KR100290861B1 - 반도체레이저다이오드의제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 레이저다이오드의 제조방법에 관한 것으로, LPE 성장특성을 이용하여 반도체 레이저다이오드의 제조공정을 단순화시킨 것이다.
본 발명은 제1도전형의 기판 소정부분을 사진식각공정을 통해 에칭하여 메사부와 채널부를 형성하는 단계와, 상기 기판 전면에 액상에피택시 성장공정을 이용하여 제1도전형의 클래드층, 활성층, 제2도전형의 클래드층, 전류차단층 및 캡층을 연속적으로 성장시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 레이저다이오드 제조방법을 제공한다.

Description

반도체 레이저다이오드의 제조방법
제1도는 종래의 반도체 레이저다이오드의 제조방법을 도시한 공정도
제2도는 본 발명의 반도체 레이저다이오드의 제조방법을 도시한 공정도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
11. 기판 12,14. 클래드층
13. 활성층 15,16. 전류차단층
17. 캡층 20. 메사부
21. 채널부
본 발명은 반도체 레이저다이오드의 제조방법에 관한 것으로, 특히 액상 에피택시(LPE;Liquied Phase Epitaxy) 성장특성을 이용하여 복잡한 공정을 단순화시킨 레이저다이오드의 제조방법에 관한 것이다.
DC-PBH(Double Channel - Planar Buried Heterostructure)구조를 기초로 하는 반도체 레이저다이오드의 제조과정 및 동작을 제1도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제1도(a)와 같이 n형 GaAs기판(1)위에 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 또는 LPE를 이용하여 n-AlGaAs(2), 언도우프드(undoped)-AlGaAs(3), p-AlGaAs(4), p-GaAs(5)를 순차적으로 성장시켜 더블 헤테로구조를 형성한다.
이어서 제1도(b)와 같이 사진식각공정을 통하여 상기 n-AlGaAs(2), 언도우프드(undoped)-AlGaAs(3), p-AlGaAs(4), p-GaAs(5) 및 n-GaAs기판(1)의 일정부분을 식각하여 메사부(6A) 및 이중채널(Double channel)(6)을 형성한다.
다음에 제1도(c)와 같이 LPE성장법을 이용하여 p-AlGaAs(7)와 n-AlGaAs(8)을 순차적으로 성장시켜 전류차단층(current blocking layer)를 형성하고 계속해서 이위에 p-GaAs(9)를 성장시켜 캡층을 형성한다.
이때, LPE법을 이용하는 이유는 LPE성장특성중에 하나로 메사(mesa)폭에 따라 성장비(growth rate)의 변화가 있게 되는데, DC-PBH구조에서는 p-AlGaAs/n-AlGaAs로 이루어진 전류차단층이 메사위에서 성장이 일어나지 않도록 메사의 폭을 정하게 된다.
따라서 전류는 메사로만 한정되게 되고 나머지 부분에는 전류가 흐르지 않게 되어 문턱전류가 낮아지게 된다.
상술한 바와 같이 종래의 레이저다이오드의 전체공정은 에피택시 성장공정이 2회, 사진식각공정이 1회 필요하다.
상기 종래기술에 있어서는 에피택셜 성장공정이 2번 포함됨으로써 성장조건이 서로 연계되고 공정변수가 늘어나게 되며, 2번째 에피택시 성장공정에서는 메사폭이 좁아짐으로써 메사가 녹아 없어지는 멜트백(meltback)현상이 발생할 우려가 있으며, 따라서 성장공정 조건의 확립이 어렵다.
또한, 채널 에칭후 AlGaAs층이 공기중에 노출되고 이에 따라 Al의 산화가 일어나 LPE 재성장(Regrowth)에 치명적인 영향을 미치는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 반도체 레이저다이오드의 제조공정을 단순화하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 레이저다이오드 제조방법은 제1도전형의 기판 소정부분을 사진식각공정을 통해 에칭하여 메사부와 채널부를 형성하는 단계와, 상기 기판 전면에 액상에피택시 성장공정을 이용하여 제1도전형의 클래드층, 활성층, 제2도전형의 클래드층, 전류차단층 및 캡층을 연속적으로 성장시키는 단계로 이루어진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 설명을 상세히 설명한다.
제2도에 본 발명에 의한 반도체 레이저다이오드 제조방법을 도시하였다.
먼저, 제2도 (a)와 같이 제1도전형의 GaAs기판, 예컨대 n형 GaAs기판(11) 소정부분을 사진식각공정을 통해 에칭하여 메사부(20)와 이중채널부(21)를 형성한다.
이어서 제2도 (b)와 같이 메사폭에 따른 성장비 변화의 특성을 이용한 LPE성장방법을 이용하여 제1도전형의 클래드층(12)인 n-AlGaAs, 활성층(13)인 언도우프드-AlGaAs, 제2도전형의 클래드층(14)인 p-AlGaAs, 전류차단층인 p-AlGaAs(15)/n-AlGaAs(16), 캡층(17)인 p-GaAs의 6층을 연속적으로 성장시킴으로써 더블헤테로 구조와 전류차단층을 LPE공정 한번으로 한꺼번에 형성한다.
상기 양 클래드층(12,14)은 1㎛이상 두껍게 형성하기 위해 충분한 성장시간을 가지고 성장시켜 메사 상부와 채널 및 채널이외의 부분에서 끊어지지 않고 연속적으로 성장이 되도록 하지만, 활성층(13)은 0.1㎛이하로 얇게 형성하기 위해 성장시간을 짧게 하며, 이렇게 하게 되면 채널내와 메사 상부 및 그외의 부분이 끊어지면서 얇게 성장이 일어나게 된다.
전류차단층(15, 16)은 두층 모두 메사에서 끊어지게 함으로써 전류가 메사로만 흐르게 제한할 수 있게 된다.
그리고 캡층(17)은 충분히 두껍게 성장시켜 평탄한 표면을 얻는다.
이상과 같이 본 발명은 한번의 에피택셜 성장공정으로 반도체 레이저다이오드를 제조함으로써 공정을 단순화시킬 수 있고 공정조건의 확립을 용이하게 할 수 있다.
그리고 채널 형성후에도 AlGaAs층이 노출되지 않아 Al의 산화문제가 해결됨으로써 성장공정에 문제가 없게 되며, 또한 재성장이 없으므로 계면 결함이 발생하지 않게 되어 소자수명을 늘릴 수 있는 효과도 얻을 수 있다.

Claims (3)

  1. 제1도전형의 기판 소정부분을 사진식각공정을 통해 에칭하여 메사부와 채널부를 형성하는 단계와,
    상기 기판 전면에 액상에피택시 성장공정을 이용하여 제1도전형의 클래드층, 활성층, 제2도전형의 클래드층, 전류차단층 및 캡층을 연속적으로 성장시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 레이저다이오드의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 활성층을 채널부와 메사부 상부에서 끊어지도록 성장시키는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저다이오드의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전류차단층을 메사부 상부에서 끊어지도록 성장시키는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저다이오드의 제조방법.
KR1019940012999A 1994-06-09 1994-06-09 반도체레이저다이오드의제조방법 KR100290861B1 (ko)

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