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후면 InP 렌즈 집적형 pin-PD 소자 제작 기술

키워드

기술개요

“데이터센터용 통신용량 증대를 위한 저전력 On-Board 집적 400Gbps 광송수신 엔진 기술 (실행과제번호: 18HB2910, 19HB2110, 20HB1810)” 사업과, “800G 광트랜시버용 광원 및 평가보드 기술 개발 (실행과제번호: 21HK1820)” 사업으로 개발된 연구 결과물인 “후면 InP 렌즈 집적형 pin-PD 소자 제작 기술“을 수요 업체에 이전하고자 함

기술이전 목적 및 필요성

- 데이터센터 네트워크, 가입자망, 모바일망 프론트홀 등에서 광트랜시버 모듈 부품의 수요가 급격히 증가하고 있으며 대부분 25Gbps 이상의 초고속통신을 기반으로 발전하고 있음
- InGaAs 물질을 신호 광의 흡수층으로 사용하는 pin-PD는 이러한 광트랜시버 모듈의 광수신단 부품 제작시 반드시 사용되어야 하는 핵심 소자임
- 본 기술이전은 초고속 광트렌시버 제작의 핵심부품인 초고속 pin-PD의 설계 및 제작 기술의 기술이전을 통해 사업화 지원을 목적으로 함
- PD 소자의 수광구조는 광흡수층의 측면에서 신호 광이 입사되는 측면 입사형과 광흡수층의 표면을 향해 신호 광이 입사되는 표면 입사형으로 구분됨
- 표면 입사형의 경우, 신호 광의 수신을 용이하게 하기 위해, 아래 그림 1과 그림 2에서와 같이 PD 소자의 후면에 InP 재질의 볼록 렌즈를 형성하는 경우가 있음
- 이러한 후면 InP 렌즈 집적형 pin-PD 소자 칩을 생산/판매하는 업체는 스위스 Albis, 미국 MACOM, 일본 Kyocemi 사 등이 있으며, 국내에서는 ㈜우리로 업체가 유일함
- ETRI에서는 “데이터센터용 통신용량 증대를 위한 저전력 On-Board 집적 400Gbps 광송수신 엔진 기술(실행과제번호: 18HB2910, 19HB2110, 20HB1810)” 사업과, “800G 광트랜시버용 광원 및 평가보드 기술 개발 (실행과제번호: 21HK1820)” 사업을 진행하여 기존 기술과 매입형 볼록 렌즈 형성 공정에서 차별성이 있는 “후면 InP 렌즈 집적형 pin-PD 소자 제작 기술“을 개발하였으며, 이러한 기술에 관심이 있는 수요 업체에 개발 기술을 이전하고자 함

기술의 특징 및 장점

기술 이전하고자 하는 “후면 InP 렌즈 집적형 pin-PD 소자 제작 기술“에 있어서 소자의 전면부에 존재하는 pin-PD 소자의 다층 에피 성장막 구조는 ETRI 고유의 구조를 적용하였으며, 소자 후면부에 존재하는 매입형 InP 볼록 렌즈 형성 공정은 그림 3의 공정 순서 개념도에서와 같이 기존 기술과 차별성이 있음

기술의 성숙도

단계 : 6

활용방안 및 기대성과

- ETRI에서 개발한 “후면 InP 렌즈 집적형 pin-PD 소자 기술”을 적용하여 제작된 PD 소자 칩은 그림 4에서와 같이 광통신용 광송수신 엔진 모듈 제작시 광수신단 구성 부품으로 사용됨

- 기술이전 기대효과로는 국내 광통신용 pin-PD 소자 칩 제작 업체의 경쟁력 강화와 국내 광트랜시버 제작 업체의 하이앤드 pin-PD 소자 칩의 수급 안정성 확보를 들 수 있음

기술이전 내용 및 범위

- 후면 InP 렌즈 집적형 pin-PD 소자의 설계 / 제작 / 평가 기술
- 기술이전할 PD 소자의 특성
- 3dB OE-Bandwidth : 40 GHz 이상
- Responsivity : 0.8 A/W 이상 @ 1310nm
- Dark Current : 50 nA 이하 @ -3V
- Capacitance : 55 fF이하 @ -3V
- Radius of Curvature of InP Convex Lens : 100 μm 이하
- 출원 특허 통상 실시권 및 기술 문서 제공
- 소자 설계 / 제작 / 평가 관련 기술 교육 진행