KR19980058399A - Rwg 레이저 다이오드 제조 방법 - Google Patents

Rwg 레이저 다이오드 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 역메사 구조를 갖는 RWG 레이저 다이오드 제조 방법에 관한 것으로, InP 기판 상에 각각 소정 두께를 갖는 버퍼층, 활성층, 클래드층 및 콘택층을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 클래드층에 역메사를 형성하기 위한 메사 형태의 홈이 형성되도록 상기 콘택층 및 클래드층의 일정 깊이를 습식 식각하는 단계; 상기 콘택층 상부 및 메사 형태의 홈 내벽에 소정 두께의 실리콘 산화막을 형성하는 단계; 상기 메사 형태의 홈이 매립되도록 폴리이미드를 도포, 노광 및 현상하는 단계; 상기 역메사 부분의 콘택층이 노출되도록 역메사 부분의 실리콘 산화막을 식각하는 단계; 상기 노출된 콘택층 상에 접촉 금속을 형성하는 단계; 및 전체 상부에 금속막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

RWG 레이저 다이오드 제조 방법.
본 발명은 레이저 다이오드에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 문턱 전류, 직렬 저항 및 도파관 손실을 감소시키기 위하여 RWG 레이저 다이오드의 수직형 메사 구조를 역메사 구조로 변경시킨 RWG 레이저 다이오드 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, RWG(Ridge Waveguide) 레이저 다이오드는 광통신 시스템, 광 CATV 시스템, 광대역 ISDN등 광섬유를 통하여 광신호를 보내자고 할 때, 정보를 담는 광신호를 발생하는 소자로서 필수적으로 이용되며, 이러한 RWG 레이저 다이오드는 제작 공정이 비교적 간단하기 때문에 저 비용, 높은 공정 수율, 넓은 범위의 온도 특성 및 낮은 기생 저항 특성 등의 장점을 갖는다.
종래 기술에 따른 RWG 레이저 다이오드의 제조 방법을 도 1A 내지 도 1C를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1A를 참조하면, n+-InP 기판(1) 상에 n+-InP 버퍼층(2), 활성층, P-InP 클래드층(4), p+-InGaAs 또는 p+-InGaAsP와 같은 콘택층(5)을 순차적으로 형성한다.
도 1B를 참조하면, 통상의 리소그라피 및 식각 공정으로 소정 부분의 콘택층(5) 및 P-InP 클래드층(4)의 일정 깊이를 식각한 후, 전체 상부에 소정 두께의 실리콘 산화막(6)을 형성한다.'
도 1C를 참조하면, 상기 실리콘 산화막(6)을 사진식각하여 잔류된 콘택층(5)의 소정 부분을 노출시킨 다음, 전체 상부에 콘택층(5)과 접촉되는 P형 접촉 금속(7), 예를 들어, Ti/Pt/Au를 증착하고, 그 상부에 상부 금도금막(8)을 형성한다. 그리고 나서, 레이저 다이오드에 전기를 인가하기 위하여 상기 기판(1) 하부면에 N형 접촉 금속(7a) 및 하부 금도금막(8a)을 증착하여 수직 메사(Vertical Mesa) 구조의 RWG 레이저 다이오드를 제조한다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술은, 메사폭이 작아지게 되면 콘택층과 접촉 금속과의 접촉 부분이 좁아지기 때문에 접촉 저항이 커지게 되고, 또한, 좁은 메사폭에 따라 콘택층의 폭도 좁아지게 되기 때문에 직렬 저항이 커지게 됨으로써, 결과적으로는 RWG 레이저 디이오드의 특성이 저하되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 수직 메사 구조를 역메사(Reverse Mesa) 구조로 변경하여 문턱 전류, 직렬 저항 및 도파관 손실을 감소시킬 수 있으며, 또한, 역메사의 양측 홈에 폴리이미드를 매립하여 역메사 구조로 인한 접촉 금속의 끊어짐을 방지함과 동시에 레이저 다이오드의 평탄화 특성을 향상시킬 수 있고, 막 응력 등을 효과적으로 감소시킬 수 있는 RWG 레이저 다이오드 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1A 내지 도 1C 은 종래 기술에 따른 수직형 메사 구조의 RWG 레이저 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 일련의 공정 단면도.
도 2A 내지 도 2E 는 본 발명에 따른 역메사 구조의 RWG 레이저 다이오드 제조 방법을 설명하기 위한 일련의 공정 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : n+-InP 기판, 12 : n+-InP 버퍼층, 13 : 활성층, 14 : P-InP 클래드층, 15 : 콘택층, 16 : 제 1 감광막 패턴, 17 : 메사형 홈, 18 : 실리콘 산화막, 19 : 폴리이미드, 20 : 제 2 감광막 패턴, 21 : P형 접촉 금속, 21a : N형 접촉 금속, 22 : 상부 금도금막, 22a : 하부 금도금막
상기와 같은 목적은, InP 기판 상에 각각 소정 두께를 갖는 버퍼층, 활성층,클래드층 및 콘택층을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 클래드층에 역메사를 형성하기 위한 메사 형태의 홈이 형성되도록 상기 콘택층 및 클래드층의 일정 깊이를 습식 식각하는 단계; 상기 콘택층 상부 및 메사 형태의 홈 내벽에 소정 두께의 실리콘 산화막을 형성하는 단계; 상기 메사 형태의 홈이 매립되도록 폴리이미드를 도포, 노광 및 현상하는 단계; 상기 역메사 부분의 콘택층이 노출되도록 역메사 부분의 실리콘 산화막을 식각하는 단계; 상기 노출된 콘택층 상에 접촉 금속을 형성하는 단계; 및 전체 상부에 금속막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 RWG 레이저 다이오드 제조 방법에 의하여 달성된다.
본 발명에 따르면, 역메사 형태의 RWG 레이저 다이오드를 제조함으로써, 문턱 전류 및 직렬 저항을 감소시킬 수 있다.
[실시예]
이하, 도 2A 내지 도 2D 를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 2A를 참조하면, MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 장비 또는 LPE(Liquid Phase Epitaxy) 장비 등을 이용하여, n+-InP 기판(11) 상에 n+-InP 버퍼층(12), 활성층(13), P-InP 클래드층(14), p+-InGaAs 콘택층(15)을 순차적으로 형성한다. 여기서, 콘택층으로서 p+-InGaAs층 대신에 p+-InGaAsP층을 성장시켜도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
도 2B 를 참조하면, 상기 p+-InGaAs 콘택층(15) 상의 소정 부분에 제 1 감광막 패턴(16)을 형성하고, 그 형태로 하부의 p+-InGaAs 콘택층(15) 및 P-InP 클래드층(14)의 일정 깊이를 습식 식각한다. 이때, 습식 식각 공정 동안, 상기 P-InP 클래드층(14)에 메사형의 홈(17)들이 형성되며, 상기 메사형의 홈(17)들 사이에 역메사가 형성된다.
도 2C를 참조하면, 제 1 감광막 패턴(16)을 제거한 후, PECVD(Plasma Enhanc ed(CVD) 장비 등으로 상기 p+-InGaAs 콘택층(15) 및 메사형의 홈(17) 내벽에 소정 두께의 실리콘 산화막(18)을 형성한다. 그런 다음, 전체 상부에 메사형의 홈(17)이 매립되도록 폴리이미드(19)를 도포, 노광 및 현상하여 메사형의 홈(17)을 매립한다. 여기서, 메사형의 홈(17)에 폴리이미드(19)가 매립되어 있기 때문에 레이저 다이오드의 평탄화 특성을 향상시킬 수 있고, 막 응력을 감소시킬 수 있으며, 또한, 이후의 공정에서 접촉 금속이 끊어지는 것을 방지할 수 있다.
도 2D를 참조하면, 상기 실리콘 산화막(18) 상의 소정 부분에 제 2 감광막패턴(20)을 형성한 후, 역메사 부분의 상기 P+-InGaAs 콘택층(15)이 노출되도록 상기 실리콘 산화막(18)을 식각한다. 이때, 실리콘 산화막(18)은 CF4+CHF3플라즈마로 식각한 후, 이어서, BOE용액으로 식각한다.
도 2E 를 참조하면, 상기 제 2 감광막 패턴(20)을 제거하고, 상기 노출된 p+-InGaAs 콘택층(15) 상에 P형의 접속 금속(21)을 증착한 후, 전체 상부에 상부 금속막으로서 금도금막(22)을 형성한다. 그런 다음, 상기 n+-기판(11)의 하부면을 연마하고, n형의 접촉 금속(21a) 및 하부 금도금막(22a)를 증착한다. 이때, 수직형 RWG 레이저 다이오드 보다 넓은 P 콘택층(15)으로 인하여 접촉 저항이 작고, 활성층(13)의 폭이 좁아지므로 문턱 전류를 감소시킬 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명의 RWG 레이저 다이오드 제조 방법은 수직 메사 구조를 역메사 구조로 변경함으로써, 수직 메사 구조 보다 넓은 콘택층을 형성하여 접촉 저항을 줄일 수 있고, 또한 다른 구조의 RWG 레이저 다이오드 보다 활성층의 폭이 좁기 때문에 문턱 전류를 감소시킬 수 있다. 또한, 역메사 구조로 인한 접촉 금속의 끊어짐을 방지하기 위하여 역메사의 양측 홈에 폴리이미드를 매립함으로써, 접촉 금속이 끊어지는 것을 방지함과 동시에 레이저 다이오드의 평탄화 특성을 향상시키며, 막 응력 등을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
한편, 여기에서는 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하고 도시하였지만, 당업자에 의하여 이에 대한 수정과 변형을 할 수 있다. 따라서, 이하, 특허청구의 범위는 본 발명의 진정한 사상과 범위에 속하는 한 모든 수정과 변형을 포함하는 것으로 이해할 수 있다.

Claims (5)

  1. InP 기판 상에 각각 소정 두께를 갖는 버퍼층, 활성층, 클래드층 및 콘택층을 순차적으로 형성하는 단계;
    상기 클래드층에 역메사를 형성하기 위한 메사 형태의 홈이 형성되도록 상기 콘택층 및 클래드층의 일정 깊이를 습식 식각하는 단계;
    상기 콘택층 상부 및 메사 형태의 홈 내벽에 소정 두께의 실리콘 산화막을 형성하는 단계;
    상기 메사 형태의 홈이 매립되도록 폴리이미드를 도포, 노광 및 현상하는 단계;
    상기 역메사 부분의 콘택층이 노출되도록 역메사 부분의 실리콘 산화막을 식각하는 단계;
    상기 노출된 콘택층 상에 접촉 금속을 형성하는 단계; 및
    전체 상부에 금속막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 RWG 레이저 다이오드 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 콘택층은 P+-InGaAs 또는 P+-InGaAsP층으로 형성하는 것을 특징으로 하는 RWG 레이저 다이오드 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 실리콘 산화막은 PECVD 방법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 RWG 레이저 다이오드 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 실리콘 산화막은 CF4+CHF3플라즈마를 이용하여 식각한 후, 이어서, BOE 용액으로 식각하는 것을 특징으로 하는 RWG 레이저 다이오드 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 금속막은 금도금막인 것을 특징으로 하는 RWG 레이저 다이오드 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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