KR100922847B1 - 레이저 다이오드 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열방출 특성 및 발광 균일도가 우수한 레이저 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 제1반도체층, 활성층, 제2반도체층, 리지 웨이브 가이드, n형 전극 및 p형 전극을 포함하는 레이저 다이오드 칩; 및 단차를 갖는 서브 마운트기판, 상기 n형 전극 및 p형 전극과 대응하는 상기 서브 마운트 기판의 단차면에 각각 형성된 제1 및 제2금속층, 상기 n형 전극 및 p형 전극과 각각 접합하며 동일한 두께를 갖는 제1 및 제2솔더층, 및 상기 제1 및 제2솔더층 주변을 따라 각각 형성된 제1 및 제2장벽층을 포함하는 열방출 기판을 포함하는 반도체 레이저 다이오드 및 이의 제조방법을 제공한다.
레이저 다이오드, 열방출, 플립 칩 본딩
Description
본 발명은 반도체 레이저 다이오드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열 방출이 효과가 높고, 균일한 광방출이 일어나도록 한 레이저 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
정보 기록의 고밀도화에 대한 필요성이 증대되면서 가시광 반도체 레이저 다이오드에 대한 수요 또한 증가되고 있다. 이에 따라, 가시광 레이저 발진이 가능한 다양한 형태의 화합물 반도체 레이저 다이오드가 등장하고 있고, 그 중에서 III-V족 질화물 반도체 레이저 다이오드는 천이 방식이 레이저 발진 확률이 높은 직접 천이형이고 청색 레이저 발진이 가능하다는 특성 때문에 특히 주목되고 있다.
도 1은 n형 및 p형 전극들이 동일한 방향으로 형성되고, 리지 웨이브 가이드가 구비된 종래의 GaN계 III-V족 질화물 반도체 레이저 다이오드 칩의 단면도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 종래 레이저 다이오드 칩(100)은 사파이어 기 판(110) 상에 n형 반도체층(120), 활성층(130), p형 반도체층(140)이 순차적으로 적층된 구조물을 가지며, 상기 P형 반도체층(130)의 상면에는 리지 웨이브 가이드(170)가 형성되어 있다.
상기 리지 웨이브 가이드(170)는 p형 반도체층(140)의 상면으로부터 약간 돌출되어 형성되어 있으며, 상기 p형 반도체층(140)이 스트라이프(stripe) 형상으로 노출되도록 형성된 채널(171)과, 이 채널(171)을 통하여 p형 반도체층(140)과 접촉되는 p형 전극층(150)을 포함한다. 참조부호 145는 상기 채널(171)을 정의하기 위해 형성되는 전류제한층이다.
한편, 상기 n형 반도체층(120)은 상부로 갈수록 굴절율이 순차적으로 커지는 복수의 n형 반도체층으로 이루어져 있으며, 상기 p형 반도체층(140)은 상부로 갈수록 굴절율이 순차적으로 작아지는 복수의 p형 반도체층으로 이루어져 있다.
그리고, 메사식각에 의해 노출된 상기 n형 반도체층(120)의 최하층면에는 전류를 공급하는 n형 전극(160)이 형성되어 있다.
이와 같이 구성된 종래 반도체 레이저 다이오드는, p형 전극층(150)의 상면, 즉, 리지 웨이브 가이드(170)의 상면과 n형 전극층(160)이 단차(h1)를 형성하게 된다.
일반적으로 반도체 레이저 다이오드의 레이저 발진을 위한 임계 전류 및 레이저 모드의 안정성은 온도와 밀접한 관계가 있고, 온도가 높아짐에 따라 양자의 특성은 모두 저하된다. 따라서, 레이저 발진 중에 활성층에서 발생되는 열을 제거하여 레이저 다이오드의 온도가 높아지는 것을 방지할 필요가 있는데, 상기한 종래 기술에 의한 GaN계 III-V족 반도체 레이저 다이오드의 경우 기판의 열전도성이 극히 낮으므로(사파이어의 경우, 0.5W/cmK 정도), 대부분의 열은 리지를 통해서만 방출된다. 그러나, 리지를 통한 열 방출은 제한적이어서 레이저 다이오드의 온도 상승을 방지하는데 한계가 있다.
이에 따라, 플립 칩 본딩(flip chip bonding) 기술을 이용하여 활성층에서 발생되는 열의 방출을 효과적으로 유도하고 있다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 열방출 기판(200)을 별도로 마련하여, 상기 종래 반도체 레이저 다이오드(100) 상면에, 플립 칩 본딩을 함으로써, 열 방출 효율을 증가시킬 수 있다.
이때, 상기 열방출 기판(200)은 서브 마운트 기판(200)과, 상기 서브 마운트 기판(200) 상에 순차적으로 형성된 금속층(220a, 220b) 및 솔더층(230a, 230b)으로 구성되어 있으며, 상기 금속층(220a, 220b) 및 솔더층(230a, 230b)은 제1 및 제2금속층(220a, 220b)과 제1 및 제2솔더층(230a, 230b)으로 분리되어 있으며, 상기 제1금속층(220a)은 제1솔더층(230a)의 용융에 의해 상기 레이저 다이오드의 n형 전극층(160)과 접합되고, 상기 제2금속층(220b)은 제2솔더층(230b)의 용융에 의해 p형 전극층(150)과 접합하게 된다.
그런데, 상기 제1솔더층(230a)과 제2솔더층(230b)은 p형 전극층(150)과 n형 전극층(160)의 단차(h1)를 보상하기 위해 제1솔더층(230a)의 두께가 제2솔더층(230b)의 두께보다 단차(h1)만큼 더 두껍게 형성되어 있다. 이와 같이, 제1 및 제2솔더층(230a, 230b)의 두께가 서로 다른 경우, 이들이 상기 반도체 레이저 다이 오드(100)의 n형 전극(160) 및 p형 전극(150)과 접합될 때 동시에 용융되지 않고 시간차를 두고 녹으면서 각각의 본딩 상태가 달라질 수 있다.
상기 제1 및 제2솔더층(230a, 230b)과 레이저 다이오드(100)의 두 전극(150,160)과의 본딩상태가 서로 달라지면 레이저 다이오드의 동작시에 발생되는 열이 열방출 기판(서브 마운트)에 효과적으로 전달되지 않아 열방출 특성이 떨어지게 된다.
또한, 리지 웨이브 가이드(170)는 그 폭(W)이 수 ㎛에 불과하기 때문에, 상기 서브 마운트(200)와 접합될 때, 열 스트레스가 리지 웨이브 가이드(170)로 집중될 수 있다. 더욱이, 상기 제1솔더층(230a)과 제2솔더층(230b)이 시간차를 두고 용융 접합되면 서브마운트(200)가 어느 한쪽으로 기울어질 수 있으며, 이때의 기계적인 스트레스가 리지 웨이브 가이드(170)에 더욱 집중될 수 있다.
이와 같이 스트레스가 리지 웨이브 가이드(170)로 집중될 경우에는 리지 웨이브 가이드(170) 하부의 활성층(130)에 영향을 미치게 되어, 리지 웨이브 가이드(170)의 길이방향(A)을 따라 광이 국부적으로 끊어져서 불균일한 발광이 일어나게 된다.
또한, 상기 제1 및 제2솔더층(230a, 230b)은 서로 다른 높이에 형성되어 있기 때문에, 이들 솔더층(230a, 230b)이 녹으면서, 다른 한쪽으로 흘러내려 양 전극(150,160) 간의 쇼트불량을 일으킬 수도 있다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 열방출 기판의 두 솔더층의 두께를 동일하게 형성하여, 이를 레이저 다이오드의 두 전극(n형 전극 및 p형 전극)과 접합시킴으로써, 이들의 접합상태를 동일하게 하여 열방출 효율이 우수한 레이저 다이오드 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 열방출 기판의 솔더층의 주위를 따라 장벽층을 마련함으로써, 솔더층의 흘러내림에 의한 소자의 쇼트불량을 방지하고, 리지 웨이브 가이드로 집중되는 스트레스를 분산시켜 광방출이 균일하게 이루어질 수 있는 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 제1반도체층, 활성층, 제2반도체층, 리지 웨이브 가이드, n형 전극 및 p형 전극을 포함하는 레이저 다이오드 칩; 및 단차를 갖는 기판, 상기 n형 전극 및 p형 전극과 대응하는 단차면에 각각 형성된 제1 및 제2금속층, 상기 n형 전극 및 p형 전극과 각각 접합하며 동일한 두께를 갖는 제1 및 제2솔더층, 및 상기 제1 및 제2솔더층 주변을 따라 각각 형성된 제1 및 제2장벽층을 포함하는 열방출 기판을 포함하는 반도체 레이저 다이오드를 제공한다.
이때, 상기 기판의 단차는 n형 전극 및 p형 전극 간의 단차와 동일한 높이를 가지며, 상기 제1 및 제2장벽층의 높이는 상기 제1 및 제2솔더층과 동일하거나, 높게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은 단차진 제1 및 제2면을 갖는 기판; 상기 제1 및 제2면에 각각 형성된 제1 및 제2금속층; 상기 제1 및 제2금속층 상에 동일한 높이를 갖도록 형성된 제1 및 제2솔더층; 및 상기 제1 및 제2금속층 상에 상기 제1 및 제2솔더층의 주변을 따라 형성된 제1 및 제2장벽층을 포함하는 반도체 레이저 다이오드의 열방출 기판을 제공한다.
이때, 상기 제1 및 제2장벽층의 높이는 상기 제1 및 제2솔더층과 동일하거나 높게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제1 및 제2솔더층은 Cr, Ti, Pt, Au, Mo, Sn, Ag, In 중 적어도 2개 이상의 합금으로 이루어질 수 있으며, 상기 제1 및 제2장벽층은 Cr, Ti, Pt, Au 중 적어도 2개 이상의 합금으로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 제1 및 제2장벽층은 단층 또는 복수의 금속층으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은 서로 단차지게 형성된 제1 및 제2전극을 구비한 반도체 레이저 다이오드 칩을 준비하는 단계; 동일한 두께를 가지며, 그 주변을 따라 각각 장벽층을 갖는 솔더층을 구비한 열방출 기판을 준비하는 단계; 및 상기 두 전극과 솔더층을 플립 칩 본딩하여 서로 접합시키는 단계를 포함하여 이루어지는 레이저 다이오드의 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 동일한 두께를 가지며, 그 주변을 따라 각각 장벽층을 갖는 솔더 층을 구비한 열방출 기판을 준비하는 단계는, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판에 단차를 갖는 제1 및 제2면을 형성하는 단계; 상기 제1 및 제2면에 제1 및 제2금속층을 형성하는 단계; 상기 제1 및 제2금속층 상에 각각 제1 및 제2솔더층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 및 제2금속층 상에 상기 제1 및 제2솔더층의 주변을 따라 제1 및 제2장벽층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 제1 및 제2장벽층의 높이는 상기 제1 및 제2솔더층과 동일하거나 높게 형성할 수 있다.
그리고, 상기 제1 및 제2솔더층은 Cr, Ti, Pt, Au, Mo, Sn, Ag, In 중 적어도 2개 이상의 합금으로 형성하며, 상기 제1 및 제2장벽층은 Cr, Ti, Pt, Au 중 적어도 2개 이상의 합금으로 형성할 수 있고, 단층 또는 복수의 금속층으로 형성할 수 있다.
본 발명은, 열방출 기판의 식각을 통해, 레이저 다이오드의 구조적 특성상 생기는 n형 전극과 p형 전극과의 단차를 보상해 줌으로써, 상기 n형 전극 및 p형 전극에 각각 접합하는 제1 및 제2솔더층의 두께를 동일하게 형성할 수 있도록 하고, 이에 따라 레이저 다이오드 칩의 전극과 솔더층 간의 접합을 균일하게 하여, 레이저 다이오드 칩으로부터 발생된 열을 효과적으로 방출할 수 있게 한다.
또한, 본 발명은 솔더층 주변에 장벽층을 마련하여 본딩시 솔더층이 용융되어 흘러내리는 것을 방지함으로써, 두 전극 간의 쇼트를 방지하고, 본딩시, 상기 장벽층을 통해 리지 웨이브 가이드에 집중되는 스트레스를 분산시킴으로써, 균일한 발광이 이루어지도록 하며, 이에 따라, 레이저 다이오드의 수율 향상 및 신뢰도를 높일 수 있게 된다.
이하, 첨부한 도면을 통해 본 발명에 따른 레이저 다이오드 및 그 제조방법에 대하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 레이저 다이오드를 나타낸 것으로, 열방출 기판이 접합된 레이저 다이오드의 단면을 나타낸 것이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저 다이오드(300')는, 광을 발생시키는 레이저 다이오드 칩(300)과, 상기 레이저 다이오드 칩(300)으로부터 발생되는 열을 효과적으로 방출시키는 열방출 기판(400)으로 구성된다. 이때, 상기 열방출 기판(400)은 플립 칩 본딩을 통해 레이저 다이오드(300)와 전기적으로 접합되어 있다.
상기 레이저 다이오드 칩(300)은, 기판(310)과, 상기 기판(310) 상에 순차적으로 적층된 제1반도체층(320)과 활성층(330) 및 제2반도체층(340)을 포함한다.
상기 기판(310)은 GaN 또는 SiC 등의 III-V족 화합물 반도체층 기판, 또는 사파이어 기판과 같은 고저항성 기판일 수 있다.
상기 활성층(330)은 전자-정공 등의 캐리어 재결합에 의해 광 방출이 일어나는 반도체층으로서, 다중 양자 우물(MQW: Multi Quantum Well) 구조를 갖는 GaN 계 열의 III-V족 질화물 화합물 반도체층으로 형성될 수 있다.
상기 제1반도체층(320)은 기판(310) 상면으로부터 차례로 적층 형성되는 버퍼층(321), 제1클래드층(322), 및 제1도파층(323)으로 구성되며, 상기 제2반도체층(340)은 활성층(330)의 상면으로부터 차례로 적층 형성되는 제2도파층(341), 제2클래드층(342), 및 캡층(343)을 포함한다. 이때, 상기 제2클레드층(342)을 그 중심부가 스트라이프 형태로 돌출되어 있으며, 이는 추후에 캡층(343) 및 p형 전극(350)과 함께 리지 웨이브 가이드(370)를 형성한다.
상기 버퍼층(321)은 GaN계열의 III-V족 질화물 화합물 반도체로 이루어진 n형 반도체층 또는 언 도프트(Undoped) 반도체층으로서, n-GaN층으로 형성되며, 상기 캡층(343)은 p-GaN층으로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제1 및 제2도파층(323, 341)도 각각 n-GaN층 및 p-GaN층으로 형성될 수 있으며, 이들의 굴절율은 활성층(330)에 비해 낮고, 제1클래드층(322) 및 제2클래드층(342)보다는 높다.
상기 제1클래드층(322)은 n-AlGaN/GaN층이며, 제2클래드층(342)은 도핑 물질이 p형인 것을 제외하고는 제1클래드층(322)과 동일한 반도체층이다.
상기 활성층(330)에 레이저 발진을 유도하기 위해, 제1반도체층(120)의 최하층 반도체층인 버퍼층(321)과 제2반도체층(340)의 최상층 반도체층인 캡층(343)에 각각 전기적으로 접속되는 제1전극층 및 제2전극층으로서, n형 전극층(360)과 p형 전극층(350)이 형성되어 있다. 참조부호 365는 p형 전극층(350)이 캡층(343)과 제한적으로 접촉되도록 하기 위한 통로인 채널을 정의하는 전류제한층이다.
한편, 상기 열방출 기판(400)은, 서브 마운트 기판(410)과, 상기 서브 마운트 기판(410) 상에 순차적으로 형성된 금속층(420a, 420b) 및 솔더층(430a, 430b)을 포함한다.
이때, 상기 서브 마운트 기판(410)은 레이저 다이오드 칩(300)에 형성된 n형 전극(360) 및 p형 전극(350)의 단차를 보상할 수 있도록, 단차진 제1면(410a) 및 제2면(410b)이 형성되어 있다.
따라서, 상기 제1면(410a)과 제2면(410b) 사이의 단차(h2)는 레이저 다이오드 칩(300)의 n형 전극(360)과 p형 전극(350) 간의 단차와 동일한 높이를 갖는다.
상기 제1면(410a)에는 제1금속층(420a) 및 제1솔더층(430a)이 순차적으로 적층되어, 상기 제1솔더층(430a)이 상기 n형 전극(360)과 접합되어 있으며, 상기 제2면(410b)에는 제2금속층(430b) 및 제2솔더층(430b)이 순차적으로 적층되어, 상기 제2솔더층(430b)이 상기 p형 전극(350)과 접합되어 있다.
이때, 제1솔더층(430a)과 제2솔더층(430b)은 동일한 높이를 가지므로, 플립 칩 본딩시, 가해지는 열에 의해 상기 제1 및 제2솔더층(430a,430b)이 동시에 용융되어, 상기 두 전극(350, 360) 간에 균일한 접합을 형성할 수 있게 되어 열방출이 원활하게 일어나게 된다.
즉, 종래에는 레이저 다이오드 칩의 구조적 특성으로 인해 발생된 n형 전극과 p형 전극 간의 단차를 보상하기 위해, n형 전극에 접합되는 솔더층의 두께를 p형 전극에 접합되는 솔더층의 두께보다 더 두껍게 형성하였기에, 양측 솔더층의 두께 차이로 인해, 접합시 불균일한 용융이 발생하여, 양측의 본딩 상태가 달라지는 문제를 초래하였다.
그러나, 본 발명에서는 상기 서브 마운트 기판을 단차지도록 하여, 솔더층의 두께를 동일하게 형성함으로써, 레이저 다이오드의 n형 전극 및 p형 전극 간의 단차를 보상하여, 이러한 문제점을 해결하였다.
또한, 상기 제1 및 제2솔더층(430a,430b)을 동일한 두께로 형성함으로써, 리지 웨이브 가이드(370)로 집중되는 스트레스를 분산시킬 수 있는 효과도 얻을 수 있다.
다시 말해, 솔더층의 두께가 서로 다르게 형성된 종래의 경우, 제1솔더층과 제2솔더층이 시간차를 두고 용융되기 때문에, 상대적으로 두께가 얇은 p형 전극 쪽의 용융이 먼저 시작된다. 따라서, 열방출 기판이 p형 전극쪽으로 기울어질 수 있으며, 이때의 기계적인 스트레스가 리지 웨이브 가이드(170)에 더욱 집중되므로, 리지 웨이브 가이드(170) 하부의 활성층(130)에 영향을 미치게 되어, 리지 웨이브 가이드(170)의 길이방향을 따라 광이 국부적으로 끊어지는 문제가 있었다.
그러나, 본 발명에서와 같이, 상기 제1 및 제2솔더층(430a,430b)이 동일한 두께로 형성되는 경우, 이들의 용융 시점도 같아지게 되므로, 열방출 기판(400)이 기울어지는 것을 막을 수 있어, 리지 웨이브 가이드(370)에 스트레스가 집중되는 것을 어느 정도 방지할 수 있게 된다.
또한, 상기 제1 및 제2솔더층(430a,430b)을 둘러싸는 제1 및 제2장벽층(440a, 440b)이 형성되는데, 상기 제1 및 제2장벽층(440a, 440b)은 상기 제1 및 제2솔더층(430a, 430b) 보다 용융점이 높은 물질로 형성되어, 플립 칩 본딩시, 상 기 솔더층(430a, 430b)이 용융되어 흘러내리는 것을 방지한다.
즉, 상기 제1 및 제2솔더층(430a,430b)은 비록 동일한 두께로 형성되었더라도, 각각이 서로 단차진 면에 형성되었기 때문에, 이들 간의 단차가 발생하게 된다. 따라서, 본딩시 인가되는 열과 압력에 의해 솔더층이 용융되면서, 상대적으로 높은 영역에 위치한 솔더층이 낮은 영역으로 흘러내리면서, 레이저 다이오드의 두 전극(n형 전극 및 p형 전극)의 쇼트 불량이 발생될 수 있다. 이에 따라, 상기 솔더층(430a, 430b) 주변에 상기 솔더층(430a, 430b) 보다 용융점이 높은 물질을 사용하여, 장벽층(40a, 440b)을 형성하게 되면, 솔더층(430a, 430b)이 녹아서 흘러내리는 것을 막을 수 있다.
한편, 상기 제1 및 제2장벽층(440a, 440b)은 상기 리지 웨이브 가이드(370)로 집중되는 스트레스를 완화시켜 주는 역할도 할 수 있으며, 이에 따라 발광 균일도를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 레이저 다이오드의 열방출 기판은 도 4a ~ 도 4e에 도시된 공정을 통해 제작할 수 있다.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, AlN, SiC, GaN 또는 이에 준하는 열전달 계수를 갖는 절연물질로 된 서브 마운트 기판(410)을 준비한 다음, 그 상부에 소정영역이 오픈된 식각 마스크(M)를 형성한다.
그런 다음, 상기 서브 마운트 기판(410)의 오픈된 면을 식각하고. 식각 마스크(M)를 제거함으로써, h2의 단차를 갖는 제1면(410a)과 소정의 깊이로 식각된 제2면(410b)을 형성한다. 이때, 상기 기판(410)의 식각 깊이(h2)는 상술한 반도체 레 이저 다이오드 칩(300)의 p형 전극(360)과 n형 전극(350)의 높이 차이와 동일하도록 한다.
이어서, 상기 기판의 제1 및 제2면(410a, 410b)에 Cr, Ti, Pt, Au 중 적어도 2개 이상의 합금, 예를 들면, Cr/Au, Ti/Pt/Au 등을 소정 두께로 증착한 후, 이를 패터닝하여, 도 4c에 도시된 바와 같이 제1 및 제2금속층(420a, 420b)를 형성한다.
그 다음, 상기 결과물 위에 Cr, Ti, Pt, Au, Mo, Sn, Ag, In 중 적어도 2개 이상의 합금, 예를 들면, Au/Sn, Pt/Au/Sn, Cr/Au/Sn, Sn/Ag 등을 소정 두께로 증착한 후, 이를 패터닝하여 도 4d에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2금속층(420a, 420b) 위에 각각 제1 및 제2솔더층(430a, 430b)을 각각 형성한다. 이때, 상기 제1 및 제2솔더층(430a, 430b)은 그 두께가 서로 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.
마지막으로, 상기 결과물 위에 Cr, Ti, Pt, Au 중 선택되어진 단층 혹은 다층 금속 및 적어도 2개 이상의 합금, 예를 들면, Cr/Au, Ti/Pt/Au 등을 소정 두께로 증착한 후, 이를 패터닝하여, 도 4e에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2솔더층(430a, 430b)을 둘러싸는 제1 및 제2장벽층(440a, 440b)을 형성한다. 이때, 상기 제1 및 제2장벽층(440a, 440b)은 상기 제1 및 제2솔더층(430a, 430b)과 동일한 높이로 형성하거나, 이보다 더 높게 형성할 수 있으며, 상기 장벽층(440a, 440b)의 두께는 레이저 다이오드의 리지 웨이브 가이드(370)의 높이에 따라서 달라질 수도 있다.
그리고, 상기 제1 및 제2장벽층(440a, 440b)은 제1 및 제2솔더층(430a, 430b) 보다 용융점이 높은 물질로 형성되어야 한다.
상기 도 4a ~ 도 4e에 도시된 공정을 통해 제작된 열방출 기판은, 플립 칩 본딩을 통해 레이저 다이오드의 전극에 접합시킴으로써, 도 3에 도시된 레이저 다이오드가 제작된다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 솔더층이 형성되는 열방출 기판의 서브 마운트 기판에 단차를 형성하고, 그 상부에 형성되는 솔더층의 두께를 동일하게 형성함과 동시에, 솔더층을 둘러싸는 장벽층을 별도로 마련함으로써, 열방출 효과를 높이고, 쇼트불량을 방지할 뿐 아니라, 발광 균일도를 높일 수 있는 레이저 다이오드를 제공하는 것으로, 본 발명은, 레이저 다이오드 칩의 구조를 특정 구조로 한정하지 않으며, 레이저 다이오드의 두 전극(n형 전극 및 p형 전극)과 접합되는 솔더층의 두께가 동일하고, 상기 솔더층의 주변을 따라 장벽층이 형성된 레이저 다이오드 라면 모두 포함할 수 있을 것이다.
이에 따라, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 일반적인 레이저 다이오드 칩의 구조를 보여주는 도면.
도 2는 종래 열방출 기판을 갖는 레이저 다이오드를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 레이저 다이오드를 나타낸 단면도.
도 4a ~ 도 4e는 본 발명에 따른 레이저 다이오드의 열방출 기판의 제조공정을 나타낸 공정 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
300 : 레이저 다이오드 칩 320 : 제1반도체층
330 : 활성층 340 : 제2반도체층
350 : p형 전극 360 : n형 전극
400 : 열방출 기판 410 : 서브 마운트 기판
420a, 420b : 제1 및 제2금속층
430a, 430b : 제1 및 제2솔더층
440a, 440b : 제1 및 제2장벽층
Claims (20)
- 제1반도체층, 활성층, 제2반도체층, 리지 웨이브 가이드, n형 전극 및 p형 전극을 포함하는 레이저 다이오드 칩; 및단차를 갖는 서브 마운트기판, 상기 n형 전극 및 p형 전극과 대응하는 상기 서브 마운트 기판의 단차면에 각각 형성된 제1 및 제2금속층, 상기 n형 전극 및 p형 전극과 각각 접합하며 동일한 두께를 갖는 제1 및 제2솔더층, 및 상기 제1 및 제2솔더층 주변을 따라 각각 형성된 제1 및 제2장벽층을 포함하는 열방출 기판;을 포함하는 레이저 다이오드.
- 제1항에 있어서,상기 서브 마운트 기판의 단차는 n형 전극 및 p형 전극 간의 단차와 동일한 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
- 제1항에 있어서,상기 제1 및 제2장벽층의 높이는 상기 제1 및 제2솔더층과 동일한 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
- 제1항에 있어서,상기 제1 및 제2장벽층의 높이는 상기 제1 및 제2솔더층 보다 높게 형성된 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드
- 제1항에 있어서,상기 제1 및 제2솔더층은 Cr, Ti, Pt, Au, Mo, Sn, Ag, In 중 적어도 2개 이상의 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
- 제1항에 있어서,상기 제1 및 제2장벽층은 Cr, Ti, Pt, Au 중 선택된 적어도 2개 이상의 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
- 제6항에 있어서,상기 제1 및 제2장벽층은 적어도 한층 이상의 금속층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
- 단차진 제1 및 제2면을 갖는 기판;상기 제1 및 제2면에 각각 형성된 제1 및 제2금속층;상기 제1 및 제2금속층 상에 동일한 높이를 갖도록 형성된 제1 및 제2솔더층; 및상기 제1 및 제2금속층 상에 상기 제1 및 제2솔더층의 주변을 따라 형성된 제1 및 제2장벽층;을 포함하는 레이저 다이오드의 열방출 기판.
- 제8항에 있어서,상기 제1 및 제2장벽층의 높이는 상기 제1 및 제2솔더층과 동일한 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 열방출 기판.
- 제8항에 있어서,상기 제1 및 제2장벽층의 높이는 상기 제1 및 제2솔더층 보다 높게 형성된 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 열방출 기판.
- 제8항에 있어서,상기 제1 및 제2솔더층은 Cr, Ti, Pt, Au, Mo, Sn, Ag, In 중 적어도 2개 이상의 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 열방출 기판.
- 제8항에 있어서,상기 제1 및 제2장벽층은 Cr, Ti, Pt, Au 중 선택된 적어도 2개 이상의 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 열방출 기판.
- 제12항에 있어서,상기 제1 및 제2장벽층은 적어도 한층 이상의 금속층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 열방출 기판.
- 서로 단차지게 형성된 제1 및 제2전극을 구비한 반도체 레이저 다이오드 칩을 준비하는 단계;동일한 두께를 가지며, 그 주변을 따라 각각 장벽층을 갖는 솔더층을 구비한 열방출 기판을 준비하는 단계; 및상기 두 전극과 솔더층을 플립 칩 본딩하여 서로 접합시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 레이저 다이오드의 제조방법.
- 제14항에 있어서,상기 동일한 두께를 가지며, 그 주변을 따라 각각 장벽층을 갖는 솔더층을 구비한 열방출 기판을 준비하는 단계는,서브 마운트 기판을 준비하는 단계;상기 서브 마운트 기판에 단차진 제1 및 제2면을 형성하는 단계;상기 제1 및 제2면에 제1 및 제2금속층을 형성하는 단계;상기 제1 및 제2금속층 상에 동일한 높이를 갖는 제1 및 제2솔더층을 형성하는 단계; 및상기 제1 및 제2금속층 상에 상기 제1 및 제2솔더층의 주변을 따라 제1 및 제2장벽층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법.
- 제14항에 있어서,상기 제1 및 제2장벽층의 높이는 상기 제1 및 제2솔더층과 동일한 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법.
- 제14항에 있어서,상기 제1 및 제2장벽층의 높이는 상기 제1 및 제2솔더층 보다 높게 형성된 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법.
- 제14항에 있어서,상기 제1 및 제2솔더층은 Cr, Ti, Pt, Au, Mo, Sn, Ag, In 중 적어도 2개 이상의 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법.
- 제14항에 있어서,상기 제1 및 제2장벽층은 Cr, Ti, Pt, Au 중 선택된 적어도 2개 이상의 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법.
- 제19항에 있어서,상기 제1 및 제2장벽층은 적어도 한층 이상의 금속층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법.
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