KR100386243B1 - Blue semiconductor laser and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 청색 반도체 레이저 및 그 제조방법에 관한 것으로, 종래 청색 반도체 및 그 제조방법은 p-GaN층의 폭을 제한해야 하며, 이에 따른 전극과의 접촉저항 증가로 소자의 동작전압이 증가하는 문제점과 아울러 열방출이 상기 좁은 p-GaN층을 통해서 이루어짐으로써, 열방출이 용이하지 않은 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 기판(1)의 상부전면에 순차적층된 버퍼층(2) 및 n-GaN층(3)과; 상기 n-GaN층(3)의 상부일부에서 순차적으로 적층된 InGaN층(4), n-AlGaN층(5), n-GaN층(6)과; 상기 n-GaN층(3)의 상부일부에 위치하는 N형전극(17)과; 상기 N형전극(17)으로 부터 소정거리 이격되는 위치에서, 상기 InGaN층(4), n-AlGaN층(5), n-GaN층(6)의 측면전체와 그 주변부의 n-GaN층(3)의 상부에 위치하는 p-GaN층(8)과; 상기 p-GaN층(8)의 상부전면에서 순차적으로 적층된 p-AlGaN층(9), p-GaN층(10), n-GaN층(11)과; 상기 노출된 n-GaN층(6)의 상부와 상기 n-GaN층(11)의 상부전면에서 순차적으로 적층된 n-GaN층(12), 다중양자우물 활성층(MQW), p-GaN층(13), 전자차단층(14), p-AlGaN층(15), p-GaN층(16)와; 상기 n-GaN층(6)의 상부측과 그 주변부의 p-GaN층(16)의 상부에서 소정면적을 갖도록 위치하는 P형전극(18)으로 구성되어 밴드갭이 크고 굴절율이 작은 AlGaN층으로 가둠효과를 증대시켜 상대적으로 낮은 발진개시 문턱전류를 가지는 효과가 있다.The present invention relates to a blue semiconductor laser and a method for manufacturing the same. In the conventional blue semiconductor and the method for manufacturing the same, the width of the p-GaN layer must be limited, and thus the operating voltage of the device increases due to an increase in contact resistance with the electrode. In addition, heat dissipation is made through the narrow p-GaN layer, there is a problem that heat dissipation is not easy. In view of the above problems, the present invention includes a buffer layer 2 and an n-GaN layer 3 sequentially stacked on the upper surface of the substrate 1; An InGaN layer (4), an n-AlGaN layer (5), and an n-GaN layer (6) sequentially stacked on a portion of the n-GaN layer (3); An N-type electrode 17 positioned at an upper portion of the n-GaN layer 3; The n-GaN layer on the entire side surface of the InGaN layer 4, the n-AlGaN layer 5, and the n-GaN layer 6 and its periphery at a position spaced a predetermined distance from the N-type electrode 17 ( A p-GaN layer 8 located above 3); A p-AlGaN layer (9), a p-GaN layer (10), and an n-GaN layer (11) sequentially stacked on the upper surface of the p-GaN layer (8); The n-GaN layer 12, the multi-quantum well active layer (MQW), and the p-GaN layer sequentially stacked on the exposed n-GaN layer 6 and on the entire upper surface of the n-GaN layer 11 ( 13), electron blocking layer 14, p-AlGaN layer 15, p-GaN layer 16; An AlGaN layer having a large band gap and a small refractive index composed of a P-type electrode 18 positioned to have a predetermined area on an upper side of the n-GaN layer 6 and an upper portion of the p-GaN layer 16 at the periphery thereof. Increasing the confinement effect has the effect of having a relatively low start threshold current.
Description
본 발명은 청색 반도체 레이저 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 접촉저항을 낮추어 소자의 동작 전압을 낮추며, 효과적인 열방출 구조를 갖는 청색 반도체 레이저 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a blue semiconductor laser and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a blue semiconductor laser and a method of manufacturing the same, having a low heat resistance and an operating voltage of the device.
도1a 내지 도1c는 종래 청색 반도체 레이저의 제조공정 수순단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 기판(1)의 상부에 버퍼층(2)을 증착하고, 그 상부전면에 n-GaN층(3), InGaN층(4), n-AlGaN층(5), GaN층(6), 활성층(7), p-GaN층(8), p-AlGaN 전자 차단층(9), p-AlGaN층(10), p-GaN층(11)을 순차적으로 증착하는 단계(도1a)와; 건식식각공정을 이용하여 상기 증착된 p-GaN층(11), p-AlGaN층(10), p-AlGaN 전자 차단층(9), p-GaN층(8), 활성층(7), GaN층(6), n-AlGaN층(5), InGaN층(4)의 일부를 식각하여, 상기 n-GaN층(3)의 상부일부를 노출시킨 후, 다시 건식식각공정을 통해 상기 p-GaN층(11)의 일부를 잔존시키는 패턴을 형성하고, 그 p-GaN층(11)의 식각영역 하부의 p-AlGaN층(10)의 상부일부를 식각하는 단계(도1b)와; 상기 구조의 상부전면에 도전성막을 증착하고, 패터닝하여 상기 노출된 n-GaN층(3)의 상부일부에 위치하는 N형전극(13)을 형성한 후, 상기 구조의 상부전면에 절연막(12)을 증착하고, 그 절연막을 패터닝하여 상기 p-GaN층(11)의 상부를 노출시키며, 상기 n-GaN층(3)과 N형전극(13)의 전면을 다시 노출시키는 패턴을 형성한 후, 상기 절연막(12)의 상부측에서 상기 p-GaN층(11)의 상부면에 접하는 P형전극(14)을 형성하는단계(도1c)로 구성된다.1A to 1C illustrate a process cross-sectional view of a conventional blue semiconductor laser, in which a buffer layer 2 is deposited on an upper portion of a substrate 1, and an n-GaN layer 3 and InGaN are formed on the upper surface thereof. Layer (4), n-AlGaN layer (5), GaN layer (6), active layer (7), p-GaN layer (8), p-AlGaN electron blocking layer (9), p-AlGaN layer (10), sequentially depositing the p-GaN layer 11 (FIG. 1A); P-GaN layer 11, p-AlGaN layer 10, p-AlGaN electron blocking layer 9, p-GaN layer 8, active layer 7, GaN layer deposited by dry etching process (6), a portion of the n-AlGaN layer 5 and the InGaN layer 4 are etched to expose a portion of the upper portion of the n-GaN layer 3, and then the p-GaN layer is subjected to dry etching again. Forming a pattern for remaining a portion of (11), and etching a portion of the upper portion of the p-AlGaN layer 10 below the etching region of the p-GaN layer 11 (FIG. 1B); A conductive film is deposited on the upper surface of the structure and patterned to form an N-type electrode 13 positioned on an upper portion of the exposed n-GaN layer 3, and then an insulating film 12 is formed on the upper surface of the structure. After the deposition, the insulating film is patterned to expose the upper portion of the p-GaN layer 11, and a pattern is formed to expose the entire surface of the n-GaN layer 3 and the N-type electrode 13 again. And forming a P-type electrode 14 in contact with the upper surface of the p-GaN layer 11 on the upper side of the insulating film 12 (Fig. 1C).
이하, 상기와 같이 구성된 종래 청색 반도체 레이저 제조방법을 좀 더 상세히 설명한다.Hereinafter, a conventional blue semiconductor laser manufacturing method configured as described above will be described in more detail.
먼저, 도1a에 도시한 바와 같이 기판(1)의 상부전면에 버퍼층(2), n-GaN층(3), InGaN층(4), n-AlGaN층(5), GaN층(6), 활성층(7), p-GaN층(8), p-AlGaN 전자 차단층(9), p-AlGaN층(10), p-GaN층(11)을 순차적으로 증착한다.First, as shown in FIG. 1A, the buffer layer 2, the n-GaN layer 3, the InGaN layer 4, the n-AlGaN layer 5, the GaN layer 6, The active layer 7, the p-GaN layer 8, the p-AlGaN electron blocking layer 9, the p-AlGaN layer 10, and the p-GaN layer 11 are sequentially deposited.
이때의 기판(1)은 사파이어 또는 GaN을 사용하며, 상기 InGaN층(4)은 크랙을 방지하는 역할, n-GaN층(3)과 p-GaN층(8)은 각각 도파로의 역할을 하는 층이며, 상기 순차적으로 증착하는 각 층은 MOCVD를 이용하여 증착한다.In this case, the substrate 1 uses sapphire or GaN, and the InGaN layer 4 serves to prevent cracks, and the n-GaN layer 3 and the p-GaN layer 8 each act as a waveguide. Each layer deposited sequentially is deposited using MOCVD.
그 다음, 도1b에 도시한 바와 같이 상기 구조의 상부전면에 포토레지스트를 도포하고, 노광 및 현상하여 패턴을 형성하고, 그 패턴이 형성된 포토레지스트를 식각마스크로 사용하는 건식식각공정으로 상기 증착된 p-GaN층(11), p-AlGaN층(10), p-AlGaN 전자 차단층(9), p-GaN층(8), 활성층(7), GaN층(6), n-AlGaN층(5), InGaN층(4)의 일부를 식각하여, 상기 도파로의 역할을 하는 n-GaN층(3)의 상부일부를 노출시킨다.Then, as shown in FIG. 1B, a photoresist is applied to the upper surface of the structure, exposed and developed to form a pattern, and the deposited film is deposited by a dry etching process using the patterned photoresist as an etching mask. p-GaN layer 11, p-AlGaN layer 10, p-AlGaN electron blocking layer 9, p-GaN layer 8, active layer 7, GaN layer 6, n-AlGaN layer ( 5) A portion of the InGaN layer 4 is etched to expose a portion of the upper portion of the n-GaN layer 3 serving as the waveguide.
그 다음, 상기 포토레지스트 패턴을 제거하고, 다시 포토레지스트를 도포하고, 노광 및 현상하여 상기 노출된 n-GaN층(3)의 상부전면과 상기 p-GaN층(11)의 상부에 폭 2~3㎛의 패턴을 잔존시키고, 그 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 사용하는 식각공정으로 노출된 상기 p-GaN층(11)을 제거하고, 그 하부의 p-AlGaN층(10)의 상부일부를 제거한다.Then, the photoresist pattern is removed, the photoresist is applied again, and the photoresist is exposed and developed to expose the upper surface of the exposed n-GaN layer 3 and the width of the photoresist 2 to the upper portion of the p-GaN layer 11. The p-GaN layer 11 exposed by the etching process using the photoresist pattern as an etch mask is removed, and the upper portion of the lower p-AlGaN layer 10 is removed. do.
그 다음, 도1c에 도시한 바와 같이 상기 구조의 상부전면에 N형 불순물이 포함된 도전층을 증착하고, 이를 패터닝하여 상기 n-GaN층(3)의 중앙상부에 위치하는 N형전극(13)을 형성한다.Next, as illustrated in FIG. 1C, a conductive layer containing N-type impurities is deposited on the upper surface of the structure, and patterned to form the N-type electrode 13 positioned on the center of the n-GaN layer 3. ).
그 다음, 상기 구조의 상부전면에 절연막(12)을 증착하고, 사진식각공정을 통해 패터닝하여 상기 n-GaN층(3)와 N형전극(13)의 상부전면을 노출시키며, 상기 폭이 2~3㎛인 p-GaN층(11)의 상부를 노출시킨다.Then, an insulating film 12 is deposited on the upper surface of the structure, and patterned through a photolithography process to expose the upper surface of the n-GaN layer 3 and the N-type electrode 13, and the width is 2 The upper part of the p-GaN layer 11 which is -3 micrometers is exposed.
이와 같이 p-GaN층(11)의 폭을 제한 하는 이유는 절연막(12)과 p-GaN(11)의 굴절율의 차이가 크기 때문에 레이저 발진시 단일모드의 빛을 얻기 위해서는 상기의 폭을 유지해야 한다. 그러나, 상기와 같이 폭을 좁게 형성하면 P형전극(14)과의 접촉면적이 상대적으로 좁아저 접촉저항이 증가하게 된다.The reason for limiting the width of the p-GaN layer 11 is because the difference in refractive index between the insulating film 12 and the p-GaN 11 is large, so that the width of the p-GaN layer 11 must be maintained to obtain a single mode of light during laser oscillation. do. However, if the width is narrowed as described above, the contact area with the P-type electrode 14 is relatively narrow, resulting in an increase in contact resistance.
이와 같이 접촉저항이 증가하는 경우 청색 반도체 레이저의 동작전압이 증가하고, 발진시 발생하는 열을 상기 p-GaN층(11)을 통해서만 방출할 수 있는 구조를 가짐으로써, 열을 방출하기 어려운 구조를 가진다.As described above, when the contact resistance increases, the operating voltage of the blue semiconductor laser increases, and since the heat generated during the oscillation is only released through the p-GaN layer 11, it is difficult to emit heat. Have
그 다음, 상기 구조의 상부전면에 P형 불순물이 도핑된 도전막을 증착하고, 패터닝하여 상기 p-GaN층(11)의 상부전면과 그 주변부의 절연막(12) 상에 위치하는 P형전극(14)을 형성한다.Then, a P-type impurity doped conductive film is deposited on the upper surface of the structure and patterned to form a P-type electrode 14 located on the upper surface of the p-GaN layer 11 and the insulating film 12 around the periphery thereof. ).
이와 같이 제조된 종래 청색 반도체 레이저는 p형의 GaN층이 낮은 정공농도를 가지기 때문에 다른 종류의 반도체에 비하여 접촉저항이 상대적으로 커지게 된다.In the conventional blue semiconductor laser manufactured as described above, since the p-type GaN layer has a low hole concentration, the contact resistance is relatively higher than that of other semiconductors.
상기한 바와 같이 종래 청색 반도체 레이저는 p-GaN층의 폭을 제한해야 하며, 이에 따른 전극과의 접촉저항 증가로 소자의 동작전압이 증가하는 문제점과 아울러 열방출이 상기 좁은 p-GaN층을 통해서 이루어짐으로써, 열방출이 용이하지 않은 문제점이 있었다.As described above, the conventional blue semiconductor laser should limit the width of the p-GaN layer, and thus, the operating voltage of the device increases due to the increase in contact resistance with the electrode, and heat dissipation through the narrow p-GaN layer. By doing so, there was a problem that heat dissipation was not easy.
이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 p-GaN층과 전극의 사이에 접촉저항을 줄이며, 열방출이 용이한 청색 반도체 레이저 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a blue semiconductor laser and a method for manufacturing the same, which reduce contact resistance between a p-GaN layer and an electrode and facilitate heat dissipation.
도1a 내지 도1c는 종래 청색 반도체 레이저의 제조공정 수순단면도.1A to 1C are cross-sectional views showing a manufacturing process of a conventional blue semiconductor laser.
도2a 내지 도2e는 본 발명 청색 반도체 레이저의 제조공정 수순단면도.2A to 2E are cross-sectional views of a manufacturing process of the blue semiconductor laser of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
1:기판 2:버퍼층1: Substrate 2: Buffer Layer
3,6,11,12:n-GaN층 4:InGaN층3,6,11,12: n-GaN layer 4: InGaN layer
5:n-AlGaN층 7:절연막5: n-AlGaN layer 7: insulating film
8,10,13,16:p-GaN층 9,15:p-AlGaN층8,10,13,16: p-GaN layer 9,15: p-AlGaN layer
14:전자차단층 17:N형전극14: electron blocking layer 17: N-type electrode
18:P형전극18: P-type electrode
상기와 같은 목적은 발생하는 빛이 수직방향으로만 진행하도록 전자 및 전공의 가둠특성을 향상시키며, 전극의 접촉면적을 증가시키고, 빛을 수직방향으로만 진행하도록 차단하는 구조를 열을 차단하는 절연막을 사용하지 않음으로써 달성되는 것으로, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The purpose of the above is to improve the confinement characteristics of the electron and electric field so that the generated light proceeds only in the vertical direction, to increase the contact area of the electrode, and to block heat to block the structure to block the light to proceed only in the vertical direction It is achieved by not using, and when described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention as follows.
도2a 내지 도2e는 본 발명 청색 반도체 레이저의 제조공정 수순단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 기판(1)의 상부전면에 버퍼층(2)을 증착하고, 그 상부전면에 n-GaN층(3), InGaN층(4), n-AlGaN층(5), n-GaN층(6)을 순차적으로 증착하는 단계(도2a)와; 상기 n-GaN층(6)의 상부전면에 산화막(7)을 증착하고, 그 산화막(7)을 패터닝하여 상기 n-GaN층(6)의 상부일부에 위치하는 산화막(7) 패턴을 잔존시킨 후, 그 산화막(7) 패턴을 식각마스크로 사용하는 식각공정으로 노출되어 있는 n-GaN층(6)을 식각하고, 그 식각영역하부의 n-AlGaN층(5)과 InGaN층(4)을 제거한 후,상기 n-GaN층(3)의 상부일부를 제거하는 단계(도2b)와; 상기 구조의 상부전면에 상기 n-GaN층(3)의 상부와 상기 적층된 InGaN층(4), n-AlGaN층(5), n-GaN층(6)의 식각면 측면에 p-GaN층(8), p-AlGaN층(9), p-GaN층(10), n-GaN층(11)을 순차적으로 성장시키는 단계(도2c)와; 상기 산화막(7) 패턴을 제거하고, n-GaN층(12), 다중양자우물 활성층(MQW), p-GaN층(13), 전자차단층(14), p-AlGaN층(15), p-GaN층(16)을 순차적으로 성장시키는 단계(도2d)와; 상기 InGaN층(4), n-AlGaN층(5), n-GaN층(6)이 적층된 영역으로 부터 소정거리 이격된 영역에서 적층되어 있는 p-GaN층(16), p-AlGaN층(15), 전자차단층(14), p-GaN층(13), 다중양자우물 활성층(MQW), n-GaN층(12), n-GaN층(11), p-GaN층(10), p-AlGaN층(9), p-GaN층(8)을 제거하여 상기 n-GaN층(3)의 상부를 노출시킨 후, 그 n-GaN층(3)의 상부일부에 N형전극(17)을 형성하고, 상기 p-GaN층(16)의 상부에 P형전극(18)을 형성하는 단계(도2e)로 구성된다.2A to 2E are schematic cross-sectional views of a process for manufacturing a blue semiconductor laser according to the present invention. As shown therein, a buffer layer 2 is deposited on an upper surface of a substrate 1 and an n-GaN layer 3 is formed on an upper surface thereof. Depositing sequentially an InGaN layer 4, an n-AlGaN layer 5, and an n-GaN layer 6 (FIG. 2A); An oxide film 7 is deposited on the entire upper surface of the n-GaN layer 6, and the oxide film 7 is patterned to leave an oxide film 7 pattern positioned on an upper portion of the n-GaN layer 6. Thereafter, the n-GaN layer 6 exposed by the etching process using the oxide film 7 pattern as an etching mask is etched, and the n-AlGaN layer 5 and the InGaN layer 4 under the etching region are etched. After removing, removing the upper portion of the n-GaN layer (3) (Fig. 2b); The p-GaN layer on the upper surface of the structure, the n-GaN layer (3) and the InGaN layer (4), n-AlGaN layer (5), n-GaN layer (6) side of the stacked surface (8) sequentially growing the p-AlGaN layer 9, the p-GaN layer 10, and the n-GaN layer 11 (FIG. 2C); The oxide film 7 pattern was removed, and the n-GaN layer 12, the multi-quantum well active layer (MQW), the p-GaN layer 13, the electron blocking layer 14, the p-AlGaN layer 15, and p Sequentially growing the GaN layer 16 (FIG. 2D); P-GaN layer 16 and p-AlGaN layer, which are stacked in a region spaced a predetermined distance from a region where the InGaN layer 4, n-AlGaN layer 5, and n-GaN layer 6 are stacked. 15), electron blocking layer 14, p-GaN layer 13, multi-quantum well active layer (MQW), n-GaN layer 12, n-GaN layer 11, p-GaN layer 10, After removing the p-AlGaN layer 9 and the p-GaN layer 8 to expose the upper portion of the n-GaN layer 3, the N-type electrode 17 is formed on an upper portion of the n-GaN layer 3. ) And forming a P-type electrode 18 on the p-GaN layer 16 (FIG. 2E).
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 청색 반도체 및 그 제조방법을 좀 더 상세히 설명한다.Hereinafter, the blue semiconductor of the present invention configured as described above and a manufacturing method thereof will be described in more detail.
먼저, 도2a에 도시한 바와 같이 사파이어 또는 GaN 기판(1)을 성장장치에 장착하고, 상기 기판(1)의 상부전면에 버퍼층(2), n-GaN층(3), InGaN층(4), n-AlGaN층(5), n-GaN층(6)을 순차적으로 성장시킨다.First, as shown in FIG. 2A, a sapphire or GaN substrate 1 is mounted in a growth apparatus, and a buffer layer 2, an n-GaN layer 3, and an InGaN layer 4 are formed on the upper surface of the substrate 1. , the n-AlGaN layer 5 and the n-GaN layer 6 are grown sequentially.
이때, n-GaN(6)층은 도파층으로 사용된다.At this time, the n-GaN (6) layer is used as the waveguide layer.
그 다음, 도2b에 도시한 바와 같이 상기 n-GaN층(6)의 상부전면에 산화막(7)을 증착하고, 그 산화막(7)을 사진식각공정을 통해 폭이 3㎛가 되도록 패터닝한다.Next, as illustrated in FIG. 2B, an oxide film 7 is deposited on the upper surface of the n-GaN layer 6, and the oxide film 7 is patterned to have a width of 3 μm through a photolithography process.
그 다음, 상기 잔존하는 산화막(7) 패턴을 식각마스크로 사용하는 식각공정으로 노출되어 있는 n-GaN층(6)을 식각한다.Next, the n-GaN layer 6 exposed by the etching process using the remaining oxide film 7 pattern as an etching mask is etched.
그 다음, 상기의 식각공정으로 노출되는 n-AlGaN층(5)과 그 하부의 InGaN층(4)을 순차적으로 식각한 후, 상기 n-GaN층(3)의 상부일부를 제거하여, 리지(RIDGE)를 형성한다.Subsequently, the n-AlGaN layer 5 exposed through the etching process and the InGaN layer 4 below are sequentially etched, and then a portion of the upper portion of the n-GaN layer 3 is removed to form a ridge ( RIDGE).
그 다음, 도2c에 도시한 바와 같이 상기의 식각공정으로 완성된 구조물을 다시 성장장치에 장착하고, 상기 n-GaN층(3)의 상부전면과 상기 적층된 InGaN층(4), n-AlGaN층(5), n-GaN층(6)의 식각면 측면에 p-GaN층(8), p-AlGaN층(9), p-GaN층(10), n-GaN층(11)을 순차적으로 성장시킨다.Next, as shown in FIG. 2C, the structure completed by the etching process is mounted on the growth apparatus again, and the upper surface of the n-GaN layer 3 and the stacked InGaN layer 4 and n-AlGaN are stacked. The p-GaN layer 8, the p-AlGaN layer 9, the p-GaN layer 10, and the n-GaN layer 11 are sequentially disposed on the etched side surfaces of the layer 5 and the n-GaN layer 6. To grow.
이때, 상기 산화막(7)의 상부측에는 어떠한 막도 성장이 안되기 때문에 산화막(7) 패턴의 상부면은 노출된 상태이다.At this time, since no film is grown on the upper side of the oxide film 7, the upper surface of the pattern of the oxide film 7 is exposed.
그 다음, 도2d에 도시한 바와 같이 상기 상부면이 노출되어 있는 산화막(7) 패턴을 선택적으로 제거하여, 상기 도파층역할을 하는 n-GaN층(6)의 상부면을 상기 p-GaN층(8), p-AlGaN층(9), p-GaN층(10), n-GaN층(11)의 사이에서 노출시킨다.Next, as shown in FIG. 2D, the pattern of the oxide film 7 having the upper surface exposed is selectively removed, so that the upper surface of the n-GaN layer 6 serving as the waveguide layer is replaced by the p-GaN layer. (8), the p-AlGaN layer 9, the p-GaN layer 10, and the n-GaN layer 11 are exposed.
그 다음, 상기 구조물을 다시 증착장비에 장착하고 상기 n-GaN(11)층과 n-GaN층(6)의 단차가 드러나도록 n-GaN층(12), 다중양자우물 활성층(MQW), p-GaN층(13), 전자차단층(14), p-AlGaN층(15), p-GaN층(16)을 순차적으로 성장시킨다.Then, the structure is mounted on the deposition equipment again, and the n-GaN layer 12, the multi-quantum well active layer (MQW), p so that the step difference between the n-GaN (11) layer and the n-GaN layer (6) are revealed. -GaN layer 13, electron blocking layer 14, p-AlGaN layer 15, p-GaN layer 16 are sequentially grown.
그 다음, 도2e에 도시한 바와 같이 상기 InGaN층(4), n-AlGaN층(5), n-GaN층(6)이 적층된 영역으로 부터 소정거리 이격된 영역에서 적층되어 있는 p-GaN층(16), p-AlGaN층(15), 전자차단층(14), p-GaN층(13), 다중양자우물 활성층(MQW), n-GaN층(12), n-GaN층(11), p-GaN층(10), p-AlGaN층(9), p-GaN층(8)을 건식식각법으로 식각하여, 상기 n-GaN층(3)의 상부일부를 노출시킨다.Next, as shown in FIG. 2E, p-GaN stacked in a region spaced a predetermined distance from the region in which the InGaN layer 4, the n-AlGaN layer 5, and the n-GaN layer 6 are stacked. Layer 16, p-AlGaN layer 15, electron blocking layer 14, p-GaN layer 13, multi-quantum well active layer (MQW), n-GaN layer 12, n-GaN layer 11 ), the p-GaN layer 10, the p-AlGaN layer 9, and the p-GaN layer 8 are etched by dry etching to expose a portion of the upper portion of the n-GaN layer 3.
그 다음, N형 불순물 이온이 도핑된 도전층을 증착하고, 사진식각공정을 통해 패터닝하여 n-GaN층(3)의 상부일부에 N형전극(17)을 형성한다.Next, a conductive layer doped with N-type impurity ions is deposited and patterned through a photolithography process to form an N-type electrode 17 on an upper portion of the n-GaN layer 3.
그 다음, P형 불순물 이온이 도핑된 도전층을 증착하고, 사진식각공정을 통해 패터닝하여 상기 p-GaN층(16)의 상부에 P형전극(18)을 형성한다.Next, a conductive layer doped with P-type impurity ions is deposited and patterned through a photolithography process to form a P-type electrode 18 on the p-GaN layer 16.
상기와 같이 제조된 청색 반도체 레이저는 상기 리지(RIDGE) 영역에서만 p-n접합이 이루어지며, 나머지영역에서는 n-p-n-p 구조를 가지기 때문에 전류를 주입하면 도2d에 도시한 전류(i)의 흐름과 같이, 리지(RIDGE)영역으로만 전류가 흐름을 알 수 있다. 따라서 상기 리지영역에서만 빛이 발생되고, 리지 상부측의 다중양자우물 활성층(MQW)의 양 측면으로는 그 다중양자우물 활성층(MQW)보다 굴절율이 작고 에너지 밴드갭이 큰 p-AlGaN층(9)이 위치하고 있기 때문에 발생한 빛은 측면으로 방출되지 않고, 수직방향으로만 방출된다. 따라서, 전자와 정공의 가둠효과가 향상되고 보다 낮은 발진 개시 문턱전류를 가지게 된다.Since the blue semiconductor laser manufactured as described above has a pn junction only in the ridge region, and has a npnp structure in the remaining region, when a current is injected, as shown in FIG. Only current can be seen in the RIDGE) area. Accordingly, the p-AlGaN layer 9 generates light only in the ridge region and on both sides of the multi-quantum well active layer MQW on the upper side of the ridge, the refractive index of which is smaller than that of the multi-quantum well active layer MQW and the energy band gap is larger. Because of this location, the generated light is not emitted to the side but only in the vertical direction. Therefore, the confinement effect of electrons and holes is improved and has a lower oscillation start threshold current.
또한, P형전극(18)을 종래에 비해 보다 넓게 형성하여, 접촉저항을 낮출수 있으며, 절연막을 사용하지 않고 넓은 면적에서 열을 방출할 수 있는 구조를 갖는다.In addition, since the P-type electrode 18 is formed to be wider than in the related art, the contact resistance can be lowered and heat can be released in a large area without using an insulating film.
상기한 바와 같이 본 발명 청색 반도체 레이저 및 그 제조방법은 밴드갭이크고 굴절율이 작은 AlGaN층으로 가둠효과를 증대시켜 상대적으로 낮은 발진개시 문턱전류를 가지며, 전극의 접촉면적을 증가시켜 접촉저항의 감소로 인한 동작전압을 낮추는 효과와 아울러 열방출의 방해하는 절연막을 사용하지 않음으로써, 효율적인 열의 방출이 일어날 수 있도록 하는 효과가 있다.As described above, the blue semiconductor laser of the present invention and a method of manufacturing the same have a relatively low oscillation start threshold current by increasing the confinement effect to an AlGaN layer having a large band gap and a low refractive index, and reducing contact resistance by increasing the contact area of the electrode. In addition to the effect of lowering the operating voltage due to the use of an insulating film that prevents heat dissipation, there is an effect to enable efficient heat dissipation.
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