KR20020041900A - Nitride compound semiconductor vertical-cavity surface-emitting laser - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A nitride semiconductor vertical-cavity surface-emitting laser is provided to equally inject an electric current at an electric current inputting area by employing a thin p-n tunnel junction layer as the electric current inputting area and by forming a lower ohmic contact layer and an upper ohmic contact layer as n-type nitrides semiconductor layer. CONSTITUTION: An electric current inputting area of a nitride semiconductor vertical-cavity surface-emitting laser is constituted of a tunnel junction area comprising a p-type nitride semiconductor layer and a n-type nitride semiconductor layer. In the p-type nitride semiconductor layer, a p-type dopant having a concentration of 5x10¬18 - 1x10¬21cm¬-3 is doped. In the n-type nitride semiconductor layer, a n-type dopant having a concentration of 5x10¬18 -1x10¬21cm¬-3 is doped. A lower mirror stack(20) and a n-type ohmic contact layer(30) are deposited onto a substrate(10) in sequence. A n-type lower clad layer(40), an activation layer(50), a p-type upper clad layer(60) and a n-type upper ohmic contact layer(80) are deposited onto a central upper surface of the n-type ohmic contact layer(30). The tunnel junction area(70) comprising the p-type nitride semiconductor layer(72) and the n-type nitride semiconductor layer(74) is deposited onto a central upper surface of the p-type upper clad layer(60).

Description

질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저{Nitride compound semiconductor vertical-cavity surface-emitting laser}Nitride compound semiconductor vertical-cavity surface-emitting laser

본 발명은 수직공진 표면발광 레이저(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser, 이하 'VCSEL')에 관한 것으로서, 특히 터널접합(tunnel junction) 구조를 가지는 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL), and more particularly to a nitride semiconductor vertical-resonant surface-emitting laser having a tunnel junction structure.

최근, VCSEL에 대한 관심이 증가되고 있다. VCSEL은 기판 표면에 수직으로 광을 방출하며, 2차원 배열이 가능하다는 등의 여러 장점을 갖고 있다. VCSEL은 통상적으로 하부 및 상부 미러스택(mirror stack)과, 그 사이에 개재된 활성영역을 포함하여 이루어진다.Recently, interest in VCSELs is increasing. VCSELs emit light perpendicular to the substrate surface and have several advantages, including the possibility of a two-dimensional array. VCSELs typically comprise a lower and upper mirror stack with an active region interposed therebetween.

VCSEL에 미러스택을 이용하는 것은 기술적으로 널리 확립되어 있다. 그러나, 미러스택을 이용할 경우 미러스택의 저 반사율로 인해 자외선 또는 가시광선 방출에 관련된 여러 가지 문제점이 나타난다. 일반적으로, 미러스택은 종종 미러쌍으로서 언급되기도 하는 다수 쌍의 층으로 이루어진다. 적층쌍은 굴절률이 서로 다르고 VCSEL의 다른 부분에 대해 격자 정합이 용이한 대개 두 가지의 재료로 구성된 재료계로 형성된다.The use of mirror stacks in VCSELs is widely established technically. However, when the mirror stack is used, various problems related to ultraviolet or visible light emission due to the low reflectance of the mirror stack appear. In general, a mirror stack consists of a plurality of pairs of layers, often referred to as mirror pairs. Stacked pairs are usually formed of a material system consisting of two materials with different refractive indices and easy lattice matching to different parts of the VCSEL.

질화물반도체 VCSEL의 경우, 미러스택으로 AlGaN/GaN 재료계를 일반적으로이용한다. 그런데, Al 조성비가 증가하면 AlGaN와 GaN 간에 격자 부정합(lattice mismatch)이 커지게 되어 균열(crack)이 생기게 되기 때문에, Al 조성비를 크게 증가시킬 수 없다는 한계가 있다. 반대로, 작은 Al 조성비를 가진 AlGaN/GaN 미러스택을 사용할 경우는 AlGaN와 GaN 사이의 굴절률의 차이가 작기 때문에, 고 반사율을 얻기 어렵다. 따라서, 에피택셜 AlGaN/GaN 미러스택 대신 전자빔이나 스퍼터링으로 증착되는 SiO2/HfO2, SiO2/ZrO2등의 유전체 미러스택을 사용하기도 한다.In the case of nitride semiconductor VCSEL, AlGaN / GaN material system is generally used as the mirror stack. However, when the Al composition ratio is increased, a lattice mismatch between AlGaN and GaN becomes large, resulting in a crack, and thus there is a limit that the Al composition ratio cannot be greatly increased. On the contrary, when the AlGaN / GaN mirror stack having a small Al composition ratio is used, it is difficult to obtain high reflectance because the difference in refractive index between AlGaN and GaN is small. Therefore, instead of the epitaxial AlGaN / GaN mirror stack, a dielectric mirror stack such as SiO 2 / HfO 2 and SiO 2 / ZrO 2 deposited by electron beam or sputtering may be used.

AlGaN/GaN 미러스택의 경우, Al 조성비가 증가할수록 AlGaN에 도핑이 어려워진다. GaN에 p형 도핑을 하더라도 정공농도는 1×1018cm-3를 넘기가 어려우며, Al 조성비가 20% 이상인 AlGaN에 p형 도핑은 거의 불가능하다. 설사 p형으로 도핑된다 하더라도 비저항이 수십 Ωcm 이상이기 때문에 AlGaN/GaN 미러스택을 통해서 광이 방출되는 활성 영역까지 전류를 흘려보낼 수 없다. 유전체 미러스택의 경우도, 유전체 미러스택이 부도체이기 때문에 유전체 미러스택을 통해 전류를 활성 영역까지 흘려보낼 수 없다.In the case of AlGaN / GaN mirror stack, as Al composition ratio increases, doping of AlGaN becomes difficult. Even with p-type doping in GaN, hole concentration is difficult to exceed 1 × 10 18 cm -3 , and p-type doping in AlGaN with Al composition ratio of 20% or more is almost impossible. Even if doped with p-type, the resistivity is more than a few tens of OMEGA cm, so current cannot flow through the AlGaN / GaN mirror stack to the active region where light is emitted. Even in the dielectric mirror stack, since the dielectric mirror stack is a non-conductor, current cannot flow through the dielectric mirror stack to the active region.

이러한 미러스택의 제조 및 전류주입의 어려움에도 불구하고, 자외선/청색/녹색 발광이 가능한 질화물반도체 VCSEL은, 측면발광 레이저와는 달리 초소형의 레이저로서, 원형의 빔을 방출하고 2차원 배열이 가능하기 때문에, 고밀도 광학 데이터 기억 장치, 의학 기기 등에 매우 유용하게 응용할 수 있다.Despite the difficulty of manufacturing the mirror stack and injecting the current, the nitride semiconductor VCSEL capable of ultraviolet / blue / green light emission, unlike the side emitting laser, is a very small laser that emits a circular beam and enables two-dimensional arrangement. Therefore, the present invention can be very usefully applied to high density optical data storage devices and medical devices.

기판 상에 에피택셜 AlGaN/GaN 로 이루어진 하부미러스택을 형성하고, 상기 하부미러스택 상에 InGaN/GaN 활성 영역과, 유전체로 이루어진 상부 미러스택을순차적으로 형성하여 VCSEL를 만든 다음에, 광 펌핑으로 VCSEL를 동작시키는 보고가 있다. 또한, 기판 상에 InGaN/GaN 활성 영역을 에피택셜로 형성한 후, 기판을 제거한 다음, 상기 활성 영역 양쪽 면 모두 SiO2/HfO2로 형성된 유전체 미러스택을 증착함으로써 VCSEL 구조를 완성하여, 광펌핑으로 VCSEL을 동작시키는 보고도 있다.A lower mirror stack made of epitaxial AlGaN / GaN is formed on a substrate, and an InGaN / GaN active region and an upper mirror stack made of a dielectric are sequentially formed on the lower mirror stack to form a VCSEL, followed by optical pumping. There is a report to operate VCSEL. In addition, after epitaxially forming an InGaN / GaN active region on the substrate, the substrate is removed, and the VCSEL structure is completed by depositing a dielectric mirror stack formed of SiO 2 / HfO 2 on both sides of the active region, thereby optically pumping. There is also a report to operate VCSEL.

상기 두 보고의 경우 모두 전류주입에 의한 VCSEL 동작이 아니라, 광펌핑에 의한 동작이다. 즉, 아직까지 전류주입에 의한 VCSEL 개발이 제대로 이루어지지 못하고 있다. 그 이유는 상기에서 서술한 것처럼, AlGaN/GaN 나 유전체 미러스택을 통해서 전류를 활성 영역까지 주입시킬 수 없기 때문이다. 따라서, 활성 영역에 전류를 주입시키는 방법이 질화물반도체 VCSEL 개발의 핵심기술로 자리매김하고 있다.In the case of the above two reports, the operation is not performed by the current injection but by the optical pumping. In other words, the development of VCSEL by current injection has not been made properly. This is because, as described above, current cannot be injected into the active region through AlGaN / GaN or dielectric mirror stack. Therefore, the method of injecting current into the active region has become a key technology for the development of nitride semiconductor VCSEL.

전류주입을 위해서는 활성 영역이 있는 케비티 내(intra-cavity)에 오믹금속접촉을 형성해야 하며, 원하는 부분으로만 전류를 유도하여 주입하는 전류주입구(current aperture)가 있어야 한다. 이 경우, 전류는 오믹접촉층의 측면에서 주입되어 전류주입구를 통해 활성 영역으로 주입되게 되는데, 오믹접촉층이 p형 질화물반도체인 경우 비저항이 크기 때문에, 전류주입구 전 면적에 걸쳐 고루 전류가 주입되지 못하고, 전류주입구 가장자리로만 전류가 주입되어 VCSEL 구동이 불가능해지게 된다.In order to inject current, an ohmic metal contact must be formed in an intra-cavity having an active region, and there must be a current aperture that induces and injects current only into a desired portion. In this case, the current is injected from the side of the ohmic contact layer and injected into the active region through the current inlet. If the ohmic contact layer is a p-type nitride semiconductor, the resistivity is large, so that the current is not evenly distributed over the entire area of the current inlet. In this case, the current is injected only at the edge of the current inlet, making the VCSEL driving impossible.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 고농도로 도핑된 얇은 p-n 터널접합층을 전류주입구로 도입함으로써 하부오믹접촉층 및 상부오믹접촉층 모두 n형 질화물반도체층으로 형성하여 전류주입구 전 면적에 걸쳐 고루 전류주입이 가능하도록 하는 질화물반도체 VCSEL을 제공하는 데 있다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention, by introducing a high concentration doped thin pn tunnel junction layer into the current inlet to form both the lower ohmic contact layer and the upper ohmic contact layer as an n-type nitride semiconductor layer over the entire current inlet The present invention provides a nitride semiconductor VCSEL that enables even current injection.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 질화물반도체 VCSEL를 설명하기 위한 단면도;1 is a cross-sectional view illustrating a nitride semiconductor VCSEL according to a first embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 질화물반도체 VCSEL를 설명하기 위한 단면도;2 is a cross-sectional view illustrating a nitride semiconductor VCSEL according to a second embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 질화물반도체 VCSEL를 설명하기 위한 단면도;3 is a cross-sectional view illustrating a nitride semiconductor VCSEL according to a third embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 질화물반도체 VCSEL를 설명하기 위한 단면도;4 is a cross-sectional view illustrating a nitride semiconductor VCSEL according to a fourth embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 질화물반도체 VCSEL를 설명하기 위한 단면도;5 is a cross-sectional view illustrating a nitride semiconductor VCSEL according to a fifth embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 질화물반도체 VCSEL를 설명하기 위한 단면도;6 is a cross-sectional view illustrating a nitride semiconductor VCSEL according to a sixth embodiment of the present invention;

도 7은 본 발명의 제7 실시예에 따른 질화물반도체 VCSEL를 설명하기 위한 단면도;7 is a cross-sectional view illustrating a nitride semiconductor VCSEL according to a seventh embodiment of the present invention;

도 8은 본 발명의 제8 실시예에 따른 질화물반도체 VCSEL를 설명하기 위한 단면도;8 is a cross-sectional view illustrating a nitride semiconductor VCSEL according to an eighth embodiment of the present invention;

도 9는 본 발명의 제9 실시예에 따른 질화물반도체 VCSEL를 설명하기 위한 단면도;9 is a cross-sectional view illustrating a nitride semiconductor VCSEL according to a ninth embodiment of the present invention;

도 10은 본 발명의 제10 실시예에 따른 질화물반도체 VCSEL를 설명하기 위한 단면도;10 is a cross-sectional view illustrating a nitride semiconductor VCSEL according to a tenth embodiment of the present invention;

도 11은 본 발명의 제11 실시예에 따른 질화물반도체 VCSEL를 설명하기 위한 단면도;11 is a cross-sectional view illustrating a nitride semiconductor VCSEL according to an eleventh embodiment of the present invention;

도 12는 본 발명의 제12 실시예에 따른 질화물반도체 VCSEL를 설명하기 위한 단면도이다.12 is a cross-sectional view for describing a nitride semiconductor VCSEL according to a twelfth embodiment of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 참조번호의 설명 ><Description of Reference Numbers for Main Parts of Drawings>

10: 기판 10': n형 기판10: substrate 10 ': n-type substrate

10": 도전성 보조판 20: 하부미러스택10 ": conductive auxiliary plate 20: lower mirror stack

20': n형 하부미러스택 20": 유전체 하부미러스택20 ': n-type lower mirror stack 20 ": dielectric lower mirror stack

30: n형 하부오믹접촉층 40: n형 하부클래드층30: n-type lower ohmic contact layer 40: n-type lower clad layer

40': p형 하부클래드층 50: 활성층40 ': p-type lower cladding layer 50: active layer

60: p형 상부클래드층 60': n형 상부클래드층60: p-type upper clad layer 60 ': n-type upper clad layer

65: n형 보조클래드층 70, 70': 터널접합층65: n-type auxiliary cladding layer 70, 70 ': tunnel junction layer

72: p형 질화물반도체층 74: n형 질화물반도체층72: p-type nitride semiconductor layer 74: n-type nitride semiconductor layer

80: n형 상부오믹접촉층 90: 상부미러스택80: n-type upper ohmic contact layer 90: upper mirror stack

90': n형 상부미러스택 100: n형 하부오믹금속전극90 ': n-type upper mirror stack 100: n-type lower ohmic metal electrode

110: n형 상부오믹금속전극110: n-type upper ohmic metal electrode

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저는, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 p형 도펀트가 도핑된 p형 질화물반도체층 및 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 n형 도펀트가 도핑된 n형 질화물반도체층이 서로 접합된 터널접합 영역으로 구성된 전류주입구를 포함하는 것을 특징으로 한다.The nitride semiconductor vertical resonance surface emitting laser according to the present invention for achieving the above technical problem is a p-type nitride semiconductor layer and 5 × 10 doped with a p-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 ~ 1 × 10 21 cm -3 18-1 is characterized in that it comprises a current-injection port is an n-type nitride semiconductor layer is doped n-type dopant consisting of a tunnel junction region joined to each other at a concentration of × 10 21 cm -3.

구체적으로, 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제1 예에 따른 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저는; 기판 상에 순차적으로 적층된 하부미러스택 및 n형 하부오믹접촉층과; 상기 n형 하부오믹접촉층 중앙 상면에 순차적으로 적층되어 메사형 구조를 이루는 n형 하부클래드층, 활성층, p형 상부클래드층 및 n형 상부오믹접촉층과; 상기 p형 상부클래드층의 중앙 상면에 메사 형태로 형성되어 상기 n형 상부오믹접촉층에 의해 매몰되며, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 p형 도펀트가 도핑된 p형 질화물반도체층과, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 n형 도펀트가 도핑된 n형 질화물반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 터널접합층과; 상기 n형 상부오믹접촉층 중앙 상면에 형성된 상부미러스택과; 상기 n형 상부오믹접촉층 및 상기 n형 하부오믹접촉층 상면 가장자리에 각각 형성되는 n형 오믹금속전극; 을 포함하며, 상기 n형 하부오믹접촉층, n형 하부클래드층, 활성층, p형 상부클래드층, n형 상부오믹접촉층 및 터널접합층이 질화물반도체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Specifically, the nitride semiconductor vertical resonance surface emitting laser according to the first example of the present invention for achieving the above technical problem; A lower mirror stack and an n-type lower ohmic contact layer sequentially stacked on the substrate; An n-type lower clad layer, an active layer, a p-type upper clad layer, and an n-type upper ohmic contact layer sequentially stacked on an upper surface of the center of the n-type lower ohmic contact layer to form a mesa structure; P-type doped with a p-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm -3 formed in a mesa shape on the central upper surface of the p-type upper clad layer and buried by the n-type upper ohmic contact layer A tunnel junction layer having a structure in which a nitride semiconductor layer and an n-type nitride semiconductor layer doped with an n-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm −3 are sequentially stacked; An upper mirror stack formed on a center upper surface of the n-type upper ohmic contact layer; An n-type ohmic metal electrode formed at edges of an upper surface of the n-type upper ohmic contact layer and the n-type lower ohmic contact layer, respectively; And the n-type lower ohmic contact layer, the n-type lower clad layer, the active layer, the p-type upper clad layer, the n-type upper ohmic contact layer, and the tunnel junction layer are made of a nitride semiconductor.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제2 예에 따른 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저는; 기판 상에 형성된 n형 하부오믹접촉층과; 상기 n형 하부오믹접촉층 중앙 상면에 순차적으로 적층되어 메사형 구조를 이루는 n형 하부미러스택, n형 하부클래드층, 활성층, p형 상부클래드층 및 n형 상부오믹접촉층과; 상기 p형 상부클래드층의 중앙 상면에 메사 형태로 형성되어 상기 n형 상부오믹접촉층에 의해 매몰되며, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 p형 도펀트가 도핑된 p형 질화물반도체층과, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 n형 도펀트가 도핑된 n형 질화물반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 터널접합층과; 상기 n형 상부오믹접촉층 중앙 상면에 형성된 상부미러스택과; 상기 n형 상부오믹접촉층 및 상기 n형 하부오믹접촉층 상면 가장자리에 각각 형성되는 n형 오믹금속전극; 을 포함하며, 상기 n형 하부오믹접촉층, n형 하부미러스택, n형 하부클래드층, 활성층, p형 상부클래드층, n형 상부오믹접촉층 및 터널접합층이 질화물반도체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a nitride semiconductor vertical resonance surface emitting laser; An n-type lower ohmic contact layer formed on the substrate; An n-type lower mirror stack, an n-type lower clad layer, an active layer, a p-type upper clad layer, and an n-type upper ohmic contact layer sequentially stacked on a center upper surface of the n-type lower ohmic contact layer to form a mesa structure; P-type doped with a p-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm -3 formed in a mesa shape on the central upper surface of the p-type upper clad layer and buried by the n-type upper ohmic contact layer A tunnel junction layer having a structure in which a nitride semiconductor layer and an n-type nitride semiconductor layer doped with an n-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm −3 are sequentially stacked; An upper mirror stack formed on a center upper surface of the n-type upper ohmic contact layer; An n-type ohmic metal electrode formed at edges of an upper surface of the n-type upper ohmic contact layer and the n-type lower ohmic contact layer, respectively; The n-type lower ohmic contact layer, the n-type lower mirror stack, the n-type lower clad layer, the active layer, the p-type upper clad layer, the n-type upper ohmic contact layer and the tunnel junction layer is characterized in that the nitride semiconductor do.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제3 예에 따른 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저는; 기판 상에 형성된 n형 하부오믹접촉층과; 상기 n형 하부오믹접촉층 중앙 상면에 순차적으로 적층되어 메사형 구조를 이루는 n형 하부클래드층, 활성층, p형 상부클래드층 및 n형 상부오믹접촉층과; 상기 p형 상부클래드층의 중앙 상면에 메사 형태로 형성되어 상기 n형 상부오믹접촉층에 의해 매몰되며, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 p형 도펀트가 도핑된 p형 질화물반도체층과, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 n형 도펀트가 도핑된 n형 질화물반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 터널접합층과; 상기 n형 상부오믹접촉층 중앙 상면에 형성된 상부미러스택과; 상기 n형 상부오믹접촉층 및 상기 n형 하부오믹접촉층의 상면 가장자리에 각각 형성되는 n형 오믹금속전극과; 상기 기판의 뒷면에 형성되는 하부미러스택; 을 포함하며, 상기 n형 하부오믹접촉층, n형 하부클래드층, 활성층, p형 상부클래드층, n형 상부오믹접촉층 및 터널접합층이 질화물반도체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to a third embodiment of the present invention, a nitride semiconductor vertical resonant surface emitting laser is provided; An n-type lower ohmic contact layer formed on the substrate; An n-type lower clad layer, an active layer, a p-type upper clad layer, and an n-type upper ohmic contact layer sequentially stacked on an upper surface of the center of the n-type lower ohmic contact layer to form a mesa structure; P-type doped with a p-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm -3 formed in a mesa shape on the central upper surface of the p-type upper clad layer and buried by the n-type upper ohmic contact layer A tunnel junction layer having a structure in which a nitride semiconductor layer and an n-type nitride semiconductor layer doped with an n-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm −3 are sequentially stacked; An upper mirror stack formed on a center upper surface of the n-type upper ohmic contact layer; An n-type ohmic metal electrode formed at edges of an upper surface of the n-type upper ohmic contact layer and the n-type lower ohmic contact layer, respectively; A lower mirror stack formed on a rear surface of the substrate; And the n-type lower ohmic contact layer, the n-type lower clad layer, the active layer, the p-type upper clad layer, the n-type upper ohmic contact layer, and the tunnel junction layer are made of a nitride semiconductor.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제4 예에 따른 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저는; n형 하부오믹접촉층 상에 순차적으로 적층된 n형 하부클래드층, 활성층, p형 상부클래드층 및 n형 상부오믹접촉층과; 상기 p형 상부클래드층의 중앙 상면에 메사 형태로 형성되어 상기 n형 상부오믹접촉층에 의해 매몰되며, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 p형 도펀트가 도핑된 p형 질화물반도체층과,5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 n형 도펀트가 도핑된 n형 질화물반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 터널접합층과; 상기 n형 상부오믹접촉층 중앙 상면에 메사형으로 형성된 상부미러스택과; 상기 n형 하부오믹접촉층 중앙 하면에 메사형으로 형성된 하부미러스택과; 상기 n형 상부오믹접촉층 상면 및 상기 n형 하부오믹접촉층의 하면 가장자리에 각각 형성되는 n형 오믹금속전극과; 상기 n형 상부오믹접촉층 상에 형성된 n형 오믹금속전극 및 상기 상부미러스택에 부착되는 도전성 보조판; 을 포함하며, 상기 n형 하부오믹접촉층, n형 하부클래드층, 활성층, p형 상부클래드층, n형 상부오믹접촉층 및 터널접합층이 질화물반도체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to the fourth embodiment of the present invention for achieving the above technical problem, the nitride semiconductor vertical resonance surface light emitting laser; an n-type lower clad layer, an active layer, a p-type upper clad layer, and an n-type upper ohmic contact layer sequentially stacked on the n-type lower ohmic contact layer; P-type doped with a p-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm -3 formed in a mesa shape on the central upper surface of the p-type upper clad layer and buried by the n-type upper ohmic contact layer A tunnel junction layer having a structure in which a nitride semiconductor layer and an n-type nitride semiconductor layer doped with an n-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm −3 are sequentially stacked; An upper mirror stack formed in a mesa shape on a center upper surface of the n-type upper ohmic contact layer; A lower mirror stack formed in a mesa shape on a center lower surface of the n-type lower ohmic contact layer; An n-type ohmic metal electrode formed at an edge of an upper surface of the n-type upper ohmic contact layer and a lower surface of the n-type lower ohmic contact layer; An n-type ohmic metal electrode formed on the n-type upper ohmic contact layer and a conductive auxiliary plate attached to the upper mirror stack; And the n-type lower ohmic contact layer, the n-type lower clad layer, the active layer, the p-type upper clad layer, the n-type upper ohmic contact layer, and the tunnel junction layer are made of a nitride semiconductor.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제5 예에 따른 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저는; n형 기판 상에 순차적으로 적층된 n형 하부미러스택, n형 하부클래드층, 활성층, p형 상부클래드층 및 n형 상부오믹접촉층과; 상기 p형 상부클래드층의 중앙 상면에 메사 형태로 형성되어 상기 n형 상부오믹접촉층에 의해 매몰되며, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 p형 도펀트가 도핑된 p형 질화물반도체층과, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 n형 도펀트가 도핑된 n형 질화물반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 터널접합층과; 상기 n형 상부오믹접촉층 중앙 상면에 형성된 상부미러스택과; 상기 n형 상부오믹접촉층 상면 가장자리 상에 형성된 n형 상부오믹금속전극과; 상기 n형 기판의 뒷면에 형성된 n형 하부오믹금속전극; 을 포함하며, 상기 n형 기판, n형 하부미러스택, n형 하부클래드층, 활성층, p형 상부클래드층, n형 상부오믹접촉층 및 터널접합층이 질화물반도체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to a fifth embodiment of the present invention, a nitride semiconductor vertical resonant surface emitting laser is provided; an n-type lower mirror stack, an n-type lower clad layer, an active layer, a p-type upper clad layer and an n-type upper ohmic contact layer sequentially stacked on the n-type substrate; P-type doped with a p-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm -3 formed in a mesa shape on the central upper surface of the p-type upper clad layer and buried by the n-type upper ohmic contact layer A tunnel junction layer having a structure in which a nitride semiconductor layer and an n-type nitride semiconductor layer doped with an n-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm −3 are sequentially stacked; An upper mirror stack formed on a center upper surface of the n-type upper ohmic contact layer; An n-type upper ohmic metal electrode formed on an upper edge of the n-type upper ohmic contact layer; An n-type lower ohmic metal electrode formed on a rear surface of the n-type substrate; And the n-type substrate, the n-type lower mirror stack, the n-type lower clad layer, the active layer, the p-type upper clad layer, the n-type upper ohmic contact layer, and the tunnel junction layer are made of a nitride semiconductor.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제6 예에 따른 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저는; n형 기판 상에 순차적으로 적층된 n형 하부미러스택, n형 하부클래드층, 활성층, p형 상부클래드층, n형 보조클래드층 및 n형 상부미러스택과; 상기 p형 상부클래드층의 중앙 상면에 메사 형태로 형성되어 상기 n형 보조클래드층에 의해 매몰되며, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 p형 도펀트가 도핑된 p형 질화물반도체층과, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 n형 도펀트가 도핑된 n형 질화물반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 터널접합층과; 상기 n형 상부미러스택 상면 가장자리에 형성된 n형 상부오믹금속전극과; 상기 n형 기판의 뒷면에 형성된 n형 하부오믹금속전극;을 포함하며, 상기 n형 기판, n형 하부미러스택, n형 하부클래드층, 활성층, p형 상부클래드층, n형 보조클래드층, 터널접합층 및 n형 상부미러스택이 질화물반도체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to the sixth aspect of the present invention, there is provided a nitride semiconductor vertical resonance surface emitting laser; an n-type lower mirror stack, an n-type lower clad layer, an active layer, a p-type upper clad layer, an n-type auxiliary clad layer, and an n-type upper mirror stack sequentially stacked on an n-type substrate; A p-type nitride formed in a mesa shape on a central upper surface of the p-type upper cladding layer and buried by the n-type auxiliary cladding layer and doped with a p-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm -3 . A tunnel junction layer having a structure in which a semiconductor layer and an n-type nitride semiconductor layer doped with an n-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm −3 are sequentially stacked; An n-type upper ohmic metal electrode formed at an edge of the n-type upper mirror stack; And an n-type lower ohmic metal electrode formed on a rear surface of the n-type substrate, wherein the n-type substrate, n-type lower mirror stack, n-type lower cladding layer, active layer, p-type upper cladding layer, n-type auxiliary cladding layer, The tunnel junction layer and the n-type upper mirror stack are made of a nitride semiconductor.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제7 예에 따른 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저는; 기판 상에 순차적으로 적층된 하부미러스택 및 n형 하부오믹접촉층과; 상기 n형 하부오믹접촉층 중앙 상면에 순차적으로 적층되어 메사형 구조를 이루는 p형 하부클래드층, 활성층, n형 상부클래드층 및 n형 상부오믹접촉층과; 상기 n형 하부오믹접촉층의 중앙 상면에 메사 형태로 형성되어 상기 p형 하부클래드층에 의해 매몰되며, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 n형 도펀트가 도핑된 n형 질화물반도체층과, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 p형 도펀트가 도핑된 p형 질화물반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 터널접합층과; 상기 n형 상부오믹접촉층 중앙 상면에 형성된 상부미러스택과; 상기 n형 상부오믹접촉층 및 상기 n형 하부오믹접촉층 상면 가장자리에 각각 형성되는 n형 오믹금속전극; 을 포함하며, 상기 n형 하부오믹접촉층, p형 하부클래드층, 활성층, n형 상부클래드층, n형 상부오믹접촉층 및 터널접합층이 질화물반도체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a nitride semiconductor vertical resonance surface emitting laser; A lower mirror stack and an n-type lower ohmic contact layer sequentially stacked on the substrate; A p-type lower cladding layer, an active layer, an n-type upper cladding layer, and an n-type upper ohmic contact layer sequentially stacked on an upper surface of an n-type lower ohmic contact layer to form a mesa structure; The n-type lower ohmic contact layer is formed in a mesa shape and buried by the p-type lower cladding layer, and the n-type dopant is doped at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm -3 . A tunnel junction layer having a structure in which a nitride semiconductor layer and a p-type nitride semiconductor layer doped with a p-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm −3 are sequentially stacked; An upper mirror stack formed on a center upper surface of the n-type upper ohmic contact layer; An n-type ohmic metal electrode formed at edges of an upper surface of the n-type upper ohmic contact layer and the n-type lower ohmic contact layer, respectively; And the n-type lower ohmic contact layer, the p-type lower clad layer, the active layer, the n-type upper clad layer, the n-type upper ohmic contact layer, and the tunnel junction layer are made of a nitride semiconductor.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제8 예에 따른 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저는; 기판 상에 형성된 n형 하부오믹접촉층과; 상기 n형 하부오믹접촉층 중앙 상면에 순차적으로 적층되어 메사형 구조를 이루는 n형 하부미러스택, p형 하부클래드층, 활성층, n형 상부클래드층 및 n형 상부오믹접촉층과; 상기 n형 하부미러스택의 중앙 상면에 메사 형태로 형성되어 상기 p형 하부클래드층에 의해 매몰되며, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 n형 도펀트가 도핑된 n형 질화물반도체층과, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 p형 도펀트가 도핑된 p형 질화물반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 터널접합층과; 상기 n형 상부오믹접촉층 중앙 상면에 형성된 상부미러스택과; 상기 n형 상부오믹접촉층 및 상기 n형 하부오믹접촉층 상면 가장자리에 각각 형성되는 n형 오믹금속전극; 을 포함하며, 상기 n형 하부오믹접촉층, n형 하부미러스택, p형 하부클래드층, 활성층, n형 상부클래드층, n형 상부오믹접촉층 및 터널접합층이 질화물반도체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a nitride semiconductor vertical resonance surface emitting laser; An n-type lower ohmic contact layer formed on the substrate; An n-type lower mirror stack, a p-type lower clad layer, an active layer, an n-type upper clad layer, and an n-type upper ohmic contact layer sequentially stacked on a center upper surface of the n-type lower ohmic contact layer to form a mesa structure; N-type nitride formed in a mesa shape on the center upper surface of the n-type lower mirror stack and buried by the p-type lower cladding layer and doped with an n-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm -3 A tunnel junction layer having a structure in which a semiconductor layer and a p-type nitride semiconductor layer doped with a p-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm −3 are sequentially stacked; An upper mirror stack formed on a center upper surface of the n-type upper ohmic contact layer; An n-type ohmic metal electrode formed at edges of an upper surface of the n-type upper ohmic contact layer and the n-type lower ohmic contact layer, respectively; And the n-type lower ohmic contact layer, the n-type lower mirror stack, the p-type lower clad layer, the active layer, the n-type upper clad layer, the n-type upper ohmic contact layer and the tunnel junction layer. do.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제9 예에 따른 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저는; 기판 상에 형성된 n형 하부오믹접촉층과; 상기 n형 하부오믹접촉층 중앙 상면에 순차적으로 적층되어 메사형 구조를 이루는 p형 하부클래드층, 활성층, n형 상부클래드층 및 n형 상부오믹접촉층과; 상기 n형 하부오믹접촉층의 중앙 상면에 메사 형태로 형성되어 상기 p형 하부클래드층에 의해 매몰되며, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 n형 도펀트가 도핑된 n형 질화물반도체층과, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 p형 도펀트가 도핑된 p형 질화물반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 터널접합층과; 상기 n형 상부오믹접촉층 중앙 상면에 형성된 상부미러스택과; 상기 n형 상부오믹접촉층 및 상기 n형 하부오믹접촉층 상면 가장자리에 각각 형성되는 n형 오믹금속전극과; 상기 기판의 뒷면에 형성되는 하부미러스택; 을 포함하며,According to a ninth example of the present invention, a nitride semiconductor vertical resonance surface emitting laser is provided; An n-type lower ohmic contact layer formed on the substrate; A p-type lower cladding layer, an active layer, an n-type upper cladding layer, and an n-type upper ohmic contact layer sequentially stacked on an upper surface of an n-type lower ohmic contact layer to form a mesa structure; The n-type lower ohmic contact layer is formed in a mesa shape and buried by the p-type lower cladding layer, and the n-type dopant is doped at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm -3 . A tunnel junction layer having a structure in which a nitride semiconductor layer and a p-type nitride semiconductor layer doped with a p-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm −3 are sequentially stacked; An upper mirror stack formed on a center upper surface of the n-type upper ohmic contact layer; An n-type ohmic metal electrode formed at edges of an upper surface of the n-type upper ohmic contact layer and the n-type lower ohmic contact layer; A lower mirror stack formed on a rear surface of the substrate; Including;

상기 n형 하부오믹접촉층, p형 하부클래드층, 활성층, n형 상부클래드층, n형 상부오믹접촉층 및 터널접합층이 질화물반도체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The n-type lower ohmic contact layer, the p-type lower clad layer, the active layer, the n-type upper clad layer, the n-type upper ohmic contact layer and the tunnel junction layer is characterized in that the nitride semiconductor.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제10 예에 따른 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저는; n형 하부오믹접촉층 상에 순차적으로 적층된 p형 하부클래드층, 활성층, n형 상부클래드층 및 n형 상부오믹접촉층과; 상기 n형 하부오믹접촉층의 중앙 상면에 메사 형태로 형성되어 상기 p형 하부클래드층에 의해 매몰되며 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 n형 도펀트가 도핑된 n형 질화물반도체층과,5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 p형 도펀트가 도핑된 p형 질화물반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 터널접합층과; 상기 n형 상부오믹접촉층 중앙 상면에 메사형으로 형성된 상부미러스택과; 상기 n형 하부오믹접촉층 중앙 하면에 메사형으로 형성된 하부미러스택과; 상기 n형 하부오믹접촉층 하면 및 상기 n형 상부오믹접촉층 상면 가장자리에 각각 형성되는 n형 오믹금속전극과; 상기 n형 상부오믹접촉층 상에 형성된 n형 오믹금속전극 및 상기 상부미러스택에 부착되는 도전성 보조판; 을 포함하며, 상기 n형 하부오믹접촉층, p형 하부클래드층, 활성층, n형 상부클래드층, n형 상부오믹접촉층 및 터널접합층이 질화물반도체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The nitride semiconductor vertical resonant surface light emitting laser according to a tenth example of the present invention for achieving the above technical problem; a p-type lower clad layer, an active layer, an n-type upper clad layer, and an n-type upper ohmic contact layer sequentially stacked on the n-type lower ohmic contact layer; An n-type nitride formed in a mesa shape on a central upper surface of the n-type lower ohmic contact layer and buried by the p-type lower clad layer and doped with an n-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm -3 . A tunnel junction layer having a structure in which a semiconductor layer and a p-type nitride semiconductor layer doped with a p-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm −3 are sequentially stacked; An upper mirror stack formed in a mesa shape on a center upper surface of the n-type upper ohmic contact layer; A lower mirror stack formed in a mesa shape on a center lower surface of the n-type lower ohmic contact layer; An n-type ohmic metal electrode formed on a lower surface of the n-type lower ohmic contact layer and an upper edge of the n-type upper ohmic contact layer; An n-type ohmic metal electrode formed on the n-type upper ohmic contact layer and a conductive auxiliary plate attached to the upper mirror stack; And the n-type lower ohmic contact layer, the p-type lower clad layer, the active layer, the n-type upper clad layer, the n-type upper ohmic contact layer, and the tunnel junction layer are made of a nitride semiconductor.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제11 예에 따른 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저는; n형 기판 상에 순차적으로 적층된 n형 하부미러스택, p형 하부클래드층, 활성층, n형 상부클래드층 및 n형 상부오믹접촉층과; 상기 n형 하부미러스택의 중앙 상면에 메사 형태로 형성되어 상기 p형 하부클래드층에 의해 매몰되며 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 n형 도펀트가 도핑된 n형 질화물반도체층과, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 p형 도펀트가 도핑된 p형 질화물반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 터널접합층과; 상기 n형 상부오믹접촉층 중앙 상면에 형성된 상부미러스택과; 상기 n형 상부오믹접촉층 상면 가장자리에 형성된 n형 상부오믹금속전극과; 상기 n형 기판의 뒷면에 형성된 n형 하부오믹금속전극; 을 포함하며, 상기 n형 기판, n형 하부미러스택, p형 하부클래드층, 활성층, n형 상부클래드층, n형 상부오믹접촉층 및 터널접합층이 질화물반도체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an eleventh embodiment of the present invention, a nitride semiconductor vertical resonant surface emitting laser is provided; an n-type lower mirror stack, a p-type lower clad layer, an active layer, an n-type upper clad layer, and an n-type upper ohmic contact layer sequentially stacked on the n-type substrate; An n-type nitride semiconductor formed in a mesa shape on a central upper surface of the n-type lower mirror stack and buried by the p-type lower cladding layer and doped with an n-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm -3 . A tunnel junction layer having a structure in which a layer and a p-type nitride semiconductor layer doped with a p-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm −3 are sequentially stacked; An upper mirror stack formed on a center upper surface of the n-type upper ohmic contact layer; An n-type upper ohmic metal electrode formed at an edge of the n-type upper ohmic contact layer; An n-type lower ohmic metal electrode formed on a rear surface of the n-type substrate; And the n-type substrate, the n-type lower mirror stack, the p-type lower clad layer, the active layer, the n-type upper clad layer, the n-type upper ohmic contact layer, and the tunnel junction layer are made of a nitride semiconductor.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제12 예에 따른 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저는; n형 기판 상에 순차적으로 적층된 n형 하부미러스택, p형 하부클래드층, 활성층, n형 상부클래드층 및 n형 상부미러스택과; 상기 n형 하부미러스택의 중앙 상면에 메사 형태로 형성되어 상기 p형 하부클래드층에 의해 매몰되며 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 n형 도펀트가 도핑된 n형 질화물반도체층과, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 p형 도펀트가 도핑된 p형 질화물반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 터널접합층과; 상기 n형 상부미러스택 상면 가장자리에 형성된 n형 상부오믹금속전극과; 상기 n형 기판의 뒷면에 형성된 n형 하부오믹금속전극; 을 포함하며, 상기 n형 기판, n형 하부미러스택, p형 하부클래드층, 활성층, n형 상부클래드층, 터널접합층 및 n형 상부미러스택이 질화물반도체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to the twelfth example of the present invention, a nitride semiconductor vertical resonance surface emitting laser is provided; an n-type lower mirror stack, a p-type lower clad layer, an active layer, an n-type upper clad layer, and an n-type upper mirror stack sequentially stacked on the n-type substrate; An n-type nitride semiconductor formed in a mesa shape on a central upper surface of the n-type lower mirror stack and buried by the p-type lower cladding layer and doped with an n-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm -3 . A tunnel junction layer having a structure in which a layer and a p-type nitride semiconductor layer doped with a p-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm −3 are sequentially stacked; An n-type upper ohmic metal electrode formed at an edge of the n-type upper mirror stack; An n-type lower ohmic metal electrode formed on a rear surface of the n-type substrate; And an n-type substrate, an n-type lower mirror stack, a p-type lower clad layer, an active layer, an n-type upper clad layer, a tunnel junction layer, and an n-type upper mirror stack.

상기 각각의 예에서, 상기 터널접합층의 p형 질화물반도체층 및 n형 질화물반도체층의 두께는 각각 10~1000Å인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 터널접합층의 p형 질화물반도체층 및 n형 질화물반도체층 사이에 델타도핑층이 더 개재될 수도 있다. 여기서, 상기 델타도핑층은 Si이 델타도핑되어 형성되는 Si 델타도핑층일 수도 있으며, Mg가 델타도핑되어 형성되는 Mg 델타도핑층과 Si이 델타도핑되어 형성되는 Si 델타도핑층의 복합층일 수도 있다.In each of the above examples, the thicknesses of the p-type nitride semiconductor layer and the n-type nitride semiconductor layer of the tunnel junction layer are preferably 10 to 1000 mW. In addition, a delta doping layer may be further interposed between the p-type nitride semiconductor layer and the n-type nitride semiconductor layer of the tunnel junction layer. The delta doped layer may be a Si delta doped layer formed by delta doping of Si, or may be a composite layer of an Mg delta doped layer formed by delta doping and a Si delta doped layer formed by delta doping of Si.

제3예, 제4예, 제9예, 제10예에서, 상기 하부미러스택은 유전체로 이루어질 수 있다. 그리고, 제1예 또는 제7예에서는 상기 하부미러스택이 에피택셜 질화물반도체로 이루어지거나 유전체로 이루어질 수 있다.In the third, fourth, ninth, and tenth examples, the lower mirror stack may be made of a dielectric. In the first or seventh example, the lower mirror stack may be made of an epitaxial nitride semiconductor or a dielectric.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 도면에 있어서, 동일한 참조번호는 동일 기능을 수행하는 구성요소를 나타내며, 반복적인 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. In the drawings, like reference numerals denote components that perform the same function, and repeated descriptions thereof will be omitted.

[실시예 1]Example 1

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 질화물반도체 VCSEL을 설명하기 위한 단면도이다. 여기서, 질화물반도체라 함은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, x + y ≤1)을 말하며, n형 질화물반도체는 질화물반도체에 Si, O, Ge 또는 Sn 등이 도핑된 것을 말하고, p형 질화물반도체는 Mg, Zn, Cd 또는 Be 등이 도핑된 것을 말한다.1 is a cross-sectional view illustrating a nitride semiconductor VCSEL according to a first embodiment of the present invention. Herein, nitride semiconductor refers to In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1), and the n-type nitride semiconductor is Si, O, Ge or Sn is doped, and p-type nitride semiconductor is doped with Mg, Zn, Cd or Be and the like.

도 1을 참조하면, 사파이어 기판(10) 상에는 하부미러스택(20) 및 하부오믹접촉층(30)이 순차적으로 적층되어 있다. 기판(10)은 사파이어 이외에 SiC, GaN, Si, GaAs, ZnO, 또는 MgO로 만들어진 것일 수도 있다. 하부미러스택(20)은 기판(10) 상에 에피택셜로 성장된다. 전형적으로, 미러스택은 굴절율이 서로 다른 층을 교대로 적층시켜 구성한다. 일반적으로, 에피택셜로 형성된 미러스택은 AlN층과 GaN층 또는 AlGaN층을 교대로 적층시켜 구성한다. 원하는 반사율을 얻기 위해서는 일반적으로 20 내지 40쌍의 층이 필요하다.Referring to FIG. 1, the lower mirror stack 20 and the lower ohmic contact layer 30 are sequentially stacked on the sapphire substrate 10. The substrate 10 may be made of SiC, GaN, Si, GaAs, ZnO, or MgO in addition to sapphire. The lower mirror stack 20 is epitaxially grown on the substrate 10. Typically, the mirror stack is constructed by alternately stacking layers having different refractive indices. In general, an epitaxially formed mirror stack is formed by alternately stacking an AlN layer and a GaN layer or an AlGaN layer. Generally 20 to 40 pairs of layers are required to achieve the desired reflectance.

n형 하부오믹접촉층(30)은 n형 질화물반도체로 이루어지는데, 보통 GaN층으로 형성되며, 이 외에도 AlGaN층 또는 InGaN층으로 형성될 수도 있다. n형 하부오믹접촉층(30)의 n형 도펀트의 도핑농도는 5×1017∼1×1019cm-3범위일 수 있다. 하부오믹접촉층(30)에 n형 도펀트를 너무 고농도로 도핑하면, 결정성이 나빠지고 표면이 거칠어지기 때문에, n형 하부오믹접촉층(30) 상에 형성되는 활성층(50)의 특성이 나빠져서 레이저 발진이 어려워진다. 또한, 도핑농도가 높으면, 전자의 농도가 많아지면서 전자에 의한 광손실도 많아진다. 반대로, n형 하부오믹접촉층(30)의 도핑농도가 너무 낮으면, 오믹접촉금속전극(100)으로부터 주입된 전류가 저항을 크게 느끼게 된다.The n-type lower ohmic contact layer 30 is formed of an n-type nitride semiconductor, which is usually formed of a GaN layer, and may also be formed of an AlGaN layer or an InGaN layer. The doping concentration of the n-type dopant of the n-type lower ohmic contact layer 30 may range from 5 × 10 17 to 1 × 10 19 cm −3 . If the n-type dopant is too heavily doped in the lower ohmic contact layer 30, the crystallinity becomes poor and the surface becomes rough, so that the characteristics of the active layer 50 formed on the n-type lower ohmic contact layer 30 deteriorate. Laser oscillation becomes difficult In addition, when the doping concentration is high, the concentration of electrons increases and the light loss due to electrons also increases. On the contrary, if the doping concentration of the n-type lower ohmic contact layer 30 is too low, the current injected from the ohmic contact metal electrode 100 may feel a large resistance.

n형 하부오믹접촉층(30)의 중앙 상면에는 n형 하부클래드층(40), 활성층(50), p형 상부클래드층(60) 및 n형 상부오믹접촉층(80)이 순차적으로 적층되어 메사(mesa)구조를 이룬다. 여기서, n형 하부클래드층(40)은 n형 질화물반도체로 이루어지는데, 단일층 또는 여러층으로 구성될 수 있으며, 통상 AlxGa1-xN(0 ≤x ≤0.5)층으로 형성된다. 그리고, p형 상부클래드층(60)은 p형 질화물반도체로 이루어지는데, 단일층 또는 여러층으로 구성될 수 있으며, 통상 AlxGa1-xN(0 ≤x ≤0.5)층으로 형성된다. n형 상부오믹접촉층(80)은 n형 질화물반도체로 이루어진다.The n-type lower clad layer 40, the active layer 50, the p-type upper clad layer 60, and the n-type upper ohmic contact layer 80 are sequentially stacked on the center upper surface of the n-type lower ohmic contact layer 30. It has a mesa structure. Here, the n-type lower clad layer 40 is made of an n-type nitride semiconductor, it may be composed of a single layer or multiple layers, it is usually formed of an Al x Ga 1-x N (0 ≤ x ≤ 0.5) layer. In addition, the p-type upper cladding layer 60 is formed of a p-type nitride semiconductor, and may be composed of a single layer or multiple layers, and is usually formed of an Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 0.5) layer. The n-type upper ohmic contact layer 80 is made of an n-type nitride semiconductor.

활성층(50)은 n형 하부클래드층(40)과 p형 상부클래드층(60)으로부터 각각주입된 전자와 정공이 만나 결합하여 발광하는 영역이다. 또한 하부미러스택(30)과 상부미러스택(60) 사이를 왕복운동하는 광에 의해 활성층(50)에서 발광되는 광이 증폭되기 때문에 활성층(50)은 게인미디엄(gain medium)으로서의 역할도 한다.The active layer 50 is an area where electrons and holes injected from the n-type lower clad layer 40 and the p-type upper clad layer 60 meet and emit light. In addition, since the light emitted from the active layer 50 is amplified by the light reciprocating between the lower mirror stack 30 and the upper mirror stack 60, the active layer 50 also serves as a gain medium (gain medium).

활성층(50)은 질화물반도체로 이루어지는데, InGaN/GaN로 이루어진 이중접합구조를 갖거나, GaN/InGaN/GaN로 이루어진 단일양자우물구조를 갖거나, 또는 GaN/InGaN/GaN/..../GaN/InGaN/GaN로 이루어진 다중양자우물구조를 갖을 수 있다. 여기서, GaN층은 장벽층의 역할을 하며, InGaN층은 우물층의 역할을 한다. 상기 장벽층은 우물층인 InGaN층의 In 조성비 보다 작은 In 조성비를 가진 InGaN층으로 형성될 수도 있으며, AlGaN층 또는 InGaAlN층으로 형성될 수도 있다. In 조성비 또는 우물층의 두께를 변화시키면서 활성층(50)의 발광파장이 350∼550nm 범위를 갖도록 조절할 수 있다.The active layer 50 is formed of a nitride semiconductor, and has a double junction structure composed of InGaN / GaN, a single quantum well structure composed of GaN / InGaN / GaN, or GaN / InGaN / GaN /..../ It may have a multi-quantum well structure consisting of GaN / InGaN / GaN. Here, the GaN layer serves as a barrier layer, and the InGaN layer serves as a well layer. The barrier layer may be formed of an InGaN layer having an In composition ratio smaller than the In composition ratio of the well layer InGaN, or may be formed of an AlGaN layer or an InGaAlN layer. The emission wavelength of the active layer 50 may be adjusted to have a range of 350 to 550 nm while varying the In composition ratio or the thickness of the well layer.

p형 상부클래드층(60)과 n형 상부오믹접촉층(80) 사이에는 터널접합층(70)이 개재된다. 터널접합층(70)은 p형 상부클래드층(60)의 중앙 상면에 메사 형태로 형성되며, n형 상부오믹접촉층(80)에 의해 매몰된 구조(buried structure)를 갖는다. 터널접합층(70)은 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 p형 도펀트가 도핑된 p형 질화물반도체층(72)과, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 n형 도펀트가 도핑된 n형 질화물반도체층(74)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.A tunnel junction layer 70 is interposed between the p-type upper clad layer 60 and the n-type upper ohmic contact layer 80. The tunnel junction layer 70 is formed in a mesa shape on the center upper surface of the p-type upper clad layer 60 and has a buried structure buried by the n-type upper ohmic contact layer 80. A tunnel junction layer 70 is 5 × 10 18 ~ 1 × 10 21 p-type the p-type dopant at a concentration of cm -3 doping the nitride semiconductor layer 72 and, 5 × 10 18 ~ 1 × 10 21 cm -3 The n-type nitride semiconductor layer 74 doped with an n-type dopant at a concentration of is sequentially stacked.

터널접합층(70)은 p형 질화물반도체층 및 n형 질화물반도체층을 시료 전면에 순차적으로 증착한 다음에, 시료를 결정성장 장치로부터 꺼내어 표준 리소그라피와메사에칭공정을 행하여 만든다. 터널접합층(70)의 메사 모양은 위에서 볼 때 원형이 적절하나 사각형이어도 무방하다. 메사가 원형일 경우 직경의 크기는 직경이 2∼50μm 가 되도록 하는 것이 좋다. 터널접합층(70)은 전류주입구의 역할을 하는 것이므로, 상기 메사의 크기에 의해 VCSEL의 전류주입구의 크기가 결정된다. 즉 VCSEL의 발광영역이 결정된다.The tunnel junction layer 70 is formed by sequentially depositing a p-type nitride semiconductor layer and an n-type nitride semiconductor layer on the entire surface of the sample, and then taking the sample out of the crystal growth apparatus and performing a standard lithography and mesa etching process. The mesa shape of the tunnel junction layer 70 may have a proper circular shape when viewed from above but may have a rectangular shape. If the mesa is circular, the diameter should be 2-50 μm in diameter. Since the tunnel junction layer 70 serves as a current injection hole, the size of the current injection hole of the VCSEL is determined by the size of the mesa. That is, the light emitting area of the VCSEL is determined.

터널접합층(70)은 가능한 한 도핑농도를 높이고 두께는 얇게 해야 한다. 도핑농도가 높을수록 p-n 터널접합 계면에서 공핍층(depletion layer)의 두께가 수 내지 수십 Å으로 얇아지기 때문에 터널링 확률이 높아져서 터널접합 영역을 거쳐 전류가 잘 주입된다. 반면에, 도핑농도가 약 5×1021cm-3이하이면 p-n 터널접합 계면에서 공핍층의 두께가 두꺼워서 터널링 확률이 매우 낮아 터널접합 영역을 거쳐서 전류가 주입되지 않는다.Tunnel junction layer 70 should be as thin as possible and the doping concentration as high as possible. The higher the doping concentration, the thinner the depth layer of the depletion layer (depletion layer) at the pn tunnel junction interface (several to several tens of microns), the higher the tunneling probability, the better the current is injected through the tunnel junction region. On the other hand, when the doping concentration is about 5 × 10 21 cm -3 or less, the thickness of the depletion layer is thick at the pn tunnel junction interface, so that the tunneling probability is very low, and thus no current is injected through the tunnel junction region.

한편, p형 질화물반도체층(72) 및 n형 질화물반도체층(74)의 두께가 지나치게 두꺼워지면 균열이 생기거나 결정성이 나빠지며, 특히 도핑량이 높기 때문에 방출된 광의 손실이 높아져서 결국은 레이저 발진이 어려워진다. 따라서 p형 질화물반도체층(72) 및 n형 질화물반도체층(74)의 두께는 각각 10~1000Å으로 얇게 만드는 것이 바람직하다.On the other hand, if the thickness of the p-type nitride semiconductor layer 72 and the n-type nitride semiconductor layer 74 is too thick, cracks or crystallinity become worse, and in particular, due to the high doping amount, the loss of emitted light becomes high, resulting in laser oscillation. This becomes difficult. Therefore, it is preferable that the thickness of the p-type nitride semiconductor layer 72 and the n-type nitride semiconductor layer 74 is made to be 10 to 1000 kPa, respectively.

또한, 도핑농도를 증가시키기 위해 n형 질화물반도체층(74)을 형성하기 전에 p형 질화물반도체층(72) 상에 델타도핑을 행할 수도 있다. n형 도펀트를 도핑하여 상기 델타도핑을 행할 수도 있고, p형 도펀트와 n형 도펀트를 순차적으로 도핑하여상기 델타도핑을 행할 수도 있다.In addition, delta doping may be performed on the p-type nitride semiconductor layer 72 before the n-type nitride semiconductor layer 74 is formed to increase the doping concentration. The delta doping may be performed by doping an n-type dopant, or the delta doping may be performed by sequentially doping a p-type dopant and an n-type dopant.

n형 상부오믹접촉층(80)의 중앙 상면에는 상부미러스택(90)이 메사형태로 형성된다. 상부미러스택(90)의 메사모양은 전류주입구로 작용하는 터널접합층(70)의 메사 모양과 같은 것이 바람직하다. 또한 상부미러스택(90)의 메사 위치는 터널접합층(70) 바로 위에 오도록 하는 것이 바람직하다. 상부미러스택(90)은 유전체를 증착하여 형성한다. 질화물반도체 VCSEL에 사용하는 대표적인 유전체 미러스택으로는 SiO2/HfO2, SiO2/ZrO2등이 있으며, 에피텍셜 AlGaN/GaN 미러스택을 사용할 수도 있다.An upper mirror stack 90 is formed in a mesa shape on a central upper surface of the n-type upper ohmic contact layer 80. The mesa shape of the upper mirror stack 90 is preferably the same as the mesa shape of the tunnel junction layer 70 serving as a current injection hole. In addition, it is preferable that the mesa position of the upper mirror stack 90 is directly above the tunnel junction layer 70. The upper mirror stack 90 is formed by depositing a dielectric. Representative dielectric mirror stacks used for the nitride semiconductor VCSEL include SiO 2 / HfO 2 , SiO 2 / ZrO 2 , and epitaxial AlGaN / GaN mirror stacks.

n형 하부오믹접촉층(30) 및 n형 상부오믹접촉층(80)의 상면 가장자리에는 n형 하부오믹접촉층(30) 및 n형 상부오믹접촉층(80)과 각각 오믹접촉되는 n형 하부오믹금속전극(100) 및 n형 상부오믹금속전극(110)이 형성된다.n-type lower ohmic contact with the n-type lower ohmic contact layer 30 and the n-type upper ohmic contact layer 80 at the upper edges of the n-type lower ohmic contact layer 30 and the n-type upper ohmic contact layer 80, respectively. The ohmic metal electrode 100 and the n-type upper ohmic metal electrode 110 are formed.

n형 상부오믹접촉층(80)은 p형 상부클래드층(60)과는 p-n접합을 이루며, 터널접합층(70)의 상면과는 n-n접합을 이룬다. 따라서, n형 상부오믹금속전극(110)에 양의 전압을 인가하고, n형 하부오믹금속전극(100)에 음의 전압을 인가하면, n형 상부오믹접촉층(80)과 p형 상부클래드층(60) 사이와, 터널접합층의 n형 질화물반도체층(74)과 p형 질화물반도체층(72) 사이에는 모두 역방향 바이어스(reverse bias)가 걸리게 된다. 이 때, 터널접합층(70)에서는 역방향 바이어스에 의해 터널링 전류가 흐르게 되지만, n형 상부오믹접촉층(80)과 p형 상부클래드층(60) 사이에는 터널링이 발생하지 않으므로 전류가 흐르지 않는다. 결국, 전류는 터널접합층(70)을통해서만 활성층(50)으로 주입되게 된다.The n-type upper ohmic contact layer 80 forms a p-n junction with the p-type upper clad layer 60 and an n-n junction with the upper surface of the tunnel junction layer 70. Therefore, when a positive voltage is applied to the n-type upper ohmic metal electrode 110 and a negative voltage is applied to the n-type lower ohmic metal electrode 100, the n-type upper ohmic contact layer 80 and the p-type upper cladding are applied. Reverse bias is applied between the layers 60 and between the n-type nitride semiconductor layer 74 and the p-type nitride semiconductor layer 72 of the tunnel junction layer. At this time, the tunnel junction current flows in the tunnel junction layer 70 by reverse bias, but no current flows because tunneling does not occur between the n-type upper ohmic contact layer 80 and the p-type upper clad layer 60. As a result, the current is injected into the active layer 50 only through the tunnel junction layer 70.

n형 상부오믹접촉층(80)에는 n형 상부오믹접촉층(80)과 p형 상부클래드층(60) 사이에 터널링이 발생하지 않을 정도로 도핑을 적게 해야 하는데, 도핑농도가 너무 낮으면, n형 상부오믹금속전극(110)에서 n형 상부오믹접촉층(80)으로 주입된 전류가 저항을 많이 받아, 전류가 제대로 터널접합층(70)으로 주입되지 않게 된다. 따라서, VCSEL의 전기적 특성이 나빠진다. n형 상부오믹접촉층(80)의 적절한 도핑농도는 통상 1×1018∼5×1018cm-3이며, 5×1017∼5×1019cm-3이어도 좋다.In the n-type upper ohmic contact layer 80, the doping should be reduced so that tunneling does not occur between the n-type upper ohmic contact layer 80 and the p-type upper cladding layer 60. If the doping concentration is too low, n The current injected from the type upper ohmic metal electrode 110 to the n type upper ohmic contact layer 80 receives a lot of resistance, so that the current is not properly injected into the tunnel junction layer 70. Therefore, the electrical characteristics of the VCSEL are deteriorated. The suitable doping concentration of the n-type upper ohmic contact layer 80 is usually 1 × 10 18 to 5 × 10 18 cm -3 , and may be 5 × 10 17 to 5 × 10 19 cm -3 .

n형 상부오믹접촉층(80)은 2층 이상으로 구성될 수도 있다. 예를 들면, p형 상부클래드층(60)의 상면과 터널접합층(70) 상면과 접하는 부분은 1×1016∼1×1018cm-3범위로 적게 도핑된 n형 질화물반도체를 형성하고, 상기 적게 도핑된 n형 질화물반도체 위에는 n형 상부오믹금속전극(110)의 오믹접촉특성을 좋게 하기 위해서 5×1017∼5×1019cm-3범위의 비교적 많이 도핑된 n형 질화물반도체를 형성할 수 있다. n형 상부오믹접촉층(80)의 아랫부분의 도핑농도가 낮기 때문에, p형 상부클래드층(60)과 n형 상부오믹접촉층(80)의 계면에서의 누설전류가 감소하게 된다.The n-type upper ohmic contact layer 80 may be composed of two or more layers. For example, a portion of the upper surface of the p-type upper cladding layer 60 and the upper surface of the tunnel junction layer 70 form an n-type nitride semiconductor less doped in the range of 1 × 10 16 to 1 × 10 18 cm -3 . On the lightly doped n-type nitride semiconductor, a relatively heavily doped n-type nitride semiconductor in a range of 5 × 10 17 to 5 × 10 19 cm -3 is used to improve ohmic contact characteristics of the n-type upper ohmic metal electrode 110. Can be formed. Since the doping concentration of the lower portion of the n-type upper ohmic contact layer 80 is low, the leakage current at the interface between the p-type upper clad layer 60 and the n-type upper ohmic contact layer 80 is reduced.

터널접합층(70)의 도입으로 종래와 달리 n형 상부오믹접촉층(80)을 전기전도성이 p형 질화물반도체보다 수십 내지 수천 배 높은 n형 질화물반도체로 형성할 수 있게 되었다. 따라서, n형 오믹금속전극(100,110)을 통하여 전류를 주입할 때, 전류주입구의 역할을 하는 터널접합층(70) 전면적에 걸쳐 전류가 고루 주입되게 된다.The introduction of the tunnel junction layer 70 allows the n-type upper ohmic contact layer 80 to be formed of an n-type nitride semiconductor having tens or thousands of times higher conductivity than a p-type nitride semiconductor. Accordingly, when the current is injected through the n-type ohmic metal electrodes 100 and 110, the current is evenly injected over the entire area of the tunnel junction layer 70 serving as the current injection hole.

하부미러스택(20), n형 하부오믹접촉층(30), n형 하부클래드층(40), 활성층(50), p형 상부클래드층(60), 터널접합층(70), n형 상부오믹접촉층(80) 및 상부미러스택(90)의 두께는 VCSEL의 발광파장에 따라 결정된다. 예컨대, VCSEL이 350-550nm 파장의 광을 발광하도록 하기 위해서는 미러스택을 구성하는 각 미러 층은 레이저 발광 파장의 1/4 과 등가인 광 두께를 갖으면 된다.Lower mirror stack 20, n-type lower ohmic contact layer 30, n-type lower cladding layer 40, active layer 50, p-type upper cladding layer 60, tunnel junction layer 70, n-type upper The thickness of the ohmic contact layer 80 and the upper mirror stack 90 is determined according to the light emission wavelength of the VCSEL. For example, in order for the VCSEL to emit light having a wavelength of 350-550 nm, each mirror layer constituting the mirror stack needs to have a light thickness equivalent to 1/4 of the laser emission wavelength.

도 1의 질화물반도체 VCSEL의 발광원리를 간단히 설명하면 다음과 같다. 오믹금속전극(100,110)을 통하여 터널접합층(70)에 역방향 바이어스가 인가되면, p형 질화물반도체층(72)의 가전자대(valence band)에 있던 전자가 n형 질화물반도체층(74)으로 터널링하게 된다. 따라서, p형 질화물반도체층(72)에는 전자가 빈자리 즉, 정공(hole)이 생기게 되고, 이 정공은 역방향 바이어스에 의해서 p형 상부클래드층(60)을 거쳐 활성층(50)으로 주입되게 된다. 이렇게 활성층(40)으로 주입된 정공은 n형 하부오믹접촉층(30)을 통하여 활성층(50)으로 공급되는 전자와 재결합하게 되어 활성층(50)에서 광이 방출되게 된다.The light emission principle of the nitride semiconductor VCSEL of FIG. 1 will be briefly described as follows. When reverse bias is applied to the tunnel junction layer 70 through the ohmic metal electrodes 100 and 110, electrons in the valence band of the p-type nitride semiconductor layer 72 are tunneled to the n-type nitride semiconductor layer 74. Done. Accordingly, electrons are formed in the p-type nitride semiconductor layer 72, that is, holes are formed, and the holes are injected into the active layer 50 through the p-type upper clad layer 60 by reverse bias. The holes injected into the active layer 40 are recombined with electrons supplied to the active layer 50 through the n-type lower ohmic contact layer 30, so that light is emitted from the active layer 50.

[실시예 2]Example 2

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 질화물반도체 VCSEL을 설명하기 위한 단면도이다. 도 1과의 차이점은, n형 하부미러스택(20')이 n형 하부오믹접촉층(30) 중 앙 상면에 메사형으로 형성되고, n형 하부클래드층(40)이 n형 하부미러스택(20)상에 위치한다는 것이다. 즉, n형 하부오믹접촉층(30)과 n형 하부미러스택(20)의 위치가 서로 바뀌었다는 것이다.2 is a cross-sectional view for describing a nitride semiconductor VCSEL according to a second embodiment of the present invention. 1, the n-type lower mirror stack 20 'is formed in a mesa shape on the upper surface of the n-type lower ohmic contact layer 30, and the n-type lower clad layer 40 is an n-type lower mirror stack. Is located on (20). That is, the positions of the n-type lower ohmic contact layer 30 and the n-type lower mirror stack 20 are changed.

이와같은 구조적 차이점 때문에, n형 하부오믹금속전극(100)을 통해서 전류가 주입되면 전류는 n형 하부미러스택(20')을 거쳐 활성층(50)으로 주입되게 된다. 따라서, 도 1과 달리, 하부미러스택이 전기전도도를 가지도록 n형 도펀트를 도핑한 n형 하부미러스택(20')을 사용하는 것이다. 이로써 비교적 고농도로 도핑된 n형 하부오믹접촉층(30)이 활성층(50)에서 멀리 떨어져 있게 되기 때문에 n형 하부오믹접촉층(30)의 도핑에 의한 광손실이 줄어들게 된다.Due to this structural difference, when a current is injected through the n-type lower ohmic metal electrode 100, the current is injected into the active layer 50 through the n-type lower mirror stack 20 ′. Accordingly, unlike FIG. 1, an n-type lower mirror stack 20 ′ doped with an n-type dopant is used so that the lower mirror stack has electrical conductivity. As a result, since the relatively high concentration of the doped n-type lower ohmic contact layer 30 is far from the active layer 50, the optical loss due to the doping of the n-type lower ohmic contact layer 30 is reduced.

[실시예 3]Example 3

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 질화물반도체 VCSEL을 설명하기 위한 단면도이다. 도 1과의 차이점은, 유전체 하부미러스택(20")이 기판(10)의 뒷면에 위치한다는 것이다.3 is a cross-sectional view for describing a nitride semiconductor VCSEL according to a third embodiment of the present invention. The difference from FIG. 1 is that the dielectric lower mirror stack 20 ″ is located on the back side of the substrate 10.

일반적으로, 에피택셜로 성장된 AlGaN/GaN 미러스택은 미러스택을 구성하는 AlGaN와 GaN 사이에 격자부정합과 열팽창계수의 차이에 의해서 균열이 생기기 쉽다. 특히, 결정성이 좋게 에피택셜 질화물반도체 미러스택을 사파이어 기판 상에 형성하기는 매우 어렵다. 왜냐하면 질화물반도체와 사파이어는 격자부정합이 크고 열팽창계수의 차이가 크기 때문이다.In general, epitaxially grown AlGaN / GaN mirror stacks are liable to crack due to lattice mismatch and difference in coefficient of thermal expansion between AlGaN and GaN constituting the mirror stack. In particular, it is very difficult to form an epitaxial nitride semiconductor mirror stack on a sapphire substrate with good crystallinity. This is because nitride semiconductor and sapphire have large lattice mismatch and large difference in coefficient of thermal expansion.

따라서, 미러스택으로서 유전체 하부미러스택(20")을 사용하는 것이 바람직하다. 여기서의 하부미러스택은 도전성을 갖을 필요가 없기 때문에 이와 같이 유전체로 형성하여도 무방하다. 유전체 하부미러스택(20")은 상하부오믹접촉층(30, 80), 상하부클래드층(40, 60), 활성층(50) 및 터널접합층(70)을 균열이 없는 에피택셜층으로 성장시킨 후에, 전자빔이나 스퍼터링으로 유전체를 증착하여 형성한다.Therefore, it is preferable to use the dielectric lower mirror stack 20 "as the mirror stack. Since the lower mirror stack does not need to be conductive, it may be formed of a dielectric material in this manner. Dielectric lower mirror stack 20" The upper and lower ohmic contact layers 30 and 80, the upper and lower cladding layers 40 and 60, the active layer 50 and the tunnel junction layer 70 are grown into an epitaxial layer free from cracking, and then the dielectric is formed by electron beam or sputtering. By vapor deposition.

통상, 기판(10)으로 사용되는 사파이어는 두께가 100μm 이상이기 때문에 활성층(50)과 유전체 하부미러스택(20") 사이의 거리가 멀어서 광의 회절손실(diffraction loss)이 크게 된다. 따라서 회절손실은 줄이기 위해서 유전체 하부미러스택(20")을 증착하기 전에 기판(10) 뒷면을 부분적으로 에칭하여 마이크로 렌즈를 형성하여 광을 모아주는 역할을 할 수 있도록 한 후, 상기 마이크로 렌즈 표면에 유전체 미러스택을 증착하는 것이 바람직하다.In general, since the sapphire used as the substrate 10 has a thickness of 100 μm or more, the distance between the active layer 50 and the dielectric lower mirror stack 20 ″ is large, resulting in a large diffraction loss of light. In order to reduce the thickness of the dielectric lower mirror stack 20 ″, the back side of the substrate 10 may be partially etched to form a microlens to collect light, and then a dielectric mirror stack may be applied to the surface of the microlens. It is preferable to deposit.

[실시예 4]Example 4

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 질화물반도체 VCSEL을 설명하기 위한 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a nitride semiconductor VCSEL according to a fourth embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, n형 하부오믹접촉층(30) 상에는 n형 하부클래드층(40), 활성층(50), p형 상부클래드층(60) 및 n형 상부오믹접촉층(80)이 순차적으로 적층되어 있다. p형 상부클래드층(60)과 n형 상부오믹접촉층(80) 사이에는 터널접합층(70)이 개재된다. 터널접합층(70)은 p형 상부클래드층(60)의 중앙 상면에 메사 형태로 형성되며, 상부오믹접촉층(80)에 의해 매몰된 구조(buried structure)를 갖는다. n형 상부오믹접촉층(80) 중앙 상면(上面)과 n형 하부오믹접촉층(30) 중앙 하면(下面)에는 상부미러스택(90)과 유전체 하부미러스택(20")이 메사형으로 각각 형성된다.Referring to FIG. 4, on the n-type lower ohmic contact layer 30, an n-type lower clad layer 40, an active layer 50, a p-type upper clad layer 60, and an n-type upper ohmic contact layer 80 are sequentially formed. Are stacked. A tunnel junction layer 70 is interposed between the p-type upper clad layer 60 and the n-type upper ohmic contact layer 80. The tunnel junction layer 70 is formed in a mesa shape on the central upper surface of the p-type upper clad layer 60 and has a buried structure buried by the upper ohmic contact layer 80. The upper mirror stack 90 and the dielectric lower mirror stack 20 " are mesa-shaped at the center upper surface of the n-type upper ohmic contact layer 80 and at the center lower surface of the n-type lower ohmic contact layer 30, respectively. Is formed.

n형 하부오믹접촉층(30) 하면 및 n형 상부오믹접촉층(80) 상면 가장자리에는 n형 하부오믹접촉층(30) 및 n형 상부오믹접촉층(80)과 각각 오믹접촉되는 n형 하부오믹금속전극(100) 및 n형 상부오믹금속전극(110)이 형성된다.n-type lower ohmic contact with the n-type lower ohmic contact layer 30 and the n-type upper ohmic contact layer 80, respectively, on the lower surface of the n-type lower ohmic contact layer 30 and the upper surface of the n-type upper ohmic contact layer 80. The ohmic metal electrode 100 and the n-type upper ohmic metal electrode 110 are formed.

도 4의 경우는 상술한 실시예들과는 달리 기판이 없다. 구체적으로 설명하면, 사파이어 기판 상에 n형 하부오믹접촉층, n형 하부클래드층(40), 활성층(50), p형 상부클래드층(60), 터널접합층(70) 및 n형 상부오믹접촉층(80)을 순차적으로 형성하고, 상부미러스택(90)과 n형 상부오믹금속전극(110)을 형성한 다음에, 기판을 제거하고 n형 하부오믹접촉층(30)의 중앙 하면에 유전체 하부미러스택(20")과, n형 하부오믹금속전극(100)을 형성한다.4 does not have a substrate unlike the above-described embodiments. Specifically, the n-type lower ohmic contact layer, the n-type lower clad layer 40, the active layer 50, the p-type upper clad layer 60, the tunnel junction layer 70 and the n-type upper ohmic on the sapphire substrate The contact layer 80 is sequentially formed, the upper mirror stack 90 and the n-type upper ohmic metal electrode 110 are formed, and then the substrate is removed to form a lower surface of the n-type lower ohmic contact layer 30. A dielectric lower mirror stack 20 " and an n-type lower ohmic metal electrode 100 are formed.

사파이어 기판은 자외선 고출력 펄스레이저를 사용하여 기판 뒷면에서 스케닝하는 레이저 리프트오프(lift-off) 방식으로 제거할 수 있다. 사파이어는 펄스레이저를 투과시키는 반면, 사파이어 기판 위에 성장한 GaN의 밴드갭 에너지는 펄스레이저의 에너지 보다 작기 때문에 레이저광을 흡수한다. 따라서 사파이어 기판과 GaN 계면근처의 GaN는 레이저에 의해 N이 탈착되어 Ga 금속이 많은 층이 형성되게 된다. 상기 Ga 금속이 많은 층은 화학약품 속에서 선택적으로 녹여낼 수 있다. 하부오믹접촉층(30)의 하면은 기판을 제거하는 동안 표면이 거칠어지므로, 래핑과 폴리싱을 행하여 표면을 편편하게 한 후 유전체 하부미러스택(20")을 형성한다.The sapphire substrate can be removed by a laser lift-off method that scans from the back side of the substrate using an ultraviolet high power pulsed laser. Sapphire transmits the pulsed laser, whereas the bandgap energy of GaN grown on the sapphire substrate is smaller than the energy of the pulsed laser to absorb the laser light. Therefore, in the GaN near the sapphire substrate and the GaN interface, N is desorbed by a laser to form a layer containing a large amount of Ga metal. The Ga metal-rich layer can be selectively dissolved in chemicals. Since the lower surface of the lower ohmic contact layer 30 becomes rough while the substrate is removed, the lower surface of the lower ohmic contact layer 30 is subjected to lapping and polishing to smooth the surface to form the dielectric lower mirror stack 20 ″.

기판이 없기 때문에 적층된 박막의 총 두께는 수 μm로 너무 얇기 때문에 다루기 힘들다. 따라서 에피택셜에 사용하는 기판을 제거하기 전에 n형 상부오믹금속전극(110)과 상부미러스택(90) 상면을 구리와 같이 전기전도성이 좋은 물질로 이루어진 도전성 보조판(10") 상에 부착시킨 다음, VCSEL 구조를 뒤집어서 상기 기판을 제거한다.Since there is no substrate, the total thickness of the laminated thin film is too thin, a few μm, which is difficult to handle. Therefore, before removing the substrate used for epitaxially, the upper surfaces of the n-type upper ohmic metal electrode 110 and the upper mirror stack 90 are attached on a conductive auxiliary plate 10 " made of a material having good electrical conductivity such as copper. Invert the VCSEL structure to remove the substrate.

통상 기판으로 사용되는 사파이어는 두께가 100μm 이상이기 때문에 도 3의 경우는 광의 회절손실은 줄이기 위해서 유전체 하부미러스택(20")을 형성하기 전에 기판 뒷면을 부분적으로 에칭하여 마이크로 렌즈를 형성하여 광을 모아주는 역할을 할 수 있도록 하고 있으나, 여전히 활성층(50)과 유전체 하부미러스택(20") 사이의 거리가 멀기 때문에 회절손실을 줄이는데는 한계가 있다. 또한 발광파장의 보강간섭을 유지하기 위해 기판의 두께를 정확히 광학적 두께로 제어해야 하는 어려움이 있다.Since the sapphire used as a substrate is usually 100 μm or more in thickness, in FIG. 3, in order to reduce diffraction loss of light, before the dielectric lower mirror stack 20 ″ is formed, the back side of the substrate is partially etched to form microlenses to form light. Although the distance between the active layer 50 and the dielectric lower mirror stack 20 "is far, there is a limit in reducing diffraction loss. In addition, there is a difficulty in controlling the thickness of the substrate precisely to the optical thickness in order to maintain the reinforcement interference of the emission wavelength.

도 4의 경우는 하부접촉층(30) 하면에 바로 유전체 하부미러스택(20")을 형성함으로써 이러한 회절손실과 두께조절의 어려움을 크게 감소시킬 수 있다.In the case of FIG. 4, by forming the dielectric lower mirror stack 20 ″ directly on the lower surface of the lower contact layer 30, such diffraction loss and difficulty in controlling thickness can be greatly reduced.

[실시예 5]Example 5

도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 질화물반도체 VCSEL을 설명하기 위한 단면도이다.5 is a cross-sectional view for describing a nitride semiconductor VCSEL according to a fifth embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, n형 하부미러스택(20'), n형 하부클래드층(40), 활성층(50), p형 상부클래드층(60) 및 n형 상부오믹접촉층(80)이 n형 기판(10') 상에 순차적으로 에피텍셜 성장된다. p형 상부클래드층(60)과 n형 상부오믹접촉층(80) 사이에는 터널접합층(70)은 p형 상부클래드층(60)의 중앙 상면에 메사 형태로 형성되며, 상부오믹접촉층(80)에 의해 매몰된 구조(buried structure)를 갖는다.Referring to FIG. 5, the n-type lower mirror stack 20 ′, the n-type lower cladding layer 40, the active layer 50, the p-type upper cladding layer 60, and the n-type upper ohmic contact layer 80 are n. It is epitaxially grown on the mold substrate 10 'sequentially. Between the p-type upper cladding layer 60 and the n-type upper ohmic contact layer 80, the tunnel junction layer 70 is formed in the mesa shape on the center upper surface of the p-type upper cladding layer 60, the upper ohmic contact layer ( 80) buried structure (buried structure).

n형 상부오믹접촉층(80)의 중앙 상면에는 상부미러스택(90)이 메사형태로 형성된다. n형 상부오믹접촉층(80) 상면 가장자리에는 n형 상부오믹금속전극(110)이 형성된다. n형 하부오믹금속전극(100)은 기판(10)과 오믹접촉되도록 n형 기판(10') 뒷면에 형성된다. 본 실시예에서는 n형 하부오믹접촉층(30)이 필요없다.An upper mirror stack 90 is formed in a mesa shape on a central upper surface of the n-type upper ohmic contact layer 80. An n-type upper ohmic metal electrode 110 is formed at an upper edge of the n-type upper ohmic contact layer 80. The n-type lower ohmic metal electrode 100 is formed on the back surface of the n-type substrate 10 'to be in ohmic contact with the substrate 10. In this embodiment, the n-type lower ohmic contact layer 30 is not required.

n형 하부오믹금속전극(100)을 통해서 전류가 주입되면 전류는 n형 기판(10')과 n형 하부미러스택(20')을 거쳐 활성층(50)으로 주입된다. 이 때문에, 기판(10')과 하부미러스택(20')이 전도성을 갖도록 n형 도펀트를 도핑하는 것이다.When a current is injected through the n-type lower ohmic metal electrode 100, the current is injected into the active layer 50 through the n-type substrate 10 ′ and the n-type lower mirror stack 20 ′. For this reason, the n-type dopant is doped so that the substrate 10 'and the lower mirror stack 20' are conductive.

최근에 GaN 기판이 개발이 되면서 n형 기판(10')으로서 n형 도펀트가 도핑된 GaN 기판을 사용할 수 있게 되었다. 따라서, 도 5에 따르면 기존의 GaAs계 VCSEL과 마찬가지로 기판 뒷면에 오믹전극을 형성할 수 있어서 공정이 단순화된다. GaAs계 VCSEL과는 달리, 터널접합층(70)의 존재로 말미암아 상부오믹접촉층(80)도 n형 기판(10')과 마찬가지로 n형 질화물반도체로 이루어지는 것이 특징이다.With the recent development of GaN substrates, GaN substrates doped with n-type dopants can be used as n-type substrates 10 '. Accordingly, according to FIG. 5, the ohmic electrode may be formed on the back side of the substrate as in the conventional GaAs-based VCSEL, thereby simplifying the process. Unlike the GaAs-based VCSEL, the upper ohmic contact layer 80 is made of an n-type nitride semiconductor like the n-type substrate 10 'due to the presence of the tunnel junction layer 70.

특히, GaN 기판을 사용하면 사파이어 기판을 사용할 때 보다 에피택셜로 성장된 AlGaN/GaN 미러스택이 균열이 생길 가능성이 줄어든다. 따라서 n형 하부미러스택(20)으로서 n형 질화물반도체 미러스택을 사용할 수 있게 된다.In particular, the use of GaN substrates reduces the likelihood of cracking epitaxially grown AlGaN / GaN mirrorstacks compared to using sapphire substrates. Therefore, the n-type nitride semiconductor mirror stack can be used as the n-type lower mirror stack 20.

[실시예 6]Example 6

도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 질화물반도체 VCSEL을 설명하기 위한단면도이다.6 is a cross-sectional view illustrating a nitride semiconductor VCSEL according to a sixth embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 도 5와 달리 n형 상부미러스택(90')이 메사형으로 형성되는 것이 아니라, p형 상부클래드층(60) 상에 n형 보조클래드층(65) 및 n형 상부미러스택(90)이 순차적으로 에피텍셜 성장되고, 상부오믹금속전극(110)은 n형 상부미러스택(90') 상에 형성된다는 것이다. 또한, 상부미러스택(90')이 도전성을 갖도록 n형 도펀트가 도핑되었다는 것이 또 다른 차이점이다. 이 구조는 터널접합층(70)을 제외하고, n형 하부미러스택(20), n형 하부클래드층(40), 활성층(50), p형 상부클래드층(60), n형 보조클래드층(65) 및 n형 상부미러스택(90')을 n형 기판(10') 상에 순차적으로 에피텍셜 성장시키면 되므로 VCSEL 제조공정이 단순화된다.Referring to FIG. 6, unlike FIG. 5, the n-type upper mirror stack 90 ′ is not formed in the mesa shape, but the n-type auxiliary cladding layer 65 and the n-type upper layer on the p-type upper cladding layer 60. The mirror stack 90 is epitaxially grown sequentially, and the upper ohmic metal electrode 110 is formed on the n-type upper mirror stack 90 '. Another difference is that the n-type dopant is doped so that the upper mirror stack 90 'is conductive. This structure has the n-type lower mirror stack 20, the n-type lower cladding layer 40, the active layer 50, the p-type upper cladding layer 60, and the n-type auxiliary cladding layer except for the tunnel junction layer 70. The VCSEL manufacturing process is simplified because the 65 and n-type upper mirror stack 90 'can be epitaxially grown on the n-type substrate 10' sequentially.

도 6의 경우도, 터널접합층(70)의 존재로 n형 상부미러스택(90')으로서 n형 질화물반도체를 사용할 수 있게 된다. p형 미러스택은 AlGaN/GaN 계면의 에너지 장벽에 의한 저항이 높기 때문에 전류주입이 거의 불가능하다. 특히 Al 조성비가 높은 p형 AlGaN는 거의 불가능하기 때문에 p형 미러스택을 만들기 거의 불가능하다.In the case of FIG. 6, the n-type nitride semiconductor can be used as the n-type upper mirror stack 90 'due to the presence of the tunnel junction layer 70. In FIG. Since the p-type mirror stack has a high resistance due to the energy barrier at the AlGaN / GaN interface, current injection is almost impossible. In particular, p-type AlGaN having a high Al composition ratio is almost impossible to make a p-type mirror stack.

도 1 내지 도 6에서는 터널접합층(70)이 활성층(50) 상부에 위치하며, p형 질화물반도체층(72)과 n형 질화물반도체층(74)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. p형 도펀트로는 일반적으로 Mg를 많이 사용하는데, 에피텍셜 성장시키는 중에 Mg 소스 물질의 기억효과(memory effect) 때문에, p형 GaN 박막을 제작한 후에 n형 GaN박막을 형성하는 경우에 n형 GaN 박막의 전자농도가 영향을 받게 된다. 이런 문제점을 해결하기 위해서 p형 질화물반도체층(72)을 형성한 후 1초 이상의 일정시간동안 성장멈춤을 하고, 그 다음에 n형 질화물반도체층(74)을 제조하는 것이 바람직하다. 그런데, p형 도펀트 소스의 기억효과를 완전히 배제하기는 어렵기 때문에, n형 질화물반도체층을 먼저 성장한 후 p형 질화물반도체층을 성장하여 터널접합층을 형성하는 것이 바람직하다.1 to 6, the tunnel junction layer 70 is positioned on the active layer 50, and the p-type nitride semiconductor layer 72 and the n-type nitride semiconductor layer 74 are sequentially stacked. As the p-type dopant, Mg is generally used. Due to the memory effect of the Mg source material during epitaxial growth, when the n-type GaN thin film is formed after the p-type GaN thin film is formed, the n-type GaN The electron concentration of the thin film is affected. In order to solve this problem, after the p-type nitride semiconductor layer 72 is formed, it is preferable to stop growth for a predetermined time of 1 second or more, and then to manufacture the n-type nitride semiconductor layer 74. However, since it is difficult to completely exclude the memory effect of the p-type dopant source, it is preferable to grow the n-type nitride semiconductor layer first and then grow the p-type nitride semiconductor layer to form a tunnel junction layer.

따라서, 이하 실시예에서는 터널접합층을 하부클래드층 밑에 형성함으로써, 터널접합층이 n형 질화물반도체층 상에 p형 질화물반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖도록 한 VCSEL의 여러 구조에 대해 설명한다.Therefore, in the following embodiment, various structures of the VCSEL are described in which the tunnel junction layer is formed under the lower cladding layer so that the tunnel junction layer has a structure in which p-type nitride semiconductor layers are sequentially stacked on the n-type nitride semiconductor layer. .

[실시예 7]Example 7

도 7은 본 발명의 제7 실시예에 따른 질화물반도체 VCSEL을 설명하기 위한 단면도이다. 도 1과 비교해 볼 때, 터널접합층(70')이 n형 하부오믹접촉층(30) 상에 형성되며, p형 하부클래드층(40')에 의해 매몰되는 메사형 구조를 갖는다는 점이 다르다.7 is a cross-sectional view illustrating a nitride semiconductor VCSEL according to a seventh embodiment of the present invention. Compared with FIG. 1, the tunnel junction layer 70 'is formed on the n-type lower ohmic contact layer 30, and has a mesa structure buried by the p-type lower clad layer 40'. .

[실시예 8]Example 8

도 8은 본 발명의 제8 실시예에 따른 질화물반도체 VCSEL을 설명하기 위한 단면도이다. 도 2와 비교해 볼 때, 터널접합층(70')이 n형 하부미러스택(20') 상에 형성되며, p형 하부클래드층(40')에 의해 매몰되는 메사형 구조를 갖는다는 점이 다르다.8 is a cross-sectional view for describing a nitride semiconductor VCSEL according to an eighth embodiment of the present invention. 2, the tunnel junction layer 70 'is formed on the n-type lower mirror stack 20', and has a mesa structure buried by the p-type lower clad layer 40 '. .

[실시예 9]Example 9

도 9는 본 발명의 제9 실시예에 따른 질화물반도체 VCSEL을 설명하기 위한 단면도이다. 도 3과 비교해 볼 때, 터널접합층(70')이 n형 하부오믹접촉층(30) 상에 형성되며, p형 하부클래드층(40')에 의해 매몰되는 메사형 구조를 갖는다는 점이 다르다.9 is a cross-sectional view for describing a nitride semiconductor VCSEL according to a ninth embodiment of the present invention. Compared with FIG. 3, the tunnel junction layer 70 'is formed on the n-type lower ohmic contact layer 30, and has a mesa structure that is buried by the p-type lower clad layer 40'. .

[실시예 10]Example 10

도 10은 본 발명의 제10 실시예에 따른 질화물반도체 VCSEL을 설명하기 위한 단면도이다. 도 4와 비교해 볼 때, 터널접합층(70')이 n형 하부오믹접촉층(30) 상에 형성되며, p형 하부클래드층(40')에 의해 매몰되는 메사형 구조를 갖는다는 점이 다르다.10 is a cross-sectional view for describing a nitride semiconductor VCSEL according to a tenth embodiment of the present invention. Compared with FIG. 4, the tunnel junction layer 70 'is formed on the n-type lower ohmic contact layer 30, and has a mesa structure that is buried by the p-type lower clad layer 40'. .

[실시예 11]Example 11

도 11은 본 발명의 제11 실시예에 따른 질화물반도체 VCSEL을 설명하기 위한 단면도이다. 도 5와 비교해 볼 때, 터널접합층(70')이 n형 하부미러스택(20') 상에 형성되며, p형 하부클래드층(40')에 의해 매몰되는 메사형 구조를 갖는다는 점이 다르다.11 is a cross-sectional view for describing a nitride semiconductor VCSEL according to an eleventh embodiment of the present invention. 5, the tunnel junction layer 70 'is formed on the n-type lower mirror stack 20', and has a mesa structure buried by the p-type lower clad layer 40 '. .

[실시예 12]Example 12

도 12는 본 발명의 제12 실시예에 따른 질화물반도체 VCSEL을 설명하기 위한단면도이다. 도 6과 비교해 볼 때, 터널접합층(70')이 n형 하부미러스택(20') 상에 형성되며, p형 하부클래드층(40')에 의해 매몰되는 메사형 구조를 갖는다는 점이 다르다. 따라서, n형 보조클래드층(65)도 필요없다.12 is a cross-sectional view for describing a nitride semiconductor VCSEL according to a twelfth embodiment of the present invention. 6, the tunnel junction layer 70 'is formed on the n-type lower mirror stack 20', and has a mesa structure buried by the p-type lower clad layer 40 '. . Therefore, the n-type auxiliary cladding layer 65 is also unnecessary.

도 1내지 도 6과 달리 도 7 내지 도 12에서는 터널접합층을 하부클래드층 밑에 형성되기 때문에, 터널접합층(70')은 n형 질화물반도체층(74)과 p형 질화물반도체층(72)이 순차적으로 적층된 구조를 갖게 된다. 그리고, n형 하부클래드층(40)과 p형 상부클래드층(60) 사이에 활성층(50)이 개재되는 것이 아니라, p형 하부클래드층(40')과 n형 상부클래드층(60') 사이에 활성층(50)이 개재되는 구조를 갖게 된다.7 to 12, the tunnel junction layer 70 ′ is formed of an n-type nitride semiconductor layer 74 and a p-type nitride semiconductor layer 72 because the tunnel junction layer is formed under the lower clad layer. This will have a stacked structure. The active layer 50 is not interposed between the n-type lower clad layer 40 and the p-type upper clad layer 60, but the p-type lower clad layer 40 'and the n-type upper clad layer 60'. It has a structure in which the active layer 50 is interposed therebetween.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 질화물반도체 VCSEL에 의하면, 에피택셜 질화물반도체층에 매몰된 메사구조의 터널접합층(70, 70')을 전류주입구로 도입함으로써 상부 및 하부 오믹금속전극을 모두 n형 질화물반도체 표면에 형상시킬 수 있게 된다. n형 질화물반도체는 p형 질화물반도체보다 전기전도도가 훨씬 좋기 때문에 전류주입구 전 면적에 걸쳐 균일하게 전류를 주입시킬 수 있게 된다. 즉, 터널접합의 도입으로 전류퍼짐을 유도할 수 있게 되어 종래의 문제점을 해결할 수 있게 된다.According to the nitride semiconductor VCSEL according to the present invention as described above, both the upper and lower ohmic metal electrodes are n-type by introducing the tunnel junction layers 70 and 70 'of the mesa structure buried in the epitaxial nitride semiconductor layer as the current injection holes. It is possible to form the nitride semiconductor surface. Since the n-type nitride semiconductor has much higher electrical conductivity than the p-type nitride semiconductor, it is possible to inject a current uniformly over the entire area of the current inlet. That is, the introduction of the tunnel junction can induce a current spreading can solve the conventional problems.

본 발명은 상기 실시예들에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and it is apparent that many modifications are possible by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention.

Claims (19)

5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 p형 도펀트가 도핑된 p형 질화물반도체층 및 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 n형 도펀트가 도핑된 n형 질화물반도체층이 서로 접합된 터널접합 영역으로 구성된 전류주입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저. 5 × 10 18 ~ 1 × 10 21 cm -3 p-type dopant concentration of the doped p-type nitride semiconductor layer and a 5 × 10 18 ~ 1 × 10 21 cm -3 at a concentration of n-type dopant is doped n-type A nitride semiconductor vertical resonant surface emitting laser, characterized in that the nitride semiconductor layer comprises a current inlet consisting of a tunnel junction region bonded to each other. 기판 상에 순차적으로 적층된 하부미러스택 및 n형 하부오믹접촉층과;A lower mirror stack and an n-type lower ohmic contact layer sequentially stacked on the substrate; 상기 n형 하부오믹접촉층 중앙 상면에 순차적으로 적층되어 메사형 구조를 이루는 n형 하부클래드층, 활성층, p형 상부클래드층 및 n형 상부오믹접촉층과;An n-type lower clad layer, an active layer, a p-type upper clad layer, and an n-type upper ohmic contact layer sequentially stacked on an upper surface of the center of the n-type lower ohmic contact layer to form a mesa structure; 상기 p형 상부클래드층의 중앙 상면에 메사 형태로 형성되어 상기 n형 상부오믹접촉층에 의해 매몰되며, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 p형 도펀트가 도핑된 p형 질화물반도체층과, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 n형 도펀트가 도핑된 n형 질화물반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 터널접합층과;P-type doped with a p-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm -3 formed in a mesa shape on the central upper surface of the p-type upper clad layer and buried by the n-type upper ohmic contact layer A tunnel junction layer having a structure in which a nitride semiconductor layer and an n-type nitride semiconductor layer doped with an n-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm −3 are sequentially stacked; 상기 n형 상부오믹접촉층 중앙 상면에 형성된 상부미러스택과;An upper mirror stack formed on a center upper surface of the n-type upper ohmic contact layer; 상기 n형 상부오믹접촉층 가장자리와, 상기 n형 하부오믹접촉층 가장자리 상에 각각 형성되는 n형 오믹금속전극; 을 포함하며,An n-type ohmic metal electrode formed on an edge of the n-type upper ohmic contact layer and an edge of the n-type lower ohmic contact layer, respectively; Including; 상기 n형 하부오믹접촉층, n형 하부클래드층, 활성층, p형 상부클래드층, n형 상부오믹접촉층 및 터널접합층이 질화물반도체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저.And the n-type lower ohmic contact layer, the n-type lower clad layer, the active layer, the p-type upper clad layer, the n-type upper ohmic contact layer, and the tunnel junction layer are nitride semiconductors. 기판 상에 형성된 n형 하부오믹접촉층과;An n-type lower ohmic contact layer formed on the substrate; 상기 n형 하부오믹접촉층 중앙 상면에 순차적으로 적층되어 메사형 구조를 이루는 n형 하부미러스택, n형 하부클래드층, 활성층, p형 상부클래드층 및 n형 상부오믹접촉층과;An n-type lower mirror stack, an n-type lower clad layer, an active layer, a p-type upper clad layer, and an n-type upper ohmic contact layer sequentially stacked on a center upper surface of the n-type lower ohmic contact layer to form a mesa structure; 상기 p형 상부클래드층의 중앙 상면에 메사 형태로 형성되어 상기 n형 상부오믹접촉층에 의해 매몰되며, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 p형 도펀트가 도핑된 p형 질화물반도체층과, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 n형 도펀트가 도핑된 n형 질화물반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 터널접합층과;P-type doped with a p-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm -3 formed in a mesa shape on the central upper surface of the p-type upper clad layer and buried by the n-type upper ohmic contact layer A tunnel junction layer having a structure in which a nitride semiconductor layer and an n-type nitride semiconductor layer doped with an n-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm −3 are sequentially stacked; 상기 n형 상부오믹접촉층 중앙 상면에 형성된 상부미러스택과;An upper mirror stack formed on a center upper surface of the n-type upper ohmic contact layer; 상기 n형 상부오믹접촉층 및 상기 n형 하부오믹접촉층 상면 가장자리에 각각 형성되는 n형 오믹금속전극; 을 포함하며,An n-type ohmic metal electrode formed at edges of an upper surface of the n-type upper ohmic contact layer and the n-type lower ohmic contact layer, respectively; Including; 상기 n형 하부오믹접촉층, n형 하부미러스택, n형 하부클래드층, 활성층, p형 상부클래드층, n형 상부오믹접촉층 및 터널접합층이 질화물반도체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저.The n-type lower ohmic contact layer, the n-type lower mirror stack, the n-type lower clad layer, the active layer, the p-type upper clad layer, the n-type upper ohmic contact layer, and the tunnel junction layer are made of a nitride semiconductor. Resonant surface emitting laser. 기판 상에 형성된 n형 하부오믹접촉층과;An n-type lower ohmic contact layer formed on the substrate; 상기 n형 하부오믹접촉층 중앙 상면에 순차적으로 적층되어 메사형 구조를 이루는 n형 하부클래드층, 활성층, p형 상부클래드층 및 n형 상부오믹접촉층과;An n-type lower clad layer, an active layer, a p-type upper clad layer, and an n-type upper ohmic contact layer sequentially stacked on an upper surface of the center of the n-type lower ohmic contact layer to form a mesa structure; 상기 p형 상부클래드층의 중앙 상면에 메사 형태로 형성되어 상기 n형 상부오믹접촉층에 의해 매몰되며, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 p형 도펀트가 도핑된 p형 질화물반도체층과, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 n형 도펀트가 도핑된 n형 질화물반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 터널접합층과;P-type doped with a p-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm -3 formed in a mesa shape on the central upper surface of the p-type upper clad layer and buried by the n-type upper ohmic contact layer A tunnel junction layer having a structure in which a nitride semiconductor layer and an n-type nitride semiconductor layer doped with an n-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm −3 are sequentially stacked; 상기 n형 상부오믹접촉층 중앙 상면에 형성된 상부미러스택과;An upper mirror stack formed on a center upper surface of the n-type upper ohmic contact layer; 상기 n형 상부오믹접촉층 및 상기 n형 하부오믹접촉층의 상면 가장자리에 각각 형성되는 n형 오믹금속전극과;An n-type ohmic metal electrode formed at edges of an upper surface of the n-type upper ohmic contact layer and the n-type lower ohmic contact layer, respectively; 상기 기판의 뒷면에 형성되는 하부미러스택; 을 포함하며,A lower mirror stack formed on a rear surface of the substrate; Including; 상기 n형 하부오믹접촉층, n형 하부클래드층, 활성층, p형 상부클래드층, n형 상부오믹접촉층 및 터널접합층이 질화물반도체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저.And the n-type lower ohmic contact layer, the n-type lower clad layer, the active layer, the p-type upper clad layer, the n-type upper ohmic contact layer, and the tunnel junction layer are nitride semiconductors. n형 하부오믹접촉층 상에 순차적으로 적층된 n형 하부클래드층, 활성층, p형 상부클래드층 및 n형 상부오믹접촉층과;an n-type lower clad layer, an active layer, a p-type upper clad layer, and an n-type upper ohmic contact layer sequentially stacked on the n-type lower ohmic contact layer; 상기 p형 상부클래드층의 중앙 상면에 메사 형태로 형성되어 상기 n형 상부오믹접촉층에 의해 매몰되며, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 p형 도펀트가 도핑된p형 질화물반도체층과, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 n형 도펀트가 도핑된 n형 질화물반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 터널접합층과;P-type doped with a p-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm -3 formed in a mesa shape on the central upper surface of the p-type upper clad layer and buried by the n-type upper ohmic contact layer A tunnel junction layer having a structure in which a nitride semiconductor layer and an n-type nitride semiconductor layer doped with an n-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm −3 are sequentially stacked; 상기 n형 상부오믹접촉층 중앙 상면에 메사형으로 형성된 상부미러스택과;An upper mirror stack formed in a mesa shape on a center upper surface of the n-type upper ohmic contact layer; 상기 n형 하부오믹접촉층 중앙 하면에 메사형으로 형성된 하부미러스택과;A lower mirror stack formed in a mesa shape on a center lower surface of the n-type lower ohmic contact layer; 상기 n형 상부오믹접촉층 상면 및 상기 n형 하부오믹접촉층의 하면 가장자리에 각각 형성되는 n형 오믹금속전극과;An n-type ohmic metal electrode formed at an edge of an upper surface of the n-type upper ohmic contact layer and a lower surface of the n-type lower ohmic contact layer; 상기 n형 상부오믹접촉층 상에 형성된 n형 오믹금속전극 및 상기 상부미러스택에 부착되는 도전성 보조판; 을 포함하며,An n-type ohmic metal electrode formed on the n-type upper ohmic contact layer and a conductive auxiliary plate attached to the upper mirror stack; Including; 상기 n형 하부오믹접촉층, n형 하부클래드층, 활성층, p형 상부클래드층, n형 상부오믹접촉층 및 터널접합층이 질화물반도체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저.And the n-type lower ohmic contact layer, the n-type lower clad layer, the active layer, the p-type upper clad layer, the n-type upper ohmic contact layer, and the tunnel junction layer are nitride semiconductors. n형 기판 상에 순차적으로 적층된 n형 하부미러스택, n형 하부클래드층, 활성층, p형 상부클래드층 및 n형 상부오믹접촉층과;an n-type lower mirror stack, an n-type lower clad layer, an active layer, a p-type upper clad layer and an n-type upper ohmic contact layer sequentially stacked on the n-type substrate; 상기 p형 상부클래드층의 중앙 상면에 메사 형태로 형성되어 상기 n형 상부오믹접촉층에 의해 매몰되며, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 p형 도펀트가 도핑된 p형 질화물반도체층과, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 n형 도펀트가 도핑된 n형 질화물반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 터널접합층과;P-type doped with a p-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm -3 formed in a mesa shape on the central upper surface of the p-type upper clad layer and buried by the n-type upper ohmic contact layer A tunnel junction layer having a structure in which a nitride semiconductor layer and an n-type nitride semiconductor layer doped with an n-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm −3 are sequentially stacked; 상기 n형 상부오믹접촉층 중앙 상면에 형성된 상부미러스택과;An upper mirror stack formed on a center upper surface of the n-type upper ohmic contact layer; 상기 n형 상부오믹접촉층 상면 가장자리 상에 형성된 n형 상부오믹금속전극과;An n-type upper ohmic metal electrode formed on an upper edge of the n-type upper ohmic contact layer; 상기 n형 기판의 뒷면에 형성된 n형 하부오믹금속전극; 을 포함하며,An n-type lower ohmic metal electrode formed on a rear surface of the n-type substrate; Including; 상기 n형 기판, n형 하부미러스택, n형 하부클래드층, 활성층, p형 상부클래드층, n형 상부오믹접촉층 및 터널접합층이 질화물반도체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저.The nitride semiconductor vertical resonance surface light emission of the n-type substrate, the n-type lower mirror stack, the n-type lower clad layer, the active layer, the p-type upper clad layer, the n-type upper ohmic contact layer and the tunnel junction layer made of a nitride semiconductor laser. n형 기판 상에 순차적으로 적층된 n형 하부미러스택, n형 하부클래드층, 활성층, p형 상부클래드층, n형 보조클래드층 및 n형 상부미러스택과;an n-type lower mirror stack, an n-type lower clad layer, an active layer, a p-type upper clad layer, an n-type auxiliary clad layer, and an n-type upper mirror stack sequentially stacked on an n-type substrate; 상기 p형 상부클래드층의 중앙 상면에 메사 형태로 형성되어 상기 n형 보조클래드층에 의해 매몰되며, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 p형 도펀트가 도핑된 p형 질화물반도체층과, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 n형 도펀트가 도핑된 n형 질화물반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 터널접합층과;A p-type nitride formed in a mesa shape on a central upper surface of the p-type upper cladding layer and buried by the n-type auxiliary cladding layer and doped with a p-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm -3 . A tunnel junction layer having a structure in which a semiconductor layer and an n-type nitride semiconductor layer doped with an n-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm −3 are sequentially stacked; 상기 n형 상부미러스택 상면 가장자리에 형성된 n형 상부오믹금속전극과;An n-type upper ohmic metal electrode formed at an edge of the n-type upper mirror stack; 상기 n형 기판의 뒷면에 형성된 n형 하부오믹금속전극; 을 포함하며,An n-type lower ohmic metal electrode formed on a rear surface of the n-type substrate; Including; 상기 n형 기판, n형 하부미러스택, n형 하부클래드층, 활성층, p형 상부클래드층, n형 보조클래드층, 터널접합층 및 n형 상부미러스택이 질화물반도체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저.The n-type substrate, the n-type lower mirror stack, the n-type lower clad layer, the active layer, the p-type upper clad layer, the n-type auxiliary clad layer, the tunnel junction layer, and the n-type upper mirror stack are nitride semiconductors. Semiconductor Vertical Resonant Surface Emitting Laser. 기판 상에 순차적으로 적층된 하부미러스택 및 n형 하부오믹접촉층과;A lower mirror stack and an n-type lower ohmic contact layer sequentially stacked on the substrate; 상기 n형 하부오믹접촉층 중앙 상면에 순차적으로 적층되어 메사형 구조를 이루는 p형 하부클래드층, 활성층, n형 상부클래드층 및 n형 상부오믹접촉층과;A p-type lower cladding layer, an active layer, an n-type upper cladding layer, and an n-type upper ohmic contact layer sequentially stacked on an upper surface of an n-type lower ohmic contact layer to form a mesa structure; 상기 n형 하부오믹접촉층의 중앙 상면에 메사 형태로 형성되어 상기 p형 하부클래드층에 의해 매몰되며, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 n형 도펀트가 도핑된 n형 질화물반도체층과, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 p형 도펀트가 도핑된 p형 질화물반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 터널접합층과;The n-type lower ohmic contact layer is formed in a mesa shape and buried by the p-type lower cladding layer, and the n-type dopant is doped at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm -3 . A tunnel junction layer having a structure in which a nitride semiconductor layer and a p-type nitride semiconductor layer doped with a p-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm −3 are sequentially stacked; 상기 n형 상부오믹접촉층 중앙 상면에 형성된 상부미러스택과;An upper mirror stack formed on a center upper surface of the n-type upper ohmic contact layer; 상기 n형 상부오믹접촉층 및 상기 n형 하부오믹접촉층 상면 가장자리에 각각 형성되는 n형 오믹금속전극; 을 포함하며,An n-type ohmic metal electrode formed at edges of an upper surface of the n-type upper ohmic contact layer and the n-type lower ohmic contact layer, respectively; Including; 상기 n형 하부오믹접촉층, p형 하부클래드층, 활성층, n형 상부클래드층, n형 상부오믹접촉층 및 터널접합층이 질화물반도체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저.The n-type lower ohmic contact layer, the p-type lower cladding layer, the active layer, the n-type upper clad layer, the n-type upper ohmic contact layer and the tunnel junction layer is a nitride semiconductor vertical resonance surface light emitting laser. 기판 상에 형성된 n형 하부오믹접촉층과;An n-type lower ohmic contact layer formed on the substrate; 상기 n형 하부오믹접촉층 중앙 상면에 순차적으로 적층되어 메사형 구조를 이루는 n형 하부미러스택, p형 하부클래드층, 활성층, n형 상부클래드층 및 n형 상부오믹접촉층과;An n-type lower mirror stack, a p-type lower clad layer, an active layer, an n-type upper clad layer, and an n-type upper ohmic contact layer sequentially stacked on a center upper surface of the n-type lower ohmic contact layer to form a mesa structure; 상기 n형 하부미러스택의 중앙 상면에 메사 형태로 형성되어 상기 p형 하부클래드층에 의해 매몰되며, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 n형 도펀트가 도핑된 n형 질화물반도체층과, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 p형 도펀트가 도핑된 p형 질화물반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 터널접합층과;N-type nitride formed in a mesa shape on the center upper surface of the n-type lower mirror stack and buried by the p-type lower cladding layer and doped with an n-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm -3 A tunnel junction layer having a structure in which a semiconductor layer and a p-type nitride semiconductor layer doped with a p-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm −3 are sequentially stacked; 상기 n형 상부오믹접촉층 중앙 상면에 형성된 상부미러스택과;An upper mirror stack formed on a center upper surface of the n-type upper ohmic contact layer; 상기 n형 상부오믹접촉층 및 상기 n형 하부오믹접촉층 상면 가장자리에 각각 형성되는 n형 오믹금속전극; 을 포함하며,An n-type ohmic metal electrode formed at edges of an upper surface of the n-type upper ohmic contact layer and the n-type lower ohmic contact layer, respectively; Including; 상기 n형 하부오믹접촉층, n형 하부미러스택, p형 하부클래드층, 활성층, n형 상부클래드층, n형 상부오믹접촉층 및 터널접합층이 질화물반도체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저.The n-type lower ohmic contact layer, the n-type lower mirror stack, the p-type lower clad layer, the active layer, the n-type upper clad layer, the n-type upper ohmic contact layer, and the tunnel junction layer are formed of a nitride semiconductor. Resonant surface emitting laser. 기판 상에 형성된 n형 하부오믹접촉층과;An n-type lower ohmic contact layer formed on the substrate; 상기 n형 하부오믹접촉층 중앙 상면에 순차적으로 적층되어 메사형 구조를 이루는 p형 하부클래드층, 활성층, n형 상부클래드층 및 n형 상부오믹접촉층과;A p-type lower cladding layer, an active layer, an n-type upper cladding layer, and an n-type upper ohmic contact layer sequentially stacked on an upper surface of an n-type lower ohmic contact layer to form a mesa structure; 상기 n형 하부오믹접촉층의 중앙 상면에 메사 형태로 형성되어 상기 p형 하부클래드층에 의해 매몰되며, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 n형 도펀트가 도핑된 n형 질화물반도체층과, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 p형 도펀트가 도핑된 p형 질화물반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 터널접합층과;The n-type lower ohmic contact layer is formed in a mesa shape and buried by the p-type lower cladding layer, and the n-type dopant is doped at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm -3 . A tunnel junction layer having a structure in which a nitride semiconductor layer and a p-type nitride semiconductor layer doped with a p-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm −3 are sequentially stacked; 상기 n형 상부오믹접촉층 중앙 상면에 형성된 상부미러스택과;An upper mirror stack formed on a center upper surface of the n-type upper ohmic contact layer; 상기 n형 상부오믹접촉층 및 상기 n형 하부오믹접촉층 상면 가장자리에 각각 형성되는 n형 오믹금속전극과;An n-type ohmic metal electrode formed at edges of an upper surface of the n-type upper ohmic contact layer and the n-type lower ohmic contact layer; 상기 기판의 뒷면에 형성되는 하부미러스택; 을 포함하며,A lower mirror stack formed on a rear surface of the substrate; Including; 상기 n형 하부오믹접촉층, p형 하부클래드층, 활성층, n형 상부클래드층, n형 상부오믹접촉층 및 터널접합층이 질화물반도체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저.The n-type lower ohmic contact layer, the p-type lower cladding layer, the active layer, the n-type upper clad layer, the n-type upper ohmic contact layer and the tunnel junction layer is a nitride semiconductor vertical resonance surface light emitting laser. n형 하부오믹접촉층 상에 순차적으로 적층된 p형 하부클래드층, 활성층, n형 상부클래드층 및 n형 상부오믹접촉층과;a p-type lower clad layer, an active layer, an n-type upper clad layer, and an n-type upper ohmic contact layer sequentially stacked on the n-type lower ohmic contact layer; 상기 n형 하부오믹접촉층의 중앙 상면에 메사 형태로 형성되어 상기 p형 하부클래드층에 의해 매몰되며 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 n형 도펀트가 도핑된 n형 질화물반도체층과, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 p형 도펀트가 도핑된 p형 질화물반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 터널접합층과;An n-type nitride formed in a mesa shape on a central upper surface of the n-type lower ohmic contact layer and buried by the p-type lower clad layer and doped with an n-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm -3 . A tunnel junction layer having a structure in which a semiconductor layer and a p-type nitride semiconductor layer doped with a p-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm −3 are sequentially stacked; 상기 n형 상부오믹접촉층 중앙 상면에 메사형으로 형성된 상부미러스택과;An upper mirror stack formed in a mesa shape on a center upper surface of the n-type upper ohmic contact layer; 상기 n형 하부오믹접촉층 중앙 하면에 메사형으로 형성된 하부미러스택과;A lower mirror stack formed in a mesa shape on a center lower surface of the n-type lower ohmic contact layer; 상기 n형 하부오믹접촉층 하면 및 상기 n형 상부오믹접촉층 상면 가장자리에 각각 형성되는 n형 오믹금속전극과;An n-type ohmic metal electrode formed on a lower surface of the n-type lower ohmic contact layer and an upper edge of the n-type upper ohmic contact layer; 상기 n형 상부오믹접촉층 상에 형성된 n형 오믹금속전극 및 상기 상부미러스택에 부착되는 도전성 보조판; 을 포함하며,An n-type ohmic metal electrode formed on the n-type upper ohmic contact layer and a conductive auxiliary plate attached to the upper mirror stack; Including; 상기 n형 하부오믹접촉층, p형 하부클래드층, 활성층, n형 상부클래드층, n형 상부오믹접촉층 및 터널접합층이 질화물반도체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저.The n-type lower ohmic contact layer, the p-type lower cladding layer, the active layer, the n-type upper clad layer, the n-type upper ohmic contact layer and the tunnel junction layer is a nitride semiconductor vertical resonance surface light emitting laser. n형 기판 상에 순차적으로 적층된 n형 하부미러스택, p형 하부클래드층, 활성층, n형 상부클래드층 및 n형 상부오믹접촉층과;an n-type lower mirror stack, a p-type lower clad layer, an active layer, an n-type upper clad layer, and an n-type upper ohmic contact layer sequentially stacked on the n-type substrate; 상기 n형 하부미러스택의 중앙 상면에 메사 형태로 형성되어 상기 p형 하부클래드층에 의해 매몰되며 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 n형 도펀트가 도핑된 n형 질화물반도체층과, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 p형 도펀트가 도핑된 p형 질화물반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 터널접합층과;An n-type nitride semiconductor formed in a mesa shape on a central upper surface of the n-type lower mirror stack and buried by the p-type lower cladding layer and doped with an n-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm -3 . A tunnel junction layer having a structure in which a layer and a p-type nitride semiconductor layer doped with a p-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm −3 are sequentially stacked; 상기 n형 상부오믹접촉층 중앙 상면에 형성된 상부미러스택과;An upper mirror stack formed on a center upper surface of the n-type upper ohmic contact layer; 상기 n형 상부오믹접촉층 상면 가장자리에 형성된 n형 상부오믹금속전극과;An n-type upper ohmic metal electrode formed at an edge of the n-type upper ohmic contact layer; 상기 n형 기판의 뒷면에 형성된 n형 하부오믹금속전극; 을 포함하며,An n-type lower ohmic metal electrode formed on a rear surface of the n-type substrate; Including; 상기 n형 기판, n형 하부미러스택, p형 하부클래드층, 활성층, n형 상부클래드층, n형 상부오믹접촉층 및 터널접합층이 질화물반도체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저.The nitride semiconductor vertical resonance surface light emission of the n-type substrate, the n-type lower mirror stack, the p-type lower clad layer, the active layer, the n-type upper clad layer, the n-type upper ohmic contact layer and the tunnel junction layer made of a nitride semiconductor laser. n형 기판 상에 순차적으로 적층된 n형 하부미러스택, p형 하부클래드층, 활성층, n형 상부클래드층 및 n형 상부미러스택과;an n-type lower mirror stack, a p-type lower clad layer, an active layer, an n-type upper clad layer, and an n-type upper mirror stack sequentially stacked on the n-type substrate; 상기 n형 하부미러스택의 중앙 상면에 메사 형태로 형성되어 상기 p형 하부클래드층에 의해 매몰되며 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 n형 도펀트가 도핑된 n형 질화물반도체층과, 5×1018~ 1×1021cm-3의 농도로 p형 도펀트가 도핑된 p형 질화물반도체층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 터널접합층과;An n-type nitride semiconductor formed in a mesa shape on a central upper surface of the n-type lower mirror stack and buried by the p-type lower cladding layer and doped with an n-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm -3 . A tunnel junction layer having a structure in which a layer and a p-type nitride semiconductor layer doped with a p-type dopant at a concentration of 5 × 10 18 to 1 × 10 21 cm −3 are sequentially stacked; 상기 n형 상부미러스택 상면 가장자리에 형성된 n형 상부오믹금속전극과;An n-type upper ohmic metal electrode formed at an edge of the n-type upper mirror stack; 상기 n형 기판의 뒷면에 형성된 n형 하부오믹금속전극; 을 포함하며,An n-type lower ohmic metal electrode formed on a rear surface of the n-type substrate; Including; 상기 n형 기판, n형 하부미러스택, p형 하부클래드층, 활성층, n형 상부클래드층, 터널접합층 및 n형 상부미러스택이 질화물반도체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저.A nitride semiconductor vertical resonance surface emitting laser, wherein the n-type substrate, n-type lower mirror stack, p-type lower clad layer, active layer, n-type upper clad layer, tunnel junction layer, and n-type upper mirror stack are made of nitride semiconductor. . 제1항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 터널접합층의 p형 질화물반도체층 및 n형 질화물반도체층의 두께가 각각 10~1000Å인 것을 특징으로 하는 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저.The nitride semiconductor vertical resonant surface emitting laser according to any one of claims 1 to 13, wherein the thickness of the p-type nitride semiconductor layer and the n-type nitride semiconductor layer of the tunnel junction layer is 10 to 1000 microseconds, respectively. 제1항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 터널접합층의 p형 질화물반도체층 및 n형 질화물반도체층 사이에 게재되는 델타도핑층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 질화물반도체 수지공진 표면발광 레이저.The nitride semiconductor resin resonance surface according to any one of claims 1 to 13, further comprising a delta doping layer interposed between the p-type nitride semiconductor layer and the n-type nitride semiconductor layer of the tunnel junction layer. Luminous laser. 제4항, 제5항, 제10항, 또는 제11항에 있어서, 상기 하부미러스택이 유전체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저.The nitride semiconductor vertical resonant surface emitting laser according to claim 4, 5, 10, or 11, wherein the lower mirror stack is made of a dielectric. 제1항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 터널접합층의 p형 질화물반도체층 및 n형 질화물반도체층 사이에 게재되며, Si이 델타도핑되어 형성되는 Si 델타도핑층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저.The semiconductor device according to any one of claims 1 to 13, further comprising a Si delta doped layer interposed between the p-type nitride semiconductor layer and the n-type nitride semiconductor layer of the tunnel junction layer, wherein Si is delta-doped. A nitride semiconductor vertical resonance surface emitting laser. 제1항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 터널접합층의 p형 질화물반도체층 및 n형 질화물반도체층 사이에 게재되며, Mg가 델타도핑되어 형성되는 Mg 델타도핑층과 Si이 델타도핑되어 형성되는 Si 델타도핑층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저.14. The Mg delta doping layer and Si are delta doped in any one of claims 1 to 13, which are interposed between the p-type nitride semiconductor layer and the n-type nitride semiconductor layer of the tunnel junction layer and are formed by delta doping. A nitride semiconductor vertical resonant surface emitting laser further comprising a doped Si delta doping layer. 제2항 또는 제8항 중에 있어서, 상기 하부미러스택이 에피택셜 질화물반도체로 이루어지거나 유전체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 질화물반도체 수직공진 표면발광 레이저.The nitride semiconductor vertical resonant surface emitting laser according to claim 2 or 8, wherein the lower mirror stack is made of an epitaxial nitride semiconductor or a dielectric.
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