KR100261244B1 - Semiconductor laser diode and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor laser diode and its manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
KR100261244B1
KR100261244B1 KR1019930020729A KR930020729A KR100261244B1 KR 100261244 B1 KR100261244 B1 KR 100261244B1 KR 1019930020729 A KR1019930020729 A KR 1019930020729A KR 930020729 A KR930020729 A KR 930020729A KR 100261244 B1 KR100261244 B1 KR 100261244B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
conductive
ridge
algaas
gaas
Prior art date
Application number
KR1019930020729A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR950012839A (en
Inventor
김종렬
Original Assignee
윤종용
삼성전자주식회사
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 윤종용, 삼성전자주식회사 filed Critical 윤종용
Priority to KR1019930020729A priority Critical patent/KR100261244B1/en
Publication of KR950012839A publication Critical patent/KR950012839A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100261244B1 publication Critical patent/KR100261244B1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2054Methods of obtaining the confinement
    • H01S5/2081Methods of obtaining the confinement using special etching techniques
    • H01S5/209Methods of obtaining the confinement using special etching techniques special etch stop layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/04Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0421Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2054Methods of obtaining the confinement
    • H01S5/2077Methods of obtaining the confinement using lateral bandgap control during growth, e.g. selective growth, mask induced
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/2205Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/125Optical beam sources therefor, e.g. laser control circuitry specially adapted for optical storage devices; Modulators, e.g. means for controlling the size or intensity of optical spots or optical traces
    • G11B7/127Lasers; Multiple laser arrays

Landscapes

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

Abstract

PURPOSE: A semiconductor laser diode and a method for manufacturing the same are provided to improve an interface characteristic and manufacture it easily . CONSTITUTION: A semiconductor laser diode includes an n-type AlGaAs clad layer(202), an AlGaAs active layer(203), a p-type AlGaAs clad layer(204) and a p-type AlAs etch prevention layer(205), which are sequentially formed on an n-type GaAs substrate(201). A p-type AlGaAs ridge clad layer and a p-type GaAs ridge contact layer(209) are sequentially formed on the center of the p-type AlAs etch prevention layer(205), thus forming a ridge. An n-type GaAs current shield layer(207) and a p-type GaAs cap layer(208) are sequentially formed on the remaining portions of the p-type AlAs etch prevention layer(205). A p-type GaAs contact layer(210) is formed on the surface consisting of the p-type GaAs cap layer(208) and the p-type GaAs ridge contact layer(209).

Description

반도체 레이저 다이오드 및 그의 제조 방법Semiconductor laser diode and manufacturing method thereof

제1(a)도 내지 제1(d)도는 종래의 반도체 레이저 다이오드의 제조공정시 순차적으로 나타나는 중간 구조물들의 단면도들이다.1 (a) to 1 (d) are cross-sectional views of intermediate structures sequentially appearing in the manufacturing process of a conventional semiconductor laser diode.

제2도는 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a semiconductor laser diode according to the present invention.

제3도는 HCl 가스 식각시 AsH3유량에 따른 GaAs, AlyGa1-yAs 및 AlAs의 식각률을 나타낸 그래프이다.FIG. 3 is a graph showing etching rates of GaAs, Al y Ga 1-y As, and AlAs according to AsH 3 flow rate during HCl gas etching.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

101 : n형 GaAs 기판 102 : n형 AlGaAs 클래드층101: n-type GaAs substrate 102: n-type AlGaAs clad layer

103 : 활성층 104 : p형 AlGaAs 클래드층103: active layer 104: p-type AlGaAs cladding layer

105 : p형 GaAs 릿지캡층 106 : SiNx마스크 패턴105: p-type GaAs ridge cap layer 106: SiN x mask pattern

107 : n형 GaAs 전류 차단층 108 : p형 GaAs 캡층107: n-type GaAs current blocking layer 108: p-type GaAs cap layer

109 : p형 GaAs 콘택층 201 : n형 GaAs 기판109: p-type GaAs contact layer 201: n-type GaAs substrate

202 : n형 AlGaAs 클래드층 203 : AlGaAs 활성층202: n-type AlGaAs cladding layer 203: AlGaAs active layer

204 : p형 AlGaAs 클래드층 205 : p형 AlAs 식각 저지층204: p-type AlGaAs clad layer 205: p-type AlAs etch stop layer

206 : p형 AlGaAs 릿지 클래드층 207 : n형 GaAs 전류 차단층206: p-type AlGaAs ridge cladding layer 207: n-type GaAs current blocking layer

208 : p형 GaAs 캡층 209 : p형 GaAs 릿지 콘택층208 p-type GaAs cap layer 209 p-type GaAs ridge contact layer

210 : p형 GaAs 콘택층210: p-type GaAs contact layer

본 발명은 반도체 레이저 다이오드에 관한 것으로, 특히 매몰 릿즈형 반도체 레이저 다이오드 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor laser diodes, and more particularly, to a buried litz type semiconductor laser diode and a method of manufacturing the same.

반도체 레이저 다이오드는 일반적으로 소형 경량이며 그 제어가 전기적으로 수행될 수 있기 때문에, 컴팩트 디스크(compact disk), 레이저 디스크(laser disk), 미니 디스크(mini disk) 및 자기 광학 디스크(magneto-optical disk)등과 같은 광 정보 처리 기기의 광원으로 주로 사용된다. 광 정보처리기기의 광원으로 사용되는 반도체 레이저 다이오드증 780nm 대의 파장을 갖는 레이저 빔을 발진하게 되는 AlxGa1-xAs(x≒0.14) 물질로 구성되는 활성층을 포함하여 구성된다.Semiconductor laser diodes are generally compact, lightweight, and control can be carried out electrically, so compact disks, laser disks, mini disks and magneto-optical disks It is mainly used as a light source of an optical information processing device such as. It is configured to include an active layer consisting of a light source a semiconductor laser diode increases Al x Ga 1-x As ( x ≒ 0.14) substances in which the oscillation of the laser beam having a wavelength of 780nm band is used as the optical information processing device.

한편, 광 정보 처리기기의 광원으로 사용되는 반도체 레이저 다이오드는 재생용 광원으로 사용될 뿐만 아니라 기록용 광원으로 사용되기 위하여 고출력화가 요구되는데, 고출력화를 실현하기 위한 하나의 방안으로서 매몰 릿즈형 반도체 레이저 다이오드가 제안되어 있다.On the other hand, the semiconductor laser diode used as a light source of the optical information processing device is required not only to be used as a light source for reproduction but also to be used as a light source for recording, and as a way to realize high output, a buried litz type semiconductor laser diode Is proposed.

제1(a)도 내지 제1(d)도는 종래의 반도체 레이저 다이오드의 제조공정시 순차적으로 나타나는 중간 구조물들의 단면도들이다.1 (a) to 1 (d) are cross-sectional views of intermediate structures sequentially appearing in the manufacturing process of a conventional semiconductor laser diode.

먼저, 제1(d)도를 참조하여 종래의 매몰 릿즈형 반도체 레이저 다이오드를 설명하면, n형 GaAs 기판(101)의 상부에 n형 AlGaAs 클래드층(102), 활성층(103) 및 p형 AlGaAs 클래드층(104)이 순차적으로 적층되어 있다. 여기서, p형 AlGaAs 클래드층(104)은 중앙 부위에 릿지가 형성되어 있으며, 릿지의 상부에는 p형 GaAs 릿지캡층(105)이 형성되어 있다. p형 AlGaAs 클래드층(104)중 릿지가 아닌 부위의 상부에는 n형 GaAs 전류 차단층(107) 및 p형 GaAs 캡층(108)이 순차적으로 적층되어 있으며, p형 GaAs 캡층(108) 및 p형 GaAs 릿지캡층(105)로 이루어진 표면의 상부에는 p형 GaAs 콘택층(109)이 적층되어 있다.First, referring to FIG. 1 (d), a conventional buried lead type semiconductor laser diode will be described. An n-type AlGaAs cladding layer 102, an active layer 103, and a p-type AlGaAs are formed on an n-type GaAs substrate 101. The cladding layer 104 is sequentially stacked. Here, the p-type AlGaAs cladding layer 104 has a ridge formed at a central portion thereof, and a p-type GaAs ridge cap layer 105 is formed at an upper portion of the ridge. The n-type GaAs current blocking layer 107 and the p-type GaAs cap layer 108 are sequentially stacked on the non-ridge portion of the p-type AlGaAs cladding layer 104, and the p-type GaAs cap layer 108 and the p-type The p-type GaAs contact layer 109 is stacked on the top surface of the GaAs ridge cap layer 105.

이와 같은 반도체 레이저 다이오드의 제조 방법은 다음과 같다.The manufacturing method of such a semiconductor laser diode is as follows.

제1(a)도를 참조하면, n형 GaAs 기판(101)의 상부에는 n형 AlGaAs 클래드층(102), 활성층(103), p형 AlGaAs 클래드층(104) 및 p형 GaAs 릿지캡층(105)을 순차적으로 성장시킨다. 그런 다음, p형 GaAs 릿지캡층(105)의 표면중에서 릿지가 형성되어야 할 부위에, 통상적인 증착 및 식각공정을 통하여 SiNx마스크 패턴(106)을 선택적으로 형성한다. SiNx마스크 패턴(106)이 형성된 후, HCl(염화수소) 가스 식각을 수행하여, 제1(b)도에 도시한 바와 같이 p형 AlGaAs 클래드층(104) 및 p형 GaAs 릿지캡층(105)중 릿지외의 부위들을 식각한다. 릿즈가 형성된 후, 제1(c)도에 도시한 바와 같이, p형 AlGaAs 클래드층(104)의 표면중 릿즈외의 부위들의 상부에, n형 GaAs 전류 차단층(107) 및 p형 GaAs 캡층(108)을, 금속 유기 기상 성장법(MOCVD; metal organic chemical vapor chemical deposition)을 통하여 순차적으로 성장시킨다.Referring to FIG. 1A, an n-type AlGaAs cladding layer 102, an active layer 103, a p-type AlGaAs cladding layer 104, and a p-type GaAs ridge cap layer 105 are disposed on an n-type GaAs substrate 101. ) Grow sequentially. Then, the SiN x mask pattern 106 is selectively formed on a portion of the surface of the p-type GaAs ridge cap layer 105 to be formed with ridges through conventional deposition and etching processes. After the SiN x mask pattern 106 is formed, HCl (hydrogen chloride) gas etching is performed to form a p-type AlGaAs cladding layer 104 and a p-type GaAs ridge cap layer 105 as shown in FIG. 1 (b). Etch portions other than ridges. After the formation of the lid, as shown in FIG. 1 (c), the n-type GaAs current blocking layer 107 and the p-type GaAs cap layer (top) of the portions other than the lids on the surface of the p-type AlGaAs cladding layer 104 ( 108 is grown sequentially through metal organic chemical vapor chemical deposition (MOCVD).

이와 같이, 릿지외의 부위들에 릿즈를 매몰시키게 되는 n형 GaAs 전류 차단층(107) 및 p형 GaAs 캡층(108)의 성장이 완료되면, p형 GaAs 릿지캡층(105)의 상부에 있는 SiNx마스크 패턴(106)을 제거한다. 그런 다음, 제1(d)도에 도시한 바와 같이, p형 GaAs 릿지캡층(105) 및 p형 GaAs 캡층(108)로 이루어진 표면의 상부에 p형 GaAs 콘택층(109)을 성장시키게 된다. 이와 같은 종래 기술은, SiNx마스크 패턴(106)이 식각 마스크로서 작용함과 동시에 결정성장 방지 마스크로 작용하게 되고, HCl 가스식각을 통하여 릿지를 형성한 것으로, 계면특성이 향상되는 잇점을 갖는다. 즉, 통상의 AlyGa1-yAs (y≥0.2)는 공기중에 노출되면 급격히 산화가 진행되어 재 성장시 계면특성이 열화되는 문제점이 있었으나 이를 해결한 것이다.As such, when the growth of the n-type GaAs current blocking layer 107 and the p-type GaAs cap layer 108, which causes the buried in the portions other than the ridge, is completed, the SiN x on the top of the p-type GaAs ridge cap layer 105 is completed. The mask pattern 106 is removed. Then, as shown in FIG. 1 (d), the p-type GaAs contact layer 109 is grown on the top surface of the p-type GaAs ridge cap layer 105 and the p-type GaAs cap layer 108. Such a prior art has the advantage that the SiN x mask pattern 106 acts as an etch mask and at the same time acts as a crystal growth prevention mask and forms a ridge through HCl gas etching, thereby improving the interfacial properties. That is, the conventional Al y Ga 1-y As (y≥0.2) has a problem in that the oxidation is rapidly progressed when exposed to air and the interface property deteriorates upon regrowth.

그러나, HCl 가스식각에 있어서, GaAs 와 AlyGa1-yAs의 식각률은, 제3도에 도시한 바와 같이, 상당히 다르기 때문에, 릿지의 폭 및 두께를 정확히 제어하는 것에 어려움이 있게 된다.However, in HCl gas etching, since the etching rates of GaAs and Al y Ga 1-y As are significantly different, as shown in FIG. 3, it is difficult to accurately control the width and thickness of the ridge.

여기서, 릿지를 형성하기 위하여 상기 p형 AlGaAs 클래드층(104) 및 p형 GaAs 릿지캡층(105)를 HCl 가스 식각하는 공정에 있어서, 식각률을 제3도를 참조하여 살펴보기로 한다.In the process of HCl gas etching the p-type AlGaAs cladding layer 104 and the p-type GaAs ridge cap layer 105 to form a ridge, the etch rate will be described with reference to FIG. 3.

제3도는 HCl 가스 식각에 있어서, AsH3유량(flow rate)에 대한 GaAs, AlGaAs(특히 Al0.48Ga0.52As) 및 AlAs의 식각률을 나타낸 것으로, 도면에서 알 수 있는 바와 같이, AsH3유량이 높아질수록 식각률이 단조적으로 감소하게 된다. 특히, AsH3유량이 높아질수록 AlGaAs 의 식각률이 단조적으로 감소하게 되는 이유는, HCl 가스 식각시 AsH3가스가 AlGaAs 표면으로부터 AsCl3가스가 발생되는 것을 억제하기 때문이다. 따라서, 종래의 제조 공정은 이와 같은 성질에 의존하여, p형 AlGaAs 클래드층(104)중 식각되지 않고 남는 부위의 두께를 조절하였다. 즉, 적절한 AsH3유량을 선택함으로써 식각되지 않고 남는 부위의 두께를 조절하도록 한 것이다. 그러나, 이는 공정조건이 매우 엄격하게 관리되어야 하기 때문에, 재현성이 저하되어 생산성이 떨어지는 문제점이 있게 된다.3 shows the etching rates of GaAs, AlGaAs (particularly Al 0.48 Ga 0.52 As), and AlAs with respect to AsH 3 flow rate in HCl gas etching. As can be seen from the figure, the AsH 3 flow rate may be increased. As the etching rate decreases monotonously. In particular, as the AsH 3 flow rate is higher for the reason that the AlGaAs etch rate decreases monotonically is because the AsH 3 gas when HCl gas to suppress etching to be the AsCl 3 gas generated from the surface of AlGaAs. Therefore, the conventional manufacturing process is dependent on such a property, and adjusted the thickness of the portion remaining in the p-type AlGaAs cladding layer 104 without being etched. In other words, by selecting the appropriate AsH 3 flow rate to adjust the thickness of the portion remaining without etching. However, this requires a very strict control of the process conditions, there is a problem that the reproducibility is lowered and the productivity is lowered.

따라서, 본 발명은 계면특성이 향상됨과 동시에 보다 용이하게 제조할 수 있는 릿지형 반도체 레이저 다이오드를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention provides an ridge type semiconductor laser diode which can be manufactured more easily while improving the interfacial properties.

본 발명의 다른 목적은 상기 반도체 레이저 다이오드를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide the semiconductor laser diode.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드는 GaAs 반도체 기판; 상기 기판상에 순차적으로 형성되어 있는 제1도전형 AlGaAs 클래드층, AlGaAs 활성층, 제2도전형 AlGaAs 면(plane) 클래드층 및 식각 저지층; 상기 식각 저지층의 중앙 상부에 적층되어 릿지를 형성하는 제2도전형 AlGaAs 릿지 클래드층; 및 상기 식각 저지층중 상기 제2도전형 AlGaAs 릿지 클래드층이 적층되지 아니한 부위의 상부에 적층되는 제1도전형 GaAs 전류 차단층을 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the semiconductor laser diode according to the present invention comprises a GaAs semiconductor substrate; A first conductive AlGaAs cladding layer, an AlGaAs active layer, a second conductive AlGaAs plane cladding layer and an etch stop layer sequentially formed on the substrate; A second conductive AlGaAs ridge cladding layer stacked on the center of the etch stop layer to form a ridge; And a first conductive GaAs current blocking layer stacked on the portion of the etch stop layer in which the second conductive AlGaAs ridge cladding layer is not stacked.

바람직한 실시예에 따른 반도체 레이저 다이오드에서, 상기 식각 저지층은 AlAs, InGaP 및 InGaAlP중 어느 하나의 물질로 구성된다. 또한, 상기 제2도전형 AlGaAs 릿지 클래드층의 상부에 적층되어 상기 제2도전형 AlGaAs 릿지 클래드층과 함께 릿지를 형성하게 되는 제2도전형 GaAs 릿지 콘택층과, 상기 제1도전형 GaAs 전류 차단층의 상부에 적층되는 제2도전형 GaAs 캡층 및 상기 제2도전형 GaAs 릿지 콘택층 및 제2도전형 GaAs 캡층으로 이루어진 표면의 상부에 적층되는 제2도전형 GaAs 콘택층을 더 구비할 수 있으며, 상기 p형 AlGaAs 면 클래드층은 Al0.45Ga0.55As 물질로 구성할 수 있다.In the semiconductor laser diode according to the preferred embodiment, the etch stop layer is made of one of AlAs, InGaP and InGaAlP. In addition, a second conductive GaAs ridge contact layer stacked on top of the second conductive AlGaAs ridge cladding layer to form a ridge together with the second conductive AlGaAs ridge cladding layer, and the first conductive GaAs current blocking layer. And a second conductive GaAs cap layer stacked on top of the layer, and a second conductive GaAs contact layer stacked on top of the surface consisting of the second conductive GaAs ridge contact layer and the second conductive GaAs cap layer. The p-type AlGaAs surface cladding layer may be made of Al 0.45 Ga 0.55 As material.

상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드의 제조 방법은 소정 반도체 기판의 상부에 제1도전형 AlGaAs 클래드층, AlGaAs 활성층, 제2도전형 AlGaAs 면 클래드층, 식각 저지층 및 제2도전형 AlGaAs 릿지 클래드층을 순차적으로 성장시키는 제1공정; 상기 제2도전형 AlGaAs 릿지 클래드층의 상부에 릿지 형성을 위한 마스크 패턴을 형성하는 제2공정; 상기 마스크 패턴을 이용하는 염화수소(HCl)에 의한 가스식각을 통하여 상기 제2도전형 AlGaAs 릿지 클래드층을 선택적으로 식각하는 제3공정, 상기 제3공정을 통하여 노출된 식각 저지층의 표면에 제1도전형 GaAs 전류 차단층을 성장시키는 제4공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above another object, the method of manufacturing a semiconductor laser diode according to the present invention includes a first conductive type AlGaAs cladding layer, an AlGaAs active layer, a second conductive type AlGaAs surface cladding layer, an etch stop layer, and an upper portion of a predetermined semiconductor substrate. A first step of sequentially growing a two-conducting AlGaAs ridge cladding layer; Forming a mask pattern for forming a ridge on the second conductive AlGaAs ridge cladding layer; A third process of selectively etching the second conductive AlGaAs ridge cladding layer through gas etching with hydrogen chloride (HCl) using the mask pattern, and a first conductive layer on the surface of the etch stop layer exposed through the third process And a fourth step of growing the type GaAs current blocking layer.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 레이저 다이오드 방법에서, 상기 식각 저지층을 성장시키는 공정은 제2도전형을 갖는 AlAs, InGaP 및 InGaAlP층중 어느 하나를 300Å 두께로 성장시키는 공정이며, 상기 제1공정은 상기 제2도전형 AlGaAs 릿지 클래드층의 상부에 제2도전형 GaAs 릿지 콘택층을 성장시키는 공정을 더 포함하고, 상기 제2공정에서 상긴 제2도전형 AlGaAs 릿지 클래드층과 함께 상기 제2도전형 GaAs 릿지 콘택층을 선택적으로 식각하게 된다.In the semiconductor laser diode method according to a preferred embodiment of the present invention, the step of growing the etch stop layer is a step of growing any one of the AlAs, InGaP and InGaAlP layer having a second conductivity type to 300 Å thickness, the first process The method may further include growing a second conductive GaAs ridge contact layer on the second conductive AlGaAs ridge cladding layer, and in the second process, the second conductive together with the second conductive AlGaAs ridge cladding layer. The GaAs ridge contact layer is selectively etched.

또한 상기 제1도전형 GaAs 전류 차단층의 상부에 제2도전형 GaAs 캡층을 성장시키는 공정과, 상기 마스크 패턴을 제거하는 공정 및 상기 제2도전형 GaAs 캡층 및 상기 제2도전형 GaAs 릿지 콘택층으로 이루어진 표면의 상부에 제2도전형 GaAs 콘택층을 성장시키는 공정을 더 포함할 수 있으며, 상기 마스크 패턴은 SiNx로 구성된다.In addition, a process of growing a second conductive GaAs cap layer on the first conductive GaAs current blocking layer, removing the mask pattern, the second conductive GaAs cap layer, and the second conductive GaAs ridge contact layer The method may further include growing a second conductive GaAs contact layer on an upper surface of the surface, wherein the mask pattern is formed of SiN x .

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the present invention.

제2도는 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a semiconductor laser diode according to the present invention.

제2도를 참조하면, n형 GaAs 기판(201)의 상부에 n형 AlGaAs 클래드층(202), AlGaAs 활성층(203), p형 AlGaAs 면 클래드층(204) 및 p형 AlAs 식각 저지층(205)이 순차적으로 형성되어 있다. p형 AlAs 식각 저지층(205)중 중앙부위의 상부에는 p형 AlGaAs 릿지 클래드층(206) 및 p형 GaAs 릿지 콘택층(209)이 순차적으로 적층되어 릿지를 형성하고 있으며, p형 AlAs 식각 저지층(205)중 나머지 부위의 상부에는 n형 GaAs 전류 차단층(207) 및 p형 GaAs 캡층(208)이 순차적으로 적층되어 있다. p형 GaAs 캡층(208) 및 p형 GaAs 릿지 콘택층(209)으로 이루어진 표면의 상부에는 p형 GaAs 콘택층(210)이 형성되어 있다. 즉, 본 발명은 종래 기술과는 달리 AlGaAs 활성층(203)의 상부에 형성되는 p형 AlGaAs 클래드층을 하나로 구성하지 아니하고, 이중으로 구성한 것이다. 즉, p형 AlGaAs 클래드층을 하나는 릿지형태로 형성하고, 다른 하나는 막 형태로 형성하였으며, 그 사이에 식각 저지층을 도입한 것이다. 여기서, 식각 저지층을 구성하고 있는 AlAs 물질은, 제3도에서 알 수 있는 바와 같이, HCl 가스 식각시, GaAs 나 AlGaAs에 비하여 매우 식각률이 저조하기 때문에 마스크로서 작용하게 됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 2, an n-type AlGaAs cladding layer 202, an AlGaAs active layer 203, a p-type AlGaAs surface cladding layer 204, and a p-type AlAs etch stop layer 205 on an n-type GaAs substrate 201. ) Are formed sequentially. The p-type AlGaAs ridge cladding layer 206 and the p-type GaAs ridge contact layer 209 are sequentially stacked on the central portion of the p-type AlAs etch stop layer 205 to form a ridge. The n-type GaAs current blocking layer 207 and the p-type GaAs cap layer 208 are sequentially stacked on top of the remaining portion of the layer 205. The p-type GaAs contact layer 210 is formed on the upper surface of the p-type GaAs cap layer 208 and the p-type GaAs ridge contact layer 209. That is, the present invention, unlike the prior art, does not constitute a single p-type AlGaAs cladding layer formed on the AlGaAs active layer 203, but a dual configuration. That is, one p-type AlGaAs cladding layer was formed in the form of a ridge, the other one was formed in the form of a film, and an etch stop layer was introduced therebetween. Here, it can be seen that the AlAs material constituting the etch stop layer acts as a mask because the etching rate is lower than that of GaAs or AlGaAs during HCl gas etching.

상기 p형 AlGaAs 면 클래드층(204)은 Al0.45Ga0.55As 물질로 구성할 수 있으며, 그 상부에 적층되는 p형 AlAs 식각 저지층(205)은 상기 p형 AlGaAs 면 클래드층(204)과의 약간의 격자 부정합이 있으므로, 그 두께를 대략 300Å 정도가 되도록 하여 광도파에 역효과를 주지 않도록 한다.The p-type AlGaAs surface cladding layer 204 may be made of Al 0.45 Ga 0.55 As material, and the p-type AlAs etching stop layer 205 stacked thereon may be formed with the p-type AlGaAs surface cladding layer 204. Since there is a slight lattice mismatch, the thickness is approximately 300 kW so as not to adversely affect the optical waveguide.

제2도에서, 식각 저지층은 p형 AlAs 물질로 구성되어 있으나, 그 외에 InGaP 또는 InGaAlP 물질을 사용하여 구성하는 것도 가능하다. 상기 AlGaAs 활성층(203)은 AlxGa1-xAs 물질로 구성되고, n형 AlGaAs 클래드층(202), p형 AlGaAs 면 클래드층(204) 및 p형 AlGaAs 릿지 클래드층(206)은 AlyGa1-yAs 물질로 구성되는 것으로, AlGaAs 활성층 (203)에서 알루미늄의 조성비(x)가 다른 층들에서 알루미늄의 조성비(y) 보다 작게 된다.In FIG. 2, the etch stop layer is made of a p-type AlAs material, but may also be made of InGaP or InGaAlP material. The AlGaAs active layer 203 is made of Al x Ga 1-x As material, and the n-type AlGaAs cladding layer 202, the p-type AlGaAs surface cladding layer 204, and the p-type AlGaAs ridge cladding layer 206 are Al y. Comprising a Ga 1-y As material, the composition ratio x of aluminum in the AlGaAs active layer 203 is smaller than the composition ratio y of aluminum in the other layers.

이어서, 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드의 제조 공정을 설명하기로 한다.Next, the manufacturing process of the semiconductor laser diode according to the present invention will be described.

다시, 제2도를 참조하면, 소정 n형 GaAs 기판(201)을 마련한 후, n형 GaAs 기판(201)의 상부에 n형 AlGaAs 클래드층(202), AlGaAs 활성층(203), p형 AlGaAs 면 클래드층(204), p형 AlAs 식각 저지층(205), p형 AlGaAs 릿지 클래드층(206) 및 p형 GaAs 릿지 콘택층(209)을 순차적으로 성장시킨다. 그런 다음, p형 GaAs 릿지 콘택층(209)의 상부에 SiNx을 전면에 걸쳐서 도포한 다음, 릿지가 형성되어야 할 부위를 제외한 나머지 부위를 제거하여, SiNx마스크 패턴을 형성한다. 이와 같이 형성된 SiNx마스크 패턴을 이용한 HCl 가스 식각을 통하여, p형 GaAs 릿지 콘택층(209) 및 p형 AlGaAs 릿지 클래드층(206)를 선택적으로 식각하여 릿지를 형성한다.Referring again to FIG. 2, after the predetermined n-type GaAs substrate 201 is provided, the n-type AlGaAs cladding layer 202, the AlGaAs active layer 203, and the p-type AlGaAs surface on the n-type GaAs substrate 201. The cladding layer 204, the p-type AlAs etch stop layer 205, the p-type AlGaAs ridge cladding layer 206, and the p-type GaAs ridge contact layer 209 are sequentially grown. Then, SiN x is applied over the entire surface of the p-type GaAs ridge contact layer 209 and then the remaining portions except for the portions where the ridges are to be formed are removed to form a SiN x mask pattern. The p-type GaAs ridge contact layer 209 and the p-type AlGaAs ridge cladding layer 206 are selectively etched through HCl gas etching using the SiN x mask pattern thus formed to form ridges.

릿지가 형성되면, SiNx마스크 패턴을 식각 방지 마스크로 사용하여 n형 GaAs 전류 차단층(207) 및 p형 GaAs 캡층(208)을 선택적으로 성장시킨다. 그런 다음, SiNx마스크 패턴을 제거하고 p형 GaAs 캡층(208) 및 p형 GaAs 릿지 콘택층(209)으로 이루어진 표면의 상부에 p형 GaAs 콘택층(210)을 성장시키도록 한다.Once the ridge is formed, the n-type GaAs current blocking layer 207 and the p-type GaAs cap layer 208 are selectively grown using a SiN x mask pattern as an etch mask. The SiN x mask pattern is then removed and the p-type GaAs contact layer 210 is grown on top of the surface consisting of the p-type GaAs cap layer 208 and the p-type GaAs ridge contact layer 209.

여기서, 상기 p형 AlAs 식각 저지층(205)은 그 하부에 형성되어 있는 p형 AlGaAs 면 클래드층(204) HCl 가스 식각시의 바람직한 공정조건으로는 AsH3유량을 120 [sccm] 정도로 하고, HCl 가스에 대한 AsH3의 비를 3정도로 조절하도록 한다.Here, the p-type AlAs etch stop layer 205 has an AsH 3 flow rate of about 120 [sccm] as HCl gas etching process for the p-type AlGaAs surface cladding layer 204 formed at the bottom thereof, and HCl. Adjust the ratio of AsH 3 to gas to about 3 .

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드는 MOCVD의 HCl를 이용한 기상 식각(vapor etching)과 자기 선택적인 성장(in-situ selective regrowth)에 의하여 제조됨으로써, 계면 특성이 향상됨과 동시에, 식각 저지층을 더 포함하게 되어 그의 제조시 공정조건을 완화할 수 있어 릿지 형성의 재현성이 매우 향상되어, 결과적으로 생산성이 증가되는 잇점이 있다.As described above, the semiconductor laser diode according to the present invention is manufactured by vapor etching and in-situ selective regrowth using HCl of MOCVD, thereby improving interfacial properties and etching. The inclusion of a barrier layer further reduces the process conditions during its manufacture, which greatly improves the reproducibility of ridge formation, resulting in increased productivity.

이상, 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드 및 그의 제조 방법을 구체적인 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 국한되지 아니하고, 당업자의 가진 통상적인 지식의 범위내에서 그 변형이나 개량이 가능하게 된다.As mentioned above, although the semiconductor laser diode and its manufacturing method which concern on this invention were demonstrated to the specific Example, this invention is not limited to the said Example, The deformation | transformation and improvement are possible within the range of the common knowledge of those skilled in the art. do.

Claims (9)

GaAs 반도체 기판; 상기 기판상에 순차적으로 형성되어 있는 제1도전형 AlGaAs 클래드층, AlGaAs 활성층, 제2도전형 AlGaAs 면 블래드층 및 식각 저지층; 상기 식각 저지층의 중앙 상부에 적층되어 릿지를 형성하는 제2도전형 AlGaAs 릿지 클래드층; 및 상기 식각 저지층중 상기 제2도전형 AlGaAs 릿지 클래드층이 적층되지 아니한 부위의 상부에 적층되는 제1도전형 GaAs 전류 차단층을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드.GaAs semiconductor substrates; A first conductive type AlGaAs cladding layer, an AlGaAs active layer, a second conductive type AlGaAs surface bladder layer and an etch stop layer sequentially formed on the substrate; A second conductive AlGaAs ridge cladding layer stacked on the center of the etch stop layer to form a ridge; And a first conductive GaAs current blocking layer stacked on the portion of the etch stop layer in which the second conductive AlGaAs ridge cladding layer is not stacked. 제1항에 있어서, 상기 식각 저지층은 AlAs, InGaP 및 InGaAlP중 어느 하나의 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드.The semiconductor laser diode of claim 1, wherein the etch stop layer is made of one of AlAs, InGaP, and InGaAlP. 제1항에 있어서, 상기 제2도전형 AlGaAs 릿지 클래드층의 상부에 적층되어 상기 제2도전형 AlGaAs 릿지 클래드층과 함께 릿지를 형성하게 되는 제2도전형 GaAs 릿지 콘택층; 상기 제1도전형 GaAs 전류 차단층의 상부에 적층되는 제2도전형 GaAs 캡층; 및 상기 제2도전형 GaAs 릿지 콘택층 및 제2도전형 GaAs 캡층으로 이루어진 표면의 상부에 적층되는 제2도전형 GaAs 콘택층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드.The GaAs ridge contact layer of claim 1, further comprising: a second conductive GaAs ridge contact layer formed on the second conductive AlGaAs ridge cladding layer to form a ridge together with the second conductive AlGaAs ridge cladding layer; A second conductive GaAs cap layer stacked on the first conductive GaAs current blocking layer; And a second conductive GaAs contact layer stacked on an upper surface of the second conductive GaAs ridge contact layer and the second conductive GaAs cap layer. 제1항에 있어서, 상기 p형 AlGaAs 면 클래드층은 Al0.45Ga0.55As 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드.The semiconductor laser diode of claim 1, wherein the p-type AlGaAs surface cladding layer is made of Al 0.45 Ga 0.55 As material. 소정 반도체 기판의 상부에 제1도전형 AlGaAs 클래드층, AlGaAs 활성층, 제2도전형 AlGaAs 면 클래드층, 식각 저지층 및 제2도전형 AlGaAs 릿지 클래드층을 순차적으로 성장시키는 제1공정; 상기 제2도전형 AlGaAs 릿지 클래드층의 상부에 릿지 형성을 위한 마스크 패턴을 형성하는 제2공정; 상기 마스크 패턴을 이용하여 염화수소(HCl)에 의한 가스식각을 통하여 상기 제2도전형 AlGaAs 릿지 클래드층을 선택적으로 식각하는 제3공정; 상기 제3공정을 통하여 노출된 식각 저지층의 표면에 제1도전형 GaAs 전류 차단층을 성장시키는 제4공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드의 제조 방법.A first step of sequentially growing a first conductive type AlGaAs cladding layer, an AlGaAs active layer, a second conductive type AlGaAs surface cladding layer, an etch stop layer, and a second conductive type AlGaAs ridge cladding layer on the semiconductor substrate; Forming a mask pattern for forming a ridge on the second conductive AlGaAs ridge cladding layer; A third process of selectively etching the second conductive AlGaAs ridge cladding layer through gas etching with hydrogen chloride (HCl) using the mask pattern; And a fourth step of growing the first conductive GaAs current blocking layer on the surface of the etch stop layer exposed through the third step. 제5항에 있어서, 상기 식각 저지층을 성장시키는 공정은 제2도전형 AlAs, InGaP 및 InGaAlP층중 어느 하나를 성장시키는 공정인 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드의 제조 방법.The method of claim 5, wherein the growing of the etch stop layer is a step of growing any one of the second conductive AlAs, InGaP, and InGaAlP layers. 제5항에 있어서, 상기 제1공정은 상기 제2도전형 AlGaAs 릿지 클래드층의 상부에 제2도전형 GaAs 릿지 콘택층을 성장시키는 공정을 더 포함하고 상기 제2공정에서 상기 제2도전형 AlGaAs 릿지 클래드층과 함께 상기 제2도전형 GaAs 릿지 콘택층을 선택적으로 식각하게 되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드의 제조 방법.The method of claim 5, wherein the first process further comprises growing a second conductive GaAs ridge contact layer on the second conductive AlGaAs ridge cladding layer, and in the second process, the second conductive AlGaAs ridge. And selectively etching the second conductive GaAs ridge contact layer together with the ridge cladding layer. 제7항에 있어서, 상기 제1도전형 GaAs 전류 차단층의 상부에 제2도전형 GaAs 캡층을 성장시키는 공정; 상기 마스크 패턴을 제거하는 공정, 및 상기 제2도전형 GaAs 캡층 및 상기 제2도전형 GaAs 릿지 콘택층으로 이루어진 표면의 상부에 제2도전형 GaAs 콘택층을 성장시키는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드의 제조 방법.The method of claim 7, further comprising: growing a second conductive GaAs cap layer on the first conductive GaAs current blocking layer; Removing the mask pattern, and growing a second conductive GaAs contact layer on an upper surface of the second conductive GaAs cap layer and the second conductive GaAs ridge contact layer. The manufacturing method of the semiconductor laser diode. 제5항에 있어서, 상기 마스크 패턴을 형성하는 공정은 SiNx층을 전면에 걸쳐 형성하는 공정; 및 상기 SiNx층중 릿지외의 부위를 식각하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드의 제조 방법.The method of claim 5, wherein the forming of the mask pattern comprises: forming a SiN x layer over the entire surface; And etching a portion of the SiN x layer other than the ridges in the SiN x layer.
KR1019930020729A 1993-10-07 1993-10-07 Semiconductor laser diode and its manufacturing method KR100261244B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019930020729A KR100261244B1 (en) 1993-10-07 1993-10-07 Semiconductor laser diode and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019930020729A KR100261244B1 (en) 1993-10-07 1993-10-07 Semiconductor laser diode and its manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR950012839A KR950012839A (en) 1995-05-17
KR100261244B1 true KR100261244B1 (en) 2000-07-01

Family

ID=19365398

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019930020729A KR100261244B1 (en) 1993-10-07 1993-10-07 Semiconductor laser diode and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100261244B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100883478B1 (en) * 2002-02-26 2009-02-16 주식회사 엘지이아이 Method for manufacturing semiconductor laser diode

Also Published As

Publication number Publication date
KR950012839A (en) 1995-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6320209B1 (en) Epitaxial lateral overgrowth of gallium nitride based semiconductive oxide selective growth mask and method for fabricating the same
US6072819A (en) Semiconductor light-emitting device and method of fabricating the same
US5658823A (en) Semiconductor laser diode and manufacturing method therefor
US5400354A (en) Laminated upper cladding structure for a light-emitting device
US20030207480A1 (en) Method of manufacturing semiconductor device
JPH06291416A (en) Semiconductor laser and manufacture thereof
EP0526128B1 (en) A method for producing a distributed feedback semiconductor laser device
US5375136A (en) Semiconductor laser of patterned-substrate type and structure thereof
US5737351A (en) Semiconductor laser including ridge structure extending between window regions
EP0114109B1 (en) Semiconductor laser device and method for manufacturing the same
US5970080A (en) Gallium nitride compound semiconductor light emitting element and method for fabricating the same
US5403774A (en) Method for fabricating index-guided semiconductor laser
US7016386B2 (en) Semiconductor laser device
US5311533A (en) Index-guided laser array with select current paths defined by migration-enhanced dopant incorporation and dopant diffusion
US5706304A (en) Semiconductor laser device
US20020075925A1 (en) Growing a low defect gallium nitride based semiconductor
KR100261244B1 (en) Semiconductor laser diode and its manufacturing method
US5518954A (en) Method for fabricating a semiconductor laser
US5661076A (en) Method for fabricating a vertical-cavity surface-emitting laser diode
US5805628A (en) Semiconductor laser
US5887011A (en) Semiconductor laser
EP0865126B1 (en) Method for producing semiconductor device
JP3439955B2 (en) Semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same
KR100261243B1 (en) Laser diode and its manufacturing method
JP3022351B2 (en) Optical semiconductor device and method of manufacturing the same

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: 20100413

Year of fee payment: 11

LAPS Lapse due to unpaid annual fee