KR100244237B1 - 매립형 반도체 레이저 다이오드 - Google Patents

매립형 반도체 레이저 다이오드 Download PDF

Info

Publication number
KR100244237B1
KR100244237B1 KR1019920017903A KR920017903A KR100244237B1 KR 100244237 B1 KR100244237 B1 KR 100244237B1 KR 1019920017903 A KR1019920017903 A KR 1019920017903A KR 920017903 A KR920017903 A KR 920017903A KR 100244237 B1 KR100244237 B1 KR 100244237B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
conductive
laser diode
semiconductor laser
insulating film
Prior art date
Application number
KR1019920017903A
Other languages
English (en)
Other versions
KR940008178A (ko
Inventor
서주옥
Original Assignee
구자홍
엘지전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 구자홍, 엘지전자주식회사 filed Critical 구자홍
Priority to KR1019920017903A priority Critical patent/KR100244237B1/ko
Publication of KR940008178A publication Critical patent/KR940008178A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100244237B1 publication Critical patent/KR100244237B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체 레이저 다이오드에 관한 것으로 선택적 에피택시 방법으로 고효율 및 낮은 문턱 전류를 갖는 매립형 반도체 레이저 다이오드 제조방법에 관한 것이다.
종래의 매립형 반도체 레이저 다이오드 제조방법은 기판위에 DH(Double Heterostucture)를 증착하고 선택적 에칭으로 메사 구조를 형성하였다.
따라서, 선택적 에칭에 필요한 용액 선택이 어렵고 선택 에칭시 DH 구조시 표면이 산화되어 문턱 전류가 증가되고 소자 특성이 저하되었다.
반면, 본 발명은 기판위에 DH 구조를 선택적 성장법으로 메사 구조를 형성하고 DH 구조 맨위에 산화 방지층을 형성하였다.
따라서 고효율 및 낮은 문턱 절류를 갖는 레이저 다이오드를 제조할 수 있고 메사 형태를 구성하는 구성 물질 및 구조에 제한을 받지 않아 다양한 매립형 반도체 레이저 다이오드를 제작할 수 있다.

Description

매립형 반도체 레이저 다이오드
제1도는 종래의 매립형 반도체 레이저 다이오드 구조 사시도.
제2도는 종래의 매립형 반도체 레이저 다이오드 공정 단면도.
제3도는 본 발명의 매립형 반도체 레이저 다이오드 구조 사시도
제4도는 본 발명의 매립형 반도체 레이저 다이오드 공정 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 기판 2 : 버퍼층
3,5 : 클래드층 4 : 활성층
6 : 산화 방지층 7 : N형 Al0.4Ga0.6As층
8 : 제1절연막 9 : 캡층
10 : 제2절연막 11 : 아연확산층
12 : P형전극 13 : N형전극
본 발명은 반도체 레이저 다이오드(Laser Diode)에 관한것으로 특히 선택적 에피택시 (Eptaxy)방법으로 고효율 및 낮은 문턱 전류를 갖는 레이저 다이오드 제조방법에 관한 것이다.
종래의 반도체 레이저 다이오드를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제1도는 종래의 매립형 반도체 레이저 다이오드 구조 사시도를 나타내고, 제2도는 제1도의 A-A' 선상 단면도로써 매립형 반도체 레이저 다이오드의 공정을 나타낸 것으로써, 제2도 (a)에 도시된 바와 같이 GaAs 기판(1)위에 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법 또는 LPE(Liquid Phase Epitaxy)법을 사용하여 N형(3), 도포되지 않은 GaAs 활성층(4) 및 P형 Al0.4Ga0.6As 클래드층(5)을 차례대로 각각 1.2μm, 0.08μm, 0.8μm 두께로 성장시킨 다음 제2도(b)에 도시된 바와 같이 포토리토그래피(photolithography)법을 이용하여 기판(1)의 소정 부위까지 인산이나 암모니아 계통의 에칭 용액으로 식각하여 메사 구조를 형성한다.
이때 메사 구조의 윗면의 윗면을 단일 모드의 광을 얻기 위해 일반적으로 2~3μm정도로 한다.
제2도(c)에 도시된 바와 같이 메사 구조에 LPE 법을 이용하여 N 형 Al0.4Ga0.6As층(7)을 2~3μm정도로 기른다.
이때 메사 구조의 윗부분 즉 P형 Al0.4Ga0.6As클래드층(5)위에는 알루미늄(A1)의 산화로 말미암아 성장이 되지 않고 옆부분과 GaAs 기판(1)상에만 성장된다.
그리고 N형 Al0.4Ga0.6As층(7)위에 SiO2막(10)을 형성하고, 상기 P형 Al0.4Ga0.6As클래드층(5)의 표면에 얇게 아연(Zn) 확산층(11)을 형성한다. 이때, SiO2막(10)과 아연 확산층(11)은 전류 주입을 메사 부분으로만 제한되게 하기 위해서이다.
제2도(d)에 도시된 바와같이 상기 SiO2막(10)과 아연 확산층(11)에 걸쳐 P형 전극(12)을 형성하고 기판(1) 아래에 N형 전극(13)을 형성하여 매립형 반도체 레이저 다이오드를 완성한다.
이와 같이 완성된 매립형 반도체 레이저 다이오드의 동작은 다음과 같다. 즉, 양쪽(P형)(N형) 전극(12)(13) 사이에 전압을 인가하면 부가된 전기장에 의해서 N형 Al0.4Ga0.6As 클래드층(3)으로부터 전자들이, P형 Al0.4Ga0.6As클래드층(5)으로부터 정공들이 GaAs 활성화(4)으로 흘러 들어와 여기서 전자와 정공들이 재결합하여 이 GaAs 활성화(4)을 구성하는 물질의 에너지-갭(Energy-gap)에 해당하는 에너지를 광으로 방출하게 된다.
이광들이 레이저 다이오드 캐비티(Cavity) 양 미러(Mirror) 면을 왕복하면서 점점 더 광을 증폭하게 되고 증가하는 전류에 따라 더 많은 광이 미러면을 통해 방출되는데 어떤 전류의 임계값 즉, 문턱 전류에 도달하면 한개의 파장만을 갖고 고밀도의 광이 발생하게 된다.
이때 이 문턱 전류는 레이저 다이오드의 구조 또는 성장 방법에 따라 상당히 커지거나 줄어들게 되고 방출광의 광학적 특성이 구조에 따라서 달라진다.
한편, 광통신이나 CDP 용 LBP용 등에 상용되는 레이저 다이오드는 가능한 한 낮은 문턱 전류를 갖고 고효율이어야 하며 광통신용에 쓰이는 것은 단일 모드의 광을 필요로 한다.
이 낮은 문턱 전류, 고효율, 단일 모드의 조건을 만족하는 것이 매립형 구조이다.
즉, 제1도에서 양전극(P형)(N형)으로 전압이 인가되면 기판(1)과 클래드층(3) 그리고 Al0.4Ga0.6As층(7)이 N형이고 클래드층(5)이 P형으로 구성되어 있고 전류는 좁은 메사 부분으로만 흘러 활성층(4)에 적은 전류로도 레이싱(lasing)을 하기에 충분한 케리어(Carrier) 밀도를 얻게 된다.
또한, 활성층(4)의 좌, 우, 상, 하가 활성층(4)보다 에너지갭이 큰 Al0.4Ga0.6As층으로 구성되어 있어 굴절율이 이들보다 큰 활성층 영역으로 광 가이딩(guiding)이 잘일어나게 되고 광이 좁은 영역으로만 유도되기 때문에 광의 모드가 단일 모드로 동일하게 된다.
그러나, 이와 같은 종래의 매립형 반도체 레이저 다이오드 제조방법에 있어서는 GaAs 기판(1)위에 N형 Al0.4Ga0.6As 클래드층(3), GaAs 활성층(4)및 P형Al0.4Ga0.6As 클래드층(5)을 성장시키고 기판 표면까지 메사 형태로 식각하는 공정에서 상기 클리드층(3)(5), 활성층(4)이 각각 다른 화학 반응을 갖는 물질로 이루어지므로 매사 형태의 식각 경계면이 깨끗하게 될 수 있는 에치 용액을 선택하기 어렵고, 메사 형태로 식각하고 다시 N형 Al0.4Ga0.6As층(7)을 성장할 때 P형 Al0.4Ga0.6As 클래드층(5)이 포토리토그래피 공정시 산화되어 이 부분이 반도체 레이저 다이오드 동작시에 저항으로 작용함으로해서 문턱 전류를 증가시키거나 동작 수명을 단축시키게 되는 등의 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로써, 선택적 에피 성장법을 사용하여 고효율 및 낮은 문턱 전류를 갖는 반도체 레이저 다이오드를 제공하는데 그 목적있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기판위에 소정의 부위에 버퍼층을 형성하고 그 위에 N, P형 클래드층과 활성층을 선택적으로 성장함으로써, 종래의 선택 식각시에 에칭 용액을 선택하는 어려움과 클래드층 및 메사 구조의 경계면이 산화됨을 방지하는데 그특징이있다.
상기와 같은 본 발명의 매립형 반도체 레이저 다이오드 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제3도는 본 발명의 매립형 반도체 레이저 다이오드 구조 사시도이고, 제4도는 제3도의 B-B'선상 단면을 이용한 본 발명의 매립형 반도체 레이저 다이오드의 공정 단면도로써, 본 발명의 매립형 반도체 레이저 다이오드 제조방법은 제4도(a)에 도시된 바와 같이 GaAs 기판(격자구조 100)(1) 위에 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition)법을 이용하여 약 1500Å정도의 실리콘 질화막(Si3N4)인 제1절연막을 형성한 다음 제4도 (b)에 도시된 바와 같이 중앙 부위에 약 3μm정도로 포토리토그래피와 BOE 용액을 사용하여 에칭한다.
제4도 (C)에 도시된 바와 같이 절연막(8)이 에칭된 부위의 기판(1)에 MOCVD법으로 언도프트(Un doped)되 GaAs 버퍼층(2), N형 Al0.4Ga0.6As 클래드층(3), GaAs 또는 AlxGa1-xAs(x≤0.5) 활성층(5), P형 Al0.4Ga0.6As 클래드층(5), P형 GaAs 산화방지층(6)을 차례로 각각 0.05μm, 1.2μm, 0.08μm, 0.8μm, 0.01μm 두께로 성장시켜 메사 구조를 형성한다.
계속해서 제4도(d)와 같이 BOE 용액을 사용하여 남아 있는 절연막(8)을 모두 제거하고 제4도(e)와 같이 MOCVD법으로 N형 Al0.4Ga0.6As 층(7)과 P형 GaAs캡층(9)을 차례로 각각 2μm, 0.1μm 정도로 성장한 후 전면에 실리콘 산화막(SiO2)인 제2 절연막(10)을 스퍼터(Sputter)로 2000Å정도 형성한 후 상기 P형 GaAs 산화 방지층(6)의 상부 부위의 제2절연막(10)은 선택적으로 제거하고 P형 전극의 옴익콘택(ohmic contact)을 좋게 함과 동시에 전류를 이 부분만으로 흐르드록 제한하기 위하여 아연(Zn)확산법을 이용하여 상기 P 형 GaAs 산화 방지층(6)까지 도달하게 아연 도핑층(11)을 형성한다.
제4도 (f)에 도시된 바와 같이 제2절연막(10)과 아연 도핑층(11)에 걸쳐 Mo/Au를 1500Å2000Å정도로 증착하고 뒷면을 래핑(Lapping)하여 약 100μm 정도로 P형 전극(12)을 형성하고 기판(1)하부에 Au-Ge/Ni/Au등을 1500Å/1500Å/2000Å 정도로 형성하여 N형 전극(13)을 형성하므로서 매립형 레이저 다이오드를 완성한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 매립형 반도체 레이저 다이오드 제조방법에 있어서는 선택적 성장법으로 메사 구조를 형성함으로써, 에칭 용액 선택이 필요없고, 산화 방지층을 형성하여 산화를 방지함으로써 인터페이스(interface)상태가 좋아질 뿐만아니라, 메사 형태를 구성하는 구성 물질이나 구조에 제한을 받지 않아서 다양한 매립형 반도체 레이저 다이오드를 제작할수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 기판 위에 제1절연막을 형성하여 중앙 부위를 제거하는 제1공정과; 상기 제절연막이 제거된 중앙 부위에 버퍼층, 제1도전형 클래드층, 활성층, 제2도전형 클래드층, 제2도전형 산화 방지층을 차례로 성장시키는 제2공정과; 상기 제1절연막을 모두 제거하고 상기 제2공정시 성장된 층들 양측에 제1도전형 클래드층과 동일한 물질층을 형성한 후, 그 물질층상에 제2도전형 캡층을 형성하는 제3공정과; 상기 제2도전형 캡층을 포함한 전면에 제2절연막을 형성하고 상기 제2도전형 산화 방지층 상측 부위의 제2절연막을 선택적으로 제거하는 제4공정과; 상기 제2절연막이 제거된 부위에 제2도전형 산화 방지층까지 아연 도핑층을 형성하는 제5공정과; 상기 제2절연막과 아연 도핑층에 걸쳐 전면에 제2도전형 전극을 형성하고 기판 하부에 제1도전형 전극을 형성하는 제6공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 매립형 반도체 레이저 다이오드 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1절연막은 실리콘 질화막으로 하고 제2절연막은 실리콘 산화막으로 형성함을 특징으로 하는 매립형 반도체 레이저 다이오드 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2공정은 MOCVD 법으로 버퍼층, 제1도전형 클래드층, 활성층, 제2도전형 클래드층, 제2도전형 산화 방지층을 각각 0.05μm, 1.2μm, 0.08μm, 0.8μm, 0.01μm 두께로 형성함을 특징으로 하는 매립형 반도체 레이저 다이오드 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제3공정은 MOCVD법으로 제1도전형 클래드층과 동일한 물질층을 2μm의 두께로 형성하고, 제2도전형 캡층을 0.1μm두께로 형성함을 특징으로하는 매립형 반도체 레이저 다이오드 제조방법.
KR1019920017903A 1992-09-30 1992-09-30 매립형 반도체 레이저 다이오드 KR100244237B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019920017903A KR100244237B1 (ko) 1992-09-30 1992-09-30 매립형 반도체 레이저 다이오드

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019920017903A KR100244237B1 (ko) 1992-09-30 1992-09-30 매립형 반도체 레이저 다이오드

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR940008178A KR940008178A (ko) 1994-04-29
KR100244237B1 true KR100244237B1 (ko) 2000-02-01

Family

ID=19340377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019920017903A KR100244237B1 (ko) 1992-09-30 1992-09-30 매립형 반도체 레이저 다이오드

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100244237B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100992685B1 (ko) 2003-07-18 2010-11-05 엘지이노텍 주식회사 반도체 레이저 다이오드 제조방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100590565B1 (ko) * 2004-10-30 2006-06-19 삼성전자주식회사 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100992685B1 (ko) 2003-07-18 2010-11-05 엘지이노텍 주식회사 반도체 레이저 다이오드 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR940008178A (ko) 1994-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5104824A (en) Selective area regrowth for surface-emitting lasers and other sharp features
KR960014732B1 (ko) Rwg형 반도체 레이저장치 및 제조방법
AU707420B2 (en) Method of manufacturing a semiconductor surface emitting laser
EP1947705A1 (en) Light-emitting device and method for manufacturing same
CN109217108B (zh) 利用杂质诱导混杂技术制作半导体激光器的方法
JPH11135879A (ja) リッジウエーブガイド半導体レーザ
US5108948A (en) Method of producing a semiconductor device having a disordered superlattice using an epitaxial solid diffusion source
JP2000058981A (ja) 窒化ガリウム系半導体発光素子及びその製造方法
US5478774A (en) Method of fabricating patterned-mirror VCSELs using selective growth
US5291033A (en) Semiconductor light-emitting device having substantially planar surfaces
US5196718A (en) Light-emitting diode array
KR100244237B1 (ko) 매립형 반도체 레이저 다이오드
EP1798827A2 (en) Surface-emitting type semiconductor laser and method for manufacturing the same
US5518954A (en) Method for fabricating a semiconductor laser
US5887011A (en) Semiconductor laser
US4416011A (en) Semiconductor light emitting device
KR100311459B1 (ko) 레이져다이오드의제조방법
KR970001896B1 (ko) 반도체 레이저 다이오드의 구조 및 그 제조방법
JP3546630B2 (ja) 面発光型半導体レーザ装置およびその製造方法
EP0032401B1 (en) Semiconductor laser
US4521887A (en) W-shaped diffused stripe GaAs/AlGaAs laser
KR100363240B1 (ko) 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법
KR100281919B1 (ko) 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조 방법
KR100320172B1 (ko) 반도체레이저다이오드및그제조방법
KR19980030477A (ko) 양자세선 레이저 다이오드 제작방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20070918

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee