KR20000005704A

KR20000005704A - 반도체레이저장치

Info

Publication number: KR20000005704A
Application number: KR1019990018751A
Authority: KR
Inventors: 다나베데스히로
Original assignee: 사토 게니치로; 로무 가부시키가이샤
Priority date: 1998-06-29
Filing date: 1999-05-25
Publication date: 2000-01-25
Also published as: US6426967B1; TW409446B; JP2000022262A; KR100699671B1

Abstract

상부전극(28)과 제 2상부클래드층(30)의 사이에 형성된 절연막(34)가, 상부전극(28)로부터 광도파로(18a)의 끝부로 향하는 전류를 저지하기 때문에, 광도파로(18a)의 끝부에는 전류가 부여되지 않는다.

따라서, 이 끝부, 즉 전류 비주입영역(18b)에서는 주울열에 의한 온도상승은 없고, 그 온도상승에 수반하는 밴드캡의 축소도 생기지 않는다.

그러므로, 광도파로(18a)의 끝부에 있어서의 밴드갭의 축소를 방지할 수 있어, 레이저광의 흡수에 따른 순간광손상(COD)를 방지할 수 있으며, 발광효율의 저하나 제조공정의 복잡화를 방지할 수 있다.

Description

반도체 레이저장치 {SEMICONDUCTOR LASER DEVICE}

본 발명은, 반도체 레이저장치에 관한 것이며, 특히 예를들면, 디스크 플레이어나 바코드 리더 등에 적용되는 반도체 레이저에 관한 것이다.

일반적으로, 활성층에 포함되는 광도파로의 끝부는 산화되어, 중앙부 보다도 밴드갭이 작아지기 때문에, 레이저광을 흡수하여 발열하기 쉽다.

그 때문에, 광도파로의 끝부는 중앙부 보다 순간광손상(이하, COD라고 함)이 일어나기 쉬우며, 이 COD로 인하여 반도체 레이저장치의 특성이 열화할 우려가 있다.

그래서 종래에, 이를 방지하기 위하여, 광도파로의 끝부로부터 클래드층으로 레이저광을 스며 나오게 하여 광자밀도(光子密度)를 낮게 하는 방법이나, 광도파로의 끝부에 아연(Zn)을 열확산시켜 투명영역(NAM구조)을 형성하는 방법에 의하여 광도파로의 끝부에 있어서의 발열을 억제하도록 하고 있었다.

상기한 종래기술 가운데, 광자밀도를 낮게 하는 방법에 있어서는, 레이저광의 발광효율이 저하한다는 문제점이 있었다.

한편, 투명영역(NAM구조)을 형성하는 방법에 있어서는, 아연(Zn)의 확산 깊이를 엄밀히 제어하는 것이 곤란하기 때문에, 특성이 안정되지 않고, 더구나, 아연(Zn)을 함유하는 막의 형성이나 그 막의 제거나 아연(Zn)의 열확산을 위한 제조공정이 복잡하게 되는 문제점이 있었다.

그러므로, 본 발명의 주된 목적은, 발광효율의 저하나 제조공정의 복잡화를 초래함이 없이 COD를 방지할 수 있는 반도체 레이저장치를 제공하는데 있다.

도 1은, 본 발명의 일실시예를 나타내는 도해도.

도 2는, 도 1의 실시예의 제조방법을 나타내는 도해도.

도 3은, 도 1의 실시예의 제조방법을 나타내는 도해도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

10. 반도체 레이저장치, 12. 기판

14. 하부 전극, 16. 하부 클래드층

18. 활성층, 18a. 광도파로(光導波路)

18b. 전류 비주입영역, 20. 제 1상부 클래드층

22. 에칭스톱층, 24. 전류제한층

26. 제 2컨택트층, 28. 상부전극

30. 제 2상부 클래드층, 32. 제 1컨택트층

34. 절연막

본 발명은, 기판의 위에 하부 클래드층, 광도파로를 갖는 활성층, 상부 클래드층 및 전극을 적층하고, 전극으로부터 상부 클래드층을 통해서 활성층으로 전류를 부여하도록한 반도체 레이저장치에 있어서, 전극과 상부 클래드층 사이에 있어서의 광도파로의 끝부에 대응하는 위치에 전류의 흐름을 저지하기 위한 절연막을 형성한 것을 특징으로 하는 반도체 레이저장치이다.

상기의 구성에 의하면, 전극과 상부 클래드층 사이에 형성된 절연막이 전극으로부터 광도파로의 끝부로 향하는 전류를 저지하기 때문에 광도파로의 끝부에는 전류가 부여되지 않는다.

따라서, 이 끝부에서는 주울열(Joule's heat)에 의한 온도상승은 없고, 그 온도상승에 의한 밴드갭의 축소는 일어나지 않는다.

본 발명에 의하면, 광도파로의 끝부에 있어서 밴드갭의 축소가 생기지 않으므로, 레이저광의 흡수에 따르는 발열을 억제할 수 있으며, COD를 방지할 수 있다.

또, 종래와 같이, 클래드층으로 레이저광을 스며나오게 하거나, 아연(Zn)을 함유하는 막을 형성하거나 할 필요가 없기 때문에 발광효율의 저하나 제조공정의 복잡화를 초래하지 않는다.

본 발명의 상기한 목적, 특징 및 이점은, 도면을 참조하는 이하의 실시예의상세한 설명으로 명백해질 것이다.

(실시예)

도 1에 나타내는 본 실시예의 반도체 레이저장치(10)은, 예를들면 GaAs로 되는 제 1도전형(이하, 「n형」이라고 함)의 기판(12)를 포함하며, 기판(12)의 하면에는 Au를 주체로 한 하부전극(14)가 형성된다.

한편, 기판(12)의 상면에는, 예를들면 In_X(Ga_1-YAl_Y)_I-XP(X=0.5, Y=0.7)로 되는 n형의 하부클래드층(16), 예를들면 In_X(GaAl_Y)P(X=0.5, 0.0Y0.4)로 되는 활성층(18), 예를들면 In_X(GaAl_Y)P(X=0.5, Y=0.7)로 되는 제 2도전형(이하, 「p형」이라고 함)의 제 1상부 클래드층(20), 예를들면 In_XGaP(X=0.5)로 되는 p형의 에칭스톱층(22), 예를들면 GaAs로 되는 n형의 전류제한층(24) 및 예를들면 GaAs로 되는 p형의 제 2컨택트층(26)이 이러한 순서로 적층되며, 제 2컨택트층(26)의 상면에는 Au를 주체로한 상부전극(28)이 형성된다.

또, 제한전류층(24)의 폭방향 중앙부에는, 예를들면 In_X(GaAl_Y)P(X0.5, Y=0.7)로 되는 p형의 제 2상부 클래드층(30)이 전류제한층(24)에 있어서의 레이저 사출방향의 한끝에서 다른끝으로 뻗어서 형성되며, 제 2상부 클래드층(30)의 위에는, 예를들면 In_XGaP(X=0.5)로 되는 p형의 제 1컨택트층(32)가 형성된다.

또한, 제 1컨택트층(32)의 위에는, 그 양끝부를 덮도록 하여 산화실리콘(SiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃) 또는 산화티탄(Ti₂O₃) 등을 포함하는절연막(34)가 형성된다.

따라서, 활성층(18) 가운데 제 2상부 클래드층(30)에 대응하는 부분이 레이저광을 발생시킴과 동시에 이를 유도하기 위한 광도파로(18a)[도 1(c)(d)중의 흑색으로 된 부분]가 되며, 절연막(34)에 대응하는 부분이 전류 비주입영역(18b)[도 1(B)중의 흑색으로 된 부분]로 된다.

여기서, 절연막(34)의 크기는 광도파로(18a)의 끝부에 전류 비주입영역(18b)를 확실하게 형성할 수 있도록 설정되며, 예를들면, 광도파로(18a)의 길이인 L이 500∼1000μm 정도로 되면, 절연막(34)의 폭 W는 40μm 정도로 설정된다.

이하에는, 도 2 및 도 3에 따라서, 반도체 레이저장치(10)의 구체적인 제조방법을 설명한다.

먼저, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 유기금속 기상성장(有機金屬氣相成長) (이하, 「MOCVD」라고 함)장치내에 기판(12)를 장착하고, 그 위에 하부클래드층(16)을 12000∼18000Å, 활성층(18)을 800∼1200Å, 제 1상부 클래드층(20)을 2500∼3500Å, 에칭스톱층(22)를 100∼500Å, 제 2상부 클래드층(30)을 10000∼14000Å, 제 1컨택트층(32)를 100∼500Å의 두께로 각각 차례로 적층한다.

그리고, MOCVD장치로부터 기판(12)를 꺼내어 이를 스패터장치내에 장착하고, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 제 1컨택트층(32)의 위에 절연막(34)를 스패터법에 의해 형성한다.

그리고, 스패터장치에서 기판(12)를 꺼낸후, 도 2(c)에 나타내는 바와 같이, 절연막(34)를 도시하지 않은 레지스트로 마스크하고, 절연막(34), 제1컨택트층(32) 및 제 2상부 클래드층(30)의 각각을 에칭하여 논두렁형의 구조체(36)을 형성한다.

이때, 에칭스톱층(22)가 에칭의 진행을 저지하므로, 제 1상부 클래드층(20)이 소망하지 않게 에칭되는 일은 없다.

또한, 이 에칭공정에서는, 절연막(34), 제 1컨택트층(32) 및 제 2상부 클래드층(30)의 각각을 다른 종류의 에칭액 또는 에칭가스에 의해 개별적으로 에칭하여도 좋고, 이들중 두개 또는 전부를 동일한 종류의 에칭액 또는 에칭가스에 의해 연속적으로 에칭하여도 좋다.

그리고, 절연막(34)의 위의 도시하지 않은 레지스트를 제거하고 난후, MOCVD장치내에 기판(12)를 장착하고, 도 2(d)에 나타내는 바와 같이, 에칭스톱층(22)의 위에 전류제한층(24)를 제 1컨택트층(32)의 상면의 높이까지 성장시킨다.

그리고, MOCVD장치로부터 기판(12)를 꺼낸 후, 도 3(e)에 나타내는 바와 같이, 절연막(34)의 양 끝부를 레지스트(38)로 마스크하여, 절연막(34)의 필요없는 부분을 에칭에 의해서 제거한다.

따라서, 도 3(f)에 나타내는 바와 같이, 레지스트(38)을 제거하여, 소정규격의 절연막(34)를 얻는다.

이어서, MOCVD장치내에 기판(12)를 장착하고, 도 3(g)에 나타내는 바와 같이, 전류제한층(24), 제 1컨택트층(32) 및 절연막(34)의 위에 제 2컨택트층(26)을 8000∼12000Å의 두께로 적층한다.

그리고, MOCVD장치로부터 기판(12)를 꺼낸 다음, 도 1에 나타내는 바와 같이, 기판(12)의 하면에 하부전극(14)를 증착 등의 방법으로 형성함과 동시에, 제 2컨택트층(26)의 상면에 상부전극(28)을 증착 등의 방법으로 형성한다.

이 반도체 레이저(10)에 있어서, 하부전극(14) 및 상부전극(28)에 전압을 인가하면, 상부전극(28)로부터 제 2컨택트층(26), 제 1컨택트층(32), 제 2상부 클래드층(30), 에칭스톱층(22), 제 1상부 클래드층(20)을 통해서 활성층(18)에 전류가 부여되어, 활성층(18)의 광도파로(18a)에 있어서 레이저가 발생한다.

이때, 광도파로(18a)의 끝부를 향하는 전류가 절연층(34)에 의해서 저지되기 때문에, 광도파로(18a)의 끝부에는 전류 비주입영역(18b)가 형성된다.

따라서, 광도파로(18a)의 끝부에서는, 주울열에 의한 발열이 없고, 온도상승에 따른 밴드갭의 축소가 억제되어 레이저광의 흡수가 억제된다.

본 실시예에 의하면, 광도파로(18a)의 끝부에 있어서 레이저광의 흡수에 수반하는 온도상승을 억제할 수 있으므로, COD를 방지할 수 있다.

또, 클래드층(16) 또는 (20)에 레이저광을 스며나오게 하거나, 광도파로(18a)에 아연(Zn)을 확산시키거나 할 필요가 없기 때문에, 발광효율의 저하나 제조공정의 복잡화를 초래하는 일도 없다.

또한, 상기의 실시예에서는, MOCVD장치를 사용하여 각 화합물층을 형성하고 있지만, 이 대신에, 예를들면 분자선 에피택시얼 성장(MBE)장치를 사용하여 각 화합물층을 형성하여도 좋다.

본 발명에 의하면, 광도파로의 끝부에 있어서 밴드갭의 축소가 생기지 않으므로, 레이저광의 흡수에 따르는 발열을 억제할 수 있어 COD를 방지할 수 있다.

또, 종래와같이, 클래드층으로 레이저광을 스며나오게 하거나, 아연(Zn)을 함유하는 막을 형성하거나 할 필요가 없기 때문에, 발광효율의 저하나 제조공정의 복잡화를 초래하지 않는다.

Claims

기판의 위에 하부클래드층, 광도파로를 갖는 활성층, 상부 클래드층 및 전극을 적층하고, 상기 전극으로부터 상기 상부 클래드층을 통해서 상기 활성층으로 전류를 부여하도록한 반도체 레이저장치에 있어서,

상기 전극과 상기 상부 클래드층 사이에 있어서의 상기 광도파로의 끝부에 대응하는 위치에, 상기 전류의 흐름을 저지하기 위한 절연막을 형성한 것을 특징으로 하는 반도체 레이저장치.
제 1항에 있어서,

상기 절연막을 상기 광도파로의 끝부에 전류 비주입영역을 형성할 수 있는 정도의 크기로 형성한 것을 특징으로 하는 반도체 레이저장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 절연막은 산화막을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저장치.
제 3항에 있어서,

상기 산화막은, 산화실리콘(SiO₂)을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저장치.