KR100809401B1 - Method of formation of a fine optical waveguide layer of semiconductor laser diode - Google Patents

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Abstract

공정 시간을 단축시킬 수 있으며, 노광 한계치 이하의 선폭의 팁을 가지는 광 도파층을 구비한 반도체 레이저 다이오드의 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명은, 화합물 반도체 기판상에 다층의 액티브층을 형성한다음, 상기 다층의 액티브층 상부에 하드 마스크막을 형성한다. 그후, 상기 하드 마스크막 상부에 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴과 하드 마스크막의 밀착력을 개선시키기 위해 상기 포토레지스트 패턴을 베이킹한다. 그 후에, 상기 베이킹된 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여, 하드 마스크막을 언더컷 식각하여 하드 마스크 패턴을 형성한 다음, 상기 포토레지스트 패턴을 제거하고, 상기 하드 마스크 패턴의 형태로 상기 다층의 액티브층을 식각하여, 광 도파층을 형성한다. A method for manufacturing a semiconductor laser diode having a light guiding layer which can shorten the processing time and has a tip with a line width smaller than the exposure limit value is disclosed. The disclosed invention forms a multilayer active layer on a compound semiconductor substrate and then forms a hard mask film on the multilayer active layer. Thereafter, a photoresist pattern is formed on the hard mask film, and the photoresist pattern is baked to improve adhesion between the photoresist pattern and the hard mask film. Thereafter, using the baked photoresist pattern as a mask, the hard mask film is subjected to undercut etching to form a hard mask pattern, then the photoresist pattern is removed, and the multilayered active layer is etched in the form of the hard mask pattern Thereby forming a light guide layer.

언더컷, BOE, 실리콘 질화막, 광 도파층 Undercut, BOE, silicon nitride film, optical waveguide layer

Description

반도체 레이저 다이오드의 미세한 광 도파층 형성방법{Method of formation of a fine optical waveguide layer of semiconductor laser diode}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method of forming a fine optical waveguide layer of a semiconductor laser diode,

도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 레이저 다이오드의 미세한 광 도파층 형성방법을 설명하기 위한 각 공정별 사시도이다.FIGS. 1A to 1E are perspective views for explaining a method of forming a fine optical waveguide layer of a semiconductor laser diode according to an embodiment of the present invention.

도 2a 내지 도 2e는 도 1a 내지 도 1e 각각에 대한 일측 단면도로서, 레이저 다이오드의 출력부를 나타낸다.Figs. 2A to 2E are cross-sectional side views of each of Figs. 1A to 1E, showing output portions of the laser diode.

도 3 및 도 4는 포토레지스트 패턴의 베이킹 공정 후, 하드 마스크막을 언더 컷 식각한 상태를 보여주는 현미경 사진이다.FIGS. 3 and 4 are photomicrographs showing a state in which the hard mask film is undercut-etched after the baking process of the photoresist pattern.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art

100 : 화합물 기판 110 : InP 버퍼층100: compound substrate 110: InP buffer layer

115 : 제 1 SCH층 120 : MQW층115: first SCH layer 120: MQW layer

125 : 제 2 SCH층 130 : InP 커버층125: second SCH layer 130: InP cover layer

135 : 하드 마스크막 140 : 포토레지스트 패턴135: hard mask film 140: photoresist pattern

본 발명은 반도체 레이저 다이오드의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 반도체 레이저 다이오드의 미세한 광 도파층 형성방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor laser diode, and more particularly, to a method of forming a fine optical waveguide layer of a semiconductor laser diode.

알려진 바와 같이, 레이저 다이오드는 접합된 n형의 반도체층과 p형의 반도체층으로 구성된다. 상기 레이저 다이오드는 접합된 반도체층에 전류를 주입시키게 되면, 에너지 밴드(energy band)의 전도 대역(conduction band)에 해당하는 n형 반도체층의 전자와 가전자 대역(valence band)에 해당하는 p형 반도체층의 정공이 재결합되면서, 에너지 밴드갭에 해당하는 에너지를 광(optic)의 형태로 방출시킨다. 특히, 레이저 다이오드는 에너지 밴드갭이 큰 반도체층 사이에 상대적으로 낮은 에너지 밴드갭을 갖는 물질로 된 활성층의 유도 방출(stimulated emission)된 광을 이용한다. 이에 따라, 광의 가간섭성(coherence)을 증가시키는 발진이 발생되면, 활성층에서 발생되는 모든 광은 동일한 방향과 위상을 가지면서 증폭되어, 매우 높은 광출력을 얻게 된다. As is known, a laser diode is composed of a bonded n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer. When the current is injected into the semiconductor layer to which the laser diode is injected, the p-type semiconductor layer corresponding to the electron band of the n-type semiconductor layer corresponding to the conduction band of the energy band and the valence band of the n- As the holes of the semiconductor layer are recombined, energy corresponding to the energy band gap is emitted in the form of optic. In particular, a laser diode uses stimulated emission light of an active layer made of a material having a relatively low energy band gap between semiconductor layers having a large energy band gap. Accordingly, when oscillation that increases the coherence of the light is generated, all light generated in the active layer is amplified with the same direction and phase, and a very high light output is obtained.

여기서, 레이저 다이오드의 광출력 특성은 광을 생성하는 활성층의 도파층(도파층)의 조성 및 구조에 영향을 받는다. 특히, 활성층의 도파층의 두께와 폭이 작을수록 높은 광출력 특성을 갖는 것으로 알려져 있다. Here, the optical output characteristics of the laser diode are influenced by the composition and structure of the waveguide layer (waveguide layer) of the active layer that generates light. Particularly, it is known that the smaller the thickness and the width of the waveguide layer of the active layer, the higher the optical output characteristics.

이에 따라, 종래의 레이저 다이오드는 출력부에 위치하는 활성층이 SSC(spot size converter)의 역할을 할 수 있도록, 상기 출력부에 위치하는 활성층을 가늘고 뾰족한 팁(tip) 형태로 구성하고 있다. 이와 같은 팁 형태의 활성층은 포토리소그래피 공정 또는 전자빔 리소그래피 공정을 이용한 식각 공정에 의해 얻어진다.Accordingly, in the conventional laser diode, the active layer located at the output portion is formed into a tip shape with a sharp tip so that the active layer located at the output portion can serve as a spot size converter (SSC). Such a tip-type active layer is obtained by an etching process using a photolithography process or an electron beam lithography process.

그런데, 종래의 포토리소그래피 공정의 경우, 노광원 및 노광 장비의 한계로 인해 0.5㎛ 이하의 선폭을 갖는 마스크 패턴을 자체를 제작하기 어려워, 상기한 SSC 구조의 광 도파층을 형성하기 어렵다. However, in the conventional photolithography process, it is difficult to manufacture a mask pattern having a line width of 0.5 μm or less due to the limitations of the exposure source and the exposure equipment, and it is difficult to form the optical waveguide layer of the SSC structure.

반면, 전자빔 리소그래피 경우, 포토리소그래피 공정보다 미세한 선폭의 마스크 패턴은 제작할 수 있으나, 전자빔을 일일이 주사하여야 하므로 공정 시간이 매우 긴 단점이 있다. 이로 인하여 전자빔 리소그래피 공정으로는 레이저 다이오드의 대량 생산이 어렵다. On the other hand, in the case of electron beam lithography, a mask pattern having a finer line width than that of the photolithography process can be produced. However, since the electron beam must be scanned one by one, the process time is very long. This makes it difficult to mass-produce laser diodes in the electron beam lithography process.

따라서, 본 발명의 목적은 공정 시간을 단축시켜 대량 생산이 용이하면서 노광 한계치 이하 선폭의 팁을 가지는 반도체 레이저 다이오드의 광 도파층형성방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of forming a light guide layer of a semiconductor laser diode having a tip with a line width less than the exposure limit, while shortening the processing time and facilitating mass production.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 화합물 반도체 기판상에 다층의 액티브층을 형성한다음, 상기 다층의 액티브층 상부에 하드 마스크막을 형성한다. 그후, 상기 하드 마스크막 상부에 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴과 하드 마스크막의 밀착력을 개선시키기 위해 상기 포토레지스트 패턴을 베이킹한다. 그 후에, 상기 베이킹된 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여, 하드 마스크막을 언더컷 식각하여 하드 마스크 패턴을 형성한 다음, 상기 포토레지스트 패턴을 제거하고, 상기 하드 마스크 패턴의 형태로 상기 다층의 액티브층을 식각하여, 광 도파층을 형성한다. In order to accomplish the object of the present invention, the present invention forms a multi-layer active layer on a compound semiconductor substrate, and then forms a hard mask film on the multi-layer active layer. Thereafter, a photoresist pattern is formed on the hard mask film, and the photoresist pattern is baked to improve adhesion between the photoresist pattern and the hard mask film. Thereafter, using the baked photoresist pattern as a mask, the hard mask film is subjected to undercut etching to form a hard mask pattern, then the photoresist pattern is removed, and the multilayered active layer is etched in the form of the hard mask pattern Thereby forming a light guide layer.

상기 포토레지스트 패턴은 일측단부의 선폭이 상대적으로 좁아지는 형태를 갖도록 형성된다.The photoresist pattern is formed to have a shape in which the line width of one end portion is relatively narrowed.

상기 하드 마스크막은 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막일 수 있으며, 상기 하드 마스크막의 언더컷 식각은 BOE(buffered oxide etchant) 용액으로 진행한다. The hard mask film may be a silicon nitride film or a silicon oxide film, and the undercut etching of the hard mask film proceeds to a buffered oxide etchant (BOE) solution.

상기 포토레지스트 패턴을 베이킹하는 단계는,상기 포토레지스트 패턴을 100 내지 150℃온도에서 1 내지 5분 동안 열처리한다.The step of baking the photoresist pattern comprises heat-treating the photoresist pattern at a temperature of 100 to 150 ° C for 1 to 5 minutes.

상기 광 도파층을 형성하는 단계 이후에, 상기 광 도파층의 손상을 치유하면서 광 도파층의 선폭을 축소하는 단계를 더 실시할 수 있다. 상기 광 도파층의 손상을 치유하면서 광 도파층의 선폭을 축소하는 단계는, 상기 광 도파층을 1 내지 3분간 H2SO4 클리닝하는 단계, 및 상기 클리닝된 광 도파층을 HBr:H2O2:H2O가 8:2:100으로 희석된 용액에 침지시켜 상기 광 도파층의 손상 부분을 제거하면서 선폭을 축소시키는 단계를 포함한다. After the step of forming the optical waveguide layer, a step of reducing the line width of the optical waveguide layer while healing the damage of the optical waveguide layer can be further carried out. The step of reducing the line width of the optical waveguide layer while healing the damage of the optical waveguide layer comprises the steps of cleaning the optical waveguide layer for 1 to 3 minutes with H 2 SO 4 and cleaning the cleaned optical waveguide layer with HBr: Is dipped in a diluted solution of 8: 2: 100 to reduce the line width while removing the damaged portion of the optical waveguide layer.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서 의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be interpreted as being limited by the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention. Therefore, the shapes and the like of the elements in the drawings are exaggerated in order to emphasize a clearer description, and elements denoted by the same symbols in the drawings denote the same elements.

도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 레이저 다이오드의 사시도이고, 도 2a 내지 도 2e는 도 1a 내지 도 1e 각각에 대한 일측 단면도로서, 레이저 다이오드의 출력부를 나타낸다.FIGS. 1A through 1E are perspective views of a semiconductor laser diode according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2A through 2E are cross-sectional side views of the laser diode of FIG. 1A through FIG. 1E, respectively.

먼저, 도 1a 및 도 2a를 참조하면, 레이저 다이오드는 InP 기판(100)을 포함한다. InP 기판(100) 상부에 InP 버퍼층(110), 제 1 SCH층(separate confinement heterostructure:115), MQW층(multi quantum well:120), 제 2 SCH층(125) 및 p-InP 커버층(130)을 순차적으로 형성한다. 상기 InP 버퍼층(110), 제 1 SCH층(115), MQW층(120), 제 2 SCH층(125) 및 p-InP 커버층(130) 중 적어도 하나는 MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) 방식에 의해 형성된 에피택셜(epitaxial)층이다. 상기 p-InP 커버층(130) 상부에 하드 마스크막(135)을 형성한다. 하드 마스크막으로는 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막이 이용될 수 있으며, 본 실시예에서는 예를 들어 실리콘 질화막을 하드 마스크막(135)으로 이용하였다. 하드 마스크막(135)으로 이용되는 실리콘 질화막은 예컨대 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)으로 형성될 수 있으며, 약 1000 내지 3000nm의 두께로 형성된다. 상기 하드 마스크막(135) 상부에 공지의 포토리소그라피 공정에 의해 액티브 영역을 한정하기 위한 포토레지스트 패턴(140)을 형성한다. 상기 액티브 영역을 한정하기 위한 포토레지스트 패턴(140)은 레이저 다이오드의 광 출력 특성을 개선하기 위하여 출력 부분이 팁 형태가 되도록 구성된다. 이때, 상기 팁에 해당되는 포 토레지스트 패턴(140)의 선폭은 리소그라피 공정에 의해 형성할 수 있는 노광 한계값 정도임이 바람직하다. 본 실시예에서, 포토레지스트 패턴(140)의 팁 부분 선폭(w1)은 약 1 내지 2㎛ 정도로 형성하고, 포토레지스트 패턴(140)의 중심 선폭(w2)은 3 내지 4 ㎛로 형성한다. First, referring to FIGS. 1A and 2A, a laser diode includes an InP substrate 100. An InP buffer layer 110, a first SCH layer (separate confinement heterostructure) 115, an MQW layer (multi quantum well) 120, a second SCH layer 125 and a p-InP cover layer 130 ) Are sequentially formed. At least one of the InP buffer layer 110, the first SCH layer 115, the MQW layer 120, the second SCH layer 125 and the p-InP cover layer 130 may be formed by a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) Lt; RTI ID = 0.0 &gt; epitaxial &lt; / RTI &gt; The hard mask layer 135 is formed on the p-InP cover layer 130. As the hard mask film, a silicon nitride film or a silicon oxide film can be used. In this embodiment, for example, a silicon nitride film is used as the hard mask film 135. The silicon nitride film used as the hard mask film 135 may be formed by, for example, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), and is formed to a thickness of about 1000 to 3000 nm. A photoresist pattern 140 for defining an active region is formed on the hard mask film 135 by a known photolithography process. The photoresist pattern 140 for defining the active region is configured such that the output portion is tip-shaped to improve the light output characteristic of the laser diode. At this time, it is preferable that the line width of the photoresist pattern 140 corresponding to the tip is about the exposure limit value that can be formed by the lithography process. In this embodiment, the tip portion linewidth w1 of the photoresist pattern 140 is about 1 to 2 mu m and the center line width w2 of the photoresist pattern 140 is 3 to 4 mu m.

다음, 상기 포토레지스트 패턴(140)을 베이크(bake)시킨다. 상기 포토레지스트 패턴(140)의 베이크 공정은 100 내지 150℃온도에서 1 내지 5분 동안 진행된다. 여기서, 상기 베이크 공정은 일반적인 포토리소그라피 공정에 포함되는 소프트 베이크(soft bake) 및 하드 베이크(hard bake) 공정 외에, 하드 마스크막을 식각하기 직전에 진행되는 추가 베이크 공정일 수 있으며, 혹은 포토리소그라피 공정의 최종 단계에 제공되는 하드 베이크 공정을 상기와 같은 조건으로 진행할 수 있다. Next, the photoresist pattern 140 is baked. The baking process of the photoresist pattern 140 is performed at a temperature of 100 to 150 DEG C for 1 to 5 minutes. Here, the baking process may be an additional baking process that is performed just before the hard mask film is etched in addition to the soft bake process and the hard bake process, which are included in a general photolithography process, or the photolithography process The hard bake process provided at the final stage can be carried out under the above-described conditions.

그후, 도 1b 및 도 2b에 도시된 것과 같이, 상기 포토레지스트 패턴(140)을 마스크로 하여 상기 하드 마스크막(135)을 식각한다. 이때, 식각 공정은 예를 들어 6대1로 희석된 BOE(buffered oxide etchant) 용액을 이용할 수 있으며, 상기 하드 마스크막(135)이 실리콘 질화막인 경우 약 30초 내지 1분 30초 가량 진행한다. Then, as shown in FIGS. 1B and 2B, the hard mask film 135 is etched using the photoresist pattern 140 as a mask. In this case, for example, a buffered oxide etchant (BOE) solution diluted to 6 to 1 may be used. If the hard mask film 135 is a silicon nitride film, the etching process proceeds for about 30 seconds to 1 minute and 30 seconds.

그후, 도 1c 및 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 식각된 하드 마스크막(135)이 상기 포토레지스트 패턴(140)보다 좁은 선폭을 가질 수 있도록 언더컷 식각을 진행하여, 하드 마스크 패턴(135a)을 형성한다. 상기 언더컷 식각 역시 상기 BOE 용액에 의한 습식 식각 공정으로 진행될 수 있으며, 상기 팁에 해당되는 하드 마스크막(135a)의 선폭이 0.5㎛ 이하가 될 수 있도록 소정 시간, 예컨대 1 내지 2분 정도 언더컷 식각을 진행한다. 1C and 2C, undercut etching is performed so that the etched hard mask layer 135 may have a line width narrower than that of the photoresist pattern 140 to form the hard mask pattern 135a . The undercut etching may also be performed by a wet etching process using the BOE solution. An undercut etching may be performed for a predetermined time, for example, 1 to 2 minutes so that the line width of the hard mask film 135a corresponding to the tip becomes 0.5 탆 or less Go ahead.

일반적인 포토레지스트 패턴을 이용하여 언더컷 식각을 진행하게 하면 상기 습식 식각 용액(BOE)이 포토레지스트 패턴과 하드 마스크막 사이의 계면으로 침투되어, 하드 마스크막의 측벽 및 상면에 원치 않는 요철을 유발한다. 이러한 하드 마스크막의 변형은 광 도파층의 형태를 변형시켜 산란 손실을 유도할 수 있다. When the undercut etching is performed using a general photoresist pattern, the wet etching solution (BOE) penetrates the interface between the photoresist pattern and the hard mask film, thereby causing undesirable irregularities on the side walls and the upper surface of the hard mask film. Such deformation of the hard mask film can deform the shape of the optical waveguide layer and induce scattering loss.

그러나, 본 실시예에서는 하드 마스크막(135)을 식각하기 전, 포토레지스트 패턴(140)의 베이킹 공정에 의해 하드 마스크막(135)과 포토레지스트 패턴(140)의 결합력(밀착력)을 개선시키므로써, 하드 마스크막(135)과 포토레지스트 패턴 사이에 식각 용액이 침투를 방지하여 하드 마스크막(135)의 측면 및 상면 식각이 방지된다. 이에 따라, 하드 마스크막(135)을 언더컷 식각하더라도, 하드 마스크 패턴(135a)의 측면 직선성이 확보되어, 광 도파층의 산란 손실을 줄일 수 있게 된다. However, in this embodiment, since the bonding force (adhesion) between the hard mask film 135 and the photoresist pattern 140 is improved by the baking process of the photoresist pattern 140 before the hard mask film 135 is etched, , Etching solution is prevented from penetrating between the hard mask film 135 and the photoresist pattern, thereby preventing the side surface and the top surface of the hard mask film 135 from being etched. Accordingly, even when the hard mask film 135 is subjected to undercut etching, the lateral linearity of the hard mask pattern 135a is ensured, and the scattering loss of the optical waveguide layer can be reduced.

다음, 도 1d 및 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 포토레지스트 패턴(140)을 제거한다. 상기 포토레지스트 패턴(140)은 레지스트 제거 용액(resist remover)으로 1차적으로 제거한 후, 플라즈마 에슁(plasma ashing) 공정으로 2차적으로 제거하여, 상기 포토레지스트 패턴(140)을 잔류물 없이 완벽히 제거할 수 있다.Next, as shown in FIGS. 1D and 2D, the photoresist pattern 140 is removed. The photoresist pattern 140 is first removed by a resist remover and then secondarily removed by a plasma ashing process to completely remove the photoresist pattern 140 without residue .

도 1e 및 도 2e를 참조하면, 상기 하드 마스크 패턴(135a)을 마스크로 하여, 상기 InP 커버층(130), 제 2 SCH층(125), MQW층(120), 제 1 SCH층(115) 및 InP 버퍼층(110)을 식각하여, 광 도파층(150)을 형성한다. 상기 InP 커버층(130), 제 2 SCH층(125), MQW층(120), 제 1 SCH층(115) 및 InP 버퍼층(110)은 건식 식각, 예를 들어 RIE(reactive ion etching) 방식으로 식각될 수 있으며, 상기 InP 버퍼층(110)은 전체 두께 중 일부 두께만 식각된다. Referring to FIGS. 1E and 2E, the InP cover layer 130, the second SCH layer 125, the MQW layer 120, the first SCH layer 115, And the InP buffer layer 110 are etched to form the optical waveguide layer 150. The InP cover layer 130, the second SCH layer 125, the MQW layer 120, the first SCH layer 115 and the InP buffer layer 110 are formed by dry etching, for example, reactive ion etching (RIE) And the InP buffer layer 110 is etched only a part of the entire thickness.

그후, 상기 건식 식각 공정에 의해 발생된 광 도파층(150)의 손상을 치유하기 위하여, 상기 결과물을 1 내지 3분간 H2SO4 클리닝 처리한 후, HBr:H2O2:H2O가 8:2:100으로 희석된 용액에 침지시켜, 광 도파층(150)의 손상된 부분을 제거해낸다. 이와 같은 손상 치유 공정에 의해 상기 광 도파층(150)의 선폭을 감축시킬 수 있다.Then, in order to heal the damage of the optical waveguide layer 150 generated by the dry etching process, the resultant is cleaned with H 2 SO 4 for 1 to 3 minutes, and HBr: H 2 O 2 : H 2 O 8: 2: 100 in order to remove the damaged portion of the optical waveguide layer 150. The line width of the optical waveguide layer 150 can be reduced by such a damage healing process.

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예와 같이 포토레지스트 패턴의 베이킹 공정 후, 하드 마스크막을 언더 컷 식각한 상태를 보여주는 현미경 사진이다. 도 3 및 도 4에 의하면, 포토레지스트 패턴(140)을 상기와 같이 베이킹시킨 후, 하드 마스크막을 식각하면, 측면의 요철 발생 없이 직선성을 유지하는 하드 마스크 패턴(135a-1,135a-2)을 형성할 수 있다. 또한, 도 3에 의하면, BOE 공정시 포토레지스트 패턴이 일부 박리될 수도 있으나, 상기 하드 마스크막이 충분한 두께로 형성되었고, 상기와 같은 베이킹 공정이 수행되었기 때문에 하드 마스크막의 측벽면에 요철을 발생시킴 없이 가는 도파팁을 제작할 수 있다. FIGS. 3 and 4 are photomicrographs showing a state in which the hard mask film is undercut-etched after the baking process of the photoresist pattern as in the embodiment of the present invention. 3 and 4, when the photoresist pattern 140 is baked as described above and then the hard mask film is etched, the hard mask patterns 135a-1 and 135a-2 that maintain the linearity without causing irregularities on the sides are formed . Further, according to FIG. 3, although the photoresist pattern may be partially peeled off during the BOE process, since the hard mask film is formed to have a sufficient thickness and the baking process is performed as described above, A thin wave tip can be manufactured.

본 실시예에서는 상기 하드 마스크로서 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막이 이용되었지만, 그 외에도 하부의 도파층과 식각 선택비가 다른 막이면 어떤 막(예, 금속막 등등)이든 사용 가능함은 물론이다. In the present embodiment, a silicon nitride film or a silicon oxide film is used as the hard mask, but it is needless to say that any film (for example, a metal film or the like) can be used as long as it is a film having a different etch selectivity from that of the underlying waveguide.

이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 광 도파층을 형성하기 위한 하드 마스크막 식각 공정시, 하드 마스크막을 언더컷 식각하므로써 노광 한계 이하의 선폭을 갖는 광 도파층을 형성한다. 이에 따라, 장시간의 공정없이도 노광 한계 이하의 재현성있는 미세 광 도파층을 형성할 수 있어, 광 출력 특성을 개선할 수 있다.As described in detail above, according to the present invention, in the hard mask film etching process for forming the optical waveguide layer, the hard mask film is subjected to undercut etching to form the optical waveguide layer having a line width below the exposure limit. Accordingly, it is possible to form a reproducible fine optical waveguide layer below the exposure limit without a long process, and to improve the optical output characteristics.

이때, 상기 언더컷 식각시 상기 하드 마스크막의 측면 식각을 방지하기 위하여, 하드 마스크막을 식각하기 전에 하드 마스크막과 포토레지스트 패턴의 밀착력을 개선하기 위한 베이킹하는 공정을 진행한다. 이러한 베이킹 공정에 의해, 하드 마스크막과 포토레지스트 패턴 사이에 식각 용액의 침투가 방지되어, 하드 마스크 패턴의 측벽 식각을 방지할 수 있어, 광 도파층의 광산란 손실을 방지할 수 있다. At this time, in order to prevent lateral etching of the hard mask film during the undercut etching, a baking process is performed to improve the adhesion between the hard mask film and the photoresist pattern before etching the hard mask film. By this baking process, penetration of the etching solution between the hard mask film and the photoresist pattern is prevented, etching of the side wall of the hard mask pattern can be prevented, and light scattering loss of the optical waveguide layer can be prevented.

이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 일 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. Further, it is obvious that various modifications and variations can be made without departing from the scope of the technical idea of the present invention by anyone having ordinary skill in the art.

Claims (9)

화합물 반도체 기판상에 다층의 액티브층을 형성하는 단계;Forming a multi-layered active layer on the compound semiconductor substrate; 상기 다층의 액티브층 상부에 하드 마스크막을 형성하는 단계;Forming a hard mask film on the active layer of the multilayer; 상기 하드 마스크막 상부에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;Forming a photoresist pattern on the hard mask film; 상기 포토레지스트 패턴과 하드 마스크막의 밀착력을 개선시키기 위해 상기 포토레지스트 패턴을 베이킹하는 단계;Baking the photoresist pattern to improve adhesion between the photoresist pattern and the hard mask film; 상기 베이킹된 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여, 하드 마스크막을 언더컷식각하여 하드 마스크 패턴을 형성하는 단계; Forming a hard mask pattern by undercut etching the hard mask film using the baked photoresist pattern as a mask; 상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계; 및Removing the photoresist pattern; And 상기 하드 마스크 패턴의 형태로 상기 다층의 액티브층을 식각하는 단계를 포함하는 반도체 레이저 다이오드의 광 도파층 형성 방법. And etching the multi-layer active layer in the form of the hard mask pattern. 제 1 항에 있어서, 상기 포토레지스트 패턴은 일측단부의 선폭이 상대적으로 좁아지는 형태를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드의 광 도파층 형성 방법. The method according to claim 1, wherein the photoresist pattern is formed to have a shape in which the line width of one end portion is relatively narrowed. 제 1 항에 있어서, 상기 하드 마스크막은 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막인 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드의 광 도파층 형성 방법.The method of claim 1, wherein the hard mask film is a silicon nitride film or a silicon oxide film. 제 3 항에 있어서, 상기 하드 마스크막의 언더컷 식각은 BOE(buffered oxide etchant)로 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드의 광 도파층 형성 방법. The method of claim 3, wherein the undercut etching of the hard mask layer proceeds to a buffered oxide etchant (BOE). 제 4 항에 있어서, 상기 하드 마스크막의 언더컷 식각은,5. The method of claim 4, wherein the undercut etching of the hard mask film comprises: 상기 하드 마스크막을 포토레지스트 패턴의 형태로 제 1 식각하는 단계;Etching the hard mask film in the form of a photoresist pattern; 상기 하드 마스크막을 상기 포토레지스트 패턴 보다 적은 선폭을 갖으며, 일측단부의 하드 마스크막의 선폭이 노광 한계 이하가 될 때까지 제 2 식각하는 단계를 포함하는 반도체 레이저 다이오드의 광 도파층 형성 방법. And etching the hard mask film to have a line width smaller than that of the photoresist pattern until the line width of the hard mask film at one end becomes below the exposure limit. 제 1 항에 있어서, 상기 포토레지스트 패턴을 베이킹하는 단계는,The method of claim 1, wherein baking the photoresist pattern comprises: 상기 포토레지스트 패턴을 100 내지 150℃온도에서 1 내지 5분 동안 열처리하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드의 광 도파층 형성 방법.Wherein the photoresist pattern is thermally treated at 100 to 150 ° C for 1 to 5 minutes. 제 1 항에 있어서, 상기 다층의 액티브층을 형성하는 단계는,2. The method of claim 1, wherein forming the multi- 상기 화합물 반도체 기판상에 InP 버퍼층을 형성하는 단계;Forming an InP buffer layer on the compound semiconductor substrate; 상기 InP 버퍼층 상부에 제 1 SCH (separate confinement heterostructure) 층을 형성하는 단계;Forming a first SCH (separate confinement heterostructure) layer on the InP buffer layer; 상기 제 1 SCH층 상부에 MQW(multi quantum well)층을 형성하는 단계; 및Forming a multi quantum well (MQW) layer on the first SCH layer; And 상기 MQW층 상부에 제 2 SCH층을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 레이저 다이오드의 광 도파층 형성 방법. And forming a second SCH layer over the MQW layer. 제 1 항에 있어서, 상기 광 도파층을 형성하는 단계 이후에,The method of claim 1, wherein after forming the optical waveguide layer, 상기 광 도파층의 손상을 치유하면서 광 도파층의 선폭을 축소하는 단계를 더 실시하는 반도체 레이저 다이오드의 광 도파층 형성 방법. Further comprising the step of reducing the line width of the optical waveguide layer while healing the damage of the optical waveguide layer. 제 8 항에 있어서, 상기 광 도파층의 손상을 치유하면서 광 도파층의 선폭을 축소하는 단계는,The method of claim 8, wherein the step of reducing the line width of the optical waveguide layer while healing the damage of the optical waveguide layer comprises: 상기 광 도파층을 1 내지 3분간 H2SO4 클리닝하는 단계; 및 Cleaning the optical waveguide layer with H 2 SO 4 for 1 to 3 minutes; And 상기 클리닝된 광 도파층을 HBr:H2O2:H2O가 8:2:100으로 희석된 용액에 침지시켜, 상기 광 도파층의 손상 부분을 제거하면서 선폭을 축소시키는 단계를 포함하는 반도체 레이저 다이오드의 광 도파층 형성 방법. And dipping the cleaned optical waveguide layer in a solution diluted with HBr: H 2 O 2: H 2 O of 8: 2: 100 to reduce the line width while removing damaged portions of the optical waveguide layer. Lt; / RTI &gt;
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