KR102412761B1 - VCSEL Chip Having a Step, VCSEL Array and Method for Manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
단차를 갖는 VCSEL 칩, VCSEL 어레이 및 그의 제조방법을 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 복수의 DBR(Distributed Bragg Reflector) 페어를 포함하는 제1 반사부와 복수의 DBR(Distributed Bragg Reflector) 페어를 포함하는 제2 반사부와 상기 제1 반사부 및 상기 제2 반사부의 사이에 위치하여, 상기 제1 반사부 및 상기 제2 반사부 중 어느 하나에서 생성된 정공과 나머지 하나에서 생성된 전자가 재결합되는 캐비티층과 상기 캐비티층 및 상기 제1 반사부나 상기 제2 반사부 사이에 위치하여, 출력될 레이저의 특성 및 개구부의 직경을 결정하는 산화막층과 상기 제2 반사부의 일 DBR 페어 내 형성되는 컨택층과 상기 제1 반사부와 접촉하여, 상기 제1 반사부로 전원이 공급될 수 있도록 하는 제1 메탈층과 상기 컨택층과 접촉하여, 상기 제2 반사부로 전원이 공급될 수 있도록 하는 제2 메탈층 및 상기 제1 반사부, 상기 제2 반사부, 상기 캐비티층, 상기 산화막층 및 상기 컨택층을 외력으로부터 보호하는 패시베이션 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 VCSEL 칩을 제공한다.Disclosed are a VCSEL chip having a step difference, a VCSEL array, and a manufacturing method thereof.
According to an aspect of the present embodiment, a first reflector including a plurality of DBR (Distributed Bragg Reflector) pairs, a second reflector including a plurality of DBR (Distributed Bragg Reflector) pairs, the first reflector, and the first reflector A cavity layer located between the two reflecting units, in which holes generated in any one of the first reflecting unit and the second reflecting unit and electrons generated in the other are recombine, the cavity layer, and the first reflecting unit or the second reflecting unit An oxide film layer positioned between the two reflectors, which determines the characteristics of the laser to be output and the diameter of the opening, and a contact layer formed in one DBR pair of the second reflector and the first reflector, come into contact with the first reflector, and the first reflector A second metal layer in contact with the first metal layer through which power can be supplied to the unit and the contact layer so that power can be supplied to the second reflecting unit, the first reflecting unit, the second reflecting unit, and the It provides a VCSEL chip comprising a cavity layer, the oxide layer, and a passivation layer for protecting the contact layer from external force.
Description
본 발명은 단차를 갖는 플립칩 형태의 마이크로 VCSEL, 그를 포함하는 VCSEL 어레이 및 VCSEL 어레이를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a flip-chip type micro VCSEL having a step difference, a VCSEL array including the same, and a method of manufacturing the VCSEL array.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information for the present embodiment and does not constitute the prior art.
일반적으로, 반도체 레이저 다이오드는 측면 발광 레이저 다이오드(EEL, Edge Emitting Laser Diode, 이하 'EEL'로 약칭함) 및 수직 공진형 표면 발광 레이저 다이오드(VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting Laser, 이하 'VCSEL'로 약칭함)를 포함한다. EEL은 소자의 적층면과 평행 방향을 이루는 공진구조를 갖기 때문에, 레이저 빔을 적층면과 평행한 방향으로 발진시키며, VCSEL은 소자의 적층면과 수직 방향인 공진구조를 가짐으로써, 레이저 빔을 소자의 적층면과 수직 방향으로 발진시킨다.In general, semiconductor laser diodes include a side-emitting laser diode (EEL, Edge Emitting Laser Diode, hereinafter abbreviated as 'EEL') and a vertical resonance surface emitting laser diode (VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting Laser, hereinafter abbreviated as 'VCSEL'). ) is included. Since the EEL has a resonance structure that is parallel to the stacking surface of the device, it oscillates a laser beam in a direction parallel to the stacked surface, and the VCSEL has a resonance structure that is perpendicular to the stacked surface of the device, so that the laser beam is converted into a device. oscillate in the direction perpendicular to the lamination plane of
VCSEL은 EEL에 비해 광 이득 길이(Gain Length)가 짧아, 저전력 구현이 가능하며, 고밀도 집적화가 가능하므로 대량 생산에 유리하다는 장점이 있다. 또한, VCSEL은 단일 종단 모드(Single Longitudinal Mode)로 레이저 빔을 발진시킬 수 있으며, 웨이퍼 상에서의 테스트가 가능하다. 더욱이, VCSEL은 고속 변조가 가능하고, 원형의 빔을 발진시킬 수 있기 때문에, 광섬유와의 커플링(Coupling)이 용이하고 2차원적인 면 어레이(Array)가 가능하다.VCSEL has a shorter optical gain length compared to EEL, so it can realize low power, and since high-density integration is possible, it is advantageous for mass production. In addition, the VCSEL can oscillate a laser beam in a single-ended mode (Single Longitudinal Mode), and can be tested on a wafer. Furthermore, since the VCSEL is capable of high-speed modulation and can oscillate a circular beam, coupling with an optical fiber is easy and a two-dimensional surface array is possible.
VCSEL은 주로, 광통신, 광 인터커넥션 및 광 픽업 등에서의 광학장치 내의 광원으로 사용되어 왔다. 그러나 최근들어, VCSEL은 라이다(LiDAR), 안면 인식, 모션 인식, AR(Augmented Reality) 또는 VR(Virtual Reality) 장치 등의 화상 형성장치 내의 광원으로까지 그 사용범위가 확대되고 있다.VCSELs have been mainly used as light sources in optical devices in optical communication, optical interconnection, and optical pickups. However, in recent years, the range of use of VCSELs has been extended to light sources in image forming apparatuses such as LiDAR, facial recognition, motion recognition, augmented reality (AR) or virtual reality (VR) devices.
이처럼 다양한 분야에서 VCSEL이 사용되며, 용처에 따라 적절히 VCSEL 칩이나 VCSEL 어레이의 제조가 수행되어야 할 필요가 발생한다. 종래에는 에피택시 레이어가 성장되어 있는 GaAs 기판을 이용한 2차원 어레이만이 사용되어 왔다. 이와 같은, 2차원 어레이는 VCSEL 에피택시 레이어의 성장에 사용되었던 GaAs 기판을 포함하고 있어, 곡률을 형성할 수 없었다. 따라서, 곡률이 필요한 LiDAR 광원과 같은 2차원 어레이 구성함에 있어 상당한 애로점이 있었던 것이 사실이다. 최근 VCSEL을 특정 기판(예를 들어, 플렉서블 기판)에 전사함에 있어 직접 전사(Direct Transfer)하는 방법이 사용되고 있는데, 대량 전사가 힘들고 공정·투자비용이 상당하여 양산성이 떨어지는 불편이 존재한다. As such, VCSELs are used in various fields, and there arises a need to appropriately manufacture a VCSEL chip or a VCSEL array depending on the application. Conventionally, only a two-dimensional array using a GaAs substrate on which an epitaxial layer is grown has been used. As such, the two-dimensional array contained the GaAs substrate used for the growth of the VCSEL epitaxial layer, and thus the curvature could not be formed. Therefore, it is true that there were considerable difficulties in constructing a two-dimensional array such as a LiDAR light source that requires curvature. Recently, a method of direct transfer is used in transferring a VCSEL to a specific substrate (eg, a flexible substrate), but mass transfer is difficult and the process and investment cost are considerable, so there is an inconvenience of lowering mass productivity.
본 발명의 일 실시예는, 자가 조립방식으로 전사될 수 있는 VCSEL 칩 및 그에 따라 제조된 VCSEL 어레이를 제공하는 데 일 목적이 있다.An embodiment of the present invention has an object to provide a VCSEL chip that can be transferred in a self-assembled manner and a VCSEL array manufactured therewith.
본 발명의 일 측면에 의하면, 복수의 DBR(Distributed Bragg Reflector) 페어를 포함하는 제1 반사부와 복수의 DBR(Distributed Bragg Reflector) 페어를 포함하는 제2 반사부와 상기 제1 반사부 및 상기 제2 반사부의 사이에 위치하여, 상기 제1 반사부 및 상기 제2 반사부 중 어느 하나에서 생성된 정공과 나머지 하나에서 생성된 전자가 재결합되는 캐비티층과 상기 캐비티층 및 상기 제1 반사부나 상기 제2 반사부 사이에 위치하여, 출력될 레이저의 특성 및 개구부의 직경을 결정하는 산화막층과 상기 제2 반사부의 일 DBR 패어 내 형성되는 컨택층과 상기 제1 반사부와 접촉하여, 상기 제1 반사부로 전원이 공급될 수 있도록 하는 제1 메탈층과 상기 컨택층과 접촉하여, 상기 제2 반사부로 전원이 공급될 수 있도록 하는 제2 메탈층 및 상기 제1 반사부, 상기 제2 반사부, 상기 캐비티층, 상기 산화막층 및 상기 컨택층을 외부로부터 보호하는 패시베이션 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 VCSEL 칩을 제공한다.According to one aspect of the present invention, a first reflector including a plurality of DBR (Distributed Bragg Reflector) pairs, a second reflector including a plurality of DBR (Distributed Bragg Reflector) pairs, the first reflector, and the first reflector A cavity layer located between the two reflecting units, in which holes generated in any one of the first reflecting unit and the second reflecting unit and electrons generated in the other are recombine, the cavity layer, and the first reflecting unit or the second reflecting unit An oxide layer that is located between the two reflectors and determines the characteristics of the laser to be output and the diameter of the opening, and a contact layer formed in one DBR pair of the second reflector and the first reflector come into contact with the first reflector, and the first reflector A second metal layer in contact with the first metal layer for supplying power to the unit and the contact layer to supply power to the second reflecting unit, the first reflecting unit, the second reflecting unit, and the It provides a VCSEL chip comprising a passivation layer for protecting the cavity layer, the oxide layer, and the contact layer from the outside.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 DBR 패어는 상대적으로 더 많은 알루미늄 비율을 포함하는 고 알루미늄 구성층 및 상대적으로 더 적은 알루미늄 비율을 포함하는 저 알루미늄 구성층을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the DBR pair is characterized in that it comprises a high aluminum constituent layer comprising a relatively higher proportion of aluminum and a low aluminum constituent layer comprising a relatively small proportion of aluminum.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제1 반사부는 상기 제2 반사부보다 더 많은 DBR 페어수를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, the first reflecting unit is characterized in that it includes a larger number of DBR pairs than the second reflecting unit.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 컨택층은 일 DBR 패어 내 저 알루미늄 구성층 대신 형성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, the contact layer is formed in place of the low aluminum constituent layer in one DBR pair.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 컨택층은 일 DBR 패어의 두께에 m배의 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the contact layer is characterized in that it has a thickness m times the thickness of one DBR pair.
본 발명의 일 측면에 의하면, 기판과 기판 상에 배치되는 제1 전극과 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 VCSEL 칩과 동일한 형상을 가지며, 상기 VCSEL 칩의 폭만큼 간격을 두고 배치되는 복수의 댐과 복수 개가 상기 댐이 형성하는 간격 내에 간격의 형상대로 배치되는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 VCSEL 칩과 상기 댐이 형성하는 간격 내에 상기 VCSEL 칩과 상기 제1 전극 사이에 배치되어 양자를 전기적으로 연결하는 복수의 전기적 연결부 및 각 VCSEL 칩의 제2 메탈층 간을 서로 전기적으로 연결시키는 인터커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 VCSEL 어레이를 제공한다.According to one aspect of the present invention, a plurality of substrates, the first electrode disposed on the substrate, and the VCSEL chip of any one of claims 1 to 5 have the same shape and are spaced apart by the width of the VCSEL chip. 6. The VCSEL chip of any one of claims 1 to 5, wherein a plurality of dams are arranged in the shape of an interval within the interval formed by the dam, and disposed between the VCSEL chip and the first electrode within the interval formed by the dam It provides a VCSEL array comprising a plurality of electrical connection portions electrically connecting the two and an interconnector electrically connecting the second metal layers of each VCSEL chip to each other.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 VCSEL 칩의 상기 기판과 먼 끝단으로 AR(Anti Reflection) 코팅층이 도포되는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, it is characterized in that the AR (Anti Reflection) coating layer is applied to the far end of the substrate and the VCSEL chip.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 VCSEL 칩과 상기 댐 사이에 발생하는 유격으로 폴리머가 코팅되어 채워진 후 큐어링되는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, it is characterized in that the polymer is coated and filled with a gap that occurs between the VCSEL chip and the dam, and then cured.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 VCSEL 칩 및 상기 댐은 단차를 갖는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, the VCSEL chip and the dam are characterized in that they have a step difference.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 VCSEL 칩은 상기 단차를 컨택층에 구비하는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention, the VCSEL chip is characterized in that the step is provided in the contact layer.
본 발명의 일 측면에 의하면, VCSEL 어레이를 제조하는 방법에 있어서, 기판 상에 제1 전극이 배치되는 제1 배치과정과 상기 제1 전극 상에, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 VCSEL 칩과 동일한 형상을 가지는 댐이 상기 VCSEL 칩의 폭만큼 간격을 두고 배치되는 제2 배치과정과 각 댐의 간격 사이로 전기적 연결부가 배치되는 제3 배치과정과 상기 전기적 연결부 상에 상기 VCSEL 칩이 조립되는 조립과정과 상기 댐 상에 폴리머가 코팅되어 큐어링되는 큐어링과정과 상기 VCSEL 칩 상단에 코팅된 폴리머를 제거하는 제거과정과 상기 VCSEL 칩 상단에 AR(Anti Reflection) 코팅층을 도포하는 도포과정 및 각 VCSEL 칩의 사이에 인터커넥터를 배치하는 제4 배치과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 VCSEL 어레이 제조방법을 제공한다.According to one aspect of the present invention, in a method of manufacturing a VCSEL array, a first arrangement process in which a first electrode is disposed on a substrate and on the first electrode, the VCSEL of any one of claims 1 to 5 A second arrangement process in which dams having the same shape as the chip are arranged with an interval as much as the width of the VCSEL chip, a third arrangement process in which an electrical connection part is disposed between the intervals of each dam, and the VCSEL chip is assembled on the electrical connection part An assembly process, a curing process in which a polymer is coated and cured on the dam, a removal process to remove the polymer coated on the top of the VCSEL chip, an application process of applying an AR (Anti Reflection) coating layer to the top of the VCSEL chip, and each It provides a VCSEL array manufacturing method comprising a fourth arrangement step of disposing an interconnector between the VCSEL chips.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 폴리머는 상기 VCSEL 칩과 상기 댐 사이에 발생하는 유격으로 코팅되어 큐어링되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, the polymer is coated with a gap that occurs between the VCSEL chip and the dam and is cured.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 인터커넥터는 각 VCSEL 칩의 제2 메탈층 간을 서로 전기적으로 연결시키는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, the interconnector electrically connects the second metal layers of each VCSEL chip to each other.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, VCSEL 어레이가 제조됨에 있어, VCSEL 칩이 자가 조립방식으로 전사될 수 있는 장점이 있다.As described above, according to one aspect of the present invention, when the VCSEL array is manufactured, there is an advantage that the VCSEL chip can be transferred in a self-assembly manner.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 VCSEL 어레이의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 VCSEL 칩의 일 방향으로의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 VCSEL 에피택시의 다른 일 방향으로의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전극 상에 댐을 성장시키는 과정을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 댐 사이에 VCSEL 칩을 조립시키는 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 댐과 VCSEL칩 상에 폴리머를 코팅하는 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 VCSEL칩 상부에 코팅된 폴리머를 제거하는 과정을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 VCSEL칩 상부에 AR 코팅을 수행하는 과정을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 VCSEL칩 간 전극을 인터커넥팅하는 과정을 도시한 도면이다.1 is a cross-sectional view of a VCSEL array according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view in one direction of a VCSEL chip according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view in another direction of a VCSEL epitaxy according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a process of growing a dam on the first electrode according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a process of assembling a VCSEL chip between dams according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a process of coating a polymer on a dam and a VCSEL chip according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing a process of removing the polymer coated on the top of the VCSEL chip according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating a process of performing AR coating on the VCSEL chip according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating a process of interconnecting electrodes between VCSEL chips according to an embodiment of the present invention.
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.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each figure, like reference numerals have been used for like elements.
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.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
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.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it is understood that other components may exist in between. it should be On the other hand, when a certain element is referred to as being “directly connected” or “directly connected” to another element, it should be understood that no other element is present in the middle.
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.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. It should be understood that terms such as “comprise” or “have” in the present application do not preclude in advance the possibility of the presence or addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification. .
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.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.
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.Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.In addition, each configuration, process, process or method included in each embodiment of the present invention may be shared within a range that does not technically contradict each other.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 VCSEL 어레이의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a VCSEL array according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 VCSEL 어레이(100)는 기판(110), 제1 전극(120), 댐(130), 전기적 연결부(140), VCSEL 칩(150), 폴리머(160) 및 인터커넥터(170)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , a
VCSEL 어레이(Vertical Cavity Surface Emitting Laser Array, 100)는 복수의 VCSEL 칩(150)이 어레이 형태로 배치되어, 일정한 세기 이상의 광 (또는 레이저)을 수직으로 출력하는 광 소자를 의미한다. VCSEL 어레이(100)는 일정한 세이 이상의 광을 출력하기 위해, 복수, 통상적으로 수십 개 내지 수백 개의 VCSEL 칩(150)을 포함한다.A VCSEL array (Vertical Cavity Surface Emitting Laser Array, 100) refers to an optical device in which a plurality of
기판(110)은 VCSEL 어레이(100) 내 각 구성들을 지지한다. The
제1 전극(120)은 기판(110) 상에 배치되며, 전기적 연결부(140)와 전기적으로 연결되어 각 VCSEL 칩(150)으로 전원을 공급한다. 제1 전극(120)은 기판(110) 상에 배치되며, 기판(110) 상에 배치된 각 VCSEL 칩(150)과 연결된 각 전기적 연결부(140)와 모두 전기적으로 연결되는 형태로 배치된다. 이에 따라, 제1 전극(120)은 외부로부터 전원을 인가받아 각 전기적 연결부(140)를 거쳐 VCSEL 칩(150)으로 전달한다.The
댐(130)은 VCSEL 칩(150)과 동일한 형상으로 구현되며, 제1 전극(120) 상에 VCSEL 칩(150)이 배치되어 고정될 수 있도록 한다. 댐(130)은 VCSEL 칩(150)과 동일한 형상을 가지며, VCSEL 칩(150)의 폭만큼 간격을 두고 배치된다. VCSEL 칩(150)과 동일한 형상을 갖는 댐(130)이 전술한 간격만큼 떨어져 배치되기 때문에, 특정 댐과 그에 인접한 댐 사이에는 댐과 대칭되는 형상의 간격이 생긴다. VCSEL 칩(150)은 이처럼 댐 사이에 댐과 대칭되는 형상으로 배치된다. 댐(130)이 VCSEL 칩(150)과 동일한 형상으로 구현되며 VCSEL 칩(150)의 간격만큼 떨어져 배치되기 때문에, VCSEL 칩(150)은 댐(130) 사이에서 고정될 수 있다.The
전기적 연결부(140)는 제1 전극(120)과 VCSEL 칩(150)을 전기적으로 연결시킨다. 전기적 연결부(140)는 댐(130)과 댐(130) 사이의 공간의 최하단에 배치되어, 제1 전극(120)과 VCSEL 칩(150) 모두와 접촉한다. 전기적 연결부(140)는 전기 전도성이 우수한 물질로 구현되어, 자신에 유입되는 전류를 전달한다. 전기적 연결부(140)는 솔더볼 형태로 구현되어 배치될 수도 있고, 증착에 의한 공융금속(Eutectic Metal, 예를 들어, AuSn 또는 InSn 등)으로 구현되어 배치될 수도 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 양자(120, 150) 간을 전기적으로 연결시키는 구성이면 어떠한 것으로 대체되어도 무방하다.The
VCSEL 칩(150)은 전원을 공급받아 광 또는 레이저를 발진한다. VCSEL 칩(150)은 댐(130) 사이의 공간에 배치되어, 기판(110)이 위치한 반대방향으로 광 또는 레이저를 발진한다. VCSEL 칩(150)의 구체적인 구조는 도 2 및 3을 참조하여 후술한다.The
폴리머(160)는 댐(130)의 상부(VCSEL 칩을 기준으로 기판이 위치한 방향의 반대방향)에 도포되어, VCSEL 칩(150)을 온전히 고정시킨다. 댐(130)과 VCSEL 칩(150)이 동일한 형상을 갖는다 하더라도, 양자가 동일한 주형에서 주조되는 것이 아니기 때문에 공차가 발생할 수밖에 없다. 이에, VCSEL 칩(150)과 동일한 형상으로 구현된 댐(130) 사이에 VCSEL 칩(150)이 안착된다 하더라도, 이와 같은 공차에 의해 VCSEL 칩(150)이 이탈하는 경우가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 폴리머(160)는 댐(130)의 상부에 도포되어 경화됨으로써, VCSEL 칩(150)의 이탈을 방지한다.The
인터커넥터(Inter Connector, 170)는 인접한 VCSEL 칩(150)의 전극을 연결한다. VCSEL 칩(150)의 최상부에는 폴리머(160)가 제거되며 전극이 외부로 드러난다. 인터커넥터(170)는 이처럼 드러난 전극 간을 연결하여, 각 VCSEL 칩(150)들을 전기적으로 연결한다. 이에, 외부에서 제1 전극(120)으로 일 극성의 전원이, 외부에서 인터커넥터(170)를 거쳐 각 전극으로 다른 극성의 전원이 인가된다. 이에 VCSEL 칩(150)이 전원을 인가받아 광 또는 레이저를 발진할 수 있다. The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 VCSEL 칩의 일 방향으로의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 VCSEL 에피택시의 다른 일 방향으로의 단면도이다.2 is a cross-sectional view in one direction of a VCSEL chip according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view in another direction of a VCSEL epitaxy according to an embodiment of the present invention.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 VCSEL 칩(150)은 제1 반사부(210), 산화막 층(220), 캐비티 층(230), 제2 반사부(240), 컨택층(250), 제1 메탈층(260), 제2 메탈층(270) 및 패시베이션 층(280)을 포함한다.2 and 3 , the
제1 반사부(210)는 p형 도펀트가 도핑된 반도체 물질로 구성될 수 있으며, Al을 포함하는 반도체 물질인 AlGaAs로 구성될 수 있다. 제1 반사부(210)는 복수의 DBR(Distributed Bragg Reflector, 또는 '분산 브래그 리플렉터') 페어로 구성된다. DBR 페어는 85 내지 100%의 높은 알루미늄(Al) 비율을 포함하는 고 알루미늄 구성층(High Al Composition Layer)과 0 내지 20%의 낮은 알루미늄 비율을 포함하는 저 알루미늄 구성층(High Al Composition Layer)을 하나의 페어로 하여 복수 개 구현된다. 제1 반사부(210)는 제2 반사부(240) 보다 더 많은 DBR 페어수를 포함하여, 상대적으로 더 높은 반사도(Reflectivity)를 갖는다. 이에, 캐비티(230) 층에서 발진되는 광 또는 레이저는 상대적으로 페어 수가 적어 낮은 반사도를 갖는 제2 반사부(240) 방향으로 발진된다.The
제1 반사부(210)의 고 알루미늄 구성층에 포함되는 알루미늄의 비율은 제2 반사부(240)의 그것보다 상대적으로 높게 형성된다. 이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 VCSEL 칩(150) 내 각 반사부는 반사도는 동일하게 유지할 수 있으면서도, 종래에 비해 VCSEL 칩(150) 전체 두께가 줄어들 수 있다.The ratio of aluminum included in the high aluminum component layer of the first
산화막층(220)은 산화(Oxidation)공정을 거치며 일정 길이의 산화된 부분이 형성되며, 산화된 부분의 길이에 따라 출력되는 레이저의 특성 및 개구부의 직경을 결정한다. 산화막층(220)은 제1 반사부(210) 및 제2 반사부(240)보다 높은 농도의 알루미늄(Al)으로 구성된다. 알루미늄 농도가 높을수록, 산화되는 속도가 증가한다. 산화막층(220)이 양 반사부(210, 240)보다 상대적으로 높은 알루미늄 농도로 구현됨에 따라, 추후 산화를 진행함에 있어 선택적으로 산화를 진행할 수 있게 된다. 예를 들어, 산화막층(220)은 Al 비율이 98% 이상의 AlGaAs로 구현되며, 각 반사부(210, 240)는 Al 비율이 0%~100% 사이의 AlGaAs로 구현될 수 있다. 도 2에는 산화막층(220)이 제1 반사부(210)에 인접한 위치에 형성되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 제2 반사부(240)에 인접한 위치 또는 제1 반사부(210) 및 제2 반사부(240)에 인접한 양 위치 모두에 형성될 수도 있다.The
캐비티층(230)은 제1 반사부(210)에서 생성된 정공와 제2 반사부(240)에서 생성된 전자가 만나 재결합하는 층으로서, 전자와 정공의 재결합에 의해 빛이 생성된다. 캐비티층(230)은 단일양자우물(Single Quantum Well, SQW) 또는 복수 개의 양자우물층을 갖는 다중양자우물(Multiple Quantum Well, MQW) 구조를 포함할 수 있다. 다중양자우물 구조를 포함할 경우, 캐비티층(230)은 에너지 밴드가 서로 다른 우물층(미도시)과 장벽층(미도시)이 교대로 한번 또는 그 이상 적층되는 구조를 갖는다. 캐비티층(230)의 우물층(미도시)/장벽층(미도시)은 InGaAs/AlGaAs, InGaAs/GaAs 또는 GaAs/AlGaAs 등으로 구성될 수 있다. The
제2 반사부(240)는 n형 도펀트가 도핑된 n형 반도체층으로 구현될 수 있으며, Al을 포함하는 반도체 물질인 AlGaAs로 구성될 수 있다. 제2 반사부(240)도 마찬가지로 복수의 DBR 페어로 구성된다. 다만, 전술한 대로, 제1 반사부(210)보다 상대적으로 적은 개수의 DBR 페어를 포함하기에 상대적으로 낮은 반사도를 갖는다. 이에, 캐비티(230) 층에서 발진되는 광 또는 레이저는 상대적으로 페어 수가 적어 낮은 반사도를 갖는 제2 반사부(240) 방향으로 발진된다.The
한편, 제2 반사부(240)의 일 DBR 페어 내 저 알루미늄 구성층에 컨택층(250)이 형성된다. 제2 반사부(240) 내에 컨택층(250)이 형성됨에 따라, VCSEL 칩(150)은 Intra VCSEL 구조를 가질 수 있다. 컨택층(250)은 저 알루미늄 구성층에 형성되나, 저 알루미늄 구성층과는 달리 GaAs 성분으로 구현될 수 있다. 다만, 이러한 성분은 발진되는 광 또는 레이저를 일부 흡수하는 특성을 갖는다. 이에 따라, 컨택층(250)은 캐비티층(230)으로부터 기 설정된 거리만큼 떨어진 위치에 형성된다. 컨택층(250)이 캐비티층(230)으로부터 기 설정된 거리만큼 떨어짐에 따라, VCSEL 칩(150)이 Intra VCSEL 구조를 가지면서도 광 또는 레이저의 흡수를 최소화할 수 있다. 여기서, 기 설정된 거리는 캐비티층(230)으로부터 복수의 페어(고 알루미늄 구성층과 저 알루미늄 구성층), 특히, 4 내지 5개의 페어만큼 떨어진 위치일 수 있다. 컨택층(250)이 캐비티층(230)으로부터 기 설정된 거리만큼 떨어진 위치에 형성됨에 따라 전술한 특징을 가질 수 있다.Meanwhile, the
컨택층(250)은 일 DBR 페어의 두께에 m배를 갖는 상대적으로 두꺼운 두께를 갖는다. 이에 따라, 제2 반사부(240)가 제2 메탈층(270)과 연결되도록 하면서도 VCSEL 칩(150)이 단차를 가질 수 있도록 한다. 컨택층(250)이 상대적으로 두꺼운 두께를 가짐에 따라, 식각이 어려움없이 컨택층(250)의 일 위치(255)까지 일어날 수 있도록 한다. 제1 반사층(210), 산화막층(220), 캐비티층(230) 및 제2 반사부(240) 양단의 일 면적과 컨택층(250)의 일 면적까지 식각이 수행되며, VCSEL 칩(150)은 전체적으로 단차를 가질 수 있다. 또한, 컨택층(250)의 일 면적까지 식각이 일어나며 컨택층(250)이 외부로 드러남에 따라, 컨택층(250)과 제2 메탈층(270)이 연결되며 제2 반사부(240)에 전극이 연결될 수 있다. The
제1 메탈층(260)은 제1 반사부(210)와 접촉하여, 제1 반사부(210)로 전원이 공급될 수 있도록 한다. 제1 메탈층(260)은 티타늄(Ti), 백금(Pt) 또는 금(Au)과 같은 p-메탈일 수 있다. 제1 메탈층(260)이 제1 메탈층(260)의 (도 2를 기준으로) 상단에 형성됨에 따라, 전기적 연결부(140)를 거쳐 인가되는 전원을 제1 반사부(210)로 전달한다.The
제2 메탈층(270)은 컨택층(250)과 접촉하여, 제2 반사부(240)로 전원이 공급될 수 있도록 한다. 제2 메탈층(270)은 제1 메탈층(260)과 반대로 n-메탈일 수 있다. VCSEL 칩(150)은 제1 반사부(210) 내지 컨택층(250)의 일 위치까지 메사 구조로 식각된 형상을 갖는다. 이와 같은 식각에 의해, 컨택층(250)의 일부는 외부로 노출되며, 컨택층(250)의 노출된 위치(255)와 제2 메탈층(270)은 접촉한다. 제2 메탈층(270)은 컨택층(250)의 노출된 위치(255)와 접촉하며, 제2 반사부(240)의 끝단(캐비티층과 멀어지는 방향의 끝단)까지 확장된다. 이에, 제2 메탈층(270)는 보다 용이하게 외부로 드러날 수 있어, 인터커넥터(170)가 각 VCSEL 칩(150) 내 제2 메탈층(270) 간을 용이하게 (전기적으로) 연결할 수 있다. VCSEL 칩(150)은 간단한 구조로 VCSEL 어레이를 형성할 수 있다.The
다만, 제1 메탈층(260)과 제2 메탈층(270)의 극성은 제1 전극(120)에 (+)전원이, 인터커넥터(170)에 (-) 전원이 인가될 경우를 가정하였을 때의 극성이다. 제1 전극(120)과 인터커넥터에 인가되는 전원의 극성이 달라질 경우, 제1 메탈층(260)과 제2 메탈층(270)의 극성은 반대가 될 수 있다.However, the polarities of the
패시베이션 층(280)은 제1 메탈층(260)의 일부, 제2 메탈층(270)의 일면(제2 반사부와 접촉하고 있지 않은 면) 및 각 메탈층을 제외한 나머지 구성의 측면에 도포되어, 외부로부터 각 구성을 보호한다. The
전술한 VCSEL 칩(150)의 구성은 기판(310) 상에 성장하며, VCSEL 칩(150)의 구성과 기판(310) 사이에 희생층(320)이 성장한다. 희생층(320)이 에칭액에 의해 식각되며 기판(310)과 VCSEL 칩(150)을 분리한다.The above-described configuration of the
이러한 구조를 가짐에 따라, VCSEL 칩(150)은 기판으로 자가 조립방식으로 전사되기에 용이해진다. VCSEL 칩(150)이 기판(110)으로 전사되는 방법은 도 4 내지 9에 도시되어 있다.By having such a structure, the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전극 상에 댐을 성장시키는 과정을 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a process of growing a dam on the first electrode according to an embodiment of the present invention.
기판(110) 상에 제1 전극(120)이 배치되며, 제1 전극(120) 상에 댐(130)이 배치된다. 댐(130)은 전술한 대로, VCSEL 칩(150)과 동일한 형상으로 구현되며 VCSEL 칩(150) 간격만큼 떨어져 배치된다. 특정 댐과 그에 인접한 댐 사이에는 댐과 대칭되는 형상의 간격이 생긴다. 댐(130)이 VCSEL 칩(150)과 동일한 형상으로 구현되기에, VCSEL 칩(150)과 마찬가지로 단차(135)를 갖는다.The
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 댐 사이에 VCSEL 칩을 조립시키는 과정을 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a process of assembling a VCSEL chip between dams according to an embodiment of the present invention.
각 댐의 간격 사이에, VCSEL 칩(150)이 배치된다. 댐(130)이 VCSEL 칩(150)의 간격만큼 떨어져 배치되기 때문에, VCSEL 칩(150)은 댐(130)의 간격 사이에 자가조립 형태로 전사되며 배치될 수 있다. 댐(130)도 단차(135)를 갖기 때문에, 댐(130)과 VCSEL 칩(150)의 단차 간이 접촉하며 VCSEL 칩(150)이 단차 내에 안착될 수 있다. Between the gaps of each dam, a
VCSEL 칩(150)이 배치될 공간에 전기적 연결부(140)가 먼저 배치되며, VCSEL 칩(150)과 제1 전극(120)을 전기적으로 연결시킨다.The
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 댐과 VCSEL칩 상에 폴리머를 코팅하는 과정을 도시한 도면이다. 6 is a diagram illustrating a process of coating a polymer on a dam and a VCSEL chip according to an embodiment of the present invention.
VCSEL 칩(150)이 전사될 경우, 댐(130)과 VCSEL 칩(150)간에는 유격(510)이 발생한다. 댐(130)이 VCSEL 칩(150)과 동일한 형상을 갖도록 제조되기는 하나, 동일한 과정에서 제조되는 것이 아니기 때문에 미세하게 공차가 발생할 수 있다. 또한, VCSEL 칩(150)이 배치될 공간에 전기적 연결부(140)가 배치되기 때문에, 전기적 연결부(140)의 영향으로도 양자 간 유격(510)이 발생한다. 이러한 유격은 댐(130) 사이에 배치된 VCSELC 칩(150)의 높이 방향으로의 이탈을 유도할 수도 있다. 즉, 유격(510)은 VCSEL 칩(150)의 온전한 고정을 방해하기에 채워져야만 한다.When the
이러한 유격(510)을 채우기 위해, 댐(130) 상단에 폴리머(160)가 코팅된 후 큐어링된다. 폴리머(160)는 유격(510)에 주입되어 큐어링됨에 따라, 유격(510)을 채우며 VCSEL 칩(150)을 온전히 고정시켜 이탈을 방지한다.In order to fill the
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 VCSEL칩 상부에 코팅된 폴리머를 제거하는 과정을 도시한 도면이다. 7 is a view showing a process of removing the polymer coated on the top of the VCSEL chip according to an embodiment of the present invention.
폴리머(160)는 유격(510)을 충분히 채울 수 있도록 일정 높이 이상 코팅된다. 이에 VCSEL 칩(150)의 상부(도 7을 기준으로 상부, 제2 반사부 방향)까지 폴리머(160)가 코팅될 수 있다. 폴리머(160)가 해당 위치에도 코팅될 경우, VCSEL 칩(150)에서의 온전한 레이저 출력을 방해한다. The
이에, VCSEL 칩(150) 상부에 코팅된 폴리머(710)가 제거되며, VCSEL 칩(150) 간 간격에 코팅된 폴리머(720)는 제거되지 않는다.Accordingly, the
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 VCSEL칩 상부에 AR 코팅을 수행하는 과정을 도시한 도면이다. 8 is a diagram illustrating a process of performing AR coating on the VCSEL chip according to an embodiment of the present invention.
폴리머(160)가 제거된 VCSEL 칩(150)의 상부에 AR(Anti Reflection) 코팅층(810)이 도포된다. VCSEL 칩(150)의 상부에 AR 코팅층(810)이 도포되며, 칩 내로 반사되는 레이저를 최소화한 채 대부분의 레이저가 칩 외로 조사될 수 있도록 한다. An anti-reflection (AR)
AR 코팅층(810)은 전 면적에 도포되는 것은 아니고, 제2 반사부 상에만 도포되며 제2 메탈층 상에는 도포되지 않는다. 이에 따라, 후술할 공정을 따라 제2 메탈층 간에 인터커넥팅이 수행될 수 있다.The
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 VCSEL칩 간 전극을 인터커넥팅하는 과정을 도시한 도면이다.9 is a diagram illustrating a process of interconnecting electrodes between VCSEL chips according to an embodiment of the present invention.
각 VCSEL 칩(150) 내 제2 메탈층(270)을 연결하는 인터커넥터(170)가 배치된다. 인터커넥터(170)는 각 VCSEL 칩(150)의 사이에, 각 VCSEL 칩(150)의 제2 메탈층(270)과 접촉하며 배치된다. 이에 따라, 인터커넥터(170)가 각 VCSEL 칩(150) 간 일 전극들을 모두 연결하며, 최종적으로 VCSEL 어레이(100)가 제조된다.An
VCSEL 칩(150)은 일 DBR 페어의 두께에 m배를 갖는 컨택층(250)을 포함함에 따라, 손쉽게 컨택층(250)의 식각이 수행될 수 있다. 이에, 용이하게 제2 메탈층(270)이 컨택층(250)과 연결되는 동시에 제2 반사부(240)의 끝단(도 5 내지 도 9에서 VCSEL칩의 최상부)까지 노출되도록 배치될 수 있다. 제2 메탈층(270)이 제2 반사부(240)의 끝단에서 노출됨에 따라, 각 VCSEL 칩 간 인터커넥팅이 수행되며 VCSEL 어레이(100)가 용이하게 제조될 수 있다.Since the
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.The above description is merely illustrative of the technical idea of this embodiment, and a person skilled in the art to which this embodiment belongs may make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Accordingly, the present embodiments are intended to explain rather than limit the technical spirit of the present embodiment, and the scope of the technical spirit of the present embodiment is not limited by these embodiments. The protection scope of this embodiment should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present embodiment.
100: VCSEL 어레이
110: 기판
120: 제1 전극
130: 댐
135: 단차
140: 전기적 연결부
150: VCSEL 칩
160: 폴리머
170: 인터커넥터
210: 제1 반사부
220: 산화막 층
230: 캐비티 층
240: 제2 반사부
250: 컨택층
260: 제1 메탈층
270: 제2 메탈층
280: 패시베이션 층
310: 기판
320: 희생층
510: 유격
810: AR 코팅층100: VCSEL array
110: substrate
120: first electrode
130: dam
135: step
140: electrical connection
150: VCSEL chip
160: polymer
170: interconnect
210: first reflector
220: oxide layer
230: cavity layer
240: second reflector
250: contact layer
260: first metal layer
270: second metal layer
280: passivation layer
310: substrate
320: sacrificial layer
510: play
810: AR coating layer
Claims (13)
복수의 DBR(Distributed Bragg Reflector) 페어를 포함하는 제2 반사부;
상기 제1 반사부 및 상기 제2 반사부의 사이에 위치하여, 상기 제1 반사부 및 상기 제2 반사부 중 어느 하나에서 생성된 정공과 나머지 하나에서 생성된 전자가 재결합되는 캐비티층;
상기 캐비티층 및 상기 제1 반사부나 상기 제2 반사부 사이에 위치하여, 출력될 레이저의 특성 및 개구부의 직경을 결정하는 산화막층;
상기 제2 반사부의 일 DBR 페어 내 형성되는 컨택층;
상기 제1 반사부와 접촉하여, 상기 제1 반사부로 전원이 공급될 수 있도록 하는 제1 메탈층;
상기 컨택층과 접촉하여, 상기 제2 반사부로 전원이 공급될 수 있도록 하는 제2 메탈층; 및
상기 제1 반사부, 상기 제2 반사부, 상기 캐비티층, 상기 산화막층 및 상기 컨택층을 외부로부터 보호하는 패시베이션 층을 포함하며,
상기 DBR 페어는 상대적으로 더 많은 알루미늄 비율을 포함하는 고 알루미늄 구성층 및 상대적으로 더 적은 알루미늄 비율을 포함하는 저 알루미늄 구성층을 포함하고,
상기 컨택층은 일 DBR 페어 내 저 알루미늄 구성층 대신 형성되는 것을 특징으로 하는 VCSEL 칩.A first reflector including a plurality of DBR (Distributed Bragg Reflector) pairs;
a second reflector including a plurality of DBR (Distributed Bragg Reflector) pairs;
a cavity layer positioned between the first reflecting unit and the second reflecting unit, wherein holes generated in any one of the first reflecting unit and the second reflecting unit and electrons generated in the other are recombine;
an oxide layer positioned between the cavity layer and the first or second reflecting unit to determine characteristics of a laser to be output and a diameter of an opening;
a contact layer formed in one DBR pair of the second reflector;
a first metal layer in contact with the first reflective part so that power can be supplied to the first reflective part;
a second metal layer in contact with the contact layer to supply power to the second reflection unit; and
a passivation layer for protecting the first reflective part, the second reflective part, the cavity layer, the oxide layer, and the contact layer from the outside;
wherein the DBR pair comprises a high aluminum constituent layer comprising a relatively higher proportion of aluminum and a low aluminum constituent layer comprising a relatively lower proportion of aluminum;
The contact layer is a VCSEL chip, characterized in that formed in place of the low aluminum component layer in one DBR pair.
상기 제1 반사부는,
상기 제2 반사부보다 더 많은 DBR 페어를 포함하는 것을 특징으로 하는 VCSEL 칩.According to claim 1,
The first reflector,
VCSEL chip comprising more DBR pairs than the second reflector.
상기 컨택층은,
일 DBR 페어의 두께에 m배의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 VCSEL 칩.According to claim 1,
The contact layer is
VCSEL chip, characterized in that it has a thickness m times the thickness of one DBR pair.
기판 상에 배치되는 제1 전극;
제1항, 제3항 및 제5항 중 어느 한 항의 VCSEL 칩과 동일한 형상을 가지며, 상기 VCSEL 칩의 폭만큼 간격을 두고 배치되는 복수의 댐;
복수 개가 상기 댐이 형성하는 간격 내에 간격의 형상대로 배치되는 제1항, 제3항 및 제5항 중 어느 한 항의 VCSEL 칩;
상기 댐이 형성하는 간격 내에 상기 VCSEL 칩과 상기 제1 전극 사이에 배치되어 양자를 전기적으로 연결하는 복수의 전기적 연결부; 및
각 VCSEL 칩의 제2 메탈층 간을 서로 전기적으로 연결시키는 인터커넥터
를 포함하는 것을 특징으로 하는 VCSEL 어레이.Board;
a first electrode disposed on the substrate;
A plurality of dams having the same shape as the VCSEL chip of any one of claims 1, 3 and 5, and disposed at intervals by the width of the VCSEL chip;
A plurality of VCSEL chips according to any one of claims 1, 3 and 5 arranged in the shape of the gap within the gap formed by the dam;
a plurality of electrical connections disposed between the VCSEL chip and the first electrode within a gap formed by the dam to electrically connect them; and
An interconnector that electrically connects the second metal layers of each VCSEL chip to each other
VCSEL array comprising a.
상기 VCSEL 칩의 상기 기판과 먼 끝단으로 AR(Anti Reflection) 코팅층이 도포되는 것을 특징으로 하는 VCSEL 어레이.7. The method of claim 6,
VCSEL array, characterized in that the AR (Anti Reflection) coating layer is applied to the far end of the substrate and the VCSEL chip.
상기 VCSEL 칩과 상기 댐 사이에 발생하는 유격으로 폴리머가 코팅되어 채워진 후 큐어링되는 것을 특징으로 하는 VCSEL 어레이.7. The method of claim 6,
VCSEL array, characterized in that it is cured after being filled with a polymer coating with a gap that occurs between the VCSEL chip and the dam.
상기 VCSEL 칩 및 상기 댐은,
단차를 갖는 것을 특징으로 하는 VCSEL 어레이.7. The method of claim 6,
The VCSEL chip and the dam are
VCSEL array, characterized in that it has a step difference.
상기 VCSEL 칩은,
상기 단차를 컨택층에 구비하는 것을 특징으로 하는 VCSEL 어레이.10. The method of claim 9,
The VCSEL chip,
VCSEL array, characterized in that the step is provided in the contact layer.
기판 상에 제1 전극이 배치되는 제1 배치과정;
상기 제1 전극 상에, 제1항, 제3항 및 제5항 중 어느 한 항의 VCSEL 칩과 동일한 형상을 가지는 댐이 상기 VCSEL 칩의 폭만큼 간격을 두고 배치되는 제2 배치과정;
각 댐의 간격 사이로 전기적 연결부가 배치되는 제3 배치과정;
상기 전기적 연결부 상에 상기 VCSEL 칩이 조립되는 조립과정;
상기 댐 상에 폴리머가 코팅되어 큐어링되는 큐어링과정;
상기 VCSEL 칩 상단에 코팅된 폴리머를 제거하는 제거과정;
상기 VCSEL 칩 상단에 AR(Anti Reflection) 코팅층을 도포하는 도포과정; 및
각 VCSEL 칩의 사이에 인터커넥터를 배치하는 제4 배치과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 VCSEL 어레이 제조방법.A method of manufacturing a VCSEL array, comprising:
a first arrangement process in which a first electrode is disposed on a substrate;
a second arrangement process in which dams having the same shape as that of the VCSEL chip of any one of claims 1, 3 and 5 are disposed on the first electrode at intervals as much as the width of the VCSEL chip;
a third arrangement process in which electrical connections are disposed between the intervals of each dam;
an assembly process in which the VCSEL chip is assembled on the electrical connection part;
a curing process in which a polymer is coated on the dam and cured;
A removal process of removing the polymer coated on the top of the VCSEL chip;
an application process of applying an anti-reflection (AR) coating layer on the top of the VCSEL chip; and
A fourth arrangement process of disposing an interconnector between each VCSEL chip
VCSEL array manufacturing method comprising a.
상기 폴리머는,
상기 VCSEL 칩과 상기 댐 사이에 발생하는 유격으로 코팅되어 큐어링되는 것을 특징으로 하는 VCSEL 어레이 제조방법.12. The method of claim 11,
The polymer is
VCSEL array manufacturing method, characterized in that the coating is cured with a gap generated between the VCSEL chip and the dam.
상기 인터커넥터는,
각 VCSEL 칩의 제2 메탈층 간을 서로 전기적으로 연결시키는 것을 특징으로 하는 VCSEL 어레이 제조방법.
12. The method of claim 11,
The interconnector is
A method of manufacturing a VCSEL array, characterized in that the second metal layers of each VCSEL chip are electrically connected to each other.
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KR1020210016596A KR102412761B1 (en) | 2021-02-05 | 2021-02-05 | VCSEL Chip Having a Step, VCSEL Array and Method for Manufacturing thereof |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20240024521A (en) * | 2022-08-17 | 2024-02-26 | 한국광기술원 | Micro VCSEL and Micro VCSEL Array |
KR20240024525A (en) * | 2022-08-17 | 2024-02-26 | 한국광기술원 | Micro VCSEL with Improved Beam Quality and Micro VCSEL Array |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20120047288A (en) * | 2009-08-10 | 2012-05-11 | 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | Vertical cavity surface emitting laser with active carrier confinement |
KR20170027592A (en) * | 2015-09-02 | 2017-03-10 | 엘지이노텍 주식회사 | Light emitting device and method of fabricating the same |
KR20200137444A (en) * | 2019-05-30 | 2020-12-09 | 한국광기술원 | VCSEL Arrays with Uniform Threshold Voltage and Method of Manufacturing the Same |
-
2021
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20120047288A (en) * | 2009-08-10 | 2012-05-11 | 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | Vertical cavity surface emitting laser with active carrier confinement |
KR20170027592A (en) * | 2015-09-02 | 2017-03-10 | 엘지이노텍 주식회사 | Light emitting device and method of fabricating the same |
KR20200137444A (en) * | 2019-05-30 | 2020-12-09 | 한국광기술원 | VCSEL Arrays with Uniform Threshold Voltage and Method of Manufacturing the Same |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20240024521A (en) * | 2022-08-17 | 2024-02-26 | 한국광기술원 | Micro VCSEL and Micro VCSEL Array |
KR20240024525A (en) * | 2022-08-17 | 2024-02-26 | 한국광기술원 | Micro VCSEL with Improved Beam Quality and Micro VCSEL Array |
KR102664633B1 (en) * | 2022-08-17 | 2024-05-09 | 한국광기술원 | Micro VCSEL with Improved Beam Quality and Micro VCSEL Array |
KR102664635B1 (en) * | 2022-08-17 | 2024-05-09 | 한국광기술원 | Micro VCSEL and Micro VCSEL Array |
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