KR100763115B1 - 섬유 정렬 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나 이상의 광 디바이스와 하나 이상의 기판-소유 광섬유를 수동 정렬시키기 위한 디바이스에 관한 것이다. 기판은 매립된 에칭 정지 기판으로 패터닝된다. 그 후, 기판이 에칭되어 U-그루브의 패턴을 제공하는데, 상기 그루브의 깊이는 에칭 정지 층 위에 놓이는 재료의 두께에 대응하고, 상기 그루브의 기판 상의 위치는 광 디바이스와 관련하여 정렬된다. 광섬유는 U-그루브에 배치되어 고정된다. 또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 디바이스에 관한 것이다.

광섬유, 에칭 정지 기판, 그루브, 광 디바이스

Description

섬유 정렬 구조물{A FIBRE ALIGNING STRUCTURE}

본 발명은 청구항 1과 청구항 6의 각 전제부에 따른 방법 및 디바이스에 관한 것이다.

광 소자는 생산하는데 비용이 많이 든다. 이러한 비용의 상당한 부분은 광 소자가 허용한계 요건이 큰 광 접속부를 가지고 있다는 사실에 의해 발생된다. 높은 정밀도; 광 칩에 대해서 약 1/1000 mm 정도의 정밀도로 광섬유를 위치시키는 것이 필요하다.

이것은 통상적으로 소위 능동 정렬에 의해 행해지는데, 여기서 전류가 광 칩에 인가되어 상기 칩이 빛을 발생시키고, 상기 빛이 차례로 광섬유에 입사(launch)된다. 입사 최대치는 섬유 내로 입사되는 광을 측정하는 동시에, 섬유를 극도로 소량씩 증가시킴으로써 결정될 수 있다. 그 후, 섬유는 이 최대 위치에 고정된다. 상기 방법은 복잡하고, 힘들며, 정교한 기계적 구성 부품을 상당히 필요로 한다.

비용 절감을 위한 노력에 있어서, 대안 정렬 방법인, 소위 수동 정렬이 점점 더 많이 사용되고 있다. 이 방법의 하나의 독특한 특징은 광칩이 정렬 프로세서 동안 에너지가 공급(energise)되는 것이 아니라, 미리 결정되고 양호하게 규정된 위치에서 공통 캐리어 상의 광섬유와 함께 고정된다는 것이다. 캐리어(carrier)는 통상적으로 실리콘으로 구성되어 있으며, 광칩 및 광섬유의 위치 결정을 용이하게 하기 위한 마이크로기계적인 구조를 가지고 있다.

일본국 특허 출원 JP 09281360에는 V-그루브에 배치된 다수의 광섬유를 포함하는 구조가 설명되어 있는데, 여기서 섬유는 발광 소스와 관련하여 정렬된다.

이 해결방법과 관련된 하나의 문제점은 희망하는 그루브 기하구조를 달성하기 위하여 실리콘 디스크의 결정 방향이 정확하게 결정되어야 한다는 것이다.

본 발명의 목적은 상기 문제점을 적어도 감소시키는 것이다.

본 발명은 청구항 1의 특징부에 따른 방법, 및 청구항 6의 특징부에 따른 디바이스로 상기 문제점을 처리한다.

본 발명에 의해 제공되는 하나의 장점은 실리콘 디스크가 결정 방향과 무관하게 패터닝될 수 있다는 것이다.

본 발명에 의해 제공되는 다른 장점은 침해성 습식 화학 제품이 이용되지 않기 때문에, U-그루브가 프로세스에서 늦게 제조될 수 있다는 것이다. 이로 인해, 프로세스 스퀀스의 자유도 및, 프로세스 단계 사이의 호환성이 강화되며, 수율이 또한 증가된다. 본 발명에 의해 제공되는 또 다른 장점은 U-그루브가 그루브 폭 및 길이에 대해서 고 정밀도로 에칭될 수 있고, U-그루브의 벽이 기판 표면에 대해 수직이라는 것이다.

본 발명에 의해 제공되는 또 다른 장점은 그루브가 본질적으로 수직인 벽 및 상기 기판 표면과 평행한 평면에서의 그루브의 기하구조에 무관하게, 상기 기판 표면에 본질적으로 평행한 그루브 바닥 면으로 제조될 수 있다는 것이다.

이제, 본 발명은 바람직한 실시예, 및 첨부 도면을 참조로 상세하게 기술된다.

도 1은 전술된 본 발명의 디바이스의 한 실시예를 도시한 도면.

도 1은 기판(10), 레이저 어레이(60), 에칭된 U-그루브(22, 24 및 26), 땜납 표시기(30), 전극(50), 및 땜납 접속부(40)를 포함하는 본 발명의 디바이스의 실시예를 도시한다. 도시된 경우에서, 기판은 실리콘 기판이며, 어떤 결정학적인 방향에서든 간에 상부를 향하는 기판의 평활 면과 평행할 수 있다. 에칭 정지 층(etching stop layer)은 실리콘 기판에 매립된다. 도시된 경우에, 에칭 정지 층은 이산화 규소(SiO₂) 층으로 구성되어 있다. 에칭 정지 층 상의 순 실리콘 두께는 기판에서 에칭된 U-그루브의 희망하는 깊이에 따른다.

기술된 실시예에서, 서로 평행한 4개의 U-그루브(22)가 기판에서 에칭되며, 레이저 어레이(60)에 관련하여 정렬된다. 광섬유는 상기 그루브에 도포된다. 섬유는 자신이 레이저 어레이의 위치에 관련하여 정렬된다는 사실 및 U-그루브의 폭과 깊이가 섬유 치수에 정확히 적응된다는 사실 때문에, U-그루브에 수동적으로 정렬될 수 있다. 3개의 횡방향 트랜치(24)는 상기 U-그루브와 직각으로 에칭된다. 이러한 트랜치(24)는 광섬유를 고정시킬 때 아교(glue)를 U-그루브(22) 사이에 분포시키는 기능을 한다. 부가적인 트랜치(26)는 상기 그루브의 단부에서 섬유-수용 U-그루브(22)와 관련하여 수직으로 에칭된다. 이러한 부가적인 트랜치는 나머지 아교용 리셉터클(receptacle)로서 기능을 한다. 아교를 섬유의 광 접촉 표면, 또는 레이저 단면 상에 고정하는 것은 상당히 바람직하지 않다. 섬유 및 섬유가 배치된 U-그루브의 각 표면 사이의 아교에 작용하는 캐필러리(capillary) 힘은 아교가 광섬유의 단부까지 바로 이동할 수 있도록 하는 크기로 이루어질 수 있다. 상기 광섬유를 수용하는 U-그루브(22)의 단부에 횡방향의 아교-제지 트랜치(26)가 존재하므로, 섬유의 단부의 임계 영역에서 캐플러리 힘이 감소되거나 제거되어, 아교가 섬유의 광 접촉 표면을 오염시키는 위험을 감소시킨다.

U-그루브는 건식 에칭법에 의해 에칭된다. 본 경우에 이용된 방법은 표면 기술 시스템(STS) 중 심층 반응 이온 에칭 프로세스(DRIE), 바람직하게는, 이방성 실리콘 에칭 프로세스(ASE)이다.

납땜 표시기(30)는 납땜 품질을 판단하는 기능을 하며, 땜납 접속부(40)를 통하여 레이저 어레이를 기판상에 정렬시키면서 땝납이 용해될 시에 더 효과적이다. 기판 상에 배열된 전극(50)은 상기 어레이(60) 내의 레이저에 전류를 공급하는데 이용된다.

광섬유 수용 U-그루브(22), 횡방향 트랜치(24) 및, 아교 리셉터클(26)이 건식 에칭되기 때문에, 에칭 프로세스는 언제든지 수행될 수 있고, 바람직하게 가능하면 늦게, 예를 들어, 땜납 도금 후에 수행되어, 기판 표면 상에 표시된 기하구조의 변화가 프로세스에서 늦게 실현되고, 남아있는 프로세스 단계에서 가능한 문제를 최소로 발생시킨다. 매립된 이산화규소 층은 웨이퍼 전체에 걸쳐 1/1000mm보다 클 수 있는 정확도로 에칭된 U-그루브의 깊이를 규정한다. U-그루브는 웨이퍼 전체에 걸쳐 최상위 실리콘 층과 동일한 깊이를 가지며, 그 깊이는 상기 층의 두께 변화에 대응하여 변한다.

표면이 기판 표면과 관련하여 기울어지는 에칭된 V-그루브와 달리, U-그루브의 벽이 기판 표면에 대해서 수직이기 때문에, 섬유는 양호하게 규정된 정지에 대해 이동됨으로써, 섬유가 예를 들어, 레이저에 더욱 효율적으로 결합될 수 있다.

본 발명은 예로서 설명된 실시예로 제한되는 것이 아니라, 이하의 청구 범위 사상 내에서 변형될 수 있다.

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Claims (9)

1. 하나 이상의 광 디바이스와 하나 이상의 기판-소유(substrate-carried) 광섬유를 수동 정렬시키는 방법에 있어서:

   매립된 에칭 정지 층을 포함하는 기판을 패터닝하는 단계;

   수직 벽 및 수직 단부 면을 갖는 U-그루브 패턴을 생성하도록 상기 기판을 에칭하는 단계로서, 상기 U-그루브 패턴은 제1 U-그루브 및 두 개 이상의 제2 U-그루브를 포함하고, 상기 두 개 이상의 제2 U-그루브는 상기 제1 U-그루브의 길이를 따라, 그리고 상기 제1 그루브에 직각으로 형성되며, 상기 U-그루브의 패턴의 깊이는 상기 에칭 정지 층 위에 놓이는 재료의 두께에 대응하고, 상기 기판 상에서의 상기 U-그루브의 패턴의 위치는 상기 광 디바이스에 대해서 정렬되는, 상기 기판 에칭 단계;

   아교 리셉터클을 제공하도록 상기 제1 U-그루브의 단부에서 직각 U-그루브를 에칭하는 단계로서, 상기 제1 U-그루브의 단부에서의 상기 직각 U-그루브는 상기 두 개 이상의 제2 U-그루브와 실질적으로 평행한, 상기 수직 U-그루브 에칭 단계; 및

   상기 광섬유를 상기 제1 U-그루브에 배치하고, 상기 섬유를 상기 제1 U-그루브에 고정시키는 단계를 포함하는 하나 이상의 기판-소유 광섬유 수동 정렬 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 U-그루브의 단부에서의 수직 표면에 접촉하도록 상기 광섬유의 단부 면을 미는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하나 이상의 기판-소유 광섬유 수동 정렬 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 광 디바이스는 레이저인 것을 특징으로 하는 하나 이상의 기판-소유 광섬유 수동 정렬 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 에칭 정지 층이 매립되는 기판은 실리콘 온 인슐레이터 (SOI) 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 하나 이상의 기판-소유 광섬유 수동 정렬 방법.
5. 기판 상에 배치되어, 하나 이상의 광 디바이스와 정렬된 하나 이상의 광섬유를 포함하는 디바이스에 있어서:

   상기 광섬유는 제1 U-그루브에 배치되어 고정되고, 상기 그루브의 벽 및 단부 면은 기판 표면에 대해서 본질적으로 수직이며, 상기 그루브의 바닥 면은 에칭되지 않은 기판 표면과 본질적으로 평행하며, 두 개 이상의 제2 U-그루브가 상기 제1 U-그루브의 길이를 따라, 그리고 상기 제1 U-그루브에 직각으로 배열되며, 직각 U-그루브는 상기 제1 U-그루브의 단부에 제공되어 아교 리셉터클을 형성하며, 상기 제1 U-그루브의 단부에서 제공된 U-그루브는 상기 두 개 이상의 제2 U-그루브에 실질적으로 평행한 하나 이상의 광섬유를 포함하는 디바이스.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 광섬유의 한 단부 면은 상기 제1 U-그루브의 단부에서 본질적으로 수직인 표면에 접촉되도록 이동되는 것을 특징으로 하는 하나 이상의 광섬유를 포함하는 디바이스.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 광 디바이스는 레이저인 것을 특징으로 하는 하나 이상의 광섬유를 포함하는 디바이스.
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