KR970011528B1 - 이방성 식각과 기판접합에 의한 광분할기 및 제작방법 - Google Patents

Abstract

없음.

Description

이방성 식각과 기판접합에 의한 광분할기 및 제작방법

제1도는 본 방법에 의하여 제작된 광분할기의 개략적 구조.

제2도는 본 방법에 의한 광분할기의 제작 공정도.

제3도는 본 방법에 의한 기둥구조를 갖는 광분할기의 제작 공정도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

101,201,204,301,302,307 : 기판102,103 : 광분할기

104,312 : 기둥구조

200,304 : 파라미드형 식각구멍202,305 : 광반사층

203,306 : 증착층205,311 : 광반사면

303 : 기둥구조 형성용 공간308 : 접합계면

309 : < 410> 방향기판이 제거된 부분

310 : <110> 방향기판이 제거된 부분.

본 발명은 기판의 이방성 식각과 기판접합 기술을 이용하여 광을 여러방향으로 분할시킬 수 있도록 하는 이방성 식각과 기판접합에 의한 광분할기 및 제작방법에 관한 것이다.

광신호를 여러방향으로 분리시켜 내보낼 수 있는 광분할기는 광통신 기술에 있어서 주요한 요소이다.

또한, 기판상이나 회로상에서 광신호의 처리를 위해서도 광분할기는 매우 유용하다.

본 발명은 이와같은 광분할기 및 제작방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명에서 광분할을 위한 네 광반사면은 기판의 이방성 식각에 의해 제작된다.

즉 각 면과 바닥면의 각도는 이방성 식각에 의하여 식각되는 기판의 방향에 의해 결정된다.

예를들어, <100> 기판을 이방성 식각하였다면 거울면은 바닥면과 54.7°를 이루고, <410> 기판을 이방성 식각하였다면 거울면은 바닥면과 45.56°를 이룬다.

첨부도면 제 1 도의 좌측은 본 발명에서 구현하고자 하는 광분할기의 개략적 모양을 보여주고 있는 일 실시예로서, 네면의 광반사면을 갖는 광분할기 구조를 보여주고 있다.

네 광반사면을 갖는 피라미드형의 광분할기(102)의 상부 꼭지점으로 광신호가 들어오면, 광신호는 광분할기에서 넷으로 분리되어 전달된다.

광반사면의 갯수와 광반사면과 기판이 이루는 각도는 사용되는 식각용액과 기판의 결정방향을 이용하여 결정한다.

예를들어, 광반사면과 기판이 이루는 각도를 54.7°로 하고자 하면 <100> 기판을, 45℃로 하고나 하면 <410> 기판을 KOH로 식각하게 된다.

<100> 기판을 사용하여 광반사면이 기판과 54.7°를 이루면 반사된 광신호는 기판에 평행하게 진행하지 않으므로 일정거리에서는 기판에 닿게 된다.

제 2 도는 광분할기의 제작공정도로서 바닥면과 45°를 이루며 기둥 구조가 없는 광분할기를 제작하는 공정을 개략적으로 보여준다.

Si 기판(201)은 KOH에 의해 이방성으로 식각되며 바닥면과 45°인 측면이 드러나면서 식각이 중지되는 <401> 방향의 기판을 선택한다. 질화막이나 산화막을 식각보호 마스크로 하여 식각용액 KOH로 <410> 기판(201)을 이방성 식각하면, 바닥면과 45.56°를 이루는 피라미드 식각구멍(200)이 형성된다< (가)도 참조>.

필요에 따라 (나)도와 같이 적절한 광반사층(202)을 형성하고 (다)도와 같이, 기판접합을 위해 표면을 평탄화시키기 위한 증착층(203)을 형성한다.

표면평탄화를 위해서는 다결정 규소층이나 여러가지 산화막 등이 이용될 수 있다.

증착층(203)은 기판접합을 위해 표면이 충분히 평탄화되도록 연마한 다음 (라)도와 같이 동일한 방향의 기판(204)을 평탄화층(203)에 접합시키고, 기판(201)을 제거하면 (마)도와 같이 광반사면(205)을 갖는 광분할기가 구현된다.

또한, 본 발명의 다른 실시예로서 분리된 광신호와 기판간 거리를 변경시키려면, 광분할기를 기둥구조에 구현하고 기둥구조의 높이를 변경시켜 제작하면 된다.

제 1 도에서와 같이 광분할기(103)는 기둥구조(104) 위에 위치하므로 기둥구조(104)의 높이를 변화시키면 분할된 빔과 기판간의 거리를 변경시킬 수 있다.

제 3 도는 광분할기를 기둥끝에 구현하여 광반사면과 기판간 거리를 임의로 변경할 수 있는 광분할기의 제작공정을 개략적으로 보여준다. (가)와 같이 <410> 방향의 Si 기판(301)과 <110> 방향의 Si 기판(302)을 접합시킨다.

즉, 방향이 다른 기판을 접합하여 한 기판이 식각된 후 다음 기판의 식각보호 마스크로 작용하도록 하는 것이다.

상기 기판접합후 불산-질산-초산 혼합용액에 의해 고농도의 기판만을 선택적으로 제거되도록 한다.

또다른 방법은 기판접합후 에틸렌다이아민 피로카테콜(Ethylenediamine pyrocathecol)(EDP) 용액에 의하여 저농도의 기판만을 선택적으로 제거되도록 할 수도 있다.

일예로서, KOH 용액을 이용하여 <110> 방향의 기판(302)을 식각하면, (나)도와 같이 측면은 <110> 방향의 면이 드러나 식각이 진행되지 않으므로 표면과 수직인 기둥구조 형성용 공간(303)의 식각이 진행된다.

여기서 구현된 공간은 최종 구조에서 광분할구조의 기둥이 된다.

식각을 계속 진행시키면 <410> 방향의 기판(301)이 식각되는데, 상기 <410> 방향의 기판(301)은 KOH 용액에 의하여 (다)와 같이 피라미드형 식각구멍(304)으로 식각이 진행된다.

결과적으로 이방성 식각이 진행되어 바닥면과 45.56°를 이루는 피라미드 식각구멍(304)이 구현된다.

기판(301)에 구현된 피라미드 각 면은 최종구조에서 광반사면(311)이 된다.

광반사면(311)의 광반사율을 향상시키기 위하여, (라)도와 같이 적절한 광반사물질(305)을 도포한다.

다음 구현된 구조와 기판(307)을 접합시키기 위해, 표면을 평탄화시키기 위한 증착층(306)을 증착하고 연마에 의하여 접합이 가능하도록 (마)도와 같이 표면을 평탄화시킨다.

표면 평탄화를 위해 증착되는 층으로는 다결정 규소층이나 여러가지 산화막 등이 고려될 수 있다.

(바)도와 같이 기판(307)을 평탄화층에 접합시킨 다음 (사)도와 같이 기판(301)을 제거하고 기판(302)을 제거하면, (아)와 같이 광반사면(311)과 기둥구조(312)를 갖는 광분할기가 구현된다.

이와같은 공정에 의해 제작된 본 발명은 들어오는 광신호를 광반사면(205)(311)에 의하여 방향을 변화시키는 것으로서 하나의 광신호를 여러 광반사면(205)(311)에서 반사시켜 각 방향으로 분리시키게 되며, 특히 광반사면이 기판에 대해 45°의 각도를 형성하면 기판에 수직으로 들어오는 광신호는 각 방향으로 분리되어 기판에 평행하게 진행되도록 한다.

또한 광반사면과 기판간의 각도를 조절하여, 기판에 수직으로 들어오는 광신호를 분리하고 기판과 임의의 각으로 진행되도록 할 수도 있다.

또한, 타 실시예로서 광반사면을 기둥구조상에 제작하여 반사면에서 나뉘어진 광신호와 기판간의 거리를 변경시킬 수 있다.

이상 살펴본 바와 같이 본 발명에서는 광통신 기술에 있어서 광신호를 여러 방향으로 분리시킬 수 있는 광분할기를 제작함에 있어 KOH가 규소기판 방향에 따라 식각특성이 다른 것을 이용하여 기판을 식각하는 것으로서 광신호 처리에서 들어오는 광신호를 분할시켜 내보낼 수 있는 구조를 갖는 소형의 광분할기를 제작할 수 있다.

Claims (5)

1. <410> 방향의 Si 기판(201)을 식각용액 KOH에 의해 이방성 식각하여 기판의 바닥면과 소정의 각도를 이루는 피라미드형 식각구멍(200)을 형성하는 제 1 공정과 ; 상기 식각구멍(200) 상면에 광반사효율을 높이기 위해 광반사층(202)을 형성한 후 그 위에 기판 접합을 위해 표면을 평탄화시키기 위한 증착층(203)을 형성하는 제 2 공정과 ; 상기 증착층(203)을 평탄화시키기 위해 연마한 후 그 위에 상기 기판(201)과 동일한 방향의 기판(204)을 접합시키는 제 3 공정과 ; 및 광반사면(205)을 갖도록 상기 기판(201)을 제거하는 제 4 공정으로 제작되는 것을 특징으로 하는 이방성 식각과 기판접합에 의한 광분할기 제작방법.
2. 기판 위에 증착층이 접합되고, 그 증착층의 소정 부위가 돌출형성되어 꼭지점으로부터 입사되는 광신호를 4방향으로 분할시키도록 바닥면에 대해 소정의 경사각도를 가지는 4개의 광반사면을 갖는 피라미드 구조로 구성된 것을 특징으로 하는 이방성 식각과 기판접합에 의한 광분할기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 광반사면이 기판에 대해 45°의 각도를 이루도록 형성하여, 기판에 수직으로 들어오는 광신호를 각 방향으로 분리하고 기판에 평행하게 진행되도록 하는 것을 특징으로 하는 이방성 식각과 기판접합에 의한 광분할기.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 광분할기 밑면에 상기 광반사면에서 나뉘어진 광신호와 기판간의 거리를 변경시킬 수 있도록 기둥구조가 더 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 이방성 식각과 기판 접합에 의한 광분할기.
5. <410> 방향의 Si 기판(301)과 <110> 방향이 Si 기판(302)을 접합시키는 제 1 공정과 ; 상기 기판 접합후 상기 Si 기판(302)을 KOH 용액을 이용하여 식각하여 표면과 수직인 기둥구조 형성용 공간(303)을 형성하는 제 2 공정과 ; 상기 공간(303)에서 드러난 상기 기판(301)을 계속 식각하여 상기 Si 기판(302)에 대해 45°의 각도를 이루는 광반사면인 피라미드형 식각구멍(304)을 형성하는 제 3 공정과 ; 상기 제 3 공정의 결과물 전면에 광반사율을 향상시키기 위해 광반사 물질(305)을 도포한 후 기판을 접합시키기 위해 표면을 평탄화하기 위한 증착층(306)을 증착하고 그 증착층의 표면을 연마에 의해 평탄화시키는 제 4 공정과 ; 및 상기 평탄화된 증착층(306) 위에 기판(307)을 접합시키고 상기 기판(301,302)를 제거하는 제 5 공정으로 이루어져, 기둥구조 위에 광분할기가 형성된 것을 특징으로 하는 이방성 식각과 기판접합에 의한 광분할기 제작방법.