KR100226270B1 - 광소자의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그레이팅 깊이를 조정 가능하게 함과 더불어 결함을 방지할 수 있는 광소자의 제조방법에 관한 것으로, 제 1 전도 타입의 화합물 반도체 기판을 준비하는 단계; 반도체 기판에 그레이팅을 형성하는 단계; 그레이팅 상부에 광 가이드층을 형성하는 단계; 광 가이드층 상부에 활성층을 형성하는 단계; 활성층 상부에 제 2 전도 타입의 클래이드층을 형성하는 단계를 포함하며, 그레이팅을 형성하는 단계와 광가이드 층 형성하는 단계 사이에 버퍼층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

광소자의 제조방법

제1a도 및 제1b도는 일반적인 광소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도.

제2도는 본 발명의 일 실시예에 따른 광소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 반도체 기판 11-1 : 그레이팅

12 : 버퍼층 13 : 광 가이드층

14 : 활성층 15 : 클래딩층

[발명의 분야]

본 발명은 광소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 그레이팅 깊이를 조정 가능하게 함과 더불어 결함을 방지할 수 있는 광소자의 제조방법에 관한 것이다.

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]

일반적으로 광소자 범주에 속하는 레이저 다이오드는 전류를 인가받아, 광을 출력하는 것으로, 광 통신 시스템에서 광신호 발생원, 계측 장비의 광원 및 정보기기, 포인터 등의 광원으로 인가된다.

여기서, 광통신용 핵심 소자인 DFB(Distirbute Feed Back)는 FP 레이저와는 달리 활성층 주위에 그레이팅(Grating)을 형성시켜 회절 효과를 통하여, 단일 모드의 레이저 광을 유도시키는 발광소자이다.

이러한 DFB 레이저의 광소자는 박막으로 성장된 기판을 통해 형성되게 되는데, 제 1a 도 및 제 1b 도는 일반적인 광소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.

먼저, 제 1a 도에 도시된 바와 같이, n형-InP의 화합물 반도체 기판(1)에 홀로그래픽(Holographic) 간섭 노광법 또는 전자-빔 리소그라피를 통하여 그레이팅(1-1)이 형성된다. 그런 다음, 제 1b 도에 도시된 바와 같이, 그레이팅(1-1)이 형성된 반도체 기판(1) 상부에 광을 구속하는 광 가이드층(2)이 1.55㎛의 파장을 갖는 InGaAsP로 성장되고, 그 상부에 활성층(3)이 1.1㎛의 파장을 갖는 InGaAsP로 형성된다. 그런 다음, 그 상부에 캐리어를 구속하는 P형-InP의 클래딩층(4)이 성장된 후, 도시되지는 않았지만 소정의 식각 및 재성장에 의해 PBH(Planar Buried Heterostructure)나 DFB 레이저 다이오드가 제작되게 된다.

[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]

그런데 상기된 광소자의 제조방법에 있어서 그레이팅의 변형을 방지하는 것이 가장 중요하다. 이에 따라, 그레이팅(1-1)의 변형 방지를 위한 열 공정이 5족의 개스 플로우에서 600 내지 700℃의 성장 온도까지 진행된다. 이때, 그레이팅(1-1)이 열 손상을 통하여 유발되는 P의 휘발과, 그로 인해 In이 녹아서 그레이팅(1-1)의 골 부위로 흘러 내림으로써 굴곡이 없이 평탄화되게 된다. 한편, 이러한 현상은 성장 온도까지 열을 가하면서 분자선 화학 기상 증착시 적당한 가스 분위기로 플로우 시킴으로써 방지가 가능하며, PH₃가스 외에 적당량의 AsH₃가스 분위기로 플로우하여 성장 온도까지 열을 가하면서 변형을 방지할 수 있게 된다. 그러나, 매 성장마다 원하는 그레이팅 깊이를 재현성있게 얻기가 어려우며, 또한 그레이팅의 프로파일에 따라서도 변형 정도가 달라서 단일 모드의 유도 광의 파장 제어가 어렵게 되는 문제가 있게 된다.

뿐만 아니라, 열 공정의 진행시 그레이팅(1-1)의 변형 정도를 산출하여 그 깊이 만큼의 그레이팅을 제작하면 어려움이 없으나, 대부분의 그레이팅이 습식 식각을 통해 제작되기 때문에 식각에 따른 깊이 조정이 용이하지 못하다. 그리고, 습식 식각으로 인해 그레이팅 표면이 매우 거칠게 되며, 이러한 그레이팅 위에 광 가이드층(2)을 성장하는 경우, 초기의 결함이 수반되어 그 상부의 활성층(3)에도 영향을 주어 활성층(3)의 특성을 저하시키게 된다.

이에 본 발명은 상기된 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 그레이팅 깊이의 조정을 가능하게 할 뿐만 아니라, 그레이팅과 광가이드층 사이에서 발행하는 결함을 방지함으로써 소자의 특성을 향상시킬 수 있는 광소자의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

[발명의 구성 및 작용]

상기된 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광소자의 제조방법은 제 1 전도 타입의 화합물 반도체 기판을 준비하는 단계; 상기 반도체 기판에 그레이팅을 형성하는 단계; 상기 그레이팅 상부에 광 가이드층을 형성하는 단계; 상기 광 가이드층 상부에 활성층을 형성하는 단계; 상기 활성층 상부에 제 2 전도 타입의 클래드층을 형성하는 단계를 포함하여, 상기 그레이팅을 형성하는 단계와 상기 광가이드 층 형성하는 단계 사이에 버퍼층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성으로 된 본 발명에 의하면, 그레이팅과 광 가이드 층 사이에 형성되는 버퍼층의 두께에 따라 그레이팅의 깊이가 조절됨과 더불어, 층간에 발생하는 결함이 방지되게 된다.

[실시예]

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

제 2 도는 본 발명의 일 실시예에 따른 DFB 레이저 다이오드의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.

제 2 도에 도시된 바와 같이, n형-InP의 반도체 기판(11)에 홀로그래픽(Holographic) 간섭 노광법 또는 전자-빔 리소그라피를 통하여 그레이팅(11-1)이 제작된 후, 그 상부에 이후에 성장 될 광 가이드층의 성장 전에 원하는 그레이팅 높이를 얻을 수 있도록 원하는 두께 보상 만큼의 InP층(12)이 성장된다. 여기서 InP층(12)은 버퍼층으로 작용하여 비평면(non planar) 성장시 수반되는 결함 등을 막는 역할을 수행하게 된다. 이어서, InP층(12) 상부에 광을 구속하는 광 가이드층(13)이 1.55㎛의 파장을 갖는 InGaAsP로 형성되고, 그 상부에 활성층(14)이 1.1㎛의 파장을 갖는 InGaAsP로 형성된다. 그런 다음, 그 상부에 캐리어를 구속하는 p형-InP의 클래딩층(15)이 성장된 후, 도시되지는 않았지만 소정의 식각 및 재성장에 의해 PBH 구조 및 DFB 구조의 레이저가 제작되게 된다.

[발명의 효과]

상기된 실시예에 의하면, 그리이팅층과 광 가이드층 사이에 InP를 이용한 버퍼층을 형성하여, 원하는 깊이의 그레이팅을 얻을 수 있게 됨과 더불어, 층사이에 발생되는 결함을 방지할 수 있게 됨으로써, 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 그레이팅 깊이의 조정을 가능하게 함과 더불어 결함을 방지할 수 있는 광소자의 제조방법을 실현할 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 제 1 전도 타입의 화합물 반도체 기판을 준비하는 단계; 상기 반도체 기판에 그레이팅 그레이팅을 형성하는 단계; 상기 그레이팅 상부에 광 가이드층을 형성하는 단계;

   상기 광 가이드층 상부에 활성층을 형성하는 단계; 상기 활성층 상부에 제 2 전도 타입의 클래드층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 그레이팅을 형성하는 단계와 상기 광가이드 층 형성하는 단계 사이에 버퍼층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광소자의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 버퍼층은 InP을 포함하는 것을 특징으로 하는 광소자의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 버퍼층은 소정의 그레이팅의 깊이에 대한 보상 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 광소자의 제조방법.
4. 제1항에서 있어서, 상기 제 1 전도 타입은 N-타입이고, 상기 제 2 전도 타입은 P-타입인 것을 특징으로 하는 광소자의 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 화합물 반도체는 InP을 포함하는 것을 특징으로 하는 광소자의 제조 방법.