KR20040079635A - 반도체 레이저 다이오드의 서브 마운트, 그 제조방법 및이를 채용한 반도체 레이저 다이오드 조립체 - Google Patents
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Abstract
개시된 반도체 레이저 다이오드의 서브 마운트는, 서로 단차지게 형성된 제1전극과 제2전극이 구비된 반도체 레이저 다이오드 칩과 플립-칩-본딩되는 반도체 레이저 다이오드의 서브 마운트에 있어서, 제1전극과 제2전극의 단차에 대응되는 높이 차이를 갖는 제1 및 제2단차면이 구비된 기판과, 제1단차면과 제2단차면에 동일한 두께로 각각 형성되는 제1 및 제2금속층과, 제1금속층과 제2금속층에 동일한 두께로 각각 형성되어 제1전극 및 제2전극과 각각 접합되는 제1 및 제2 솔더층;을 포함한다. 이와 같은 구성에 의해 반도체 레이저 다이오드 칩과의 플립-칩-본딩 시에 두 솔더층 이 두 전극과 균일하게 용융 접합됨으로써 반도체 레이저 다이오드 칩의 동작시에 발생되는 열을 효과적으로 방출할 수 있다.
Description
본 발명은 반도체 레이저 다이오드에 관한 것으로써, 자세하게는 두 전극이 서로 단차져서 같은 방향으로 형성된 반도체 레이저 다이오드 칩과 플립-칩-본딩(flip-chip-bonding)되는 서브마운트(submount) 및 그 제조방법에 관한 것이다.
정보 기록의 고밀도화에 대한 필요성이 증대되면서 가시광 반도체 레이저 다이오드에 대한 수요 또한 증가되고 있다. 이에 따라, 가시광 레이저 발진이 가능한 다양한 형태의 화합물 반도체 레이저 다이오드가 등장하고 있고, 그 중에서 III-V족 질화물 반도체 레이저 다이오드는 천이 방식이 레이저 발진 확률이 높은 직접 천이형이고 청색 레이저 발진이 가능하다는 특성 때문에 특히 주목되고 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 n형 및 p형 전극들이 동일한 방향으로 형성된 리지 웨이브 가이드를 구비하는 GaN계 III-V족 질화물 반도체 레이저 다이오드 칩의 단면도이다.
도 1을 보면, 종래 기술에 의한 GaN계 III-V족 질화물 반도체 레이저 다이오드 칩은 n형 및 p형 전극을 동일한 방향으로 구비하고 p형 전극측에 리지 웨이브 가이드를 구비하는 반도체 레이저 다이오드 칩인 것을 알 수 있다.
구체적으로, 사파이어 기판(10) 상에 n-GaN층(12)이 형성되어 있고, n-GaN층(12)은 제1 및 제2 영역(R1, R2)으로 구분되어 있다. n-GaN층(12)의 제2 영역(R2) 상에 n형 전극(14)이 형성되어 있다. n-GaN층(12)의 제1 영역(R1) 상에 굴절률이 순차적으로 커지는 n-AlGaN/GaN층(16), n-GaN층(18), 및 InGaN층(20, 활성층)이 형성되어 있다. InGaN층(20) 상에 이 보다 굴절률이 순차적으로 작아지는 p-GaN층(22), p-AlGaN/GaN층(24) 및 p-GaN층(26)이 형성되어 있다. p-AlGaN/GaN층(24)의 상부 가운데 부분은 리지(혹은 리브) 형태로 돌출되어 있고, 돌출된 부분의 상부에 p-GaN층(26)이 형성되어 있다. p-AlGaN/GaN층(24)은p-GaN층(26)과 연통된 채널(27)이 형성된 보호막(28)으로 덮여 있다. 보호막(28) 위에는 이 채널(27)을 통하여 p-GaN층(26)과 접촉된 p형 전극(30)이 형성되어 있다. 이와 같은 구성에 따르면, p형 전극(30)과 n형 전극(14)은 h1 만큼 단차지게 된다.
일반적으로 반도체 레이저 다이오드의 레이저 발진을 위한 임계 전류 및 레이저 모드의 안정성은 온도와 밀접한 관계가 있고, 온도가 높아짐에 따라 양자의 특성은 모두 저하된다. 따라서, 레이저 발진 중에 활성층에서 발생되는 열을 제거하여 레이저 다이오드의 온도가 높아지는 것을 방지할 필요가 있는데, 상기한 종래 기술에 의한 GaN계 III-V족 반도체 레이저 다이오드의 경우 기판의 열전도성이 극히 낮으므로(사파이어의 경우, 0.5W/cmK 정도), 대부분의 열은 리지를 통해서만 방출된다. 그러나, 리지를 통한 열 방출은 제한적이어서 효과적인 열 방출이 이루어지기 어렵고, 따라서 레이저 다이오드의 온도 상승을 방지하여 소자의 특성 저하를 방지하는데는 한계가 있다.
이에 따라, 도 1에 도시된 종래 기술에 의한 반도체 레이저 다이오드 칩의 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 플립 칩 본딩(flip chip bonding) 기술을 이용하여 활성층에서 발생되는 열의 방출을 유도하고 있다.
구체적으로, 도 2를 참조하면, 참조부호 50은 반도체 레이저 다이오드 칩으로써, 도 1에 도시된 종래 기술에 의한 GaN계 III-V족 반도체 레이저 다이오드의 뒤집힌 모습을 나타낸다. 참조번호 40은 서브마운트(submount), 41은 기판, 42a 및 42b는 각각 제1 및 제2금속층, 44a 및 44b는 각각 반도체 레이저 다이오드 칩(50)의 n형 전극(14) 및 p형 전극(30)과 용용 접합되는 제1 및 제2솔더층이다.
이와 같이, 반도체 레이저 다이오드를 별도로 마련된 열 방출 구조체에 본딩시킴으로써 열 방출 효율을 증가시킬 수 있다.
그런데, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이 제1솔더층(44a)과 제2솔더층(44b)은 n형 전극(14)과 p형 전극(30)과의 단차(h1)를 보상하기 위해 그 두께가 서로 다르다. 즉, 제1 및 제2금속층(42a)(42b)의 두께가 서로 같다면, 제1솔더층(44a)은 제2솔더층(44b) 보다 h1만큼 더 두껍다. 이 경우 제1솔더층(44a)과 제2솔더층(44b)이 각각 두 전극(14)(30)과 접합될 때 불균일하게 녹으면서 각각의 본딩 상태가 달라지는 문제가 발생될 수 있다. 도 3은 도 2에 도시된 종래의 서브마운트의 솔더층이 용융된 모습을 보여주는 평면 사진이다. 도 3을 보면, 제1솔더층(44a)과 제2솔더층(44b)이 불균일하게 녹으면서 흘러내린 것을 알 수 있다.
제1 및 제2솔더층(44a)(44b)이 그 화학적 구성비가 동일하여야 한다. 제1솔더층(44a)과 제2솔더층(44b)의 화학적 구성비가 서로 조금만 달라져도 각각의 용융온도가 매우 큰 차이를 보이므로, 제1솔더층(44a)과 제2솔더층(44b)이 각각 두 전극(14)(30)과 접합될 때 동시에 녹지 않고 시차를 두고 녹으면서 각각의 본딩 상태가 달라지는 문제가 발생될 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 제1 및 제2솔더층(44a)(44b)을 같은 공정에서 동시에 형성할 필요가 있다.
하지만, 상술한 바와 같이 제1솔더층(44a)과 제2솔더층(44b)은 그 두께가 서로 다르다. 따라서, 서브마운트의 제조 공정에 있어서 제1솔더층(44a)과 제2솔더층(44b)을 동시에 형성할 수 없고, 둘 중 어느 한 쪽을 먼저 형성하고 다시다른 한 쪽을 형성하여야 한다. 따라서, 이와 같은 공정에 의하면 제1솔더층(44a)과 제2솔더층(44b)의 화학적 구성비가 달라질 가능성이 매우 높다.
상술한 바와 같이 제1 및 제2솔더층(44a)(44b)과 두 전극(14)(30)과의 본딩상태가 서로 달라지면, 반도체 레이저 다이오드 칩(50)의 동작시에 발생되는 열이 효율적으로 서브마운트(40)로 전달되지 않아 열방출특성이 저하된다. 이에 따라 활성층(20) 내부의 열이 제대로 방출되지 않고 반도체 레이저 다이오드 칩(50)의 온도가 상승되며, 할성층(20)의 레이저 발광특성이 저하된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 그 두께와 화학적 구성비가 동일한 솔더층을 가진 서브마운트 및 이의 제조방법과, 이 서브마운트를 구비한 반도체 레이저 다이오드 조립체를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 n형 및 p형 전극들이 동일한 방향으로 형성된 리지 웨이브 가이드를 구비하는 GaN계 III-V족 질화물 반도체 레이저 다이오드의 단면도.
도 2는 도 1의 반도체 레이저 다이오드와 서브마운트의 결합을 나타낸 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 종래의 서브마운트의 솔더층이 용융된 모습을 보여주는 사진.
도 4은 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드 조립체의 일 실시예를 도시한 단면도.
도 5는 도 4에 도시된 서브마운트의 제1 및 제2솔더가 용융된 모습을 촬영한 사진.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 따른 서브마운트 제조방법의 일 실시예에 따른 공정을 보여주는 단면도.
도 7는 도 6a에 도시된 공정을 수행한 후의 식각된 기판을 보여주는 사진.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100......반도체 레이저 다이오드 칩 110......기판
120......제1물질층 121......제1화합물 반도체층
122......제1클래드층 123......제1도파층
130......활성층 140......제1물질층
141......제2도파층 142......제2클래드층
143......제2화합물 반도체층 144......돌출부
150......공진층 160......보호막
161......채널 180......n형 전극
190......p형 전극 200......서브마운트
210......기판 211......제1단차면
212......제2단차면 221......제1금속층
222......제2금속층 231......제1솔더층
232......제2솔더층
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 레이저 다이오드의 서브 마운트는, 서로 단차지게 형성된 제1전극과 제2전극이 구비된 반도체 레이저 다이오드 칩과 플립-칩-본딩되는 반도체 레이저 다이오드의 서브 마운트에 있어서, 상기 제1전극과 제2전극의 단차에 대응되는 높이 차이를 갖는 제1 및 제2단차면이 구비된 기판; 상기 제1단차면과 제2단차면에 동일한 두께로 각각 형성되는 제1 및 제2금속층; 상기 제1금속층과 제2금속층에 동일한 두께로 각각 형성되어 상기 제1전극 및 제2전극과 각각 접합되는 제1 및 제2 솔더층;을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드 조립체는, 서로 단차지게 형성된 제1전극과 제2전극이 구비된 반도체 레이저 다이오드 칩과, 상기 반도체 레이저 다이오드 칩과 플립-칩-본딩되는 서브 마운트를 포함하는 반도체 레이저 다이오드 조립체에 있어서, 상기 서브 마운트는, 상기 제1전극과 제2전극의 단차에 대응되는 높이 차이를 갖는 제1 및 제2단차면이 구비된 기판; 상기 제1단차면과 제2단차면에 동일한 두께로 각각 형성되는 제1 및 제2금속층; 상기 제1금속층과 제2금속층에 동일한 두께로 각각 형성되어 상기 제1전극 및 제2전극과 각각 접합되는 제1 및 제2 솔더층;을 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본발명의 반도체 레이저 다이오드의 서브 마운트 제조방법은, 서로 단차지게 형성된 제1전극과 제2전극이 구비된 반도체 레이저 다이오드 칩과 플립-칩-본딩되는 반도체 레이저 다이오드의 서브 마운트 제조방법에 있어서, (가)기판을 식각하여 상기 제1전극과 제2전극 사이의 단차에 대응되는 높이 차이를 같는 제1 및 제2단차면을 형성하는 단계; (나)상기 제1 및 제2단차면에 각각 금속을 동일한 두께로 증착하여 제1 및 제2금속층을 형성하는 단계; (다)상기 제1 및 제2금속층에 솔더를 동일한 두께로 증착시켜 상기 제1전극과 제2전극과 각각 접합되는 제1 및 제2 솔더층을 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 (가) 단계는 건식 식각에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 기판은 AlN, SiC, GaN 또는 이에 준하는 열전달 계수를 같는 절연물질로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1 및 제2금속층은 Cr, Ti, Pt, Au 중 적어도 2개 이상의 합금으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1 및 제2솔더층은 Cr, Ti, Pt, Au, Mo, Sn 중 적어도 2개 이상의 합금으로 형성되는 것이 바람직하다.
이하 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드 조립체의 일 실시예를 도시한 단면도이다. 도 4는 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드 조립체의 특징을 명확히 도시하기 위해 다소 과장되게 표현된 것이다.
도 4를 보면, 반도체 레이저 다이오드 칩(100)과 이에 플립-칩-본딩되는 서브마운트(200)가 도시되어 있다. 본 실시예의 반도체 레이저 다이오드 칩(100)은 GaN계열 III-V족 질화물 반도체 레이저 다이오드 칩이다.
반도체 레이저 다이오드 칩(100)은 기판(110) 상에 차례로 적층된 제1물질층(120)과 활성층(130) 및 제2물질층(140)을 포함한다.
기판(110) 위에는 제1화합물 반도체층(121)이 마련된다. 기판(110)은 GaN 또는 SiC 등의 III-V족 화합물 반도체층 기판, 또는 사파이어 기판과 같은 고저항성 기판일 수 있다. 제1화합물 반도체층(121)은 GaN계열의 III-V족 질화물 화합물 반도체로 이루어진 n형 물질층 또는 언 도프트(Undoped) 물질층으로서, n-GaN층인 것이 바람직하다. 제1화합물 반도체층(121)은 제1 및 제2영역(R1)(R2)으로 구분되어 있다. 제2영역(R2) 상에 제1전극으로서 n형 전극(180)이 마련된다.
제1화합물 반도체층(121) 위에는 제1클래드층(122) 및 공진층(150)이 순차적으로 마련되어 있다. 제1클래드층(122)은 n-AlGaN/GaN층이다. 공진층(150)은 제1클래드층(122) 상에 순차적으로 형성된 제1도파층(wave guide layer)(123),활성층(130) 및 제2도파층(141)으로 구성되어 있다. 제1화합물 반도체층(121), 제1클래드층(122) 및 제1도파층(123)은 활성층(130)에 레이저 발진을 유도하는 레이징을 위한 제1물질층(120)이다. 따라서, 제1화합물 반도체층(121)은 제1물질층(120)의 최하층 물질층이 된다. 활성층(130)은 전자-정공 등의 캐리어 재결합에 의해 레이징이 일어나는 물질층으로써, 다중 양자 우물(MQW: Multi Quantum Well) 구조를 갖는 GaN계열의 III-V족 질화물 화합물 반도체층이 바람직하며, 그 중에서도 InxAlyGa1-x-yN(0 ≤x ≤1, 0 ≤y ≤1 그리고 x+y ≤1)층인 것이 더욱 바람직하다. 이외에 활성층(130)은 GaN계열의 III-V족 질화물 화합물 반도체층에 인듐(In)을 소정의 비율로 함유하는 물질층, 예를 들면 InGaN층일 수 있다. 제1 및 제2도파층(123)(141)은 GaN계열의 III-V족 질화물 화합물 반도체층으로서 각각 n-GaN층 및 p-GaN층인 것이 바람직하다. 제1 및 제2도파층(123)(141)은 활성층(130)에 비해 굴절률이 낮고, 제1클래드층(122) 및 후술할 제2클래드층(142)보다는 굴절률이 높다. 공진층(150) 위에 제2클래드층(142) 및 제2화합물 반도체층(143)이 순차적으로 형성되어 있다. 제2도파층(141), 제2클래드층(142) 및 제2화합물 반도체층(143)은 활성층(130)에 레이저 발진을 유도하는 레이징을 위한 제2물질층(140)이다. 따라서, 제2화합물 반도체층(143)은 제2물질층(140)의 최상층 물질층이 된다.
제2클래드층(142)은 공진층(150)의 중앙에 대응하는 부분이 리지(ridge)형태로 돌출된 돌출부(144) 및 이 돌출부(144)에 비해 두께가 얇은 부분(145)으로 구성되어 있다. 제2화합물 반도체층(143)은 상기 제2물질층(140)의 최상층 물질층으로써 제2클래드층(142)의 돌출부(144) 상면에 마련되어 있다. 제2클래드층(142)은 도핑 물질이 p형인 것을 제외하고는 제1클래드층(122)과 동일한 물질층이다. 제2화합물 반도체층(143)은 GaN계열의 III-V족 질화물 화합물 반도체층으로서, p형 도전성 불순물이 도핑된 직접 천이형인 것이 바람직하고, 그 중에서도 p-GaN층이 더욱 바람직하다 또한, 제1화합물 반도체층(121)과 마찬가지로 GaN층, 알루미늄(Al)이나 인듐(In)을 소정의 비율로 함유하는 AlGaN층 또는 InGaN층일 수 있다. 제2클래드층(142)은 제2화합물 반도체층(143)과 연통된 채널(161)이 구비된 보호막(160)으로 덮여 있다. 보호막(160) 위에는 채널(161)을 통하여 제2화합물 반도체층(143)과 접촉되는 제2전극으로서 p형 전극(170)이 마련된다.
이와 같은 반도체 레이저 다이오드 칩(100)에서는 p형 전극(190)과 n형 전극(180)이 서로 단차져 있다.
서브마운트(200)는 반도체 다이오드 칩(100)과 플림-칩-본딩되어 반도체 다이오드 칩(100)의 동작시에 발생되는 열을 방출하는 것으로서, 기판(210)과 제1, 제2금속층(221)(222) 및 제1, 제1솔더층(231)(232)을 포함한다.
기판(210)에는 제1단차면(211)과 제2단차면(212)이 구비된다. 제1 및 제2단차면(211)(212)은 p형 전극(190) 및 n형 전극(180)과 각각 대면되는 위치에 형성되며, 두 단차면(211)(212) 사이의 높이 차이(h2)는 p형 전극(180)과 n형 전극(190)의 높이 차이와 같게 하는 것이 바람직하다. 기판(210)은 AlN, SiC, GaN 또는 이에 준하는 열전달 계수를 갖는 절연물질로 형성되는 것이 바람직하다.
제1단차면(211)과 제2단차면(212)에는 각각 제1금속층(221)과 제2금속층(222)이 마련된다. 제1 및 제2금속층(221)(222)은 Cr, Ti, Pt, Au 중 적어도 2개 이상의 합금, 예를 들면, Cr/Au, Ti/Pt/Au 등으로 형성되는 것이 바람직하다.
제1 및 제2금속층(221)(222) 위에는 p형 전극(190) 및 n형 전극(180)과 각각 접합되는 제1 및 제2솔더층(231)(232)이 마련된다. 제1 및 제2솔더층(231)(232)은 Cr, Ti, Pt, Au, Mo, Sn 중 적어도 2개 이상의 합금, 예를 들면, Au/Sn, Pt/Au/Sn, Cr/Au/Sn 등으로 형성되는 것이 바람직하다.
제1금속층(221), 제1솔더층(231)은 각각 제2금속층(222), 제2솔더층(232)과 서로 분리되고, 절연되는 것이 바람직하다. 이를 위해 제1금속층(221)과 제2금속층(222) 사이에 절연층(240)이 더 마련될 수 있다. 절연층(240)은 도 4에 도시된 바와 같이 제1단차면(211)과 제2단차면(212)의 경계면(213)으로부터 제1금속층(221) 까지 연장되어 형성될 수 있다.
제1금속층(221)과 제2금속층(222), 제1솔더층(231)과 제2솔더층(232)은 그 두께가 각각 서로 동일한 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의하면, 제1솔더층(231)과 제2솔더층(232) 사이의 높이 차이는 p형 전극(190)과 n형 전극(180) 사이의 높이 차이와 같이 진다.
따라서, 반도체 레이저 다이오드 칩(100)에 서브마운트(200)를 올려놓으면, p형 전극(190)과 제1솔더층(231), n형 전극(180)과 제2솔더층(232)이 자연스럽게 접촉된다. 이 상태에서 열을 가하면, 제1 및 제2솔더층(231)(232)의 두께가 서로 동일하므로 제1 및 제2솔더층(231)(232)이 같은 온도에서 동시에 용융되면서 각각 p형 전극(190), n형 전극(180)과 균일하게 접합된다. 도 5는 본 발명에 따른 서브마운트(200)의 제1 및 제2솔더층(231)(232)이 용융된 모습을 촬영한 사진이다. 도 5를 보면, 도 3과 비교했을 때 제1 및 제2솔더층(231)(232)이 균일하게 녹은 것을 알 수 있다. 따라서, 서브마운트(200)를 통한 열방출 효율도 향상되며, 이에 의해 반도체 레이저 다이오드 칩(100)의 발광특성 또한 향상된다.
이제, 도 6a 내지 도 6d를 보면서 본 발명에 따른 서브마운트 제조방법의 일 실시예를 설명한다.
먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, AlN, SiC, GaN 또는 이에 준하는 열전달 계수를 갖는 절연물질로 된 기판(210) 위에 식각 마스크(M)를 형성한다. 그런 다음, 마스킹 되지 않은 기판(210) 면을 소정 깊이로 식각하고. 식각 마스크(M)를 제거한다. 그러면, 도 6b에 도시된 바와 같이 식각되지 않은 제1단차면(211)과 소정의 깊이로 식각된 제2단차면(212)이 형성된다. 도 7은 식각된 기판(210)을 촬영한 사진이다. 이 때, 식각 깊이를 조절하여 제1단차면(211)과 제2단차면(212)의 높이 차이가 상술한 반도체 레이저 다이오드 칩(100)의 p형 전극(190)과 n형 전극(180)의 높이 차이와 같이 되도록 한다. 이 때, 건식 식각을 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로, 제1 및 제2단차면(211)(212)에 제1 및 제2금속층(221)(222)이 형성될 부분을 정의하는 마스킹을 하고, Cr, Ti, Pt, Au 중 적어도 2개 이상의 합금, 예를 들면, Cr/Au, Ti/Pt/Au 등을 소정 두께로 증착시킨다. 그리고 나서, 마스킹을 제거하면 도 6c에 도시된 바와 같이 제1 및 제2단차면(211)(212)에 각각 제1 및 제2금속층(221)(222)이 형성된다. 이 때, 제1 및 제2금속층(221)(222)은 그 두께가 서로 동일한 것이 바람직하다.
다음으로, 제1 및 제2금속층(221)(222) 위에 제1 및 제2솔더층(231)(232)이 형성될 부분을 정의하는 마스킹을 하고, Cr, Ti, Pt, Au, Mo, Sn 중 적어도 2개 이상의 합금, 예를 들면, Au/Sn, Pt/Au/Sn, Cr/Au/Sn 등을 소정 두께로 증착시킨다. 그리고 나서, 마스킹을 제거하면 도 6d에 도시된 바와 같이 제1 및 제2금속층(221)(222) 위에 각각 제1 및 제2솔더층(231)(232)이 형성된다. 이 때, 제1 및 제2솔더층(231)(232)은 그 두께가 서로 동일하게 형성되는 것이 바람직하다. 본 공정에서는 제1솔더층(231)과 제2솔더층(232)을 동시에 형성하는 것이 바람직하다. 그러면, 제1솔더층(231)과 제2솔더층(232)을 이루는 금속물질의 화학적 구성비가 거의 동일하게 된다.
상술한 공정을 완료하면, 제1솔더층(231)과 제2솔더층(232) 사이의 높이 차이가 반도체 레이저 다이오드 칩(100)의 p형 전극(180)과 n형 전극(190) 사이의 높이 차이와 같은 서브마운트(200)를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드 조립체 및 그 제조방법에 의하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
반도체 레이저 다이오드 칩의 단차진 두 전극과 용융 접합되는 서브마운트의 두 솔더층이 동일한 두께를 가지고 또, 단일 공정에 의해 동시에 생성되므로 그 화학적 구성비도 거의 동일하게 되므로, 거의 동일한 용융특성을 보인다.
따라서, 반도체 레이저 다이오드 칩과의 플립-칩-본딩 시에 두 솔더층 이 두 전극과 균일하게 용융 접합됨으로써 반도체 레이저 다이오드 칩의 동작시에 발생되는 열을 효과적으로 방출할 수 있다. 이에 따라 반도체 레이저 다이오드 칩의 발광효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 상기에 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며, 다음에 기재되는 청구의 범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.
Claims (10)
- 서로 단차지게 형성된 제1전극과 제2전극이 구비된 반도체 레이저 다이오드 칩과 플립-칩-본딩되는 반도체 레이저 다이오드의 서브 마운트에 있어서,상기 제1전극과 제2전극의 단차에 대응되는 높이 차이를 갖는 제1 및 제2단차면이 구비된 기판;상기 제1단차면과 제2단차면에 동일한 두께로 각각 형성되는 제1 및 제2금속층;상기 제1금속층과 제2금속층에 동일한 두께로 각각 형성되어 상기 제1전극 및 제2전극과 각각 접합되는 제1 및 제2 솔더층;을 포함하는 반도체 레이저 다이오드의 서브 마운트.
- 제1항에 있어서,상기 기판은 AlN, SiC, GaN 또는 이에 준하는 열전달 계수를 갖는 절연물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드의 서브 마운트.
- 제1항에 있어서,상기 제1 및 제2금속층은 Cr, Ti, Pt, Au 중 적어도 2개 이상의 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드의 서브 마운트.
- 제1에 있어서,상기 제1 및 제2솔더층은 Cr, Ti, Pt, Au, Mo, Sn 중 적어도 2개 이상의 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드의 서브 마운트.
- 서로 단차지게 형성된 제1전극과 제2전극이 구비된 반도체 레이저 다이오드 칩과, 상기 반도체 레이저 다이오드 칩과 플립-칩-본딩되는 서브 마운트를 포함하는 반도체 레이저 다이오드 조립체에 있어서,상기 서브 마운트는,상기 제1전극과 제2전극의 단차에 대응되는 높이 차이를 갖는 제1 및 제2단차면이 구비된 기판;상기 제1단차면과 제2단차면에 동일한 두께로 각각 형성되는 제1 및 제2금속층;상기 제1금속층과 제2금속층에 동일한 두께로 각각 형성되어 상기 제1전극 및 제2전극과 각각 접합되는 제1 및 제2 솔더층;을 포함하는 반도체 레이저 다이오드 조립체.
- 서로 단차지게 형성된 제1전극과 제2전극이 구비된 반도체 레이저 다이오드 칩과 플립-칩-본딩되는 반도체 레이저 다이오드의 서브 마운트 제조방법에 있어서,(가)기판을 식각하여 상기 제1전극과 제2전극 사이의 단차에 대응되는 높이 차이를 같는 제1 및 제2단차면을 형성하는 단계;(나)상기 제1 및 제2단차면에 각각 금속을 동일한 두께로 증착하여 제1 및 제2금속층을 형성하는 단계;(다)상기 제1 및 제2금속층에 솔더를 동일한 두께로 증착시켜 상기 제1전극과 제2전극과 각각 접합되는 제1 및 제2 솔더층을 형성하는 단계;를 포함하는 반도체 레이저 다이오드의 서브 마운트 제조방법.
- 제6항에 있어서,상기 (가) 단계는 건식 식각에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드의 서브 마운트 제조방법.
- 제6항에 있어서,상기 기판은 AlN, SiC, GaN 또는 이에 준하는 열전달 계수를 갖는 절연물질인 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드의 서브 마운트 제조방법.
- 제6항에 있어서,상기 제1 및 제2금속층은 Cr, Ti, Pt, Au 중 적어도 2개 이상의 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드의 서브 마운트 제조방법.
- 제6항에 있어서,상기 제1 및 제2솔더층은 Cr, Ti, Pt, Au, Mo, Sn 중 적어도 2개 이상의 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드의 서브 마운트 제조방법.
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