KR100224882B1 - Vertical cavity surface emitting laser and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

표면광 레이저 제조방법이 개시되어 있다.A method for producing a surface light laser is disclosed.

이 개시된 표면광 레이저 제조방법은, 기판을 준비하고, 반도체물질층을 교번 적층하여 제1반사기층을 형성하는 단계와; 제1반사기층의 상면 일부를 식각하는 단계와; 제1반사기층의 식각되지 않은 층을 이루는 일 반도체물질층을 산화시켜 산화층을 형성하는 단계와; 제1반사기층 상에 제1전극층을 증착 형성하는 단계와; 제1반사기층 상에 활성층을 형성하는 단계와; 활성층 상에 두 반도체물질층을 교번 적층하여 제2반사기층을 형성하는 단계와; 제2반사기층의 상면 일부를 식각하여 콘택면을 형성하는 단계와; 제2반사기층의 식각되어 일부분이 제거된 층을 산화시키는 단계와; 제2반사기층의 콘택면 상에 제2전극층을 증착 형성하는 단계;를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.The disclosed surface light laser manufacturing method includes the steps of preparing a substrate and alternately stacking semiconductor material layers to form a first reflector layer; Etching a portion of the upper surface of the first reflector layer; Oxidizing one semiconductor material layer forming an unetched layer of the first reflector layer to form an oxide layer; Depositing a first electrode layer on the first reflector layer; Forming an active layer on the first reflector layer; Alternately stacking two semiconductor material layers on the active layer to form a second reflector layer; Etching a portion of the upper surface of the second reflector layer to form a contact surface; Oxidizing the etched and partially removed layer of the second reflector layer; And depositing and forming a second electrode layer on the contact surface of the second reflector layer.

Description

표면광 레이저 제조방법{Vertical cavity surface emitting laser and manufacturing method thereof}Surface cavity laser and manufacturing method

본 발명은 표면광 레이저(VCSEL: vertical cavity surface emitting laser) 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 전류주입이 용이하고, 단파장 광을 출사할 수 있도록 된 구조가 개선된 표면광 레이저 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL), and more particularly, to a method for manufacturing a surface light laser having an improved structure for easily injecting current and emitting short wavelength light. .

일반적으로 표면광 레이저는 모서리 발광레이저와는 달리 반도체 물질층의 적층방향으로 원형에 가까운 가우시안빔을 출사하므로, 출사광의 형상 보정을 위한 광학계가 불필요하다. 그리고, 그 크기를 작게 할 수 있으므로, 하나의 반도체 웨이퍼 상에 복수개의 표면광 레이저가 집적 가능하다. 따라서 이차원 배열이 용이하다. 이러한 이점으로 인해, VCSEL은 전자계산기, 음향 영상기기, 레이저 프린터, 레이저 스캐너, 의료장비 및 통신분야등 광응용 분야에서 널리 응용될 수 있다.In general, since the surface light laser emits a Gaussian beam close to a circular shape in the stacking direction of the semiconductor material layer unlike the edge emitting laser, an optical system for shape correction of the emitted light is unnecessary. And since the size can be made small, a plurality of surface light lasers can be integrated on one semiconductor wafer. Therefore, two-dimensional array is easy. Due to these advantages, the VCSEL can be widely applied in optical applications such as electronic calculators, acoustic imaging devices, laser printers, laser scanners, medical equipment, and communication fields.

도 1은 종래 표면광 레이저를 도시한 것이다. 이 표면광 레이저는 기판(12)과, 이 기판(12) 위에 순차로 형성된 제1반사기층(13), 활성층(14), 제2반사기층(16) 및 상부전극층(17) 그리고, 상기 기판(12)의 하부면에 부착된 하부전극층(11)으로 이루어져 있다.1 shows a conventional surface light laser. The surface light laser includes a substrate 12, a first reflector layer 13, an active layer 14, a second reflector layer 16 and an upper electrode layer 17 sequentially formed on the substrate 12, and the substrate. And a lower electrode layer 11 attached to the lower surface of the 12.

상기 기판(12)은 n형 불순물을 함유하는 반도체물질 예를 들면, n형으로 도핑된 Ga`As~등으로 되어 있다. 상기 제1반사기층(13)은 상기 기판(12) 상에 형성되어 있으며, 상기 기판(12)과 같은 형의 불순물 예를 들면, 조성이 다른 n형 Al_x `Ga_1-x `As~가 교대로 20 내지 30층 적층되어 이루어진다. 이 제1반사기층(13)은 전체적으로 대략 99.9% 이상의 높은 반사율을 가지며, 상기 활성층(14)에서 레이징 된 광중 일부 광을 투과시킨다. 상기 제2반사기층(16)은 상기 제1반사기층(13)과 반대형의 불순물을 함유하는 같은 종류의 불순물 반도체 물질로 되어 있다. 즉, 활성층(14) 상에 조성이 다른 p형 Al_x `Ga_1-x `As~가 교대로 적층되어 이루어진다. 이 제2반사기층(16)은 상기 활성층(14)에서 레이징 된 광이 출사될 수 있도록 상기 제1반사기층(13) 보다는 반사율이 낮은 대략 99.6%의 반사율을 가진다. 또한, 상기 제1반사기층(13) 및 제2반사기층(16)은 각각 외부전원과 접속된 상기 하부전극층(11)과 상부전극층(17)을 통해 인가되는 전압에 의하여 상기 활성층(14) 쪽으로 전자와 정공의 흐름을 유도한다. 상기 활성층(14)은 전자와 정공의 재결합으로 인한 에너지 천이에 의하여 광을 발생시킨다.The substrate 12 is made of a semiconductor material containing n-type impurities, for example, Ga`As ~ or the like doped with n-type impurities. The first reflector layer 13 is formed on the substrate 12, and impurities of the same type as the substrate 12, for example, n-type Al_x `Ga_1-x` As ~ having different compositions alternately. 20 to 30 layers are laminated. The first reflector layer 13 has a high reflectance of approximately 99.9% or more as a whole, and transmits some of the light that is lasered in the active layer 14. The second reflector layer 16 is made of the same kind of impurity semiconductor material containing impurities of the opposite type to the first reflector layer 13. In other words, p-type Al_x `Ga_1-x` As ~ having different compositions are alternately stacked on the active layer 14. The second reflector layer 16 has a reflectance of approximately 99.6%, which is lower than that of the first reflector layer 13, so that the light emitted from the active layer 14 can be emitted. In addition, the first reflector layer 13 and the second reflector layer 16 respectively face the active layer 14 by a voltage applied through the lower electrode layer 11 and the upper electrode layer 17 connected to an external power source. Induce the flow of electrons and holes. The active layer 14 generates light by energy transition due to recombination of electrons and holes.

상기 상부전극층(17)에는 상기 제2반사기층(16)을 투과하는 출사광이 통과할 수 있도록 윈도우(18)가 형성되어 있다. 이 상부전극층(17)은 외부 전원과의 전기전달이 용이하도록 높은 전기전도도를 가지는 금속으로 되어있다. 상기 상부전극층(17)과 상기 하부전극층(11) 사이에 전원이 인가되어 상기 표면광 레이저의 내부로 전류가 흐르게 된다.The upper electrode layer 17 is provided with a window 18 so that the outgoing light passing through the second reflector layer 16 can pass therethrough. The upper electrode layer 17 is made of a metal having high electrical conductivity to facilitate electrical transfer with an external power source. Power is applied between the upper electrode layer 17 and the lower electrode layer 11 so that a current flows into the surface light laser.

상기 윈도우(18)에서 출사되는 광출력을 향상시키기 위하여 상기 윈도우(18)의 저면을 제외한 상기 제1반사기층(13)과 활성층(14) 내부에 이온주입 또는 양성자 주입에 의하여 전류제한층(15)이 형성되어 있다. 이 전류제한층(15)은 표면광 레이저 내의 전류의 흐름을 제한하여 상기 활성층(14)에서 레이징되어 상기 윈도우(18)로 출사되는 광의 출력을 향상시킨다.In order to improve the light output emitted from the window 18, the current limiting layer 15 is formed by ion implantation or proton injection into the first reflector layer 13 and the active layer 14 except the bottom of the window 18. ) Is formed. The current limiting layer 15 restricts the flow of current in the surface light laser to improve the output of light that is lasered in the active layer 14 and exits the window 18.

여기서, 상기한 표면광 레이저의 발진파장은 상기 활성층(14)의 발광재료에 의해 정해지는 에너지밴드 갭에 의해 결정된다. 즉, 에너지밴드 갭이 증가할수록 발진파장은 짧아진다. 기록매체의 기록밀도를 높이기 위해서는 사용 광원의 단파장화가 요구되며 단파장 레이저를 상온에서 효율적으로 발진시키기 위해서는 높은 반사율과 넓은 파장대역을 지니는 반사기층을 형성하는 것이 중요하다. 반사율과 파장대역은 반사기층을 형성하는 두 물질층의 굴절률차에 비례한다. 따라서, 단파장 예컨대 650nm 파장영역의 레이저를 생성하기 위한 조건으로 Al_x `Ga_1-x `As~와 Al`As~사이의 굴절률 차가 증가시킬 필요가 있다. 이를 위해 상기 두 물질층을 20 내지 30쌍 적층한 채로 상기 Al_x `Ga_1-x `As~의 조성비를 변경함에 의해 굴절률 차를 증가시키는 경우는 그 증가폭에 한계가 있을 뿐만 아니라 상기 저항의 증가에 따른 열적문제가 발생된다.Here, the oscillation wavelength of the surface light laser is determined by the energy band gap determined by the light emitting material of the active layer 14. That is, as the energy band gap increases, the oscillation wavelength is shortened. In order to increase the recording density of the recording medium, short wavelength of the used light source is required, and in order to oscillate the short wavelength laser efficiently at room temperature, it is important to form a reflector layer having a high reflectance and a wide wavelength band. The reflectance and the wavelength band are proportional to the refractive index difference between the two material layers forming the reflector layer. Therefore, it is necessary to increase the refractive index difference between Al_x'Ga_1-x'As and Al'As as a condition for generating a laser of short wavelength, for example, a wavelength region of 650 nm. To this end, if the refractive index difference is increased by changing the composition ratio of Al_x `Ga_1-x` As ~ with 20 to 30 pairs of the two material layers stacked therein, there is a limit to the increase and the increase in the resistance Thermal problems occur.

따라서, 본 발명은 언급한 바와 같은, 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 반사기층 각각의 두 물질층 사이의 굴절률 차를 증가시킴과 아울러 두 물질층의 적층수를 대폭 줄일 수 있도록 된 표면광 레이저 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to overcome the above-mentioned problems, and it is possible to increase the refractive index difference between the two material layers of each of the reflector layers, and to reduce the number of layers of the two material layers significantly. It is another object to provide a manufacturing method.

도 1은 종래의 표면광 레이저의 개략적인 구성을 보인 단면도.1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional surface light laser.

도 2는 본 발명에 따른 표면광 레이저 제조방법에 의해 제조된 표면광 레이저의 개략적인 구성을 보인 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the surface light laser produced by the surface light laser manufacturing method according to the present invention.

도 3a 내지 3i는 본 발명에 따른 표면광 레이저의 제조방법을 설명하기 위해 나타낸 공정도.Figures 3a to 3i is a process diagram shown to explain the manufacturing method of the surface light laser according to the present invention.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

20...기판 30...제1반사기층 31...제1절연층20 ... substrate 30 ... first reflector layer 31 ... first insulating layer

35...제1전도층 36,66...콘택면 37,67...적층면35 First conductive layer 36,66 Contact surface 37,67 Laminated surface

40...활성층 50...전류제한층 60...제2반사기층40 ... active layer 50 ... current limiting layer 60 ... second reflector layer

61...제2절연층 65...제2전도층 70...제1전극층61 ... second insulating layer 65 ... second conductive layer 70 ... first electrode layer

80...제2전극층80 second electrode layer

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 표면광 레이저 제조방법은, 기판을 준비하고, 준비된 기판상에 같은 반도체형의 굴절률이 서로 다른 두 반도체물질을 교번 적층하여 제1반사기층을 형성하는 단계와; 상기 제1반사기층의 상면 일부를 소정 깊이로 식각하여 개구면을 형성하는 단계와; 상기 제1반사기층의 식각되지 않은 반도체물질 중 일 반도체물질층을 산화시켜 산화층을 형성하는 단계와; 상기 개구면 상에 제1전극층을 증착 형성하는 단계와; 상기 제1반사기층 상에 활성층을 형성하는 단계와; 상기 활성층 상에 상기 제1반사기층과 다른 반도체형의 굴절률이 서로 다른 두 반도체물질을 교번 적층하여 제2반사기층을 형성하는 단계와; 상기 제2반사기층의 상면 일부를 소정 깊이로 식각하여 개구면을 형성하는 단계와; 상기 제2반사기층의 식각되어 일부분이 제거된 일 반도체물질층을 산화시켜 산화층을 형성하는 단계와; 상기 제2반사기층의 상기 개구면 상에 제2전극층을 증착 형성하는 단계;를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the method for manufacturing a surface light laser according to the present invention comprises the steps of preparing a substrate and alternately stacking two semiconductor materials having different refractive indices of the same semiconductor type on the prepared substrate to form a first reflector layer. Wow; Etching a portion of the upper surface of the first reflector layer to a predetermined depth to form an opening surface; Oxidizing one semiconductor material layer among the unetched semiconductor materials of the first reflector layer to form an oxide layer; Depositing and forming a first electrode layer on the opening surface; Forming an active layer on the first reflector layer; Forming a second reflector layer by alternately stacking two semiconductor materials having different refractive indices of the first reflector layer and another semiconductor type on the active layer; Etching a portion of the upper surface of the second reflector layer to a predetermined depth to form an opening surface; Forming an oxide layer by oxidizing one layer of the semiconductor material which is partially etched away from the second reflector layer; And depositing and forming a second electrode layer on the opening surface of the second reflector layer.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described embodiments of the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 표면광 레이저의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 기판(20)과, 한 쌍의 제1 및 제2반사기층(30)(60)과, 상기 제1 및 제2반사기층(30)(60) 사이에 위치되며 레이저 광을 생성하는 활성층(40)과, 상기 제1 및 제2반사기층(30)(60)에 전류를 각각 공급하는 제1 및 제2전극층(70)(80)을 포함한다.2 is a cross-sectional view of a surface light laser according to the present invention. As shown, the laser beam is positioned between the substrate 20, the pair of first and second reflector layers 30 and 60, and the first and second reflector layers 30 and 60. The active layer 40 to be generated and the first and second electrode layers 70 and 80 for supplying current to the first and second reflector layers 30 and 60, respectively.

상기 기판(20)은 불순물을 함유하는 반도체물질 예를 들면, n형으로 도핑된 Ga`As~등으로 되어 있다.The substrate 20 is made of a semiconductor material containing an impurity, for example, Ga`As ~ or the like doped with n-type.

상기 제1반사기층(30)은 상기 기판(20) 상에 순차로 적층된 제1절연층(31)과, 제1전도층(35)을 포함한다. 상기 제1절연층(31)은 상기 기판(20)과 같은 형의 반도체물질과 산화물질이 교번 적층되어 형성된다. 즉, 상기 제1절연층(31)은 상호 교번 적층된 반도체물질층(32)과 산화물질층(33)으로 Al_x `Ga_1-x `As~와 Al_2 O_3를 각각 포함한다. 여기서, Al_2 O_3 산화물질층(33)은 AlAs의 산화에 의해 형성되며, 통상의 AlAs 반도체물질을 채용한 경우에 비해 그 굴절률이 대략 절반이상으로 떨어진다. 따라서, 상기 제1반사기층(30)의 일부로 상기한 Al_x `Ga_1-x `As~와 Al_2 O_3를 교번 적층하는 경우, 그 페어수를 대폭 줄임에도 불구하고, 대략 99.9% 이상의 고반사율을 얻을 수 있다. 상기 제1절연층(31)은 그 상부면에 있어서, 상기 활성층(40)과 제2반사기층(60)이 적층되는 적층면(37)과, 그 적층면(37)의 주변에 위치되고 제1전극층(70)이 형성되는 콘택면(36)을 가진다. 상기 제1전도층(35)은 상기 제1절연층(31) 적층면(37) 상에 굴절률이 서로 다른 두 반도체 물질 예컨대, Al_x Ga_1-x As와 AlAs를 교번 적층함에 의해 형성된다. 상기 제1전도층(35)은 상기 제1절연층(31)이 큰 굴절률 차이를 야기하여 높은 반사율을 유지하는 반면, 전기적으로 절연되어 전극층의 통전되지 않는 점을 보완하기 위해 구비된 층이다. 이 제1전도층(35)에 전류를 공급하기 위해 상기 제1절연층(31) 상의 콘택면(36)에는 제1전극층(70)이 형성된다. 상기 제1전극층(70)에 인가된 전압에 의해 전류가 상기 제1전도층(35)을 경유하여, 활성층(40)으로 향하도록 상기 제1전극층(70)이 형성되는 상기 제1절연층(31)의 최상층은 전기가 흐르는 Al_x Ga_1-x As층으로 되어 있거나, AlAs층으로 된 것이 바람직하다.The first reflector layer 30 includes a first insulating layer 31 and a first conductive layer 35 sequentially stacked on the substrate 20. The first insulating layer 31 is formed by alternately stacking a semiconductor material of the same type as the substrate 20 and an oxide material. That is, the first insulating layer 31 includes Al_x `Ga_1-x` As ~ and Al_2 O_3 as alternating semiconductor material layers 32 and oxide layers 33, respectively. Here, the Al_2 O_3 oxide layer 33 is formed by oxidation of AlAs, and its refractive index drops to about half or more as compared with the case of employing a conventional AlAs semiconductor material. Therefore, when the Al_x `Ga_1-x` As ~ and Al_2 O_3 are alternately stacked as part of the first reflector layer 30, a high reflectance of about 99.9% or more can be obtained despite the drastically reduced pair number. have. The first insulating layer 31 has a stacking surface 37 on which the active layer 40 and the second reflector layer 60 are stacked, and is positioned around the stacking surface 37 on the upper surface thereof. It has a contact surface 36 on which one electrode layer 70 is formed. The first conductive layer 35 is formed by alternately stacking two semiconductor materials having different refractive indices, for example, Al_x Ga_1-x As and AlAs, on the stack surface 37 of the first insulating layer 31. The first conductive layer 35 is a layer provided to compensate for the fact that the first insulating layer 31 causes a large difference in refractive index to maintain a high reflectance, while being electrically insulated so that the electrode layer is not energized. The first electrode layer 70 is formed on the contact surface 36 on the first insulating layer 31 to supply current to the first conductive layer 35. The first insulating layer in which the first electrode layer 70 is formed such that a current is directed to the active layer 40 via the first conductive layer 35 by the voltage applied to the first electrode layer 70 ( The uppermost layer of 31) is preferably an Al_x Ga_1-x As layer through which electricity flows, or an AlAs layer.

상기 활성층(40)은 상기 제1반사기층(30)의 제1전도층(35) 상에 적층된다. 이 활성층(40)은 전자와 정공의 재결합에 의한 에너지 천이에 의하여 광을 발생시키는 영역으로 단일 또는 다중 양자-우물 구조 또는 초격자(superlattice) 구조를 가진다.The active layer 40 is stacked on the first conductive layer 35 of the first reflector layer 30. The active layer 40 generates light by energy transition by recombination of electrons and holes, and has a single or multiple quantum-well structure or a superlattice structure.

상기 제2반사기층(60)은 상기 활성층(40) 상에 적층 형성되며, 제2전도층(65)과 제2절연층(61)을 포함한다. 이 제2반사기층(60)은 상기 제1반사기층(30)과 다른 형의 반도체물질층 예컨대, p형 Al_x Ga_1-x As층, AlAs층 그리고, Al_2 O_3층으로 이루어진다. 상기 제2전도층(65)은 상기 활성층(40) 상에 적층형성된 층으로, 그 구조에 있어서, 제1전도층(35)과 동일하다. 즉, Al_x Ga_1-x As층, AlAs층이 복수 페어수 만큼 교번 적층되어 형성되며, 후술하는 제2전극층(80)에 인가되는 전원이 상기 활성층(40)으로 통전되도록 된 층이다. 이 제2전도층(65)은 그 상부에 상기 제2전극층(80)이 결합되는 콘택면(66)과, 상기 제2절연층(61)이 적층되는 적층면(67)을 가진다. 상기 콘택면(66)에는 제2전극층(80)이 적층된다. 상기 제2절연층(61)은 상기 제2반사기층(60)의 페어수를 줄이기 위해 구비된 층으로 실질적으로 상기 제1절연층(31)과 같은 반도체물질로 이루어지므로, 그 자세한 설명은 생략한다.The second reflector layer 60 is stacked on the active layer 40 and includes a second conductive layer 65 and a second insulating layer 61. The second reflector layer 60 is formed of a semiconductor material layer different from the first reflector layer 30, for example, a p-type Al_x Ga_1-x As layer, an AlAs layer, and an Al_2 O_3 layer. The second conductive layer 65 is a layer formed on the active layer 40 in the same structure as the first conductive layer 35. That is, the Al_x Ga_1-x As layer and the AlAs layer are formed by alternately stacking a plurality of pairs, and the power applied to the second electrode layer 80 to be described later is energized to the active layer 40. The second conductive layer 65 has a contact surface 66 on which the second electrode layer 80 is coupled and a stacking surface 67 on which the second insulating layer 61 is stacked. The second electrode layer 80 is stacked on the contact surface 66. The second insulating layer 61 is a layer provided to reduce the number of pairs of the second reflector layer 60 and is substantially made of the same semiconductor material as the first insulating layer 31, and thus a detailed description thereof will be omitted. do.

여기서, 상기 제1반사기층(30)은 n형 반도체물질로 그리고, 상기 제2반사기층(60)은 p형 반도체물질을 예로 들어 설명하였지만, 서로 반대형의 반도체물질로 바뀌어도 무방하다.Here, the first reflector layer 30 is described as an n-type semiconductor material, and the second reflector layer 60 is described as an example of a p-type semiconductor material, but may be changed to semiconductor materials of opposite types to each other.

상기 제1전극층(70)과 제2전극층(80) 각각에 인가되는 전류가 최단경로로 통전됨에 의해 상기 제2반사기층(60)을 투과하여 출사되는 레이저광의 모드특성 열화를 방지하기 위한 수단으로 전류제한층(50)을 더 포함하는 것이 바람직하다.As a means for preventing the deterioration of the mode characteristic of the laser beam transmitted through the second reflector layer 60 by the current applied to each of the first electrode layer 70 and the second electrode layer 80 is supplied through the shortest path. It is preferable to further include a current limiting layer (50).

상기 전류제한층(50)은 상기 활성층(40)의 중앙부를 제외한 일부 영역과, 상기 제1 및 제2전도층(35)(65)의 상기 활성층(40)과 마주하는 일부 영역에 이온주입 또는 양성자 주입에 의해 형성된다.The current limiting layer 50 may be ion implanted into a portion of the active layer 40 except for a central portion thereof and a portion of the first and second conductive layers 35 and 65 facing the active layer 40. Formed by proton injection.

도 3a 내지 도 3i는 본 발명에 따른 표면광 레이저의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.3A to 3I are views for explaining a method of manufacturing a surface light laser according to the present invention.

표면광 레이저 제조방법은, 우선, 도 3a에 도시된 바와 같이, 기판(20)을 준비하고, 준비된 기판(20)상에 서로 굴절률이 다른 두 반도체물질 예컨대, Al_x Ga_1-x As층, AlAs층을 교번 적층하여 제1반사기층(30)을 형성한다. 이때, 상기 기판(20)은 반도체물질로 이루어진 것이 바람직하며, 상기 기판(20)과, 제1반사기층(30)은 같은 형의 불순물 반도체물질이다. 이후, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 제1반사기층(30)의 상면 일부를 소정 깊이로 드라이 에칭법 등을 통해 식각하여 콘택면(36)을 형성한다. 그리고, 도 3c에 도시된 바와 같이, 제1반사기층(30)의 상기 기판(20)과 인접한 반도체물질의 2 내지 3층 즉, 식각되지 않는 AlAs층을 산화공정을 통해 산화시켜 Al_2 O_3산화층을 형성한다. 산화공정은 산화시키고자하는 층을 산소분위기에 노출시킴에 의해 진행된다. 이 산화공정은 널리 알려져 있으므로 그 자세한 설명은 생략한다. 상기 산화층이 형성된 제1반사기층(30)의 영역은 산화전에 비하여 굴절률이 대략 절반이하로 낮아진다. 따라서, 산화물질과 산화되지 않은 반도체물질 사이의 굴절률 차이가 커짐으로 종래의 표면광 레이저에 비하여 제1반사기층(30)의 페어수를 대폭 줄일 수 있다. 반면, 산화된 부분은 제1절연층(31)이 된다. 여기서, 도 3b에 도시된 단계와, 도 3c에 도시된 단계는 서로 순서가 바뀌어 진행되어도 무방하다.In the method of manufacturing a surface light laser, first, as shown in FIG. 3A, a substrate 20 is prepared, and two semiconductor materials having different refractive indices, for example, an Al_x Ga_1-x As layer and an AlAs layer, are prepared on the prepared substrate 20. Are alternately stacked to form a first reflector layer (30). At this time, the substrate 20 is preferably made of a semiconductor material, the substrate 20 and the first reflector layer 30 is an impurity semiconductor material of the same type. Thereafter, as shown in FIG. 3B, a portion of the upper surface of the first reflector layer 30 is etched to a predetermined depth by dry etching or the like to form the contact surface 36. As shown in FIG. 3C, the Al_2O_3 oxide layer is oxidized by oxidizing two to three layers of the semiconductor material adjacent to the substrate 20 of the first reflector layer 30, that is, the unetched AlAs layer through an oxidation process. Form. The oxidation process is carried out by exposing the layer to be oxidized to an oxygen atmosphere. Since this oxidation process is widely known, the detailed description is abbreviate | omitted. The refractive index of the region of the first reflector layer 30 in which the oxide layer is formed is lowered to about half or less than before the oxidation. Therefore, the difference in refractive index between the oxide material and the non-oxidized semiconductor material is increased, and the number of pairs of the first reflector layer 30 can be greatly reduced as compared with the conventional surface light laser. On the other hand, the oxidized portion becomes the first insulating layer 31. Here, the steps shown in FIG. 3B and the steps shown in FIG. 3C may be performed in a reversed order.

다음은 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 제1반사기층(30)의 콘택면(36)에 제1전극층(70)을 형성한다. 따라서, 상기 제1반사기층(30)에 제1절연층(31) 형성에 의해 야기된 전극배치의 문제점을 해소할 수 있다.Next, as shown in FIG. 3D, the first electrode layer 70 is formed on the contact surface 36 of the first reflector layer 30. Therefore, the problem of electrode arrangement caused by the formation of the first insulating layer 31 in the first reflector layer 30 can be solved.

이후, 도 3e에 도시된 바와 같이, 상기 제1반사기층(30)의 산화되지 않는 전도층 상에 활성층(40)을 형성한다. 이 활성층(40)은 도 2를 참조하여 설명한 바와 같으므로 그 자세한 설명은 생략한다.Thereafter, as shown in FIG. 3E, the active layer 40 is formed on the non-oxidizing conductive layer of the first reflector layer 30. Since the active layer 40 has been described with reference to FIG. 2, detailed description thereof will be omitted.

그리고, 도 3f에 도시된 바와 같이, 상기 활성층(40) 상에 굴절률이 서로 다른 두 반도체물질 예컨대, Al_x Ga_1-x As층, AlAs층을 교번 적층하여 제2반사기층(60)을 형성한다. 이 제2반사기층(60)은 상기 제1반사기층(30)과 다른 형의 불순물 반도체물질로 이루어진다. 이후, 도 3g에 도시된 바와 같이, 상기 제2반사기층(60)의 상면 일부를 소정 깊이로 드라이 에칭법 등을 통해 식각하여 콘택면(66)을 형성한다. 그리고, 도 3h에 도시된 바와 같이, 제2반사기층(60)의 상부 반도체물질층의 2 내지 3층 즉, 식각된 부분의 AlAs층을 산화공정을 통해 산화시켜 Al_2 O_3산화층을 형성한다. 이 산화공정은 도 3c에 도시된 공정과 실질적으로 동일하다. 여기서, 도 3g에 도시된 공정과, 도 3h에 도시된 공정은 서로 바뀌어도 무방하다.3F, the second reflector layer 60 is formed by alternately stacking two semiconductor materials having different refractive indices, for example, an Al_x Ga_1-x As layer and an AlAs layer, on the active layer 40. The second reflector layer 60 is formed of an impurity semiconductor material different from that of the first reflector layer 30. Thereafter, as shown in FIG. 3G, a portion of the upper surface of the second reflector layer 60 is etched to a predetermined depth by a dry etching method to form a contact surface 66. As shown in FIG. 3H, two to three layers of the upper semiconductor material layer of the second reflector layer 60, that is, the AlAs layer of the etched portion are oxidized to form an Al_2 O_3 oxide layer. This oxidation process is substantially the same as the process shown in Fig. 3C. Here, the process shown in FIG. 3G and the process shown in FIG. 3H may be interchanged.

이후, 도 3i에 도시된 바와 같이, 상기 활성층(40)의 일부와, 상기 제1 및 제2반사기층(30)(60)의 상기 활성층(40)과 접촉하는 부분에 양성자 또는 전자를 주입하여 전류제한층(50)을 형성한다. 이 전류제한층(50)은 상기 제1전극층(70)과 제2전극층(80)에 인가되는 전류의 흐름을 가이드하고, 상기 활성층(40)에서 생성된 레이저광의 모드특성을 개선하기 위해 구비된다.Thereafter, as illustrated in FIG. 3I, protons or electrons are injected into portions of the active layer 40 and portions of the first and second reflector layers 30 and 60 that contact the active layer 40. The current limiting layer 50 is formed. The current limiting layer 50 is provided to guide the flow of current applied to the first electrode layer 70 and the second electrode layer 80 and to improve the mode characteristics of the laser light generated in the active layer 40. .

마지막으로, 상기 제2반사기층(60)의 콘택면 상에 제2전극층(80)을 형성하여 도 2에 도시된 바와 같은 표면광 레이저를 제조한다.Finally, the second electrode layer 80 is formed on the contact surface of the second reflector layer 60 to manufacture a surface light laser as shown in FIG. 2.

이와 같이 구비된 표면광 레이저는 제1반사기층(30) 및 제2반사기층(60) 각각에 굴절률 차이가 큰 두 물질층이 교번 적층되어 이루어진 제1 및 제2절연층(31)(61)을 포함하므로, 고반사율을 얻기 위한 페어수를 대폭 줄일 수 있어서, 적층 페어수에 의해 발생되던 저항 증가 및 열적문제를 해소할 수 있다. 또한, 전류제한층(50)의 형성에 의해 활성층(40)의 중앙부에서 레이저 광이 생성됨으로, 모드 특성이 개선된 레이저광을 얻을 수 있다.In the surface light laser provided as described above, first and second insulating layers 31 and 61 in which two material layers having a large refractive index difference are alternately stacked on each of the first reflector layer 30 and the second reflector layer 60. Since the number of pairs for obtaining high reflectance can be greatly reduced, the increase in resistance and thermal problems caused by the stacked pairs can be solved. In addition, since the laser light is generated in the center portion of the active layer 40 by the formation of the current limiting layer 50, it is possible to obtain a laser light with improved mode characteristics.

본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술이 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the claims.

Claims (6)

기판을 준비하고, 준비된 기판 상에 같은 반도체형의 굴절률이 서로 다른 두 반도체물질층을 교번 적층하여 제1반사기층을 형성하는 단계와;Preparing a substrate, and alternately stacking two semiconductor material layers having different refractive indices of the same semiconductor type on the prepared substrate to form a first reflector layer; 상기 제1반사기층의 상면 일부를 소정 깊이로 식각하여 제1콘택면을 형성하는 단계와;Etching a portion of the upper surface of the first reflector layer to a predetermined depth to form a first contact surface; 상기 제1반사기층의 식각되지 않은 반도체물질층 중 일 반도체물질층을 산화시켜 산화층을 형성하는 단계와;Oxidizing one semiconductor material layer among the unetched semiconductor material layers of the first reflector layer to form an oxide layer; 상기 제1콘택면 상에 제1전극층을 증착 형성하는 단계와;Depositing a first electrode layer on the first contact surface; 상기 제1반사기층의 식각되지 않은 부분 상에 활성층을 형성하는 단계와;Forming an active layer on the unetched portion of the first reflector layer; 상기 활성층 상에 상기 제1반사기층과 다른 반도체형의 굴절률이 서로 다른 두 반도체물질층을 교번 적층하여 제2반사기층을 형성하는 단계와;Alternately stacking two semiconductor material layers having different refractive indices of the first reflector layer and another semiconductor type on the active layer to form a second reflector layer; 상기 제2반사기층의 상면 일부를 소정 깊이로 식각하여 제2콘택면을 형성하는 단계와;Etching a portion of the upper surface of the second reflector layer to a predetermined depth to form a second contact surface; 상기 제2반사기층의 식각되지 않은 반도체물질층 중 일 반도체물질층을 산화시켜 산화층을 형성하는 단계와;Oxidizing one semiconductor material layer among the unetched semiconductor material layers of the second reflector layer to form an oxide layer; 상기 제2콘택면 상에 제2전극층을 증착 형성하는 단계;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 표면광 레이저 제조방법.And depositing and forming a second electrode layer on the second contact surface. 제1항에 있어서, 상기 활성층의 중앙부를 제외한 일부 영역과, 상기 제1 및 제2반사기층의 상기 활성층 주변 영역에 이온 또는 양성자 주입에 의해 전류제한층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면광 레이저 제조방법.2. The method of claim 1, further comprising forming a current limiting layer by implanting ions or protons in a portion of the active layer except for a central portion of the active layer and regions around the active layer of the first and second reflector layers. Surface light laser manufacturing method. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1반사기층은 교번 적층된 두 반도체물질층으로 Al_x Ga_1-x As와 AlAs가 각각 구비된 것을 특징으로 하는 표면광 레이저 제조방법.The method of claim 1, wherein the first reflector layer comprises two semiconductor material layers alternately stacked with Al_x Ga_1-x As and AlAs, respectively. 제3항에 있어서, 상기 제1반사기층의 산화층은 상기 AlAs의 산화에 의해 형성된 Al_2 O_3로 이루어진 것을 특징으로 하는 표면광 레이저 제조방법.The method of claim 3, wherein the oxide layer of the first reflector layer is made of Al_2 O_3 formed by oxidation of AlAs. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2반사기층은 교번 적층된 두 반도체물질층으로 Al_x Ga_1-x As와 AlAs가 각각 구비된 것을 특징으로 하는 표면광 레이저 제조방법.The method of claim 1, wherein the second reflector layer comprises two semiconductor material layers alternately stacked with Al_x Ga_1-x As and AlAs, respectively. 제5항에 있어서, 상기 제2반사기층의 산화층은 상기 AlAs의 산화에 의해 형성된 Al_2 O_3로 이루어진 것을 특징으로 하는 표면광 레이저 제조방법.The method of claim 5, wherein the oxide layer of the second reflector layer is made of Al_2 O_3 formed by oxidation of the AlAs.
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