KR19980041031A - Surface emitting laser diode - Google Patents
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Abstract
본 발명은 P-반사층의 일부층만을 성장시킨 후 전류-불록층을 형성하고 그 위에 다시 나머지 P-반사층을 형성한 것으로 균일한 I-L특성을 얻을 수 있는 면발광 레이저다이오드에 관한 것으로, 면발광레이저다이오드에 있어서, 기판과, 상기 기판상부에 적층되어 활성층에서 방출된 광자를 반사시키는 N-반사층과, 전류주입에 의하여 광자를 방출하고 상기 방출된 광자에 의한 유도방출에 의하여 레이저빔이 발생되는 활성층과, 활성층상부에 먼저 성장된 제1성장층과 이온주입공정후 재성장되는 제2성장층로 이루어지는 P-반사층과, 상기 활성층상부에 먼저 성장된 제1성장층에 이온주입에 의하여 형성되어 전류를 활성층의 특정영역으로 유도하는 전류-블록킹 영역과, 상기 활성층으로 전류주입을 위하여 P-반사층상부에 형성되는 P-금속층 및 기판하부에 형성되는 N-금속층으로 이루어진다.The present invention relates to a surface emitting laser diode which can obtain a uniform IL characteristic by growing only a part of the P-reflective layer, forming a current-blocking layer, and then forming the remaining P-reflective layer again. A diode comprising: a substrate, an N-reflective layer laminated on the substrate to reflect photons emitted from the active layer, and an active layer emitting photons by current injection and generating a laser beam by induced emission by the emitted photons And a P-reflective layer comprising a first growth layer first grown on the active layer and a second growth layer regrown after the ion implantation process, and formed by ion implantation into the first growth layer first grown on the active layer. A current-blocking region leading to a specific region of the active layer, and a P-metal layer and a lower substrate formed on the P-reflective layer to inject current into the active layer. N-metal layer formed.
Description
본 발명은 활성층의 수직방향으로 레이저빔을 방출하는 면발광레이저다이오드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 P-반사층의 일부층만을 성장시킨 후 전류-블록층을 형성하고 그 위에 다시 나머지P-반사층을 형성한 것으로 균일한 I-L특성을 얻을 수 있는 면발광 레이저다이오드에 관한 것이다.The present invention relates to a surface emitting laser diode that emits a laser beam in the vertical direction of the active layer, and more particularly, to grow only a portion of the P-reflective layer, to form a current-block layer, and then to rest the remaining P-reflective layer thereon. The present invention relates to a surface emitting laser diode capable of obtaining uniform IL characteristics.
일반적으로, 면발광레이저다이오드는 활성층의 수직방향으로 레이저빔을 방출하는 것으로써, 제1도에 종래의 면발광레이저다이오드의 구조를 도시하였다.In general, the surface emitting laser diode emits a laser beam in the vertical direction of the active layer, and the structure of the conventional surface emitting laser diode is shown in FIG.
제1도는 광자를 발생시키기 위한 전류를 인가하는 P-금속층(11)과, 상기 P-금속층(31)의 하부에 P 도핑된 다수의 GaAlAs가 적층(약, 30쌍)된 λ/4 폭의 P-반사층(12)과, 상기 P-반사층(12)의 일부분에 형성되는 전류가 흐르지 않는 영역인 전류-블록킹영역(17)과, 상기 P-반사층(12)의 하부에 N 도핑된 다수의 GaAlAs가 적층되어 이루어지는 N-반사층(14)과, 상기 P-반사층(12)과 N-반사층(14)의 접합면사이에 형성되어 전류인가에 의하여 광자가 발생되는 활성층(13)과, 상기 활성층(13)의 하부에 접합된 N-반사층(14)의 하부에 위치한 N-GaAs 기판(substrate)(15)과, 상기 기판(15)의 하부에 위치한 N-금속층(16)으로 이루어진다.1 is a λ / 4 width in which a P-metal layer 11 applying a current for generating photons and a plurality of P-doped GaAlAs under the P-metal layer 31 are stacked (about 30 pairs) P-reflective layer 12, a current-blocking region 17 which is a region in which no current is formed in a portion of P-reflective layer 12, and a plurality of N-doped portions underneath P-reflective layer 12 An N-reflective layer 14 formed by stacking GaAlAs, an active layer 13 formed between a junction surface of the P-reflective layer 12 and the N-reflective layer 14 to generate photons by application of current, and the active layer An N-GaAs substrate 15 positioned below the N-reflective layer 14 bonded to the bottom of the substrate 13 and an N-metal layer 16 positioned below the substrate 15.
제1도와 같은 면발광레이저다이오드의 제작은 제2도에 보인 순서대로 이루어지는데, 먼저 제2도 (A)와 같이, N 도핑된 GaAs 기판상에 N-반사층(N-DBR, N-sideepi-layer라고도 함)과 활성층과 P-반사층을 차례로 성장시킨 후, 제2도 (B)와 같이, 보호하고자 하는 위치에 포토레지스트(PHOTO RESIST)(21)를 형성하고, 이온주입(ion-implantation)을 실시하여 제2도 (C)에 보인 것과 같은 전류-블록킹영역(22)을 형성한다. 상기 전류-블록킹영역(22)은 이온주입에 의하여 전류가 흐르지 못하는 영역으로써 전류가 특성영역(전류-블록킹영역외)으로만 전류가 주입되도록 한다. 그리고나서, 제2도 (C)에 보인바와같이 전류인가를 위한 P-금속층(METAL)과 N-금속층(METAL)을 형성한다.Fabrication of the surface-emitting laser diode as shown in FIG. 1 is carried out in the order shown in FIG. 2. First, as shown in FIG. 2 (A), an N-reflective layer (N-DBR, N-sideepi-) is formed on an N-doped GaAs substrate. layer), an active layer and a P-reflective layer are grown in turn, and then, as shown in FIG. 2B, a photoresist 21 is formed at a position to be protected, and ion-implantation is performed. Is performed to form the current-blocking region 22 as shown in FIG. The current-blocking region 22 is a region in which current does not flow by ion implantation so that current is injected only into a characteristic region (outside of the current-blocking region). Then, as shown in FIG. 2C, a P-metal layer METAL and an N-metal layer METAL for application of current are formed.
그런데, 상기와 같은 종래의 면발광레이저다이오드는 이온주입시에 손상이 발생하는 부분이 큰 문제점이 있다.However, the conventional surface-emitting laser diode as described above has a big problem that damage occurs during ion implantation.
또한, 전류-블록킹영역이 그 깊이에 따라 투입된 이온의 농도가 다르며 또한 이온 주입시의 포토레지스트의 모양이 조금만 틀려져도 전류-블록킹영역의 모양이 많이 달라지게 되어 I-L(CURRENT-LIGHT POWER)특성이 불균일해지는 문제점이 있으며, 그로인하여 소자의 저항치가 높아져 고온특성이 나쁘고 수명이 짧아지는 등의 문제점들이 있었다.In addition, the concentration of ions injected into the current-blocking region differs depending on the depth, and even if the shape of the photoresist at the time of ion implantation is slightly changed, the shape of the current-blocking region varies a lot, resulting in IL (CURRENT-LIGHT POWER) characteristics. There is a problem of non-uniformity, and thus the resistance of the device is high, there are problems such as high temperature characteristics and short life.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 그 목적은 P-반사층의 일부층만을 성장시킨 후 전류-불록층을 형성하고 그 위에 다시 나머지 P-반사층을 형성한 것으로 균일한 I-L특성을 얻을 수 있는 면발광 레이저다이오드를 제공하는데 있는 것이다.The present invention has been made to solve the above conventional problems, the object is to grow only a part of the P-reflective layer and then to form a current-block layer and to form the remaining P-reflective layer again on it The present invention provides a surface emitting laser diode capable of obtaining an IL characteristic.
제1도는 종래의 면발광레이저다이오드의 구조를 보이는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional surface-emitting laser diode.
제2도 (A)~(C)는 제1도에 보인 면발광레이저다이오드의 제작공정을 보이는 단면도이다.2A to 2C are sectional views showing the manufacturing process of the surface-emitting laser diode shown in FIG.
제3도는 본 발명에 의한 면발광레이저다이오드의 구조를 보이는 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing the structure of the surface-emitting laser diode according to the present invention.
제4도 (A)~(D)는 제3도에 보인 면발광레이저다이오드의 제작공정을 보이는 단면도이다.4A to 4D are sectional views showing the manufacturing process of the surface-emitting laser diode shown in FIG.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
31:기판(substrate)32:N-반사층(DBR)31: substrate 32: N-reflective layer (DBR)
33:활성층34:P-반사층(DBR)33: active layer 34: P-reflective layer (DBR)
35:전류-블록킹(current-blocking)36:P-금속층35: current-blocking 36: P-metal layer
37:N-금속층37: N-metal layer
상기와 같은 본 발명의 목적을 이루기 위한 기술적인 수단으로써, 본 발명은 면발광레이저다이오드에 있어서, 기판과, 상기 기판상부에 적층되어 활성층에서 방출된 광자를 반사시키는 N-반사층과, 전류주입에 의하여 광자를 방출하고 상기 방출된 광자에 의한 유도방출에 의하여 레이저빔이 발생되는 활성층과, 활성층상부에 먼저 성장된 제1성장층과 이온주입공정후 재성장되는 제2성장층로 이루어지는 P-반사층과, 상기 활성층상부에 먼저 성장된 제1성장층에 이온주입에 의하여 형성되어 전류를 활성층의 특정영역으로 유도하는 전류-블록킹영역과, 상기 활성층으로 전류주입을 위하여 P-반사층상부에 형성되는 P-금속층 및 기판하부에 형성되는 N-금속층으로 이루어짐을 특징으로 한다.As a technical means for achieving the object of the present invention as described above, the present invention is a surface-emitting laser diode, an N-reflective layer laminated on the substrate and reflecting the photons emitted from the active layer, and the current injection P-reflective layer comprising an active layer emitting photons and a laser beam generated by induced emission by the emitted photons, a first growth layer first grown on the active layer, and a second growth layer regrown after the ion implantation process; A current-blocking region formed by ion implantation in the first growth layer first grown on the active layer to induce a current into a specific region of the active layer, and a P- formed on the P-reflective layer for current injection into the active layer It is characterized by consisting of a metal layer and an N-metal layer formed under the substrate.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration and operation of the present invention.
제3도는 본 발명의 일실시예에 의한 면발광레이저다이오드의 구조를 보이는 단면도로써, N 도핑된 GaAs로 된 기판(31)과, 상기 기판(31)의 상부에 다수의 N 도핑된 N-GaAlAs층이 적층되어 이루어지는 N-반사층(32)과, 상기 N-반사층(32)의 상부면에 형성되어 주입된 전류량에 따라 광자가 발생하는 활성층(33)과, 상기 활성층(33)의 상부면에 적층된 다수의 P 도핑된 P-GaAlAs층(예를 들어, 15쌍)과 상기 일부 P-반사층을 이온주입공정을 거친후 다시 적층되는 다수의 P-GaAlAs층으로 이루어지는 P-반사층(34)과, 상기 P-반사층(34)의 일부층에 이온주입에 의하여 형성되어 특정영역으로의 전류주입을 유도하는 전류-블록킹영역(35)와, 상기 P-반사층(34)의 상부에 전류인가를 위하여 형성되는 P-금속층(36)과, 상기 기판(31)의 하부에 형성되는 N-금속층(37)으로 이루어진다.3 is a cross-sectional view showing a structure of a surface-emitting laser diode according to an embodiment of the present invention, a substrate 31 of N-doped GaAs and a plurality of N-doped N-GaAlAs on the substrate 31. N-reflective layer 32 formed by stacking layers, an active layer 33 formed on an upper surface of the N-reflective layer 32 and generating photons according to the injected current amount, and an upper surface of the active layer 33. A P-reflective layer 34 including a plurality of stacked P-GaAlAs layers (for example, 15 pairs) and a plurality of P-GaAlAs layers stacked again after undergoing an ion implantation process; And a current-blocking region 35 formed by ion implantation in a portion of the P-reflective layer 34 to induce current injection into a specific region, and to apply a current to the upper portion of the P-reflective layer 34. The P-metal layer 36 is formed, and the N-metal layer 37 formed under the substrate 31.
그리고, 상술한 면발광레이저다이오드의 제작공정을 제4에 보인 단면도들을 참조하여 설명한다. 먼저, 제4도 (A)에 보인 단면도와 같이, N-GaAs 기판상에 N-반사층(NDBR)과 활성층을 차례로 성장시키고, 상기 활성층상부에 P-반사층(PDBR)의 일부층을 성장시킨다. 예를들어, 전체 P-반사층이 30쌍의 P-GaAlAs층으로 이루어진다면 그 중 15쌍의 P-GaAlAs층을 성장시킨다.Then, the manufacturing process of the above-mentioned surface-emitting laser diode is described with reference to the cross-sectional view shown in the fourth. First, as shown in FIG. 4 (A), an N-reflective layer (NDBR) and an active layer are sequentially grown on an N-GaAs substrate, and a partial layer of a P-reflective layer (PDBR) is grown on the active layer. For example, if the entire P-reflection layer consists of 30 pairs of P-GaAlAs layers, 15 pairs of P-GaAlAs layers are grown.
그 다음, 제4도 (B)의 단면도와 같이 상기 단계에서 이루어진 에피층위에 산화막(SiO2)을 형성하고, 보호하고자 하는 영역에만 포토레지스트(PR)막을 형성하여 이온주입을 실시한다. 상기에 의하여 포토레지스터(PR)에 의하여 보호되지 않은 영역에 전류가 흐르지 않는 전류-블록킹영역(41)이 형성된다. 상기 산화막(SiO2)은 상기 표면으로 발사되는 이온빔의 에너지를 감소시켜, P-반사층으로의 이온투입깊이를 감소시키게 되며, 그로 인하여 상기 전류-블록킹영역(41)은 종래의 전류-블록킹영역(22)에 비하여 그 두께가 얇게 형성되고, 또한 그 깊이에 따른 모양이 균일하다,Next, an oxide film (SiO 2 ) is formed on the epitaxial layer formed in the above step as shown in the cross-sectional view of FIG. As a result, the current-blocking region 41 in which no current flows is formed in the region that is not protected by the photoresist PR. The oxide film (SiO 2 ) reduces the energy of the ion beam projected to the surface, thereby reducing the depth of ion implantation into the P-reflective layer, thereby the current-blocking region 41 is a conventional current-blocking region ( Compared with 22), the thickness is thin and the shape is uniform according to the depth.
그리고, 이온주입공정이 끝나면 상기 포토레지스트(PR)막과 산화막을 제거한 후, 상기 전류-블록킹영역(41)이 형성된 P-반사층 상부에 제4도 (C)에 보인 것과 같이 나머지의 P-반사층(예를들어, 15쌍)을 성장시킨다.After the ion implantation process is completed, the photoresist (PR) film and the oxide film are removed, and then the remaining P-reflective layer as shown in FIG. 4C on the P-reflective layer in which the current-blocking region 41 is formed. (E.g., 15 pairs).
그 다음 제4도(D)와 같이, 상기 단계에서 형성된 P-반사층의 상부면에 전류인가를 위한 P-금속층(metal)을 형성하고, 기판(N-GaAs) 하부면에 N-금속층을 형성한다.Next, as shown in FIG. 4D, a P-metal layer is formed on the upper surface of the P-reflective layer formed in the step, and an N-metal layer is formed on the lower surface of the substrate N-GaAs. do.
상기와 같은 공정으로 제3도에 도시한 면발광레이저다이오드가 제작된다.In the above-described process, the surface-emitting laser diode shown in FIG. 3 is manufactured.
따라서, 제3도에 보인 본 발명에 의한 면발광레이저다이오드는 P-금속층(36)과 N-금속층(37)을 통해 전류를 인가하면, 상기 전류가 화살표방향으로 활성층(33)의 일부영역에 인가된다.Accordingly, the surface-emitting laser diode according to the present invention shown in FIG. 3 applies a current through the P-metal layer 36 and the N-metal layer 37, and the current is applied to a portion of the active layer 33 in the direction of the arrow. Is approved.
상기와 같은 전류주입으로 활성층(33)에서 발광성 재결합이 이루어지고, 상기 발광성 재결합에 의하여 광자가 방출되며, 이 방출된 광자들은 활성층(33)의 상하부에 위치된 P-반사층(34)과, N-반사층(33)에 반사되어 상하로 오가며 유도방출을 일으켜 더 많은 광자들을 방출시키게 된다.Luminescent recombination is performed in the active layer 33 by the current injection as described above, and photons are emitted by the luminescent recombination, and the emitted photons are P-reflective layer 34 positioned above and below the active layer 33, and N Reflected by the reflecting layer 33, it moves up and down, causing induced emission to emit more photons.
이와 같은 높은 반사율을 갖는 P-반사층(34)과, N-반사층(33)의 사이를 오가면서 초기에 방출된 광자들은 여기전자를 자극하여 유동방출현상을 일으키고, 유도방출에 의해 발생된 광자가 임계값을 넘게 되면, 높은 에너지를 갖는 광자의 일부가 P-반사층(34)을 뚫고 외부로 방출된다. 즉, 면발광레이저 다이오드의 상부 표면으로부터 레이저빔이 방출되는 것이다.The photons initially emitted between the P-reflective layer 34 and the N-reflective layer 33 having such high reflectance stimulate excitation electrons to cause a flow emission phenomenon, and the photons generated by the induced emission When the threshold is exceeded, some of the high energy photons are released through the P-reflective layer 34. That is, the laser beam is emitted from the upper surface of the surface emitting laser diode.
이와 같이, 본 발명은 P-반사층에 전류-블록킹영역을 형성할 때, P-반사층의 일부분만을 성장시킨 후 상기 일부층에 이온주입공정을 실시하여 전류-블록킹영역을 형성시키고, 나머지 P-반사층을 이온주입공정후에 성장시킴으로써, 이온주입에 의한 손상을 줄이는 효과가 있으며, 또한 상기 전류-블록킹영역을 얇게 형성함으로써 깊이에 따라 형성된 전류-블록킹영역의 모양이 균일해져 저항성분을 낮추는 효과가 있으며, 그로인하여 면발광레이저다이오드의 고온특성을 향상시켜, 수명을 연장시키는 우수한 효과가 있으며, 전류-블록킹영역이 균일하게 형성됨으로써 면발광레이저다이오드의 I-L(전류대 광파워)특성이 균일하게 되는 우수한 효과가 있는 것이다.As such, when the current blocking region is formed in the P-reflective layer, only a portion of the P-reflective layer is grown, and an ion implantation process is performed on the partial layer to form the current-blocking region, and the remaining P-reflective layer By growing after the ion implantation process, there is an effect of reducing damage caused by ion implantation, and by forming the current-blocking region thinner, the shape of the current-blocking region formed according to the depth is uniform, thereby reducing the resistance component. As a result, it has an excellent effect of improving the high temperature characteristics of the surface-emitting laser diode and extending its lifespan, and the excellent IL-current characteristics of the surface-emitting laser diode are uniformly formed by uniformly forming the current-blocking region. There is.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100374796B1 (en) * | 2001-02-02 | 2003-03-03 | 삼성전기주식회사 | GaN surface emitting LD comprising spacer for effectively diffusing holes between p type electrode and active layer and method for manufacturing the same |
| KR100427583B1 (en) * | 2002-01-16 | 2004-04-28 | 한국전자통신연구원 | Method for fabricating long wavelength vertical-cavity surface emitting lasers |
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1996
- 1996-11-30 KR KR1019960060297A patent/KR19980041031A/en not_active Application Discontinuation
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