KR100278629B1 - Semiconductor laser diode and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
전류흐름을 제한하기 위한 전류차단층의 구조를 변경하고 활성층의 휘어짐을 이용하여 광도파를 수행하는 굴절률 도파형 반도체 레이저 다이오드가 개시되어 있다. n형 기판상에 그 측벽이 일정한 경사면을 이루고 저면은 평탄한 관통홈이 상기 n형 기판의 중앙부분에 남도록 형성된 P형 전류차단층이 형성되고, 상기 전류차단층과 상기 관통홈을 통해 노출된 상기 기판상으로 우묵하고, 상기 경사면상으로는 n형/p형 불순물이 교번 도핑된 구조를 가지며서 전류차단 역할을 하는 n형 클래드층이 형성되어 있다. 상기 n형 클래드층상으로 상기 관통홀 부위에서 우묵하게 형성된 레이저 발진영역을 가지는 활성층이 형성되어 있고, 및 상기 활성층상에 p형 클래드층이 형성되어 있다.Disclosed is a refractive index waveguide semiconductor laser diode which modifies the structure of a current blocking layer for limiting current flow and performs optical waveguide using the bending of an active layer. The P-type current blocking layer is formed on the n-type substrate so that the side wall forms a constant inclined surface and the bottom surface has a flat through groove left at the center portion of the n-type substrate, and the exposed portion is exposed through the current blocking layer and the through groove. The n-type cladding layer is formed on the substrate and has a structure in which n-type / p-type impurities are alternately doped on the inclined surface and serves to cut off current. An active layer having a laser oscillation region formed in the through-hole region is formed on the n-type cladding layer, and a p-type cladding layer is formed on the active layer.
전류의 퍼짐 현상이 배제되어 구동전류값이 낮아지며, 단일 모두드 발진이 유리하며, 비점수차 거리가 감소한다.The current spreading phenomenon is eliminated, driving current value is lowered, single mode oscillation is advantageous, and astigmatism distance is reduced.
Description
제1도는 종래 레이저 다이오드의 개략적 단면도.1 is a schematic cross-sectional view of a conventional laser diode.
제2도는 본 발명에 의한 반도체 레이저 다이오드의 개략적 단면도.2 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor laser diode according to the present invention.
제3도는 본 발명의 동작원리를 설명하기 위한 단면도.3 is a cross-sectional view for explaining the principle of operation of the present invention.
본 발명은 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 정보처리기기, 플라스틱 광통신, POS(Point of Sales) 시스템 등에 사용되는 굴절률 도파형 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser diode and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a refractive index waveguide semiconductor laser diode and a method for manufacturing the same, used in an information processing device, plastic optical communication, a point of sales (POS) system, and the like.
일반적으로 유도방출에 의한 빛의 증폭을 이용한 레이저는 가간섭성(可干涉性), 단광성(單光性), 지향성 및 고강도를 특징으로 하며, 헬륨-네온(He-Ne) 레이저나, 아르곤(Ar) 레이저와 같은 기체 레이저와 YAG레이저나 루비 레이저와 같은 고체 레이저로부터, 소형이며 고주파에서 바이어스 전류를 변조함으로써 변조가 용이한 반도체 레이저에 이르는 다양한 종류가 있다.In general, lasers using amplification of light by induced emission are characterized by coherence, unipolarity, directivity, and high intensity. Helium-neon lasers and argon There are a variety of types ranging from gas lasers such as (Ar) lasers and solid state lasers such as YAG lasers and ruby lasers to semiconductor lasers that are small and easily modulated by modulating bias current at high frequencies.
그 중에서도 특히 반도체 레이저는 상기와 같은 특성 때문에 컴팩트 디스크 플레이어(CDP)나 광학 메모리, 고속 레이저 프린터등의 정보처리기기 및 광통신용기기로서, 기존의 헬륨-네온등의 기체레이저등을 대체하여 그 응용범위를 넓혀가고 있다.In particular, semiconductor lasers are used for information processing devices such as compact disc players (CDPs), optical memories, high-speed laser printers, and optical communication devices. The range is expanding.
일반적으로 반도체 레이저 소자는 P-N접합을 기본으로 하여 양자전자(Quantum Electron)의 개념을 포함하는 반도체 소자로서, 반도체 물질로 구성된 박막, 즉 활성층에 전류를 주입하여 인위적으로 전자-정공재결합을 유도함으로써 재결합에 따르는 감소 에너지에 해당하는 빛을 발진하는 반도체 레이저 다이오드이다.Generally, a semiconductor laser device is a semiconductor device including a concept of quantum electrons based on a PN junction, and recombines by artificially inducing electron-hole recombination by injecting current into a thin film made of a semiconductor material, that is, an active layer. A semiconductor laser diode that emits light corresponding to the reduced energy.
최근 반도체 레이저의 성능은, 파장을 결정하는 재료의 개발과, 임계전류, 광출력, 효율, 단일파장, 스펙트럼선폭 따위의 특성과 신뢰성을 결정하는 소자구조를 실현하기 위한 에피택셜(Epitaxial)성장기술 및 미세가공 기술의 진보에 의하여 현저한 발전을 거듭하고 있다.In recent years, the performance of semiconductor lasers is epitaxial growth technology for the development of materials that determine the wavelength, and the device structure that determines the characteristics and reliability of the critical current, light output, efficiency, single wavelength, spectrum spectrum width, etc. And the remarkable development by the progress of the micro-processing technology.
특히 에피택셜 성장기술에서는 종래의 액상성장법(Liquid Phase Epitawy;LPE법)을 대신하여 유기금속 기상성장법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:MOCVD) 및 MBE(Molecular Beam Epitaxy)법 등에 의하여 원자층 수준의 제어가 가능하게 되었으며, 양자우물(Quantum Well)을 활성층(active layer)으로 하는 ‘양자우물 레이저’가 실현되는 등의 임계전류의 저감, 효율의 향상, 고출력화, 고속동작, 스펙트럼선폭의 협소화등 대폭적인 성능의 향상이 이루어 졌다.Particularly, epitaxial growth technology replaces the conventional liquid phase growth method (LPE method), and at the atomic layer level by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) and molecular beam epitaxy (MBE) methods. It is possible to control and reduce the critical current such as quantum well laser using quantum well as active layer, improve efficiency, improve output, high speed, narrow spectrum line width, etc. Significant performance improvements have been made.
한편 반도체 레이저의 재료로서, AlGaInP계의 레이저는 상기 MOCVD법에 의해 최초로 실현된 것으로써, 실온 연속발진이 가능한 캐리어의 주입에 의한 반도체 레이저로서 가장 짧은 0.6㎛대(帶)의 파장을 지닌 적색 가시광 레이저이다. 계측 따위에 널리 사용되는 헬륨-네온 레이저를 대체하는 것으로서, 현재 실용화되어 지고 있는 것은 활성층이 GaAs 기판과 격자정합을 이루는 InGaP이다.On the other hand, AlGaInP-based laser, which is a material of a semiconductor laser, is the first to be realized by the above-described MOCVD method. As a semiconductor laser by injection of a carrier capable of continuous oscillation at room temperature, red visible light having the shortest wavelength of 0.6 µm is used. It is a laser. As a substitute for helium-neon lasers, which are widely used for measurement, it is currently used InGaP in which the active layer is lattice matched with a GaAs substrate.
한편 반도체 레이저 다이오드가 전술한 응용분야에 이용되기 위해서는 굴절률 도파형(Index Guide) 구조에 의해 안정된 광 보우드의 발진을 해야 한다. 현재, 단파장 반도체 레이저의 굴절률 도파형 구조로서 사용되고 있는 레이저 다이오드의 한 예로서 제1도에 도시된 레이저 다이오드를 들 수 있다.On the other hand, in order to use the semiconductor laser diode in the above-mentioned application field, it is necessary to oscillate the stable optical beam by the index guide structure. Currently, the laser diode shown in FIG. 1 is an example of a laser diode used as a refractive index waveguide structure of a short wavelength semiconductor laser.
도면을 참조하면, p-In0.5(Ga0.3Al0.7)0.6P 클래드 층(5)의 상면 중앙에 리지가 형성되고 이 리지의 상부에 p- In0.5Ga0.5P 통전용이층(6)이 형성되며, 이 위에 상기 통전용이층(6)의 중앙부위를 노출시키는 개구부를 갖는 n-GaAs 전류차단층(7)이 형성되며, 전류차단층(7)의 위에는 p-GaAs 캡층(8)이 형성되고 캡층(8)의 위에는 p-금속전극(9)이 형성된다. 그리고, p-클래드층(5)의 하부에는 In0.5Ga0.5P 활성층(4)이 마련되고, 활성층(4)의 밑에는 n-In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P 클래드층(3)와 n-GaAs 버퍼층(2)이 마련된다. 이상과 같은 단층 구조물은 그 저면에 n-금속전극(10)이 형성되는 n-GaAs 기판(1)상에 형성된다.Referring to the drawings, a ridge is formed at the center of the upper surface of the p-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.6 P cladding layer 5 and a p-In 0.5 Ga 0.5 P conducting bilayer 6 is formed on top of the ridge. And an n-GaAs current blocking layer 7 having an opening that exposes a central portion of the current transfer layer 6 thereon, and a p-GaAs cap layer 8 above the current blocking layer 7. Is formed and a p-metal electrode 9 is formed on the cap layer 8. An In 0.5 Ga 0.5 P active layer 4 is provided below the p-clad layer 5, and n-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P cladding layer 3 is provided below the active layer 4. The n-GaAs buffer layer 2 is provided. The single layer structure as described above is formed on the n-GaAs substrate 1 on which the n-metal electrode 10 is formed.
이러한 구조의 레이저 다이오드는 3차에 거친 결정성장 과정이 요구되어 공정이 복잡할 뿐 아니라 시간이 많이 소요되어 수율과 양산성에 있어 불리하다. 더욱이 결정 성장시 공기중에 노출되는 층, 특히 Al이 포함되는 p-In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P 클래드 층(5)을 식각하고 그 위에 다시 n-GaAs 전류차단층(7)을 재성장하여야 하는 바 공기중에 노출된 상기 p-클래드층(5)의 오염 및 산화로 인해 2차성장시 양질의 결정 성장이 어려우며, 이로 인해 특성과 신뢰도가 저하된다.The laser diode of such a structure requires a third rough crystal growth process, which is not only complicated and time-consuming, but also disadvantageous in yield and mass productivity. Furthermore, the p-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P cladding layer (5) containing Al, in particular, exposed to air during crystal growth must be etched and the n-GaAs current blocking layer (7) is grown again on it. Therefore, due to contamination and oxidation of the p-clad layer 5 exposed to air, it is difficult to grow high-quality crystals during secondary growth, which results in deterioration of characteristics and reliability.
또한 상기 구조에서는 n-전류차단층(7)을 형성하는 데 있어서 릿지 상층부에 예를 들어, 실리콘 산화막과 같은 절연막을 증착한 상태에서 선택적 성장(Selective Epitaxy)을 시켜야 하는 데 이는 매우 고도의 기술을 요할 뿐만 아니라, 에피택셜 성장 후 상기 실리콘 산화막을 제거하는 경우 실리콘 산화막과 화합물 반도체간의 열팽창계수가 다른 관계로 실리콘 산화막 내부에 있는 상기 p- In0.5Ga0.5P 통전용이층(6)이 결정 질(crystal quality)이 저하되는 문제가 발생한다.In addition, in the above structure, selective epitaxy is required to form an n-current blocking layer 7 while an insulating film such as, for example, a silicon oxide film is deposited on the upper ridge, which is a very advanced technique. In addition, when the silicon oxide film is removed after epitaxial growth, the p-In 0.5 Ga 0.5 P current carrying layer 6 inside the silicon oxide film is crystalline due to a different thermal expansion coefficient between the silicon oxide film and the compound semiconductor. A problem arises in that crystal quality is degraded.
또한 상기 종래의 구조는 상기 n-GaAs 전류차단층(7)의 존재로 인하여 활성층(4)의 측면방향으로의 유효굴절률이 변화하는 것을 이용한 광도파 구조로써, 이러한 구조에서는 비절수차 거리(Astignatism)를 10㎛이내로 감소시키는 것이 어려우며, 이럴 경우 레이빔의 포커싱을 위해 복잡한 광학계를 추가해야 하는 등의 부담이 있으며, 상기 활성층(4)에서 발진된 빔을 상기 전류차단층(7)이 흡수하게 되어 소자의 온도특성을 저하시키고, 열화에 의한 퇴화(Thermal Degradation)를 가속시키게 된다.In addition, the conventional structure is an optical waveguide structure using an effective refractive index in the lateral direction of the active layer 4 due to the presence of the n-GaAs current blocking layer (7), in this structure astigmatism (Astignatism) It is difficult to reduce to within 10㎛, in this case there is a burden such as adding a complex optical system for focusing the ray beam, the current blocking layer 7 is to absorb the beam oscillated from the active layer (4) It lowers the temperature characteristic of the device and accelerates the degradation due to deterioration.
따라서 본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점을 개선하는 것으로써, 활성층의 휘어짐에 의하여 광도파가 수행되는 안정된 광모우드의 발진이 가능한 반도체 레이저 다이오드를 제공하는 데 있다.It is therefore an object of the present invention to improve the problems of the prior art, to provide a semiconductor laser diode capable of oscillating a stable optical mode in which the optical waveguide is performed by the bending of the active layer.
본 발명의 다른 목적은 본 발명의 반도체 레이저 다이오드를 제조하는 적절한 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a suitable method for manufacturing the semiconductor laser diode of the present invention.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드는 제1도전형 기판; 상기 제1도전형 기판상에 그 측벽이 일정한 경사면을 이루고 저면은 평탄한 관통홈이 상기 제1도전형 기판의 중앙부분에 남도록 형성된 제2도전형 전류차단층; 상기 전류차단층과 상기 관통홈을 통해 노출된 상기 기판상으로 우묵하게 형성되어 있으며, 상기 평탄한 면상으로는 제1도전형 불순물이 도핑되어 전류 통과영역이 되고, 상기 경사면상으로는 제1도전형/제2도전형/제1도전형/제2도전형...형태로 불순물이 교번 도핑된 구조를 가지면서 전류차단 역할을 하는 제1도전형 제1 클래드층; 상기 제1도전형 제1클래드층상으로 상기 관통홀 부위에서 우묵하게 형성된 레이저 발진영역을 가지는 활성층; 및 상기 활성층상에 형성된 제2도전형 제2클래드층을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the semiconductor laser diode according to the present invention comprises a first conductive substrate; A second conductive type current blocking layer formed on the first conductive type substrate such that a sidewall thereof forms a constant inclined surface and a bottom surface thereof has a flat through groove left in the center portion of the first conductive type substrate; It is formed recessedly on the substrate exposed through the current blocking layer and the through groove, the first conductive type doped on the flat surface is a current passing through the surface, the first conductive type / first on the inclined surface A first conductive type first clad layer having a structure in which impurities are doped alternately in the form of two conductivity type / first conductivity type / second conductivity type ... An active layer having a laser oscillation region formed in the through-hole region on the first conductive first cladding layer; And a second conductive second cladding layer formed on the active layer.
본 발명은 InGaP/InGaAlP계의 레이저 다이오드에 대하여 적용될 뿐만 아니라, GaAs/AlGaAsrP, InGaAs/InGaP계의 2원정계, 3원정계 및 4원정계 화합물 반도체 레이저 다이오드에 폭 넓게 적용될 수 있다.The present invention can be applied not only to InGaP / InGaAlP-based laser diodes, but also to GaAs / AlGaAsrP, InGaAs / InGaP-based two-way, three-way and four-way compound semiconductor laser diodes.
본 발명에서 상기 n형 클래드층은 1차 결정성장 후 식각하여 경사면을 갖는 p형 전류차단층을 형성하고, 상기 전류차단층과 노출된 기판상으로 2차 결정성장을 함에 있어서, 평탄한 (100)면 상으로는 n형 불순물이 도핑되어 전류 통과영역이 되고, 경사면을 따라서는 n/p/n/ptlr으로 교번 도핑되어 전류차단층이 된다. 상기 경사면은 (n11)면 (n≤3)이 되도록 식각된다. 또한, 상기 활성층은 상기 관통홈으로 우묵하게 휘어지고, 이에 따라 광도파가 수행되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the n-type cladding layer is etched after primary crystal growth to form a p-type current blocking layer having an inclined surface, and in forming secondary crystal growth on the current blocking layer and the exposed substrate, the flat (100) The n-type impurity is doped onto the surface to form a current passing region, and alternately doped to n / p / n / ptlr along the inclined surface to form a current blocking layer. The inclined surface is etched to be (n11) plane (n ≦ 3). In addition, the active layer is bent into the through groove, characterized in that the optical waveguide is performed accordingly.
또한 상기 p형 클래드층상으로는 p형 통전용이층을 개재하여 p형 캡층이 형성되며, 상기 n형 기판에는 n형 금속전극이, 상기 p형 캡층에는 p형 금속전극이 형성된다.In addition, a p-type cap layer is formed on the p-type cladding layer through a p-type conductive layer, an n-type metal electrode is formed on the n-type substrate, and a p-type metal electrode is formed on the p-type cap layer.
또한 상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드의 제조방법은, 제1도전형 기판상에 1차 결정성장하여 전류차단층을 형성하는 단계; 상기 전류차단층의 중앙부분에 그 측벽이 일정한 경사면을 이루고 저면은 평탄한 관통홈을 형성하는 단계; 결과물의 전면에 2차 결정성장을 수행하여 평탄한 면상으로는 제1도전형 불순물이 도핑되어 전류 통과영역이 되며, 경사면상에서는 제1도전형/제2도전형/제1도전형/제2도전형...형태로 교번 도핑되어 전류차단 역할을 수행하고, 상기 관통홈으로 우묵한 제1도전형 클래드층을 형성하는 단계; 상기 결과를 전면에 상기 관통홈으로 우묵한 활성층을 형성하는 단계: 및 상기 활성층상으로 제2도전형 클래드층을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 구체적인 반도체 레이저 다이오드의 제조방법에 있어, 상기 제1도전형 클래드층은, 제1도전형 불순물은 지속적으로 공급하고 제2도전형 불순물은 단속적으로 공급하면서 에피텍셜 성장공정을 수행하여 형성할 수 있다.In addition, in order to achieve the above another object, the method of manufacturing a semiconductor laser diode according to the present invention comprises the steps of forming a current blocking layer by primary crystal growth on the first conductive substrate; Forming a sloping surface having a constant sidewall at a central portion of the current blocking layer and having a flat through groove at a bottom thereof; Secondary crystal growth is carried out on the entire surface of the resultant, and the first conductive type impurities are doped on a flat surface to form a current passing through area. On the inclined surface, the first conductive type / second conductive type / first conductive type / second conductive type Forming a first conductive cladding layer alternately doped to form a current blocking role and recessed into the through groove; Forming an active layer recessed with the through grooves on the front surface thereof; and forming a second conductive clad layer on the active layer. In a specific method of manufacturing a semiconductor laser diode of the present invention, the first conductive cladding layer is formed by performing an epitaxial growth process while continuously supplying first conductive impurities and intermittently supplying second conductive impurities. can do.
본 발명에서 상기 경사면은 (n11)면 (n≤3)이 되도록 식각하는 것을 특징으로 하며, 상기 n형 클래드층은 유기금속 기상성장법(MOCVD)에 의해 수행되며, N형 불순물과 p형 불순물을 동시 도핑하여 형성하게 된다.In the present invention, the inclined surface is etched to be (n11) plane (n≤3), wherein the n-type cladding layer is performed by organometallic vapor phase growth (MOCVD), n-type impurities and p-type impurities It is formed by simultaneously doping.
본 발명에서는 상기 p형 전류차단층의 경사면상에 형성된 n/p/n/p...식으로 교번도핑된 층이 전류차단층으로 작용하여 상기 관통홈 부위로만 전류가 흐르도록 제한되어, 전류 퍼짐 현상이 방지되며, 소장의 효율이 증가된다.In the present invention, the n-p / n / p ... alternately doped layer formed on the inclined surface of the p-type current blocking layer acts as a current blocking layer so that the current flows only to the through-groove portion, so that the current Spreading is prevented and the efficiency of the small intestine is increased.
또한 본 발명에서는 활성층의 휘어짐에 의한 광도파가 수행되는 진정 광도파형(real index guide) 구조로서, 단일 모두드 발진에 유리하며, 비점수차 거리가 감소하게 된다.In addition, in the present invention, as a real index guide structure in which the optical waveguide due to the bending of the active layer is performed, it is advantageous for single mode oscillation, and the astigmatism distance is reduced.
이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제2도는 본 발명에 의한 반도체 레이저 다이오드의 단면도를 나타낸다.2 is a cross-sectional view of a semiconductor laser diode according to the present invention.
제2도를 참조하면, n-GaAs 기판(11)상에 p-GaAs 전류차단층(22)이 형성된다. 상기 전류차단층(22)은 상기 기판(11)의 중앙부분에 전류의 흐름이 일어날 수 있는 스트라이프상의 관통홈을 제외하고 기판전면에 형성된다. 상기 관통홈의 측벽은 일정한 경사면을 유지한다. 상기 경사면은 (n11)면이 되도록 유지하며(n≤3), 상기 p-전류차단층(22)의 평탄면은 (100)면을 이룬다.Referring to FIG. 2, a p-GaAs current blocking layer 22 is formed on the n-GaAs substrate 11. The current blocking layer 22 is formed on the entire surface of the substrate except for the stripe-shaped through grooves through which current may flow in the central portion of the substrate 11. The side wall of the through groove maintains a constant inclined surface. The inclined surface is maintained to be a (n11) plane (n ≦ 3), and the flat surface of the p-current blocking layer 22 forms a (100) plane.
상기 관통홈에 의해 노출된 상기 n형 기판(11)과 p-전류차단층(22)상으로 n형 클래드층(13,21)이 형성된다. 이때 노출된 기판(11)과 p-전류차단층(22)의 평탄한(100)면 상으로는 n형 도펀트(H2Se)가 주입된 n-In0.5 (Ga0.3Al0.7)0.5P(13)이 형성되며, P형 전류차단층(22)의 경사면상으로는 DMZn(Di-Methyl Zn) 또는 DEZn(Di-Ethyl Zn) 따위의 p형 도펀트와 상기 n형 도펀트가 교번하여 도핑된 n/p/n/p..In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P층(21)이 형성된다. 상기 경사면에 형성된 n/p/n/p.. In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P층(21)은 전류흐름을 차단하는 역할을 하게된다.N-type cladding layers 13 and 21 are formed on the n-type substrate 11 and the p-current blocking layer 22 exposed by the through holes. In this case, n-In0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P (13) into which an n-type dopant (H 2 Se) is implanted onto the flat (100) plane of the exposed substrate 11 and the p-current blocking layer 22. And p-type dopants such as DMZn (Di-Methyl Zn) or DEZn (Di-Ethyl Zn) and n-type dopants alternately doped on the inclined surface of the P-type current blocking layer 22. In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P layer 21 is formed. N / p / n / p .. In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P layer 21 formed on the inclined surface serves to block current flow.
상기 활성층(14)상으로는 p-In0.5 (Ga0.3Al0.7)0.5P클래드층(15)이 형성되며, 상기 p형 클래드층(15)상으로는 통전용이층(16) 및 p-GaAs 캡층(18)이 형성된다. 또한 상기 n형 기판(11)에는 n형 금속전극(20)이 연결되며, 상기 p형 캡층(18)에는 p형 금속전극(19)이 연결된다.A p-In0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P cladding layer 15 is formed on the active layer 14, and a conductive layer 16 and a p-GaAs cap layer are formed on the p-type cladding layer 15. 18) is formed. In addition, an n-type metal electrode 20 is connected to the n-type substrate 11, and a p-type metal electrode 19 is connected to the p-type cap layer 18.
본 발명은 상기 InGaP/InGaAlP계의 레이저 다이오드에 대하여 적용될 뿐만 아니라, GaAs/AlGaAs 계, InGaAs/AlGaAs계, InGaAs/InGaP계의 2원정계, 3원정계 및 4원정계 화합물 반도체 레이저 다이오드에서도 역시 폭 넓게 적용될 수 있다.The present invention is not only applied to the InGaP / InGaAlP-based laser diodes, but is also wide in the GaAs / AlGaAs-based, InGaAs / AlGaAs-based, two-, three- and four-way compound semiconductor laser diodes. Can be widely applied.
제3도는 본 발명의 동작원리를 설명하기 위한 단면도로서, 우묵한 부위에 형성된 활성층에서 국부적으로 발진이 일어나도록 전류차단층(22)과 n/p/n/p..으로 된 전류차단영역의 전류의 흐름을 제한하고 있음을 보여주고 있다.3 is a cross-sectional view for explaining the operation principle of the present invention, in which the current blocking layer 22 and the current blocking region of n / p / n / p .. are formed so that local oscillation occurs in the active layer formed in the hollow portion. To limit the flow of
상기 제2도에 나타난 본 발명의 반도체 레이저 다이도드의 제조과정을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the manufacturing process of the semiconductor laser diode of the present invention shown in FIG. 2 as follows.
우선, n형 기판(11)상에 p형 GaAs층을 1차 결정성장에 의해 성장시킨 후 식각하여 p형 전류차단층(22)을 형성한다. 상기 식각공정에 의해 중앙부분의 일부가 관통하며, 그 측벽이 (n11)면이 이루어지도록 한다(n≤3).First, a p-type GaAs layer is grown on the n-type substrate 11 by primary crystal growth and then etched to form a p-type current blocking layer 22. A portion of the central portion penetrates through the etching process, and the sidewall thereof has a (n11) plane (n ≦ 3).
이어서, 2차 결정성장에 의해 이후의 충돌을 성장시켜 제작한다. 이때, 2차 결정 시 최초로 성장되는 In0.6(Ga0.3Al0.7)0.5P층은 유기금속 기상성장법(MOCVD)의 특징인 동시 도핑(similtaneous doping)법응 이용한다. 즉, n형 도펀트는 지속적으로 공급하되 p형 도펀트는 단속적으로 첨가하여 공급하면서 성장시킨다. 이 경우 상기 노출된 n형기판(11)과 평탄한 p형 전류차단층(22)의 (100)면상으로는 p형 도펀트의 공급에 관계없이 n형으로 도핑되는 반면, 식각된 경사면상으로는 p형 도펀트가 공급되는 중에는 p형으로 도핑되어 n/p/n/p..의 형태로 성장된다.Subsequently, subsequent collisions are grown to produce subsequent collisions. In this case, the In 0.6 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P layer, which is first grown in the second crystal, uses a simultaneous doping method, which is characteristic of organometallic vapor phase growth (MOCVD). In other words, the n-type dopant is continuously supplied, but the p-type dopant is intermittently added and grown. In this case, on the (100) plane of the exposed n-type substrate 11 and the flat p-type current blocking layer 22, the dopant is n-type irrespective of the supply of the p-type dopant, while the p-type dopant is etched on the etched slope. While is supplied, it is doped into p-type and grown in the form of n / p / n / p ..
계속하여 통상적인 방법으로 활성층(14), p형 클래드층(15), 통전용이층(16), p형 캡층(18)이 형성되며, 금속전극이 부착된다.Subsequently, the active layer 14, the p-type cladding layer 15, the conductive layer 16, and the p-type cap layer 18 are formed in a conventional manner, and a metal electrode is attached thereto.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 활성층의 휘어짐에 의한 진정 굴절률 도파형 구조를 이루게 되어 단일 모우드 발진에 유리하며 비점수차 거리도 5㎛이하로 감소하게 된다.As described above, according to the present invention, a true refractive index waveguide structure due to the bending of the active layer is formed, which is advantageous for single mode oscillation, and the astigmatism distance is also reduced to 5 μm or less.
또한 n/p/n/p..형태의 전류차단영역으로 인하여 전류 퍼짐 현상이 배제되어 소자효율이 증가하고 구동전류값이 낮아지게 된다.In addition, due to the current blocking region of n / p / n / p .. type, the current spreading phenomenon is eliminated, thereby increasing the device efficiency and lowering the driving current value.
또한 본 발명은 2차 결정성장만으로 그 제작이 완료되기 때문에 공정이 간단하고 생산성도 향상된다.In addition, the present invention is simple because the production is completed only by the secondary crystal growth process is improved and productivity is also improved.
또한 본 발명의 제조방법에 의하면, 알루미늄 산화에 의한 문제가 발생하지 않아 재성장이 용이하며, 종래와 같은 선택적 결정성장을 하지않기 때문에 제작이 간편하고, 실리콘 산화막등에 의한 막질특성의 저하도 일어나지 않는다.In addition, according to the manufacturing method of the present invention, there is no problem caused by aluminum oxidation, so it is easy to regrow, and since the selective crystal growth is not performed as in the prior art, it is easy to manufacture, and there is no deterioration of the film quality characteristic by a silicon oxide film or the like.
또한 발진된 빔이 전류차단층에 흡수되어 일어나는 소자의 열화도 배제된다.In addition, deterioration of the device caused by the oscillated beam being absorbed by the current blocking layer is excluded.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 이하 청구되는 청구범위로부터 파악되는 본 발명의 기술적 요지가 미치는 범위 내에서 다양한 변형,변경이 이루어 질 수 있음은 물론이다.The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the technical gist of the present invention as understood from the claims below.
Claims (5)
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