KR100710956B1 - Laser diode having spot size converter and fabricaing method therefor - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광모드 크기 변환기를 구비한 레이저 다이오드와 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a laser diode having an optical mode size converter and a method of manufacturing the same.

본 발명에 따르면, 기판 위에 수동 도파로층과, 상기 수동 도파로층으로 광모드가 전이되도록 한쪽 끝단으로 가면서 점차 폭이 좁아지는 광모드 크기 변환영역을 구비한 소정 길이의 활성층과, 상기 활성층 주변에 적층되는 전류차단층과, 상기 활성층과 전류차단층을 덮도록 형성되는 클래드층과, 상기 활성층으로 전류를 주입하기 위한 p형 전극을 구비한 레이저 다이오드에 있어서, 상기 활성층에 인접한 클래드층, 전류차단층이 전체적으로 리지구조를 이루도록 상기 활성층의 양측에 U자형 채널이 형성되고, 상기 p형 전극은 U자형 채널의 바닥면과 내벽을 덮으면서 클래드층 상부면까지 연장된 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드가 개시된다.According to the present invention, an active layer having a predetermined length having a passive waveguide layer on a substrate, and an optical mode size conversion region gradually narrowing while going to one end to transfer the optical mode to the passive waveguide layer, and laminated around the active layer A laser diode having a current blocking layer, a cladding layer formed to cover the active layer and the current blocking layer, and a p-type electrode for injecting current into the active layer, the cladding layer and the current blocking layer adjacent to the active layer. A U-shaped channel is formed on both sides of the active layer to form a ridge structure as a whole, and the p-type electrode extends to the upper surface of the clad layer covering the bottom surface and the inner wall of the U-shaped channel. .

또한, 본 발명에 따르면, 기판 위에, 하부 버퍼층, 수동 도파로층 및 상부 버퍼층을 순차적으로 형성하는 제1단계; 한쪽 끝단으로 가면서 점차 폭이 좁아지는 광모드 크기 변환영역을 구비한 소정 길이의 활성층을 상기 상부 버퍼층 위에 형성하는 제2단계; 상기 활성층을 메사 패턴으로 식각하는 제3단계; 상기 활성층 주변에 전류차단층을 성장시키는 제4단계; 상기 활성층과 전류차단층을 덮도록 클래드층을 형성하는 제5단계; 상기 활성층에 인접한 클래드층, 전류차단층이 전체적으로 리지구조를 이루도록 상기 활성층의 양측을 식각하여 U자형 채널을 형성하는 제6단계; 및 상기 U자형 채널의 바닥면 및 내벽과 클래드층 상부면에 전극물질을 증착하 여 전극을 형성하는 제7단계;를 포함하는 레이저 다이오드 제조방법이 개시된다.In addition, according to the present invention, a first step of sequentially forming a lower buffer layer, a passive waveguide layer and an upper buffer layer on a substrate; A second step of forming an active layer having a predetermined length on the upper buffer layer having an optical mode size conversion region gradually narrowing toward one end; A third step of etching the active layer in a mesa pattern; A fourth step of growing a current blocking layer around the active layer; Forming a clad layer to cover the active layer and the current blocking layer; Forming a U-shaped channel by etching both sides of the active layer such that the cladding layer and the current blocking layer adjacent to the active layer form a ridge structure as a whole; And a seventh step of forming an electrode by depositing an electrode material on a bottom surface and an inner wall of the U-shaped channel and an upper surface of the clad layer.

광모드 크기 변환기, 수동 도파로층, 활성층, 리지, 폴리이미드 Optical Mode Size Converter, Passive Waveguide Layer, Active Layer, Ridge, Polyimide

Description

광모드 크기 변환기를 구비한 레이저 다이오드 및 그 제조방법{LASER DIODE HAVING SPOT SIZE CONVERTER AND FABRICAING METHOD THEREFOR}LASER DIODE HAVING SPOT SIZE CONVERTER AND FABRICAING METHOD THEREFOR}

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.The following drawings attached to this specification are illustrative of preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention to serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention is a matter described in such drawings It should not be construed as limited to

도 1은 종래기술에 따른 SSC 타입 레이저 다이오드의 구성을 부분적으로 도시하는 사시도.1 is a perspective view partially showing a configuration of an SSC type laser diode according to the prior art;

도 2 내지 도 4는 종래기술에 따른 SSC 타입 레이저 다이오드의 제조공정을 도시하는 단면도.2 to 4 are sectional views showing the manufacturing process of the SSC type laser diode according to the prior art.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SSC 타입 레이저 다이오드의 구성을 부분적으로 도시하는 사시도.5 is a perspective view partially showing a configuration of an SSC type laser diode according to a preferred embodiment of the present invention.

도 6 및 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SSC 타입 레이저 다이오드의 제조공정을 도시하는 단면도.6 and 7 are sectional views showing the manufacturing process of the SSC type laser diode according to the preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명><Description of main reference numerals in the drawings>

100...하부 InP 버퍼층 100'...상부 InP 버퍼층100 ... bottom InP buffer layer 100 '... top InP buffer layer

101...수동 광도파로층 102...활성층101 Passive optical waveguide layer 102 Active layer

102a...광모드 크기 변환영역 103...U자형 채널102a ... Optical mode size conversion area 103 ... U-shaped channel

104...전극층 105...p-InP 전류차단층104 ... electrode layer 105 ... p-InP current blocking layer

106...n-InP 전류차단층 107...클래드층106 ... n-InP current blocking layer 107 ... cladding layer

108...리지구조108 Ridge Structure

본 발명은 레이저 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광모드 크기 변환기(Spot Size Converter; SSC)를 구비한 평면 매립형 헤테로 구조(Planar Buried Heterostructure; PBH)의 레이저 다이오드에 있어 리지(Ridge) 주변의 구조가 개선된 레이저 다이오드와 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser diode and a method of manufacturing the same, and more particularly to a laser diode of a planar buried heterostructure (PBH) equipped with an optical mode size converter (SSC). The present invention relates to a laser diode having an improved structure and a method of manufacturing the same.

최근 광가입자망의 구축을 위한 가격 경쟁이 심화되면서 수동정렬을 이용하는 광부품의 패키징 방법이 관심을 모으고 있다.Recently, as the price competition for the construction of the optical subscriber network is intensifying, the packaging method of the optical components using the passive alignment is drawing attention.

일반적으로 수동정렬 방식의 패키징 방법은 플립 칩 본딩 등의 공정을 이용해 도파로와 레이저 다이오드를 수동정렬하는 방식으로 진행되므로 대량생산이 용이하고 원가를 낮출 수 있는 장점이 있다.In general, the packaging method of the manual sorting method is a method of manually aligning the waveguide and the laser diode by using a process such as flip chip bonding, there is an advantage that it is easy to mass production and lower the cost.

그러나, 한편으로 수동정렬 방식의 패키징 방법은 레이저 다이오드와 도파로 사이의 모드 불일치로 인해 광결합 효율이 떨어지는 취약점이 있다. 통상적으로 레이저 다이오드의 모드 크기는 1~2㎛이고, 실리카 도파로는 5~6㎛ 정도의 크기를 가지므로 광결합 효율을 높이고 정렬 허용오차를 크게 하기 위해서는 레이저 다이오 드의 출력광 모드 크기를 증가시키는 것이 중요하다.However, on the other hand, the passive alignment packaging method has a disadvantage in that the optical coupling efficiency is lowered due to the mode mismatch between the laser diode and the waveguide. Generally, the mode size of a laser diode is 1 to 2 μm, and the silica waveguide has a size of about 5 to 6 μm. Therefore, in order to increase the optical coupling efficiency and to increase the alignment tolerance, the size of the output light mode of the laser diode is increased. It is important.

도 1에는 이러한 요구에 따라 제공된 SSC 타입 레이저 다이오드의 구성이 부분적으로 도시되어 있다.Figure 1 shows in part the configuration of an SSC type laser diode provided in accordance with this requirement.

도 1을 참조하면, 종래의 SSC 타입 레이저 다이오드는 소정의 InP 기판(미도시) 위에, 하부 InP 버퍼층(10), 수동 도파로층(11), 상부 InP 버퍼층(10') 및 광모드 크기 변환영역(12a)을 갖는 활성층(12)이 순차적으로 적층되고, 활성층(12)이 포함된 리지구조(도 2의 16 참조) 양측에는 폴리이미드층(13)이 채워진 구조를 갖는다.Referring to FIG. 1, a conventional SSC type laser diode includes a lower InP buffer layer 10, a passive waveguide layer 11, an upper InP buffer layer 10 ′, and an optical mode size conversion region on a predetermined InP substrate (not shown). The active layer 12 having the 12a is sequentially stacked, and a polyimide layer 13 is filled on both sides of the ridge structure (see 16 in FIG. 2) including the active layer 12.

활성층(12)에 있어서, 광모드 크기 변환영역(12a)은 한쪽 끝단으로 가면서 점차 폭이 좁아지는 구조로 형성되고, 그 이외의 영역은 능동 광도파로로 작용하게 된다.In the active layer 12, the optical mode size converting region 12a is formed to have a width gradually narrowing toward one end, and the other regions serve as an active optical waveguide.

광모드 크기 변환영역(12a)은 방사손실(Radiation loss)을 줄이기 위해 통상적으로 급격하게 폭이 좁아진 후 다시 완만하게 폭이 좁아지면서 끝단에서 폭이 0이 되는 2단계의 기울기 패턴을 갖도록 구성된다. 활성층(12)의 능동 광도파로를 통해 진행해 온 광모드는 광모드 크기 변환영역(12a)에서 광구속이 해제됨으로써 결국 수동 도파로층(11)으로 전이된다. 따라서 최종적으로 방출되는 광모드는 수동 도파로층(11)의 얇은 두께로 인해 광 구속능력이 떨어져서 광모드의 분포는 커지게 된다. 이와 같이 광모드의 분포가 커지면 방사각이 작아지므로 도파로와의 광결합 손실을 줄일 수 있게 된다.The optical mode size converting region 12a is generally configured to have a two-step gradient pattern in which the width is narrowed down sharply and then narrowed down gradually to reduce the radiation loss. The optical mode, which has been advanced through the active optical waveguide of the active layer 12, is released from the optical mode size converting region 12a and is eventually transferred to the passive waveguide layer 11. Therefore, the finally emitted optical mode is light constrained due to the thin thickness of the passive waveguide layer 11, the distribution of the optical mode is increased. In this way, when the distribution of the optical mode increases, the radiation angle decreases, thereby reducing the optical coupling loss with the waveguide.

도 2 내지 도 4에는 종래기술에 따라 SSC 타입의 레이저 다이오드을 제조하 는 공정이 개략적으로 도시되어 있다.2 to 4 schematically show a process for manufacturing a laser diode of the SSC type according to the prior art.

먼저 도 2를 참조하면, 하부 InP 버퍼층(10)과, 수동 도파로층(11), 상부 InP 버퍼층(10') 및 활성층(12)을 순차적으로 형성하는 공정이 수행되고, 이어서 활성층(12) 위에 에칭 마스크를 증착한 후 포토리소그래피 공정과, 언더컷 식각공정을 차례로 수행하여 메사(Mesa) 구조를 형성하는 공정이 진행된다.First, referring to FIG. 2, a process of sequentially forming the lower InP buffer layer 10, the passive waveguide layer 11, the upper InP buffer layer 10 ′, and the active layer 12 is performed on the active layer 12. After depositing the etching mask, a photolithography process and an undercut etching process are sequentially performed to form a mesa structure.

다음, 활성층(12) 주변에 p-InP 전류차단층(13)과 n-InP 전류차단층(14)을 순차적으로 형성한 후 활성층(12)과 n-InP 전류차단층(14)을 덮도록 클래드층(15)을 형성하는 공정이 이어진다.Next, the p-InP current blocking layer 13 and the n-InP current blocking layer 14 are sequentially formed around the active layer 12 to cover the active layer 12 and the n-InP current blocking layer 14. A process of forming the clad layer 15 is followed.

클래드층(15)을 형성한 후에는, 도 3에 도시된 바와 같이 활성층(12)에 인접한 클래드층(15), 전류차단층(13,14), 상부 InP 버퍼층(10')이 전체적으로 리지구조(16)를 이루도록 활성층(12) 양측을 건식 식각하고, 이어서 리지구조(16) 양측의 식각 부분에 폴리이미드층(18)을 형성하면 도 4에 도시된 바와 같은 구조가 얻어진다.After the cladding layer 15 is formed, as shown in FIG. 3, the cladding layer 15 adjacent to the active layer 12, the current blocking layers 13 and 14, and the upper InP buffer layer 10 ′ are entirely ridged. Dry etching of both sides of the active layer 12 to form (16), and then forming a polyimide layer 18 on the etching portions on both sides of the ridge structure 16 to obtain a structure as shown in FIG.

위의 제조공정에서 특히 건식 식각은 반응성 이온 식각 (Reactive Ion Etching; RIE) 등을 사용하게 되는데 건식 식각의 특성상 공정 시간이 너무 많이 소요되는 단점이 있다.In the above manufacturing process, particularly dry etching is to use reactive ion etching (RIE), etc. There is a disadvantage that the process takes too much time due to the characteristics of dry etching.

또한, 적층구조의 보호를 위해 채워지는 폴리이미드는 그 표면 평탄화 공정이 매우 까다롭고, 폴리이미드가 채워짐에 따른 열방출 특성의 저하로 인해 소자의 고온 특성에 좋지 않게 나타나는 문제가 있다.In addition, the polyimide filled to protect the laminated structure has a very difficult surface planarization process, and there is a problem in that the high temperature characteristics of the device are poor due to the deterioration of the heat dissipation characteristics as the polyimide is filled.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 방열효율을 높이도록 리지구조의 표면이 금속층으로 덮히고 주변에 채널(Channel)이 형성되는 구조의 SSC 타입의 레이저 다이오드 및 그 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, SSC type laser diode and the method of manufacturing a structure in which the surface of the ridge structure is covered with a metal layer and a channel is formed to increase the heat dissipation efficiency The purpose is to provide.

본 발명의 다른 목적은 리지구조의 형성을 위한 식각 공정시간을 단축시킬 수 있는 구조를 가진 SSC 타입의 레이저 다이오드 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide an SSC type laser diode having a structure capable of shortening an etching process time for forming a ridge structure and a method of manufacturing the same.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 레이저 다이오드는 광모드 크기 변환기를 포함하는 리지구조의 양측에 U자형 채널이 형성된 구조를 포함한다.In order to achieve the above object, the laser diode according to the present invention includes a structure in which a U-shaped channel is formed at both sides of a ridge structure including an optical mode size converter.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 다이오드는, 기판 위에 수동 도파로층과, 상기 수동 도파로층으로 광모드가 전이되도록 한쪽 끝단으로 가면서 점차 폭이 좁아지는 광모드 크기 변환영역을 구비한 소정 길이의 활성층과, 상기 활성층 주변에 적층되는 전류차단층과, 상기 활성층과 전류차단층을 덮도록 형성되는 클래드층과, 상기 활성층으로 전류를 주입하기 위한 p형 전극을 구비한 레이저 다이오드에 있어서, 상기 활성층에 인접한 클래드층, 전류차단층이 전체적으로 리지구조를 이루도록, 상기 활성층의 양측에는 상기 수동 도파로층에 그 바닥면이 형성되는 U자형 채널이 구비되고, 상기 p형 전극은 U자형 채널의 바닥면과 내벽을 덮으면서 클래드층 상부면까지 연장된 것을 특징으로 한다.A laser diode according to a preferred embodiment of the present invention includes an active layer having a predetermined length having a passive waveguide layer on a substrate and an optical mode size conversion region gradually narrowing in width while going to one end so that the optical mode is transferred to the passive waveguide layer. And a current blocking layer stacked around the active layer, a cladding layer formed to cover the active layer and the current blocking layer, and a p-type electrode for injecting current into the active layer. On both sides of the active layer, a U-shaped channel having a bottom surface is formed on the passive waveguide layer, and the p-type electrode has a bottom surface and an inner wall of the U-shaped channel so that the adjacent cladding layer and the current blocking layer form a ridge structure as a whole. Covering and extending to the clad layer upper surface.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판 위에, 하부 버퍼층, 수동 도파로층 및 상부 버퍼층을 순차적으로 형성하는 제1단계; 한쪽 끝단으로 가면서 점차 폭이 좁아지는 광모드 크기 변환영역을 구비한 소정 길이의 활성층을 상기 상부 버퍼층 위에 형성하는 제2단계; 상기 활성층을 메사 패턴으로 식각하는 제3단계; 상기 활성층 주변에 전류차단층을 성장시키는 제4단계; 상기 활성층과 전류차단층을 덮도록 클래드층을 형성하는 제5단계; 상기 활성층에 인접한 클래드층, 전류차단층이 전체적으로 리지구조를 이루도록, 상기 활성층의 양측을 식각하여 상기 수동 도파로층에 그 바닥면이 형성되는 U자형 채널을 형성하는 제6단계; 및 상기 U자형 채널의 바닥면 및 내벽과 클래드층 상부면에 전극물질을 증착하여 전극을 형성하는 제7단계;를 포함하는 레이저 다이오드 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the invention, a first step of sequentially forming a lower buffer layer, a passive waveguide layer and an upper buffer layer on a substrate; A second step of forming an active layer having a predetermined length on the upper buffer layer having an optical mode size conversion region gradually narrowing toward one end; A third step of etching the active layer in a mesa pattern; A fourth step of growing a current blocking layer around the active layer; Forming a clad layer to cover the active layer and the current blocking layer; A sixth step of forming a U-shaped channel having a bottom surface formed in the passive waveguide layer by etching both sides of the active layer such that the cladding layer adjacent to the active layer and the current blocking layer form a ridge structure as a whole; And a seventh step of forming an electrode by depositing an electrode material on a bottom surface and an inner wall of the U-shaped channel and an upper surface of the clad layer.

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식각 공정시간을 줄이기 위해, 상기 제6단계는 등방성 식각용액을 사용하는 습식 식각공정에 의해 수행되는 것이 바람직하다.In order to reduce the etching process time, the sixth step is preferably performed by a wet etching process using an isotropic etching solution.

삭제delete

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원 칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 5에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SSC 타입 레이저 다이오드의 구성이 부분적으로 도시되어 있다.5 is a partial view showing the configuration of an SSC type laser diode according to a preferred embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SSC 타입 레이저 다이오드는 소정의 InP 기판(미도시) 위에, 하부 InP 버퍼층(100), 수동 도파로층(101), 상부 InP 버퍼층(100') 및 광모드 크기 변환영역(102a)을 갖는 활성층(102)이 순차적으로 적층되고, 활성층(102)이 포함된 리지구조(도 6의 108 참조) 양측에는 U자형 채널(103)이 형성된다. 여기서, 기판이나 버퍼층 등이 InP로 형성되는 것에 한정되지 않고, 그밖에 다양한 물질로 형성될 수도 있음은 물론이다.Referring to FIG. 5, an SSC type laser diode according to an exemplary embodiment of the present invention may include a lower InP buffer layer 100, a passive waveguide layer 101, and an upper InP buffer layer 100 ′ on a predetermined InP substrate (not shown). And an active layer 102 having the optical mode size conversion region 102a is sequentially stacked, and a U-shaped channel 103 is formed on both sides of the ridge structure including the active layer 102 (see 108 in FIG. 6). Here, the substrate, the buffer layer, and the like are not limited to being formed of InP, and of course, may be formed of various materials.

활성층(102)에 있어서, 광모드 크기 변환영역(102a)은 활성층(102)의 길이방향 한쪽 끝단으로 가면서 점차 폭이 좁아지는 구조로 형성되어, 그 이외의 영역인 능동 광도파로로부터 진행되는 광모드를 수동 광도파로층(101)으로 전이시킨다.In the active layer 102, the optical mode size conversion region 102a is formed in a structure in which the width gradually narrows toward one end in the longitudinal direction of the active layer 102, and the optical mode proceeds from the other active optical waveguide. Is transferred to the passive optical waveguide layer 101.

도 6 및 도 7에 보다 상세히 도시된 바와 같이, 리지구조(108)에는 활성층(102)과, 활성층(102)의 상부에 인접하는 클래드층(107)과, 활성층(102)의 양측에 인접하는 전류차단층(105,106)이 포함되고, 리지구조(108)의 양측에는 U자형 채널(103)이 형성된다.As shown in more detail in FIGS. 6 and 7, the ridge structure 108 includes an active layer 102, a cladding layer 107 adjacent to the top of the active layer 102, and adjacent to both sides of the active layer 102. Current blocking layers 105 and 106 are included, and U-shaped channels 103 are formed on both sides of the ridge structure 108.

여기서, U자형 채널(103)의 내벽과 바닥면은 금속물질의 전극층(104)에 의해 덮히게 된다. 이때 전극층(104)은 클래드층(107) 상부면까지 연장되어 p형 전극의 기능을 수행한다. 이러한 구조에 따르면, 전극층(104)에 의해 클래드층(107), 전류차단층(105,106) 등의 InP 노출면이 보호되고, 금속물질에 의해 U자형 채널(103)로 원활히 열이 방출될 수 있으므로 열방출 효율을 높일 수 있다.Here, the inner wall and the bottom surface of the U-shaped channel 103 is covered by the electrode layer 104 of the metal material. In this case, the electrode layer 104 extends to the upper surface of the cladding layer 107 to perform the function of the p-type electrode. According to this structure, the InP exposed surfaces of the cladding layer 107, the current blocking layers 105 and 106 are protected by the electrode layer 104, and heat can be smoothly released into the U-shaped channel 103 by the metal material. The heat dissipation efficiency can be improved.

바람직하게, U자형 채널(103) 바닥면의 전극층(104) 부분은 수동 도파로층(101)과 접하도록 형성될 수 있다.Preferably, the portion of the electrode layer 104 on the bottom surface of the U-shaped channel 103 may be formed to contact the passive waveguide layer 101.

그러면, 다시 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SSC 타입 레이저 다이오드 제조공정이 수행되는 과정을 설명하기로 한다.Next, the process of performing the SSC type laser diode manufacturing process according to the preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7 again.

먼저 도 6을 참조하면, 하부 InP 버퍼층(100)과, 수동 도파로층(101), 상부 InP 버퍼층(100') 및 활성층(102)을 순차적으로 형성하는 공정이 수행되고, 이어서 활성층(102) 위에 에칭 마스크를 증착한 후 포토리소그래피 공정과, 언더컷 식각공정을 차례로 수행하여 메사 구조를 형성하는 공정이 진행된다.First, referring to FIG. 6, a process of sequentially forming the lower InP buffer layer 100, the passive waveguide layer 101, the upper InP buffer layer 100 ′, and the active layer 102 is performed, and then on the active layer 102. After depositing the etching mask, a photolithography process and an undercut etching process are sequentially performed to form a mesa structure.

다음, 활성층(102) 주변에 p-InP 전류차단층(105)과 n-InP 전류차단층(106)을 순차적으로 형성한 후 활성층(102)과 n-InP 전류차단층(106)을 덮도록 클래드층(107)을 형성하는 공정이 이어진다.Next, the p-InP current blocking layer 105 and the n-InP current blocking layer 106 are sequentially formed around the active layer 102 to cover the active layer 102 and the n-InP current blocking layer 106. A process of forming the clad layer 107 is followed.

클래드층(107)의 형성 후에는, 활성층(102)에 인접한 클래드층(107), 전류차 단층(105,106), 상부 InP 버퍼층(100')이 전체적으로 리지구조(108)를 이루도록 활성층(102) 양측을 식각하여 U자형 채널(103)을 형성하는 공정이 수행된다. 여기서, U자형 채널(103)의 식각은 예컨대 H20, H2O2 및 HBr이 혼합된 등방성 식각 용액에 의해 습식 식각공정으로 수행되는 것이 바람직하다.After the cladding layer 107 is formed, both sides of the active layer 102 such that the cladding layer 107 adjacent to the active layer 102, the current difference monolayers 105 and 106, and the upper InP buffer layer 100 ′ form a ridge structure 108 as a whole. Etching to form a U-shaped channel 103 is performed. Here, the etching of the U-shaped channel 103 is preferably performed by for example a wet etching process by the isotropic etching solution H 2 0, H 2 O 2, and HBr mixed.

U자형 채널(103)의 식각이 끝난 후에는 에칭 마스크를 제거하고, 다시 SiNx 막을 증착한 후 포토리소그래피 공정과 식각공정을 수행하여 전극층(104)이 형성될 부분인 클래드층(107) 상부면과 U자형 채널(103)의 바닥면 및 내벽의 SiNx를 선택적으로 제거하는 공정이 진행된다. 이어서, SiNx가 제거된 부분에 대하여 전극물질을 증착하여 전극층(104)을 형성하게 되면 도 7에 도시된 바와 같은 구조가 제작된다.After the etching of the U-shaped channel 103 is finished, the etching mask is removed, and a SiNx film is deposited again, followed by a photolithography process and an etching process to form an upper surface of the clad layer 107, which is a part where the electrode layer 104 is to be formed. A process of selectively removing the SiNx of the bottom surface and the inner wall of the U-shaped channel 103 proceeds. Subsequently, when the electrode material 104 is formed by depositing the electrode material on the portion from which the SiNx is removed, a structure as shown in FIG. 7 is manufactured.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and will be described below by the person skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims.

이상의 설명과 같이 본 발명에 따른 SSC 타입 레이저 다이오드는 다음과 같은 효과를 제공한다.As described above, the SSC type laser diode according to the present invention provides the following effects.

첫째, 리지구조의 양측에 U자형 채널이 형성되므로 열방출 공간을 충분히 확보할 수 있고, U자형 채널의 표면에 형성되는 금속의 전극층을 방열효율을 높일 수 있으며, 리지구조의 표면을 보호할 수 있다.First, since the U-shaped channels are formed on both sides of the ridge structure, the heat dissipation space can be secured sufficiently, the heat dissipation efficiency of the metal electrode layer formed on the surface of the U-shaped channel can be improved, and the surface of the ridge structure can be protected. have.

둘째, U자형 채널의 형성을 위해 습식 식각공정이 사용하여 공정시간을 줄일 수 있으므로 대량 생산에 적합하다.Second, the wet etching process is used to form the U-shaped channel, which reduces the process time, which is suitable for mass production.

셋째, 리지구조의 양측을 폴리이미드로 채우는 종래기술과는 달리 평탄화 공정이 요구되지 않는다.Third, unlike the prior art in which both sides of the ridge structure are filled with polyimide, a planarization process is not required.

Claims (5)

기판 위에 수동 도파로층과, 상기 수동 도파로층으로 광모드가 전이되도록 한쪽 끝단으로 가면서 점차 폭이 좁아지는 광모드 크기 변환영역을 구비한 활성층과, 상기 활성층 주변에 적층되는 전류차단층과, 상기 활성층과 전류차단층을 덮도록 형성되는 클래드층과, 상기 활성층으로 전류를 주입하기 위한 p형 전극을 구비한 레이저 다이오드에 있어서,An active layer having a passive waveguide layer on the substrate, an optical mode size conversion region gradually narrowing toward one end to transition the optical mode to the passive waveguide layer, a current blocking layer stacked around the active layer, and the active layer A laser diode having a cladding layer formed to cover an overcurrent blocking layer and a p-type electrode for injecting current into the active layer, 상기 활성층에 인접한 클래드층, 전류차단층이 전체적으로 리지구조를 이루도록, 상기 활성층의 양측에는 상기 수동 도파로층에 그 바닥면이 형성되는 U자형 채널이 구비되고,On both sides of the active layer, a U-shaped channel having a bottom surface thereof is formed on the passive waveguide layer so that the cladding layer and the current blocking layer adjacent to the active layer form a ridge structure as a whole. 상기 p형 전극은 U자형 채널의 바닥면과 내벽을 덮으면서 클래드층 상부면까지 연장된 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.And the p-type electrode extends to the top surface of the clad layer covering the bottom surface and the inner wall of the U-shaped channel. 삭제delete 기판 위에, 하부 버퍼층, 수동 도파로층 및 상부 버퍼층을 순차적으로 형성하는 제1단계;A first step of sequentially forming a lower buffer layer, a passive waveguide layer, and an upper buffer layer on the substrate; 한쪽 끝단으로 가면서 점차 폭이 좁아지는 광모드 크기 변환영역을 구비한 활성층을 상기 상부 버퍼층 위에 형성하는 제2단계;Forming an active layer on the upper buffer layer, the active layer having an optical mode size conversion region gradually narrowing toward one end; 상기 활성층을 메사 패턴으로 식각하는 제3단계;A third step of etching the active layer in a mesa pattern; 상기 활성층 주변에 전류차단층을 성장시키는 제4단계;A fourth step of growing a current blocking layer around the active layer; 상기 활성층과 전류차단층을 덮도록 클래드층을 형성하는 제5단계;Forming a clad layer to cover the active layer and the current blocking layer; 상기 활성층에 인접한 클래드층, 전류차단층이 전체적으로 리지구조를 이루도록, 상기 활성층의 양측을 식각하여 상기 수동 도파로층에 그 바닥면이 형성되는 U자형 채널을 형성하는 제6단계; 및A sixth step of forming a U-shaped channel having a bottom surface formed in the passive waveguide layer by etching both sides of the active layer such that the cladding layer adjacent to the active layer and the current blocking layer form a ridge structure as a whole; And 상기 U자형 채널의 바닥면 및 내벽과 클래드층 상부면에 전극물질을 증착하여 전극을 형성하는 제7단계;를 포함하는 레이저 다이오드 제조방법.And forming an electrode by depositing an electrode material on a bottom surface and an inner wall of the U-shaped channel and an upper surface of the clad layer. 삭제delete 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 제6단계는 등방성 식각용액을 사용하는 습식 식각공정에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 제조방법.The sixth step is a laser diode manufacturing method, characterized in that performed by a wet etching process using an isotropic etching solution.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61247085A (en) 1985-04-24 1986-11-04 Nec Corp Semiconductor laser
JPH09246663A (en) * 1996-03-11 1997-09-19 Sumitomo Electric Ind Ltd Manufacture of semiconductor laser
JP2002190644A (en) 2000-10-12 2002-07-05 Fuji Photo Film Co Ltd Semiconductor laser element and method of manufacturing the same
KR20020077567A (en) * 2001-04-02 2002-10-12 한국전자통신연구원 Spot-size-converter integrated semiconductor laser and fabricating the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61247085A (en) 1985-04-24 1986-11-04 Nec Corp Semiconductor laser
JPH09246663A (en) * 1996-03-11 1997-09-19 Sumitomo Electric Ind Ltd Manufacture of semiconductor laser
JP2002190644A (en) 2000-10-12 2002-07-05 Fuji Photo Film Co Ltd Semiconductor laser element and method of manufacturing the same
KR20020077567A (en) * 2001-04-02 2002-10-12 한국전자통신연구원 Spot-size-converter integrated semiconductor laser and fabricating the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8107508B2 (en) 2009-03-23 2012-01-31 Electronics And Telecommunications Research Institute External cavity laser light source

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