KR101039967B1 - Semiconductor laser diode and method for manufacturing of semiconductor laser diode - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 레이저 다이오드 측면 상의 반사막 이중 보호막을 형성함으로써, 레이저 다이오드의 측면 산화방지와 반사막을 보호할 수 있는 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명은 에피택설층 및 상/하부 전극이 형성된 웨이퍼를 포함하는 레이저 다이오드 제조방법에 있어서, 상기 웨이퍼를 절단한 레이저 다이오드 칩바의 측면 상에 제 1 보호막을 형성하는 단계; 상기 제 1 보호막 상에 반사막을 형성하는 단계; 및 상기 반사막 상에 제 2 보호막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention discloses a semiconductor laser diode capable of protecting the side surface of the laser diode and protecting the reflective film by forming a reflective double protective film on the side surface of the semiconductor laser diode and a method of manufacturing the same. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a laser diode including a wafer having an epitaxial layer and upper and lower electrodes, the method comprising: forming a first passivation layer on a side surface of a laser diode chip bar cut from the wafer; Forming a reflective film on the first passivation film; And forming a second passivation film on the reflective film.

여기서, 상기 보호막은 산소 성분이 포함되지 않은 SixNy 계열의 물질이고, 상기 반사막은 저반사막 또는 고반사막이며, 상기 반사막은 Al2O3, SiO2, Si 또는 TiO2 계열의 절연체중 어느 하나 또는 둘을 선택하여 코팅하는 것을 특징으로 한다.Here, the protective film is a Si x N y- based material that does not contain an oxygen component, the reflective film is a low reflection film or a high reflection film, the reflection film is selected from any one or two of Al2O3, SiO2, Si or TiO2 series insulator. It characterized in that the coating.

반도체, LD, 반사막, 보호막, 산화, 칩바Semiconductor, LD, Reflective Film, Protective Film, Oxidation, Chip Bar

Description

반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법{SEMICONDUCTOR LASER DIODE AND METHOD FOR MANUFACTURING OF SEMICONDUCTOR LASER DIODE}Semiconductor laser diode and its manufacturing method {SEMICONDUCTOR LASER DIODE AND METHOD FOR MANUFACTURING OF SEMICONDUCTOR LASER DIODE}

도 1a 내지 도 1c는 일반적인 레이저 다이오드의 제조공정을 보여주는 도면.1A to 1C are views illustrating a manufacturing process of a general laser diode.

도 2는 종래 기술에 따른 레이저 다이오드 칩바의 측면도.2 is a side view of a laser diode chip bar according to the prior art.

도 3은 본 발명에 따른 레이저 다이오드 칩바의 측면도.3 is a side view of a laser diode chip bar according to the present invention;

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

200: 레이저 다이오드 칩바 210a: 제 1 보호막200: laser diode chip bar 210a: first protective film

210b: 제 2 보호막 220: 반사막210b: second protective film 220: reflective film

본 발명은 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 레이저 다이오드의 칩바의 측면에 반사막을 사이에 두고 양측에 보호막을 형성하여 측면의 산화 방지와 반사막을 보호할 수 있는 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor laser diode and a method for manufacturing the same. More specifically, a semiconductor laser diode capable of protecting the side surface from oxidation and protecting the reflective film by forming a protective film on both sides with a reflective film on the side of the chip bar of the laser diode. And to a method for producing the same.

일반적으로, 반도체 레이저 다이오드는 P-N 구조에 전류를 인가하여 동상의 광자(Photon)가 공진기 내의 매질을 통과하면서 밀도 반전이 충분히 이뤄진 부분에 서 간섭성(Coherence)을 갖고, 유도 방출되어 증폭된 빛을 내는 원리를 이용한 레이저 다이오드는 광 통신 시스템, 광기록 및 저장용, 광 CATV 시스템, 광 대역 ISDN등 광섬유를 통하여 광신호를 보내는 광원으로 사용된다.In general, a semiconductor laser diode applies a current to a PN structure so that a photon of in-phase passes through a medium in the resonator and has coherence in a sufficiently inverted density area. The laser diode using the emitting principle is used as a light source for transmitting optical signals through optical fibers such as optical communication systems, optical recording and storage, optical CATV systems, and wide band ISDN.

이러한 레이저 다이오드의 제조 공정을 그 구조에 따라 웨이퍼 상에 구현한 후, 결정 방향에 따라 적당한 길이로 절단하면 여러 개의 레이저 다이오드가 옆으로 나란히 인접한 레이저 다이오드칩 바(LD Chip Bar)가 형성된다.After the manufacturing process of the laser diode is implemented on the wafer according to its structure, the laser diode chip bar is formed by cutting several laser diodes adjacently side by side by cutting to an appropriate length according to the crystal direction.

이 레이저 다이오드칩 바의 절단면인 양쪽 거울면에 알루미늄 산화막(Al2O3)이나 알루미늄 산화막/비정질 실리콘(Al2O3/ a-Si)등의 물질을 스퍼터링(Sputtering), 플라즈마 인가 화학 기상 증착(PECVD) 또는 전자빔 증착(E-Beam Evaporation) 방식을 이용하여 증착하는 것을 거울면 코팅(Mirror coating)이라 한다.Sputtering, plasma applied chemical vapor deposition (PECVD), or electron beam deposition of materials such as aluminum oxide film (Al2O3), aluminum oxide film / amorphous silicon (Al2O3 / a-Si), etc., on both mirror surfaces of the laser diode chip bar. Deposition using the (E-Beam Evaporation) method is called mirror coating.

이러한 거울면 코팅은 레이저 다이오드의 내부 반사를 조절하여 사면 효율(Slope efficiency)을 증가시키고 문턱 전류를 저하시켜 전류 효율이 높아진다.This mirror coating increases the slope efficiency by adjusting the internal reflection of the laser diode and lowers the threshold current to increase the current efficiency.

도 1a 내지 1c는 일반적인 레이저 다이오드의 제조공정을 보여주는 도면으로서, 도 1a에 도시된 바와 같이 먼저 웨이퍼를 준비한 후, 원하는 파장이나 기타 특성을 만족하는 에피 성장(epi growth) 공정 및 포토리소그래피(photolithography) 공정을 행한다.1A to 1C are diagrams illustrating a manufacturing process of a general laser diode. First, as shown in FIG. 1A, a wafer is first prepared, followed by an epi growth process and photolithography that satisfy desired wavelengths or other characteristics. The process is performed.

그리고, 상부에는 상부 전극을 형성하고, 레이저 다이오드의 전체 두께를 얇게 하기 위하여 하부를 래핑(lapping) 및 폴리싱(polishing)한 다음, 하부 전극을 형성한다.An upper electrode is formed on the upper part, and a lower electrode is formed after lapping and polishing the lower part to thin the overall thickness of the laser diode.

이어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 칩으로 분리하기 위하여 먼저 스크라이빙(scribing) 및 클리빙(cleaving) 공정으로 칩 바(chip bar)를 형성하고, 도 1c에 도시된 바와 같이, 칩 바의 양 측면에 거울 반사막을 형성한 다음, 도시되지는 않았지만, 상기 칩 바를 칩으로 분리하여 레이저 다이오드 칩을 완성한다.Subsequently, as shown in FIG. 1B, a chip bar is first formed by a scribing and cleaving process in order to separate the chip into chips, and as shown in FIG. 1C, the chip bar is formed. After forming the mirror reflecting film on both sides of the, although not shown, the chip bar is separated into chips to complete the laser diode chip.

도 2는 종래 기술에 따른 레이저 다이오드 칩바의 측면도이다.2 is a side view of a laser diode chip bar according to the prior art.

도 2에 도시된 바와 같이, 레이저 다이오드 칩 바(100)의 양 측면, 즉 양 측면(facet)에 반사막(120)을 코팅하는데, 상기 반사막(120)은 산화알루미늄계열 산화실리콘 계열, 또는 산화 티타늄 계열의 절연체를 사용한다.As shown in FIG. 2, the reflective film 120 is coated on both sides of the laser diode chip bar 100, that is, on both sides of the laser diode chip bar 100, and the reflective film 120 is formed of aluminum oxide-based silicon oxide or titanium oxide. Use a series of insulators.

특히, 저반사막(Anti-reflection mirror)를 형성하기 위해서는 TiO2, Al2O3, SiO2와 같은 유전체 물질을 λ/4n(λ: 파장, n: 굴절율)로 광학 두께를 조절하여 저 반사율을 갖는 반사막(120)을 형성한다.Particularly, in order to form an anti-reflection mirror, a reflective film 120 having a low reflectivity by controlling optical thicknesses of dielectric materials such as TiO 2, Al 2 O 3, and SiO 2 with λ / 4n (λ: wavelength, n: refractive index) To form.

상기와 같이 칩바의 측면 상에 반사막을 형성하는 이유는 다음과 같다.The reason for forming the reflective film on the side of the chip bar as described above is as follows.

첫째, 측면에 존재하는 pn 접합 부위에서의 전기적인 보호를 위한 보호막으로서의 역할을 할 수 있다.First, it can serve as a protective film for electrical protection at the pn junction site present on the side.

둘째 측면에 의한 손실을 방지하여 발진개시전류를 낮추고, 측면의 반사율을 조절하여 광전효율을 높임으로서 저 전력 구동을 하는 역할이 있다.Secondly, the oscillation start current is lowered by preventing the loss caused by the side and the photoelectric efficiency is increased by controlling the reflectance of the side to play a low power drive.

그러나, 상기와 같이 레이저 다이오드 칩바의 거울면 상에 반사막을 형성할 경우에는 칩바의 측면이 외부의 대기에 노출되어 산화가 발생하고, 이로 인하여 레이저 다이오드의 소자특성이 떨어지는 문제가 있다.However, in the case of forming a reflective film on the mirror surface of the laser diode chip bar as described above, the side of the chip bar is exposed to the outside atmosphere to cause oxidation, which causes a problem of deterioration of device characteristics of the laser diode.

본 발명은, 레이저 다이오드 칩바의 측면에 반사막을 사이에 두고 양측에 보호막층을 형성함으로써, 칩바의 산화 방지와 반사막을 보호할 수 있는 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor laser diode capable of preventing oxidation of the chip bar and protecting the reflective film, and a method of manufacturing the same, by forming protective layers on both sides of the laser diode chip bar with a reflective film interposed therebetween.

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드는,In order to achieve the above object, a semiconductor laser diode according to the present invention,

에피택설층 및 상/하부 전극이 형성된 레이저 다이오드에 있어서,In the laser diode in which the epitaxial layer and the upper and lower electrodes are formed,

상기 레이저 다이오드의 측면 상에 형성된 제 1 보호막;A first passivation film formed on a side surface of the laser diode;

상기 제 1 보호막 상에 형성된 반사막;A reflective film formed on the first passivation film;

상기 반사막 상에 형성된 제 2 보호막을 포함하는 것을 특징으로 한다.And a second protective film formed on the reflective film.

또한, 본 발명의 반도체 레이저 다이오드 제조방법은,In addition, the semiconductor laser diode manufacturing method of the present invention,

에피택설층 및 상/하부 전극이 형성된 웨이퍼를 포함하는 레이저 다이오드 제조방법에 있어서,In the laser diode manufacturing method comprising a wafer having an epitaxial layer and upper and lower electrodes,

상기 웨이퍼를 절단한 레이저 다이오드 측면 상에 제 1 보호막을 형성하는 단계;Forming a first passivation layer on a side of the laser diode cut from the wafer;

상기 제 1 보호막 상에 반사막을 형성하는 단계; 및 Forming a reflective film on the first passivation film; And

상기 반사막 상에 제 2 보호막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.And forming a second passivation film on the reflective film.

여기서, 상기 보호막은 산소 성분이 포함되지 않은 SixNy 계열의 물질이고, 상기 반사막은 저반사막 또는 고반사막이며, 상기 반사막은 Al2O3, TiO2, SiO2, Si 계열의 절연체중 어나 하나 또는 둘을 선택하여 코팅하는 것을 특징으로 한다.Here, the protective film is a Si x N y- based material that does not contain an oxygen component, the reflective film is a low reflection film or a high reflection film, the reflection film is one or two of Al 2 O 3, TiO 2 , SiO 2 , Si-based insulator It is characterized in that the coating to select.

본 발명에 의하면, 레이저 다이오드 칩바의 측면에 반사막을 사이에 두고 양측에 보호막층을 형성함으로써, 측면의 산화 방지와 반사막을 보호할 수 있는 반도체 레이저 다이오드에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor laser diode capable of protecting the side surface from oxidation and protecting the reflective film by forming protective film layers on both sides with a reflective film on the side of the laser diode chip bar.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 레이저 다이오드 칩바의 측면도이다.3 is a side view of a laser diode chip bar according to the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 웨이퍼를 준비한 후, 원하는 파장이나 기타 특성을 만족하는 에피텍셜 성장(epi growth) 공정 및 포토리소그래피(photolithography) 공정을 행한다.As shown in FIG. 3, a wafer is first prepared, followed by an epitaxial growth process and a photolithography process that satisfy desired wavelengths or other characteristics.

그리고, 상부에는 상부 전극을 형성하고, 레이저 다이오드의 전체 두께를 얇게 하기 위하여 하부를 래핑(lapping) 및 폴리싱(polishing)한 다음, 하부 전극을 형성한다.An upper electrode is formed on the upper part, and a lower electrode is formed after lapping and polishing the lower part to thin the overall thickness of the laser diode.

이어, 칩으로 분리하기 위하여 먼저 스크라이빙(scribing) 및 클리빙(cleaving) 공정으로 칩 바(chip bar)를 형성한다.Subsequently, chip bars are first formed by scribing and cleaving to separate the chips into chips.

상기와 같이 웨이퍼를 절단하여 레이저 다이오드 칩 바(200)를 형성하면, 거울면 상에 반사막을 코팅하는 공정을 진행하는데, 보통 거울면의 전면에는 저 반사 코팅막을 형성하고, 후면에는 고반사 코팅을 형성한다. When the laser diode chip bar 200 is formed by cutting the wafer as described above, a process of coating a reflective film on the mirror surface is performed. Usually, a low reflective coating film is formed on the front surface of the mirror surface, and a high reflection coating is applied on the rear surface. Form.                     

특히, 저반사막(Anti-reflection mirror)을 형성하기 위해서는 TiO2, Al2O3, SiO2와 같은 유전체 물질을 λ/4n(λ: 파장, n: 굴절율)로 광학 두께를 조절하여 저 반사율을 갖는 반사막을 형성한다.In particular, in order to form an anti-reflection mirror, a dielectric material such as TiO 2, Al 2 O 3, or SiO 2 is adjusted to an optical thickness with λ / 4n (λ: wavelength, n: refractive index) to form a reflective film having a low reflectance. .

본 발명에서는 상기 레이저 다이오드 칩바(200)의 거울면 상 전면에 반사막(220)을 형성하기 전에 제 1 보호막층(210a)을 코팅하고, 상기 제 1 보호막층(210a) 상에 상기 반사막(220)을 형성한 다음, 상기 반사막(220) 상에 제 2 보호막층(210b)을 형성한다.In the present invention, the first protective film layer 210a is coated on the mirror surface of the laser diode chip bar 200 before the reflective film 220 is formed, and the reflective film 220 is formed on the first protective film layer 210a. Next, a second passivation layer 210b is formed on the reflective film 220.

이와 같이 상기 레이저 다이오드 칩바(200)의 측면(거울면) 상에 보호막(210a), 반사막(220), 보호막(210b) 구조를 갖도록 하여 상기 칩바(200)의 측면이 대기에 노출되지 않도록 하여 산화를 방지하고, 상기 반사막(220) 상에도 보호막을 형성하여 외부로부터 반사막이 손상되지 않도록 한다.As described above, the side surface of the laser diode chip bar 200 has a structure of the protective film 210a, the reflective film 220, and the protective film 210b on the side surface (mirror surface) of the laser diode chip bar 200 so that the side surface of the chip bar 200 is not exposed to the atmosphere. And a protective film is formed on the reflective film 220 so that the reflective film is not damaged from the outside.

상기 보호막은 산소(O) 성분이 없는 SixNy 계열의 물질을 사용하여 코팅한다. The protective film is coated using a Si x N y- based material having no oxygen (O) component.

상기에서와 같이 보호막 이중층(210a, 210b)은 칩바의 측면 전방의 저반사막뿐만 아니라 후면의 고반사막에도 적용할 수 있다.As described above, the passivation layer bilayers 210a and 210b may be applied not only to the low reflection film on the front side of the chip bar but also to the high reflection film on the back surface.

또한, 이와 같이 칩바의 측면 상에 보호막, 반사막, 보호막 구조를 갖는 레이저 다이오드는 650㎚ DVD-RW 고출력 및 DVD-ROM 저 출력 레이저 다이오드, 780㎚ CD RW 고출력 레이저 다이오드, 808 ㎚ 고출력 레이저 다이오드 등에 적용 가능하다.In addition, the laser diode having a protective film, a reflective film, and a protective film structure on the side of the chip bar is applied to 650 nm DVD-RW high power and DVD-ROM low power laser diodes, 780 nm CD RW high power laser diodes, and 808 nm high power laser diodes. It is possible.

이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 레이저 다이오드 칩바의 측면에 반사막을 사이에 두고 양측에 보호막층을 형성함으로써, 측면의 산화 방지와 반사막을 보호할 수 있는 반도체 레이저 다이오드에 관한 것이다.As described in detail above, the present invention relates to a semiconductor laser diode capable of protecting the side surface from oxidation and protecting the reflective film by forming protective layers on both sides with a reflective film on the side of the laser diode chip bar.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention as claimed in the following claims.

Claims (8)

에피택설층 및 상/하부 전극이 형성된 레이저 다이오드에 있어서,In the laser diode in which the epitaxial layer and the upper and lower electrodes are formed, 상기 레이저 다이오드의 측면 상에 형성된 제 1 보호막;A first passivation film formed on a side surface of the laser diode; 상기 제 1 보호막 상에 형성된 반사막;A reflective film formed on the first passivation film; 상기 반사막 상에 형성된 제 2 보호막을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.And a second passivation film formed on the reflective film. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보호막은 산소 성분이 포함되지 않은 SixNy 계열의 물질인 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.The protective film is a laser diode, characterized in that the Si x N y- based material does not contain an oxygen component. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반사막은 TiO2, Al2O3, SiO2 중 적어도 하나를 포함하고 λ/4n(λ: 파장, n: 굴절율)의 광학 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.The reflective film comprises at least one of TiO 2 , Al 2 O 3 , SiO 2 and having an optical thickness of λ / 4n (λ: wavelength, n: refractive index). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반사막은 Al2O3, TiO2, SiO2, Si 계열의 절연체중 어느 하나 또는 둘을 선택하여 코팅하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.The reflective film is a laser diode, characterized in that the coating of any one or two of Al 2 O 3 , TiO 2 , SiO 2 , Si-based insulator. 에피택설층 및 상/하부 전극이 형성된 웨이퍼를 포함하는 레이저 다이오드 제조방법에 있어서,In the laser diode manufacturing method comprising a wafer having an epitaxial layer and upper and lower electrodes, 상기 웨이퍼를 절단한 레이저 다이오드 측면 상에 제 1 보호막을 형성하는 단계;Forming a first passivation layer on a side of the laser diode cut from the wafer; 상기 제 1 보호막 상에 반사막을 형성하는 단계; 및 Forming a reflective film on the first passivation film; And 상기 반사막 상에 제 2 보호막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 제조방법.Forming a second passivation film on the reflective film. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 보호막은 산소 성분이 포함되지 않은 SixNy 계열의 물질인 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 제조방법.The protective film is a laser diode manufacturing method, characterized in that the material of Si x N y series does not contain an oxygen component. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 반사막은 TiO2, Al2O3, SiO2 중 적어도 하나를 포함하고 λ/4n(λ: 파장, n: 굴절율)의 광학 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 제조방법.The reflective film includes at least one of TiO 2 , Al 2 O 3 , SiO 2 and has a optical thickness of λ / 4n (λ: wavelength, n: refractive index). 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 반사막은 Al2O3, TiO2, SiO2, Si 계열의 절연체중 어느 하나 또는 둘을 선택하여 코팅하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 제조방법.The reflective film is a laser diode manufacturing method characterized in that the coating of any one or two of Al 2 O 3 , TiO 2 , SiO 2 , Si-based insulator.
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