KR100449768B1 - 가시적방출vcsel용의하이브리드미러구조 - Google Patents

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Abstract

기판 위에 배치된 제 1 분포 브래그 반사기(distributed Bragg reflector)와, 산화된 알루미늄 물질을 포함하는 교대 층들의 제 1 쌍들과, 교대 층들의 제 2 쌍들을 포함하는, 가시적인 방출 VCSEL용의 하이브리드 미러 구조(hybrid mirror structure). 제 1 분포 브래그 반사기 위에 배치된 제 1 클래딩(cladding) 영역과 상기 제 1 클래딩 영역 위에 배치된 활성 영역, 활성 영역위에 배치된 제 2 클래딩 영역과, 제 2 클래딩 영역 위에 배치된 제 2 분포 브래그 반사기. 제 1 분포 브래그 반사기에서는, 교대 층들의 각 쌍이 산화된 알루미늄을 포함하는 층을 가지고 있다. 교대 층들은 굴절율을 약 1.3 내지 1.7 범위로 감소시키기 위해 산화되는 AlAs을 포함하고 있다.

Description

가시적 방출 VCSEL용의 하이브리드 미러 구조
본 발명은 일반적으로 층상 광학 소자(layered optical device)들에 관한 것이며, 특히 반도체 레이저들에 관한 것이다.
요즘에는, 종래의 에지 방출 반도체 레이저(edge emitting semiconductor laser)들은 그들의 높은 동작 효율과 변조(modulation) 능력으로 인해 광통신에서 중요한 역할을 하고 있다; 그러나 그 에지 방출 반도체 레이저들은 몇 가지 단점들이나 문제점들을 가지고 있어서 그 에지 방출 레이저 장치를 몇몇 용도들에서 사용하기는 어렵다.
그러나, 최근에는, 수직 캐버티 표면 방출 레이저(vertical cavity surface emitting laser : VCSEL)들에 대한 관심이 증대되고 있다. 종래의 VCSEL은 다이(die)의 표면에 대해 수직인 빛을 방출한다는 점과 2차원 어레이들에 제조 가능하다는 점등의 몇 가지 장점들을 가지고 있다. 그러나, 종래의 VCSEL들은 몇 가지 장점들을 가지고 있는 반면에, 종래의 VCSEL은 가시 스펙트럼에서의 방출에 관해서는 주로 분포 브래그 반사기(distributed Bragg reflector)들의 반사율(reflectivity)이 좋지 않기 때문에 몇 가지 단점들을 가지고 있다. 이 때문에, 가시 스펙트럼에 대한 VCSEL들의 제조성(manufacturability)은 매우 제한되어 있다.
통상적으로, 반사율의 문제들은 종래의 분포 브래그 반사기들을 포함하는 반사 소자들 또는 교대 층(alternating layer)들의 수를 증가시킴으로써 해결되었다. 그러나, 이 경우에, 이 접근법은 (반사율 손실의 증대 및 반사기의 대역폭의 협소화에 의해) 반사율의 문제들을 해결하지 못하고, 역으로, 제조성, 결함 밀도(defect density), 높은 저항 등과 같은 몇 가지 다른 문제점들을 악화시켜서 종래의 접근법은 그 문제점에 대한 유효한 해결은 아니게 된다.
예를 들면, VCSEL내에 있는 브래그 반사기들의 반사율을 증가시키기 위한 시도에 있어서, 많은 추가 교대 층들(예를 들면, 50 내지 200의 추가 교대 층들)이 침착되어 있다. 그러나, 교대 층들의 수를 증가시키는 것은 제조 코스트 및 복잡성을 증가시킨다. 보다 구체적으로 설명하면, 교대 층들의 수를 증가시키게 되면, 교대 층들의 결함 밀도의 증가 및 층의 제조에 필요한 시간 양의 증가가 발생할 수 있다. 또한, 직렬 저항이 교대 층의 증가와 함께 증가하며, 잠재적으로 소자의 온도 특성에 영향을 미치게 된다. 그러므로, 종래의 VCSEL에 추가 층들을 부가하면, 제조된 VCSEL들의 품질 저하뿐만 아니라 종래의 VCSEL들을 제조하는 코스트의 상당한 증대를 초래하게 된다. 그 결과, 이러한 방식으로 제조된 종래의 VCSEL들은 일반적으로 이러한 목적을 위해 대량 제조에는 적합하지 않다.
종래의 에지 방출 반도체 레이저들과 수직 캐버티 표면 방출 레이저들에 대한 종래의 접근법들은 몇 가지 단점들과 문제점들을 가지고 있으며, 대량 제조 용도로는 사용할 수가 없다. 그러므로, 제조 과정을 간단하게 하고, 코스트를 줄이며, 신뢰성 향상을 도모한 VCSEL 및 그 제조 방법이 크게 환영받고 있다.
도 1은 본 발명에 따라 기판 위에 제공된 VCSEL 소자의 확대 간략 단면도.
도 2와 도 3은 본 발명에 따라 VCSEL를 제조하는데 있어서 상이한 단계들을 도시한 간략 단면도.
도 4는 도 1의 VCSEL에 대한 반사율 대 파장의 관계를 도시한 간략 그래프.
* 도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명 *
101 : VCSEL 102 : 기판
120 : 빛 130 : 분포 브래그 반사기
140 : 접촉 영역
도 1은 기판(102) 상에 형성된 간략화하고 확대된 수직 캐버티 표면 방출 레이저(VCSEL)(101)를 도시하며, 그 기판(102)은 표면(103 및 104)들을 가지며, 빛(120)은 VCSEL(101)로부터 방출된다. 도 1은 단일 VCSEL(101)만을 도시하지만, VCSEL(101)은 어레이들을 형성하기 위해 기판(102) 상에 배치된 많은 VCSEL들을 대표할 수 있는 것으로 이해해야 한다. 일반적으로, VCSEL(101)은 층들(111 및 113)에 의해 예시된 다수의 교대 층들(108)과 층들(118 및 119)에 의해 예시된 다수의 교대 층들(116)을 갖는 분포 브래그 반사기(106), 클래딩(cladding) 영역(123), 액티브 영역(126), 클래딩 영역(128), 층들(133 및 135)에 의해 예시된 다수의 교대 층들(131)을 갖는 분포 브래그 반사기(130), 및 콘택트 영역(140)과 같은 몇몇 규정된 범위들이나 또는 영역들로 구성되어 있다.
이 예에서, 기판(102)은 갈륨 비소, 실리콘 등과 같은 임의의 적합한 물질로 구성되어 있다. 전형적으로, 기판(102)은 VCSEL(101)을 포함하는 다음의 다수의 층들의 에피택셜 성장(epitaxial growth)을 용이하게 하기 위해 갈륨 비소로 만들어져 있다.
전형적으로, 분자 빔 에피택시(molecular beam epitaxy: MBE), 금속 유기 화학 증착(metal organic chemical vapor deposition: MOCVD) 등과 같은, 임의의 적절한 에피택셜 침착 방법은 다수의 교대 층(108)들과 다수의 교대 층(116)들을 갖는 분포 브래그 반사기(106), 클래딩 영역(123), 액티브 영역(126), 클래딩 영역(128), 분포 브래그 반사기(130), 및 VCSEL(101)용 콘택트 영역(140)과 같은, 필요한 다수의 층상 구조들을 침착시키는데 사용된다. 또한, 이 층들 중 많은 층들은 인듐 알루미늄 갈륨 인화물(phosphide), 알루미늄 비소, 갈륨 비소, 알루미늄 갈륨 비소, 알루미늄 갈륨 인화물, 인듐 알루미늄 인화물 등과 같은, 화합물 반도체 물질들로 이루어져 있음을 알아야 한다. 에피택셜 침착은 VCSEL(101)를 포함하는 다수의 층들을 생성하기 위해 광범위하게 사용됨을 알아야 한다.
일반적으로, 다수의 교대 층들(106), 다수의 교대 층들(130), 클래딩 영역(123), 클래딩 영역(128), 액티브 영역(126) 및 콘택트 영역(140)의 두께들은 VCSEL(101)에 의해 방출된 빛(120)의 파장의 일부분들로서 설명된다. 예를 들면,VCSEL(101)이 670 나노미터(nanometer)에서 빛(120)을 방출하도록 설계되면, 각각의 교대 층(133, 135)의 광학 두께는 167.5 나노미터로 설정되며, 그것에 의해 각각의 교대 층(133, 135)의 두께는 VCSEL(101)로부터 방출된 빛(120)의 파장의 1/4이 된다. 다수의 교대 층들(116)은 하측 브래그 반사기(lower Bragg reflector)의 표준 섹션을 형성한다. 다수의 교대 층들(108)은 하측 브래그 반사기의 부가 섹션을 형성한다. 교대 층(108)의 각 세그먼트(segment)(쌍(pair))내의 한 층은 선택적으로 산화된다(설명되어질 것임). 산화된 층들의 두께는 산화 후에 ¼ 파장이 되도록 선택된다. 게다가, 다른 두께들 또는 파장의 일부들이 ½, ¾ 또는 그것의 다른 배수와 같이 사용될 수 있음을 알아야 한다.
VCSEL(101)의 도핑(doping)은 예를 들어, n형 도펀트들 및 p형 도펀트들과 같은 도펀트(dopant) 물질들을 에피택셜 침착에 사용되는 에피택셜 물질들에 부가함으로써 달성되며, 이것에 의해 에피택셜하게 침착된 물질을 도핑시키게 된다. 많은 다른 도펀트 농도들, 특정 도펀트 물질들, 및 도펀트 물질들의 배치가 사용될 수 있지만, 일반적으로, 분포 브래그 반사기(106)의 교대 층들(116)은 셀레늄, 실리콘 등을 1E15 내지 1E20 cm-3의 농도 범위로 n형 도핑하는데, 농도 범위는 바람직하게는 1E17 내지 1E19 cm-3이며, 공칭 범위는 5E17 내지 1E18 cm-3이다. 반면에, 분포 브래그 반사기(130)는 탄소, 아연 등을 1E15 내지 1E20 cm-3의 농도 범위로 p형 도핑하는데, 농도 범위는 바람직하게는 1E17 내지 1E19 cm-3이며, 공칭 범위는1E18 내지 5E18 cm-3이다.
분포 브래그 반사기(106)는 다수의 교대 층(108)들과 다수의 교대 층들(116)로 이루어져 있다. 먼저 언급한 바와 같이, 다수의 교대 층들(108)은 반사율이 높은 부분 미러(highly reflective partial mirror)을 형성하기 위해 처리 동안 산화되어질 것이다. 다수의 교대 층들(108)은 층(111)에 의해 표시된 알루미늄 비소층의 1개 또는 그 이상의 층들과, 층(113)으로 표시된 알루미늄 갈륨 비소층의 1개 또는 그 이상의 층들을 더 포함하고 있다. 보기를 들어 설명하자면, 기판(102)은 갈륨 비소로 되어 있고, 알루미늄 비소(예를 들어, AlAs) 층(111)은 기판(102)의 표면(104) 위에 에피택셜하게 침착되어 있다. 알루미늄 갈륨 비소(예를 들어, Al0.5Ga0.5As) 층(113)은 층(111) 위에 연속해서 에피택셜하게 침착되어 있으므로, 미러 쌍(mirror pair) 또는 반사기들의 쌍(예를 들어 AlAs/Al0.5Ga0.5As)을 만든다. 추가의 미러 쌍들이 요구되면, 몇 개의 층들, 즉 추가의 미러 쌍들이 기존의 층들(111, 113) 위에 침착된다.
일반적으로, 교대층들(108)은 한 쌍의 미러에서 20 쌍의 미러들까지 가질 수 있으며, 선호되는 쌍들의 수는 3쌍 내지 10쌍이며, 공칭된 쌍은 4 쌍 내지 6쌍들이다. 게다가, 본 출원인은 알루미늄 비소와 알루미늄 갈륨 비소의 미러가 된(mirrored) 5 쌍들은 일단 산화과정이 제조 과정에서 발생했다면, 가시 스펙트럼 내에서 동작하는 VCSEL(101)을 위해 알맞은 반사율 성능을 제공하게 된다고 믿고 있다. 그러나, 교대 층들(111, 113)의 수는 특정 용도를 위해 조정될 수 있다는 것을 알아야 한다. 또한, 층(114)은 알루미늄 비소로 구성되어 있으며, 교대 층(108)을 위한 맨 위의 층(top layer)을 형성한다. 상술한 예에서 특정 원소의 구성 비율이 나타나지만, 이것은 일례로서만 해석해야 하며, 이것의 예에서도 큰 변화 가능성이 있고, 또한 본 발명의 일부인 것으로도 이해해도 좋다.
예를 들면, 분포 브래그 반사기(106)를 위한 물질 구조로서 알루미늄 비소와 알루미늄 갈륨 비소(AlAs/Al0.5Ga0.5As)를 선택함으로써, 알루미늄 갈륨 비소의 알루미늄과 갈륨은 변화될 수 있다. 일반적으로 알루미늄 갈륨 비소의 알루미늄은 0% 내지 100% 범위에 있으며, Al0.5Ga0.5As에서 선호되는 범위는 46% 내지 54%이다.
일단 다수의 교대 층들(108)이 기판(102) 위에 침착되었다면, 다수의 교대 층들(116)을 다수의 교대 층들(108)위에 에피택셜하게 침착된다. 일반적으로 다수의 교대 층들(116)은 층(118)으로 표시된 인듐 알루미늄 갈륨 인화물로된 하나 또는 그 이상의 층과 층(119)으로 표시된 인듐 알루미늄 인화물로된 하나 또는 그 이상의 층을 더 포함하고 있다. 일례로서, 기판(102)은 갈륨 비소로 되어있고, 다수의 교대 층들(106)은 각각 알루미늄 비소와 알루미늄 갈륨 비소(예를 들면, AlAs/Al0.5Ga0.5As)로 되어있고, 인듐 알루미늄 갈륨 인화물(예를 들어, In0.49Al0.1Ga0.41P)의 층(118)은 층(114) 위에 침착되어진다. 인듐 알루미늄 인화물(예를 들어, In0.49Al0.51P)의 연속되는 층(119)이 인듐 알루미늄 갈륨 인화물 층(118) 위에 침착되어 있으며, 그것에 의해 또 다른 미러 쌍을 만들게 된다. 일반적으로다수의 교대 층들(116)은 1쌍 내지 20쌍의 미러 쌍의 범위에 있을 수 있고, 선호되는 쌍들은 3쌍 내지 10쌍이며, 공칭된 쌍은 4쌍 내지 6쌍이다. 다수의 교대 층들(108)과 함께 인듐 알루미늄 갈륨 비소와 인듐 알루미늄 인화물로 된 5개의 미러가 된 쌍들은 가시 스펙트럼 내에서 동작하는 VCSEL(101)을 위해 알맞은 반사율 성능을 제공해준다고 여겨지고 있다. 분포 브래그 반사기(106)의 반사율을 증가시키는 것에 더하여, 교대 층들(106)은 VCSEL(101)을 위해 N-금속 접촉을 제공하며, 전이 등의 활성 영역(126)으로의 이동 방지를 돕는 인듐을 포함시킴으로써 VCSEL(101)의 신뢰성을 향상시킨다. 그러나, 교대 층들(118, 119)의 수는 특정 용도들에 대해서 조정될 수 있다는 것을 알아야 한다.
특정 원소의 구성 비율이 주어진 예들에서는 그것들이 일례로서만 고려되어야 하며, 이러한 예들로부터 파생된 변화들은 클 수 있으며, 본 발명의 부분들이 될 수 있다는 것을 알아야만 한다.
예를 들면, 인듐 알루미늄 갈륨 인화물로부터 반사율은 구성 비율이 46% 내지 54% 범위인 인듐을 가짐으로써 달성될 수 있다. 인듐의 구성 비율을 변화시킴으로써, 갈륨의 구성 비율 중에서 대응하는 변화가 발생한다. 게다가, 알루미늄의 비율 농도는 1% 내지 20% 범위에 있으며, 공칭 범위는 7% 내지 13%이다. 알루미늄의 구성 비율은 갈륨의 비율 농도를 감소시킴으로써, 균형된 구성을 만들어낸다는 사실에 주목해야 한다.
간략화를 위해서 그리고 도면의 복잡성을 피하기 위해, 클래딩 영역들(123, 128)은 각각 단일 층으로 도시되어 있다. 그러나, 각각의 클래딩 영역(123, 128)은이전의 층(예: 브래그 반사기(106)와 활성 영역(126)) 위에 에피택셜하게 침착되거나 배치된 하나 이상의 층으로 만들어질 수 있다는 것을 알아야 한다. 이때 클래딩 층들(123, 128)은 에피택셜하게 침착된 도핑되지 않은 인듐 알루미늄 갈륨 인화물과 같은 물질을 어떤 적절히 도핑되거나 또는 도핑되지 않은 물질로 만들어져 있다. 또한, 활성 영역(126)은 클래딩 영역(123) 위에 에피택셜하게 침착되거나 배치된 단일 층에 의해 표현된다. 그러나, 활성 영역(126)이 하나 또는 그 이상의 양자 웰(quantum well)들을 포함할 수 있음을 알아야 한다.
분포 브래그 반사기(130)는 다수의 교대 층들(131)로 만들어져 있다. 다수의 교대 층들(130)은 층(133)에 의해 표현된 알루미늄 비소로 된 하나 또는 그 이상의 층들과 층(135)으로 표현된 알루미늄 갈륨 비소로 된 하나 또는 그 이상의 층들을 더 포함한다. 일례로서, 알루미늄 비소(예를 들어, AlAs) 층은 클래딩 영역(128) 위에 에피택셜하게 침착되어 있으며, 알루미늄 갈륨 비소(예를 들어, Al0.5Ga0.5As) 층은 알루미늄 비소 층 위에 연속적으로 에피택셜하게 침착되어서, 그것에 의해 또 다른 미러 쌍이나 다른 반사기가 쌍을 만들게 된다. 추가 미러 쌍들이 요구되면, 몇 개의 추가 층들, 즉, 추가 미러 쌍들은 현존하는 알루미늄 비소와 알루미늄 갈륨 비소 층들 위에 침착된다.
일반적으로, 다수의 교대 층들(130)에는 1쌍 내지 50쌍의 미러들이 있으며, 선호되는 미러 쌍의 수는 10쌍 내지 40쌍이며, 미러 쌍들의 공칭 수는 20쌍 내지 30쌍이며, 미러 쌍의 최적의 수는 28쌍이다. 그러나, 미러 쌍들의 수는 특정 용도를 위해 조정될 수 있다.
높은 농도로 도핑된 접촉 층(140)은 분포 브래그 반사기(130)의 상부 표면 위에 형성되며, 전기 접촉(electrical contact)(도시 안됨)은 인듐 주석 산화물, 금, 플라티늄 등과 같은, 어떤 적합한 전도 물질을 층(140) 위에 침착시킴으로써, 층(140) 위에 형성되어진다. 어떤 물질이 선택되는가에 따라 특정 물질을 배치시키고 패터닝시키는 특정 방법은 접촉 층(140)과 전기 접촉을 형성하기 위해 변하게 된다.
도 2와 도 3을 참조하면, VCSEL(101)의 제조를 위한 특정 과정 중의 몇 단계들이 도시되어 있다. 다른 방법들도 사용될 수 있으며, 서술된 절차는 단순히 일례 및 설명을 위한 것이다. 도 1과 관련하여 이미 서술되고 도시된 성분들과 비슷한, 도 2와 도 3에 있는 구조들의 성분들을 비슷한 번호로서 표시되어져 있다.
도 2를 구체적으로 참조하면, 기판(102)은 그 위에 침착된 제 1 분포 브래그 반사기(106)와 함께 도시되어져 있다. 클래딩 영역(123), 활성 영역(126)과 클래딩 영역(128)은 이미 서술된 바와 같이 분포 브래그 반사기(106)의 상부 표면 위에 침착되어 있다. 분포 브래그 반사기(130)는 클래딩 영역(128)의 상부 표면 위에 침착되어 있다. 클래딩 영역(123), 활성 영역(126), 클래딩 영역(128)과 분포 브래그 반사기(130)는 VCSEL(101)을 규정하기 위해 에칭되어졌으나 그 직경은 동작중인 캐버티(cavity) 영역보다 실질적으로 훨씬 크기 때문에 활성 영역(126)은 이러한 에칭 과정에 의해 손상되지 않는다.
일단 상술한 에칭 단계가 끝나게 되면, 마스킹(masking) 층(150)은 구조 전체 위에 침착된다. 마스킹 층(150)은 다음의 에칭 및 산화 과정에도 충분히 손상되지 않는 어떤 물질, 예를 들어 광레지스트(photoresist), 산화물(oxides), 질화물(nitride)이 될 수 있다. 마스킹 층(150)은 분포 브래그 반사기(106)를 위해 직경 또는 측면 크기(lateral extent)를 규정하기 위해 에칭되어지거나 또는 제거된다. 그 후에는, 기판(102)이 분포 브래그 반사기(106)의 에지(edge)를 노출시키기 위해 에칭되며, 분포 브래그 반사기(106)의 직경은 마스킹 층(150)의 두께에 의해 클래딩 영역(123), 활성 영역(126), 클래딩 영역(128)과 분포 브래그 반사기(130)의 직경 보다 크다.
분포 브래그 반사기(106)의 에지들이 그 에칭 단계에 의해 노출된 후에는, 에칭된 웨이퍼(wafer)는 산화 과정을 겪으며, 그리하여 VCSEL(101)의 분포 브래그 반사기(106)의 교대 층들(108)내에 있는 알루미늄을 산화시키게 된다. 스택(stack: 108)은 알루미늄의 함유량이 더 높기 때문에 우선적으로 산화시킨다. 또한, AlAs의 산화 속도는 AlGaAs의 속도보다 훨씬 빠르다. 단지 교대 층들(108)내에 있는 AlAs 층들이 산화된다. 왜냐하면, 마스킹 층(150)은 분포 브래그 반사기(130)의 어떠한 AlAs 층들도 보호하기 때문이다. VCSEL(101) 내에서 알루미늄의 산화는 증기(steam) 산화, 고압(high pressure) 산화 등과 같은 어떤 적절한 방법에 의해 달성된다. 처리 변수(process parameter)들은 시스템에 의해 지정되며 시스템에 의해 광범위한 범위에 있을 수 있음을 유념해야 한다. 예를 들면, 산화는 온도 100℃ 내지 700℃ 범위에서 실행될 수 있으며, 압력은 0.01 기압 내지 10 기압 범위에 있게 된다. 분포 브래그 반사기(106) 내에 있는 알루미늄 비소 층(111)들은 사실상완전히 산화되며, 그들의 굴절율은 약 2.9에서 1.3 내지 1.7 범위로 떨어지며, 공칭된 치수는 1.55 이다.
층들(111)의 산화가 일단 끝나게 되면, 도 3에 도시한 바와 같이, 메사(mesa) 또는 리지(ridge) VCSEL(101)을 형성하기 위해 마스킹 층(150)은 제거되며, 분포 브래그 반사기(130)는 에칭된다. 이러한 절차의 전형적인 예가 1993년 11월 2일 공고된 미국 특허 번호 제 5,258,316 호의 "Patterned Mirror Vertical Cavity Surface Emitting Laser"에 서술되어져 있다. 도 3의 구조에는 도 1에 도시된 도 3의 부분을 규정하기 위해, 점선들(151)이 포함되어 있다. 몇몇 용도에서는 도 1에 도시된 구조는 전체 구조이며, 다른 제조 방법들이 사용될 수 있다는 것을 기술자들은 알게 될 것이다. 메사를 규정하기 위해 에칭을 마친 후에는, 유전체 층(152)과 전기 접촉 층(155)이 VCSEL(101)을 완성하기 위해 적용된다. 이러한 특정 실시예에서는, VCSEL(101)이 상부 방출 레이저이므로 전기 접촉 층(155)은 방출 윈도우(window) 또는 개구(aperture)를 규정하기 위해 형성된다. 그러나, 많은 다른 타입들의 전기 접촉들이 사용될 수 있으며, 현재의 구조는 단지 설명을 위해 도시되어져 있다.
도 4를 구체적으로 참조하면, VCSEL(101)의 부분들에 대한 반사율 대 파장을 보여주는 단순화된 그래프가 도시되어져 있다. VCSEL(101)의 분포 브래그 반사기(106)에 대한 반사율을 나타내는 부분들(202, 203, 204)을 갖고 있는 반사율 곡선(201)이 도시되어져 있으며, 기판(102)이 갈륨 비소로 만들어져 있으며, 다수의 교대 층들(108) 중 5개의 미러 쌍들은 AlAs(산화됨)/Al0.5Ga0.5As로 만들어져 있으며, 다수의 교대 층들(116) 중 5개의 미러 쌍들은 (In0.49Al0.1Ga0.41P/In0.49Al0.51P)로 만들어져 있다.
일반적으로 VCSEL(101)의 분포 브래그 반사기(106)의 반사율은, 즉 550 나노미터 내지 900 나노미터의 가시 스펙트럼에 걸쳐 도시되어져 있다. 부분(202)에 의해 보는 바와 같이, 분포 브래그 반사기(106)의 반사율은 약 570 나노미터에서 급격히 증가하여 90%를 넘게 된다. 약 600 나노미터의 반사율은 95.0%를 초과한다. 일반적으로, 부분(203)은 640 나노미터 내지 840 나노미터인 99.9%의 초과 부분에 있는 반사율을 도시하고 있다. 부분(203)은 가시 스펙트럼 내에서 매우 좋은 반사율을 갖고 있고, 넓은 응답 곡선을 도시하고 있다. 부분(204)은 반사율 곡선(201)의 급격히 감소하는 면을 도시하고 있다. 그러므로, VCSEL(101)의 분포 브래그 반사기(106)가 가시 스펙트럼 내에 있는 반사광(120)에 대해 매우 효과적으로 사용되게끔 한다.
본 출원인이 본 발명의 특정한 실시예들을 도시하고, 서술한 반면에, 다른 수정과 개선 사항들이 기술자들에 의해 나올 수 있을 것이다. 본 발명은 특정한 형태에만 제한되어 있는 것이 아니며, 첨부된 청구항들은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않는 모든 수정사항들을 커버할 수 있도록 했다.

Claims (4)

  1. 가시적 방출 수직 캐버티 표면 방출 레이저를 위한 하이브리드 미러 구조에 있어서,
    표면을 갖는 지지 기판과,
    상기 지지 기판의 표면 위에 배치된 제 1 분포 브래그 반사기로서, 상기 제 1 분포 브래그 반사기는 산화된 알루미늄 물질을 포함하는 교대 층들의 제 1쌍들과 교대 층들의 제 2쌍들을 가지며, 상기 교대 층들의 제 1쌍들은 상기 지지 기판에 인접하게 위치하고 있으며, 상기 교대 층들의 제 2쌍들은 상기 교대 층들의 제 1 쌍들 위에 위치하고 있는, 상기 제 1 분포 브래그 반사기와,
    제 1 분포 브래그 반사기 위에 배치된 제 1 클래딩 영역과, 상기 제 1 클래딩 영역 위에 배치된 활성 영역과, 상기 활성 영역 위에 배치된 제 2 클래딩 영역과,
    상기 제 2 클래딩 영역 위에 배치된 제 2 분포 브래그 반사기를 포함하는, 하이브리드 미러 구조.
  2. 가시적 방출 수직 캐버티 표면 방출 레이저를 위한 하이브리드 미러 구조에 있어서,
    표면을 갖는 반도체 기판과,
    반도체 기판의 표면 위에 배치된 제 1 분포 브래그 반사기로서, 상기 제 1분포 브래그 반사기는, 교대 층들의 제 1 쌍들로서, 각 쌍의 제 1 층이 산화된 알루미늄 비소 물질을 포함하고, 각 쌍의 제 2 층이 알루미늄 갈륨 비소 물질을 포함하는, 상기 교대 층들의 제 1 쌍들과, 교대 층들의 제 2 쌍들로서, 각 쌍이 InAlGaAs 물질을 갖는 층과 InAlP 물질을 갖는 층을 포함하는, 상기 교대 층들의 제 2쌍들을 포함하는, 상기 제 1 분포 브래그 반사기와,
    InAlGaP 물질을 포함하는 제 1 분포 브래그 반사기 위에 배치된 제 1 클래딩 영역과,
    상기 제 1 클래딩 영역 위에 배치된 활성 영역으로서, 상기 활성 영역은 양자 웰 층, 제 1 배리어(barrier) 층 및 제 2 배리어 층을 가지며, 상기 양자 웰 층이 상기 제 1 배리어 층과 상기 제 2 배리어 층 사이에 위치한, 상기 활성 영역과,
    상기 활성 영역 위에 배치되며, InAlGaP 물질을 포함하는 제 2 클래딩 영역과,
    상기 클래딩 영역 위에 배치된 제 2 분포 브래그 반사기로서, 상기 제 2 분포 브래그 반사기는 교대 층들의 쌍을 포함하며, 각 쌍은 AlAs 물질을 갖는 층과 AlGaAs 물질을 갖는 층을 포함하는, 상기 제 2 분포 브래그 반사기를 포함하는, 하이브리드 미러 구조.
  3. 가시적 방출 수직 캐버티 표면 방출 레이저를 위한 하이브리드 미러 구조를 제조하는 방법에 있어서,
    표면을 갖는 지지 기판을 제공하는 단계와,
    상기 지지 기판의 표면 위에 제 1 분포 브래그 반사기를 배치하고, 상기 제조 방법 동안 산화되는 알루미늄 물질을 포함하는 교대 층들의 제 1 쌍들과 교대 층들의 제 2 쌍들을 포함하도록 상기 제 1 분포 브래그 반사기를 형성하며, 상기 교대 층들의 제 1 쌍들을 상기 지지 기판에 인접하게 배치하며, 상기 교대 층들의 제 1쌍들 상에 상기 교대 층들의 제 2쌍을 배치하는 단계와,
    상기 제 1 분포 브래그 반사기 상에 제 1 클래딩 영역, 상기 제 1 클래딩 영역 상에 활성 영역, 상기 활성 영역 상에 제 2 클래딩 영역을 배치하는 단계와,
    상기 제 2 클래딩 영역 상에 제 2 분포 브래그 반사기를 배치하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 가시적 방출 수직 캐버티 표면 방출 레이저를 위한 하이브리드 미러 구조를 제조하는 방법에 있어서,
    표면을 갖는 지지 기판을 제공하는 단계와,
    상기 지지 기판의 표면 위에 제 1 분포 브래그 반사기를 배치하고, 알루미늄 물질을 포함하는 교대 층들의 제 1쌍들과 교대 층들의 제 2 쌍들을 포함하도록 제 1 분포 브래그 반사기를 형성하고, 교대 층들의 제 1 쌍들을 상기 지지 기판에 인접하여 배치하고, 교대 층들의 제 1 쌍들 상에 교대 층들의 제 2 쌍들을 배치하는 단계와,
    상기 제 1 분포 브래그 반사기 상에 제 1 클래딩 영역을, 상기 제 1 클래딩 영역 상에 활성 영역을, 상기 활성 영역 상에 제 2 클래딩 영역을 배치하는 단계와,
    상기 제 2 클래딩 영역 상에 제 2 분포 브래그 반사기를 배치하는 단계와,
    교대 층들의 제 1 쌍들의 굴절율을 약 1.3 내지 1.7 범위로 감소시키기 위해 상기 교대 층들의 제 1 쌍들에서의 알루미늄 물질을 산화시키는 단계를 포함하는, 방법.
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