KR100261247B1 - 레이저 다이오드의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레이저 다이오드의 제조방법을 개시한다.
본 발명 레이저 다이오드의 제조방법은, 기판상에 소정의 거리로 이격된 두개의 돌출부를 형성하는 기판 식각단계와, 상기 기판 식각단계를 거친 기판상에 액상성장법을 통해 전류제한층을 평탄하게 성장하는 전류제한층 성장단계와, 상기 전류제한층 성장단계에 연이어서 액상성장법의 용융-에칭을 행하여 상기 기판상에 형성되었던 두개의 돌출부 영역에 두개의 채널을 형성하고, 상기 두개의 채널 형성과정에서 채널사이에 메사 구조가 형성되는 용융-에칭단계와, 상기 용융-에칭단계에 연이어서 액상성장법을 통해 하부크래드층, 활성층, 상부크래드층등을 순차적으로 형성하는 결정층 성장단계를 포함하며, 이로써, 제작이 간단하고, 전류제한 효과가 강화되고, 계면 특성(interface quality) 및 신뢰성이 향상되는 이점을 제공한다.
Description
제1도는 종래의 제조공정에 의해 제조된 레이저 다이오드의 개략적인 단면도이고,
제2도 내지 제3도는 종래의 제조공정을 도시하는 개략적인 단면도이고,
제4도는 본 발명에 의한 레이저 다이오드의 개략적인 단면도이며, 그리고,
제5도 내지 제7도는 본 발명의 제조공정을 도시하는 개략적인 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
21 : 기판 22 : 전류제한층
23 : 하부크래드층 24 : 활성층
25 : 상부크래드층 26 : 콘택트층
본 발명은 컴팩트 디스크 플레이어(CDP)나 레이저 디스크 플레이어(LDP)용 광-픽업 및 레이저 빔 프린터등의 광 정보처리용 소자로 사용되는 AlGaAs 780nm 파장대의 고출력 레이저 다이오드의 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 AlGaAs 전류제한층의 적용과 AlGaAs와 GaAs의 액상성장법(LPE)에 의한 되녹임-에칭(melt-back etching) 선택성을 이용한 한 단계(single-step) 액상성장법을 이용하여 제작하는 쌍-채널(twin-channel) 레이저 다이오드의 제조방법에 관한 것이다.
컴팩트 디스크 플레이어(CDP)나 레이저 디스크 플레이어(LDP)용 광-픽업 및 레이저빔 프린터등의 광 정보처리에서 정보처리 성능등을 높이기 위해서는 광원으로 사용되는 레이저 다이오드의 파장을 감소시키고 출력을 높여야 한다. 특히, 정보처리 성능 및 효율을 높이기 위해서는 출력을 높여야 되는데, 이와 같이 출력을 높이기 위한 종래 기술의 한 방법으로서 쌍-채널(twin-channel)을 가진 레이저 다이오드가 있다. 상기와 같은 쌍-채널 레이저 다이오드는 제1도에 도시되어 있는 바와 같이, 기판(1)상에는 두개의 채널이 중앙의 높이가 얕은 메사에 의해 분리되어 있고, p-n접합에 의해 전류제한이 행해지는 전류제한층(2)이 형성된 구조로서, 상기 메사상부에서 이득을 증가시켜 고출력 특성을 내는 레이저 다이오드이다.
그리고, 상술한 바와 같은 두개의 채널이 중앙의 높이가 얕은 메사에 의해 분리된 쌍-채널 레이저 다이오드를 제조하는 방법에 있어서는, 제1도 내지 제3도에 도시되어 있는 바와 같이 기판(1)사에 전류제한층(2)을 성장하는 제1차성장단계와, 사진식각공정에 의해 쌍-채널형성과 메사를 형성하는 식각단계와, 그리고, 상기 쌍-채널과 메사 상부 및 전류제한층(2) 상부에 통상적인 성장법에 의해 하부크래드층(3), 레이저 빔이 발진되는 활성층(4), 상부크래드층(5), 콘택트층(6)을 순차적으로 성장하는 제2차성장단계 및 상기 기판(1) 저면과 상기 콘택트층(6)의 상면에 전극(7,8)을 형성하는 단계를 포함하여 제작된다. 그리고, 상술한 바와 같이 쌍-채널 레이저 다이오드는 2단계성장에 의해 제작되는 소자로서, 기판(1)과 전류제한층(2)의 채널 에칭 후 크래드층 및 활성층등의 재성시 재성장상의 액상성장법 메카니즘에 의해 메사영역이 채널영역에 비해 약간 용융-에칭(melt-etching)되어 메사영역의 전류제한층(3) 두께가 채널 외부영역보다 상대적으로 얇아지게 된다.
전술한 바와 같은 종래의 쌍-채널 레이저 다이오드의 제조방법은 2단계 성장공정을 거치는 등 제작이 용이하지 않은 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, AlzGa1-zAs(z≥0.2) 전류제한층의 적용과 액상성장법의 용융-에칭과 재성장(melt-etching & regrowth) 기술을 이용하여 단일-스텝 액상성장법 기술로 종래보다 용이하게 소자를 제조할 수 있는 레이저 다이오드의 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명 레이저 다이오드의 방법은, (1) (기판 식각단계) 기판상에 소정의 거리로 이격된 두개의 돌출부를 형성하는 기판 식각단계와, (2) (전류제한층 성장단계) 상기 기판 식각단계를 거친 기판상에 액상성장법을 통해 전류제한층을 평탄하게 성장하는 전류제한층 성장단계와, (3) (용융-에칭단계) 상기 전류제한층 성장단계에 연이어서 액상성장법의 용융-에칭을 행하여 상기 기판상에 형성되었던 두개의 돌출부 영역에 두개의 채널을 형성하고, 상기 두개의 채널 형성과정에서 채널사이에 메사 구조가 형성되는 용융-에칭단계와, (4) (결정층 성장단계) 상기 용융-에칭단계에 연이어서 액상성장법을 통해 하부크래드층, 활성층, 상부크래드층등을 순차적으로 형성하는 결정층 성장단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명 레이저 다이오드의 제조방법에 있어서, 상술한 바와 같이 전류제한층 성장단계와 용융-에칭단계 및 결정층 성장단계는 한번의 액상성장법 공정에 의해 연이어서 이루어지는 것이다.
또한, 본 발명 레이저 다이오드의 제조방법에 있어서, 상기 상부크래드층의 상부에 콘택트층을 형성하는 것이 바람직하며, 그리고, 최종적으로는 상기 기판저면과 상기 콘택트층 상면에 저항금속전극을 형성함으로써 레이저 다이오드는 완성된다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명 레이저 다이오드의 제조방법의 실시예를 상세히 설명한다.
제4도는 본 발명 레이저 다이오드의 제조방법에 의해 제조된 레이저 다이오드의 개략적인 단면도이고, 그리고 제5도 내지 제7도는 본 발명에 의한 레이저 다이오드의 제조단계를 도시하는 개략적인 단면도이다. 도면에서, 21은 두개의 채널이 두개의 채널 중앙에 형성된 메사구조에 의해 분리되어 형성된 쌍-채널의 기판이고, 22는 상기 기판(21)의 상면에 액상성장법에 의해 평탄하게 성장되고 나중에 용융-에칭에 의해 식각되는 전류제한층, 23은 상기 기판(21)과 전류제한층(22) 상부에 형성된 하부크래드층이다. 그리고, 24는 상기 하부크래드층(23) 상면에 형성되어 레이저 빔이 발생되는 활성층이고, 25는 상기 활성층(24)의 상면에 형성되는 상부크래드층, 26은 콘택트층이고, 27과 28은 각각 저항금속전극이다.
이와 같은 구조의 레이저 다이오드의 상기 전류제한층(22), 상.하크래드층(23,25), 활성층(24), 콘택트층(26)은 모두 액상성장법에 의해 성장된다. 즉, 한번의 액상성장에 의해 레이저 다이오드가 완성될 수 있는 것이다.
이하 제조단계별로 본 발명 레이저 다이오드의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
(1) p+-GaAs 기판(21)상에 소정의 거리로 이격된 두개의 돌출부를 제5도에 도시되어 있는 바와 같이 사진 식각등과 같은 통상의 식각공정으로 형성한다.
(2) 상기 기판 식각단계를 거친 기판(21)상에 통상적인 액상성장법을 통해 AlzGa1-zAs ((0.2≤z≤y) : 여기서 y는 후술하는 크래드층의 알루미늄의 조성비이다) 전류제한층(22)을 평탄하게 성장한다.
(3) 상기 전류제한층(22) 성장단계에 연이어서 상기 전류제한층(22)에서 적용했던 액상성장법의 용융-에칭을 행하여 상기 기판(21)상에 형성되었던 두개의 돌출부 영역에 두개의 채널을 형성하고, 상기 두개의 채널 형성과정에서 채널사이에 메사 구조가 형성된다.
(4) 상기 용융-에칭단계에 연이어서 상기 전류제한층 성장단계와 상기 용융-에칭단계에서 적용했던 같은 액상성장법을 통해 p-AlGaAs 하부크래드층(23), p-AlGaAs 활성층(24), n-AlGaAs 상부크래드층(25), n+-GaAs 콘택트층(26)을 순차적으로 형성한다.
그리고, 상기의 기판(21) 저면과 콘택트층(26) 상면에 n-, p-저항금속전극(27,28)을 증착시킴으로써 본 발명 레이저 다이오드를 완성한다.
상술한 바와 같은 액상성장법(LPE)의 용융-에칭 방법은 기판과 성장 용액을 성장 온도와 같은 온도로 하여 포화 용해시킨 다음, 온도를 성장온도보다 약간 높여 소정부분 미-포화(under-saturation) 상태로 놓고, 기판과 용액을 접촉시킬 때 기판의 일부가 용액쪽으로 되녹임되어 돌아가는 현상을 이용한 것이다. 통상 전류제한층(22)의 물질인 AlzGa1-zAs(z≥0.2)는 기판(21)의 물질인 GaAs와 비교하여 상대적으로 용융-에칭 비율이 낮음으로 이를 이용한 용융-에칭을 행하면 상술한 바와 같은 쌍-채널 구조의 형성을 종래에 비해 매우 용이하게 형성할 수 있는 것이다.
이러한 본 발명 레이저 다이오드의 제조방법의 효과를 살펴보면, 한번의 액상성장으로 제작이 간단하며, AlGaAs 전류제한층의 적용으로 전류제한 효과가 강화되고, 되녹임 용융-에칭에 의한 계면 특성(interface quality) 및 신뢰성이 향상된다.
Claims (2)
- (1) (기판 식각단계) 기판상에 소정의 거리로 이격된 두개의 돌출부를 형성하는 기판 식각단계와, (2) (전류제한층 성장단계) 상기 기판 식각단계를 거친 기판상에 액상성장법을 통해 전류제한층을 평탄하게 성장하는 전류제한층 성장단계와, (3) (용융-에칭단계) 상기 전류제한층 성장단계에 연이어서 액상성장법의 되녹임 용융-에칭법을 행하여 상기 기판상에 형성되었던 두개의 돌출부 영역에 두개의 채널을 형성하고, 상기 두개의 채널 형성과정에서 채널사이에 메사 구조가 형성되는 용융-에칭단계와, (4) (결정층 성장단계) 상기 용융-에칭단계에 연이어서 액상성장법을 통해 하부크래드층, 활성층, 상부크래드층등을 순차적으로 형성하는 결정층 성장단계와, (5) (전극형성단계) 상기 기판저면과 상기 상부크래드층 상부에 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 전류제한층의 물질이 AlzGa1-zAs(z≥0.2) 인 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법.
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| KR1019930020899A KR100261247B1 (ko) | 1993-10-08 | 1993-10-08 | 레이저 다이오드의 제조방법 |
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| KR1019930020899A KR100261247B1 (ko) | 1993-10-08 | 1993-10-08 | 레이저 다이오드의 제조방법 |
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