KR102375096B1 - 일 끝단에 벽개면을 포함하는 레이저 광원 및 그를 제조하는 방법 - Google Patents
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Abstract
일 끝단에 벽개면을 포함하는 레이저 광원 및 그를 제조하는 방법을 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 기판 상에 순차적으로 성장한 희생층과 광원 에피층을 기 설정된 폭만큼 식각하는 제1 식각과정과 상기 식각과정에 의해 식각된 부위를 중심으로 마주보는 위치의 상기 광원 에피층 상에 홈을 형성하는 홈 형성과정과 상기 식각과정에 의해 식각된 부위를 이용하여 희생층만을 기 설정된 면적만큼 식각하는 제2 식각과정 및 희생층이 식각된 부분 상에 위치한 광원 에피층과 그렇지 않은 광원 에피층을 물리적으로 분리시키는 분리과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원 내 벽개면 형성방법을 제공한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 기판 상에 순차적으로 성장한 희생층과 광원 에피층을 기 설정된 폭만큼 식각하는 제1 식각과정과 상기 식각과정에 의해 식각된 부위를 중심으로 마주보는 위치의 상기 광원 에피층 상에 홈을 형성하는 홈 형성과정과 상기 식각과정에 의해 식각된 부위를 이용하여 희생층만을 기 설정된 면적만큼 식각하는 제2 식각과정 및 희생층이 식각된 부분 상에 위치한 광원 에피층과 그렇지 않은 광원 에피층을 물리적으로 분리시키는 분리과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원 내 벽개면 형성방법을 제공한다.
Description
본 발명은 일 끝단에 벽개면을 포함하는 레이저 광원 및 그를 제조하는 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
레이저 광원은 전원의 주입으로 발생한 광을 2개의 반사면 사이에서 왕복시키며 증폭시켜 레이저를 발진시키는 광원이다. 레이저를 광이 왕복하는 방향(수평방향)으로 조사하는 광원이 레이저 다이오드(LD: LASER Diode)이고, 레이저를 광이 왕복하는 방향과 수직인 방향으로 조사하는 광원이 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)이다.
레이저 다이오드는 충분한 세기로 레이저를 출력할 수 있으며 각 에피층의 성장이 용이한 장점은 있으나, 타원형의 레이저가 출력되기에 커플링 효율이 다소 떨어지며 개별칩으로는 사용이 용이하나 m*n의 어레이 형태로 일시에 제작하는 것은 불편함이 존재한다.
반대로, VCSEL은 원형의 좁은 빔이 출력되어 커플링 효율이 좋고 m*n의 어레이 형태로의 제작은 용이한 장점은 있으나, 공동이 작아 고출력이 어려우며 에피층의 성장이 곤란한 불편함이 있다.
이에, 출력량도 충분히 확보하는 동시에 m*n 어레이 형태로 제작 가능한 레이저 광원에의 수요가 존재한다.
본 발명의 일 실시예는, 일 끝단에 벽개면을 포함하여 고출력의 레이저를 발진시키면서도 어레이 형태로의 제작도 용이한 레이저 광원 및 그를 제조하는 방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 기판 상에 순차적으로 성장한 희생층과 광원 에피층을 기 설정된 폭만큼 식각하는 제1 식각과정과 상기 식각과정에 의해 식각된 부위를 중심으로 마주보는 위치의 상기 광원 에피층 상에 홈을 형성하는 홈 형성과정과 상기 식각과정에 의해 식각된 부위를 이용하여 희생층만을 기 설정된 면적만큼 식각하는 제2 식각과정 및 희생층이 식각된 부분 상에 위치한 광원 에피층과 그렇지 않은 광원 에피층을 물리적으로 분리시키는 분리과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원 내 벽개면 형성방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 홈 형성과정은 상기 광원 에피층 상에 V형 그루브(Groove)를 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 홈은 상기 광원 에피층 내에 상기 광원 에피층의 높이방향으로 기 설정된 높이까지만 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제2 식각과정은 상기 광원 에피층 상에 형성된 홈의 위치까지만 상기 희생층을 식각하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 전술한 방법에 의해 형성된 벽개면을 일측 끝단에 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 기판 상에 순차적으로 성장한 희생층과 광원 에피층을 기 설정된 폭만큼 식각하는 제1 식각과정과 상기 식각과정에 의해 식각된 부위를 중심으로 마주보는 위치의 상기 광원 에피층 상에 홈을 형성하는 제1 홈 형성과정과 상기 식각과정에 의해 식각된 부위를 이용하여 희생층만을 기 설정된 면적만큼 식각하는 제2 식각과정과 희생층이 식각된 부분 상에 위치한 광원 에피층과 그렇지 않은 광원 에피층을 물리적으로 분리시키는 분리과정과 상기 분리과정을 거쳐 형성된 상기 광원 에피층의 벽개면에 고반사(High Reflection) 코팅을 수행하는 제1 코팅과정과 상기 광원 에피층의 벽개면으로부터 기 설정된 길이만큼 떨어진 위치에 V형 홈을 형성하는 제2 홈 형성과정 및 상기 제2 홈 형성과정에서 형성된 홈의 표면에 반사 방지(Anti Reflection) 코팅을 수행하는 제2 코팅과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제1 홈 형성과정은 상기 광원 에피층 상에 V형 그루브(Groove)를 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제1 홈 형성과정에서 형성되는 홈은 상기 광원 에피층 내에 상기 광원 에피층의 높이방향으로 기 설정된 높이까지만 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제2 식각과정은 상기 광원 에피층 상에 형성된 홈의 위치까지만 상기 희생층을 식각하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 기 설정된 길이는 제조될 레이저 광원의 길이인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 V형 홈은 내각이 90도인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 전술한 방법으로 제조되는 레이저 광원을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 기판과 상기 기판의 하부에 성장하여 자신에 입사하는 광을 반사시키는 반사막과 상기 기판의 상부에 성장하되, 수직한 벽개면을 갖는 일 끝단을 포함하는 희생층 및 상기 희생층 상부에 성장하되, 내부에 활성층을 포함하여 길이방향으로 레이저를 조사하고, 적어도 상기 활성층의 높이까지는 수직한 벽개면을 갖는 일 끝단과 기 설정된 각도로 식각된 타 끝단을 포함하는 광원 에피층을 포함하며, 상기 희생층 및 상기 광원 에피층의 기 설정된 각도로 식각된 일 끝단에는 반사 방지(Anti Reflection) 코팅이 수행되고, 상기 희생층 및 상기 광원 에피층의 수직한 벽개면을 갖는 타 끝단에는 고반사(High Reflection) 코팅이 수행되는 것을 특징으로 하는 레이저 광원을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 기 설정된 각도는 입사하는 광이 하부에 위치한 기판 또는 반사막을 향해 반사되는 각도인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 전술한 레이저 광원이 복수 개 포함된 레이저 광원 어레이를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 레이저 광원은 인접한 어느 하나의 레이저 광원과 상기 희생층 및 상기 광원 에피층의 기 설정된 각도로 식각된 일 끝단이 서로 마주보는 방향으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 레이저 광원의 일 끝단에 벽개면을 형성함으로써, 고출력의 레이저를 발진시키면서도 어레이 형태로의 제작도 용이한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 광원 어레이의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 광원 어레이의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판에 식각이 수행되는 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 내 희생층에 식각이 수행되는 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 광원 내 벽개면이 형성되는 모습을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 광원 내 다른 일 끝단에 V형 홈이 형성되는 모습을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 광원 내 벽개면이 형성되는 방법을 도시한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 광원이 제조되는 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 광원 어레이의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판에 식각이 수행되는 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 내 희생층에 식각이 수행되는 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 광원 내 벽개면이 형성되는 모습을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 광원 내 다른 일 끝단에 V형 홈이 형성되는 모습을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 광원 내 벽개면이 형성되는 방법을 도시한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 광원이 제조되는 방법을 도시한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 광원 어레이의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 광원 어레이의 단면도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 레이저 광원 어레이(100)는 각각의 레이저 광원(110)을 포함하며, 각 레이저 광원(110)은 광원 에피층(210), 희생층(240), 기판(250) 및 반사막(260)을 포함한다.
레이저 광원(110)은 광원 에피층(210) 내 활성층(230)에서 광을 증폭하여 수평방향(길이 방향, x축 방향)으로 레이저를 조사하되, 일 끝단을 기 설정된 각도로 식각함으로써 식각된 부분으로 레이저를 반사시켜 수직 방향(높이 방향, z축 방향)으로 조사한다. 레이저 광원(110)은 전술한 특성을 가짐으로써, 기존의 레이저 다이오드와 같이 고출력으로 레이저를 출력하면서 에피층의 성장이 용이한 장점을 갖는다. 또한, 레이저 광원(110)은 최종적으로 수직으로 레이저를 출력할 수 있기 때문에, 웨이퍼 표면에 렌즈를 장착하는 등의 조치로서 조사되는 레이저의 형태를 원형으로 형성하여 커플링 효율을 향상시킬 수 있다.
다만, 레이저 광원(110)은 레이저가 최초로 수평방향으로 조사되는 레이저 다이오드 특성을 가짐으로써, 레이저 다이오드와 같이 어레이 형태로 일시에 제조하는 것이 어려울 가능성도 존재한다. 광이 증폭되어 레이저로 발진되기 위해서는, 광이 형성된 후 2개의 반사면 사이에서 복수 회 왕복해야만 한다. 그러나 반사면의 표면이 고르지 않거나 광을 정확히 수평방향으로 반사시키지 못할 경우, 광원으로부터 출력되는 레이저의 품질은 현저히 저하된다. 즉, 반사 코팅이 수행될 레이저 광원의 양 끝단은 표면이 고르고 항상 일정한 각도를 갖는 벽개면(Facet)으로 형성되어야만 한다. 벽개면으로 형성하기 위해서는 수중에 광원 에피층이 성장한 기판을 담그고 초음파를 조사하거나, 제거하기 위한 광원 에피층의 일부에 접착수단(예를 들어, 테이프)을 접착시킨 후 물리적으로 분리시키거나, 블레이드 등의 수단으로 외력을 가하여 물리적으로 분리시킨다. 이처럼 분리될 경우, 분리된 면은 벽개면으로 형성되어 고 품질의 레이저를 발진시키기 위한 (균일한) 반사면으로 제조될 수 있다, 그러나 물리적 또는 화학적 식각(Etching)이 수행되거나 연마가 수행될 경우, 에피층의 분자 구조를 정확하게 절단하지 못하여 광원 에피층은 벽개면과 같이 균일한 표면으로 절단되지 못한다.
종래의 레이저 다이오드는 전술한 대로 일 면에 벽개면이 형성되어야만 한다. 이에, 레이저 다이오드의 제조에 있어 물리적인 분리가 수행되어야 하는데, 문제는 레이저 다이오드가 어레이 형태로 제조됨에 있어서 상당한 어려움이 존재하였다. m*n개의 레이저 다이오드가 어레이 형태로 제조됨에 있어, 웨이퍼 레벨에서 바로 어레이로 제조되기 위해서는 개개의 레이저 다이오드가 제조과정에서 웨이퍼로부터 분리되지 않아야만 한다. 그러나 레이저 다이오드의 일 면에 벽개면을 형성하기 위해서는 물리적인 분리가 수행되어야만 하여 양자의 조건을 모두 만족시키기는 상당한 어려움이 있거나 거의 불가능하였다. 이에, 종래의 레이저 다이오드 어레이는 각각 제조된 레이저 다이오드를 일일이 적층하는 후 공정이 수행되어야만 했다.
레이저 광원(110)에서는 벽개면의 형성을 위해 광원 에피층의 물리적인 분리가 어려움 없이 수행될 수 있어, 웨이퍼 레벨로부터 바로 레이저 광원 어레이로 제조가 가능하다. 이에, 용이하게 어레이로 제조됨과 동시에 수직으로 레이저를 조사할 수 있으면서도 충분한 출력을 확보할 수 있다.
광원 에피층(210)은 희생층(240) 상에 성장하여 레이저를 발진한다.
광원 에피층(210)은 내부에 활성층(Active Layer, 230)을 포함하여, 레이저를 발진시킨다.
광원 에피층(210)의 일 끝단에는 벽개면이 형성된 후 고반사(HR: High Reflection) 코팅(220)이 수행되고, 다른 일 끝단에는 기 설정된 각도로 식각된 후 반사방지(AR: Anti Reflection) 코팅(225)이 수행된다. 여기서, 벽개면은 높이방향으로 적어도 활성층(230)까지는 수직하도록 형성된다. 활성층(230) 상의 광을 온전히 입사하는 반대방향으로 반사시켜야 하기 때문에, 벽개면은 적어도 활성층(230)의 높이까지는 수직하게 형성되어야 한다. 벽개면의 고반사 코팅(220)에 의해 활성층(230)에서 광이 수평방향으로 온전히 반사될 수 있다. 이에, 광원 에피층(210)의 일 끝단은 상대적으로 더 적은 면적이 광원 에피층(210)으로부터 분리된다.
한편, 광원 에피층(210)의 다른 일 끝단은 기 설정된 각도로 식각된 면에 반사방지 코팅(225)이 수행되어, 해당 면으로 광이 입사하며 일부는 다시 수평방향으로 반사되고 일부는 해당 면의 각도로 반사가 일어난다. 여기서, 기 설정된 각도는 활성층(230)에서 발진되는 레이저가 하부(-z축 방향)의 반사막 방향으로 반사될 수 있도록 하는 각도로서, 45도일 수 있다. 광원 에피층(210)의 다른 일 끝단이 기 설정된 각도의 반사방지 코팅(225)을 포함하여, 활성층(230)에서 레이저가 발진될 수 있으며, 발진된 레이저가 희생층(240) 및 기판(250)을 거쳐 반사막(260)으로 반사될 수 있다. 이때, 광원 에피층(210)의 반사방지 코팅면에서는 반사도 일어나야 하지만, 발진한 레이저가 반사막(260) 방향으로 반사도 되어야 하기 때문에, 활성층(230)이 위치한 부분에서도 기 설정된 각도로의 식각이 수행되어야 한다. 따라서, 광원 에피층(210)의 다른 일 끝단은 상대적으로 더 많은 면적이 광원 에피층(210)으로부터 (식각에 의해) 분리된다.
희생층(240)은 기판(250) 상에 성장하며, 기판(250)과 광원 에피층(210)의 사이에서 광원 에피층(210)이 벽개면을 가질 수 있도록 한다.
기판(250)은 레이저 광원(110) 또는 레이저 광원 어레이(100) 내 각 구성을 지지한다. 레이저 광원(110) 또는 레이저 광원 어레이(100)가 제조될 수 있도록, 기판(250)은 각 구성들을 지지한다. 또한, 활성층(230)에서 발진하는 레이저가 반사막(260)을 향하거나 반사막(260)에서 반사된 레이저가 다시 상부(+z축 방향)로 반사될 수 있도록, 기판(250)은 레이저를 투과시킨다.
발하고자 하는 레이저의 파장대역에 따라, 광원 에피층(210)과 기판(250)은 각각 다른 성분으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 조사될 레이저가 자외선 영역인 경우, 광원 에피층(210)은 AlGaN으로 구현될 수 있으며, 기판(250)은 사파이어 또는 AlN으로 구현될 수 있다. 조사될 레이저가 청색 파장대역인 경우, 광원 에피층(210)은 InGaN으로 구현될 수 있으며, 기판(250)은 사파이어로 구현될 수 있다. 조사될 레이저가 적색 파장대역인 경우, 광원 에피층(210)은 AlGaAs로 구현될 수 있으며, 기판(250)은 GaAs로 구현될 수 있다. 조사될 레이저가 적외선 파장대역인 경우, 광원 에피층(210)은 InGaAs, GaAs/InGaAs 또는 InGaAs/InGaAsP로 구현될 수 있으며, 기판(250)은 InP로 구현될 수 있다.
반사막(260)은 기판(250)의 하부(활성층이 성장한 반대방향)에 성장하여, 자신으로 입사하는 광 또는 레이저를 반사시킨다.
레이저 광원 어레이(100)는 다음과 같은 특성을 갖는다. 전술한 대로, 레이저 광원(110) 내 레이저는 반사방지 코팅면 방향에서 출력되는데, 레이저 광원은 어레이(100) 내에서 모두 동일한 방향으로 배치되는 것이 아니라, 인접한 레이저 광원 간에 특정 일 끝단을 서로 마주보는 형태로 배치된다. 예를 들어, 레이저 광원(110b)는 레이저가 발진되는 반사방지 코팅면(225)은 우측으로 인접한 레이저 광원(110c)와 마주보며, 고반사 방지 코팅면(220)은 좌측으로 인접한 레이저 광원(110a)와 마주보도록 배치된다. 한번의 식각 또는 물리적인 분리로 인접한 두 개의 레이저 광원이 함께 형성됨에 따른 특징으로서, 제조과정이 단축됨과 동시에 웨이퍼 레벨에서 모두 제조할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판을 도시한 도면이다.
기판(250) 상에 희생층(240)이 성장하고, 희생층(240) 상에 광원 에피층(210)이 성장한다. 도 3에는 도시되어 있지 않으나, 광원 에피층(210) 내에는 활성층(230)이 존재한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판에 식각이 수행되는 모습을 도시한 도면이다.
희생층(240)과 광원 에피층(210)으로 기 설정된 폭(2차원으로는 기 설정된 폭을 포함하는 면적)으로 식각(410)이 수행된다 식각(410)은 광원 에피층(210)과 희생층(240) 모두가 식각될 수 있을 정도로 식각된다. 여기서, 식각은 물리적 또는 화학적 식각 어떠한 것으로 수행되어도 무방하다.
한편, 기 설정된 폭으로 식각된 부분(410)을 중심으로 서로 마주보는 위치에 기 설정된 깊이만큼의 홈(420a, 420b)이 형성된다. 이때, 홈(420)은 광원 에피층(210)의 바닥면(희생층(240)과 인접한 방향의 면)으로부터 적어도 활성층(미도시)보다는 상부까지 형성된다. 즉, 광원 에피층(210)에 홈(420)이 형성되나, 홈(420)은 광원 에피층(210) 내 활성층(미도시)보다는 (높이방향으로) 더 높은 위치까지만 식각된다. 여기서, 홈(420)은 방법이나 형상으로 형성되어도 무방하나, 바람직하게는 V형 그루브(Groove)와 같이 최하단에 꼭지점을 갖는 형상으로 구현됨이 바람직하다. 이유는 도 5 및 6을 참조하여 후술한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 내 희생층에 식각이 수행되는 모습을 도시한 도면이다.
광원 에피층(210)에 식각된 부분(410)과 홈(420)이 형성된 후, 홈(420)을 이용하여 희생층(240)을 식각한다. 희생층(240)의 식각은 주로 화학적 식각이 수행될 수 있으며, 기 설정된 면적만큼 식각된다. 특히, 희생층(510)은 광원 에피층(210) 상에 홈(420)이 형성된 위치까지만 식각될 수 있다. 홈(420)이 최하단에 꼭지점을 갖는 형상으로 구현된 경우, 희생층(510)은 홈의 최하단 꼭지점의 위치까지만 식각될 수 있다.
희생층(510)이 전술한 위치까지만 식각됨에 따라, 광원 에피층(210)은 희생층이 삭각되지 않은 부분 상에 위치한 구성(520)과 희생층이 식각된 부분(510) 상에 위치한 구성(525)으로 구분된다. 광원 에피층(210)의 양 구성(520, 525)은 홈(420)과 희생층(240)에 의해 구분된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 광원 내 벽개면이 형성되는 모습을 도시한 도면이다.
희생층(240)이 식각된 후, 광원 에피층(210)의 양 구성(520, 525)을 물리적으로 분리시킨다. 물리적으로의 분리는 광원 에피층이 성장한 기판을 담그고 초음파를 조사하거나, 제거하기 위한 광원 에피층의 일부에 접착수단(예를 들어, 테이프)을 접착시킨 후 물리적으로 분리시키거나, 블레이드 등의 수단으로 외력을 가함으로써 수행될 수 있다. 구성(525)의 하단에는 희생층이 식각되어 존재하지 않으며 광원 에피층에 홈(420)이 형성됨에 따라, 광원 에피층(210)의 홈(420)에는 아주 얇은 (높이방향으로의) 두께만이 남게 된다. 이에 광원 에피층(210)의 홈(420)은 물리적인 충격에 아주 취약해진다. 따라서, 정밀하거나 복잡하게 물리적 충격을 가하지 않고, 인접한 주변으로 물리적 충격을 가하는 등 간단한 방법으로도 희생층이 식각되지 않은 부분 상의 구성(520)과 희생층이 식각된 부분 상의 구성(525)은 서로 분리될 수 있다. 이처럼, 물리적인 충격에 의해 양 구성(520, 525)이 분리됨에 따라, 광원 에피층(210)의 일 끝단에 벽개면(610)이 형성될 수 있다. 추후 공정에서 벽개면(610)에 고반사 코팅이 수행되어 활성층 상에서 광이 왕복할 수 있도록 한다.
한편, 전술한 과정을 거치며 벽개면이 형성되기 때문에, 인접한 양 레이저 광원의 벽개면이 형성된 끝단은 서로 마주보게 된다.
도 3 내지 6에서는 기판(250), 희생층(240) 및 광원 에피층(210)의 어느 하나의 지점에서만 전술한 과정이 수행되는 것처럼 도시되어 있으나, 레이저 광원 어레이(100)가 제조되는 과정에서는 전술한 과정이 어레이 내에서 기 설정된 간격을 가지며 레이저 광원의 개수의 절반만큼 동시에 또는 순차적으로 수행된다.
도 3 내지 6에 도시된 과정은 레이저 광원 제조장치에 의해 수행될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 광원 내 다른 일 끝단에 V형 홈이 형성되는 모습을 도시한 도면이다.
도 7에 도시된 V형 홈(710)은 도 3 내지 6에 도시된 과정에서 형성된 벽개면으로부터 기 설정된 길이만큼 떨어진 위치에 형성된다. 여기서, 기 설정된 길이는 제조될 레이저 광원의 길이에 해당한다. V형 홈(710)이 벽개면으로부터 기 설정된 길이만큼 떨어진 위치에 형성됨에 따라, 레이저 광원(110)이 벽개면과 반사방지 기 설정된 각도를 갖는 코팅면을 모두 구비할 수 있다.
V형 홈(710)은 전술한 위치에서 광원 에피층(210) 및 희생층(240)에 기 설정된 각도로 형성된다. 광이 활성층(230) 내에서 반사되며, 활성층(230)에서 발진하는 레이저가 기판(250)의 방향으로 반사될 수 있도록, V형 홈(710)은 기 설정된 각도로 형성된다. 여기서, V형 홈(710)은 내각이 90도일 수 있으며, 이에, 광원 에피층(210) 및 희생층(240)에는 수평방향을 기준으로 45도의 형태로 마주보는 식각면이 형성된다. 식각면에는 반사방지 코팅(720)이 형성되어, 광이 활성층(230) 내에서 반사되며 활성층(230)에서 발진하는 레이저가 기판(250)의 방향으로 반사될 수 있도록 한다. 활성층(230)에서의 광이나 레이저가 식각면에 형성된 반사방지 코팅에 의해 반사될 수 있어야 하므로, V형 홈(710)은 광원 에피층(210)의 최하단까지 식각되거나, 적어도 활성층(230)의 하단까지는 식각되어야 한다.
V형 홈(710)이 기 설정된 각도로 형성되기에, 벽개면의 형성과정과 마찬가지로, 반사방지 코팅면이 포함된 끝단도 인접한 레이저 광원 간에 서로 마주보도록 형성된다. 즉, 어레이 내 하나의 열이나 행에 배치된 레이저 광원을 살펴보면, 레이저 광원들이 반사방지 코팅면과 벽개면을 순차적으로 마주보는 형태로 배치되게 된다.
전술한 과정에 의해 레이저 광원이 형성될 수 있기에, 레이저 광원(110)이 m*n개 만큼 포함되는 레이저 광원 어레이(100)도 웨이퍼 레벨에서 용이하게 제조될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 광원 내 벽개면이 형성되는 방법을 도시한 순서도이다.
기판(250) 상에 순차적으로 성장한 희생층(240)과 광원 에피층(210)이 기 설정된 폭만큼 식각된다(S810).
식각된 부위(410)를 중심으로 마주보도록 광원 에피층(210) 상에 홈(420)이 형성된다(S820).
식각된 부위(410)를 이용하여 희생층(240)만이 기 설정된 면적만큼 식각된다(S830).
희생층이 식각된 광원 에피층(520)과 그렇지 않은 광원 에피층(525)이 물리적으로 분리된다(S840).
전술한 과정을 거친 후 형성된 벽개면에 고반사 코팅이 수행됨으로써, 광을 정방향으로 반사시킬 수 있다.
하나의 레이저 광원 내에 벽개면을 형성하기 위해서는 전술한 과정이 단일의 위치에서 수행되며, 레이저 광원 어레이 내 각 레이저 광원 내에 벽개면을 형성하기 위해서는 전술한 과정이 어레이 내 포함된 레이저 광원의 개수의 절반만큼 서로 다른 위치에서 동시에 또는 순차적으로 수행된다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 광원이 제조되는 방법을 도시한 순서도이다.
기판(250) 상에 순차적으로 성장한 희생층(240)과 광원 에피층(210)이 기 설정된 폭만큼 식각된다(S910).
식각된 부위(410)를 중심으로 마주보도록 광원 에피층(210) 상에 홈(420)이 형성된다(S920).
식각된 부위(410)를 이용하여 희생층(240)만이 기 설정된 면적만큼 식각된다(S930).
희생층이 식각된 광원 에피층(520)과 그렇지 않은 광원 에피층(525)이 물리적으로 분리된다(S940).
광원 에피층의 벽개면으로 고반사 코팅(610)이 수행된다(S950).
광원 에피층의 벽개면으로부터 광원의 길이만큼 떨어진 위치에 V형 홈(710)이 형성된다(S960).
V형 홈의 표면에 반사 방지 코팅(720)이 수행된다(S970).
도 7 및 8에서는 각 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 7 및 8에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 7 및 8은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 7 및 8에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 레이저 광원 어레이
110: 레이저 광원
210: 광원 에피층
220: 고반사 코팅
225, 720: 반사방지 코팅
230: 활성층
240, 510: 희생층
250: 기판
260: 반사막
410: 식각된 부분
420: 홈
610: 벽개면
710: V형 홈
110: 레이저 광원
210: 광원 에피층
220: 고반사 코팅
225, 720: 반사방지 코팅
230: 활성층
240, 510: 희생층
250: 기판
260: 반사막
410: 식각된 부분
420: 홈
610: 벽개면
710: V형 홈
Claims (16)
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- 기판;
상기 기판의 하부에 성장하여 자신에 입사하는 광을 반사시키는 반사막;
상기 기판의 상부에 성장하되, 수직한 벽개면을 갖는 일 끝단을 포함하는 희생층; 및
상기 희생층 상부에 성장하되, 내부에 활성층을 포함하여 길이방향으로 레이저를 조사하고, 적어도 상기 활성층의 높이까지는 수직한 벽개면을 갖는 일 끝단과 기 설정된 각도로 식각된 타 끝단을 포함하는 광원 에피층을 포함하며,
상기 희생층 및 상기 광원 에피층의 기 설정된 각도로 식각된 일 끝단에는 반사 방지(Anti Reflection) 코팅이 수행되고,
상기 희생층 및 상기 광원 에피층의 수직한 벽개면을 갖는 타 끝단에는 고반사(High Reflection) 코팅이 수행되는 것을 특징으로 하는 레이저 광원. - 제13항에 있어서,
상기 기 설정된 각도는,
입사하는 광이 하부에 위치한 기판 또는 반사막을 향해 반사되는 각도인 것을 특징으로 하는 레이저 광원. - 제13항의 레이저 광원이 복수 개 포함된 레이저 광원 어레이.
- 제15항에 있어서,
상기 레이저 광원은,
인접한 어느 하나의 레이저 광원과 상기 희생층 및 상기 광원 에피층의 기 설정된 각도로 식각된 일 끝단이 서로 마주보는 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 광원 어레이.
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| KR1020200141187A KR102375096B1 (ko) | 2020-10-28 | 2020-10-28 | 일 끝단에 벽개면을 포함하는 레이저 광원 및 그를 제조하는 방법 |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR930011345A (ko) * | 1991-11-06 | 1993-06-24 | 김광호 | 표면 방출형 반도체 레이저 다이오드의 제조방법 |
| KR100255695B1 (ko) * | 1993-08-31 | 2000-05-01 | 윤종용 | 반도체 레이저 소자 및 그의 제조 방법 |
| JP3473134B2 (ja) * | 1994-10-27 | 2003-12-02 | 株式会社デンソー | 半導体レーザの製造方法 |
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2020
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