KR100319777B1 - Long wavelength vertical cavity laser and method for fabricating the same - Google Patents
Long wavelength vertical cavity laser and method for fabricating the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR100319777B1 KR100319777B1 KR1019990052644A KR19990052644A KR100319777B1 KR 100319777 B1 KR100319777 B1 KR 100319777B1 KR 1019990052644 A KR1019990052644 A KR 1019990052644A KR 19990052644 A KR19990052644 A KR 19990052644A KR 100319777 B1 KR100319777 B1 KR 100319777B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- compound semiconductor
- semiconductor layer
- long wavelength
- upper mirror
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 39
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 37
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 14
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 101100269850 Caenorhabditis elegans mask-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000003698 anagen phase Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
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
- H01S5/20—Structure 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
- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2081—Methods of obtaining the confinement using special etching techniques
-
- 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/0675—Resonators including a grating structure, e.g. distributed Bragg reflectors [DBR] or distributed feedback [DFB] fibre lasers
-
- 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
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
- H01S5/1237—Lateral grating, i.e. grating only adjacent ridge or mesa
Abstract
장거리 광통신분야에서 효과적인 다채널 장파장 광원으로 주목 받고 있는 표면방출형 레이저 소자를 제작함에 있어서 중간 공정단계인 전류 유도구경(current confinement aperture) 형성을 위하여 습식식각법을 사용하는 기술이 제안되어 있다. 전류 유도구경이란 소자의 효율을 높이고 작동전압을 낮추기 위해서 전류가 흐르는 매질에 전류 차단막을 형성하여 불필요한 전류누설을 방지하는 구조로서 종래에 사용하던 산화막 구경이나 이온주입막을 대체할 수 있는 기술이다. 이 방법은 현재 표준공정이 거의 정착된 표면방출 레이저구조의 제작공정뿐 아니라 누설 전류차단 기능을 필요로 하는 관련 화합물반도체 소자제작 공정상에서 유용한 응용 방법이고, 산화에 소요되는 시간이 매우 많으며 이온주입법은 고가임을 감안하면, 본 발명의 습식식각을 이용한 유도구경 형성법은 시간적, 경제적 절감을 가져올 수 있다.A technique using a wet etching method has been proposed to form a current confinement aperture, which is an intermediate process step, in fabricating a surface emitting laser device, which is drawing attention as an effective multichannel long wavelength light source in a long distance optical communication field. The current induction diameter is a structure that prevents unnecessary current leakage by forming a current blocking film in a medium through which current flows in order to increase the efficiency of the device and lower the operating voltage. This method is a useful application method not only in the manufacturing process of surface emitting laser structure where the standard process is settled but also in related compound semiconductor device manufacturing process that requires leakage current blocking function, and it takes much time for oxidation and ion implantation method. In consideration of the high cost, the method of forming an induction diameter using the wet etching of the present invention can bring about time and economic savings.
Description
본 발명은 반도체 레이저 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 통신용 다채널 광원으로서의 성능을 갖춘 장파장 표면방출형 레이저에서 전류 유도구경(current confinement aperture)을 형성하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a method for forming a current confinement aperture in a long wavelength surface emitting laser having performance as a communication multichannel light source.
대부분의 반도체 레이저가 요구하는 소자의 특성중 하나는 소자 내부의 열발생을 최소화하기 위해 문턱전류를 낮추는 것이며, 이는 소자의 작동속도에도 좋은 영향을 주므로 문턱전류를 낮추기 위하여 다양한 시도가 이루어져 왔다.One of the characteristics of a device that most semiconductor lasers require is to lower the threshold current in order to minimize heat generation inside the device, which has a good effect on the operating speed of the device, and various attempts have been made to lower the threshold current.
표면방출형 레이저 구조는 그 구조가 갖는 특성상 레이저빔이 발생되기 위해서 기판에 수직방향으로 공진을 일으켜야 하기 때문에 빔을 효과적으로 유도 증폭하기 위하여서는 기판 수평 방향으로 빔의 손실이 없도록 고립시켜야 할 필요가 있다.Since the surface-emitting laser structure has to resonate in the direction perpendicular to the substrate in order to generate the laser beam due to its characteristics, it is necessary to isolate the beam in the substrate horizontal direction so as to effectively induce and amplify the beam. .
이를 위해 상부거울층과 공진층이 상부 방향으로 돌출되도록 패턴을 형성하는 것이며(후술되는 도2 참조), 이때 패턴의 크기 즉, 공진층의 부피에 따라 문턱전류 값이 달라진다. 이러한 패턴이 형성된 구조 자체만으로도 레이저 작동이 가능하며 이러한 구조를 에어 포스트(air post) 구조라 한다.To this end, a pattern is formed so that the upper mirror layer and the resonant layer protrude upward (see FIG. 2 to be described later). In this case, the threshold current value varies depending on the size of the pattern, that is, the volume of the resonant layer. The laser structure can be operated by the structure in which the pattern is formed alone. Such a structure is called an air post structure.
에어 포스트 구조처럼 포스트 표면에 아무런 후처리를 하지 않을 경우 표면 결합 등의 손실이 발생하므로 통상 표면을 비활성화 처리하거나 전기절연체로 코팅하기도 하는데 리드전극을 입히기 위해서는 필연적으로 절연코팅이 필요하기도 하다. 이 방법은 포스트의 높이가 높은 장파장 표면방출레이저에는 공정상의 어려움이 따른다.If there is no post-treatment on the surface of the post like air post structure, loss of surface bonding occurs. Usually, the surface is inactivated or coated with an electrical insulator. In order to coat the lead electrode, insulation coating is inevitably required. This method presents a process difficulty for long wavelength surface emitting lasers with high post heights.
한편, 식각 방법을 이용하지 않고 이온주입방법으로 고립된 공진층을 형성시키기도 하는데 이 방법은 식각 과정을 생략하므로 공정이 단순화되는 장점이 있으나 여전히 표면에서 활성층까지의 거리가 긴 장파장 표면방출레이저에는 적용이 어렵고 비용이 많이 든다.On the other hand, it is possible to form the resonant layer isolated by the ion implantation method without using the etching method. This method omits the etching process, which simplifies the process, but it is still applied to the long wavelength surface emitting laser with a long distance from the surface to the active layer. This is difficult and expensive.
패턴의 크기를 작게 할수록 공진층의 부피가 작아지므로 문턱전류가 낮아질 것으로 예상되나 어느 한계 이하에서는 직렬저항이 커지고 회절손실이 발생하여 문턱전류가 증가하기 시작한다. 따라서 직렬저항도 작고 회절손실도 발생하지 않게 하기 위해서 패턴의 직경을 약 50㎛로 고정하고 공진층에 근접한 부분에 10㎛ 미만의 유도구경을 형성할 경우 전류의 흐름이 유도구경에 집중되어 효율이 매우 높고 문턱전류가 낮은 소자를 제작할 수 있다.The smaller the size of the pattern is, the smaller the volume of the resonant layer is, so the threshold current is expected to be lower. However, below a certain limit, the series resistance increases and diffraction loss occurs, causing the threshold current to increase. Therefore, in order to reduce the series resistance and to avoid diffraction loss, when the diameter of the pattern is fixed to about 50 μm and an induction diameter of less than 10 μm is formed near the resonance layer, the current flow is concentrated on the induction diameter so Very high and low threshold current devices can be fabricated.
최근 거울층을 산화층으로 변질시켜 성능이 매우 우수한 소자가 제작되고 있는데, 이 방법은 일단 포스트 생성후 공진층과 가장 근접한 층을 일부 산화시켜 유도구경을 형성시키는 방법이다. 산화층은 전기적으로 절연체이므로 유도구경을 통해 활성층으로 주입되는 운반자들의 밀도가 높고 다른 방향으로의 전기 누설이 작으므로 매우 성능이 우수한 소자를 제작할 수 있는데 실제로 이 방법에 의한 소자의 성능이 현재로서는 가장 우수한 성능을 보여주고 있다.Recently, a device having excellent performance by fabricating a mirror layer into an oxide layer has been manufactured. This method is a method of forming an induction diameter by partially oxidizing a layer closest to a resonant layer once a post is generated. Since the oxide layer is an electrically insulator, it is possible to fabricate a very good device because of the high density of carriers injected into the active layer through induction apertures and a small leakage of electricity in the other direction. It is showing performance.
한편, 산화층을 이용한 유도구경 형성법에서 가장 관건이 되는 기술은 산화층의 산화속도 제어와 재현성이다. 종래 발표된 산화층 유도구경 형성법은 모두 GaAs와 AlAs 화합물반도체를 주 재료로 하는 850nm 파장대의 표면방출 레이저이며 AlAs의 산화성이 우수하여 주로 AlAs 혹은 Al 조성이 높은 AlGaAs 층을 산화층으로 하여 유도 구경을 형성하였다.On the other hand, the most important technique in the induction aperture formation method using the oxide layer is the oxidation rate control and reproducibility of the oxide layer. The conventional oxide layer induction aperture formation method is a surface emission laser in the 850 nm wavelength band, mainly composed of GaAs and AlAs compound semiconductors, and has excellent oxidation resistance of AlAs. .
그러나 장거리 광 통신용으로 사용되기 위해서는 1550nm 의 장파장이 적절하며 GaAs나 AlAs 는 재료 특성상 이러한 장파장에서 발진할 수 있는 에너지대의 재료와 격자불일치가 일어나서 거울 및 산화층으로 사용이 부적절하고 대신 InP 를 기판으로 하여 InAlGaAs 및 InAlAs계열이나 InGaAsP 계열의 재료를 거울층으로 사용한다.However, long wavelength of 1550nm is suitable for long distance optical communication, and GaAs or AlAs is inadequate to be used as mirror and oxide layer because of material characteristic and lattice mismatch occurs due to material characteristics.InAlGaAs And InAlAs series or InGaAsP series materials are used as the mirror layer.
그러나 이러한 장파장 광원용 재료의 경우 산화속도가 매우 느리기 때문에 아직까지 InP를 기판으로 한 장파장 표면방출레이저 소자에서 산화층을 유도구경으로 하여 제작된 소자는 전무한 실정이다. 다만, 기판 융액법의 기술을 적용하여 InP 기판과 AlGaAs계열의 거울층을 기계적으로 접합한 후 산화유도층을 형성하는 기술이 적용되고 있지만 현재로서는 상품화된 안정적 소자의 제작은 이루어지지 않고 있다.However, since the oxidation rate of the long wavelength light source material is very slow, there are no devices manufactured using the oxide layer as the induction diameter in the long wavelength surface emitting laser device using InP as a substrate. However, a technique of forming an oxide induction layer after mechanically bonding an InP substrate and an AlGaAs-based mirror layer by applying a technique of substrate melting method has been applied.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 유도구경을 형성함에 있어 산화층을 이용하는 대신 습식식각법을 이용하여 산화층과 동일한 효과를 갖는 공기층을 형성하므로써, 시간적, 경제적 절감은 물론 안정적인 소자의 제작에 적합한 장파장 표면방출 레이저 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, by forming an air layer having the same effect as the oxide layer by using a wet etching method instead of using an oxide layer in forming the induction aperture, it is time and economical The purpose of the present invention is to provide a method for manufacturing a long wavelength surface emitting laser suitable for manufacturing a stable device as well as savings.
도1 내지 도4는 본 발명에 따른 장파장 표면방출 레이저 제조 공정을 보여주는 단면도.1 to 4 are cross-sectional views showing a long wavelength surface emission laser manufacturing process according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 마스크 4 : 활성층1: mask 4: active layer
3, 5 : 스페이서층 6 : 하부거울층3, 5: spacer layer 6: lower mirror layer
7 : InP 기판 8, 9 : 금속전극7 InP substrate 8, 9 metal electrode
20 : 상부거울층 21 : InAlGaAs20: upper mirror layer 21: InAlGaAs
22, 24 : InAlAs 23 : InP층22, 24: InAlAs 23: InP layer
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기판 상에 형성된 하부거울층, 상기하부거울층 상에 에어 포스트 패턴된 공진층 및 상부거울층을 구비하는 장파장 표면방출형 레이저에 있어서, 상기 공진층에 근접하는 상기 상부거울층의 하단부분은 유도구경을 위하여 그 측벽에서 일정 깊이로 형성된 공기층을 구비하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, in the long-wavelength surface emission laser having a lower mirror layer formed on a substrate, an air post patterned resonant layer and an upper mirror layer on the lower mirror layer, the proximity to the resonant layer The lower portion of the upper mirror layer is characterized in that it has an air layer formed in a predetermined depth on the side wall for the guide diameter.
바람직하게, 상기 상부거울층은 굴절율이 서로 다른 제1화합물반도체층(예컨대 InAlGaAs) 및 제2화합물반도체층(예컨대 InAlAs)이 교대로 반복 형성되되, 최하부의 상기 제2화합물반도체층과 상기 제1화합물반도체층 사이에서는 그 주변부에 상기 공기층이 개재되고 그 중앙부에 상기 제1 및 제2 화합물반도체층과 습식식각 선택비를 갖는 제3화합물반도체층(예컨대 InP)이 개재된 것을 특징으로 한다.Preferably, the upper mirror layer is formed by alternately repeating a first compound semiconductor layer (for example, InAlGaAs) and a second compound semiconductor layer (for example, InAlAs) having different refractive indices, and having a lowermost second compound semiconductor layer and the first layer. The compound semiconductor layer is interposed between the air layer at its periphery, and a third compound semiconductor layer (eg, InP) having a wet etching selectivity with the first and second compound semiconductor layers is interposed therebetween.
그리고, 상기 본 발명에서 상기 최하부 제1화합물반도체층과 상기 제3화합물반도체층을 합한 두께는 다른층의 제1화합물반도체층의 광학두께와 실질적으로 동일하게 형성된 것을 특징으로 하며, 상기 최하부 제1화합물반도체층과 상기 제3화합물반도체층은 각각 동일한 두께로 형성된 것을 특징으로 한다.In the present invention, the thickness of the lowermost first compound semiconductor layer and the third compound semiconductor layer may be formed to be substantially the same as the optical thickness of the first compound semiconductor layer of the other layer. The compound semiconductor layer and the third compound semiconductor layer are each formed to have the same thickness.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. do.
도3에는 본 발명에 따른 장파장 표면방출 레이저의 구조가 도시되어 있다.3 shows a structure of a long wavelength surface emitting laser according to the present invention.
도3을 참조하면, InP 기판(7) 상에 하부거울층(6)이 형성되어 있고, 하부거울층(6) 상에는 공진층(3,4,5) 및 상부거울층(20)이 패턴되어 있다. 상부 및 하부거울층은 굴절율이 서로 다른 두 재료가 서로 교대로 성장된 구조이며, 공진층은 레이저빔이 방출되는 활성층(4)과 공진거리를 조절하기 위한 스페이서층(3, 5)으로 구성된다. 여기서 중요하게 유도구경을 형성을 위하여 공진층(3)과 근접하는 상부거울층(20)의 하단부는 그 측벽에서 일정 깊이로 공기층(10)이 형성되어 있다. 공기층(10)은 전기적으로 완전한 절연층이므로 종래의 산화층보다 훨씬 더 우수한 절연체의 역할을 하기 때문에 유도구경을 형성하기 위한 좋은 차단막으로 작용한다. 바람직하게 포스트 패턴의 직경은 약 50㎛로 고정되어 있고, 공진층에 근접한 부분에 10㎛ 미만으로 유도구경이 형성된다.Referring to FIG. 3, the lower mirror layer 6 is formed on the InP substrate 7, and the resonant layers 3, 4, 5 and the upper mirror layer 20 are patterned on the lower mirror layer 6. have. The upper and lower mirror layers have a structure in which two materials having different refractive indices are alternately grown, and the resonant layer is composed of an active layer 4 through which a laser beam is emitted and spacer layers 3 and 5 for adjusting the resonance distance. . Here, the air layer 10 is formed at a predetermined depth at the sidewall of the lower end of the upper mirror layer 20 adjacent to the resonance layer 3 to form an induction aperture. Since the air layer 10 is an electrically complete insulating layer, the air layer 10 serves as an insulator far superior to the conventional oxide layer, and thus serves as a good blocking film for forming induction apertures. Preferably, the diameter of the post pattern is fixed at about 50 mu m, and an induction diameter is formed at less than 10 mu m in a portion proximate the resonance layer.
기판의 뒷면 및 상부거울층에는 오믹(Ohmic)콘택을 위한 금속전극(8, 9)이 형성되어 있다.Metal electrodes 8 and 9 for ohmic contact are formed on the back surface and the upper mirror layer of the substrate.
바람직하게, 거울층의 재료로는 굴절율차가 크고 동일한 V족 원소를 사용하고 성장상의 개스 흐름을 안정되게 조절할 수 있는 InAlGaAs와 InAlAs층을 사용한다. 상부 및 하부 거울층은 굴절율이 서로 다른 두개의 층이 교대로 성장되고 매질에서의 파장이 발진파장의 1/4이 되는 두께로 형성되며, 반사율이 평균 99.5 % 이상이 되도록 하부거울층은 42주기, 상부거울층은 35주기 이상이 되도록 성장되어 형성된다. 활성층(4) 재료는 1∼1.6 ㎛의 장파장 영역의 에너지대를 모두 포함하는 InGaAs층으로 하고, 공진이 가능하도록 InAlGaAs 스페이서층(3,5)의 두께를 조절한다. 모든 층은 InP 기판(7)에 격자정합이 이루어지는 조성을 선택한다.Preferably, as the material of the mirror layer, an InAlGaAs and InAlAs layer that uses the same group V element having a large refractive index difference and which can stably control the gas flow in the growth phase is used. The upper and lower mirror layers are formed to have a thickness in which two layers having different refractive indices are alternately grown and the wavelength in the medium is 1/4 of the oscillation wavelength, and the lower mirror layer has 42 cycles so that the reflectance averages 99.5% or more. The upper mirror layer is formed to be grown to be at least 35 cycles. The material of the active layer 4 is an InGaAs layer containing all energy bands in the long wavelength region of 1 to 1.6 mu m, and the thicknesses of the InAlGaAs spacer layers 3 and 5 are adjusted to allow resonance. All layers select the composition in which lattice matching is made to the InP substrate 7.
도4는 공진층의 표면, 즉 스페이서층(3) 상에 패턴된 상부거울층(20)의 구조를 자세히 나타내고 있다.4 shows the structure of the upper mirror layer 20 patterned on the surface of the resonance layer, that is, the spacer layer 3 in detail.
도4를 참조하면, 상부거울층(20)은 굴절율이 높은 InAlGaAs(21)와 굴절율이 낮은 InAlAs(22) 층이 반복 적층되어 구성되는데, 상부거울층의 가장 아래층은 아랫쪽 절반이 InAlAs(24)로, 윗쪽 절반이 굴절율은 비슷하나 식각특성이 상기 InAlAs(22, 24) 및 InAlGaAs(21)와는 전혀 다른 InP층(23)으로 구성되어 있다. 단, InAlAs층(24)과 InP층(23)의 광학두께 합은 다른 InAlAs층(22)의 광학두께와 같아야 한다.Referring to FIG. 4, the upper mirror layer 20 is formed by repeatedly laminating InAlGaAs 21 having a high refractive index and InAlAs 22 having a low refractive index, and the bottom half of the upper mirror layer is InAlAs 24. The upper half is composed of an InP layer 23 similar in refractive index but completely different from InAlAs 22 and 24 and InAlGaAs 21. However, the sum of the optical thicknesses of the InAlAs layer 24 and the InP layer 23 should be equal to the optical thickness of the other InAlAs layer 22.
상기한 바와 같은 공기층(10)을 절연층으로하여 유도구경을 구성하는 본 발명의 표면방출 레이저를 제조하기 위한 구체적인 공정을 살펴본다.It looks at the specific process for manufacturing the surface-emitting laser of the present invention constituting the induction diameter by using the air layer 10 as the insulating layer as described above.
먼저, 도1 및 도3을 동시에 참조하면, InP 기판(7)상에 하부거울층(6), 공진층(3, 4, 5) 및 상부거울층(20)을 차례로 성장시킨다. 하부거울층 및 공진층은 통상의 방법대로 형성하고, 상부거울층(20)은 InAlAs층(22)과 InAlGaAs층(21)을 반복 성장시켜 형성하되, 최하부층(공진층과 접하는 층)은 아랫쪽 절반이 InAlAs(24)로, 윗쪽 절반이 굴절율은 비슷하나 식각특성이 상기 InAlAs(22, 24) 및 InAlGaAs(21)와 전혀 다른 InP층(23)으로 성장시킨다. 단, 성장된 InAlAs층(24)과 InP층(23)의 광학두께 합은 다른 InAlAs층(22)의 광학두께와 같아야 한다(도3 참조).First, referring to FIGS. 1 and 3 simultaneously, the lower mirror layer 6, the resonant layers 3, 4, 5, and the upper mirror layer 20 are sequentially grown on the InP substrate 7. The lower mirror layer and the resonant layer are formed as usual, and the upper mirror layer 20 is formed by repeatedly growing the InAlAs layer 22 and the InAlGaAs layer 21, but the lowermost layer (the layer in contact with the resonance layer) is at the bottom. One half is grown to InAlAs 24, and the top half is grown to an InP layer 23 having a similar refractive index but completely different from the InAlAs 22 and 24 and InAlGaAs 21. However, the sum of the optical thicknesses of the grown InAlAs layer 24 and InP layer 23 should be equal to the optical thickness of the other InAlAs layer 22 (see FIG. 3).
이어서, 성장이 완료된 구조에 에어 포스트(air post) 패턴을 형성하기 위하여 건식식각법의 일종인 이온식각법을 사용하며 우선 표면에 원하는 형상의 마스크(1)를 형성하는데, 보통 원형의 마스크가 일반적으로 사용된다. 마스크로는 널리 알려진 SiN, 포토레지스터(Photo resistor) 타이타늄(Ti) 등을 사용하며 이들재료는 식각이온에 내성이 있으므로 아래층을 보호해 준다.Subsequently, in order to form an air post pattern on the grown structure, an ion etching method, which is a kind of dry etching method, is used. First, a mask 1 having a desired shape is formed on a surface. Used as Well-known masks include SiN, photoresist titanium (Ti), etc., and these materials are resistant to etching ions, protecting the underlying layers.
이어서, 도2에 도시된 바와 같이 성장된 공진층(3,4,5) 및 상부거울층(20)을 식각하는 바, 식각 이온은 통상적으로 쓰이는 CH4나 Cl2계열의 이온을 사용한다.Subsequently, as shown in FIG. 2, the grown resonant layers 3, 4, 5 and the upper mirror layer 20 are etched, and the etching ions use CH 4 or Cl 2 based ions.
이어서, 마스크용으로 덮여있는 캡층을 벗겨낸 후(asher) 습식식각 방법으로 유도구경을 위한 공기층(10)을 형성한다. 이때, 상부거울층(20)의 InP층(23)에만 선택적으로 식각 반응이 일어나는 HCl/H2O를 에천트(etchant)로 사용한다. 바람직하게 HCl : H2O = 4 : 1 용액에 담그면 분당 2 ㎛m/min.의 속도로 InP층(23)만 대부분 식각되어 공기층(10)을 형성시킬 수 있다. 이렇게 유도구경이 형성되면 상부거울층과 기판 뒷면에 오믹 콘택을 위한 금속전극(8,9)을 코팅하여 소자제작을 완료한다.Subsequently, the cap layer covered for the mask is peeled off to form the air layer 10 for the induction diameter by a wet etching method. In this case, HCl / H 2 O, which selectively etches in the InP layer 23 of the upper mirror layer 20, is used as an etchant. Preferably, when the solution is immersed in HCl: H 2 O = 4: 1 solution, most of the InP layer 23 may be etched at a rate of 2 μm / min. Per minute to form the air layer 10. When the induction diameter is formed, the metal mirrors 8 and 9 for ohmic contact are coated on the upper mirror layer and the back surface of the substrate to complete device fabrication.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
본 발명에서는 산 계통의 시약을 사용하는 습식식각 방법을 이용하고 있으므로, 기술적으로 간편하며 소자의 구성 재료가 바뀌더라도 그에 따른 식각법을 찾는 일은 그리 어렵지 않다. 또한 산화반응이나 이온주입에서 필요로 하는 별다른 부대장비가 필요 없으므로 매우 경제적이며 짧은 시간에 많은 양의 실험을 수행할 수 있으므로 적정조건을 찾기 위한 시간을 절약할 수 있다. 또한 공진층이 공기층에 직접 노출되지 않고 InAlAs 층에 의해 보호되므로 표면결합등의 손실을 방지할 수 있다.In the present invention, since a wet etching method using an acid-based reagent is used, it is technically simple and it is not difficult to find an etching method according to the change of the material of the device. In addition, since there is no need for additional equipment required for oxidation reaction or ion implantation, it is very economical and can conduct a large amount of experiments in a short time, thereby saving time for finding the proper conditions. In addition, since the resonant layer is not directly exposed to the air layer and is protected by the InAlAs layer, loss of surface bonding and the like can be prevented.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019990052644A KR100319777B1 (en) | 1999-11-25 | 1999-11-25 | Long wavelength vertical cavity laser and method for fabricating the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019990052644A KR100319777B1 (en) | 1999-11-25 | 1999-11-25 | Long wavelength vertical cavity laser and method for fabricating the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20010048104A KR20010048104A (en) | 2001-06-15 |
KR100319777B1 true KR100319777B1 (en) | 2002-01-05 |
Family
ID=19621750
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1019990052644A KR100319777B1 (en) | 1999-11-25 | 1999-11-25 | Long wavelength vertical cavity laser and method for fabricating the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100319777B1 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100668306B1 (en) * | 2004-10-20 | 2007-01-12 | 삼성전자주식회사 | Edge emitting type semicondpctor laser diode and method of manufacturing the same |
US7369595B2 (en) | 2005-12-06 | 2008-05-06 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Distributed Bragg reflector (DBR) structure in vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) diode, method of manufacturing the same, and VCSEL diode |
KR101351484B1 (en) * | 2012-03-22 | 2014-01-15 | 삼성전자주식회사 | Light emitting device having nitride-based semiconductor omnidirectional reflector |
-
1999
- 1999-11-25 KR KR1019990052644A patent/KR100319777B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20010048104A (en) | 2001-06-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5317587A (en) | VCSEL with separate control of current distribution and optical mode | |
EP0999621B1 (en) | Semiconductor device with aligned oxide apertures and contact to an intervening layer | |
JP4721512B2 (en) | Passive semiconductor structure and manufacturing method thereof | |
JP5046434B2 (en) | Optoelectronic integrated circuit and manufacturing method thereof | |
JP2004529487A (en) | Multifunctional method and system for single mode VCSEL | |
JP2001251017A (en) | Semiconductor structure and its manufacturing method | |
JPH09186400A (en) | Fabrication of surface emission semiconductor laser | |
KR100397371B1 (en) | Long wavelength vertical-cavity surface emitting laser having oxide-aperture and method for fabricating the same | |
KR100273134B1 (en) | Single-mode surface-emitting laser | |
KR100319777B1 (en) | Long wavelength vertical cavity laser and method for fabricating the same | |
US6737290B2 (en) | Surface-emitting semiconductor laser device and method for fabricating the same, and surface-emitting semiconductor laser array employing the laser device | |
JP2001332812A (en) | Surface emitting semiconductor laser element | |
CN111711068A (en) | Optical chip | |
JP4514177B2 (en) | Lens made of semiconductor material containing Al, surface optical element using the same, and method for manufacturing the same | |
US8183649B2 (en) | Buried aperture nitride light-emitting device | |
JP2008103483A (en) | Semiconductor light-emitting element and its manufacturing method | |
KR100527108B1 (en) | Method for fabricating semiconductor optical device | |
KR20040097898A (en) | Plane emission type semiconductor laser device and method of manufacturing the same | |
US7170916B2 (en) | Selectively etchable heterogeneous composite distributed Bragg reflector | |
KR100490803B1 (en) | High-power single-mode vertical-cavity surface-emitting laser | |
KR100460839B1 (en) | Multiple wavelength and long-wavelength vertical cavity surface emitting laser array and fabricating method the same | |
CN115764549B (en) | VCSEL laser | |
WO2001037386A1 (en) | Surface-emitting semiconductor laser device | |
KR101108914B1 (en) | vertical-cavity surface-emitting laser and fabricating method the same | |
WO2022259448A1 (en) | Semiconductor laser and method for making 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: 20081202 Year of fee payment: 8 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |