KR100774458B1 - Semiconductor laser device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 레이저 소자에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 반도체 레이저 소자는, 기판상에 순차적으로 형성된 버퍼층과, 제1콘택층과, 제1클래드층 및 제1도파층을 포함하는 제1물질층; 상기 제1물질층 상에 형성되며, 광이 생성되는 활성층; 상기 활성층 상에 순차적으로 형성된 제2도파층과, 제2클래드층 및 제2콘택층을 포함하는 제2물질층; 상기 제2클래드층을 일부 식각하여 상기 활성층에 대해 수직한 방향으로 돌출되게 형성된 리지; 상기 돌출된 리지의 측면, 상기 제2 클래드층의 상면 및 측면 전부 및 메사 구조로 식각된 제1 콘택층을 덮도록 형성된 유전막; 및 상기 유전막 상에 형성되며, 상기 리지를 보호하기 위해 상기 활성층에 대해 수직한 방향으로 돌출되게 형성된 돌출부;를 포함하며, 상기 기판으로부터 상기 돌출부의 상면까지의 높이(h1)는 상기 기판으로부터 상기 제2콘택층까지의 높이(h2)보다 높도록하여, 반도체 레이저 소자의 제조 공정 중 발생될 수 있는 외부의 충격으로부터 리지를 보호할 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device, wherein the semiconductor laser device includes a first material layer including a buffer layer sequentially formed on a substrate, a first contact layer, a first cladding layer, and a first waveguide layer. ; An active layer formed on the first material layer and generating light; A second material layer including a second waveguide layer sequentially formed on the active layer, a second cladding layer, and a second contact layer; A ridge formed by partially etching the second clad layer to protrude in a direction perpendicular to the active layer; A dielectric film formed to cover a side surface of the protruding ridge, an upper surface and a side surface of the second clad layer, and a first contact layer etched with a mesa structure; And a protrusion formed on the dielectric layer and formed to protrude in a direction perpendicular to the active layer to protect the ridge, wherein a height h1 from the substrate to an upper surface of the protrusion is defined as By making it higher than the height h2 up to two contact layers, it is possible to protect the ridge from external shocks that may be generated during the manufacturing process of the semiconductor laser device.
리지, 스크라이빙(Scribing), 벽개면, 제1 및 제2돌출부 Ridge, Scribing, Cleavage, First and Second Protrusions
Description
도 1은 종래의 단위 반도체 레이저 소자를 개략적으로 나타낸 단면도,1 is a cross-sectional view schematically showing a conventional unit semiconductor laser device;
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 반도체 레이저 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도,2A to 2G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a unit semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention;
도 3a 내지 도 3c는 도 2g에 도시된 단위 반도체 레이저 소자를 분리시키는 공정을 설명하기 위한 도면이다.3A to 3C are views for explaining a process of separating the unit semiconductor laser device shown in FIG. 2G.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100; 기판 120; 제1물질층100; A
122; 버퍼층 124; 제1콘택층122;
126; 제1클래드층 128; 제1도파층126;
140; 제2물질층 144; 제2도파층140;
146; 제2클래드층 147; 리지146;
148; 제2콘택층 160; 활성층148;
170, 180; 제1 및 제2전극 190; 유전막170, 180; First and
200; 돌출부200; projection part
본 발명은 반도체 레이저 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리지를 구비한 반도체 레이저 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor laser device, and more particularly, to a semiconductor laser device having a ridge and a method of manufacturing the same.
반도체 레이저 소자는 광의 주파수 폭이 좁고 지향성이 첨예하기 때문에 광통신, 다중통신, 우주통신과 같은 곳에서 실용화되어 가고 있으며, 더불어 고속 레이저 프린팅이나 컴팩트 디스크 플레이어(CDP, Compact Disc Player) 또는 다기능 디스크 플레이어(DVDP, Digital versatile Disk Player)와 같은 광 기록/재생장치의 광원으로 이용되고 있다.Semiconductor laser devices have been used in places such as optical communication, multi-communication, and space communication because of their narrow frequency range and sharpness of light. In addition, high-speed laser printing, compact disc players (CDPs) and multi-function disc players ( It is used as a light source of an optical recording / reproducing apparatus such as a DVDP or a digital versatile disk player.
최근에는 수십 GB 이상의 저장 용량을 가지는 HD-DVD(High Density DVD)나 BD(Blu-ray Disc)와 같은 고밀도 광저장매체가 실용화되고 있다. 이와 같은 고밀도의 광저장매체에 정보를 기록하거나 기록된 정보를 재생하기 위한 픽업용 광원으로서, 410nm 파장대의 광을 출사하는 고출력 반도체 레이저 소자가 개발되고 있다.Recently, high density optical storage media such as HD-DVD (High Density DVD) or BD (Blu-ray Disc) having a storage capacity of several tens of GB or more have been put into practical use. As a pick-up light source for recording information on such a high density optical storage medium or reproducing the recorded information, a high power semiconductor laser device that emits light in the 410 nm wavelength band has been developed.
도 1을 참조하면, 고출력 반도체 레이저 소자는, 기판(10) 상에 버퍼층(22), 제1콘택층(24), 제1클래드층(26), 제1도파층(28), 활성층(60), 제2도파층(44), 제2클래드층(46)이 순차적으로 적층된 구조를 가지며, 상기 제1콘택층(24)의 일측에 메사(MESA) 식각된 부분에는 제1전극(70)이 형성된다. 또한, 상기 제2클래드층(46)에는 상방으로 돌출된 리지(47)가 형성되며, 상기 리지(47)의 상면에는 제2콘택층(48)이 형성된다. 상기 리지(47)의 측면과 상기 제2클래드층(46)의 상면 및 측면에는 표면 누설 전류를 방지하기 위한 유전막(90)이 형성되고, 제2콘택층(48)의 상면 및 유전막(90)의 상면에는 상기 제2콘택층(48)과 전기적으로 연결되도록 제2전극(80)이 형성된다.Referring to FIG. 1, a high power semiconductor laser device includes a buffer layer 22, a
상술한 바와 같은 구조를 가지는 고출력 반도체 레이저 소자의 제조공정을 살펴보면, 우선 유기금속 화학기상증착법(MOCVD, Metal Organic Chemical Vapor Deposition)방법 등을 이용하여 기판(10) 상에 버퍼층(22), 제1콘택층(24), 제1클래드층(26), 제1도파층(28), 활성층(60), 제2도파층(44), 제2클래드층(46) 및 제2콘택층(48)을 순차적으로 적층되게 성장시킨다.Looking at the manufacturing process of the high-power semiconductor laser device having the structure as described above, first, the buffer layer 22, the first on the
다음으로, 제1전극(70)을 형성하기 위해 제1콘택층(24)이 노출될 때까지 일부 식각하고, 제2클래드층(46)의 일부가 노출되도록 식각하여 리지(47)를 형성한다. 메사구조 및 리지(47)의 형성공정이 완료되면 제1 및 제2콘택층(24)(48)이 노출되도록 유전막(90)을 형성한다. 유전막(90) 공정이 완료되면, 제1콘택층(24)의 노출된 부분에 제1전극(70)을 형성하고 제2콘택층(48)에 제2전극(80)을 형성한다. 상술한 바와 같은 공정에 의해 기판(10)에 다수의 단위 반도체 레이저 소자가 형성된다.Next, in order to form the
단위 반도체 레이저 소자의 형성이 완료되면, 기판(10)의 일면을 래핑(Lapping) 및 폴리싱(Polishing) 공정을 통해 연마한 후, 기판(10)을 뒤집어서 스크라이빙 팁을 가공하는 스크라이빙(Scribing) 공정을 통해 소정의 공진기 길이를 갖는 칩 바(chip bar)를 제작한다.When the formation of the unit semiconductor laser device is completed, one surface of the
이러한 스크라이빙 공정에 의해 벽개면(Cleavage Plane)이 형성되며, 이러한 벽개면은 광 출사면으로 이용된다. 따라서, 상기 벽개면은 문턱 전류(Ith)를 낮추고 출력을 높이기 위해 활성층(60)에 대해 수직할 뿐만 아니라 매끈한 면상태를 유지해야 한다.The cleavage plane is formed by the scribing process, and the cleavage plane is used as the light exit plane. Therefore, the cleaved surface must be not only perpendicular to the
그러나 상기 리지(47)는 돌출된 형상이어서 반도체 레이저 소자의 제조 공정 중 외부의 충격에 쉽게 노출되며, 이와 같은 외부의 충격에 의해 리지(47) 및 벽개면이 손상될 수 있다.However, since the
특히, 상기 스크라이빙 공정시 스크라이빙 포스(Scribing Force)는 돌출된 리지(47)에 집중되어 리지(47)가 손상될 뿐만 아니라 크랙이 발생되어 광 출사면까지 진행될 수 있다. In particular, during the scribing process, the scribing force is concentrated on the
이와 같이 리지(47) 및 광 출사면의 손상은 문턱 전류나 구동전압과 같은 반도체 레이저 소자의 전기적 특성 뿐만 아니라 스폿의 형상이나 출력과 같은 반도체 레이저 소자의 광 특성을 저하시켜 반도체 레이저 소자의 수율 및 신뢰성을 저하시키는 요인이 된다.Thus, damage to the
본 발명은 상술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 제조공정시 발생될 수 있는 외부의 충격이나 부하로부터 리지를 보호할 수 있는 반도체 레이저 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 데 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above-described point, and an object of the present invention is to provide a semiconductor laser device capable of protecting the ridge from an external impact or load that may be generated during a manufacturing process, and a method of manufacturing the same.
본 발명의 다른 목적은 광 출사면인 벽개면의 손상을 방지할 수 있는 반도체 레이저 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a semiconductor laser device capable of preventing damage to the cleaved surface, which is a light exit surface, and a manufacturing method thereof.
본 발명의 또 다른 목적은 수율이 증가될 뿐만 아니라 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 레이저 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide a semiconductor laser device and a method of manufacturing the same, which can increase the yield and improve the reliability.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 레이저 소자는, 기판상에 상호 대향되게 형성된 제1 및 제2물질층; 상기 제1 및 제2물질층의 사이에 개재되며, 광이 생성되는 활성층; 및 상기 제1 및 제2물질층 중 선택된 어느 하나의 물질층에 상기 활성층에 대해 수직한 방향으로 돌출되게 형성된 리지; 및 상기 선택된 어느 하나의 물질층에 상기 리지를 보호하기 위해 상기 활성층에 대해 수직한 방향으로 돌출되게 형성된 돌출부;를 포함한다.A semiconductor laser device according to the present invention for achieving the above object, the first and second material layer formed to face each other on the substrate; An active layer interposed between the first and second material layers and generating light; And a ridge formed to protrude in a direction perpendicular to the active layer in any one material layer selected from the first and second material layers. And a protrusion formed to protrude in a direction perpendicular to the active layer to protect the ridge in the selected material layer.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1물질층은 상기 기판상에 순차적으로 형성된 버퍼층과, 제1콘택층과, 제1클래드층 및 제1도파층을 포함하고, 상기 제2물질층은 상기 활성층 상에 순차적으로 형성된 제2도파층과, 제2클래드층 및 제2콘택층을 포함하며, 상기 리지는 상기 제2클래드층을 일부 식각하여 형성되고, 상기 제2콘택층은 상기 리지의 상면에 형성된다.According to an embodiment of the present invention, the first material layer includes a buffer layer sequentially formed on the substrate, a first contact layer, a first cladding layer, and a first waveguide layer, and the second material layer And a second waveguide layer, a second cladding layer, and a second contact layer sequentially formed on the active layer, wherein the ridge is formed by partially etching the second cladding layer, and the second contact layer is formed of the ridge. It is formed on the upper surface.
또한, 상술한 반도체 레이저 소자는, 상기 제1콘택층의 일부가 노출되도록 식각된 메사 평탄부에 상기 제1콘택층과 전기적으로 연결되도록 형성된 제1전극; 상기 제2콘택층과 상기 돌출부 상에 상기 제2콘택층과 전기적으로 연결되도록 형성된 제2전극; 및 상기 제2전극과 상기 제2클래드층의 사이와 상기 돌출부와 상기 제2클래드층의 사이에 개재됨과 아울러 상기 제1클래드층을 덮도록 형성된 유전막;을 포함한다.The semiconductor laser device may further include: a first electrode formed to be electrically connected to the first contact layer on a mesa flat portion etched to expose a portion of the first contact layer; A second electrode formed on the second contact layer and the protrusion to be electrically connected to the second contact layer; And a dielectric film interposed between the second electrode and the second cladding layer, between the protrusion and the second cladding layer, and covering the first cladding layer.
여기서, 상기 기판으로부터 상기 돌출부의 상면까지의 높이(h1)는 상기 기판으로부터 상기 제2콘택층까지의 높이(h2)보다 높다. 또한, 상기 돌출부와 상기 리지 사이의 거리는 10㎛ 미만인 것이 바람직하다.Here, the height h1 from the substrate to the upper surface of the protrusion is higher than the height h2 from the substrate to the second contact layer. Further, the distance between the protrusion and the ridge is preferably less than 10 μm.
상기 돌출부는, 상기 리지의 일측에 형성되는 제1돌출부; 및 상기 리지의 타측에 형성되는 제2돌출부;를 포함하며, 절연막과 금속막 중 적어도 어느 하나의 막으로 형성된다.The protrusion may include a first protrusion formed at one side of the ridge; And a second protrusion formed on the other side of the ridge, and formed of at least one of an insulating film and a metal film.
상술한 바와 같은 목적은, a) 기판 상에 제1물질층과, 활성층 및 제2물질층을 순차적으로 적층되게 형성하는 단계; b) 상기 제2물질층에 상기 활성층과 수직된 방향으로 돌출되게 리지를 형성하는 단계; c) 상기 제2물질층에 상기 리지를 보호하기 위한 돌출부를 형성하는 단계; 및 d) 상기 제1 및 제2물질층 각각과 전기적으로 연결되도록 제1 및 제2전극을 형성하는 단계;를 포함하는 반도체 레이저 소자에 의해서도 달성될 수 있다.The object as described above, a) forming a first material layer, an active layer and a second material layer sequentially stacked on the substrate; b) forming a ridge in the second material layer to protrude in a direction perpendicular to the active layer; c) forming protrusions on the second material layer to protect the ridges; And d) forming first and second electrodes to be electrically connected to each of the first and second material layers.
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 레이저 소자의 제조 방법에 의하면, 상기 a) 단계는, a1) 상기 기판상에 버퍼층과, 제1콘택층과, 제1클래드층 및 제1도파층을 순차적으로 형성하는 단계; a2) 상기 제1도파층 상에 상기 활성층을 형성하는 단계; a3) 상기 활성층 상에 제2도파층과, 제2클래드층 및 제2콘택층을 순차적으로 형성하는 단계; 및 a4) 상기 제1콘택층의 일부가 노출되도록 식각하여 메사 평탄부를 형성하는 단계;를 포함한다.According to the method of manufacturing a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention, the step a) includes a1) sequentially forming a buffer layer, a first contact layer, a first cladding layer, and a first waveguide layer on the substrate. Forming; a2) forming the active layer on the first waveguide layer; a3) sequentially forming a second waveguide layer, a second cladding layer, and a second contact layer on the active layer; And a4) etching the exposed portion of the first contact layer to form a mesa flat portion.
또한, 상기 b) 단계는, 상기 리지가 상기 활성층과 수직된 방향으로 돌출되도록 상기 제2클래드층과 상기 제2콘택층을 식각하는 단계;로 이루어지며, 상기 c)단계는, c1) 상기 메사 평탄부와 상기 제2콘택층 및 상기 제2클래드층의 상면에 유전막을 형성하는 단계; c2) 상기 제1 및 제2콘택층이 노출되도록 상기 메사 평탄부의 일부와 상기 리지 상면의 유전막을 제거하는 단계; 및 c3) 상기 리지의 양측에 위치하도록 상기 유전막에 제1 및 제2돌출부를 상기 활성층에 대해 수직한 방향으로 돌출되게 형성하는 단계;를 포함한다.The step b) may include etching the second clad layer and the second contact layer such that the ridge protrudes in a direction perpendicular to the active layer, and the step c) may include c1) the mesa. Forming a dielectric film on a flat portion, an upper surface of the second contact layer and the second clad layer; c2) removing a portion of the mesa flat portion and a dielectric layer on the ridge top surface to expose the first and second contact layers; And c3) forming first and second protrusions protruding from the dielectric layer in a direction perpendicular to the active layer so as to be positioned at both sides of the ridge.
상기 d)단계는, d1) 상기 제1콘택층과 전기적으로 연결되도록 상기 메사 평탄부의 노출된 부분에 상기 제1전극을 형성하는 단계; 및 d2) 상기 제2콘택층과 전기적으로 연결되도록 상기 제2콘택층의 상면에 상기 제2전극을 형성하는 단계;를 포함한다.The step d) may include d1) forming the first electrode on an exposed portion of the mesa flat portion to be electrically connected to the first contact layer; And d2) forming the second electrode on an upper surface of the second contact layer to be electrically connected to the second contact layer.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 레이저 소자 및 이의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a semiconductor laser device and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2g를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 반도체 레이저 소자는, 기판(100)상에 상호 대향되게 형성된 제1 및 제2물질층(120)(140)과, 상기 제1 및 제2물질층(120)(140)의 사이에 개재되는 활성층(160)과, 상기 제1 및 제2물질층(120)(140)에 전류를 인가하기 위한 제1 및 제2전극(170)(180)과, 상기 제2물질층(140)에 상기 활성층(160)에 대해 수직한 방향으로 돌출되게 형성된 리지(147)와, 상기 리지(147)를 보호하기 위해 돌출부(200)를 포함한다.Referring to FIG. 2G, a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention includes first and
기판(100)은 이종기판인 사파이어 기판인 것이 바람직하나, GaN 또는 SiC 등의 Ⅲ-Ⅳ족 화합물 반도체 층 기판일 수도 있다.The
제1물질층(120)은 상기 기판(100) 상에 순차적으로 적층된 버퍼층(122)과, 제1콘택층(124)과, 제1클래드층(126) 및 제1도파층(128)을 포함한다.The
버퍼층(122)은 상기 기판(100) 상에 형성되며, 도핑이 안된 GaN층으로 이루어진다. 그러나 상기 버퍼층(122)은 N계열의 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 화합물 반도체로 이루어진 n형 물질층일 수도 있다.The
제1콘택층(124)은 상기 버퍼층(122) 상에 형성되며, n-GaN층으로 이루어진다. 상기 제1콘택층(124)의 일측에는 상기 제1콘택층(124)까지 일부 식각된 메사 평탄부(149)가 형성된다.The
제1클래드층(126)은 n-AlGaN층으로 이루어지나, n-GaN층일 수도 있다.The
제1도파층(128)은 GaN계열의 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 화합물 반도체층으로서 n-GaN층인 것이 바람직하다. 제1도파층(128)은 활성층(160)에 비해 굴절률이 낮고, 제1클래드층(126)보다 굴절률이 높다.The
제2물질층(140)은 상기 활성층(160) 상에 순차적으로 적층된 제2도파층(144)과, 제2클래드층(146) 및 제2콘택층(148)을 포함한다. 상기 활성층(160)과 상기 제2도파층(144)의 사이에는 전자가 제1도파층(144) 및 제2클래드층(146)으로 이동되는 것을 방지하기 위한 전자차단층(EBL, Electron Blocking Layer)이 형성될 수도 있다.The second material layer 140 includes a
제2도파층(144)은 GaN계열의 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 화합물 반도체층으로서 p-GaN층인 것이 바람직하다. 제2도파층(144)은 활성층(160)에 비해 굴절률이 낮고, 제2클래드층(146)보다 굴절률이 높다.The
제2클래드층(146)은 제1클래드층(126)에 대응되는 층으로서, 상기 제2도파층 (144) 상에 형성된다. 이 제2클래드층(146)은 p-AlGaN층으로 이루어지나, p-GaN층일 수도 있다.The
제2콘택층(148)은 리지(147)의 상면에 형성되며, p-GaN층으로 이루어지는 것이 바람직하다.The
활성층(160)은 제1 및 제2물질층(140)으로부터 공급된 전자-정공 등의 캐리어 재결합에 의해 광이 생성되는 물질층으로서, 다중 양자우물(MQW, Multi Quantum Well)구조를 갖는 GaN계열의 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 화합물 반도체층에 인듐(In)을 소정의 비율로 함유하는 물질층인 InGaN층으로 이루어지나, GaN계열의 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 화합물 반도체층일 수도 있다.The
제1전극(170)은 상기 제1콘택층(124)에는 전류를 공급하기 위한 n-전극으로서, 제1콘택층(124)의 메사 구조(mesa structure)로 식각된 메사 평판부(149)에 형성된다.The
제2전극(180)은 상기 제2콘택층(148)에 전류를 공급하기 위한 p-전극으로서, 제2콘택층(148)의 상면을 덮도록 형성된다.The
리지(147)는 리지 도파로 구조를 형성하기 위한 것으로서, 상기 제2클래드층(146)의 양측을 식각하여 상기 활성층(160)에 대해 수직한 방향으로 돌출되게 형성된다. 이러한 리지(147)는 출사되는 광의 단일모드 특성을 유지하고 문턱 전류(Ith)를 낮추며 킹크 레벨(Kink Level)을 높이기 위해서 그 폭을 2㎛ 미만으로 미세하게 형성하는 것이 바람직하다.The
리지(147)를 중심으로 좌우 제2클래드층(146)의 표면과 돌출된 리지(147)의 측면에 유전막(190)이 형성된다. 이러한 유전막(190)은, Si, Al, zr, Ta 등에서 선택된 적어도 1종 원소를 포함하는 산화물로 이루어질 수 있다.The
돌출부(200)는 반도체 레이저 소자의 제조공정에 발생될 수 있는 외부 충격이나 부하로 부터 리지(147)를 보호하기 위한 것으로서 특히, 스크라이빙(Scribing) 공정 시 상기 리지(147)로 스크라이빙 포스(Scribing Force)가 집중되는 것을 방지하기 위한 것이다. 이러한 돌출부(200)는 상기 리지(147)의 일 측 및 타 측 각각에 형성되는 제1 및 제2돌출부(200a)(200b)를 포함한다. The
제1 및 제2돌출부(200a)(200b)는 상기 제2전극(180)과 유전막(190) 사이에 개재된다. 상기 제1 및 제2돌출부(200a)(200b)가 상기 유전막(190) 상에 배치됨으로써 실리콘 산화막이나 실리콘 질화막 등의 절연막 뿐만 아니라 Ti막, Zr막 및 Si막과 같은 금속막으로도 형성이 가능하다. 또한, 상기 제1 및 제2돌출부(200a)(200b)는 절연막과 금속막을 포함하는 다층 구조로도 형성이 가능하다. First and
상기 제1 및 제2돌출부(200a)(200b)는 기판(100)을 기준으로 상기 리지(147) 보다 높게 형성된다. 상기 제1 및 제2돌출부(200a)(200b)가 상기 리지(147)의 상면에 형성된 제2콘택층(148) 보다 높게 형성됨으로써, 기판(100)을 통해 전달된 스크라이빙 포스는 상기 제1 및 제2돌출부(200a)(200b)에 더 많이 분포되게 된다. 또한, 상기 제1 및 제2돌출부(200a)(200b)는 상기 리지(147) 보다 높게 형성되지 않더라도, 다음과 같은 수학식 1을 만족하는 경우, 상기 스크라이빙 포스로부터 상기 리지(147)를 효율적으로 보호할 수 있게 된다.The first and
여기서, h1은 기판으로부터 제1 및 제2돌출부(200a)(200b)의 상면까지의 높이고, h2는 기판(100)으로부터 리지(147)의 상면까지의 높이이다.Here, h1 is the height from the substrate to the top surfaces of the first and
스크라이빙 포스를 보다 효율적으로 분산시키기 위해, 상기 제1 및 제2돌출부(200a)(200b)와 상기 리지(147)m 사이의 거리(d1)(d2)는 10㎛ 미만인 것이 바람직하다.In order to more efficiently disperse the scribing force, the distance d1 (d2) between the first and
이하, 이상과 같은 구조를 가지는 반도체 레이저 소자의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the semiconductor laser element which has the above structure is demonstrated in detail.
도 2a 내지 도 2f를 참조하면, 반도체 레이저 소자의 제조방법은 a)기판(100) 상에 제1물질층(120)과, 활성층(160) 및 제2물질층(140)을 순차적으로 적층되게 형성하는 단계와; b)상기 제2물질층(140)에 상기 활성층(160)과 수직된 방향으로 돌출되게 리지(147)를 형성하는 단계; c)상기 제2물질층(140)에 상기 리지(147)를 보호하기 위한 돌출부를 형성하는 단계; 및 d) 상기 제1 및 제2물질층(120)(140) 각각과 전기적으로 연결되도록 제1 및 제2전극(170)(180)을 형성하는 단계;로 크게 분류될 수 있다.2A to 2F, a method of manufacturing a semiconductor laser device includes a) sequentially stacking a
상기 a) 단계를 보다 상세하게 살펴보면, 도 2a에 도시된 바와 같이, 유기금속 화학기상증착법(MOCVD, Metal Organic Chemical Vapor Deposition)을 이용하여 상기 기판(100) 상에 순차적으로 적층되도록 제1물질층(120)인 버퍼층(122)과, 제1콘택층(124)과, 제1클래드층(126)과, 제1도파층(128)을 순차적으로 성장시키고, 상 기 제1도파층(128) 상에 활성층(160)을 성장시키며, 상기 활성층(160)에 상기 제2물질층(140)인 제2도파층(144)과, 제2클래드층(146) 및 제2콘택층(148)을 성장시킨다. 그런 다음, 제1콘택층(124)의 일부가 노출시켜 메사 평탄부(149)를 형성하기 위해, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 제1콘택층(124)과, 제1클래드층(126)과, 제1도파층(128)과, 활성층(160)과, 제2도파층(144)과, 제2클래드층(146)를 식각한다.Looking at step a) in more detail, as shown in Figure 2a, the first material layer to be sequentially stacked on the
도 2c를 참조하여 상기 b)단계를 보다 상세하게 설명하면, 리지(147)를 형성하기 위해 리지(147)에 해당하는 부분에 마스크를 형성하고, 제2콘택층(148)과 제2클래드층(146)을 식각한다. 이와 같은 공정에 의해 상기 리지(147)의 상면에만 제2콘택층(148)이 형성된다.Referring to FIG. 2C, the step b) will be described in more detail. In order to form the
상기 c)단계를 보다 상세하게 설명하면, 도 2d에 도시된 바와 같이 메사 평탄부(149) 및 제2콘택층(148)과 제2클래드층(146)의 상면 및 측면 전부에 유전막(190)을 형성한다. 그리고 도 2e에 도시된 바와 같이 상기 제1콘택층(124)의 메사 평탄부(149)의 일부와 제2콘택층(148) 상의 유전막(190)을 제거한다. 그 후, 도 2f에 도시된 바와 같이 증착 또는 코팅공정에 의해 제1 및 제2돌출부(200a)(200b)를 상기 리지(147)의 양측에 위치하고 상기 활성층(160)에 대해 수직한 방향으로 돌출되도록 상기 유전막(190) 상에 형성한다. Referring to step c) in more detail, as shown in FIG. 2D, the
상기 제1 및 제2돌출부(200a)(200b)의 제조과정을 더욱 상세하게 설명하면, 상기 리지(147) 및 유전막(190)의 상면에 절연막 또는 금속막을 형성하고, 상기 리지(147)의 양측에 상기 절연막 또는 금속막을 패터닝하여 상기 제1 및 제2돌출부(200a)(200b)를 형성한다.The manufacturing process of the first and
도 2g를 참조하여 상기 d)단계를 더욱 상세하게 설명하면, 우선, 상기 제1콘택층(124)과 전기적으로 연결되도록 상기 메사 평탄부(149)의 노출된 부분에 도전막인 제1전극(170)을 형성한다. 다음으로, 상기 제2콘택층(148)과 전기적으로 연결되도록 상기 제2콘택층(148)의 상면 및 상기 제1 및 제2돌출부(200a)(200b)의 상면을 덮도록 상기 제2전극(180)을 형성한다.Referring to FIG. 2G, the step d) will be described in more detail. First, a first electrode serving as a conductive film on an exposed portion of the mesa
상술한 바와 같은 공정에 의해 복수의 단위 반도체 레이저 소자가 제조되며, 이러한 공정을 마친 후에는, 도 3a에 도시된 바와 같이 기판(100) 상에 다수의 단위 반도체 레이저 소자(101)가 형성된 구조체가 형성된다.A plurality of unit semiconductor laser devices are manufactured by the above-described process, and after the process is completed, a structure in which a plurality of unit
도 3b를 참조하면, 이러한 구조체를 다수의 단위 반도체 레이저 소자(101)를 용이하게 분리시킬 수 있도록 상기 기판(100)을 랩핑(lapping) 및 폴리싱(polishing)한다.Referring to FIG. 3B, the
그런 다음, 도 3c에 도시된 바와 같이 기판(100)을 뒤집어서 스크라이빙 공정을 수행하게 된다. 이때, 기판(100)으로부터 전달된 스크라이빙 포스는 제1 및 제2돌출부(200a)(200b, 도 2g 참조)와 리지(147, 도 2g참조)로 분산된다. 이와 같이 기존에 리지(147)에 집중되던 스크라이빙 포스를 상기 제1 및 제2돌출부(200a)(200b)로 분산시킴으로써, 리지(147)의 손상 및 광 출사면인 벽개면의 손상을 방지할 수 있게 된다.Thereafter, as shown in FIG. 3C, the
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 제1 및 제2돌출부를 리지의 양측에 설치하여 반도체 레이저 소자의 제조 공정 중에 발생될 수 있는 외부의 충 격으로부터 리지를 보호할 수 있다.According to the present invention as described above, the first and second protrusions are provided on both sides of the ridge to protect the ridge from external shocks that may be generated during the manufacturing process of the semiconductor laser device.
특히, 스크라이빙 공정 중 제1 및 제2돌출부가 스크라이빙 포스를 분산시켜 리지에 가해지는 스크라이빙 포스가 감소된다. 따라서, 리지가 스크라이빙 포스에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 광 출사면인 벽개면이 리지를 통해 전달되는 스크라이빙 포스에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.In particular, the scribing force applied to the ridge is reduced by the first and second protrusions dispersing the scribing force during the scribing process. Therefore, the ridge can be prevented from being damaged by the scribing force, as well as the cleavage surface, which is the light exit surface, can be prevented from being damaged by the scribing force transmitted through the ridge.
이와 같이, 리지 및 광 출사면인 벽개면이 손상되는 것을 방지함으로써, 반도체 레이저 소자의 수율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 반도체 레이저 소자의 전기적 특성과 광 특성을 향상시킬 수 있게 되어 결국, 반도체 레이저 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.Thus, by preventing the damage of the cleaved surface, which is the ridge and the light exit surface, not only can the yield of the semiconductor laser device be improved, but also the electrical and optical properties of the semiconductor laser device can be improved. It is possible to improve the reliability.
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