KR20040021863A - Method of producing a semiconductor laser diode - Google Patents

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KR20040021863A
KR20040021863A KR1020020053512A KR20020053512A KR20040021863A KR 20040021863 A KR20040021863 A KR 20040021863A KR 1020020053512 A KR1020020053512 A KR 1020020053512A KR 20020053512 A KR20020053512 A KR 20020053512A KR 20040021863 A KR20040021863 A KR 20040021863A
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김종국
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삼성전기주식회사
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region

Abstract

PURPOSE: A method for fabricating a semiconductor laser diode is provided to form a ridge of a symmetrical structure or a vertical structure by using an ion implantation process. CONSTITUTION: The first conductive type clad layer(215), an active layer(220), the second conductive type clad layer(222), and a cap layer are sequentially formed on the first conductive type substrate. A mask is formed on the cap layer corresponding to a current implantation region of the second conductive type clad layer(222). An ion implantation process is performed on a removal region of the second conductive type clad layer in order to form a ridge structure. The ion-implanted region is removed from the second conductive type clad layer(222) in order to form the ridge structure. A current limit layer(227) is formed around the ridge structure. The mask is removed. A contact layer(228) is formed on the cap layer formed on the ridge structure and the current limit layer(227).

Description

반도체 레이저 다이오드의 제조방법{METHOD OF PRODUCING A SEMICONDUCTOR LASER DIODE}METHODS OF PRODUCING A SEMICONDUCTOR LASER DIODE

본 발명은 반도체 레이저의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리지형상의 좌우대칭이 되도록, 나아가 수직인 단면을 갖도록 형성함으로써, 활성층으로 주입되는 전류분포의 효율을 높히고 굴절율 도파에 의한 빛의 분포를 균일하게하여 도파가 안정화되는 반도체 레이저의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor laser, and more particularly, to form a ridge-type symmetry and to have a vertical cross section, thereby increasing the efficiency of current distribution injected into the active layer and distributing light due to refractive index waveguide. It relates to a method for manufacturing a semiconductor laser to stabilize the waveguide by uniformly.

최근에, 반도체 레이저 다이오드는 CD나 DVD의 등의 광디스크시스템의 광픽업장치를 위한 광원으로 뿐만 아니라, 광통신, 다중통신, 우주통신 등의 다양한 분야에 광범위하게 적용되고 있다. 이와 같이 다양한 분야에서 각광을 받는 이유는 반도체 레이저 다이오드에서 발진되는 레이저광이 좁은 주파수폭(단파장특성)과, 높은 지향성을 가지며, 고출력이 보장되기 때문이다.In recent years, semiconductor laser diodes have been widely applied not only as light sources for optical pickup devices of optical disc systems such as CDs and DVDs, but also in various fields such as optical communication, multiple communication, and space communication. The reason for the spotlight in various fields as described above is that the laser light oscillated from the semiconductor laser diode has a narrow frequency width (short wavelength characteristic), high directivity, and high output.

일반적으로, 반도체 레이저 다이오드는 사파이어와 같은 기판 위에 다층의 레이저다이도구조를 결정성장시킨 후에 p형 전극을 형성하기 위한 리지(ridge) 구조를 형성하는 방식으로 제조된다.In general, semiconductor laser diodes are manufactured by forming a ridge structure for forming a p-type electrode after crystal growth of a multilayer laser die structure on a substrate such as sapphire.

구체적으로, 도1a 및 도1b는 일반적인 반도체 레이저 다이오드 구조를 예시되어 있다.Specifically, FIGS. 1A and 1B illustrate a typical semiconductor laser diode structure.

도1a 및 도1b에 도시된 바와 같이, 상기 반도체 레이저 다이오드는, 하면에 제1 전극(11)이 형성된 기판(13) 상에 제1 클래드층(15), 다중 양자우물구조(Multi-Quantum Well)를 갖는 활성층(20), 리지구조가 형성된 제2 클래드층(20), 리지 상면에 형성된 캡층(24)이 순차적으로 형성된다. 또한, 리지 주위의 제2 클래드층(20) 상면에는 전류제한층(27)이 형성되고, 상기 캡층(24)과 전류제한층(27) 상에는 콘택층(28)과 제2 전극(31)이 차례로 형성되어 있다. 이러한 결정구조 중 일부층(예를 들어, 기판(13)과 제1 클래드층(15))사이에는 격자정합을위해 적절한 버퍼층(미도시)을 추가적으로 형성된다.As shown in FIGS. 1A and 1B, the semiconductor laser diode may include a first cladding layer 15 and a multi-quantum well structure on a substrate 13 having a first electrode 11 formed on a lower surface thereof. The active layer 20 having the (), the second cladding layer 20 having a ridge structure, and the cap layer 24 formed on the ridge top surface are sequentially formed. In addition, a current limiting layer 27 is formed on the upper surface of the second cladding layer 20 around the ridge, and the contact layer 28 and the second electrode 31 are formed on the cap layer 24 and the current limiting layer 27. It is formed in turn. A buffer layer (not shown) suitable for lattice matching is additionally formed between some layers of the crystal structure (for example, the substrate 13 and the first cladding layer 15).

DVD 재생 등에 주로 사용되는 650㎚파장의 레이저광을 발진하는 반도체 레이저 다이오드의 경우에는, 기판(11)으로는 n형 GaAs기판이 사용되며, 제1 클래드층(13) 및 제2 클래드층(22)은 각각 n형 AlGaInP층과 p형 AlGaInP층으로 형성된다. 또한, 활성층(20)은 발진파장 650㎚의 다중양자우물구조를 갖도록 형성되며, 캡층(16)은 p형 GaAs층으로 형성된다. 캡층(16)의 전류주입영역상에 SiO2등과 같은 유전체 마스크(미도시)를 형성한 후에, 캡층(16)과 제2 클래드층(22)에 대해 습식에칭공정을 실시하여 도1a과 같은 리지구조를 형성할 수 있다. 이 경우에 습식에칭공정에서 활성층(16)이 손상되는 것을 방지하기 위해 제2 클래드층(22)의 소정 깊이에 에칭정지층을 추가적으로 구비한다. 이어, 마스크를 제거한 후에, 전류제한층(27)으로 제2 클래드층과 다른 도전형의 불순물로 도핑된 n-GaAs층을 형성하고, p형 GaAs 콘택층과 제2 전극을 차례로 형성하여 도1a와 같은 반도체 레이저 다이오드를 완성할 수 있다.In the case of a semiconductor laser diode that emits a 650 nm wavelength laser light mainly used for DVD playback or the like, an n-type GaAs substrate is used as the substrate 11, and the first cladding layer 13 and the second cladding layer 22 are used. ) Is formed of an n-type AlGaInP layer and a p-type AlGaInP layer, respectively. In addition, the active layer 20 is formed to have a multi-quantum well structure having an oscillation wavelength of 650 nm, and the cap layer 16 is formed of a p-type GaAs layer. After forming a dielectric mask (not shown) such as SiO 2 on the current injection region of the cap layer 16, a wet etching process is performed on the cap layer 16 and the second cladding layer 22 to form a ridge as shown in FIG. 1A. The structure can be formed. In this case, in order to prevent the active layer 16 from being damaged in the wet etching process, an etching stop layer is additionally provided at a predetermined depth of the second cladding layer 22. Subsequently, after the mask is removed, an n-GaAs layer doped with a second cladding layer and another conductivity type impurity is formed as the current limiting layer 27, and a p-type GaAs contact layer and a second electrode are sequentially formed, as shown in Fig. 1A. Such a semiconductor laser diode can be completed.

여기서 사용되는 기판은 주로 (001)면에서 [011]방향으로 15°정도 경사진 오프기판이다. 이와 같이 오프기판을 사용하는 것은, (001)면의 경우에는 그 표면이 거칠어 불순물을 도핑하는데 어려움이 있으며, 자연초격자에 의한 장파장화현상이 발생되는 문제가 있기 때문이다.The substrate used here is mainly an off substrate that is inclined by about 15 ° in the (001) direction. The use of the off substrate in this way is because the (001) plane has a rough surface, which is difficult to dope the impurities, and there is a problem in that a long wavelength phenomena caused by a natural superlattice is generated.

하지만, 이러한 오프기판을 사용하는 경우에, 오프기판이 갖는 피에칭특성에의해 리지구조는 좌우비대칭구조를 야기하게 된다. 즉, 제2 클래드층에서 리지구조를 형성하는 공정에서, 오프기판의 결정구조가 갖는 경사각에 따라 습식에칭된 후에 리지구조는 도1b에 도시된 바와 같이 좌우비대칭구조를 갖게 된다.However, in the case of using such an off substrate, the ridge structure causes the left and right asymmetric structure due to the etching characteristic of the off substrate. That is, in the process of forming the ridge structure in the second cladding layer, after the wet etching is performed according to the inclination angle of the crystal structure of the off substrate, the ridge structure has a left-right asymmetric structure as shown in FIG. 1B.

반도체 레이저 다이오드의 구동시에, 제2 전극(31)에서부터 활성층(20)으로주입되는 전류분포는 제2 클래드층의 리지구조를 따라서 형성되는데, 이 때 주입되는 전류는 리지의 비대칭구조로 인해 A영역에서 부분적으로 손실되게 된다. 이로 인해 고출력 레이저 다이오드를 구현하는데 어려움이 있을 뿐만 아니라, 장기적인 소자의 신뢰성을 확보하는데 문제가 된다.When driving the semiconductor laser diode, a current distribution injected from the second electrode 31 into the active layer 20 is formed along the ridge structure of the second cladding layer, wherein the injected current is region A due to the asymmetric structure of the ridge. Will be partially lost. This not only makes it difficult to implement high power laser diodes, but also poses a problem of ensuring long-term device reliability.

또한, 비대칭 리지구조는 주입전류손실문제 외에도 굴절률 도파에 의한 빛의 분포를 균일하게 할 수 없다는 문제를 야기한다. 이로 인해 도파를 안정화시키는데 큰 제약이 된다.In addition, the asymmetric ridge structure causes a problem in that the distribution of light due to the refractive index waveguide cannot be uniformed in addition to the problem of injection current loss. This is a big constraint in stabilizing waveguides.

이와 같이, 당 기술분야에서는 주입전류의 효율을 높히고, 빛의 도파를 안정화시킬 수 있도록 제2 클래드층의 리지구조를 개선할 수 있는 새로운 반도체 레이저 다이오드 제조방법이 요구되어 왔다.As such, there is a need in the art for a new semiconductor laser diode manufacturing method capable of improving the ridge structure of the second clad layer to increase the efficiency of the injection current and to stabilize the light waveguide.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해서 안출된 것으로, 그 목적은 제2 클래드층에 대한 에칭공정에서 기판의 결정방향성에 영향을 받지 않도록 그 공정을 개선함으로써, 좌우대칭구조인 리지형상을 갖는 반도체 레이저 다이오드의 제조방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problem, and its object is to improve the process so as not to be affected by the crystal orientation of the substrate in the etching process for the second cladding layer, thereby providing a semiconductor laser having a ridge shape having a symmetrical structure. The present invention provides a method for manufacturing a diode.

도1a 및 도1b은 각각 일반적인 반도체 레이저 다이오드의 구조를 나타내는 사시도 및 단면도이다.1A and 1B are respectively a perspective view and a cross-sectional view showing the structure of a general semiconductor laser diode.

도2a 내지 도2d는 본 발명의 반도체 레이저 다이오드 제조방법을 설명하기 위한 각 공정의 단면도이다.2A to 2D are cross-sectional views of respective processes for explaining the method for manufacturing a semiconductor laser diode of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>

213: 제1 도전형 기판215: 제1 도전형 클래드층213: first conductive substrate 215: first conductive clad layer

220: 활성층222: 제2 도전형 클래드층220: active layer 222: second conductivity type clad layer

224: 캡층225: 마스크224: cap layer 225: mask

227: 전류제한층228: 콘택층227: current limiting layer 228: contact layer

상기한 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명은, 제1 도전형 기판 상에 적어도 제1 도전형 클래드층, 활성층, 제2 도전형 클래드층 및 캡층을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 제2 도전형 클래드층의 전류주입영역에 대응하는 상기 캡층 상에 마스크를 배치하는 단계와, 상기 제2 도전형 클래드층 중 리지구조를 형성하기 위해 제거될 영역에 대해 이온주입을 실행하는 단계와, 상기 제2 도전형 클래드층에 리지구조가 형성되도록, 상기 이온주입된 영역을 제거하는 단계와, 상기 제2 도전형 클래드층의 리지주위에 전류제한층을 형성하는 단계와, 상기 마스크를 제거한 후에, 상기 리지구조 상면의 캡층과 전류제한층 상에 콘택층을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 레이저 다이오드 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention comprises the steps of sequentially forming at least a first conductive cladding layer, an active layer, a second conductive cladding layer and a cap layer on the first conductive type substrate, and the second conductive Disposing a mask on the cap layer corresponding to the current injection region of the clad cladding layer, performing ion implantation on a region of the second conductive clad layer to be removed to form a ridge structure; Removing the ion implanted region to form a ridge structure in the second conductive cladding layer, forming a current limiting layer around the ridge of the second conductive cladding layer, and after removing the mask, It provides a method for manufacturing a semiconductor laser diode comprising forming a contact layer on the cap layer and the current limiting layer of the upper surface of the ridge structure.

본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 상기 이온주입된 영역은 습식에칭공정으로 제거할 수 있다. 또한, 상기 이온주입된 영역을 제거한 후에 형성된 리지구조는, 거의 수직인 측면을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.In a preferred embodiment of the present invention, the ion implanted region can be removed by a wet etching process. It is also preferable that the ridge structure formed after removing the ion implanted region is formed to have a substantially vertical side surface.

본 발명에 따른 이온주입단계에서 사용되는 원소는 실리콘(Si), 아연(Zn), 마그네슘(Mg), 붕소(B) 및 탄소(C)로 구성된 그룹 중에서 선택될 수 있다.The element used in the ion implantation step according to the present invention may be selected from the group consisting of silicon (Si), zinc (Zn), magnesium (Mg), boron (B) and carbon (C).

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도2a 내지 도2d는 본 발명의 반도체 레이저 다이오드 제조방법를 설명하기위한 공정 단면도이다.2A through 2D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor laser diode of the present invention.

도2a와 같이, 본 발명의 반도체 레이저 다이오드 제조방법은 제1 도전형 기판(212) 상에 적어도 제1 도전형 클래드층(215), 활성층(220), 제2 도전형 클래드층(222) 및 제2 도전형 캡층(225)을 순차적으로 형성하는 단계로부터 시작된다. 예를 들어, AlGaInP계 반도체 레이저 다이오드인 경우에는, 제1 도전형 기판(212)은 n형 GaAs기판이며, 제1 도전형 클래드층(213)과 제2 도전형 클래드층(220)은 각각 n형과 p형인 AlGaInP물질로 이루어진다. 또한, 활성층은 소정의 발진파장의 다중 양자우물구조로 이루어지며, 제2 도전형 캡층은 p형 GaAs물질로 이루어진다. 이와 같은 각 층은 앞서 제시된 순서에 의해 연속적인 공정으로 형성된다. 이를 1차 성장과정이라 한다. 또한, 상기 제1 도전형 기판에는 배면에 제1 전극(211)이 마련되어 있으나, 이에 한정되는 것이 아니다. 한편, 도2a에는 도시되지 않았으나, 기판과 제1 도전형(예를 들어, n형) 클래드층 사이에는 n형 GaAs 또는 n형 InGaP로 이루어진 버퍼층을 추가할 수도 있다.As illustrated in FIG. 2A, the method of manufacturing a semiconductor laser diode of the present invention includes at least a first conductive cladding layer 215, an active layer 220, a second conductive cladding layer 222, and a first conductive cladding layer 212. The step of sequentially forming the second conductivity type cap layer 225 is started. For example, in the case of an AlGaInP-based semiconductor laser diode, the first conductivity type substrate 212 is an n-type GaAs substrate, and the first conductivity type cladding layer 213 and the second conductivity type cladding layer 220 are each n. It is composed of AlGaInP material of type and p type. In addition, the active layer is composed of a multi-quantum well structure having a predetermined oscillation wavelength, and the second conductivity type cap layer is made of a p-type GaAs material. Each such layer is formed in a continuous process in the order presented above. This is called the primary growth process. In addition, the first electrode 211 is provided on the rear surface of the first conductivity type substrate, but is not limited thereto. Although not shown in FIG. 2A, a buffer layer made of n-type GaAs or n-type InGaP may be added between the substrate and the first conductive type (eg, n-type) cladding layer.

이와 같이, 1차 성장과정이 완료되면, 상기 제2 도전형 클래드층(222)의 전류주입영역에 대응하는 상기 캡층(222) 상에 마스크(225)를 형성한다. 상기 마스크(225)가 배치되는 영역은 전류주입을 위한 제2 도전형 클래드층(222)의 리지형성영역이다. 이러한 마스크(225)로는 SiO2막과 같은 산화막 또는 SiN막과 같은 질화막 등의 유전체막이 사용될 수 있다.As such, when the first growth process is completed, a mask 225 is formed on the cap layer 222 corresponding to the current injection region of the second conductive clad layer 222. The region where the mask 225 is disposed is a ridge forming region of the second conductive cladding layer 222 for current injection. As the mask 225, a dielectric film such as an oxide film such as an SiO 2 film or a nitride film such as a SiN film may be used.

이어, 도2b와 같이, 상기 제2 도전형 클래드층(222) 중 리지구조를 형성하기 위해 제거될 영역(B)에 대해 이온주입을 실행한다. 도2b의 점선을 표시된 영역(B)은 리지를 형성하기 위해 제거될, 이온주입되는 영역을 나타낸다. 앞서 설명한 바와 같이, 오프기판(여기서는 제1 도전형 기판임)의 결정방향성에 따라, 제2 도전형 클래드층(222)의 결정방향성도 정의되므로, 통상의 에칭공정에 의할 경우에, 제2 도전형 클래드층(222)에서 얻어지는 리지구조는 좌우비대칭구조로 형성되게 된다. 이로 인해, 리지구조에 의한 전류주입효율이 저하되고, 굴절율 도파에 의한 레이저광의 분포를 균일하게 보장하기 어려운 문제가 있었다.Next, as shown in FIG. 2B, ion implantation is performed in the region B to be removed to form the ridge structure of the second conductive clad layer 222. Region B, indicated by the dotted line in FIG. 2B, represents the region to be implanted, which will be removed to form a ridge. As described above, according to the crystal orientation of the off substrate (here, the first conductivity type substrate), the crystal orientation of the second conductivity type cladding layer 222 is also defined. The ridge structure obtained from the conductive cladding layer 222 is formed to have a right and left asymmetric structure. For this reason, the current injection efficiency due to the ridge structure is lowered, and there is a problem that it is difficult to uniformly guarantee the distribution of the laser light due to the refractive index waveguide.

본 단계에서는, 이러한 문제를 해결하기 위해, 이온주입을 이용하여 리지구조를 형성하기 위해 제거될 영역(B)의 결정성을 파괴 또는 손상시킴으로써 결정질서도를 낮춘다. 이로써, 후속되는 에칭공정에서 오프기판의 결정방향성에 의한 영향을 감소시키거나 방지할 수 있다.In this step, in order to solve this problem, the crystallinity is lowered by destroying or damaging the crystallinity of the region B to be removed to form the ridge structure using ion implantation. As a result, the influence of the crystal orientation of the off substrate on the subsequent etching process can be reduced or prevented.

이와 같은 이온주입공정에서 사용되는 원소는, 결정격자를 주입된 이온으로 파괴시키기에 적합한 이온반경을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 원소로는 실리콘(Si), 아연(Zn), 마그네슘(Mg) 및 붕소(B)이 바람직하며, 실리콘(Si)이 가장 바람직하다. 물론, 탄소(C)이온은 그 반경이 상대적으로 작으나, 결정질서도를 낮추는데 있어서는 효과적으로 적용될 수 있다.The element used in such an ion implantation step preferably has an ion radius suitable for breaking the crystal lattice into the implanted ions. As such elements, silicon (Si), zinc (Zn), magnesium (Mg) and boron (B) are preferred, and silicon (Si) is most preferred. Of course, the carbon (C) ion is relatively small in radius, but can be effectively applied in lowering the crystal order.

다음으로, 도2c와 같이, 상기 이온주입된 영역을 제거함으로써 리지구조를 갖는 제2 도전형 클래드층(222')를 형성한다. 본 단계에서는 일반적인 습식 에칭공정을 사용할 수 있다. 종래에는 대칭구조를 얻기 위해 플라즈마를 이용한 건식 에칭공정을 사용하기도 하였으나, 이는 에칭 부위가 플라즈마에 의한 손상이 남아 소자 특성에 악영향을 주기 때문에 바람직하지 않아, 습식에칭공정과 조합하여 사용하여 왔다. 그러나, 이러한 방식으로는 여전히 비대칭문제를 개선하기 어려울 뿐만 아니라, 공정이 복잡해지는 문제가 있다.Next, as shown in FIG. 2C, the second conductivity-type cladding layer 222 ′ having a ridge structure is formed by removing the ion implanted region. In this step, a general wet etching process may be used. Conventionally, a dry etching process using plasma has been used to obtain a symmetrical structure, but this is not preferable because the etching site is damaged due to plasma and thus adversely affects device characteristics, and thus has been used in combination with a wet etching process. However, in this way it is still difficult to improve the asymmetry problem, and there is a problem that the process is complicated.

하지만, 본 발명에서는, 먼저 이온주입을 통해 대칭구조부분을 제외하고 결정을 손상시킨 후에 습식에칭을 통해 이온주입영역을 제거하므로, 습식에칭공정만으로 정확한 대칭구조의 리지를 얻을 수 있다. 본 단계에서는, 에칭시 제거되는 영역은 이온주입된 영역을 포함하거나, 적어도 거의 일치되도록 제어하여야 하는 것이 바람직하다. 이는 이온주입된 영역이 잔류하게 되면, 그 잔류영역의 결정이 손상되어 있기 때문이다.However, in the present invention, since the ion implantation region is removed through wet etching after the crystal is damaged except for the symmetrical structure by ion implantation, an accurate symmetry structure can be obtained only by the wet etching process. In this step, it is preferable that the region to be removed during etching includes or is at least nearly coincident with the implanted region. This is because when the ion implanted region remains, the crystal of the remaining region is damaged.

끝으로, 상기 제2 도전형 클래드층(222')의 리지주위에 전류제한층(227)을 형성하는 2차 결정성정공정 후에, 상기 마스크(225)를 제거하고, 상기 제2 도전형 클래드층(222')의 리지상면부의 캡층(224)과 상기 전류제한층(227) 상에 콘택층(228)을 형성하는 3차 결정성장공정을 실행한다. 이 결과로서, 도2d와 같은 반도체 레이저 다이오드를 얻을 수 있다.Finally, after the secondary crystallization process of forming the current limiting layer 227 around the ridge of the second conductive cladding layer 222 ', the mask 225 is removed and the second conductive cladding layer is removed. A tertiary crystal growth process of forming a contact layer 228 on the cap layer 224 of the ridge upper surface portion 222 'and the current limiting layer 227 is performed. As a result, a semiconductor laser diode as shown in Fig. 2D can be obtained.

우선, 2차 결정성장공정에서 형성되는 전류제한층(227)은 제2 도전형 클래드층(222')과 반대되는 도전형의 불순물을 갖는 물질로 이루어진다. 예를 들어, AlGaInP계 반도체 레이저 다이오드의 경우에는 n형 GaAs물질이 포함된 화합물반도체물질을 사용될 수 있다.First, the current limiting layer 227 formed in the secondary crystal growth process is made of a material having a conductive impurity opposite to the second conductive cladding layer 222 ′. For example, in the case of an AlGaInP-based semiconductor laser diode, a compound semiconductor material including an n-type GaAs material may be used.

전류제한층(227)을 형성한 후에는, 마스크(225)를 제거한 후에 그 전류제한층(227)과 리지상면부의 캡층(224) 상에 콘택층(228)을 형성하는 3차 결정성장공정이 실행된다. 콘택층(228)은 제2 클래드층(222')과 동일한 도전형을 갖는 물질이 이용된다. 예를 들어, p형 GaAs물질로 형성될 수 있다. 또한, 추가적으로 도2d에 도시된 바와 같이, 제2 전극(230)을 형성한다.After the current limiting layer 227 is formed, a tertiary crystal growth process is performed in which the contact layer 228 is formed on the current limiting layer 227 and the cap layer 224 of the ridge upper surface after removing the mask 225. Is executed. As the contact layer 228, a material having the same conductivity type as that of the second cladding layer 222 ′ is used. For example, it may be formed of a p-type GaAs material. In addition, as shown in FIG. 2D, the second electrode 230 is formed.

이와 같이, 본 발명의 특징은 오프기판에 의한 결정방향성에 의해 리지형상이 비대칭구조로 형성되는 것을 방지하기 위해, 리지구조를 형성하기 위한 에칭공정 전에 이온주입공정을 적용하다는데 있다. 이러한 이온주입공정은 리지형상에서 비대칭구조를 유발하는 결정질서도를 낮춤으로써 후속되는 에칭공정에서 거의 좌우대칭구조를 갖는 리지형상을 얻을 수 있다. 이러한 리지구조는 전류주입효율을 개선할 뿐만 아니라, 굴절율에 의한 도파를 균일하게 하여 레이저광의 도파를 안정화시킬 수 있다.As described above, the feature of the present invention is that the ion implantation process is applied before the etching process for forming the ridge structure in order to prevent the ridge shape from being formed into an asymmetrical structure due to the crystal orientation of the off substrate. Such an ion implantation process lowers the crystal order that causes the asymmetric structure in the ridge shape, thereby obtaining a ridge shape having almost left and right symmetry structures in a subsequent etching process. This ridge structure not only improves the current injection efficiency, but also stabilizes the waveguide of the laser light by making the waveguide by the refractive index uniform.

나아가, 도2b와 같이, 이온주입공정에 의해 손상되는 영역은 이온주입의 직진성에 의해 리지형성영역의 측면이 거의 수직으로 형성될 수 있게 조성된다. 이를 이용하여, 에칭공정에서 얻어진 리지구조는 도2c와 같이 수직인 측면을 갖도록 형성될 수 있다. 결과적으로 수직인 측면에 의해 비스듬한 경사부를 통해 소모되는 주입전류를 감소시킴으로써, 보다 효율적인 전류주입을 위한 리지구조를 얻을 수 있다.Further, as shown in FIG. 2B, the region damaged by the ion implantation process is formed such that the side surface of the ridge forming region can be formed almost vertically by the straightness of the ion implantation. Using this, the ridge structure obtained in the etching process may be formed to have a vertical side surface as shown in FIG. 2C. As a result, by reducing the injection current consumed through the inclined portion by the vertical side, a ridge structure for more efficient current injection can be obtained.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 명백할 것이다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiment and the accompanying drawings, but by the appended claims. Therefore, it will be apparent to those skilled in the art that various forms of substitution, modification, and alteration are possible without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims.

상술한 바와 같이, 본 발명의 반도체 레이저 다이오드 제조방법에 따르면, 비대칭 리지구조를 유발하는 오프기판의 결정방향성 문제를 이온주입공정을 적용함으로써, 좌우대칭인 구조, 나아가 수직인 구조를 갖는 리지형상을 얻을 수 있다. 이로써, 비대칭부분(특히, 경사가 완만한 리지측부)에 의해 발생되는 주입전류손실을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 굴절률 도파에 의한 빛의 분포를 균일하여 레이저광의 도파를 안정화시키는데 큰 효과가 있다.As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor laser diode of the present invention, by applying the ion implantation process to the problem of crystal orientation of the off-substrate causing the asymmetrical ridge structure, the ridge shape having a left-right symmetrical structure and even a vertical structure You can get it. Thereby, not only can the injection current loss caused by the asymmetrical portion (particularly, the ridge side having a gentle inclination) can be reduced, but the distribution of the light due to the refractive index waveguide is uniform, which has a great effect to stabilize the waveguide of the laser beam.

Claims (4)

제1 도전형 기판 상에 적어도 제1 도전형 클래드층, 활성층, 제2 도전형 클래드층 및 캡층을 순차적으로 형성하는 단계;Sequentially forming at least a first conductive clad layer, an active layer, a second conductive clad layer, and a cap layer on the first conductive type substrate; 상기 제2 도전형 클래드층의 전류주입영역에 대응하는 상기 캡층 상에 마스크를 배치하는 단계;Disposing a mask on the cap layer corresponding to the current injection region of the second conductive clad layer; 상기 제2 도전형 클래드층 중 리지구조를 형성하기 위해 제거될 영역에 대해 이온주입을 실행하는 단계;Performing ion implantation into a region of the second conductive clad layer to be removed to form a ridge structure; 상기 제2 도전형 클래드층에 리지구조가 형성되도록, 상기 이온주입된 영역을 제거하는 단계;Removing the ion implanted region to form a ridge structure in the second conductive clad layer; 상기 제2 도전형 클래드층의 리지주위에 전류제한층을 형성하는 단계;및,Forming a current limiting layer around a ridge of the second conductive cladding layer; and 상기 마스크를 제거한 후에, 상기 제2 도전형 클래드층의 리지상면부의 캡층과 상기 전류제한층 상에 콘택층을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 레이저 다이오드 제조방법.After removing the mask, forming a contact layer on the cap layer of the ridge upper surface portion of the second conductive clad layer and the current limiting layer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이온주입된 영역을 제거하는 단계는, 습식에칭공정에 의해 수행됨을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드 제조방법.Removing the ion implanted region, the semiconductor laser diode manufacturing method, characterized in that performed by a wet etching process. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이온주입된 영역을 제거한 후에 형성된 리지구조는 거의 수직인 측면을 가짐을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드 제조방법.And a ridge structure formed after removing the ion implanted region has a substantially vertical side surface. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이온주입단계에서 사용되는 원소는 실리콘(Si), 아연(Zn), 마그네슘(Mg), 붕소(B) 및 탄소(C)로 구성된 그룹 중에서 선택됨을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드 제조방법.The element used in the ion implantation step is a semiconductor laser diode manufacturing method, characterized in that selected from the group consisting of silicon (Si), zinc (Zn), magnesium (Mg), boron (B) and carbon (C).
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