KR20000011496A - 반도체레이저장치 - Google Patents

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KR20000011496A
KR20000011496A KR1019990026984A KR19990026984A KR20000011496A KR 20000011496 A KR20000011496 A KR 20000011496A KR 1019990026984 A KR1019990026984 A KR 1019990026984A KR 19990026984 A KR19990026984 A KR 19990026984A KR 20000011496 A KR20000011496 A KR 20000011496A
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무라야마미노루
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사토 게니치로
로무 가부시키가이샤
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Abstract

리지(ridge)부(30) 및 전류협착층(32)의 각각과 콘택트층(38)과의 사이에 제 3상부 클래드층(34)를 형성하므로서, 활성층(20)에서 콘택트층(38)까지의 거리 L을 충분히 길게 확보하고 있으므로, 활성층(20)에서 스며나온 광이 콘택트층(38)에 도달하여 흡수될 우려가 없다.
거리(L)을 충분히 길게 확보하기 위하여 리지부(30)의 두께를 크게 할 필요가 없으므로, 리지부(30)의 과잉 사이드 에칭에 수반하는 리지부의 상단폭(H)의 협소화를 방지할 수 있으며, 직렬저항의 증대를 초래하지 않고 고출력화(高出力化)에 수반하는 레이저특성의 열화를 방지할 수 있다.

Description

반도체 레이저장치 {SEMICONDUCTOR LASER DEVICE}
본 발명은, 반도체 레이저장치에 관한 것이며, 특히, 예를들면, 디지털 비디오디스크, 광 자기디스크 또는 레이저프린터 등에 사용되는 SBR(Selected Burried Ridge)구조의 반도체 레이저장치에 관한 것이다.
도 4에 나타내는 이와 같은 종류의 종래의 반도체 레이저장치(1)은, 기판(2)를 포함하며, 기판(2)의 위에는 버퍼층(3), 하부 클래드층(4a), 활성층(5), 제 1상부 클래드층(4b) 및 에칭스톱층(6)이 상기의 순서로 형성되고, 에칭스톱층(6)의 위에는 제 2상부 클래드층(4c)와 중간 콘택트층(7a)를 포함한 리지부(8a)가 결정성장(結晶成長)한 후에 에칭하므로서 형성된다.
그리고, 에칭스톱층(6)의 위에는 리지부(8a)를 끼운것처럼 하여 전류협착층(8b)가 형성되며, 리지부(8a) 및 전류협착층(8b)의 각각의 위에는 GaAs 콘택트층(7b)가 형성된다.
또한, 기판(2)의 하면 및 GaAs 콘택트층(7b)의 상면에는, 전극(9a) 및 (9b)가 형성된다.
이 반도체 레이저장치(1)을 고출력에 대응시키는 경우에는, 활성층(5)에서 광을 스며나오게 하므로서 활성층(5)의 광 밀도가 저감되는 바, 이때, 활성층(5)에서 스며나오게 된 광이 광 흡수체인 GaAs 콘택트층(7b)에 도달하여 흡수되면 반도체 레이저장치(1)의 특성이 열화할 우려가 있다.
그래서 종래에는, 리지부(8a)의 두께를 크게 하므로서 활성층(5)로부터 GaAs 콘택트층(7b)까지의 거리(L)을 충분히 길게 하여, GaAs 콘택트층(7b)에 광이 도달하는것을 방지하고 있다.
종래의 기술에서는, 리지부(8a)의 두께를 크게 하는 것으로서 고출력화에 수반하는 레이저특성의 열화를 방지하고 있었으나, 그럴 경우, 리지부(8a)의 에칭공정에 있어서의 사이드 에칭의 량이 증대하기 때문에, 리지부(8a)의 상단폭(전류통로폭)(H)가 좁아지게 되어, 소자의 직렬저항이 증대하여 동작전압이 높아지는 문제가 있었다.
그러므로, 본 발명의 주된 목적은, 소자의 직렬저항의 증대를 초래하지 않고, 고출력화에 수반하는 레이저특성의 열화를 방지할 수 있는 반도체 레이저장치를 제공하는데 있다.
도 1은, 본 발명의 일실시예를 나타내는 도해도.
도 2는, 상기 실시예의 제조방법을 나타내는 도해도.
도 3은, 상기 실시예의 제조방법을 나타내는 도해도.
도 4는, 종래의 기술을 나타내는 도해도.
( 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
10 … 반도체 레이저장치, 12 … 기판
16 … 버퍼층, 18 … 하부 클래드층
20 … 활성층, 20a … 광 도파로(光導波路)
22 … 제 1상부 클래드층, 26 … 제 2상부 클래드층
30 … 리지(ridge)부, 32 … 전류협착층
34 … 제 3상부 클래드층, 36 … 중간 밴드갭(bandgap)층
38 … 콘택트층
본 발명은, 기판위에 하부 클래드층, 활성층, 및 제 1상부 클래드층을 형성하고, 상기 제 1상부 클래드층의 위에 제 2상부 클래드층을 포함하는 리지부를 형성함과 동시에 상기 리지부를 끼우게하여 전류협착층을 형성하며, 상기 리지부 및 상기 전류협착층의 각각의 위에 콘택트층을 형성한 반도체 레이저장치에 있어서, 상기 리지부 및 상기 전류협착층의 각각과 콘택트층 사이에 제3의 상부 클래드층을 형성한 것을 특징으로 하는 반도체 레이저장치이다.
리지부 및 전류협착층의 각각과 콘택트층 사이에 제 3상부 클래드층을 형성하므로서, 활성층에서 콘택트층까지의 거리를 충분히 확보하게 되므로, 활성층에서 스며나온 광이 콘택트층에 도달할 우려는 없다.
본 발명의 상기 목적과 그 밖의 목적, 특징 및 이점은, 도면을 참조하는 이하의 실시예의 상세한 설명으로 한층 명백해질 것이다.
(실시예)
도 1에 나타내는 본 실시예의 반도체 레이저장치(10)은, 예를들면 GaAs로 되는 n형의 기판(12)를 포함하며, 기판(12)의 하면에는 Au를 주체로한 하부전극(14)가 형성된다.
한편, 기판(12)의 상면에는, 예를들면 GaAs로 되는 n형의 버퍼층(16)과, 예를들면 InGaA1P로 되는 n형의 하부 클래드층(18)과, 예를들면 InGaP/InGaA1P로 되는 활성층(20)과, 예를들면 InGaA1P로 되는 p형의 제 1상부 클래드층(22)과, 예를들면 InGaP로 되는 p형의 에칭스톱층(24)가 상기의 순서로 형성된다.
그리고, 에칭스톱층(24)의 위에는, 예를들면 InGaA1P로 되는 p형의 제 2상부 클래드층(26) 및 예를들면 InGaP로 되는 p형의 중간 콘택트층(28)을 포함하는 리지부(30)이 형성됨과 동시에, 이 리지부(30)이 끼워지게 하여, 예를들면 GaAs로 되는 n형의 전류협착층(32)가 형성된다.
그리고, 리지부(30) 및 전류협착층(32)의 상부에는, 예를들면, InGa1-xA1xP(0.4X1)로 되는 p형의 제 3상부 클래드층(34)과, 예를들면 InGaP로 되는 p형의 중간 밴드갭층(36) 및 예를들면 GaAs 등과 같은 광 흡수체로 되는 콘택트층(38)이 형성되며, 콘택트층(38)의 상면에는, Au를 주체로한 상부 전극(40)이 형성된다.
따라서, 활성층(20) 가운데 리지부(30)에 대응하는 부분이, 레이저광을 발생시킴과 동시에 이 레이저광을 유도하기 위한 광 도파로(20a)로 된다.
이하에는, 도 2 및 도 3에 따라서, 반도체 레이저장치(10)의 구체적인 제조방법을 설명한다.
먼저, 도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 기판(12)의 위에 버퍼층(16)을 100∼2000Å 하부 클래드층(18)을 1.3∼1.8μm, 활성층(20)을 500∼1000Å 제 1상부 클래드층(22)를 2000∼4000Å 에칭스톱층(24)를 100∼300Å 제 2상부 클래드층(26)을 0.6∼1.5μm, 중간 콘택트층(28)을 100∼300Å의 두께로서, 각각 유기금속 기상성장법(이하, MOCVD법이라고 함) 또는 분자선 에피택시얼 성장법(이하, MBE법이라고 함)에 의해서 적층한다.
그리고, 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이, 중간 콘택트층(28)의 위에 SiO2막으로 되는 마스크(42)를 포토리토그래피 기술을 사용하여 스트라이프(stripe)형으로 형성하고, 이 마스크(42)를 사용하여 중간 콘택트층(28) 및 제 2상부 클래드층(26)을 에칭하여 리지부(30)을 형성한다.
이때, 에칭스톱층(24)가 에칭의 진행을 저지하기 때문에, 제 1상부 클래드층(22)가 바라지 않게 에칭되는 일은 없다.
그리고, 도 2의 (c)에 나타내는 바와 같이, 에칭스톱층(24)의 위에 전류협착층(32)를 리지부(30)의 상면의 높이까지 MOCVD법 또는 MBE법에 의해서 적층한다.
이어서, 마스크(42)를 에칭에 의해 제거한 후, 도 3의 (d)에 나타내는 바와 같이, 리지부(30) 및 전류협착층(32)의 위에 제 3상부 클래드층(34)를 0.3∼1.0μm, 중간 밴드갭층(36)을 300∼1000Å 콘택트층(38)을 0.5∼3μm의 두께로 각각 MOCVD법 또는 MBE법에 의해 적층한다.
도 3의 (e)에 나타내는 바와 같이, 기판(12)의 하면에 하부 전극(14)를 증착 등에 의해 형성함과 동시에, 콘택트층(38)의 상면에 상부 전극(40)을 증착 등에 의해 형성한다.
반도체 레이저장치(10)에 있어서, 하부 전극(14) 및 상부 전극(40)에 전압을 인가하면, 상부 전극(40)에서 콘택트층(38) 및 리지부(30)을 통해서 활성층(20)에 전류가 주입되고, 리지부(30)의 하방부분, 즉 광 도파로(20a)에 있어서 레이저 발진이 생겨 레이저광이 발생한다.
그리고, 이 광이 도 1(b)중의 사선으로 나타내는 영역(A)에 스며나오게 되어 고출력화를 도모하게 된다.
광 도파로(20a)로부터 스며나오게 된 광이 GaAs 기판(12)나 콘택트층(38)에 도달하여 흡수되면 레이저 특성이 열화한다는 것은 상기한 바와 같다.
그래서, 본 실시예에서는, 결정성장공정[도2의(a), 도3의(d)]에 있어서, 하부 클래드층(18) 및 제 3상부 클래드층(34)의 각각의 두께를 조정하므로서, 활성층(20)으로부터 GaAs 기판(12) 및 활성층(20)으로부터 콘택트층(38)까지의 각각의 거리(L)이 광의 도달을 방지할 수 있을 정도로 충분히 길게 확보된다.
또한, 영역(A)[도1의(b)의 크기는 반도체 레이저장치(10)의 출력에 따라 변화 하기 때문에, 거리(L)도 그 출력에 따라 최적으로 설정된다.
본 실시예에 의하면, GaAs 기판(12) 및 콘택트층(38)의 각각에서 광이 흡수되는 것을 방지하기 위하여 리지부(30)의 두께를 크게 할 필요가 없기 때문에, 리지부(30)의 과잉 사이드 에칭을 방지할 수 있으며, 그에 수반하는 리지부의 상단폭(H)의 협소화를 방지할 수가 있다.
따라서, 직렬저항의 증대를 초래하지 않으면서 고출력화에 수반하는 레이저 특성의 열화를 방지할 수 있다.
또, 리지부(30)을 구성하는 제2 클래드층(26)의 두께를 비교적 자유롭게 설정할 수 있으므로, 설계의 자유도를 향상시킬 수 있으며, 자려발진(self-induced vibration)레이저에도 응용이 가능하다.
또한, 제 3상부 클래드층(34)와 콘택트층(38) 사이에 중간 밴드갭층(36)을 형성하고 있으므로, 전극(40)으로부터의 전류를 콘택트층(38)로부터 제 3상부 클래드층(34)로 원활하게 흐르게 할 수가 있다.
본 발명에 의하면, 종래와 같이 리지부의 두께를 크게 할 필요가 없기 때문에, 리지부의 과잉 사이드 에칭에 수반하는 리지부의 상단폭의 협소화를 방지할 수 있으며, 직렬저항의 증대를 초래하지 않으면서 고출력화에 수반하는 레이저 특성의 열화를 방지할 수가 있다.

Claims (3)

  1. 기판위에 하부 클래드층, 활성층, 및 제 1상부 클래드층을 형성하고, 상기 제 1상부 클래드층의 위에 제 2상부 클래드층을 포함하는 리지부를 형성함과 동시에 상기 리지부를 끼도록하여 전류협착층을 형성하며, 상기 리지부 및 상기 전류협착층의 각각의 위에 콘택트층을 형성한 반도체 레이저장치에 있어서,
    상기 리지부 및 상기 전류협착층의 각각과 상기 콘택트층과의 사이에 제 3상부 클래드층을 형성한 것을 특징으로 하는 반도체 레이저장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 콘택트층은 광 흡수체인 것을 특징으로 하는 반도체 레이저장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 3상부 클래드층과 상기 콘택트층 사이에 중간 밴드갭층을 형성한 것을 특징으로 하는 반도체 레이저장치.
KR1019990026984A 1998-07-15 1999-07-06 반도체레이저장치 KR20000011496A (ko)

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