세부 공정 기술은 본 실시예에서 생략 가능할 수 있다.Referring to FIG. 2, the fabrication method of the present embodiment to be described later is implemented by a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) process and the SMT process, and detailed process technologies that those skilled in the art can easily understand are omitted in the present embodiment It can be possible.
먼저, 실리콘 기판(100)의 위에 하부 클래딩용 실리카(101) 및 코어용 실리카(102)가 순차적으로 적층되는 과정들이 이루어진다.First, a process of sequentially stacking the
예컨대, 실리콘 기판(100)이 준비된다(도 2의 (a) 참조).For example, a
실리콘 기판(100)의 위에는 하부 클래딩용 실리카(101)가 실리콘 기판(100)의 전면적에 걸쳐서 형성된다(도 2의 (b) 참조).On the
그리고, 하부 클래딩용 실리카(101)의 위에는 코어용 실리카(102)가 하부 클래딩용 실리카(101)의 전면적에 걸쳐서 형성된다(도 2의 (c) 참조).On the lower
여기서, 코어용 실리카(102)의 두께는 AWG 소자의 두께와 동일하고, 실리콘 기판(100)의 두께에 비해 작으면서 하부 클래딩용 실리카(101)의 두께에 비해 크게 형성될 수 있다.Here, the thickness of the silica for
그리고, 코어용 실리카(102)에 대하여서 리소그래피와 식각(예: 에칭)을 이용하여 형성하는 패터닝(미 도시)이 이루어진다.Then, patterning (not shown) for forming the
예컨대, 본 실시예의 패터닝은 미도시된 포토레지스트막 위에 노광 마스크를 정렬하고, 상기 노광 마스크를 통한 빛에 노출되어 약해진 포토레지스트를 제거하여 AWG 소자 패턴, PLC(Planar Lightwave Circuit) 패턴, 광스플리터 패턴을 현상한다.For example, in the patterning of the present embodiment, an exposure mask is aligned on a photoresist film (not shown), and the weakened photoresist is removed by exposure to light through the exposure mask to form an AWG element pattern, a PLC (Planar Lightwave Circuit) .
이렇게 패턴이 만들어진 후에는, 식각이 이루어져서, 상기 패턴에 대응한 형상의 광송신 집적모듈용 구성품을 갖는 코어용 실리카(102)가 하부 클래딩용 실리카(101)의 위에 만들어진다(도 2의 (d) 참조). 여기서, 광송신 집적모듈용 구성품은 상기 패턴별 AWG 소자, PLC, 광스플리터를 지칭할 수 있다.After the pattern is formed, etching is performed to form a
도 2의 (d)에 확대 도시한 바와 같이, 하부 클래딩용 실리카(101)의 위면에는 코어용 실리카(102)의 두께를 갖는 PLC의 광도파로(T)가 배치되어 있다.2 (d), on the upper surface of the lower
상기 코어용 실리카(102)로 만들어진 PLC의 각각의 광도파로(T)의 끝단에 연결되도록 하부 클래딩용 실리카(101)의 일부분의 상면(예: 광신호를 전송시키기 위한 위치)에는 상기 도 1에 언급한 그래핀 보호 구리(P)와 실리카 재질로 구성된 표면 플라즈몬 그래이팅 패턴(M)을 제작하기 위해서, 구리(103)가 수십 nm ~ 수 um 증착 된다(도 2의 (e) 참조).1) on the upper surface of a part of the lower cladding silica 101 (for example, a position for transmitting the optical signal) so as to be connected to the end of each optical waveguide T of the PLC made of the
증착된 상기 구리(103)의 위에 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition, CVD)을 적용하여 그래핀(104)을 성장시키거나, 본 발명의 제작 방법과 병행하여 미리 준비한 별도의 구리와 그 별도의 구리 위에 성장시킨 그래핀(미 도시)(예: 별도의 구리 및 그래핀으로 이루어진 겹합물)을 하부 클래딩용 실리카(101)에 실장하는 방식 중 어느 하나에 의해서, 그래핀(104)이 상기 구리(103) 위에 올려지거나 실장된다(도 2의 (f) 참조). 즉, 그래핀(104)이 상기 구리(103) 위에 형성된다.The
도 3을 참조하면, 이렇게 구리(103) 위에 그래핀(104)이 제작된 이후에는 상부 클래딩용 실리카(105)가 하부 클래딩용 실리카(101)의 전면적에 걸쳐서 형성된다(도 3의 (g) 참조).3, after the
그 결과 도 3의 (g)에 확대 도시한 바와 같이, 코어용 실리카(102) 있는 부분과, 그래핀(104)으로 덮혀 있는 구리(103)(예: 그래핀 보호 구리)는 상부 클래딩용 실라카(104)에 의해 전부 덮여 있는 상태가 될 수 있다.As a result, as shown in an enlarged view in FIG. 3 (g), the portion of the
이후에는, 상부 클래딩용 실라카(104)에 대한 부분적 케미컬 에칭 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 공정에 의해서, 구리(103) 위의 그래핀(104)을 일부분 노출시키고, 그래핀(104)의 타부분 위에 상기 표면 플라즈몬 그래이팅 패턴(M)이 노출 및 형성된다(도 3의 (h) 참조).Thereafter, the
이때, 표면 플라즈몬 그래이팅 패턴(M)은 상부 클래딩용 실리카(105)와 동일한 재질로 형성되어 있다. 표면 플라즈몬 그래이팅 패턴(M)은 상부 클래딩용 실리카(105)를 부분적 케미컬 에칭하여 제거하는 과정에서 잔여된 구조물이거나, 별도로 그래핀(104) 위에 가공된 상부 클래딩용 실리카(105) 재질로 만들어진 구조물일 수 있다.At this time, the surface plasmon grating pattern (M) is made of the same material as the upper cladding silica (105). The surface plasmon grating pattern M may be a structure remaining after the partial chemical etching of the
이런 다음, 상기 표면 플라즈몬 그래이팅 패턴(M)의 주변에 전극(106) 및 금 범퍼(107)(Au bumper)를 형성하고, VCSEL 칩(108)을 상기 표면 플라즈몬 그래이팅 패턴(M) 위에 전기적으로 통전 가능하게 실장하는 과정이 이루어진다.Next, an
즉, 상기 실장하는 과정에 대하여 예를 들어 설명하면, VCSEL 칩(108)에 전류를 인가해 줄 다수의 전극(106)이 상기 표면 플라즈몬 그래이팅 패턴(M)의 주변으로 하부 클래딩용 실리카(101)의 상면에 다수의 전극이 형성된다(도 3의 (i) 참조).For example, a plurality of
도 3의 (i)에 확대 도시한 바와 같이, 다수의 전극(106)은 반도체 공정(예: 리소그래피와 증착공정)을 통해 형성될 수 있다.As shown in the enlarged view in Fig. 3 (i), the plurality of
또한, 형성된 다수의 전극(106)위에는 와이어 본딩 기술을 이용하여 금 범퍼(107)가 각각 미리 정한 간격 및 사이즈로 형성된다(도 3의 (j) 참조).The
이때, 단일 VCSEL 칩(108)뿐만 아니라 N개의 어레이 VCSEL 칩(108)을 확장하여 적용이 가능하다.At this time, not only a
마지막으로 VCSEL 칩(108)을 플립칩 본더를 이용하여 금 범퍼(107) 위에 올려 열을 가하여 각각 실장한다(도 3의 (k) 참조).Finally, the
이때, 각 VCSEL 칩(108)의 저면에도 상기 금 범퍼(107)에 융착될 수 있는 접속 전극이 상기 금 범퍼(107)의 배치 구조에 대응하게 형성되어 있다.At this time, connection electrodes capable of being fused to the
각 VCSEL 칩(108)은 수직 공진형 표면 발광 레이저 장치 또는 소자를 의미한다.Each
또한, VCSEL 칩(108)을 MUX 소자(미 도시)에 실장할 때 전극(106) 근처에 마커(미 도시)가 같이 형성되어 있으므로, 능동 광정렬이 아닌 수동 광정렬을 통해 능동 광정렬보다 쉽고 빠르게 광정렬을 수행할 수 있다.Since the markers (not shown) are formed in the vicinity of the
이렇게 본 실시예는 각 제조 공정 또는 과정에서 CMOS 공정과 SMT 공정으로 정렬 및 제조될 수 있어서, 기존의 능동 광정렬할 때 걸리는 시간보다 많은 시간이 단축되는 것이 장점이다.Thus, the present embodiment is advantageous in that it can be aligned and manufactured by the CMOS process and the SMT process in each manufacturing process or process, thereby shortening the time required for the conventional active alignment.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention and various changes and modifications may be made without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention, but are intended to be illustrative, and the scope of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas which are equivalent or equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
100: 실리콘 기판 101: 하부 클래딩용 실리카
102: 코어용 실리카 103: 구리
104: 그래핀 105: 상부 클래딩용 실리카
106: 전극 107: 금 펌퍼
108: VCSEL 칩 M: 표면 플라즈몬 그래이팅 패턴100: silicon substrate 101: lower cladding silica
102: silica for core 103: copper
104: graphene 105: upper cladding silica
106: electrode 107: gold pump
108: VCSEL chip M: Surface plasmon grating pattern
Claims (1)
상기 코어용 실리카에 대한 패터닝 및 식각에 의해서 광송신 집적모듈의 구성품을 갖는 코어용 실리카가 상기 하부 클래딩용 실리카의 위에 만들어지는 과정;
상기 코어용 실리카로 만들어진 PLC(Planar Lightwave Circuit)에 연결되도록 상기 하부 클래딩용 실리카의 일부분의 상면에 구리가 증착되는 과정;
상기 구리의 위에 그래핀이 적층되는 과정;
상기 하부 크래딩용 실리카의 전면적에 걸쳐서 상부 클래딩용 실리카가 형성되는 과정;
상기 구리 위의 상기 그래핀이 일부분 노출되고, 상기 그래핀의 타부분 위에 표면 플라즈몬 그래이팅 패턴이 노출 및 형성되는 과정; 및
상기 표면 플라즈몬 그래이팅 패턴의 주변에 전극 및 금 범퍼(Au bumper)를 형성하여 VCSEL 칩을 상기 표면 플라즈몬 그래이팅 패턴 위에 전기적으로 통전 가능하게 실장하는 과정;을 포함하는 것
인 그래핀 보호 구리를 적용한 광송신 집적모듈의 제작 방법.Sequentially stacking the lower cladding silica and the core silica on the silicon substrate;
A process in which silica for a core having the components of the optical transmission integration module is formed on the silica for lower cladding by patterning and etching for the silica for core;
Depositing copper on the upper surface of a part of the silica for lower cladding so as to be connected to PLC (Planar Lightwave Circuit) made of the silica for core;
Depositing graphene on the copper;
Forming an upper cladding silica over the entire surface of the lower cadding silica;
A step of exposing and forming the surface plasmon grating pattern on another portion of the graphene, the graphen on the copper being partially exposed; And
And a step of forming an electrode and a gold bumper around the surface plasmon grating pattern so that the VCSEL chip is electrically energetically mounted on the surface plasmon grating pattern
A method for fabricating an optical transmission integrated module employing phosphorous protective copper.
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- 2016-05-03 KR KR1020160054506A patent/KR20160134498A/en unknown
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