KR100377792B1

KR100377792B1 - 반도체레이저다이오드및그제조방법

Info

Publication number: KR100377792B1
Application number: KR1019950031906A
Authority: KR
Inventors: 이원태
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1995-09-26
Filing date: 1995-09-26
Publication date: 2003-06-11
Also published as: KR970018882A

Abstract

본 발명은 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 기판 상에 n-클래드층, n-도파층, 활성층, p-도파층 및 Mg 도핑의 InGap층(클래드층)을 순차적으로 적층 성장하는 단계; 상기 Mg 도핑의 InGaP층(클래드층) 상에 전류제한층을 형성하고, 채널형성을 위해 소정 패턴의 마스크를 이용한 선택적 에칭을 실시하는 단계: 및 상기 선택적 에칭에 의해 형성된 채널 및 상기 기판의 저면에 전극을 각각 형성하여 소자를 완성하는 단계를 포함한다.

이와 같은 본 발명은 활성층 상부의 클래드층 형성에 있어서, 종래와는 달리 Mg이 도핑된 InGaP층(클래드층)을 바로 형성하게 되므로, 종래와 같은 Zn 확산으로 인한 레이저 발진효율의 저하를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 비도핑의 InGaP층을 별도로 형성하는 공정을 필요로 하지 않으므로 제조공정을 단순화시킬 수 있다.

Description

반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법{semiconductor laser diode and manufasturing method thereof}

본 발명은 반도체 레이저 다이오드에 관한 것으로서, 특히 800nm 대의 고출력 반도체 레이저의 효율을 증대시키고, 그 제조공정을 단순화할 수 있는 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것이다.

고출력 반도체 레이저로 사용되는 InGaAsP/GaAs계 반도체 레이저는 LPE(Liquid Phase Epitaxy:액상결정성장법) 혹은 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:유기금속에 의한 기상성장)를 이용하여 소자를 성장하는 단계에서 p-InGaP클래드층의 형성을 위해 통상 아연(Zn)을 사용하고 있다. 이와 같이 아연을 사용하여 p-InGaP 클래드층을 형성하는(LPE에 의한 소자의 성장에 있어서) 경우, 아연의 높은 확산(도파층 및 활성영역까지 확산됨)때문에 도파층 위에 비도핑의 별도의 층을 형성하는 방식을 취하고 있다.

첨부 도면의 제1도∼제4도는 종래 InGaAsP/GaAs계 반도체 레이저 다이오드의 제조과정을 단계별로 나타내 보인 것으로서, 제1도는 1차성장 후의 단면구조도, 제2도는 1차성장된 구조체 상에 전류제한층을 형성한후 에칭을 실시하는 상태도, 제3도는 제2도의 에칭에 의해 전류제한층에 채널을 형성한 상태도, 그리고 제4도는 상기 채널 및 기판의 저면에 전극을 형성하여 소자를 완성한 상태도이다.

먼저, 제1도를 참조하면, 최하층에는 n-GaAs기판(11)이 마련되고, 그 n-GaAs기판(11) 상에 n-InGaP클래드층(12), n-InGaAsP도파층(13), InGaAsP활성층(14), p-InGaAsP도파층(15), 비도핑의 InGaP층(16) 및 Zn도핑의 InGaP층(17)이 순차적으로 적층 성장된다. 여기서, 이와 같은 성장은 LPE에 의해 이루어진다.

이와 같이 해서 1차성장이 완료되면, 제2도에서와 같이 상기 Zn 도핑의 InGaP층(17) 상에 전류제한층(18)을 성장시킨다. 그런 후, 소정 폭과 길이를 가지는 스트라이프 상의 마스크(19)를 전류제한층(18)의 대략 중심부위에 부착하고, 포토 리소그라피(photo lithography)에 의해 에칭을 실시한다. 그러면, 제3도에서와 같이 상기 전류제한층(18)은 선택적으로 에칭이 되어 그 중심부위에 스트라이프형의 채널(20)이 형성된다. 이렇게 해서 채널(20)형성이 완료되면, 제4도에서와 같이 그 채널(20)에 소정 금속층을 형성하여 P전극(21)을 마련하고, 기판(11)의 저면에도 N전극(22)을 마련하여 소자를 완성하게 된다.

한편, 이와 같은 종래 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법은 LPE를 이용한 소자의 성장에 있어서, p형의 InGaP층(17)(즉,클래드층)을 형성하기 위해 Zn을 사용하고 있다. 그런데, Zn의 확산계수가 커서 Zn이 도파층은 물론 활성영역까지침투하여, 결과적으로 레이저의 효율을 저하시키게 된다. 이에 대한 대책으로 종래에는 전술한 것처럼 p-InGaAsP 도파층(15) 위에 비도핑의 InGaP층(16)을 형성하는 방식을 취하고 있다.

그러나, 이와 같은 비도핑의 InGaP층(16)을 형성한다 해도 Zn의 확산이 완전히 차단되지 않아, 레이저의 발진효율을 크게 향상시킬 수 없다는 것이 하나의 문제점으로 지적되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 하기 위하여 창출된 것으로서, 레이저의 발진효율을 중대시키고, 그 제조공정을 단순화할 수 있는 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드는,

기판과, 상기 기판의 상부에 형성되는 것으로 그 상,하부에는 도파층이 마련되어 있으며 레이저를 발진시키는 활성층과, 상기 활성층의 상부에 형성되며 전류를 차단하는 전류제한층을 구비하는 반도체 레이저 다이오드에 있어서,

상기 전류제한층과 상부 도파층 사이에, 마그네슘(Mg)이 도핑된 InGaP 클래드층이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드의 제조방법은,

기판 상에 n-클래드층, n-도파층, 활성층, p-도파층 및 Mg 도핑의 InGaP층(클래드층)을 순차적으로 적층 성장하는 단계:

상기 Mg 도핑의 InGaP층(클래드층) 상에 전류제한층을 형성하고, 채널형성을위해 소정 패턴의 마스크를 이용한 선택적 에칭을 실시하는 단계 : 및

상기 선택적 에칭에 의해 형성된 채널 및 상기 기판의 저면에 전극을 각각 형성하여 소자를 완성하는 단계를 포함하여 된 점에 그 특징이 있다.

이와 같이 본 발명은 활성층 상부의 클래드층 형성에 있어서, Zn을 사용하는 종래 방식과는 달리 Mg이 도핑된 InGaP층(클래드층)을 바로 형성하게 되므로, 종래와 같은 Zn 확산으로 인한 발진효율의 저하를 방지할 수 있고, 또한 비도핑의 InGaP층을 별도로 형성하지 않아도 되므로 제조공정을 한층 단순화시킬 수 있는 장점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

제5도∼제8도는 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드의 제조 과정을 단계별로 나타내 보인 것으로서, 제5도는 1차성장 후의 단면 구조도, 제6도는 1차성장된 구조체 상에 전류제한층을 형성한 후 에칭을 실시하는 상태도, 제7도는 제6도의 에칭에 의해 전류제한층에 채널을 형성한 상태도, 그리고 제8도는 상기 채널 및 기판의 저면에 전극을 형성하여 소자를 완성한 상태도이다.

먼저, 제5도를 참조하면, 최하층에는 n-GaAs기판(51)이 마련되고, 그 n-GaAs기판(51) 상에 n-InGaP클래드층(52), n-InGaAsP도파층(53), InGaAsP활성층(54), p-InGaAsP도파층(55), 및 Mg도핑의 InGaP층(56)이 순차적으로 적층 성장된다. 여기서, 이와 같은 성장은 LPE에 의해 이루어진다.

이와 같이 해서 1차성장이 완료되면, 제6도에서와 같이 상기 Mg 도핑의 InGaP층(56) 상에 LPE에 의해 전류제한층(57)을 성장시킨다. 그런후, 소정 폭과 길이를 가지는 스트라이프 상의 마스크(58)를 전류제한층(57)의 대략 중심부위에 부착하고, 포토 리소그라피에 의해 선택적 에칭을 실시한다. 그와 같은 에칭에 의해 전류제한층(57)은 선택적으로 에칭이 되며, 제7도에서와 같이 전류제한층(57)의 중심부위에는 스트라이프형의 채널(59)이 형성된다, 이렇게 해서 채널형성이 완료되면, 제8도에서와 같이 그 채널(59)에는 소정 금속을 증착하여 P전극(60)을 형성하고, 상기 기판(51)의 저면에도 N전극(61)을 형성하여 소자를 완성하게 된다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명의 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법은 활성층 상부의 클래드층 형성에 있어서, Zn을 사용하는 종래 방식과는 달리 Mg이 도핑된 InGaP층(클래드층)을 바로 형성하게 되므로, 종래와 같은 Zn 확산으로 인한 발진효율의 저하를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 종래와 같은 비도핑의 InGaP층을 별도로 형성하는 공정을 필요로 하지 않으므로 그만큼 제조공정을 단순화시켜 제품의 생산성을 한층 향상 시킬 수 있다.

제1도는 종래 반도체 레이저 다이오드의 제조과정에 있어서, 1차 성장후의 단면구조도.

제2도는 종래 반도체 레이저 다이오드의 제조과정에 있어서, 1차 성장된 구조체 상에 전류제한층을 형성한 후 에칭을 하는 상태도.

제3도는 종래 반도체 레이저 다이오드의 제조과정에 있어서, 전류 제한층에 채널을 형성한 상태도.

제4도는 종래 반도체 레이저 다이오드의 제조과정에 있어서, 채널 및 기판의 저면에 전극을 형성하여 소자를 완성한 상태도.

제5도는 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드의 제조과정에 있어서, 1차성장 후의 단면구조도.

제6도는 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드의 제조과정에 있어서, 1차 성장된 구조체 상에 전류제한층을 형성한 후 에칭을 실시하는 상태도,

제7도는 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드의 제조과정에 있어서, 전류 제한층에 채널을 형성한 상태도.

제8도는 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드의 제조과정에 있어서, 채널및 기판의 저면에 전극을 형성하여 소자를 완성한 상태도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11,51···n-GaAs기판 12,52···n-InGaP클래드층

13,53···n-InGaAsP도파층 14,54···InGaAsP활성층

15,55···p-InGaAsP도파층 16···비도핑의 InGaP층

17···(Zn도핑의) InGaP층 18, 57···전류제한층

19,60···(P전극용)금속층 22,61···N전극

Claims

기판과, 상기 기판의 상부에 형성되는 것으로 그 상,하부에는 도파층이 마련되어 있으며 레이저를 발진시키는 활성층과, 상기 활성층의 상부에 형성되며 전류를 차단하는 전류제한층을 구비하는 반도체 레이저 다이오드에 있어서,

상기 전류제한층과 상부 도파층 사이에, 마그네슘(Mg)이 도핑된 InGaP크래드층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드.
기판 상에 n-클래드층, n-도파층, 활성층, p-도파층 및 Mg 도핑의 InGaP층(클래드층)을 순차적으로 적층 성장하는 단계:

상기 Mg 도핑의 InGaP층(클래드층) 상에 전류제한층을 형성하고, 채널형성을 위해 소정 패턴의 마스크를 이용한 선택적 에칭을 실시하는 단계 : 및

상기 선택적 에칭에 의해 형성된 채널 및 상기 기판의 저면에 전극을 각각 형성하여 소자를 완성하는 단계를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드의 제조방법.
제2항에 있어서,

상기 전극의 형성은 금속증착에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드의 제조방법.