KR100718123B1 - 레이저 다이오드의 제조방법 - Google Patents

레이저 다이오드의 제조방법 Download PDF

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Abstract

레이저 다이오드의 제조방법이 개시된다. 개시된 레이저 다이오드의 제조방법은, p+-GaAs 기판 위에 p-GaInP 버퍼층과 n-GaAs 전류제한층을 순차적으로 형성하는 단계; n-GaAs 전류제한층에 p-GaAs 기판 쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 트렌치를 형성하는 단계; 트렌치를 채우도록 n-GaAs 전류제한층의 상면에 p-AlGaInP 크래드층을 형성하는 단계; p-AlGaInP 크래드층의 상부에 GaInP 활성층, n-AlGaInP 크래드층, n-GaInP 버퍼층 및 n+-GaAs 캡층을 순차적으로 형성하는 단계; 및 p+-GaAs 기판의 하면 및 n+-GaAs 캡층의 상면에 각각 p-전극 및 n-전극을 형성하는 단계;를 포함한다.

Description

레이저 다이오드의 제조방법{Method of fabricating laser diode}
도 1은 종래 레이저 다이오드의 단면도이다.
도 2는 종래 다른 레이저 다이오드의 단면도이다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 다이오드의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
141... p+-GaAs 기판 142... p-GaInP 버퍼층
145... n-GaAs 전류제한층 146... 트렌치
147... p-AlGaInP 크래드층 148... GaInP 활성층
149... n-AlGaInP 크래드층 150... n-GaInP 버퍼층
151... n+-GaAs 캡층 161... p-전극
162... n-전극 170... 마스크
본 발명은 레이저 다이오드의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 전기적 광학적 특성이 개선된 레이저 다이오드를 간단한 공정으로 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.
일반적인 메사 구조의 레이저 다이오드에는 보통 리지를 형성하고, SiO2 마스크에 의해 전류제한층을 형성하는 기술이 적용되어 왔다. 또한, 전면 에피택시(epitaxy)에 의해 다층 성장으로 VSIS(V-channelled Substrate Inner Stripe) 구조의 레이저 다이오드를 제조하는 기술이 사용되기도 하였다. 그런데, 종래 이와 같은 기술들에 있어서는 SiO2 마스크를 이용한 선택적 에피택시 이후 SiO2 마스크의 하부에 형성된 층에 스트레스(stress)로 인한 결정결함이 생겨 결국 완성품 소자의 신뢰성이 저하되는 문제가 지적되었다.
도 1은 종래 레이저 다이오드의 수직 단면도이다. 도 1을 참조하면, p-GaAs 기판(11)의 하면에는 p-전극(20)이 형성되고, 그 상면에는 중심부에 p-GaInP층(12)이, 그 양측으로는 n-GaAs층(14)이 서로 대향하여 상부로 갈수록 폭이 좁아지는 순메사형 구조로 형성되어 있다. 그리고, 순메사형 구조로 생기는 홈부(13) 및 n-GaAs층(14) 위로는 p-AlGaInP층(15), n-GaInP층(16), n-AlGaInP층(17) 및 n-GaAs층(18)이 순차적으로 적층형성되어 있고, 최상부에는 n-전극(19)이 형성되어 있다. 그러나, 상기와 같은 순메사형 구조의 레이저 다이오드를 제조하기 위해서는 SiO2 마스크를 이용한 선택적 에피택시를 행하게 되는데, 이때 SiO2 마스크 하부의 p-AlGaInP층(15)은 고온으로 인해 스트레스를 받게 되며, 이로 인해 결정결함이 생긴다는 문제점이 있으며, 순메사형 구조로 인하여 굴절률 단계가 급격히 변화하여 소 자의 모드특성이 좋지 않다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 레이저 다이오드의 단면이 도 2에 도시되어 있다. p+-GaAs 기판(41) 위에 p-GaInP 버퍼층(42)이 형성되고, 이 p-GaInP 버퍼층(42) 상면에는 역메사형 구조의 p-AlGaInP 크래드층(47)과 상기 p-AlGaInP 크래드층(47)의 리지부분 양측에 위치하는 n-GaAs 전류제한층(45)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 p-AlGaInP 크래드층(47) 위에는 GaInP 활성층(48), n-AlGaInP 크래드층(49), n-GaInP 버퍼층(50) 및 n+-GaAs 캡층(51)이 순차적으로 형성되어 있다. 상기 p+-GaAs 기판(41)의 하면 및 n+-GaAs 캡층(51)의 상면에는 각각 p-전극(61) 및 n-전극(62)이 마련되어 있다. 상기와 같은 구조의 레이저 다이오드에서는, n-GaAs 전류제한층(45) 사이에 역메사형 구조의 리지 스트라이프가 형성되어 결정결함이 제거되고, 소자의 모드 특성 및 전기적 광학적 특성이 향상되는 장점이 있다. 그러나, 상기와 같은 레이저 다이오드를 제조하기 위해서는 p+-GaAs 기판(41) 위에 p-GaInP 버퍼층(42), p-AlGaInP 크래드층(47) 및 p-GaAs층(미도시)을 순차적으로 적층하고, SiO2 마스크를 이용하여 포토에칭 과정을 통해 p-AlGaInP 크래드층(47) 및 p-GaAs층(미도시)에 역메사형 구조의 리지 스트라이프 형성하고, 그 양측에 선택적 에피택시에 의하여 n-GaAs 전류제한층(45)을 형성한다. 다음으로, 결정결함을 제거하기 위하여 n-GaAs 전류제한층(45)의 상부와 p-GaAs층(미도시)을 식각하여 제거하게 된다. 이와 같이 종래에는 상기와 같은 구조의 레이저 다이오드를 제조하기 위해서는 그 공정들이 복잡하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전기적 광학적 특성이 개선된 레이저 다이오드를 간단한 공정으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 실시예에 따른 레이저 다이오드의 제조방법은,
p+-GaAs 기판 위에 p-GaInP 버퍼층과 n-GaAs 전류제한층을 순차적으로 형성하는 단계;
상기 n-GaAs 전류제한층에 상기 p-GaAs 기판 쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 트렌치를 형성하는 단계;
상기 트렌치를 채우도록 상기 n-GaAs 전류제한층의 상면에 p-AlGaInP 크래드층을 형성하는 단계;
상기 p-AlGaInP 크래드층의 상부에 GaInP 활성층, n-AlGaInP 크래드층, n-GaInP 버퍼층 및 n+-GaAs 캡층을 순차적으로 형성하는 단계; 및
상기 p+-GaAs 기판의 하면 및 n+-GaAs 캡층의 상면에 각각 p-전극 및 n-전극을 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 트렌치를 형성하는 단계는,
상기 n-GaAs 전류제한층의 상면 양측에 마스크를 형성하는 단계;
상기 마스크를 통하여 노출된 상기 n-GaAs 전류제한층을 경사식각하는 단계; 및
상기 마스크를 제거하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 마스크는 SiO2로 이루어지는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭한다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 다이오드의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
먼저, 도 3a를 참조하면, p+-GaAs 기판(141)의 상면에 p-GaInP 버퍼층(142)을 형성한다.
다음으로, 도 3b를 참조하면, 상기 p-GaInP 버퍼층(142)의 상면 전체에 n-GaAs 전류제한층(145)을 소정 두께로 형성한다.
그리고, 도 3c를 참조하면, 상기 n-GaAs 전류제한층(145)의 상면 양측에 SiO2로 이루어진 마스크(170)를 형성한다. 여기서, 상기 마스크(170)는 n-GaAs 전류제한층(145)의 상면에 SiO2층을 형성하고, 이 SiO2층을 n-GaAs 전류제한층(145)의 상면 중심부가 노출되도록 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 다음으로, 상기 마스크(170)를 통하여 노출된 상기 n-GaAs 전류제한층(145)을 경사식각하게 되면, 상기 n-GaAs 전류제한층(145)에는 p+-GaAs 기판 (141)쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 트렌치(trench,146)가 형성된다. 이때, 상기 트렌치(146)를 통하여 상기 p-GaInP 버퍼층(142)의 상면 중심부가 노출된다.
다음으로, 도 3d를 참조하면, 트렌치(146)가 형성된 상기 n-GaAs 전류제한층(145)의 상면에 p-AlGaInP 크래드층(147)을 형성한다. 이때, 상기 p-AlGaInP 크래드층(147)은 상기 트렌치(146)를 채우도록 형성된다.
이어서, 도 3e를 참조하면, 상기 p-AlGaInP 크래드층(147) 상부에 GaInP 활성층(148), n-AlGaInP 크래드층(149), n-GaInP 버퍼층(150) 및 n+-GaAs 캡층(151)을 순차적으로 성장시켜 적층한다.
마지막으로, 도 3f를 참조하면, 상기 p+-GaAs 기판(141)의 하면 및 n+-GaAs 캡층(151)의 상면에 각각 p-전극(161) 및 n-전극(162)을 형성하면 레이저 다이오드가 완성된다.
이상과 같이, 본 발명의 실시예에서는 p-GaInP 버퍼층(142)의 상면 전체에 n-GaAs 전류제한층(145)을 형성한 다음 이를 SiO2 마스크(170)를 이용하여 경사식각함으로써 간단한 공정으로 역메사형 구조의 리지 스트라이프를 형성할 수 있게 된다. 따라서, 종래 레이저 다이오드의 제조방법에서와 같은 p-GaInP 버퍼층의 상면에 p-GaAs층을 별도로 형성할 필요가 없으며, 선택적 에피택시 방법에 의해서 p-GaInP 버퍼층의 상면 양측에 n-GaAs 전류제한층을 형성할 필요도 없게 된다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저 다이오드의 제조방법에 의하면 p-GaInP 버퍼층의 상면 전체에 n-GaAs 전류제한층을 형성하고, 이를 SiO2 마스크를 이용하여 경사식각함으로써 종래보다 간단한 공정으로 레이저 다이오드를 제조할 수 있다.

Claims (3)

  1. p+-GaAs 기판 위에 p-GaInP 버퍼층과 n-GaAs 전류제한층을 순차적으로 형성하는 단계;
    상기 n-GaAs 전류제한층의 상면 양측에 마스크를 형성하는 단계;
    상기 마스크를 통하여 노출된 상기 n-GaAs 전류제한층을 경사식각함으로써 상기 n-GaAs 전류제한층에 상기 p+-GaAs 기판 쪽으로 갈수록 폭이 좁아지며 상기 p-GaInP 버퍼층의 상면을 노출시키는 트렌치를 형성하는 단계;
    상기 마스크를 제거하는 단계;
    상기 트렌치를 채우도록 상기 n-GaAs 전류제한층의 상면에 p-AlGaInP 크래드층을 형성하는 단계;
    상기 p-AlGaInP 크래드층의 상부에 GaInP 활성층, n-AlGaInP 크래드층, n-GaInP 버퍼층 및 n+-GaAs 캡층을 순차적으로 형성하는 단계; 및
    상기 p+-GaAs 기판의 하면 및 n+-GaAs 캡층의 상면에 각각 p-전극 및 n-전극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크는 SiO2로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법.
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