KR100394095B1 - Vertical cavity surface emitting laser diode and fabricating method thereof - Google Patents

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    • H01S5/0421Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers

Abstract

PURPOSE: A vertical cavity surface emitting laser diode and a fabricating method thereof are provided to obtain a stable operating characteristic by forming a first metal layer, a first contact layer, an active layer, a second contact layer, and a second metal layer vertically to an oscillating direction. CONSTITUTION: A vertical cavity surface emitting laser diode includes an active layer(15), a top mirror layer(17), and a bottom mirror layer(13). A first contact layer(14) is inserted between the bottom mirror layer(13) and the active layer(15). The active layer(15) is formed on one side of the first contact layer(14). A first metal layer(18) is formed on the other exposed side of the first contact layer. A second contact layer(16) is inserted between the active layer(15) and the top mirror layer(17). The top mirror layer is formed on one side of the second contact layer(16). A second metal layer(19) is formed on the other exposed side of the second contact layer(16).

Description

수직 공진기 면발광 레이저 다이오드 및 그 제조방법Vertical Resonator Surface Emitting Laser Diode and Manufacturing Method Thereof

본 발명은 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드(vertical cavity surface emitting laser diode; VCSEL) 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 GaN계 Ⅲ-Ⅴ족 혼정계를 사용하여 제작이 용이하고, 광기록장치의 광원에 적합한 발진광을 출사하는 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vertical cavity surface emitting laser diode (VCSEL) and a method of manufacturing the same. In particular, it is easy to manufacture using a GaN III-V group crystal system, A vertical resonator surface emitting laser diode emitting suitable oscillating light and a method of manufacturing the same.

종래의 모서리 발광 레이저 다이오드는 소자의 적층면과 평행 방향의 공진 구조를 가지고 적층면과 평행한 방향으로 레이저 빔을 발진시키는데 반하여, 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드는 소자의 적층면에 수직인 공진 구조를 가지고 소자의 적층면의 수직 방향으로 레이저 빔을 발진한다. 이러한 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드(VCSEL)는 모서리 발광 레이저 다이오드(edge emitting laser diode)에 비해 구동 전류가 낮고, 발진 빔의 발산(beam divergence)이 작아서 광통신이나 광정보기록, 그리고 홀로그래픽 메모리 (holographic memory) 등에 널리 이용된다. 또한, 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드(VCSEL)는 종모드 간격(longitudinal mode spacing)이 넓어 기본적으로 단일 종모드(single longitudinal mode)를 나타내며, 발진개시 전류가 매우 낮고 출사빔이 대칭성을 갖고 있어 결합 효율(coupling efficiency)이 좋다는 등의 장점으로 인하여 점차 그 응용범위가 확대되고 있다.Conventional edge-emitting laser diodes have a resonant structure parallel to the stacked surface of the device and oscillate the laser beam in a direction parallel to the stacked surface, whereas a vertical resonator surface-emitting laser diode has a resonant structure perpendicular to the stacked surface of the device. And oscillate the laser beam in the vertical direction of the stacked surface of the device. The vertical resonator surface emitting laser diode (VCSEL) has a lower driving current and a smaller beam divergence than the edge emitting laser diode, so that optical communication, optical information recording, and holographic memory (holographic memory) memory). In addition, the vertical resonator surface-emitting laser diode (VCSEL) has a long longitudinal spacing, which basically shows a single longitudinal mode, and the oscillation start current is very low and the emission beam is symmetrical, thus combining efficiency. Due to the advantages of good coupling efficiency, the scope of application is gradually increasing.

현재 연구되고 있는 수직공진 방식의 면발광 레이저는 그 종류가 다수 있으나, 제작 방식에 따라 순수 MBE형 면발광 레이저 다이오드와 복합형 면발광 레이저 다이오드로 분류된다.There are many kinds of vertical resonance surface emitting lasers currently being studied, but they are classified into pure MBE type surface emitting laser diodes and composite surface emitting laser diodes depending on the manufacturing method.

순수 MBE형 면발광 레이저 다이오드는 레이저 다이오드의 전체구조(상,하의 레이저 반사경과 레이저 활성영역)가 MBE(또는 MOCVD)에 의해서 완성되는 것으로서, MBE 결정성장 후의 공정은 부식 또는 양성자 주입, 그리고 전극 부착 등이 매우 간단하게 이루어진다는 장점이 있다. 그리고, 제작된 MBE형 면발광 레이저 다이오드는 물리적으로 상당히 견고하다는 장점을 가진다.Pure MBE type surface emitting laser diode is the whole structure of laser diode (upper and lower laser reflector and laser active area) is completed by MBE (or MOCVD). After MBE crystal growth, corrosion or proton injection, electrode attachment The back is very simple. In addition, the fabricated MBE type surface-emitting laser diode has the advantage of being physically quite robust.

복합형의 면발광 레이저 다이오드는 레이저 반사경이 결정성장 완료 후 별도로 진공증착에 의해서 GaAs/AlGaAs가 아닌 물질 SiO2/TiO2, Au, Ag 등에 의해서 이루어지는 경우이다. 이와 같은 경우에 결정성장 후의 공정이 비교적 복잡하고, 견고성 등에 있어서 문제가 있으나, 레이저 다이오드 자체에서의 전기 저항값을 줄일 수 있다는 장점이 있다.The complex surface emitting laser diode is a case in which the laser reflector is made of a material SiO 2 / TiO 2 , Au, Ag, etc., instead of GaAs / AlGaAs by vacuum deposition after crystal growth is completed. In such a case, the process after crystal growth is relatively complicated, and there is a problem in the robustness, etc., but there is an advantage that the electric resistance value in the laser diode itself can be reduced.

또한, 캐비티를 식각하여 만드는 에어 포스트(air post)형과 H+를 주입(implantation)하여 캐리어 제한을 하는 평탄화(planar)구조로 크게 대별된다.In addition, it is roughly classified into an air post type that is formed by etching a cavity and a planar structure that restricts carriers by implanting H + .

에어 포스트(air post)형은 누설 전류가 없어 발진개시 전류가 낮은 장점이 있으나, 공진기와 에어 사이의 굴절률 차이를 적절하게 일정수준으로 유지하도록 해야 하는 제한을 갖고 있다.The air post type has the advantage of low starting current because there is no leakage current, but there is a limit to maintain a proper level of refractive index difference between the resonator and the air.

도 1은 종래 기술에 의한 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드의 수직 단면도로서, H+주입 평탄화 구조의 일예를 나타내 보인 것이다.1 is a vertical cross-sectional view of a vertical resonator surface emitting laser diode according to the prior art, showing an example of an H + injection planarization structure.

상기 종래의 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드는 n-GaAs기판(2) 위에 형성된 In0.2Ga0.8As 활성층(4)의 상, 하부에 수직 공진기가 되는 미러(mirror)면을 만들어 주기 위해 MOCVD 또는 MBE 등의 에피택시 기술을 이용하여 하부 미러층(3)으로 GaAs층과 AlGaAs층을 각각 교대로 적층하여 n-GaAs/AlGaAs DBR층(distributed Bragg reflector)을 형성하고, 상부 미러층(5)도 같은 방법으로 AlAs/AlGaAsDBR층(5)을 성장시키고, 상부 미러층(5) 위에 GaAs 오믹 버퍼층(6)을 형성한 후, 상기 상부미러층(5)의 상면 양측에서 소정 깊이로 하부 미러층(3)의 일부에 이르기까지 H+를 선택적으로 주입(implantation)시켜, 주입된 영역에 의해 캐리어통로가 중앙부분으로 제한되도록 제작된다. 제1도에서 참조부호 8는 H+주입(implantation) 영역을 나타낸 것이고, 1과 7은 제1금속층(n-오믹메탈(ohmic metal)과 제2금속층(p-오믹 메탈)을 나타낸 것이다.The conventional vertical resonator surface-emitting laser diode is a MOCVD or MBE, etc. to make a mirror surface that becomes a vertical resonator on and under the In 0.2 Ga 0.8 As active layer 4 formed on the n-GaAs substrate 2 By alternately stacking the GaAs layer and the AlGaAs layer as the lower mirror layer 3 using the epitaxy technique of the n-GaAs / AlGaAs DBR layer (distributed Bragg reflector), the upper mirror layer (5) is also the same method. The AlAs / AlGaAsDBR layer 5 is grown, and the GaAs ohmic buffer layer 6 is formed on the upper mirror layer 5, and then the lower mirror layer 3 is formed to a predetermined depth on both sides of the upper surface of the upper mirror layer 5. By selectively implanting H + up to a portion of H, the carrier passage is confined to the central portion by the injected region. In FIG. 1, reference numeral 8 denotes an H + implantation region, and 1 and 7 denote a first metal layer (n-omic metal and a second metal layer (p-omic metal).

상기한 H+주입 평탄화구조는 이득도파형 구조가 되므로 빛이 방출되는 윈도우의 크기가 작을 경우(5㎛φ이하) 기본 횡모드 발진을 하게 되는 잇점이 있다.Since the H + injection planarization structure becomes a gain waveguide structure, there is an advantage in that the basic transverse mode oscillation is performed when the size of the window in which light is emitted is small (5 μmφ or less).

그러나, 상기 평탄화 구조 역시 도파로와 주변간의 굴절률 차이가 너무 작아 적절한 웨이브 가이드(wave guide)를 구현할 수 없고, 캐리어 주입이 상부와 하부미러층을 통과하여야 하기 때문에 저항을 낮추는데 한계가 있다. 따라서, 근본적인 열적문제를 안고 있어 안정적인 발진을 방해하고, 고반사율을 얻기 위한 적절한 조성비에 제약이 따르며, 양성자 주입과정을 거쳐야 하는 제작상의 어려움이 따른다.However, the planarization structure also has a limit in lowering resistance because the difference in refractive index between the waveguide and the surroundings is too small to implement an appropriate wave guide, and carrier injection must pass through the upper and lower mirror layers. Therefore, there is a fundamental thermal problem that prevents stable oscillation, there is a constraint on the proper composition ratio to obtain a high reflectance, and there is a manufacturing difficulty that must go through the proton injection process.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 이를 개선하고자 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 GaN계 혼정 화합물을 이용하여 단파장 특성이 우수하고 제작이 용이하며, 열적특성이 우수한 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Therefore, the present invention was devised to improve this in view of the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to use a GaN-based mixed crystal compound, which is excellent in short wavelength characteristics, easy to manufacture, and excellent in thermal characteristics. A resonator surface emitting laser diode and a method of manufacturing the same are provided.

도 1은종래 기술에 의한 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드의 수직 단면도이고,1 is a vertical cross-sectional view of a vertical resonator surface emitting laser diode according to the prior art,

도 2는 본 발명에 의한 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드의 수직 단면도이다.2 is a vertical cross-sectional view of a vertical resonator surface emitting laser diode according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

1, 18: 제1금속층(n-오믹메탈) 2, 12: 기판1, 18: first metal layer (n-omic metal) 2, 12: substrate

3, 13: 하부 미러층 4, 15: 활성층3, 13: lower mirror layer 4, 15: active layer

5, 17: 상부 미러층 6: 오믹 버퍼층5, 17: upper mirror layer 6: ohmic buffer layer

7, 19: 제2금속층(p-오믹메탈) 8: H+주입영역7, 19: second metal layer (p-omic metal) 8: H + injection region

14: 제1콘택트층 16: 제2콘택트층14: first contact layer 16: second contact layer

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드는, 기판 상부에 개재된 활성층, 상기 활성층에서 발진된 광을 공진시키기 위한 수직 공진기로서의 상, 하부 미러층이 상기 활성층의 상부 및 하부에 각각 형성된 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드에 있어서, 상기 하부 미러층과 상기 활성층사이에는 제1콘택트층이 개재되고, 상기 활성층은 상기 제1콘택트층의 일측에 치우쳐 형성되고, 상기 제1콘택트층 상면의 노출된 타측 위에는 전극으로 이용되는 제1금속층이 형성되고, 상기 활성층과 상기 상부 미러층사이에는 제2콘택트층이 개재되고, 상기 상부 미러층은 상기 제2콘택트층의 일측에 상기 제1금속층의 반대편이 노출되도록 치우쳐 형성되고, 상기 제2콘택트층 상면의 노출된 타측 위에는 전극으로 이용되는 제2금속층이 형성된 것을 그 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the vertical resonator surface emitting laser diode according to the present invention includes an active layer interposed on an upper substrate, an upper and a lower mirror layer as a vertical resonator for resonating light emitted from the active layer, and an upper part of the active layer and In each of the vertical resonator surface-emitting laser diode formed in the lower portion, a first contact layer is interposed between the lower mirror layer and the active layer, the active layer is formed on one side of the first contact layer, the first contact layer A first metal layer, which is used as an electrode, is formed on the other exposed side of the upper surface, and a second contact layer is interposed between the active layer and the upper mirror layer, and the upper mirror layer is formed on the side of the second contact layer. The opposite side of the metal layer is formed to be exposed, and is used as an electrode on the other exposed side of the upper surface of the second contact layer. And that the second metal layer formed in its features.

그리고, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드의 제조방법은, 기판 상면에 하부 미러층, 제1콘택트층, 활성층, 제2콘택트층 및 상부 미러층을 순차적으로 나란하게 성장시켜 적층하는 결정성장 단계; 상기 상부 미러층의 일측에서 상기 제1콘택트층의 상면까지 식각하여 상기 제1콘택트층의 상면의 일부를 노출시키는 제1식각 단계; 상기 제1식각단계를 마친 상기 상부 미러층의 타측에서 상기 제2콘택트층의 상면까지 식각하여 상기 제2콘택트층의 상면의 일부를 노출시키는 제2식각단계; 상기 제1식각단계에서 제1콘택트층 상면의 노출된 부분에 전극으로 사용되는 제1금속층을 형성하는 제1금속층 형성 단계; 상기 제2식각 단계에서 상기 제2콘택트층 상면의 노출된 부분에 전극으로 사용되는 제2금속층을 형성하는 제2금속층 형성 단계;를 포함하여 제조되는 것을 그 특징으로 한다.In addition, in the method of manufacturing the vertical resonator surface emitting laser diode according to the present invention for achieving the above object, the lower mirror layer, the first contact layer, the active layer, the second contact layer and the upper mirror layer are sequentially arranged on the upper surface of the substrate. Crystal growth step of growing to stack; A first etching step of exposing a portion of an upper surface of the first contact layer by etching from one side of the upper mirror layer to an upper surface of the first contact layer; A second etching step of exposing a portion of the upper surface of the second contact layer by etching from the other side of the upper mirror layer after the first etching step to the upper surface of the second contact layer; A first metal layer forming step of forming a first metal layer used as an electrode on an exposed portion of the upper surface of the first contact layer in the first etching step; And a second metal layer forming step of forming a second metal layer used as an electrode on an exposed portion of the upper surface of the second contact layer in the second etching step.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드 및 그 제조 방법에 대한 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of a vertical resonator surface emitting laser diode and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드의 수직 단면도이다.2 is a vertical cross-sectional view of a vertical resonator surface emitting laser diode according to the present invention.

도시된 바와 같이, 기판(12) 위에 순차적으로 하부 미러층(13), 제1콘택트층(14), 활성층(15), 제2콘택트층(16), 상부 미러층(17)이 적층되고, 제1콘택트층(14) 상면의 노출된 부분에 형성된 제1금속층(18), 제2콘택트층(16) 상면의 노출된 부분에 형성된 제2금속층(19)이 구비된다.As shown, the lower mirror layer 13, the first contact layer 14, the active layer 15, the second contact layer 16, and the upper mirror layer 17 are sequentially stacked on the substrate 12, The first metal layer 18 formed on the exposed portion of the upper surface of the first contact layer 14 and the second metal layer 19 formed on the exposed portion of the upper surface of the second contact layer 16 are provided.

목적하는 파장을 구현하기 위한 각 층별 조성물에 있어서, 제1 및 제2 콘택트층(14)(16)은 제1 및 제2금속층(18)(19)과의 오믹특성이 우수한 GaN층으로 형성되고, 활성층(15)이 InGaN층이면 상부 및 하부 미러층(17)(13)은 AlN/GaN DBR층으로 형성되고, 활성층(15)이 GaN층이면, 상부 및 하부 미러층(17)(13)은 Al0.1Ga0.9N/AlN DBR층으로 형성되는게 바람직하다.In each layer composition for realizing a desired wavelength, the first and second contact layers 14 and 16 are formed of a GaN layer having excellent ohmic characteristics with the first and second metal layers 18 and 19. If the active layer 15 is an InGaN layer, the upper and lower mirror layers 17 and 13 are formed of an AlN / GaN DBR layer. If the active layer 15 is a GaN layer, the upper and lower mirror layers 17 and 13 are formed. Is preferably formed of an Al0.1Ga0.9N / AlN DBR layer.

이와 같이 각 층이 조성되고, 상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드의 특징에 의하면 활성층(15) 내부로 캐리어가 주입되는 통로는 제1콘택트층(14) 상면의 노출된 부분에 마련된 제1금속층(11)으로부터 제1콘택트층(14), 활성층(15), 제2콘택트층(16) 및 제2콘택트층(16) 상면의 노출된 부분에 마련되고, 상기 제1금속층(18)에 대해 맞은편에 배치되는 제2금속층(19)을 연결하는 선상에 형성된다. 따라서, 낮은 저항특성을 갖는 GaN에 의한제1콘택트층(14)과 제2콘택트층(16)에 의해 원할한 캐리어가 주입됨으로써 문턱전류가 낮아지고, 하부 미러층(13)과 상부 미러층(17)은 캐리어 주입과 분리됨으로써 99.9%에 가까운 고반사율을 갖는 DBR미러층을 형성할 수 있게 된다. 그 결과 원하는 자외선영역으로부터 청록색 영역에 걸쳐서 이용하고자 하는 파장대역에 해당하는 광을 출사하기에 적합하도록 각 층을 조성할 수 있고, 이와 관련하여 상부와 하부 미러층(17)(13)이 99.9%에 가까운 고반사율을 제공함으로써 광출력효율이 향상된다.As described above, each layer is formed, and according to the feature of the vertical resonator surface emitting laser diode of the present invention having a structure as described above, a passage through which the carrier is injected into the active layer 15 is exposed on the upper surface of the first contact layer 14. A first contact layer 14, an active layer 15, a second contact layer 16, and a second contact layer 16 disposed on an exposed portion of the upper surface of the first metal layer 11 provided at a portion of the first contact layer 14. It is formed on the line connecting the second metal layer 19 disposed opposite to the metal layer 18. Therefore, a smooth carrier is injected by the first contact layer 14 and the second contact layer 16 by GaN having low resistance characteristics, thereby lowering the threshold current, thereby lowering the lower mirror layer 13 and the upper mirror layer ( 17) can be separated from the carrier injection to form a DBR mirror layer having a high reflectance close to 99.9%. As a result, each layer can be formed so as to be suitable for emitting light corresponding to the wavelength band to be used from the desired ultraviolet region to the turquoise region. In this regard, the upper and lower mirror layers 17 and 13 are 99.9% The optical output efficiency is improved by providing a high reflectance near.

이와 같은 특성을 갖는 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드의 제작공정을 살펴보면, 먼저, 결정성장단계에서 기판(12) 위에 하부 미러층(13), 제1콘택트층(14), 활성층(15), 제2콘택트층(16) 및 상부 미러층(17)을 순차적으로 나란하게 성장시킨다. 이때, 활성층(15)을 InGaN층으로 형성시킬 경우, 하부 미러층(13)과 상부 미러층(17)은 GaN층과 AlN층을 발진파장 λ의 λ/4두께로 교대로 적층한다. 마찬가지로 활성층(15)을 GaN층으로 형성시킬 경우, 하부 미러층(13)과 상부 미러층(17)은 Al0.1Ga0.9N층과 AlN층을 발진파장의 λ/4두께로 교대로 적층한다. 또한 활성층(15)은 발진파장 λ의 정수배에 해당하는 두께로 적층하고, 제1 및 제2콘택트층(14)(16)은 GaN층으로 형성한다.Looking at the manufacturing process of the vertical resonator surface-emitting laser diode having such characteristics, first, the lower mirror layer 13, the first contact layer 14, the active layer 15, the second on the substrate 12 in the crystal growth step The contact layer 16 and the upper mirror layer 17 are sequentially grown side by side. At this time, when the active layer 15 is formed of an InGaN layer, the lower mirror layer 13 and the upper mirror layer 17 alternately stack the GaN layer and the AlN layer at a λ / 4 thickness of the oscillation wavelength λ. Similarly, when the active layer 15 is formed of a GaN layer, the lower mirror layer 13 and the upper mirror layer 17 alternately stack an Al 0.1 Ga 0.9 N layer and an AlN layer at a lambda / 4 thickness of the oscillation wavelength. In addition, the active layer 15 is laminated to a thickness corresponding to an integer multiple of the oscillation wavelength λ, and the first and second contact layers 14 and 16 are formed of GaN layers.

다음으로 제1식각단계에서는 제1금속층(18)인 n형 오믹메탈(ohmic metal)을 형성하기 위한 공간을 확보하기 위하여, 결정성장된 상부 미러층(16)의 일측에서 수직으로 제1콘택트층(14)의 상면까지 식각한다.Next, in the first etching step, in order to secure a space for forming the n-type ohmic metal, which is the first metal layer 18, the first contact layer is perpendicular to one side of the crystal-grown upper mirror layer 16. Etch to the top of (14).

제2식각단계에서도 제2전극층(19)인 p형 오믹메탈(ohmic metal)을 형성하기위한 공간을 확보하기 위하여, 상부 미러층(17)의 타측에서 수직으로 제2콘택트층(16)의 상면까지 일부를 식각한다.In order to secure a space for forming the p-type ohmic metal which is the second electrode layer 19 even in the second etching step, the upper surface of the second contact layer 16 is perpendicular to the other side of the upper mirror layer 17. Etch some until.

두 번의 식각단계를 거치고 나면, 제1식각단계 및 제2식각단계에서 제1콘택트층(14) 상면의 노출된 부분과 제2콘택트층(16) 상면의 노출된 부분에 전극으로 사용되는 제1금속층(n형 오믹메탈)(18)과 제2금속층(p형 오믹메탈)(19)을 형성하는 금속층 형성단계를 거치게 된다.After two etching steps, a first electrode used as an electrode on the exposed part of the upper surface of the first contact layer 14 and the exposed part of the upper surface of the second contact layer 16 in the first etching step and the second etching step. The metal layer forming step of forming the metal layer (n-type ohmic metal) 18 and the second metal layer (p-type ohmic metal) 19 is performed.

이와 같이 제작된 소자의 측면 광도파(lateral wave guide)는 광출사면의 외경에 의해 발진되는 모드수가 결정되게 된다.The lateral wave guide of the device manufactured as described above determines the number of modes oscillated by the outer diameter of the light exit surface.

종래에는 캐리어 주입특성을 향상시키기 위하여 저항을 낮추기 위해 상부 및 하부 미러층(17)(13)에 p형과 n형 도펀트를 각각 주입하였으나, 본 발명에 의한 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드에서는 제1 및 제2콘택트층(14)(16)이 캐리어 주입통로를 제공하기 때문에 상, 하부 미러층(17)(13)에 별도의 도핑을 하지 않아도 되고, 단일 횡모드 특성을 얻기위해 전류를 제한하기 위해 활성층(15)을 포함하는 상,하층에 양성자(proton)를 주입하여 캐리어의 통전경로를 공간적으로 제한하였으나, 본 발명에 의하면 이러한 양성자 주입공정이 필요없어 제작이 용이하다.Conventionally, p-type and n-type dopants are implanted into the upper and lower mirror layers 17 and 13, respectively, to lower the resistance in order to improve carrier injection characteristics. Since the second contact layers 14 and 16 provide a carrier injection path, the upper and lower mirror layers 17 and 13 do not need to be separately doped, and the current is limited to obtain a single transverse mode characteristic. Protons are injected into the upper and lower layers including the active layer 15 to spatially limit the energization path of the carrier. However, according to the present invention, the proton injection process is not necessary, and thus the production is easy.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드는 케리어 주입통로가 케리어 주입통로가 제1금속층(18), 제1콘택트층(14), 활성층(15), 제2콘택트층(16) 및 제2금속층(19)으로 이어지게 되어, 수직공진기의 발진방향에 대해 수직으로 형성됨으로써, 상부 및 하부 미러층(17)(13)은 캐리어 주입과 관련되지 않게 되어 고반사율을 갖는 미러면을 형성할 수 있고, 오믹특성이 우수한 제1콘택트층(14) 및 제2콘택트층(16)에 의해 저항이 감소되어 문턱전류가 낮고, 열적특성이 안정되어 안정된 동작특성을 갖는다.As described above, the vertical resonator surface emitting laser diode according to the present invention has a carrier injection path having a carrier injection path having a first metal layer 18, a first contact layer 14, an active layer 15, and a second contact layer 16. ) And the second metal layer 19, which is formed perpendicular to the oscillation direction of the vertical resonator, so that the upper and lower mirror layers 17 and 13 are not related to carrier injection, thereby forming a mirror surface having high reflectivity. The resistance is reduced by the first contact layer 14 and the second contact layer 16 which are excellent in ohmic characteristics, and thus the threshold current is low, and the thermal characteristics are stabilized to have stable operating characteristics.

Claims (6)

기판 상부에 개재된 활성층, 상기 활성층에서 발진된 광을 공진시키기 위한 수직 공진기로서의 상, 하부 미러층이 상기 활성층의 상부 및 하부에 각각 형성된 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드에 있어서,In the vertical resonator surface-emitting laser diode formed on the upper and lower portions of the active layer interposed on the substrate, the upper and lower mirror layers respectively as a vertical resonator for resonating the light emitted from the active layer, 상기 하부 미러층과 상기 활성층사이에는 제1콘택트층이 개재되고,A first contact layer is interposed between the lower mirror layer and the active layer, 상기 활성층은 상기 제1콘택트층의 일측에 치우쳐 형성되고, 상기 제1콘택트층 상면의 노출된 타측 위에는 전극으로 이용되는 제1금속층이 형성되고,The active layer is formed on one side of the first contact layer, a first metal layer used as an electrode is formed on the exposed other side of the upper surface of the first contact layer, 상기 활성층과 상기 상부 미러층사이에는 제2콘택트층이 개재되고,A second contact layer is interposed between the active layer and the upper mirror layer; 상기 상부 미러층은 상기 제2콘택트층의 일측에 상기 제1금속층의 반대편이 노출되도록 치우쳐 형성되고, 상기 제2콘택트층 상면의 노출된 타측 위에는 전극으로 이용되는 제2금속층이 형성된 것을 특징으로 하는 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드.The upper mirror layer is formed so that the opposite side of the first metal layer is exposed on one side of the second contact layer, and a second metal layer used as an electrode is formed on the other exposed side of the upper surface of the second contact layer. Vertical resonator surface emitting laser diode. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상부 및 하부 미러층은 AlN/GaN DBR층이고,The upper and lower mirror layers are AlN / GaN DBR layers, 상기 활성층은 InGaN층이고,The active layer is an InGaN layer, 상기 제1 및 제2 콘택트층 GaN층인 것을 특징으로 하는 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드.And the first and second contact layers GaN layers. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상부 및 하부 미러층은 Al0.1Ga0.9N/AlN DBR층이고,The upper and lower mirror layers are Al0.1Ga0.9N / AlN DBR layers, 상기 활성층은 GaN층이고,The active layer is a GaN layer, 상기 제1 및 제2 콘택트층 GaN층인 것을 특징으로 하는 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드.And the first and second contact layers GaN layers. 기판 상면에 하부 미러층, 제1콘택트층, 활성층, 제2콘택트층 및 상부 미러층을 순차적으로 나란하게 성장시켜 적층하는 결정성장 단계;A crystal growth step of sequentially growing and stacking a lower mirror layer, a first contact layer, an active layer, a second contact layer, and an upper mirror layer on an upper surface of the substrate; 상기 상부 미러층의 일측에서 상기 제1콘택트층의 상면까지 식각하여 상기 제1콘택트층의 상면의 일부를 노출시키는 제1식각 단계;A first etching step of exposing a portion of an upper surface of the first contact layer by etching from one side of the upper mirror layer to an upper surface of the first contact layer; 상기 제1식각단계를 마친 상기 상부 미러층의 타측에서 상기 제2콘택트층의 상면까지 식각하여 상기 제2콘택트층의 상면의 일부를 노출시키는 제2식각단계;A second etching step of exposing a portion of the upper surface of the second contact layer by etching from the other side of the upper mirror layer after the first etching step to the upper surface of the second contact layer; 상기 제1식각단계에서 제1콘택트층 상면의 노출된 부분에 전극으로 사용되는 제1금속층을 형성하는 제1금속층 형성 단계;A first metal layer forming step of forming a first metal layer used as an electrode on an exposed portion of the upper surface of the first contact layer in the first etching step; 상기 제2식각 단계에서 상기 제2콘택트층 상면의 노출된 부분에 전극으로 사용되는 제2금속층을 형성하는 제2금속층 형성 단계;를 포함하는 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드 제조방법.And a second metal layer forming step of forming a second metal layer used as an electrode on an exposed portion of the upper surface of the second contact layer in the second etching step. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 상부 및 하부 미러층은 AlN/GaN DBR층이고,The upper and lower mirror layers are AlN / GaN DBR layers, 상기 활성층은 InGaN층이고,The active layer is an InGaN layer, 상기 제1 및 제2 콘택트층 GaN층인 것을 특징으로 하는 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드의 제조방법.And a first contact layer and a second contact layer GaN layer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상부 및 하부 미러층은 Al0.1Ga0.9N/AlN DBR층이고,The upper and lower mirror layers are Al0.1Ga0.9N / AlN DBR layers, 상기 활성층은 GaN층이고,The active layer is a GaN layer, 상기 제1 및 제2 콘택트층 GaN층인 것을 특징으로 하는 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드의 제조방법.And a first contact layer and a second contact layer GaN layer.
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