KR101348493B1 - Laser Diode Structure And Manufacturing Method Thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레이저 다이오드의 제조에 적용되는 윈도우(window) 구조의 단점을 해결하는 기술로서, 종래기술과는 다르게 양쪽 반사면에 불순물(Zn)을 제한적으로 확산시키는 방법을 선택하여 종래의 항복전압(breakdown voltage)이 2V대에서 12V대로 향상된 레이저 다이오드의 구조 및 그러한 레이저 다이오드의 제조방법을 제공할 수 있다.The present invention solves the shortcomings of the window structure applied to the fabrication of a laser diode, and unlike the prior art, by selecting a method of restricting diffusion of impurities (Zn) on both reflective surfaces, the conventional breakdown voltage ( It is possible to provide a structure of a laser diode having a breakdown voltage improved from 2V to 12V and a manufacturing method of such a laser diode.
Description
본 발명은 레이저 다이오드의 구조 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 윈도우 구조를 적용한 레이저 다이오드의 구조 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a structure of a laser diode and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a structure and a manufacturing method of a laser diode to which the window structure is applied.
본 발명은 윈도우 구조를 적용한 레이저 다이오드의 구조 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a structure of a laser diode applying the window structure and a method of manufacturing the same.
레이저 다이오드는 디스플레이(Display)용, 게임용, 통신용, 의료용, 산업용 등 다양한 분야에 응용될 수 있는 장점을 지니고 있다. 특히, 근래에는 수십에서 수백 mW급으로 동작하는 고출력제품들이 주목을 받고 있다. 하지만, 레이저 다이오드는 발진영역이 작기 때문에 동작시에 광출력 밀도가 쉽게 높아져 광흡수 영역인 반사면이 열화되는 것과 같은 광학손상(COD, Catastrophic Optical Damage)이 발생하는 단점을 지니고 있어 동작에 제약을 받게 된다. 이를 도 1에 나타내었다. 도 1을 통해서 열화가 진행됨에 따라 레이저 다이오드의 동작에 제약을 받게 됨을 알 수 있으며, 광학손상 수준을 높이는 것이 고출력 레이저 다이오드의 제작을 가능하게 함도 아울러 알 수 있다.Laser diodes have the advantage that they can be applied to various fields such as display, gaming, communication, medical, industrial. In particular, high-power products that operate in the tens to hundreds of mW class are attracting attention. However, since the laser diode has a small oscillation area, the optical output density is easily increased during operation, and thus, optical damage (COD, Catastrophic Optical Damage), such as deterioration of the reflective surface, which is a light absorption area, occurs. Will receive. This is shown in FIG. It can be seen that as the degradation progresses through FIG. 1, the operation of the laser diode is restricted, and the increase in the level of optical damage enables the fabrication of a high power laser diode.
상기에서 언급한 단점을 해결하기 위해 레이저 다이오드를 제조할 때, 불순물의 농도차를 이용한 반사면 근방의 활성층의 에너지 밴드 갭(energy band gap)을 중앙부보다 높게 하여 광 흡수를 피할 수 있는 방법이 제안되었다. 이것이 바로 윈도우 구조로서, 윈도우 구조란 도 2와 같이 레이저 다이오드의 양쪽 반사면의 에너지 밴드갭을 향상시키기 위해 일정영역에 대하여 불순물(Zn)을 활성층까지 확산 또는 주입시키는 공정을 말한다. 이러한 구조는 반사면 근방이 투명한 창(window)처럼 되기 때문에 윈도우 구조라고 하는 것이다. 하지만 윈도우 구조를 도 3과 같이 종래기술로 구현하게 되면 광학 손상에 대한 내구성은 높일 수 있지만, 반대로 항복전압은 낮아지는 단점을 갖게 된다. 이를 표 1에 나타내었다. 표 1은 동일한 레이저 다이오드에 대하여 윈도우 구조 적용 유무에 따라 광학 손상 레벨(level) 및 항복전압에 대해 실험한 결과이다. 표1을 통해 윈도우 구조를 적용한 레이저 다이오드의 광학 손상 레벨은 그렇지 않은 레이저 다이오드의 광학 손상 레벨에 비해 약 3.1배 증가하였지만 항복전압은 약 1/7 수준밖에 되지 않는다는 것을 실험적으로 알 수 있다.In order to solve the above-mentioned disadvantages, a method of avoiding light absorption by fabricating a laser diode higher than the central portion has an energy band gap of the active layer near the reflection surface using a concentration difference of impurities. It became. This is a window structure, which refers to a process of diffusing or injecting impurities (Zn) to an active layer in a predetermined region in order to improve energy band gaps of both reflective surfaces of the laser diode as shown in FIG. 2. Such a structure is called a window structure because the vicinity of the reflecting surface becomes a transparent window. However, if the window structure is implemented in the prior art as shown in FIG. 3, durability against optical damage may be increased, but the breakdown voltage may be lowered. This is shown in Table 1. Table 1 shows the results of the optical damage level and breakdown voltage of the same laser diode depending on the window structure. From Table 1, it can be seen experimentally that the breakdown voltage is only about 1/7, although the optical damage level of the laser diode to which the window structure is applied is increased about 3.1 times compared to the optical damage level of the other laser diode.
[mW]Optical damage level
[mW]
[V]Breakdown voltage
[V]
항복전압(Breakdown Voltage)이란 도 2와 같이 P-N 접합에 역방향전압을 인가할 경우, 미세한 누설전류(Leakage Current)만 발생하다가 특정 전압에서 급격하게 전류가 증가하는 다이오드의 전류-전압특성이다. 이러한 항복현상은 2가지로 나눌 수 있는데, 첫째는 애벌랜치항복(Avalanche Breakdown)이고 둘째는 제너항복(Zener Breakdown)이다. Breakdown voltage is a current-voltage characteristic of a diode in which only a small leakage current occurs and a current rapidly increases at a specific voltage when a reverse voltage is applied to a P-N junction as shown in FIG. 2. These yields can be divided into two categories: firstly, Avalanche Breakdown and secondly, Zener Breakdown.
윈도우 공정을 적용했을 때 항복전압이 낮아지는 현상은, 제너항복으로 설명할 수 있다. 윈도우 공정으로 인하여 불순물의 농도가 높아지면 P-N 접합에서 공핍영역(Depletion Region)은 좁아지게 되고 가전자대의 에너지가 전도대의 에너지와 같게 되는 터널효과(Tunnel Effect)가 발생하여 가전자대로부터 전도대로 전자가 이동하는 확률이 커짐으로써 낮은 전압에서도 전류가 흐르게 되는 것이다. 즉, 반사면 전체영역에 불순물을 확산시킴으로써 터널효과는 반사면 전체에서 일어나며 결과적으로 윈도우 구조를 적용한 레이저 다이오드의 낮은 항복전압을 갖게 되는 것이다.The phenomenon that the breakdown voltage decreases when the window process is applied can be explained by Zener breakdown. As the impurity concentration increases due to the window process, the depletion region becomes narrow in the PN junction and the tunnel effect occurs where the valence band energy becomes the energy of the conduction band. As the probability of movement increases, current flows even at low voltages. In other words, by diffusing impurities in the entire reflecting surface, the tunnel effect occurs in the entire reflecting surface, and as a result, the breakdown voltage of the laser diode to which the window structure is applied is obtained.
본 발명자들은 이를 해결하고자 윈도우 공정을 제어할 수 있는 방법을 발견하고 본 발명을 완성하였다.
The present inventors have found a way to control the window process to solve this problem and completed the present invention.
본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하고자 윈도우 구조를 적용한 레이저 다이오드의 항복전압을 향상시킬 수 있는 레이저 다이오드 구조 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.The present invention is to provide a laser diode structure and a method of manufacturing the same that can improve the breakdown voltage of the laser diode to which the window structure is applied to solve the problems of the prior art.
본 발명은, 윈도우 구조를 적용한 레이저 다이오드에 있어서, 항복전압이 향상될 수 있도록 활성층의 일부 영역에만 제한적으로 불순물을 확산시키며,
전류주입 영역과 그 주변부에 ZnSiO2 층을 구비하고, 상기 전류주입 영역을 제외한 주변부는 불순물 확산차단층을 구비하며,
불순물 확산영역의 폭 X가 다음 부등식을 만족하고, X와 Y의 중심은 일치하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드를 제공할 수 있다.
Y≤X≤2Y
(X: 불순물확산 영역의 폭, Y: 전류주입 영역의 폭)
또한, 본 발명은, 상기에서 , 상기 활성층에 불순물을 확산시키기 위하여, 전류주입 영역과 그 주변부에 300 내지 700 Å 두께의 ZnSiO2 층을 구비되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드를 제공할 수 있다.
According to the present invention, in the laser diode to which the window structure is applied, impurities are limited to only a part of the active layer so that the breakdown voltage can be improved.
ZnSiO 2 layer is provided in the current injection region and the periphery thereof, and the periphery except the current injection region includes an impurity diffusion blocking layer,
A laser diode can be provided in which the width X of the impurity diffusion region satisfies the following inequality, and the centers of X and Y coincide.
Y≤X≤2Y
(X: width of impurity diffusion region, Y: width of current injection region)
In addition, the present invention, in order to diffuse the impurities in the active layer, it is possible to provide a laser diode comprising a ZnSiO 2 layer having a thickness of 300 to 700 kHz in the current injection region and the periphery thereof.
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또한, 본 발명은 MOCVD(metal organic chemical vapor deposition)를 이용하여 n-GaAs 기판 위에,In addition, the present invention on the n-GaAs substrate using metal organic chemical vapor deposition (MOCVD),
n-GaAs 버퍼층;n-GaAs buffer layer;
n-AlGaInP 클래드층;n-AlGaInP clad layer;
GaInP 층 위에 AlGaInP 층이 교대로 반복 적층된 다중 양자우물 (multi quantum well) 활성층;A multi quantum well active layer in which AlGaInP layers are alternately repeatedly stacked on a GaInP layer;
p-AlGaInP 클래드층;p-AlGaInP cladding layer;
p-GaInP 식각 정지층;p-GaInP etch stop layer;
p-AlGaInP 클래드층;p-AlGaInP cladding layer;
p-GaInP 콘택트층;p-GaInP contact layer;
p-GaAs 캡층을 순차적으로 성장시키는 제1단계:First step of sequentially growing the p-GaAs cap layer:
PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)와 포토 리소그래피 방법과 건식식각법 및 습식식각(wet etch)법을 이용하여 전류주입 영역을 형성하는 제2단계:The second step of forming a current injection region using plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), photolithography, dry etching and wet etch:
포토 리소그래피 방법과 습식식각법을 이용하여 p-GaAs 캡층을 제거하는 제3단계:Third step of removing p-GaAs cap layer using photolithography method and wet etching method:
PECVD와 포토 리소그래피 방법 및 건식식각 방법과 스퍼터(sputter)를 이용하여 ZnSiO2를 증착 및 식각하는 제4단계:4th step of depositing and etching ZnSiO 2 using PECVD, photolithography method, dry etching method and sputter:
RTA(rapid thermal annealing)를 이용하여 불순물(Zn)을 확산시키는 제5단계:A fifth step of diffusing impurities (Zn) using rapid thermal annealing (RTA):
PECVD와 포토 리소그래피 방법과 건식식각법 이용하여 전류제한 영역을 형성하는 제6단계:Step 6: forming a current confined region using PECVD, photolithography and dry etching:
포토 리소그래피 방법과 전자 빔(e-beam) 증착기를 이용하여 p-형 전극으로서 Ti, Pt, Au를 순서대로 증착하는 제7단계:A seventh step of sequentially depositing Ti, Pt and Au as p-type electrodes using a photolithography method and an electron beam evaporator:
랩핑(lapping)과 폴리싱(polishing)을 이용하여 n-GaAs 기판을 연마하는 제8단계:Eighth Step of Polishing n-GaAs Substrate Using Lapping and Polishing:
n-형 전극으로서 AuGe, Ni, Au를 순서대로 증착하는 제9단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법을 제공할 수 있다.It is possible to provide a method for manufacturing a laser diode comprising the ninth step of depositing AuGe, Ni, and Au in order as an n-type electrode.
또한, 본 발명은 제4단계에서, 불순물의 확산을 활성층의 일부 영역으로 제한하기 위해, PECVD를 이용하여 SiO2를 증착한 후, 포토리소그래피 방법으로 포토레지스트를 제거하되, 현상시간을 30~60 초로 하여 상기 포토레지스트의 일부가 잔류하게 하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법을 제공할 수 있다.In addition, in the fourth step, in order to limit the diffusion of impurities to a part of the active layer, SiO 2 is deposited by PECVD, and then the photoresist is removed by a photolithography method. It is possible to provide a method for manufacturing a laser diode characterized in that a portion of the photoresist remains as a second.
또한, 본 발명은 제4단계에서, 현상 후 SiO2 마스크를 건식식각(dry etch)법을 이용하여 전류주입 영역 상단부에서만 제거하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법을 제공할 수 있다.In addition, in the fourth step, the present invention may provide a method of manufacturing a laser diode, wherein after the development, the SiO 2 mask is removed only at the upper end of the current injection region by using a dry etch method.
또한, 본 발명은 제4단계에서, 불순물의 확산을 활성층의 일부 영역으로 제한하기 위해, 불순물을 확산하는 ZnSiO2층을 300~700Å의 두께로 증착하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법을 제공할 수 있다.In another aspect, the present invention provides a method for manufacturing a laser diode, characterized in that for depositing the impurity diffusion ZnSiO 2 layer to a thickness of 300 ~ 700Å in a fourth step, to limit the diffusion of impurities to a portion of the active layer. can do.
또한, 본 발명은 불순물 확산영역의 폭 X가 다음 부등식을 만족하고, X와 Y의 중심은 일치하도록, Further, in the present invention, the width X of the impurity diffusion region satisfies the following inequality, and the centers of X and Y coincide with each other.
Y≤X≤2YY≤X≤2Y
(X: 불순물확산 영역의 폭, Y: 전류주입 영역의 폭)(X: width of impurity diffusion region, Y: width of current injection region)
ZnSiO2층을 적층한 후, 500~600℃의 온도범위에서 확산 열처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법을 제공할 수 있다.After laminating the ZnSiO 2 layer, it is possible to provide a method of manufacturing a laser diode, characterized in that to perform a diffusion heat treatment in a temperature range of 500 ~ 600 ℃.
또한, 본 발명은 상기 열처리는 10분~30분 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법을 제공할 수 있다.
In addition, the present invention may provide a method for manufacturing a laser diode, characterized in that the heat treatment is performed for 10 minutes to 30 minutes.
본 발명에 따르면, 윈도우 구조를 적용하는 레이저 다이오드를 제조함에 있어 제너항복(터널효과)으로 인해 항복전압이 저하되는 현상을 해결할 수 있다.According to the present invention, it is possible to solve a phenomenon in which the breakdown voltage is lowered due to zener breakdown (tunnel effect) in manufacturing a laser diode applying the window structure.
도 1은 일반적인 레이저 다이오드의 광학손상 진행에 따른 전류-광출력 특성을 보여주는 그래프.
도 2는 일반적인 윈도우 구조를 적용한 레이저 다이오드의 구조를 나타낸 도해도.
도 3은 일반적인 항복전압을 보여주는 전압-전류 그래프.
도 4는 본 실시예에 따라 제작된 레이저 다이오드의 층상 단면도.
도 5는 본 실시예에 따라 제작된 레이저 다이오드의 MOCVD 제조 단계를 나타내는 층상 단면도.
도 6은 본 실시예에 따라 제작된 레이저 다이오드의 전류주입영역을 형성한 층상 단면도.
도 7은 본 실시예에 따라 제작된 레이저 다이오드의 p-GaAs 캡층을 제거한 층상 단면도.
도 8a 및 8b는 본 실시예에 따라 제작된 레이저 다이오드의 PR 마스크를 제거하기 위한 현상 후 층상 단면도.
도 9a 및 9b는 본 실시예에 따라 제작된 레이저 다이오드의 ZnSiO2를 증착하기 위한 SiO2 마스크를 제거한 후 층상단면도.
도 10은 본 실시예에 따라 제작된 레이저 다이오드의 ZnSiO2 증착 후 층상 단면도.
도 11은 본 실시예에 따라 제작된 레이저 다이오드의 ZnSiO2 확산 후 층상 단면도.
도 12는 본 실시예에 따라 제작된 레이저 다이오드의 전류제한 영역, 연마 및 전극형성 공정 후의 층상 단면도.
도 13은 종래기술에 따라 윈도우 구조를 적용하여 제작된 레이저 다이오드의 불순물 확산 영역을 보여주는 주사전자현미경 촬영 사진.
도 14는 본 실시예에 따라 윈도우 구조를 적용하여 제작된 레이저 다이오드의 불순물 확산 영역을 보여주는 주사전자현미경 촬영 사진.1 is a graph showing the current-light output characteristics according to the optical damage progress of a typical laser diode.
2 is a diagram showing the structure of a laser diode to which a general window structure is applied.
3 is a voltage-current graph showing a typical breakdown voltage.
4 is a layered cross-sectional view of a laser diode fabricated in accordance with this embodiment.
Fig. 5 is a layered sectional view showing a MOCVD manufacturing step of a laser diode fabricated in accordance with this embodiment.
6 is a layered cross-sectional view of forming a current injection region of a laser diode fabricated in accordance with this embodiment.
7 is a layered cross-sectional view of a p-GaAs cap layer of a laser diode fabricated in accordance with this embodiment.
8A and 8B are layered cross-sectional views after development for removing a PR mask of a laser diode fabricated in accordance with this embodiment.
9A and 9B are layered cross-sectional views after removing a SiO 2 mask for depositing ZnSiO 2 of a laser diode fabricated in accordance with this embodiment.
10 is a layered cross-sectional view after ZnSiO 2 deposition of a laser diode manufactured according to the present embodiment.
11 is a layered cross-sectional view after ZnSiO 2 diffusion of a laser diode fabricated in accordance with this embodiment.
Fig. 12 is a layered cross sectional view after current limiting region, polishing and electrode forming process of a laser diode fabricated in accordance with this embodiment.
FIG. 13 is a scanning electron microscope photograph showing an impurity diffusion region of a laser diode fabricated by applying a window structure according to the prior art. FIG.
14 is a scanning electron microscope photograph showing the impurity diffusion region of the laser diode fabricated by applying the window structure according to the present embodiment.
이하에서는 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 레이저 다이오드 구조 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of a laser diode structure and a manufacturing method according to the present invention as described above will be described in detail.
실시예 : 680 nm 레이저 다이오드의 제작
Example: Fabrication of 680 nm Laser Diode
1) MOCVD를 이용하여 n-GaAs 기판(110) 위에 n-GaAs 버퍼(120) 0.5μm, n-(Al0.80Ga0.20)0.51In0.49P 클래드층(130) 2.0μm, GaInP 층 위에 AlGaInP 층이 교대로 반복 적층된 GaInP/AlGaInP 다중 양자우물 (Multi Quantum Well) 활성층(140), p-(Al0.80Ga0.20)0.51In0.49P 클래드층(150) 0.3μm, p-Ga51In0.49P 식각정지층(160) 90Å, p-(Al0.70Ga0.30)0.51In0.49P 클래드층(170) 1.0μm, p-Ga51In0.49P 콘택트 층(180) 0.05μm, p-GaAs 캡층(190) 0.3μm를 순차적으로 성장시켜 도 5와 같은 상태로 제작한다(도 5 참조).
1) 0.5 μm of n-
2-1) PECVD를 이용하여 SiO2 0.6μm를 증착한 후 포토 리소그래피 방법을 이용하여 전류주입 영역을 형성할 영역 위에 SiO2 식각 마스크(200)를 형성한다.2-1) After depositing 0.6 μm of SiO 2 using PECVD, an SiO 2 etching mask 200 is formed on the region where the current injection region is to be formed using a photolithography method.
2-2) ICP(inductively coupled plasma)와 염산용액을 이용하여 식각 정지층(160)까지 식각하여 전류주입 영역을 형성한다(도 6 참조).2-2) The current injection region is formed by etching up to the
3) 포토 리소그래피 방법과 황산용액을 이용하여 p-GaAs 캡층(190) 0.3μm를 제거한다(도 7 참조).3) 0.3 μm of the p-
4-1) PECVD를 이용하여 SiO2 0.3μm를 증착(도 8a 참조)한 후 포토 리소그래피 방법을 이용하여 PR(photo resist)을 제거한다. 이때, 현상은 30~60 초의 시간범위에서, 바람직하게는 45 초를 수행하여, 도 8b 에서와 같이 PR의 일부분만 제거되고 일부분은 잔류하게 한다. 4-1) After deposition of 0.3 μm of SiO 2 using PECVD (see FIG. 8A), photoresist is removed using a photolithography method. At this time, the development is performed in a time range of 30 to 60 seconds, preferably 45 seconds, so that only a part of the PR is removed and a part remains as shown in FIG. 8B.
4-2) 건식식각 장비인 RIE (Reactive Ion Etcher)를 이용하여 SiO2 0.3μm를 식각한다(도 9a 및 도 9b 참조).4-2) Etch 0.3 μm of SiO 2 using RIE (Reactive Ion Etcher), which is a dry etching equipment (see FIGS. 9A and 9B).
4-3) 잔류하는 PR을 모두 현상으로 제거하고, 스퍼터(sputter)를 이용하여 ZnSiO2를 300~700Å의 두께범위에서, 바람직하게는 500Å을 증착한다(도 10 참조).4-3) All the remaining PRs are removed by development, and ZnSiO 2 is preferably deposited in a thickness range of 300 to 700 GPa, preferably 500 GPa using a sputter (see FIG. 10).
5) RTA(rapid thermal annealing)를 이용하여 불순물(Zn)을 500~600℃의 온도범위와 10분~30분의 시간범위에서, 바람직하게는 550℃근처에서 20분 정도 확산 열처리를 수행한다(도 11 참조). 상기 RTA 공정 온도와 시간의 제어로 불순물(Zn)은 활성층(140) 깊이까지 확산 될 수 있으며, SiO2가 잔류하는 영역(수평 방향)에서는 불순물(Zn)이 확산 될 수 없고, 의도하고자 하는 영역에만 불순물(Zn)이 확산된다.5) The diffusion thermal annealing (RTA) is used to conduct diffusion heat treatment of impurities (Zn) in a temperature range of 500 to 600 ° C. and a time range of 10 to 30 minutes, preferably at about 550 ° C. for about 20 minutes ( See FIG. 11). The impurity (Zn) can be diffused to the depth of the
6) PECVD를 이용하여 Si3N4 0.12μm를 증착한 후 포토 리소그래피 방법을 거쳐 전류주입 영역 이외의 Si3N4를 식각하여 전류제한 영역을 형성한다(도 12 참조).6) After depositing 0.12 μm of Si 3 N 4 using PECVD, a current limiting region is formed by etching Si 3 N 4 other than the current injection region through a photolithography method (see FIG. 12).
7) 포토 리소그래피 방법과 전자 빔(e-beam) 증착기를 이용하여 p-형 전극(240)으로서 Ti, Pt, Au를 순서대로 300Å, 600Å, 10,000Å을 증착한다(도 12 참조).7) Ti, Pt, and Au are sequentially deposited to 300, 600, and 10,000 Hz as the p-
8) 랩핑(lapping)과 폴리싱(polishing)을 이용하여 n-GaAs 기판을 100μm까지 연마한다(도 12 참조).8) The n-GaAs substrate is polished to 100 μm using lapping and polishing (see FIG. 12).
9) n-형 전극(250)으로서 AuGe, Ni, Au를 순서대로 800Å, 200Å, 2,500Å 두께로 증착한다(도 12 참조).
9) As the n-
본 실시예의 상기 방법에 따라 제작된 레이저 다이오드의 주사전자현미경 촬영 사진을 도 14에 나타내었으며, 아울러 종래기술로 제작된 레이저 다이오드의 주사전자현미경 촬영 사진을 도 13에 나타내어 상호비교가 가능하도록 하였다. 도 13과 비교하였을 때, 도 14로부터 불순물의 확산영역이 제한되었음을 알 수 있으며, 더불어 상기에 제시하였던 Y≤X≤2Y 라는 부등식도 만족함을 알 수 있다.The scanning electron microscope photograph of the laser diode manufactured according to the method of the present embodiment is shown in FIG. 14, and the scanning electron microscope photograph of the laser diode manufactured according to the prior art is shown in FIG. 13 to enable mutual comparison. Compared with FIG. 13, it can be seen from FIG. 14 that the diffusion region of impurities is limited, and in addition, the inequality of Y ≦ X ≦ 2Y presented above is also satisfied.
표 2에서는 본 실시예에 따라 제조한 레이저 다이오드의 전기광학적 특성을 종래기술로 제조한 레이저 다이오드와 비교하여 나타내었다. 표 2로부터 항복전압이 2V대에서 12V대로 향상되었음을 알 수 있다. 특히, 다른 특성이 저하되는 것은 발견되지 않았으며 오로지 항복전압만 두드러지게 향상되었음을 알 수 있다.Table 2 shows the electro-optical characteristics of the laser diode manufactured according to the present embodiment in comparison with the laser diode manufactured according to the prior art. It can be seen from Table 2 that the breakdown voltage has improved from 2V to 12V. In particular, no other deterioration was found and only breakdown voltage was significantly improved.
결과적으로 본 실시예에 따라 윈도우 구조를 적용하여 레이저 다이오드를 제작하면 광학손상과 항복전압이 모두 향상된 제품을 얻을 수 있어 고객의 다양한 요구조건에 만족할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.As a result, when the laser diode is fabricated by applying the window structure according to the present embodiment, it is possible to obtain a product having improved optical damage and breakdown voltage, and thus it is possible to expect an effect that can satisfy various requirements of customers.
[mA]Threshold current
[mA]
[mA]Operating current
[mA]
[V]Operating voltage
[V]
[mW]Optical damage
[mW]
[V]Breakdown voltage
[V]
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.The rights of the present invention are not limited to the embodiments described above, but are defined by the claims, and those skilled in the art can make various modifications and adaptations within the scope of the claims. It is self-evident.
110: n-GaAs 기판 120: n-GaAs 버퍼(120)
130: n-(Al0.80Ga0.20)0.51In0.49P 클래드층
140: 다중 양자우물 (Multi Quantum Well) 활성층
150: p-(Al0.80Ga0.20)0.51In0.49P 클래드층
160: p-Ga51In0.49P 식각정지층
170: p-(Al0.70Ga0.30)0.51In0.49P 클래드층
180: p-Ga51In0.49P 콘택트 층
190: p-GaAs 캡층
200: SiO2 식각 마스크
240: p-형 전극
250: n-형 전극110: n-GaAs substrate 120: n-
130: n- (Al 0.80 Ga 0.20 ) 0.5 1In 0.49 P Clad Layer
140: multi quantum well active layer
150: p- (Al 0.80 Ga 0.20 ) 0.51 In 0.49 P Clad Layer
160: p-Ga 51 In 0.49 P etch stop layer
170: p- (Al 0.70 Ga 0.30 ) 0.51 In 0.49 P Clad Layer
180: p-Ga 51 In 0.49 P Contact Layer
190: p-GaAs cap layer
200: SiO 2 etching mask
240: p-type electrode
250: n-type electrode
Claims (9)
전류주입 영역과 그 주변부에 ZnSiO2 층을 구비하고, 상기 전류주입 영역을 제외한 주변부는 불순물 확산차단층을 구비하며,
불순물 확산영역의 폭 X가 다음 부등식을 만족하고, X와 Y의 중심은 일치하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
Y≤X≤2Y
(X: 불순물확산 영역의 폭, Y: 전류주입 영역의 폭)In the laser diode to which the window structure is applied, impurities are diffused only to a part of the active layer so that the breakdown voltage can be improved.
ZnSiO 2 layer is provided in the current injection region and the periphery thereof, and the periphery except the current injection region includes an impurity diffusion blocking layer,
The width X of the impurity diffusion region satisfies the following inequality, and the centers of X and Y coincide.
Y≤X≤2Y
(X: width of impurity diffusion region, Y: width of current injection region)
n-GaAs 버퍼층;
n-AlGaInP 클래드층;
GaInP 층 위에 AlGaInP 층이 교대로 반복 적층된 다중 양자우물 (multi quantum well) 활성층;
p-AlGaInP 클래드층;
p-GaInP 식각 정지층;
p-AlGaInP 클래드층;
p-GaInP 콘택트층;
p-GaAs 캡층을 순차적으로 성장시키는 제1단계:
PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)와 포토 리소그래피 방법과 건식식각법 및 습식식각(wet etch)법을 이용하여 전류주입 영역을 형성하는 제2단계:
포토 리소그래피 방법과 습식식각법을 이용하여 p-GaAs 캡층을 제거하는 제3단계:
PECVD와 포토 리소그래피 방법 및 건식식각 방법과 스퍼터(sputter)를 이용하여 ZnSiO2를 증착 및 식각하는 제4단계:
RTA(rapid thermal annealing)를 이용하여 불순물(Zn)을 확산시키는 제5단계:
PECVD와 포토 리소그래피 방법과 건식식각법 이용하여 전류제한 영역을 형성하는 제6단계:
포토 리소그래피 방법과 전자 빔(e-beam) 증착기를 이용하여 p-형 전극으로서 Ti, Pt, Au를 순서대로 증착하는 제7단계:
랩핑(lapping)과 폴리싱(polishing)을 이용하여 n-GaAs 기판을 연마하는 제8단계:
n-형 전극으로서 AuGe, Ni, Au를 순서대로 증착하는 제9단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법.On an n-GaAs substrate using metal organic chemical vapor deposition (MOCVD),
n-GaAs buffer layer;
n-AlGaInP clad layer;
A multi quantum well active layer in which AlGaInP layers are alternately repeatedly stacked on a GaInP layer;
p-AlGaInP cladding layer;
p-GaInP etch stop layer;
p-AlGaInP cladding layer;
p-GaInP contact layer;
First step of sequentially growing the p-GaAs cap layer:
The second step of forming a current injection region using plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), photolithography, dry etching and wet etch:
Third step of removing p-GaAs cap layer using photolithography method and wet etching method:
4th step of depositing and etching ZnSiO 2 using PECVD, photolithography method, dry etching method and sputter:
A fifth step of diffusing impurities (Zn) using rapid thermal annealing (RTA):
Step 6: forming a current confined region using PECVD, photolithography and dry etching:
A seventh step of sequentially depositing Ti, Pt and Au as p-type electrodes using a photolithography method and an electron beam evaporator:
Eighth Step of Polishing n-GaAs Substrate Using Lapping and Polishing:
and a ninth step of sequentially depositing AuGe, Ni, and Au as an n-type electrode.
Y≤X≤2Y
(X: 불순물확산 영역의 폭, Y: 전류주입 영역의 폭)
ZnSiO2층을 적층한 후, 500~600℃의 온도범위에서 확산 열처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법.The method of claim 5, wherein the width X of the impurity diffusion region satisfies the following inequality, and the centers of X and Y coincide with each other:
Y≤X≤2Y
(X: width of impurity diffusion region, Y: width of current injection region)
After laminating the ZnSiO 2 layer, the method of manufacturing a laser diode characterized in that to perform a diffusion heat treatment at a temperature range of 500 ~ 600 ℃.
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