KR101424405B1 - 나노포러스 클래딩층을 구비한 레이저 다이오드 및 그 제조방법 - Google Patents

나노포러스 클래딩층을 구비한 레이저 다이오드 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

나노포러스 클래딩층을 구비한 레이저 다이오드 및 그 제조방법이 제공된다. 활성층의 상부 및 하부에 적어도 어느 한쪽에 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들(pores)을 포함하는 나노포러스 클래딩층을 형성한다. 상기 나노포러스 클래딩층의 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 가지는 나노포러스 GaN층은 산화공정을 통해 절연막으로 개질될 수 있다. 다수의 포어들을 가진 나노포러스 GaN층 또는 나노포러스 GaN층이 개질된 절연막을 통해 결정성의 저하 없이 광속박을 향상시킬 수 있으며, 이에 레이저 다이오드의 단일측면모드 동작유지가 용이해질 수 있다. 제1 전극의 면적을 증가시킬 수 있고, 저항이 큰 AlGaN이 제거되어 소자저항을 감소시킬 수 있다. 또한, 나노포러스 클래딩층의 나노포러스 GaN층이 절연막으로 형성되면서 광모드 영역과 전류주입 영역을 일치시킬 수 있고, 누설 전류의 감소로 레이저의 동작전류를 감소시킬 수 있다.

Description

나노포러스 클래딩층을 구비한 레이저 다이오드 및 그 제조방법{LASER DIODE HAVING NANOPOROUS CLADDING LAYER AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 나노포러스 클래딩층을 구비한 레이저 다이오드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광속박을 위하여 활성층 상부 및 하부에 적어도 어느 한쪽에 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 포함하는 나노포러스 클래딩층을 구비한 레이저 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
GaN계 레이저 다이오드는 대용량 정보저장 장치와 컬러 프린터 등에 적용하기 위해 개발되어 사용 중에 있고, 근래에는 이것을 이용한 여러 가지 새로운 응용들이 시도되고 있다. GaN계 레이저 다이오드의 구조설계에 있어 매우 중요한 내용 중의 하나는 광 도파로의 설계이다. 도파로란, 빛의 속박에 의해 레이저의 내부 손실을 줄여주는 구조를 말하며, 빛의 속박은 통상적으로 굴절률이 높은 물질에서 굴절률이 낮은 물질로 광이 입사될 때 발생하는 전반사의 원리이다. 이에, 활성층 주위에 활성층보다 굴절률이 낮은 클래딩층을 성장함으로써 광속박을 할 수 있다.
도 1은 종래기술의 GaN계 레이저 다이오드의 구조를 나타낸 단면도로, 활성층(40)의 상부 및 하부에 굴절률이 낮은 클래딩층으로 각각 p-AlGaN층(35)과 n-AlGaN층(30)을 구성한다. AlGaN층의 두께가 증가하거나 Al의 분율이 증가하는 경우, 광속박이 증가하여 레이저의 모드 광이득이 향상될 수 있다.
그러나, AlGaN은 격자부정합이 매우 큰 물질이므로, Al의 조성을 증가시키면 격자부정합이 심화될 수 있으며, AlGaN층의 두께를 증가시키면, 격자부정합에 기인한 응력(strain) 축적에 의해 결정성이 저하되는 문제점이 있다. 이러한 AlGaN의 특성 때문에 보통 Al조성이 6% ~ 10%인 AlGaN을 n형 및 p형 클래딩층으로 사용하며 이를 각각 400nm~800nm두께로 성장하는데, 이 값은 AlGaN의 인장응력에 의한 크랙(Crack)이 생성되기 직전의 조건으로 소자구조는 최적화되지만, 광속박의 효율은 줄어들 수 있다. 광속박의 효율을 높이고자 상기의 조건을 충족하지 않은 경우에, 레이저 다이오드 구조 내의 결합형성, 인장응력으로 인한 웨이퍼의 휨 현상 및 이로 인한 리소그라피 등의 공정에서 수율이 낮아지는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 광속박을 위한 클래딩층으로 AlGaN이 아닌 나노포러스 클래딩층을 구비함으로써 AlGaN사용시의 기존의 문제점을 해결하여 결정성의 저하 없이 광속박을 향상시키고자 한다.
또한, 나노포러스 클래딩층을 산화하여 절연막으로 형성하면서 우수한 전류-전압 특성을 가진 레이저 다이오드를 제조하고자 한다.
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은, 기판 상에 형성된 제1 n-GaN층, 상기 제1 n-GaN층 상에 형성된 활성층, 상기 활성층 상에 형성된 p-GaN층, 상기 p-GaN층 상에 형성된 제1 전극, 상기 제1 n-GaN층 상부의 노출된 선택영역에 형성된 제2 전극 및 상기 제1 n-GaN층과 상기 활성층 사이에 형성된 제1 나노포러스 클래딩층을 포함하고, 상기 제1 나노포러스 클래딩층은 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 측면은 기판 상에 제1 n-GaN층을 형성하는 단계, 상기 제1 n-GaN층 상에 제2 n-GaN층을 형성하는 단계, 상기 제2 n-GaN층 상에 활성층을 형성하는 단계, 상기 활성층 상에 p-GaN층을 형성하는 단계, 상기 제1 n-GaN층의 표면 일부가 노출되도록 메사식각하여 상기 제2 n-GaN층의 측면을 노출시키는 단계, 상기 제2 n-GaN층에 대한 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 포함하는 제1 나노포러스 클래딩층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 결정성의 저하 없이 광속박을 향상시킬 수 있으며, 이에 레이저 다이오드의 단일측면모드 동작유지가 용이해진다. 제1 전극의 면적을 증가시킬 수 있고, 저항이 큰 AlGaN이 제거되어 소자저항을 감소시킬 수 있다.
또한, 나노포러스 클래딩층이 절연막으로 형성되면서 광모드 영역과 전류주입 영역을 일치시킬 수 있고, 누설 전류의 감소로 레이저의 동작전류를 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래기술의 GaN계 레이저 다이오드의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노포러스 클래딩층을 구비한 레이저 다이오드의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노포러스 클래딩층을 구비한 레이저 다이오드의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나노포러스 클래딩층을 구비한 레이저 다이오드의 단면도이다.
도 5는 상기 도 4의 나노포러스 클래딩층을 구비한 레이저 다이오드의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
나노포러스 클래딩층을 구비한 레이저 다이오드
본 발명의 일 측면은 기판 상에 형성된 제1 n-GaN층, 상기 제1 n-GaN층 상에 형성된 활성층, 상기 활성층 상에 형성된 p-GaN층, 상기 p-GaN층 상에 형성된 제1 전극, 상기 제1 n-GaN층 상부의 노출된 영역에 형성된 제2 전극 및 상기 제1 n-GaN층과 상기 활성층 사이에 형성된 제1 나노포러스 클래딩층을 포함하고, 상기 제1 나노포러스 클래딩층은 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드를 제공한다.
상기 기판은 GaN계 반도체층인 경우 보통 격자상수가 유사한 사파이어(Al2O3)를 사용할 수 있으며, 이외에 Si, GaAs, SiC 또는 GaN 기판일 수도 있다. 예컨대, 상기 기판은 GaN계 반도체층의 성장이 유도될 수 있는 종류라면 특별한 한정이 없다 할 것이다.
상기 n-GaN층은 n형 불순물이 도핑된 GaN층으로서, 상기 활성층에 전자를 공급할 수 있다. 상기 n-GaN층은 제1 n-GaN층, 제2 n-GaN층, 제3 n-GaN층으로 나뉘어서 배치될 수 있고, 각각의 층의 도핑농도는 다를 수도 있다.
상기 활성층은 p형 반도체를 거쳐 유입되는 정공과 n형 반도체를 거쳐 유입되는 전자가 결합하여 발광을 활성화시키는 층으로서, GaN계 레이저 다이오드에서는 n-GaN층 및 p-GaN층의 에너지 밴드갭보다 적은 에너지 밴드 갭을 갖는 물질인 InGaN계 화합물 반도체, AlGaN계 화합물 반도체 또는 InAlGaN계 화합물 반도체를 이용하여 형성할 수 있다. 즉, 상기 활성층은 InxAlyGa1 -x-yN(0≤x<1, 0≤y<1 그리고 0≤x+y<1)인 다중양자우물(multi-quantum well, MQW)구조 또는 단일양자우물 구조를 가질 수 있다.
상기 p-GaN층은 p형 불순물이 도핑된 GaN 층으로서, 상기 활성층에 정공을 공급할 수 있다.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 낮은 접촉저항과 광 반사성이 우수한 도전 물질을 얻기 위하여 팔라듐(Pd), 로듐(Rh), 백금(Pt), 탄탈륨(Ta), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 금(Au) 및 티타늄(Ti) 중의 적어도 어느 하나 또는 이들 금속의 합금을 증착할 수 있다. 상기 제2 전극은 기판 상에 형성된 제1 n-GaN층 상에 노출된 영역에 증착할 수 있다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 좀 더 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노포러스 클래딩층을 구비한 레이저 다이오드의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노포러스 클래딩층을 구비한 레이저 다이오드는 기판(100) 상에 형성된 제1 n-GaN층(200), 상기 제1 n-GaN층(200) 상에 형성된 활성층(400), 상기 제1 n-GaN층(200) 및 상기 활성층(400) 사이에 형성된 제1 나노포러스 클래딩층(300), 상기 활성층(400) 상에 형성된 p-GaN층(500), 상기 p-GaN층(500) 상에 형성된 제1 전극(600) 및 제1 n-GaN층(200) 상의 노출된 영역에 형성된 제2 전극(700)을 가진다.
상기 제1 나노포러스 클래딩층은 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들(pores)을 포함한다.
즉, 상기 활성층(400) 하부에는 상기 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들(pores)을 포함하는 상기 제1 나노포러스 클래딩층(300)이 구비되고, 상기 활성층(400) 상에는 상기 p-GaN층(500)이 구비된다. 다만, 실시의 형태에 따라서, 활성층(400)과 상기 p-GaN층(500) 사이에는 p-AlGaN층(450)이 더 구비될 수 있다.
상기 제1 나노포러스 클래딩층(300)은 동일 레이어(layer) 상에 형성된 상기 n-GaN층의 전기화학적 식각이 수행되지 않은 제2 n-GaN층(301) 및 상기 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들(pores)을 갖는 제1 나노포러스 GaN층(302)를 가진다. 상기 제2 n-GaN층(301)의 도판트 농도는 상기 제1 나노포러스 GaN층(302)의 도판트 농도보다 높다. 즉, 상기 제1 나노포러스 클래딩층(300)의 중심 부위에는 상기 제2 n-GaN층(301)이 배치되어 상기 활성층(400)에 전자를 공급한다. 또한, 상기 제2 n-GaN층(301)의 외곽에는 상기 제1 나노포러스 GaN층(302)이 배치되어, 상기 활성층(400)에서 형성된 광의 반사효율을 극대화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 다이오드 구조에서 광속박을 위한 클래딩층으로 상기 활성층(400)의 하부에 제1 나노포러스 클래딩층(300)이 구비된다. 이에, 종래의 n-AlGaN층 성장시 n-AlGaN층과 n-GaN층의 격자정수와 열팽창계수가 서로 달라 발생하는 인장응력으로 인한 크랙(crack) 생성 문제를 해결하고 레이저 다이오드 박막 내의 응력(strain) 축적을 감소시킬 수 있다. 따라서, 레이저 다이오드의 결정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 이로 인해 광속박 효율을 높일 뿐만 아니라, 레이저 다이오드의 수율 개선과 수명을 향상시키는 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 나노포러스 클래딩층은 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 가지는 제1 나노포러스 GaN층의 산화에 의해 형성되는 절연막 및 상기 n-GaN층의 전기화학적 식각이 수행되지 않은 제2 n-GaN층을 더 포함한다. 상기 절연막과 상기 제2 n-GaN층은 동일 레이어(layer)를 이룬다. 이는, 본 발명의 실시예에 모두 적용될 수 있으나, 그 구성에 따라 나노포러스 클래딩층으로 구성될 선택영역의 n-GaN층 전체에 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 가질 수도 있다.
즉, 산화공정을 통하여 제1 나노포러스 GaN층의 구조를 산화 절연막으로 변화시켜 구현하여 제1 나노포러스 GaN층의 전기전도성 특성에 의한 레이저 다이오드의 동작 전류 증가 요인을 제거할 수 있다. 이와 같이 제1 나노포러스 클래딩층의 제1 나노포러스 GaN층을 절연막으로 구성함으로써 제1 나노포러스 클래딩층의 굴절률을 더 낮출 수 있게 되어 광속박 효율이 더욱 증가하는 효과를 가질 수 있다. 또한, 절연막으로 인해 광모드 영역과 전류주입 영역을 일치시킬 수 있고, 소자의 누설 전류를 줄일 수 있어 우수한 동작특성을 구현할 수 있다.
상기 제1 전극은 p-GaN층과 오믹접합을 이룰 수 있는 재질이라면 제1 전극으로 사용할 수 있다. 상기 제2 전극은 n-GaN층과 오믹접합을 이룰 수 있는 재질이라면 제2 전극으로 사용할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노포러스 클래딩층을 구비한 레이저 다이오드의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노포러스 클래딩층을 구비한 레이저 다이오드는 기판(100) 상에 형성된 제1 n-GaN층(200), 상기 제1 n-GaN층(200) 상에 형성된 활성층(400), 상기 제1 n-GaN층(200) 및 상기 활성층(400)의 사이에 구비된 제1 나노포러스 클래딩층(300), 상기 활성층(400) 상에 형성된 p-GaN층(500), 상기 p-GaN층(500) 상에 형성된 제1 전극(600), 제1 n-GaN층(200) 상의 노출된 영역에 형성된 제2 전극(700) 및 상기 p-GaN층(500) 및 상기 제1 전극(00) 사이에 하나 더 배치된 제2 나노포러스 클래딩층(310)을 가진다.
상기 제1 나노포러스 클래딩층 및 제2 나노포러스 클래딩층은 각각 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들(pores)을 가진다.
상기 제1 나노포러스 클래딩층(300)은 동일 레이어(layer) 상에 형성된 n-GaN층의 전기화학적 식각이 수행되지 않은 제2 n-GaN층(301) 및 상기 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들(pores)을 갖는 제1 나노포러스 GaN층(302)를 가지며, 상기 제2 나노포러스 클래딩층(310)도 동일 레이어(layer) 상에 형성된 n-GaN층의 전기화학적 식각이 수행되지 않은 제3 n-GaN층(311) 및 상기 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들(pores)을 갖는 제2 나노포러스 GaN층(312)를 가진다. 상기 제2 n-GaN층(301)의 도판트 농도는 상기 제1 나노포러스 GaN층(302)의 도판트 농도보다 높으며, 상기 제3 n-GaN층(311)의 도판트 농도는 상기 제2 나노포러스 GaN층(312)의 도판트 농도보다 높다.
즉, 상기 제1 나노포러스 클래딩층(300)및 상기 제2 나노포러스 클래딩층(310)의 중심 부위에 각각 상기 제2 n-GaN층(301) 및 상기 제3 n-GaN층(311)이 구비되어 상기 활성층(400)에 전자를 공급한다. 또한, 상기 제2 n-GaN층(301) 및 상기 제3 n-GaN층(311) 외곽에는 각각 상기 제1 나노포러스 GaN층(302), 상기 제2 나노포러스 GaN층(312)이 형성되어, 상기 활성층(400)에서 형성된 광의 반사효율을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노포러스 클래딩층을 구비한 레이저 다이오드는 상기 p-GaN층(500) 및 상기 제2 나노포러스 클래딩층(310) 사이에 터널접합층(510)을 더 포함한다. 상기 터널접합층(510)은 상기 p-GaN층(500) 상에 p+ GaN층이 형성되고, 상기 p+ GaN층 상에 n+ GaN층이 형성된다. 즉, 상기 제2 나노포러스 클래딩층(310)은 상기 터널접합층(510)의 터널링 효과로 인해 전도성 변환이 가능해져 상기 p-GaN층(500) 상부에 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에서 광속박을 위한 클래딩층으로, 상기 활성층(400) 하부에는 상기 제1 나노포러스 클래딩층(300)이 형성되고, 상기 활성층(400) 상부에는 상기 제2 나노포러스 클래딩층(310)이 형성됨으로써 본 발명의 일 실시예에서 설명한 바와 같은 효과를 더욱 극대화할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 제2 나노포러스 클래딩층은 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 가지는 제2 나노포러스 GaN층의 산화에 의해 형성되는 절연막 및 상기 n-GaN층의 전기화학적 식각이 수행되지 않은 제3 n-GaN층을 더 포함한다. 상기 절연막과 상기 제3 n-GaN층은 동일 레이어(layer)를 이룬다. 즉, 제2 나노포러스 GaN층을 산화 절연막으로 구성한 것을 포함하는 제2 나노포러스 클래딩층을 구비함으로써, 앞서 본 발명의 일 실시예에서 제1 나노포러스 GaN층을 산화 절연막으로 구성한 것을 포함하는 제1 나노포러스 클래딩층이 구비된 레이저 다이오드에서 상술한 바와 같은 효과를 더욱 극대화할 수 있다.
상기 제1 전극(600) 및 상기 제2 전극(700)은 n-GaN층과 오믹접합을 이룰 수 있는 재질이라면 상기 제1 전극(600) 및 상기 제2 전극(700)으로 사용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나노포러스 클래딩층을 구비한 레이저 다이오드의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나노포러스 클래딩층을 구비한 레이저 다이오드는, 기판(100) 상에 형성된 제1 n-GaN층(200), 상기 제1 n-GaN층(200) 상에 형성된 활성층(400), 상기 제1 n-GaN층(200) 및 상기 활성층(400) 사이에 구비된 제1 나노포러스 클래딩층(300), 상기 활성층(400) 상에 형성된 p-GaN층(500), 상기 p-GaN층(500) 상에 형성된 제1 전극(00), 제1 n-GaN층(200) 상의 노출된 영역에 형성된 제2 전극(700) 및 상기 활성층(400)및 상기 p-GaN층(500) 사이에 하나 더 배치된 제3 나노포러스 클래딩층(320)을 가진다.
상기 제1 나노포러스 클래딩층(300) 및 제3 나노포러스 클래딩층(320)은 각각 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들(pores)을 가진다.
상기 제1 나노포러스 클래딩층(300)은 동일 레이어(layer) 상에 형성된 n-GaN층의 전기화학적 식각이 수행되지 않은 제2 n-GaN층(301) 및 상기 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들(pores)을 갖는 제1 나노포러스 GaN층(302)을 가진다. 상기 제2 n-GaN층(301)의 도판트 농도는 상기 제1 나노포러스 GaN층(302)의 도판트 농도보다 높다. 즉, 상기 제1 나노포러스 클래딩층(300) 의 중심 부위에는 상기 제2 n-GaN층(301)이 배치되어 상기 활성층(400)에 전자를 공급하고, 상기 제2 n-GaN층(301)의 외곽에는 상기 제1 나노포러스 GaN층(302)이 배치되어, 상기 활성층(400)에서 형성된 광의 반사효율을 극대화할 수 있다.
상기 제3 나노포러스 클래딩층(320)은 상기 활성층(400)과 상기 p-GaN층(500) 사이에 형성되고, 상기 제3 나노포러스 클래딩층의 중심부위는 상기 p-GaN층으로 매립되며, 상기 활성층(400) 상에 형성된 제3 n-GaN층(321)에 대한 상기 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 가지는 제3 나노포러스 GaN층(322)으로 이루어진다. 즉, 상기 제3 나노포러스 클래딩층(320)의 중심부위에 상기 p-GaN층(500)을 구성하여 상기 활성층(400)과 연결되게 함으로써 상기 제3 나노포러스 클래딩층(320)을 상기 활성층(400) 상부에 하나 더 구성할 수 있게 한다. 이에, 본 발명의 또다른 실시예의 구성은 상기 제1 n-GaN층(200) 및 상기 활성층(400) 사이에 제1 나노포러스 클래딩층(300)을 구비하고, 상기 활성층(400) 상부에 제3 나노포러스 클래딩층(320) 이 형성됨으로써 본 발명의 일 실시예에서 설명한 바와 같은 효과를 더욱 극대화할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제3 나노포러스 클래딩층은 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 가지는 제3 나노포러스 GaN층의 산화에 의해 형성되는 절연막을 더 포함한다. 즉, 제3 나노포러스 GaN층을 산화 절연막으로 구성한 것을 포함하는 제3 나노포러스 클래딩층을 구비함으로써, 앞서 본 발명의 일 실시예에서 제1 나노포러스 GaN층을 산화 절연막으로 구성한 것을 포함하는 제1 나노포러스 클래딩층이 구비된 레이저 다이오드에서 상술한 바와 같은 효과를 더욱 극대화할 수 있다.
상기 제1 전극은 p-GaN층과 오믹접합을 이룰 수 있는 재질이라면 제1 전극으로 사용할 수 있다. 상기 제2 전극은 n-GaN층과 오믹접합을 이룰 수 있는 재질이라면 제2 전극으로 사용할 수 있다.
도 1 내지 도 4에서 L1은 가이딩 된 모드의 측면 크기이며, L2는 기판 위 제1 n-GaN층(200) 상에 형성된 제1 나노포러스 클래딩층(300), 활성층(400), 제2 나노포러스 클래딩층(310) 또는 제3 나노포러스 클래딩층(320), p-GaN층(500) 및 제1 전극(600)으로 이루어진 전체 메사(mesa)의 폭을 말한다. 여기서 가이딩 된 모드의 측면 크기인 L1이 1μm 내지 2μm 정도의 매우 작은 값을 가지는 경우, 레이저의 단일측면모드 유지가 가능할 수 있다. 이는, 상기 제1 나노포러스 클래딩층(300), 상기 제2 나노포러스 클래딩층(310) 또는 제3 나노포러스 클래딩층(320)의 형성과정에 있어서 나노포러스 클래딩층 일정부분의 굴절률이 작아지면서 이에 따라 도파로에 속박된 모드에 대한 가이딩이 가능하게 되고, 이러한 매우 작은 굴절률을 구현할 수 있는 나노포러스 클래딩층을 구비함으로써 도파로의 광속박이 증가되어 도파로의 구조를 최적화할 수 있게 된다.
또한, 도 2 내지 도 4에서 L2는 전체 메사의 폭이므로, L2는 제1 전극(600)의 접촉면적의 크기를 나타내기도 한다. 이러한 상기 제1 전극(600)의 접촉면적의 크기인 L2는 본 발명에 따른 실시예들의 구성에 따라 가이딩 된 모드의 측면 크기인 L1보다 충분히 크게 구성할 수 있게 됨으로써 소자의 저항을 감소시키는 효과를 가질 수 있다.
나노포러스 클래딩층을 구비한 레이저 다이오드의 제조방법
본 발명의 다른 측면은 기판 상에 제1 n-GaN층을 형성하는 단계, 상기 제1 n-GaN층 상에 제2 n-GaN층을 형성하는 단계, 상기 제2 n-GaN층 상에 활성층을 형성하는 단계, 상기 활성층 상에 p-GaN층을 형성하는 단계, 상기 제1 n-GaN층의 표면 일부가 노출되도록 메사식각하여 상기 제2 n-GaN층의 측면을 노출시키는 단계, 상기 제2 n-GaN층에 대한 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 포함하는 제1 나노포러스 클래딩층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법을 제공한다.
상기 제1 나노포러스 클래딩층을 형성하는 단계 이후에, 상기 p-GaN층 상에 제1 전극을 형성하는 단계 및 상기 제1 n-GaN층 상의 노출된 영역에 제2 전극을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
기판 상에 형성되는 n-GaN층, 활성층 및 p-GaN층은 분자선 성장법(Molecular Beam Epitaxy, MBE), 수소화물 기상성장법(Hydride Vapor Phase Epitaxy, HVPE), 금속유기화학기상증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:MOCVD) 등으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 n-GaN층은 기판 상에 제1 n-GaN층, 제2 n-GaN층, 제3 n-GaN층으로 나뉘어서 형성될 수 있으며, 각각의 층을 도핑농도를 다르게 하여 형성할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예로서, 기판 상에 제1 n-GaN층을 형성하고, 상기 제1 n-GaN층 상에 제2 n-GaN층을 형성한다. 상기 제2 n-GaN층 상에 활성층을 형성하고, 상기 활성층 상에 p-GaN층을 형성한다. 상기 제1 n-GaN층의 표면 일부가 노출되도록 메사식각하여 상기 제2 n-GaN층의 측면을 노출시킨 후. 상기 제2 n-GaN층에 대한 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 포함하는 제1 나노포러스 클래딩층을 형성한다. 이 후, 상기 p-GaN층 상에 제1 전극을 형성하고, 상기 제1 n-GaN층 상에 노출된 영역에 제2 전극을 형성한다.
상기 제1 나노포러스 클래딩층을 형성하는 단계는, 상기 제2 n-GaN층의 중심부위는 n-GaN층의 전기화학적 식각이 수행되지 않고, 상기 제2 n-GaN층의 외곽부위는 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 갖는 제1 나노포러스 GaN층으로 형성하는 것을 포함하여 수행된다.
상기 n-GaN층의 전기화학적 식각은, n-GaN층에 대한 실리콘의 도핑농도와 식각전압을 조절하는 방식으로 수행될 수 있다. n-GaN층은 일정 도핑농도에서 전압을 증가시키면 식각율이 높아지고, 동일한 전압에서는 도핑농도가 증가할수록 식각속도가 빨라지면서 식각율이 높아질 수 있다. 상기 전기화학적 식각은 나노포러스 클래딩층으로 구성될 n-GaN층을 양극으로, 백금 전극을 음극으로 하여 두 전극을 연결하고, 연결된 전극에 전압을 인가하여 식각을 진행할 수 있다. 여기에서 전해용액은 옥살산(COOH-COOH), 수산화칼륨(KOH), 인산(H3PO4) 또는 염화수소(HCl) 중 적어도 하나의 용액을 사용할 수 있다. 예를 들면, 전압은 1V ~ 100V, 전해용액의 농도는 0.01M ~ 1M 일 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
또한, n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성되는 나노포러스 클래딩층은 레이저 다이오드의 구조에서 측면 식각을 통해 형성됨이 바람직하다. 예컨대, 나노포러스 클래딩층으로 구성될 n-GaN층의 측면이 노출되고, n-GaN층의 전기화학적 식각이 수행되기 이전의 n-GaN층에 대한 n-GaN층의 전기화학적 측면 식각을 통해 나노포러스 GaN층이 형성될 수 있다. 또한, 식각의 깊이 또는 식각 시간의 조절을 통해 중심부위는 n-GaN층으로 잔류하고, 잔류하는 n-GaN층 외곽인 n-GaN층 주변은 n-GaN층의 전기화학적 식각으로 형성된 포어들을 갖는 나노포러스 GaN층이 형성되어 잔류한 n-GaN층과 나노포러스 GaN층이 동일 레이어(layer) 상을 이루는 나노포러스 클래딩층 구조를 형성할 수 있다. 식각의 깊이 또는 식각 시간을 적절히 조절하여 본 발명의 실시예들을 나타낸 도 2 내지 도 4에서의 L1의 폭을 조정하여 구현할 수 있고, 이로 인해 도파로의 구조를 최적화할 수 있게 한다. 이에, 도 3 내지 도 4에서 각각의 나노포러스 클래딩층에 표기된 L1의 크기는 그 구성에 따라 그 값을 각각 다르게 구성할 수도 있다. 이는, 본 발명의 실시예에 모두 적용될 수 있으나, 그 구성에 따라 나노포러스 클래딩층으로 구성될 선택영역의 n-GaN층 전체에 n-GaN층의 전기화학적 식각을 수행할 수 있다.
상기 제1 n-GaN층은 상기 제1 n-GaN층 상에 있는 제2 n-GaN층의 n-GaN층의 전기화학적 식각과정에서 영향을 받지 않도록 제2 n-GaN층보다 도핑농도를 낮게 유지하여 형성할 수 있다. 이는 후술하는 본 발명의 실시예들에도 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 활성층의 하부에 제1 나노포러스 클래딩층을 형성함으로써 앞서 나노포러스 클래딩층을 구비한 레이저 다이오드 에서 상술한 바와 같은 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 나노포러스 클래딩층의 형성에 있어서, 상기 제1 나노포러스 클래딩층을 형성하는 단계 이후에, 상기 제1 나노포러스 클래딩층에 포함된 제1 나노포러스 GaN층에 대한 산화를 통해 절연막을 형성하는 단계를 더 포함한다. 즉, 상기 제1 나노포러스 클래딩층의 형성은, 상기 제2 n-GaN층의 중심부위는 n-GaN층의 전기화학적 식각이 수행되지 않아 제2 n-GaN층이 잔류하고, 상기 제2 n-GaN층의 외곽부위는 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 갖는 제1 나노포러스 GaN층을 700℃~1,000℃의 수증기 하에서 산화시켜 절연막으로 형성하는 것을 포함한다. 여기서, 상기 제2 n-GaN층과 상기 절연막은 동일 레이어(layer)를 이룬다. 이는, 본 발명의 실시예에 모두 적용될 수 있다.
일반적인 GaN의 산화는 반응가스에 노출된 샘플 표면에서부터 일어나므로, 두꺼운 GaN층을 산화시키기 위해서는 매우 긴 공정시간이 요구된다. 반면에, 본 발명의 제1 나노포러스 클래딩층의 제1 나노포러스 GaN층은 산화시 나노크기의 포어들(pores)을 통해 반응가스가 표면에 도달할 수 있게 함으로써, 제1 나노포러스 GaN층의 벽 두께에 해당되는 수십nm 깊이의 제1 나노포러스GaN층의 나노 포어들의 벽면만을 산화하는 것으로도 제1 나노포러스GaN층 전체를 산화시키는 효과를 가질 수 있다. 이는, 제1 나노포러스 클래딩층을 두껍게 형성하는 경우에도 공정시간을 단축시킬 수 있으며, 일반적인 GaN층의 산화공정 온도보다 충분히 낮은 700℃~1000℃의 온도에서도 산화공정을 수행할 수 있게 하여 이에 관한 공정비용을 절감할 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 절연막을 포함하는 제1 나노포러스 클래딩층을 구비함으로써 앞서 나노포러스 클래딩층을 구비한 레이저 다이오드 에서 설명한 바와 같은 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로서, 기판 상에 제1 n-GaN층을 형성하고, 상기 제1 n-GaN층 상에 제2 n-GaN층을 형성한다. 상기 제2 n-GaN층 상에 활성층을 형성하고, 상기 활성층 상에 p-GaN층을 형성한다. 상기 p-GaN층 상에 제3 n-GaN층을 더 형성하고, 상기 제1 n-GaN층의 표면 일부가 노출되도록 메사식각하여 상기 제2 n-GaN층의 측면을 노출시킨 후, 상기 제2 n-GaN층에 대한 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 포함하는 제1 나노포러스 클래딩층을 형성하고, 상기 제3 n-GaN층에 대한 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 포함하는 제2 나노포러스 클래딩층을 형성한다. 이 후, 상기 p-GaN층 상에 제1 전극을 형성하고, 상기 제1 n-GaN층의 노출된 영역에 제2 전극을 형성한다.
상기 제1 나노포러스 클래딩층을 형성하는 단계는, 상기 제2 n-GaN층의 중심부위는 n-GaN층의 전기화학적 식각이 수행되지 않고, 상기 제2 n-GaN층의 외곽부위는 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 갖는 제1 나노포러스 GaN층으로 형성하는 것을 포함하여 수행된다.
상기 제2 나노포러스 클래딩층을 형성하는 단계는, 상기 제3 n-GaN층의 중심부위는 n-GaN층의 전기화학적 식각이 수행되지 않고, 상기 제3 n-GaN층의 외곽부위는 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 갖는 제2 나노포러스 GaN층으로 형성하는 것을 포함하여 수행된다.
상기 p-GaN층을 형성하는 단계와 상기 제3 n-GaN층을 형성하는 단계 사이에는 상기 p-GaN층 상에 터널접합층을 형성하는 단계를 더 포함한다. 상기 p-GaN층 상에 터널접합층을 형성하는 단계는, 상기 p-GaN층 상에 p+ GaN층을 형성하고, 상기 p+ GaN층 상에 n+ GaN층을 형성하는 것을 포함하여 수행된다. 이는, p형 불순물(주로 Mg 사용)로 도핑된 p+ GaN층과 n형 불순물(주로 Si 사용)로 도핑된 n+ GaN층이 접합하는 것으로 상기 p+ GaN층과 n+ GaN층의 도핑농도는 1x1018/cm3 ~ 1x1020/cm3의 범위에 있는 것으로서, 고농도로 도핑된 두 p형 및 n형의 GaN층들 사이의 밴드정렬이 바뀌면서, 전자가 에너지 장벽을 넘지 않고 통과하는 터널링 효과로 인해 두 반도체층 사이에 전류가 흐르게 된다. 터널링 효과가 발생하기 위해서는, 상기 터널접합층의 두께가 충분히 얇을 수 있다. 이러한 터널접합층의 특성으로 인해 상기 p-GaN층 상에 제2 나노포러스 클래딩층을 형성할 수 있게 된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 나노포러스 클래딩층의 형성에 있어서, 상기 제3 n-GaN층 중심부위는 n-GaN층의 전기화학적 식각이 수행되지 않아 제3 n-GaN층이 잔류하고, 상기 제3 n-GaN층 외곽부위에 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의한 포어들을 갖는 제2 나노포러스 GaN층을 700℃~1,000℃의 수증기 하에서 산화시켜 절연막을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 제3 n-GaN층과 상기 절연막은 동일 레이어(layer)를 이룰 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 다이오드는 산화된 절연막을 포함하는 제2 나노포러스 클래딩층을 더 구성함으로써, 앞서 상술한 바와 같은 산화된 절연막을 포함하는 제1 나노포러스 클래딩층의 구성에 따른 효과를 가질 수 있으며, 이를 더욱 극대화할 수 있다.
도 5는 상기 도 4의 나노포러스 클래딩층을 구비한 레이저 다이오드의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 기판(100) 상에 제1 n-GaN층(200)을 형성하고, 상기 제1 n-GaN층(200) 상에 제2 n-GaN층(301)을 형성한다. 상기 제2 n-GaN층(301) 상에 활성층(400)을 형성하고, 상기 활성층(400) 상에 제3 n-GaN층(321)을 형성한 후, 상기 제1 n-GaN층의 표면 일부가 노출되도록 메사식각하여 상기 제2 n-GaN층 및 상기 제3 n-GaN층의 측면을 노출시킨 후, 상기 제3 n-GaN층(321)을 리소그라피를 통해 제3 n-GaN층(321)의 중심부위를 선택식각하여, 상기 제3 n-GaN층(321) 및 상기 제3 n-GaN층(321)의 선택식각된 영역 상에 p-GaN층(500)을 형성한다. 상기 제2 n-GaN층(301) 및 상기 제3 n-GaN층(321)에 대한 n-GaN층의 전기화학적 식각을 수행하여 상기 제2 n-GaN층(301)을 제1 나노포러스 클래딩층(300)으로 개질하고, 상기 제3 n-GaN층(321)을 제3 나노포러스 클래딩층(320)으로 개질한다. 이 후, 상기 p-GaN층 상에 상기 제1 전극(600)을 형성하고, 상기 제1 n-GaN층(200) 상의 노출된 영역에 제2 전극(700)을 형성하는 것을 포함한다.
상기 제1 나노포러스 클래딩층(300)으로 개질하는 단계는, 상기 제2 n-GaN층(301)의 중심부위는 n-GaN층의 전기화학적 식각이 수행되지 않고, 상기 제2 n-GaN층(301)의 외곽부위는 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 갖는 제1 나노포러스 GaN층(302)으로 형성하는 것을 포함한다.
상기 제3 나노포러스 클래딩층(320)으로 개질하는 단계는, 상기 제3 n-GaN층(321)의 중심부위를 선택식각한 영역을 제외한 부분을 n-GaN층의 전기화학적 식각을 수행하여 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 갖는 제3 나노포러스 GaN층(322)으로 형성하는 것을 포함한다. 상기 제1 나노포러스 클래딩층(300) 및 상기 제3 나노포러스 클래딩층(320)의 n-GaN층의 전기화학적 식각은 동시에 수행될 수도 있다. 이 경우 식각의 깊이 또는 식각되는 시간을 조절하여 제3 나노포러스 클래딩층(322)의 선택식각되어 남은 제3 n-GaN층(321)만 식각되어 제3 나노포러스GaN층(322)이 되고, 선택식각된 영역에 형성된 p-GaN층(500)은 식각의 영향을 받지 않는다.
상기 제3 n-GaN층(321)의 중심부위를 리소그라피를 이용하여 선택식각하는 단계는, 선택식각하여 제거되는 영역의 폭이 1μm~2μm의 크기로 수행될 수 있으며, 이는 앞서 나노포러스 클래딩층을 구비한 레이저 다이오드 에서 설명한 바와 같이, 가이딩 된 모드의 측면 크기를 작게 함으로써 레이저의 단일측면모드 유지를 가능하게 하여 레이저의 성능을 높일 수 있다.
상기 리소그라피는 공정은, 포토리소그라피(Photolithography), 레이저 간섭 석판술 (Laser Interference lithography), 나노임프린팅 리소그라피(Nano Imprinting Lithography)가 될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제3 나노포러스 클래딩층의 형성에 있어서, 상기 제3 n-GaN층의 중심부위에 식각된 영역을 제외한 부분에 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 갖는 제3 나노포러스 GaN층을 700℃~1,000℃의 수증기 하에서 산화시켜 절연막을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 레이저 다이오드는 산화된 절연막을 포함하는 제3 나노포러스 클래딩층을 더 구성함으로써, 앞서 상술한 바와 같은 산화된 절연막을 포함하는 제1 나노포러스 클래딩층의 구성에 따른 효과를 가질 수 있으며, 이를 더욱 극대화할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10: 기판 100: 기판
20: n-GaN층 200: 제1 n-GaN층
30: n-AlGaN층 300: 제1 나노포러스 클래딩층
35: p-AlGaN층 301: 제2 n-GaN층
40: 활성층 302: 제1 나노포러스 GaN층
50: p-GaN층 310: 제2 나노포러스 클래딩층
60: n형 전극 311, 321: 제3 n-GaN층
70: p형 전극 312: 제2 나노포러스 GaN층
400: 활성층 320: 제3 나노포러스 클래딩층
450: p-AlGaN층 322: 제3 나노포러스 GaN층
500: p-GaN층 510: 터널접합층
600: 제1 전극 700: 제2 전극

Claims (21)

  1. 기판 상에 형성된 제1 n-GaN층;
    상기 제1 n-GaN층 상에 형성된 활성층;
    상기 활성층 상에 형성된 p-GaN층;
    상기 p-GaN층 상에 형성된 제1 전극;
    상기 제1 n-GaN층 상의 노출된 영역에 형성된 제2 전극; 및
    상기 제1 n-GaN층과 상기 활성층 사이에 형성된 제1 나노포러스 클래딩층을 포함하고,
    상기 제1 나노포러스 클래딩층은 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 나노포러스 클래딩층은,
    상기 n-GaN층의 전기화학적 식각이 수행되지 않은 제2 n-GaN층; 및
    상기 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 가지는 제1 나노포러스 GaN층을 더 포함하고,
    상기 제1 나노포러스 GaN층과 상기 제2 n-GaN층은 동일 레이어(layer)를 이루며, 상기 제2 n-GaN층의 도판트 농도는 상기 제1 나노포러스 GaN층의 도판트 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 n-GaN층은 상기 제1 나노포러스 클래딩층의 중심 부위에 배치되고, 상기 제1 나노포러스 GaN층은 상기 제2 n-GaN층의 외곽에 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 나노포러스 클래딩층은,
    상기 n-GaN층의 전기화학적 식각이 수행되지 않은 제2 n-GaN층; 및
    상기 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 가지는 제1 나노포러스 GaN층의 산화에 의해 형성되는 절연막을 더 포함하고,
    상기 절연막과 상기 제2 n-GaN층은 동일 레이어(layer)를 이루는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 다이오드는,
    상기 p-GaN층 및 상기 제1 전극 사이에 배치된 제2 나노포러스 클래딩층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 나노포러스 클래딩층은,
    상기 n-GaN층의 전기화학적 식각이 수행되지 않은 제3 n-GaN층; 및
    상기 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 가지는 제2 나노포러스 GaN층을 더 포함하고,
    상기 제2 나노포러스 GaN층과 상기 제3 n-GaN층은 동일 레이어(layer)를 이루며, 상기 제3 n-GaN층의 도판트 농도는 상기 제2 나노포러스 GaN층의 도판트 농도보다 높은 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3 n-GaN층은 상기 제2 나노포러스 클래딩층의 중심 부위에 배치되고, 상기 제2 나노포러스 GaN층은 상기 제3 n-GaN층의 외곽에 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 레이저 다이오드는,
    상기 p-GaN층 및 상기 제2 나노포러스 클래딩층 사이에 터널접합층을 더 포함하고, 상기 터널접합층은 상기 p-GaN층 상에 p+ GaN층이 형성되고, 상기 p+ GaN층 상에 n+ GaN층이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제2 나노포러스 클래딩층은,
    상기 n-GaN층의 전기화학적 식각이 수행되지 않은 제3 n-GaN층; 및
    상기 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 가지는 제2 나노포러스 GaN층의 산화에 의해 형성되는 절연막을 더 포함하고,
    상기 절연막과 상기 제3 n-GaN층은 동일 레이어(layer)를 이루는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 다이오드는,
    상기 활성층과 상기 p-GaN층 사이에 형성되고, 중심부위는 상기 p-GaN층으로 매립되며, 상기 활성층 상에 형성된 제3 n-GaN층에 대한 상기 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 가지는 제3 나노포러스 GaN층으로 이루어진 제3 나노포러스 클래딩층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제3 나노포러스 클래딩층은,
    상기 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 가지는 상기 제3 나노포러스 GaN층의 산화에 의해 형성되는 절연막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
  12. 기판 상에 제1 n-GaN층을 형성하는 단계;
    상기 제1 n-GaN층 상에 제2 n-GaN층을 형성하는 단계;
    상기 제2 n-GaN층 상에 활성층을 형성하는 단계;
    상기 활성층 상에 p-GaN층을 형성하는 단계;
    상기 제1 n-GaN층의 표면 일부가 노출되도록 메사식각하여 상기 제2 n-GaN층의 측면을 노출시키는 단계; 및
    상기 제2 n-GaN층에 대한 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 포함하는 제1 나노포러스 클래딩층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 레이저 다이오드의 제조방법은,
    상기 제1 나노포러스 클래딩층을 형성하는 단계 이후에,
    상기 p-GaN층 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 n-GaN층 상의 노출된 영역에 제2 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 나노포러스 클래딩층을 형성하는 단계는,
    상기 제2 n-GaN층의 중심부위는 n-GaN층의 전기화학적 식각이 수행되지 않고,
    상기 제2 n-GaN층의 외곽부위는 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 갖는 제1 나노포러스 GaN층으로 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 나노포러스 클래딩층을 형성하는 단계 이후에,
    상기 제1 나노포러스 클래딩층에 포함된 제1 나노포러스 GaN층에 대한 산화를 통해 절연막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 레이저 다이오드의 제조방법은,
    상기 활성층 상에 p-GaN층을 형성하는 단계 이후에,
    상기 p-GaN층과 상기 제1 전극 사이에 제3 n-GaN층을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제1 나노포러스 클래딩층의 형성 단계에서 상기 제3 n-GaN층에 대한 n-GaN층의 전기화학적 식각에 의해 형성된 포어들을 포함하는 제2 나노포러스 클래딩층이 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 p-GaN층을 형성하는 단계와 상기 제3 n-GaN층을 형성하는 단계 사이에,
    상기 p-GaN층 상에 터널접합층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 p-GaN층 상에 터널접합층을 형성하는 단계는,
    p-GaN층 상에 p+ GaN층을 형성하는 단계; 및
    상기 p+ GaN층 상에 n+ GaN층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법.
  19. 기판 상에 제1 n-GaN층을 형성하는 단계;
    상기 제1 n-GaN층 상에 제2 n-GaN층을 형성하는 단계;
    상기 제2 n-GaN층 상에 활성층을 형성하는 단계;
    상기 활성층 상에 제3 n-GaN층을 형성하는 단계;
    상기 제1 n-GaN층의 표면 일부가 노출되도록 메사식각하여 상기 제2 n-GaN층 및 상기 제3 n-GaN층의 측면을 노출시키는 단계;
    상기 제3 n-GaN층을 리소그라피를 통해 제3 n-GaN층의 중심부위를 선택식각하는 단계;
    상기 제3 n-GaN층 및 상기 제3 n-GaN층의 선택식각된 영역 상에 p-GaN층을 형성하는 단계; 및
    상기 제2 n-GaN층 및 상기 제3 n-GaN층에 대한 n-GaN층의 전기화학적 식각을 수행하여 상기 제2 n-GaN층을 제1 나노포러스 클래딩층으로 개질하고, 상기 제3 n-GaN층을 제3 나노포러스 클래딩층으로 개질하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 레이저 다이오드의 제조방법은,
    상기 제1 나노포러스 클래딩층 및 상기 제3 나노포러스 클래딩층을 형성하는 단계 이후에,
    상기 p-GaN층 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 n-GaN층 상의 노출된 영역에 제2 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법.
  21. 제12항 또는 제19항에 있어서,
    상기 n-GaN층의 전기화학적 식각은, n-GaN층에 대한 실리콘의 도핑농도와 식각전압을 조절하는 방식으로 수행되는 것을 포함하는 레이저 다이오드의 제조방법.
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