KR19980059917A - Blue laser diode - Google Patents

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Abstract

할로겐 기상방막성장(HVPE)법으로 성장된 n-GaN 기판을 사용함으로써 격자부 정합 및 온도팽창계수에 기인된 결정결합이 배제된 청색 레이저 다이오드 및 그의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.And a method of manufacturing the blue laser diode, wherein crystal bonds due to lattice matching and temperature expansion coefficient are eliminated by using an n-GaN substrate grown by a halogen vapor phase epitaxial growth (HVPE) method.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 청색 레이저 다이오드는 할로겐 기상박막 성장방법을 이용 동종 박막성장으로 성장한 n+형 GaN기판을 준비하는 단계와, 상기 n+형 기판위에 실리콘이 각각 도핑된 n형 GaN층, n형, InxGa1-xN층(0≤x≤1), n형 AlxGa1-xN층 및 n형 GaN층을 순차 성장시켜 형성하는 단계와, 상기 n형 GaN층위에 In0.2Ga0.8의 웰층과 In0.05Ga0.95N층의 베리어층을 복구개 교대로 성장시켜 다중 양자우물층 구조의 활성층을 형성하는 단계와, 상기 활성층상에 Mg가 각각 도핑된 P형 AlxGa1-xN층, P형, GaN형, P형 AlxGa1-xN층 및 P형 GaN층을 형성하는 단계와, 상기 기판하부 및 상기 P형 GaN층 상부에 각각 n형 오옴 접촉전극과 P형 오옴 접촉전극을 형성하는 단계를 구비함을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, the blue laser diode of the present invention includes: preparing an n + type GaN substrate grown by homogeneous thin film growth using a halogen vapor phase thin film growth method ; GaN layer, an n-type In x Ga 1-x N layer (0 ? X? 1), an n-type Al x Ga 1 -x N layer and an n-type GaN layer, Growing a well layer of In 0.2 Ga 0.8 and a barrier layer of In 0.05 Ga 0.95 N on the active layer to form an active layer of a multiple quantum well layer structure on the active layer, x Ga 1-x n layer, P-type, GaN type, P-type Al x Ga 1-x n layer, and forming a P-type GaN layer, the substrate bottom and type, each n in the upper part of the P-type GaN layer ohms And forming a contact electrode and a P-type ohmic contact electrode.

Description

청색 레이저 다이오드Blue laser diode

본 발명은 발광소자 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 동종 박막성장(Homoepitaxy)으로 얻어진 질화갈륨계 박막을 사용하여 제조한 고휘도, 고효율의 청색 레이저 다이오드 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a high-brightness, high-efficiency blue laser diode manufactured using a gallium nitride thin film obtained by homoepitaxy and a method of manufacturing the same.

종래의 청색 레이저 다이오드는 도 1에 도시한 바와 같이 유기금속 화학증착법을 이용하여 a면 사파이어 기판위에 질화갈륨(GaN)계 화합물 반도체인 AlxGa1-xN 및 InxGa1-xN층(0≤x≤1)를 박막 성장시켜서 제조하였다.As shown in FIG. 1, a conventional blue laser diode is formed by using an organometallic chemical vapor deposition method, and a gallium nitride (GaN) compound semiconductor such as Al x Ga 1-x N and In x Ga 1-x N layers (0 ≤ x ≤ 1).

이런 방법으로 성장시킨 GaN계 화합물 반도체는 GaN과 사파이어 기판 사이에 접한 격자부정합(13.8%) 및 열팽창 계수차이(25%) 때문에 결정성이 나빠 결정결함이 1010cm-2정도로 존재하게 되고 이런 결정결합으로 인하여 좋은 P형 GaN계 화합물 반도체를 얻기가 어려웠었다.GaN compound semiconductors grown in this manner have poor crystal quality due to lattice mismatch (13.8%) and thermal expansion coefficient difference (25%) between GaN and sapphire substrate, and crystal defects exist at about 10 10 cm -2. It has been difficult to obtain a good P-type GaN compound semiconductor due to the bonding.

또한 레이저 다이오드에서 공진기(Cavity)를 형성하기 위해서는 거울면이 존제하여야 하는데 주로 Cl2가스 플라즈마를 사용한 반응성 이온식각(Reactive Ion Etching:RIE)을 사용하여 완전한 거율면을 얻지 못하고 미세한 요철이 생성되어 있어 효율이 나쁘고 문턱전류가 높아 청색 레이저 다이오드의 실온 연속발진을 달성할 수 없었다.In order to form a resonator in a laser diode, the mirror surface must be present. However, a full roughness surface can not be obtained by using reactive ion etching (RIE) using a Cl 2 gas plasma, and fine irregularities are generated The room temperature continuous oscillation of the blue laser diode can not be achieved because of the poor efficiency and the high threshold current.

또한 도 2에 도시된 바와 같이 스피넬(Spinel) 기판((Ⅲ) MgAl2O4)을 사용하여 격자부정합(9.5%)을 죽여서 GaN계 화합물 반도체의 박막결정을 높이고 거율면의 평탄성을 높히려는 시도가 있었으나, 레이저 다이오드의 특성을 향상시키는데는 한계가 있었다,In addition, as shown in FIG. 2, attempts have been made to increase lattice mismatch (9.5%) by using a spinel substrate ((III) MgAl 2 O 4 ) to increase the thin film crystal of the GaN compound semiconductor, However, there was a limit to improve the characteristics of the laser diode,

그리고 레이저 다이오드는 공진기의 거울면 생성을 위한 벽개(Cleaving)면을 얻기 위한 시도로 도 3과 같이 a면(1120) 사파이어 기판을 사용하여 MOCVD법으로 GaN계 화합물 반도체를 성장시키고 R면(1102)으로 벽개에 성공하여 청색 레이저 다이오드를 만들었으나 사실상 벽개면이 존재하지 않는 사파이어 기판위에 GaN계 화합물 반도체에서의 벽개면을 갖는 일은 대단히 힘든 일이었다.In order to obtain a cleaving surface for generating a mirror surface of a resonator, a GaN compound semiconductor is grown by a MOCVD method using an a-plane (1120) sapphire substrate as shown in FIG. 3, , It was very difficult to have a cleavage plane of a GaN compound semiconductor on a sapphire substrate having no cleavage plane.

따라서 레이저 다이오드 구조가 성장된 사파이어 혹은 스피넬 기판을 가능한 얇게(50㎛ 이하) 래핑(Lapping)하여 GaN계에 의한 벽계면을 갖게 되는데 상술한 바와 같이 레이저 다이오드 구조의 박막이 기판과의 격자부정합 및 온도팽창 계수의 큰 차이 때문에 결정성이 나빠 스트레인(Strain)이 많은 박막이 형성되며, 래핑시 이와 같은 결정결함이 레이저 다이오 구조에 많은 클랙(Crack)을 발생시키므로 칩 생성수율이 아주 나쁘게 되고, 또한 박막결정성 때문에 레이저 다이오드의 특성이 에칭에 의한 거울면 형성의 것보다 크게 향상되지 않아 장시간 실온연속 발진에는 아직도 많은 문제점이 있었다.Therefore, a sapphire or spinel substrate having a laser diode structure is lapped by as thin as possible (50 μm or less) to have a GaN-based wall interface. As described above, the thin film of the laser diode structure has a lattice mismatch with the substrate, The crystallinity is deteriorated due to a large difference in the expansion coefficient, so that a thin film having a large strain is formed. In the lapping, such crystal defects cause many cracks in the laser diode structure, resulting in a very poor chip production yield, Because of the crystallinity, the characteristics of the laser diode are not improved much more than those of the mirror surface formation by etching, and there are still many problems in continuous oscillation at room temperature for a long time.

따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 발명한 것으로 할로겐 기상박막성장(HVPE)법으로 성장된 n+-GaN 기판을 사용함으로써 격자부정합 및 온도팽창계수에 기인된 결정결합이 배제된 청색 레이저 다이오드 및 그의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the problems of the prior art described above, and it is an object of the present invention to provide an n + -GaN substrate grown by halogen vapor phase epitaxy (HVPE) A laser diode and a manufacturing method thereof.

도 1은 종래의 청색 레이저 다이오드의 단면을 도시적으로 나타낸 도면1 is a view schematically showing a cross section of a conventional blue laser diode;

도 2는 본 발명의 청색 레이져 다이오드의 단면을 도시적으로 나타낸 도면2 is a view schematically showing a cross section of a blue laser diode according to the present invention;

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

10:n+형 GaN형 11:n형 GaN층10: n + type GaN type 11: n type GaN layer

12:n형 In0.05Ga0.9N층 13:n형 Al0.05Ga0.95N층12: n-type In 0.05 Ga 0.9 N layer 13: n-type Al 0.05 Ga 0.95 N layer

14:n형 GaN층 15:활성층14: n-type GaN layer 15: active layer

16:P형 Al0.2Ga0.8N층 17:P형 GaN층16: P type Al 0.2 Ga 0.8 N layer 17: P type GaN layer

18:P형 Al0.05Ga0.95N층 19:P형 GaN층18: P-type Al 0.05 Ga 0.95 N layer 19: P-type GaN layer

20:n형 오음접촉 전극 21:P형 오음접촉전극20: n-type ohmic contact electrode 21: P-type ohmic contact electrode

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 청색 레이저 다이오드는 할로겐 기상박막 성장방법을 이용 동종 박막성장으로 성장한 n+형 GaN 기판을 준비하는 단계와, 상기 n+형 기판위에 실리콘이 각각 도핑된 n형 GaN층, InxGa1-xN층(0≤x≤1), n형 AlxGa1-xN층 및 n형 GaN층을 순차 성장시켜 형성하는 단계와, 상기 n형 GaN층위에 In0.2Ga0.8의 웰층과 In0.05Ga0.95N층의 베리어층을 복수개 교대로 성장시켜 다중 양자우물층 구조의 활성층을 형성하는 단계와, 상기 활성층상에 Mg가 각각 도핑된 P형 AlxGa1-xN층, P형 GaN층, P형 AlxGa1-xN층 및 P형 GaN층을 형성하는 단계와, 상기 기판하부 및 상기 P형 GaN층 상부에 각각 n형 오옴 접촉전극과 P형 오옴 접촉전극을 형성하는 단계를 구비함을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, the blue laser diode of the present invention includes: preparing an n + type GaN substrate grown by homogeneous thin film growth using a halogen vapor phase thin film growth method ; GaN layer, an In x Ga 1-x N layer (0 ? X? 1), an n-type Al x Ga 1-x N layer, and an n-type GaN layer in this order; 0.2 Ga 0.8 of well layers and in 0.05 Ga 0.95 N steps of a plurality of the barrier layer of the alternating layer was grown to form the active layer of multiple quantum well layer structure, in the active layer is Mg type respectively doped P Al x Ga 1- x n layer, a P-type GaN layer, a P-type Al x Ga 1-x n layer and a P-type GaN layer; and the substrate bottom and type, each n in the upper part of the P-type GaN layer, ohmic contact electrode and the P-type to form a And forming a ohmic contact electrode.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 청색 레이저 다이오드의 제조방법은, 할로겐 기상박막 성장법을 이용 동정박막 성장으로 성장시킨 n+형 GaN 기판상에 각각 실리콘 이 도핑되어 형성된 n형 GaN층, n형 InxGa1-xN층(0≤x≤1), n형 AlxGa1-xN층 및 n형 GaN층과, 상기 최종의 n형 GaN층상에 In0.2Ga0.8의 웰층과 In0.05Ga0.95N층의 베리어층을 교대로 복수회 적층된 다중양자 우물형의 활성층과, 상기 활성층상에 순차 성장하여 적층된 각각 Mg 도핑의 P형 AlxGa1-xN층, P형 GaN층, P형 AlxGa1-xN층 및 P형 GaN층과, 상기 기판의 하부 및 상기 최종의 P형 GaN층 상부에 각각 형성되는 n형 오옴접촉 전극 및 P형 오옴접촉 전극을 구비함을 특징으로 하고 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a blue laser diode, comprising: forming an n-type GaN substrate doped with silicon on an n + -type GaN substrate grown by a thin film growth method using halogen vapor phase epitaxy ; type in x Ga 1-x n layer (0≤x≤1), the n-type Al x Ga 1-x n layer and the n-type GaN layer, and the end of the n-type in 0.2 Ga 0.8 in the GaN layer well layers and in A multi-quantum well active layer in which barrier layers of 0.05 Ga 0.95 N layers are alternately stacked a plurality of times, a p-type Al x Ga 1-x N layer doped with Mg doped sequentially and grown on the active layer, a p-type GaN Layer, a P-type Al x Ga 1 -xN layer and a P-type GaN layer, and an n-type ohmic contact electrode and a P-type ohmic contact electrode respectively formed on the bottom of the substrate and on the final P-type GaN layer .

이하 본 발명의 첨부도면에 근거하여 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 청색 레이저 다이오드는 할로게 기상 박막성장법을 이용한 동종 박막성장으로 성장된후 소정 농도의 실리콘 도핑으로 얻어진 300-350㎛ 두께의 n+질화갈륨 기판(10)과, 상기 질화갈륨 기판(10)상에 형성되는 실리콘 도핑의 약 3㎛ 두께 n형 GaN층과, 상기 n형 GaN층(11)상에 완충층으로 형성된 실리콘 도핑의 1000Å 두께의 In0.05Ga0.95N층(12)과, 상기 n형 In0.05Ga0.95N층(12)상에 n형 클래드층으로 형성되는 실리콘 도핑 4000Å 종래의 n형 Al0.05Ga0.95N층(13)과, 상기 n형 Al0.05Ga0.95N층(13)상에 광 가이드층으로 형성되는 실리콘 도핑, 70Å 두께의 n층 GaN층(14)과, 활성층으로 작용하는 두께 50Å의 베리어층인 In0.05Ga0.95N과 두께 30Å의 웰층인 In0.2Ga0.8N의 적층구조의 다중 양자우물층(15)과, 상기 다중 양자우물층(15)위에 형성된 두께 200Å의 P형의 Mg 도핑 Al0.2Ga0.8N층(16)과, 상기 P형 Al0.2Ga0.8N층(16)위에 형성된 두께 70Å Mg도핑 P형 GaN층(17)과, 상기 P형 GaN층(17)위에 형성된 P클래드층인 두께 4000Å의 Mg 도핑 P형 Al0.05Ga0.95N층(18)과, 상기 P형 Al0.05Ga0.95N층(18)위에 형성된 공가이드층인 두께 4000Å의 Mg 도핑 P형 GaN층(19) 및 상기 기판 N+형 GaN(10)의 하부와 상기 광가이드층인 P형 GaN층(19) 상부에 각각 형성된 n형 전극(20) 및 P형 전극(21)으로 구성되어 있다.The blue laser diode of the present invention is a 300-350 탆 thick n + gallium nitride substrate 10 grown by homogeneous thin film growth using a halo growth method and then doped with a predetermined concentration of silicon, Doped n-type GaN layer formed on the n-type GaN layer 11, a 1000 Å thick In 0.05 Ga 0.95 N layer 12 doped with silicon and formed of a buffer layer on the n-type GaN layer 11, n-type in 0.05 Ga 0.95 n layer of silicon doped to be formed as n-type cladding layer on the (12) 4000Å conventional n-type Al 0.05 Ga 0.95 n layer 13, the n-type Al 0.05 Ga 0.95 n layer 13 Doped n-layer GaN layer 14 formed of a silicon-doped optical guide layer, a 50 Å thick barrier layer of In 0.05 Ga 0.95 N serving as an active layer, and a well layer of In 0.2 Ga 0.8 N of 30 Å thick A multi quantum well layer 15 having a stacked structure and a P-type Mg doping layer 20A formed on the multi-quantum well layer 15 Al 0.2 Ga 0.8 N layer 16 and the P-type Al 0.2 Ga 0.8 N thickness formed on the layer 16, 70Å Mg-doped P-type GaN layer 17 and a P clad formed on the GaN layer 17, the P-type Doped P type Al 0.05 Ga 0.95 N layer 18 having a thickness of 4000 angstroms and a Mg doped P type GaN layer 19 having a thickness of 4000 angstroms formed as a co-guiding layer formed on the P type Al 0.05 Ga 0.95 N layer 18, And an n-type electrode 20 and a p-type electrode 21 respectively formed on the lower portion of the substrate N + -type GaN 10 and the upper portion of the P-type GaN layer 19 as the optical guide layer.

상기 기판 N+형 GaN(10)층위에 각각 형성되는 N형 GaN(11)층 P형 GaN(19)층은 후술하는 바와 같이 모두 동종의 유기금속 화학증착법에 의해 형성되어 있다.The N-type GaN (11) layer P-type GaN (19) layer formed on the substrate N + -type GaN (10) layer is formed by the same kind of metal organic chemical vapor deposition method as described later.

그리고 상기 다중 양자우물층(15)은 베리어층인 두께 50Å의 In0.05Ga0.95과 웰층인 두께 30Å의 In0.2Ga0.8N의 적층구조는 3~5회 반복되는 구조로 형성되어 있다.The multi-quantum well layer 15 has a structure in which a layer structure of In 0.05 Ga 0.95 having a thickness of 50 Å, which is a barrier layer, and In 0.2 Ga 0.8 N, a thickness of 30 Å, which is a well layer, is repeated 3 to 5 times.

상기 구조와 같은 본 발명의 청색 레이저 다이오드에 의하면, n+GaN 기판((10)위에 적층시킨 n+형 GaN(11)은 종래의 사파이어 기판위에 완충층을써 이종박막성장으로 형성한 것보다 훨씬 양호한 박막성장을 이룰수 있어 격자부정압 및 온도 팽창 계수의 사이에 의한 근본적인 문제점을 해소할 수 있다.According to the blue laser diode of the present invention having the above structure, the n + -type GaN layer 11 stacked on the n + GaN substrate 10 is much better than a conventional buffer layer formed on the sapphire substrate by the heteroepitaxial growth It is possible to solve the fundamental problem between the lattice uniaxial pressure and the temperature expansion coefficient.

한편, 상기와 같은 구조를 가지는 본원 발명의 청색 레이져 다이오드의 제조방법에 대하여 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.A method of fabricating the blue laser diode of the present invention having the above-described structure will be described with reference to FIG.

먼저 할로겐 기상 박막성장법을 이용한 동종 박막성장으로 성장하고 소정농도의 실리콘으로 도핑 처리하여 얻어진 300~350㎛ 두께의 n+GaN기판(10)을 준비한다.First, an n + GaN substrate 10 having a thickness of 300 to 350 mu m is prepared, which is grown by homogeneous thin film growth using a halogen vapor phase thin film growth method and doped with silicon at a predetermined concentration.

상기 n+GaN형 기판(11)상에 유기금속 화학증착법을 사용하여 1010℃의 온도하에서 약 3㎛ 두께의 실리콘 노광의 n형 GaN층(11)을 형성한다.On the n + GaN substrate 11, an n-type GaN layer 11 having a thickness of about 3 탆 and a thickness of about 3 탆 is formed on the n-type GaN layer 11 at a temperature of 1010 캜 using an MOCVD method.

이때 실리콘 소오스로서 SiH4혹은 Si2H6을 사용한다.At this time, SiH 4 or Si 2 H 6 is used as a silicon source.

이어 상기 n형 GaN층(11)위에 완충층을 형성하도록 이전 단계와 동일 방식으로 800℃의 온도하에서 1000Å 두께, 실리콘 도핑의 n형 In0.05Ga0.95N(12)을 성장시킨다. 그다음 n형 클레드층을 형성하기 위해 상기 n형 In0.05Ga0.95N층(12)위에 전단계와 동일방식으로 1010℃ 온도에서 4000Å 두께, 실리콘 도핑의 n형 Al0.05Ga0.95N층(13)을 성장시킨다. 이어, 양가이드층을 형성하기 위해 전단계와 동일 방식으로 상기 n형 Al0.05Ga0.95N층(13)위에 1010℃ 온도에서 70Å 두께에 실리콘 도핑 nGaN층(14)을 성장시킨후, 활성층을 형성하기 위해 780℃의 온도에서 베리어층인 두께 50Å의 In0.05Ga0.95N층과 웰층인 두께 30Å의 In0.05Ga0.95N층을 3~5회 교대로 성장시켜 InGaN계의 다중 양자우물층(15)을 형성한다. 그다음 유기금속화학 증착법을 사용하여 상기 양자우물층(15)위에 각각 1010℃의 온도로 두께 200Å의 Mg 도핑 P형 Al0.05Ga0.8N층(16)과 두께 70Å의 Mg 도핑 P형 GaN층(17)을 순차적으로 성장시킨다. 이어 클레드층과 광가이드층을 형성하기 위해 이전단계와 동일방법을 사용하여 각각 1010℃의 온도로 두께 4000Å의 Mg 도핑 P형 Al0.05Ga0.95N층(18)과, 두께 4000Å의 Mg 도핑 P형 GaN층(19)을 순차적으로 성장시켜 형성한다.Then, a silicon doped n-type In 0.05 Ga 0.95 N (12) is grown to a thickness of 1000 Å at a temperature of 800 ° C. in the same manner as the previous step so as to form a buffer layer on the n-type GaN layer 11. Then, in order to form an n-type cladding layer, an n-type Al 0.05 Ga 0.95 N layer 13 having a thickness of 4000 Å and a thickness of 4000 Å was formed on the n-type In 0.05 Ga 0.95 N layer 12 at the temperature of 1010 ° C. in the same manner as the previous step Grow. Next, in order to form both guide layers, a silicon-doped nGaN layer 14 is grown on the n-type Al 0.05 Ga 0.95 N layer 13 at a temperature of 1010 ° C and a thickness of 70 Å in the same manner as the previous step, to by the in 0.05 Ga 0.95 N layer and a well layer of in 0.05 Ga 0.95 N layer having a thickness of 30Å of the barrier layer having a thickness of 50Å at a temperature of 780 ℃ grown to 3 to 5 times alternately with a multiple quantum well layer 15 of the InGaN-based . A Mg-doped Al 0.05 Ga 0.8 N layer 16 having a thickness of 200 Å and a Mg-doped P-type GaN layer 17 having a thickness of 70 Å are formed on the quantum well layer 15 at a temperature of 1010 ° C., respectively, ) Are successively grown. In order to form the subsequent layer and the light guide layer, a Mg-doped Al 0.05 Ga 0.95 N layer 18 having a thickness of 4000 Å and a Mg-doped P layer having a thickness of 4000 Å were formed at a temperature of 1010 ° C., Type GaN layer 19 are successively grown.

이때 P형 GaN층(19)은 그후에 형성되는 P형 오옴 접촉전극을 양호하게 형성하기 위해 도핑농도가 3×1018cm-3이상되도록 성장시킨다.At this time, the P-type GaN layer 19 is grown so as to have a doping concentration of 3 x 10 18 cm -3 or more so as to form a P-type ohmic contact electrode to be formed thereafter.

그다음 상기 기판(10)을 래핑하여 두께가 약 100㎛되게한후 n형 오옴접척 전극은 Ti/Al/Ni/Au층(20)을 30초 동안 700℃ 열처리 온도하에 e-beam으로 증착하여 각각의 두께 100~300Å/2000Å/500Å/1000Å로 형성하고, 상기 P형 GaN층(19)위에 P형 오옴접척 전극인 Cr/Ni/Au층(21)을 30초 동안 500℃에 열처리 온도하에서 e-beam으로 증착하여 각각 두께 300Å/500Å/2000Å로 형성한다.Next, the substrate 10 was lapped to have a thickness of about 100 탆. The n-type ohmic contact electrode was formed by depositing the Ti / Al / Ni / Au layer 20 by e-beam under a heat treatment temperature of 700 캜 for 30 seconds Ni / Au layer 21, which is a P-type ohmic contact electrode, is formed on the P-type GaN layer 19 at a temperature of 500 ° C. for 30 seconds under a heat treatment temperature of about 100 to 300 Å / -beam to a thickness of 300 ANGSTROM / 500 ANGSTROM / 2000 ANGSTROM.

상기와 같이 n, P 전극형성이 끝난후 a면(1120) 방향으로 벽개하여 칩을 제작한다.After the n and P electrodes are formed as described above, they are cleaved in the a-plane direction 1120 to fabricate chips.

상기 공정에서 형성된 실리콘 도핑의 n형 In0.05Ga0.95N층(12)은 n형 클래드층인 n형 Al0.05Ga0.95N층(13)의 클랙을 방지하기 위한 것이고, n형 Al0.05Ga0.95N층(13)과 P형 Al0.05Ga0.95N층(18)은 양자우물층(15)으로 형성된 활성층으로 부터 나오는 광을 구속하기 위한 것이며 그리고 n형 GaN층(14)와 P형 GaN층(19)은 광을 가이드하기 위한 것이며, P형 Al0.2Ga0.8N층(16)은 주입되는 전자의 구속력을 높여주고 성장시 InGaN 양자우물층(15)의 계면을 보호하여 주기 위한 것이다.The n-type In 0.05 Ga 0.95 N layer 12 formed in the above process is for preventing the n-type Al 0.05 Ga 0.95 N layer 13 which is the n-type cladding layer from cracking, and the n-type Al 0.05 Ga 0.95 N The layer 13 and the p-type Al 0.05 Ga 0.95 N layer 18 are for restricting the light emitted from the active layer formed of the quantum well layer 15 and the n-type GaN layer 14 and the p-type GaN layer 19 Is for guiding light, and the P-type Al 0.2 Ga 0.8 N layer 16 enhances the confining force of injected electrons and protects the interface of the InGaN quantum well layer 15 during growth.

이상과 같이 본 발명은 종래의 사파이어 혹은 스피낼 기판을 사용하지 않고 할로겐 기상박막 성장법으로 성장시켜 형성된 n+GaN 기판을 사용함으로써, 격자 부정합 및 온도 팽창 계수사이에서 오는 결정겹합을 배제할수 있고, 상기 n+GaN 기판위에 유기금속 화학증착법으로 레이져 다이오드 구조를 가진 고품위 GaN계 화합물 반도체의 박막을 성장시킬수 있다.As described above, the present invention can eliminate the crystal intermixing between the lattice mismatching and the temperature expansion coefficient by using the n + GaN substrate formed by growing by the halogen vapor film growth method without using the conventional sapphire or sputtering substrate, A thin film of a high-quality GaN compound semiconductor having a laser diode structure can be grown on the n + GaN substrate by an organic metal chemical vapor deposition method.

그리고 GaN 기판을 쓰지 않기 때문에 낮은 온도에서 성장하는 수백 Å의 GaxAll-XN(0≤X≤1)의 완충층을 쓰지 않고 바로 n형 GaN층 성장시킬수 있으므로 완충층 배제에 따른 공정의 단순화를 이룰수 있고 또한 GaN 기판을 사용하므로 LD 공진기의 기울면 벽개가 쉽게 이루어어질수 있다. 즉, Q면 (1120) 방향으로 벽개가 쉽게 이루어져 사파이어를 기판으로 할 때 사용하는 식각공정에 의한 벽개면 형성보다 훨씬 고품위 및 공정의 단순화를 이룰수 있고, 또 a면 사파이어 기판을 사용한 레이져 다이오드 공진기 벽개면 형성 보다 훨씬 칩 형성수율을 높일 수 있다. 뿐만아니라 종래의 레이져 다이오드 구조가 절연기판인 사파이어(혹은 스피낼) 기판이어서 프래너(Planar) 구조이기 때문에 n형 전극형성시 별도의 포토 및 식각공정이 필요하나 본 발명의 구조는 기판 뒷면에 n형 전극을 바로 형성시킬수 있는 수직구조가 가능하기 때문에 식각 및 그를 위한 포토공정이 불필요하게 되므로 공정이 단순화 된다는 등의 뛰어난 효과가 있다.Since the GaN substrate is not used, the n-type GaN layer can be grown immediately without using the buffer layer of GaxAll-XN (0? X? 1) which grows at a low temperature, so that the process can be simplified by eliminating the buffer layer. Since the substrate is used, the slope of the LD resonator can be easily cleaved. That is, the cleavage is easily performed in the direction of the Q-plane 1120, so that the quality and process can be simplified much more than the cleavage plane formed by the etching process used for the sapphire substrate, and the laser diode resonator cleavage plane formation using the a- The chip formation yield can be increased. In addition, since the conventional laser diode structure is a sapphire (or spinner) substrate, which is an insulating substrate, a separate photo and etching process is required for forming an n-type electrode because of a planar structure. However, Since the vertical structure capable of directly forming the electrodes is possible, there is an excellent effect such that the etching process and the photolithography process therefor are unnecessary, and the process is simplified.

Claims (4)

할로겐 기상박막 성장방법을 이용 동종 박막성장으로 성장한 n+형 GaN 기판을 준비하는 단계와, 상기 n+형 기판위에 실리콘의 식각 도핑된 n형 GaN중, n형 InxGaxN층(0≤x≤1), n형 AlxGaxN층 및 n형 GaN층을 순차 성장시켜 형성하는 단계와, 상기 n형 GaN층위에 In0.2Ga0.8의 웰층과 In0.05Ga0.95N층의 베리어의 복수회 교대로 성장시켜 다중 양자우물층 구조의 활성층을 형성하는 단계와, 상기 활성층에 Mg가 각각 도핑된 P형 AlxGa1-xN층, P형, GaN형, P형 AlxGa1-xN(0≤x≤0)층 및 P형 GaN층을 형성하는 단계와, 상기 기판하부 및 상기 P형 GaN층 상부에 각각 n형 오옴 접촉전극과 P형 오옴 접촉전극을 형성하는 단계를 구비한 청색 레이져 다이오드의 제조방법.Of the halogen vapor phase thin film growth method using a homogeneous thin films grown n + type comprising: preparing a GaN substrate and the n + type substrate over the etched silicon-doped n-type GaN with, n-type In x Ga x N layer (0≤ x≤1), n-type Al x Ga x n layer and the n-type GaN layer grown by the sequential plurality of the barrier and the stage, in 0.2 Ga 0.8 of well layers and in 0.05 Ga 0.95 n layer on the n-type GaN layer to form And forming an active layer of a multiple quantum well layer structure by growing a p-type Al x Ga 1-x N layer, a p-type GaN p-type Al x Ga 1- x N (0? x ? 0) layer and a P-type GaN layer, and forming an n-type ohmic contact electrode and a P-type ohmic contact electrode on the bottom of the substrate and the P-type GaN layer, respectively Method of manufacturing a blue laser diode. 제1항에 있어서, 상기 양자우물층의 웰층 및 베리어층의 반복회수는 3~5회 교대로 하는 청색 레이져 다이오드의 제조방법.The method of manufacturing a blue laser diode according to claim 1, wherein the well layer and the barrier layer of the quantum well layer are alternately repeated three to five times. 할로겐 기상박막 성장법을 이용 동종박막 성장으로 성장시킨 n+형 GaN 기판상에 각각 실리콘이 노광되어 형성된 n형 GaN층, n형 InxGa1-xN층(0≤x≤1), n형 AlxGa0.8N층 및 n형 GaN층과 상기 최종의 n형 GaN층상에 In0.2Ga0.8의 웰층과 In0.05Ga0.95N의 베리어층이 교대로 복수회 적층된 다중양자 우물형의 활성층과 상기 활성층상에 순차 성장하여 적층된 각각 Mg 노광의 P형 AlxAl1-xN층, P형, GaN형, P형 AlxGa1-xN층 및 P형 GaN층과, 상기 기판의 하부 및 상기 최종의 P형 GaN층 상부에 각각 형성되는 n형 오옴 접촉 전극 및 P형 오옴접촉 전극을 구비하는 청색 레이져 다이오드.An n-type In x Ga 1 -x N layer (0 ? X? 1), an n - type GaN layer formed by exposing silicon on an n + -type GaN substrate grown by homogeneous thin film growth using a halogen vapor- Type Al x Ga 0.8 N layer and an n-type GaN layer, a well layer of In 0.2 Ga 0.8 on the final n-type GaN layer, and a barrier layer of In 0.05 Ga 0.95 N are alternately stacked a plurality of times, A P-type Al x Al 1 -xN layer, a P-type, a GaN-type, a P-type Al x Ga 1 -xN layer and a P-type GaN layer, which are successively grown on the active layer and stacked and laminated, And an n-type ohmic contact electrode and a p-type ohmic contact electrode respectively formed on the bottom and the top of the P-type GaN layer. 제3항에 있어서, 상기 다중양자 우물구조의 활성층은 웰층 및 베리어층의 3~5회 교대로 적층된 청색 레이져 다이오드.The blue laser diode according to claim 3, wherein the active layer of the multiple quantum well structure is alternately laminated three to five times of a well layer and a barrier layer.
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