KR20050031898A - 모놀리식 반도체 레이저 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

스트라이프 구조의 상대적 위치, 즉, 발광점 사이의 상대적 위치를 대략 일정하게 한 모놀리식 반도체 레이저 및 그 제조방법을 제공한다. 발광파장이 다른 복수의 반도체 레이저를 포함하는 모놀리식 반도체 레이저가, 반도체기판과, 반도체기판 상의 제1 영역에 형성되고, 제1 활성층을 상하로부터 제1 클래드층 사이에 끼운 제1 더블헤테로 구조와, 반도체기판 상의 제2 영역에 형성되며, 제2 활성층을 상하로부터 제2 클래드층 사이에 끼운 제2 더블헤테로 구조를 포함한다. 제1 및 제2 활성층은 서로 다른 반도체재료로 이루어진다. 또한 제1 활성층의 상하의 제1 클래드층이 대략 동일한 반도체재료로 이루어지고, 또한 제2 활성층의 상하의 제2 클래드층이 대략 동일한 반도체재료로 이루어진다.

Description

모놀리식 반도체 레이저 및 그 제조방법{MONOLITHIC SEMICONDUCTOR LASER AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 모놀리식 반도체 레이저 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 스트라이프 구조(전류협착구조)를 갖는 모놀리식 반도체 레이저 및 그 제조방법에 관한 것이다.
발광파장이 다른 복수의 반도체 레이저를 동일기판 상에 형성한 모놀리식 반도체 레이저가, DVD, CD의 정보판독/기억장치 등에 사용되고 있다. 이러한 모놀리식 반도체 레이저에서는, 예를 들면 발광파장이 650nm인 반도체 레이저와, 발광파장이 780nm인 반도체 레이저가, 동일기판 상에 형성된다.
모놀리식 반도체 레이저에서는, 우선 한쪽의 반도체 레이저를 기판 상에 형성한 후, 기판에 설치한 얼라인먼트 마크를 사용하여, 다른쪽의 반도체 레이저의 위치결정을 행하여 제작한다(예를 들면 비특허문헌 1).
[비특허문헌 1]
K. Nemoto and K. Miura:“A Laser Coupler for DVD/CD Playback Using a Monolithic-integrated Two-wavelength Laser Diode”, JSAP International, No.3, pp.9-14(January 2001)
DVD, CD의 정보판독/기억장치에서는, 모놀리식 반도체 레이저가 렌즈 등의 부품과도 조립되어 광학계를 형성한다.
그러나, 종래의 제조방법으로 제작한 모놀리식 반도체 레이저에서는, 2개의 반도체 레이저의 발광점 사이의 거리는 전술한 바와 같이 위치 얼라인먼트의 정밀도에 의존한다. 이 때문에, 예를 들면 제조로트마다, 발광점의 거리, 즉 스트라이프 구조의 상대적인 위치가 달라, 렌즈의 위치 등을 미세조정할 필요가 있었다.
이러한 미세조정은, 조립공정을 복잡하게 함과 동시에, 제조비용의 증가로 이어졌다.
그래서, 본 발명은, 스트라이프 구조의 상대적 위치, 즉 발광점 사이의 상대적 위치를 일정하게 한 모놀리식 반도체 레이저 및 그 제조방법의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은, 발광파장이 다른 복수의 반도체 레이저를 포함하는 모놀리식 반도체 레이저에 있어서, 반도체기판과, 반도체기판 상의 제1 영역에 형성되고, 제1 활성층을 상하로부터 제1 클래드층 사이에 끼운 제1 더블헤테로 구조와, 반도체기판 상의 제2 영역에 형성되며, 제2 활성층을 상하로부터 제2 클래드층 사이에 끼운 제2 더블헤테로 구조를 포함하고, 제1 및 제2 활성층이 서로 다른 반도체재료로 이루어짐과 동시에, 제1 활성층의 상하의 제1 클래드층이 대략 동일한 반도체재료로 이루어지고, 또한 제2 활성층의 상하의 제2 클래드층이 대략 동일한 반도체재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 모놀리식 반도체 레이저이다.
이때, 동일한 반도체재료와는, 재료 및 조성이 동일한 반도체재료를 말한다. 또한 다른 반도체재료란, 재료 및/또는 조성이 다른 반도체재료를 말한다.
본 발명에 관한 모놀리식 반도체 레이저에서는, 복수의 반도체 레이저의 스트라이프 구조(전류협착구조)의 간격, 즉 발광점의 상대적인 거리를 항상 대략 일정하게 할 수 있다.
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
(실시예 1)
도 1, 2에, 전체가 100으로 나타내는, 본 실시예에 관한 모놀리식 반도체 레이저의 제조공정의 단면도를 나타낸다. 모놀리식 반도체 레이저(100)는, 발광파장이 780nm인 제1 반도체 레이저와, 발광파장이 650nm인 제2 반도체 레이저를 포함한다(도 2g 참조).
도 1, 2를 사용하여, 모놀리식 반도체 레이저 100의 제조공정에 대하여 설명한다. 이러한 공정은, 이하의 공정 1∼7을 포함한다.
공정 1:도 1a에 나타내는 바와 같이 n형의 GaAs 기판(1)을 준비한다. 계속해서, GaAs 기판(1) 상에, n-AlGaInP 하부 클래드층(2), AlGaAs 활성층(발광파장 780nm)(3), p-AlGaInP 상부 클래드층(4)을 순차적층한다. p-AlGaInP 상부 클래드층(4) 중에는, GaInP 에칭 스토퍼층(5)을 삽입한다. 또한, p-AlGaInP 상부 클래드층(4) 상에, p-GaAs 캡층(6)을 형성한다.
여기서, AlGaAs 활성층(3)은, 발광파장이 780nm가 되는 조성으로 한다.
각 반도체층(2∼6)의 형성은, 예를 들면 MOCVD법을 사용하여 행해진다.
공정 2:도 1b에 나타내는 바와 같이 포토리소그래피 기술, 에칭기술을 사용하여, 제1 반도체 레이저를 형성하는 영역을 제외하고, 형성한 각 반도체층(2∼6)을 제거한다.
공정 3:도 1c에 나타내는 바와 같이 예를 들면 MOCVD법을 사용하여, 제2 반도체 레이저를 형성하기 위한 반도체층을 적층형성한다. 이러한 반도체층은, AlGaInP 활성층(13)을 제외하고, 제1 반도체 레이저에 사용하는 반도체층과 동일한 조성, 동일불순물 농도, 및 동일막두께로 되어 있다. AlGaInP 활성층(13)은, 발광파장이 650nm가 되는 조성으로 한다.
공정 4:도 2d에 나타내는 바와 같이 공정 2(도 1b)와 마찬가지로, 포토리소그래피 기술, 에칭기술을 사용하여, 제2 반도체 레이저를 형성하는 영역을 제외하고, 형성한 각 반도체층(2∼6)을 제거한다. 이에 따라 도 2d에 나타내는 적층구조를 제작할 수 있다.
공정 5:도 2e에 나타내는 바와 같이 제1 및 제2 반도체 레이저에 사용하는 반도체층 상에 포토레지스트층(7)을 형성하고, 패터닝한다. 이러한 공정에서는, 양쪽의 반도체층 상의 포토레지스트층(7)이 공통인 포토마스크를 사용하여 동시에 패터닝된다.
이때, 포토레지스트층(7) 대신에, 다른 내(耐)에칭성을 갖는 패턴막을 사용해도 상관없다.
공정 6:도 2f에 나타내는 바와 같이 GaAs 캡층(6)을, 예를 들면 주석산과 과산화수 물과의 혼합용액을 사용한 습식에칭에 의해 제거한다. 주석산계 용액을 사용한 웨트에천트는, As계 반도체와 P계 반도체와의 사이에서 에칭 선택비를 크게 할 수 있다. 이 때문에, P계 반도체면(여기서는, p-AlGaInP 클래드층(4))에 도달한 바로 에칭이 거의 정지한다.
공정 7:도 2g에 나타내는 바와 같이, 황산계 에천트에 의해, GaInP 에칭 스토퍼층(5)이 노출될 때까지 p-AlGaInP 상부 클래드층(4)을 에칭한다.
황산계 에천트는, AlGaInP층(상부 클래드층)과, GaInP층(에칭 스토퍼층), GaAs층(캡층)과의 사이에서 에칭 선택비를 크게 할 수 있다. 이 때문에, GaAs 캡층(6)을 마스크로서, AlGaInP 상부 클래드층(4)을 에칭하고, GaInP 스토퍼층(5)이 노출된 시점에서 에칭을 거의 정지시킬 수 있다.
이와 같이, GaInP 스토퍼층(5)을 삽입함으로써, 리지형 스트라이프 형상의 깊이 방향의 제어를 행할 수 있다.
이상의 공정 1∼7에서, 발광파장이 다른 제1 반도체 레이저(101)와 제2 반도체 레이저(102)를 갖는 모놀리식 반도체 레이저(100)를 제작할 수 있다.
이때, GaAs 기판(1)의 이면 상, 및 GaAs 캡층(6)의 표면 상에는, 각각 금속전극이 형성되지만, 여기서는 생략한다.
이와 같이, 본 실시예에 관한 제조방법을 사용함으로써, 리지형 스트라이프 구조를 갖는 2개의 반도체 레이저(101, 102)에 대하여, 동시에 리지 구조를 제작할 수 있다. 이 때문에, 레이저발광이 일어나는, 650nm/780nm 레이저의 발광점 A, B의 상대적인 거리는 항상 일정하게 된다. 가령, 공정 5에서 포토마스크의 위치가 어긋난 경우에도, 발광점 A, B 양쪽의 위치가 어긋나는 것만으로 상대적인 거리는 바뀌지 않는다.
일반적으로, 모놀리식 반도체 레이저를 조립한 광학장치에서는, 발광점의 위치에 맞추어 렌즈 등의 광학계의 위치를 미조정한다.
그러나, 본 실시예에 관한 제조방법으로 제작한 모놀리식 반도체 레이저(100)에서는, 2개의 발광점의 상대적 거리가 일정하게 형성할 수 있기 때문에, 이러한 광학계의 미세조정이 불필요하게 된다.
특히, 제1 반도체 레이저와 제2 반도체 레이저와의 에칭을 동시에 행하기 위해, 공정의 삭감도 가능해진다.
도 3에, 본 실시예에 관한 다른 모놀리식 반도체 레이저(150)의 제조공정의 단면도를 나타낸다. 도 3에서, 도 1, 2와 동일부호는, 동일 또는 해당개소를 나타낸다.
이러한 제조방법에서는, 전술한 공정 1~4(도 1a~도 2d)와 동일한 공정으로, 각 반도체층을 제작한다. 단, 여기서는, GaInP 스토퍼층(5)은 형성하지 않는다.
계속해서, 도 3e에 나타내는 바와 같이, 레지스트 마스크(18)를 형성한 후에, 예를 들면, 이온주입법을 사용하여 프로톤(19)의 주입을 행한다.
이 결과, 도 3f에 나타내는 바와 같이, p-AlGaInP 상부 클래드층(4)과 n-GaAs 캡층(6)의 일부가 고저항화하고, 고저항층(8)이 형성된다. 레지스트 마스크(18)를 제거한 후, 표면과 이면에 금속전극(도시하지 않음)을 형성하여, 모놀리식 반도체 레이저(150)가 완성된다.
이 결과, 도 3f에 나타내는 바와 같이, p-AlGaInP 상부 클래드층(4)과 n-GaAs 캡층(6)의 일부가 고저항화하고, 고저항층(8)이 형성된다. 레지스트 마스크(18)를 제거한 후, 표면과 이면에 금속전극(도시하지 않음)을 형성하고, 모놀리식 반도체 레이저(150)가 완성된다.
이러한 모놀리식 반도체 레이저(150)에 있어서도, 2개의 반도체 레이저(103, 104)의 스트라이프 구조의 상대적 거리, 즉 발광점 C, D의 상대적 거리를 일정하게 할 수 있다.
또한, 하나의 공정으로, 제1 및 제2 반도체 레이저에 대하여, 고정항층을 동시에 고저항층을 동시에 형성할 수 있다.
이때, 본 실시예에서는, 제1 및 제2 반도체 레이저(101, 102)의 하부 클래드층과 상부 클래드층을, 전부, 동일한 재료 및 조성으로부터 이루어지는 반도체재료로 형성했지만, 제1 반도체 레이저(101)와 제2 반도체 레이저(102)에서, 재료 및/또는 조성이 다른 반도체재료를 사용해도 상관없다. 이것은 이하의 실시예에서도 동일하다.
구체적으로는, 제1 반도체 레이저(101)가, Alx1Ga1-x1As(0≤x1≤1)로 이루어지는 단층 또는 복수층의 활성층(3)의 상하를, (Alx2Ga1-x2)y2In1-y2 P(0≤x2≤1, 0≤y2≤1)로 이루어지는 하부 및 상부 클래드층(2, 4) 사이에 끼운 구조로, 제2 반도체 레이저(102)가, (Alx3Ga1-x3)y3In1-y3P(0≤x3≤1, 0≤y3≤1)로 이루어지는 단층 또는 복수층의 활성층(13)의 상하를, (Alx2Ga1-x2)y2In1-y2P(0≤x2≤1, 0≤y2≤1)로 이루어지는 하부 및 상부 클래드층(2, 4) 사이에 끼운 구조다. 또한, 제1 반도체 레이저(101)의 하부 및 상부 클래드층을 (Alx2Ga1-x2)y2In1-y2P(0≤x2≤1, 0≤y2≤1)로 형성하고, 제2 반도체 레이저(102)의 하부 및 상부 클래드층을, 제1 반도체 레이저(101)와 다른 (Alx4Ga1-x4)y4In1-y2P(0≤x4≤1, 0≤y4≤1)로 형성해도 상관없다. 이하의 실시예에어서도 동일하다.
이때, 제1 및 제2 반도체 레이저의 재료에는, AlGaAs계, AlGaInP계 재료 외에, AlGaN계, GaInNAs계, AlGaInNAs계 재료를 사용할 수도 있다. 또한 활성층의 재료에는, AlGaAs계, AlGaInP계 재료 외에, AlGaInAsP계, AlGaInAs계 재료를 사용할 수도 있다. 활성층은, 단층, 복수층 중 어느 하나라도 된다. 이하의 실시예에서도 동일하다.
(실시예 2)
도 4에, 전체가 200으로 나타내는, 본 실시예에 관한 모놀리식 반도체 레이저의 제조공정의 단면도를 나타낸다. 모놀리식 반도체 레이저(200)는, 발광파장이 다른 2개의 반도체 레이저(201, 202)(예를 들면 발광파장이 780nm와 650nm)를 포함한다(도 4c 참조).
본 실시예 2에 관한 모놀리식 반도체 레이저 200에서는, 2개의 반도체 레이저(105, 106)의 사이에 활성층 이외의 층의 조성 등도 달라져 있다. 이러한 구조에서도, 스토퍼층을 사용함으로써 고밀도의 에칭이 가능해진다.
우선, 전술한 실시예 1과 거의 동일한 공정(도 1a∼도 2d)을 사용하여, 도 4a와 같은 적층구조를 n-GaAs 기판(1) 상에 제작한다.
제1 반도체 레이저로서, n-GaAs 기판(1) 상에, n-AlGaInP 하부 클래드층(21), AlGaAs 활성층(22), GaInP 에칭 스토퍼층(23), p-AlGaInP 상부 클래드층(제1 상부 클래드층)(24), p-GaAs 캡층(25)이 적층되어 있다.
한편, 제2 반도체 레이저로서, n-GaAs 기판(1) 상에, n-AlGaInP 하부 클래드층(31), AlGaInP 활성층(32), GaInP 에칭 스토퍼층(23), p-AlGaInP 상부 클래드층(제2 상부 클래드층)(24), p-AlGaAs 상부 클래드층(33, 34), p-GaAs 캡층(25)이 적층되어 있다. 여기서, 부호가 다른 층(예를 들면 33과 34)은, 그 조성이 다른 것으로 한다. 또한 각 반도체층의 형성은, 예를 들면 MOCVD법을 사용하여 행해진다.
계속해서, 제1 및 제2 반도체 레이저(201, 202)에 사용하는 반도체층 상에 포토레지스트층을 형성해서 패터닝하고, 레지스트 마스크(30)를 형성한다. 이러한 공정에서는, 양쪽의 반도체층 상의 포토레지스트층이 공통의 포토마스크를 사용하여 동시에 패터닝된다.
계속해서, 레지스트 마스크(30)를 에칭 마스크로 사용하고, p-AlGaAs 상부 클래드층(24)의 도중까지 에칭한다.
제1 반도체 레이저(201)와 제2 반도체 레이저(202)에서는, 전술한 바와 같이, 에칭 스토퍼층(23)으로부터 위쪽의, 반도체층에서는, 각 층의 조성이나 막두께가 다르게 되어 있다.
이에 비해, 본 실시예에 관한 제조방법에서는, 조성의 다른 반도체층에서도, 대략 동일한 에칭속도를 얻을 수 있는 에칭방법을 사용하여 반도체층을 에칭한다.
구체적으로는, 염소가스와 산소가스의 혼합가스를 에칭가스로 사용한 ECR 에칭을 사용함으로써, AlGaAs계 반도체층, AlGaInP계 반도체층에 대한 에칭속도를 대략 동일하게 할 수 있다.
이와 같이, 예를 들면 ECR 에칭을 사용하여, 도 4b에 나타내는 바와 같이 p-AlGaAs 상부 클래드층(24)의 도중까지 에칭한다.
계속해서, 레지스트 마스크(30)를 제거한 후, 황산계 에천트에 의해, GaInP 에칭 스토퍼층(23)이 노출할때까지 p-AlGaInP 클래드층(24)을 에칭한다. 이 경우, GaAs 캡층(25)이 에칭 마스크가 된다.
전술한 바와 같이, 황산계 에천트를 사용한 에칭에서는, GaInP 스토퍼층(23)이 노출된 시점에서 에칭이 거의 정지된다.
이상의 공정에서, 도 4c에 나타내는 바와 같은 리지형 스트라이프 구조를 얻을 수 있다. 계속해서, 상면과 이면에 금속전극(도시하지 않음)을 형성함으로써, 모놀리식 반도체 레이저(200)가 완성된다.
이러한 모놀리식 반도체 레이저(200)에서는, 2개의 반도체 레이저(201, 202)의 리지형 스트라이프의 간격, 즉 발광점 E, F의 상대적 거리를 일정하게 할 수 있다.
본 실시예에서는, 제1 반도체 레이저(201), 제2 반도체 레이저(202)가, 각각 GaInP 에칭 스토퍼층(23)과 그 바로 위에 형성된, 에칭 스토퍼층(23)과의 에칭 선택비가 큰 상부클래드층(24)을 갖는다. 이 때문에, 에칭 스토퍼층(23)으로부터 상부의 반도체층의 에칭을 정확하게 제어할 수 있다.
한편, 에칭 스토퍼층(23)으로부터 아래쪽의 반도체층은 에칭하지 않기 위해, 조성 등은 에칭공정을 고려하지 않고 선택해서 좋다.
이때, 모놀리식 반도체 레이저(200)에 대하여, 리지형 스트라이프를 형성하는 대신에, 고저항층을 설치하여 스트라이프 구조를 형성해도 된다.
(실시예 3)
도 5에, 전체가 300으로 나타내는, 본 실시예에 관한 모놀리식 반도체 레이저의 제조공정의 단면도를 나타낸다. 모놀리식 반도체 레이저(300)는, 발광파장이 다른 2개의 반도체 레이저(301, 302)(예를 들면 발광파장이 780nm와 650nm)를 포함한다(도 5c 참조).
모놀리식 반도체 레이저 300에서는, 2개의 반도체 레이저(301, 302) 사이에서 리지형 스트라이프의 깊이를 다르게 형성하고, 각각의 굴절률을 조정한다.
모놀리식 반도체 레이저 300에서는, 우선, 전술한 실시예 1과 거의 동일한 공정(도 1a~도 2d)을 사용하여, 도 5a와 같은 적층구조를 n-GaAs 기판(1) 상에 제작한다.
제1 반도체 레이저로서, n-GaAs 기판(1) 상에, n-AlGaInP 하부 클래드층(41), AlGaAs 활성층(42), GaInP 에칭 스토퍼층(43), p-AlGaInP 상부 클래드층(제1 상부 클래드층)(44), p-GaAs 캡층(45)이 적층되어 있다.
한편, 제2 반도체 레이저로서, n-GaAs 기판(1) 상에, n-AlGaInP 하부 클래드층(51), AlGaInP 활성층(52), p-AlGaAs 상부 클래드층(53), GaInP 에칭스토퍼층(43), p-AlGaInP 상부 클래드층(제2 상부 클래드)(44), p-AlGaAs 상부 클래드층(54, 55), p-GaAs 캡층(45)이 적층되어 있다. 여기서, 부호가 다른 층(예를 들면 54와 55)은, 그 조성이 다른 것으로 한다. 또한 각 반도체층의 형성은, 예를 들면 MOCVD법을 사용하여 행해진다.
계속해서, 제1 및 제2 반도체 레이저(301, 302)에 사용하는 반도체층 상에 포토레지스트층을 형성해서 패터닝하고, 레지스트 마스크(40)를 형성한다. 이러한 공정에서는, 양쪽의 반도체층 상의 포토레지스트층이 공통의 포토마스크를 사용하여 동시에 패터닝된다.
계속해서, 도 5b에 나타내는 바와 같이, 레지스트 마스크(40)를 에칭 마스크로 사용하여, p-AlGaAs 상부 클래드층(44)의 도중까지 에칭한다. 에칭에는, 예를 들면 실시예 2에서 사용한 ECR 에칭을 사용한다.
계속해서, 레지스트 마스크(40)를 제거한 후, 실시예 2와 마찬가지로, 황산계 에천트에 의해, GaInP 에칭 스토퍼층(43)이 노출될 때까지 p-AlGaInP 클래드층(44)을 에칭한다. 이 경우, GaAs 캡층(45)이 에칭 마스크가 된다. GaInP 스토퍼층(43)이 노출된 시점에서 에칭이 거의 정지한다.
이상의 공정에서, 도 5c에 나타내는 바와 같은 리지형 스트라이프 구조를 얻을 수 있다. 계속해서, 상면과 이면에 금속전극(도시하지 않음)을 형성함으로써, 모놀리식 반도체 레이저(300)가 완성된다.
이와 같이, 본 실시예에 관한 제조방법을 사용함으로써, 리지형 스트라이프의 깊이가 다른, 반도체 레이저(301, 302)를, 리지간격을 항상 대략 일정하게 하면서 동일기판 상에 형성할 수 있다.
(실시예 4)
도 6에, 전체가 400으로 나타나는, 본 실시예에 관한 모놀리식 반도체 레이저의 제조공정의 단면도를 나타낸다. 모놀리식 반도체 레이저(400)는, 발광파장이 다른 2개의 반도체 레이저(401, 402)(예를 들면 발광파장이 780nm와 650nm)를 포함한다(도 6c 참조).
모놀리식 반도체 레이저 400에서는, 2개의 반도체 레이저(401, 402)의 높이(GaAs 기판(1)의 표면으로부터 GaAs 캡층(50)의 표면까지의 높이)가 다르게 되어 있다.
모놀리식 반도체 레이저 400에서는, 우선, 전술한 실시예 1과 거의 동일한 공정(도 1a∼도 2d)을 사용하여, 도 6a와 같은 적층구조를 n-GaAs 기판(1) 상에 제작한다.
제1 반도체 레이저(401)로서, n-GaAs 기판(1) 상에, n-AlGaInP 하부 클래드층(61), AlGaAs 활성층(62), GaInP 에칭 스토퍼층(63), p-AlGaInP 상부 클래드층(제1 클래드층)(64), p-GaAs 캡층(65)이 적층되어 있다.
한편, 제2 반도체 레이저(402)로서, n-GaAs 기판(1) 상에, n-AlGaInP 하부 클래드층(71), AlGaInP 활성층(72), p-AlGaAs 상부 클래드층(73), GaInP 에칭 스토퍼층(63), p-AlGaInP 상부 클래드층(제2 상부 클래드층)(64), p-AlGaAs 상부 클래드층(74, 75), p-GaAs 캡층(65)이 적층되어 있다. 여기서, 부호가 다른 층(예를 들면 54와 55)은, 그 조성이 다른 것으로 한다. 또한 각 반도체층의 형성은, 예를 들면 MOCVD법을 사용하여 행해진다.
도 6a에 나타내는 바와 같이 본 실시예에서는, 제1 반도체 레이저(401)와 제2 반도체 레이저(402)에서, 높이가 다르게 되어 있고, 표면단차가 존재한다.
계속해서, 제1 및 제2 반도체 레이저(401, 402)에 사용하는 반도체층 상에 포토레지스트층을 형성해서 패터닝하고, 레지스트 마스크(50)를 형성한다. 이러한 공정에서는, 양쪽의 반도체층 상의 포토레지스트층이 공통인 포토마스크를 사용하여 동시에 패터닝된다. 이와 같이, 제1 및 제2 반도체 레이저의 높이가 다르고, 어느 정도의 표면단차가 존재하는 경우라도, 양쪽의 포토레지스트층을 동시에 패터닝할 수 있다.
계속해서, 도 6b에 나타내는 바와 같이, 레지스트 마스크(50)를 에칭 마스크로 사용하여, p-AlGaAs 상부 클래드층(64)의 도중까지 에칭한다. 에칭에는, 예를 들면 실시예 2에서 사용한 ECR 에칭을 사용한다.
계속해서, 레지스트 마스크(50)를 제거한 후, 실시예 2와 마찬가지로, 황산계 에천트에 의해, GaInP 에칭 스토퍼층(63)이 노출될 때까지 p-AlGaInP 클래드층(64)을 에칭한다. 이 경우, GaAs 캡층(65)이 에칭 마스크가 된다. GaInP 스토퍼층(63)이 노출된 시점에 에칭이 거의 정지한다.
이상의 공정으로, 도 6c에 나타내는 바와 같은 리지형 스트라이프 구조를 얻을 수 있다. 계속해서, 상면과 이면에 금속전극(도시하지 않음)을 형성함으로써, 모놀리식 반도체 레이저 400이 완성된다.
이와 같이, 본 실시예에 관한 제조방법을 사용함으로써, 높이가 다른 리지형 스트라이프의 반도체 레이저(401, 402)를 동일기판 상에 형성할 수 있다.
이때, 모놀리식 반도체 레이저(400)에 대하여, 리지형 스트라이프를 형성하는 대신에, 고저항층을 설치해서 스트라이프 구조를 형성해도 된다.
실시예 1∼4에서는, 2개의 반도체 레이저를 갖는 모놀리식 반도체 레이저에 대하여 설명했지만, 3 이상의 반도체 레이저를 갖는 모놀리식 반도체 레이저에도 적용할 수 있다. 또한 발광파장이 780nm와 650nm의 반도체 레이저에 대하여 설명했지만, 이것 이외의 발광파장을 갖는 반도체 레이저에도 적용할 수 있다.
본 발명에 관한 모놀리식 반도체 레이저에서는, 복수의 반도체 레이저의 스트라이프 구조(전류협착구조)의 간격, 즉 발광점의 상대적인 거리를 항상 대략 일정하게 할 수 있다.
본 발명은, 2 또는 그 이상의, 복수의 반도체 레이저를 갖는 모놀리식 반도체 레이저에 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 모놀리식 반도체 레이저의 제조공정의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 관한 모놀리식 반도체 레이저의 제조공정의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 관한 다른 모놀리식 반도체 레이저의 제조공정의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 관한 모놀리식 반도체 레이저의 제조공정의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 3에 관한 모놀리식 반도체 레이저의 제조공정의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 4에 관한 모놀리식 반도체 레이저의 제조공정의 단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : GaAs 기판 2 : AlGaInP 하부 클래드층
3 : AlGaAs 활성층 4 : AlGaInP 상부 클래드층
5 : GaInP 에칭 스토퍼층 6 : GaAs 캡층
13 : AlGaInP 활성층 100 : 모놀리식 반도체 레이저
101 : 반도체 레이저 102 : 제2 반도체 레이저

Claims (3)

  1. 발광파장이 다른 복수의 반도체 레이저를 포함하는 모놀리식 반도체 레이저에 있어서,
    반도체기판과,
    그 반도체기판 상의 제1 영역에 형성되고, 제1 활성층을 상하로부터 제1 클래드층 사이에 끼운 제1 더블헤테로 구조와,
    그 반도체기판 상의 제2 영역 형성되고, 제2 활성층을 상하로부터 제2 클래드층 사이에 끼운 제2 더블헤테로 구조를 포함하며,
    그 제1 및 그 제2 활성층이 서로 다른 반도체재료로 이루어짐과 동시에,
    그 제1 활성층의 상하의 그 제1 클래드층이 대략 동일한 반도체재료로 이루어지고, 그 제2 활성층의 상하의 그 제2 클래드층이 대략 동일한 반도체재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 모놀리식 반도체 레이저.
  2. 발광파장이 다른 복수의 반도체 레이저를 포함하는 모놀리식 반도체 레이저에 있어서,
    반도체기판과,
    그 반도체기판 상의 제1 영역에 형성되고, 제1 활성층을 상하로부터 제1 클래드층 사이에 끼운 제1 더블헤테로 구조와,
    그 반도체기판 상의 제2 영역에 형성되고, 제2 활성층을 상하로부터 제2 클래드층 사이에 끼운 제2 더블헤테로 구조를 포함하며,
    그 제1 및 그 제2 활성층이 서로 다른 반도체재료로 이루어짐과 동시에,
    그 제1 클래드층 중 그 제1 활성층 상에 설치된 제1 클래드층과, 그 제2 클래드층 중 그 제2 활성층 상에 설치된 제2 상부 클래드층이 대략 동일한 반도체재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 모놀리식 반도체 레이저.
  3. 발광파장이 다른 반도체 레이저를 포함하는 모놀리식 반도체 레이저의 제조방법에 있어서,
    반도체기판을 준비하는 공정과,
    그 반도체기판 상의 제1 영역에, 활성층을 상하 클래드층 사이에 끼운 제1 더블헤테로 구조를 포함하는 제1 반도체층을 적층하는 공정과,
    그 반도체기판 상의 제2 영역에, 활성층을 상하 클래드층 사이에 끼운 제2 더블헤테로 구조를 포함하는 제2 반도체층을 적층하는 공정과,
    그 제1 영역에 형성된 그 제1 더블헤테로 구조와, 그 제2 영역에 형성된 그 제2 더블헤테로 구조 상에, 내에칭성을 갖는 패턴막을 형성하는 패터닝 공정과,
    그 패턴막을 사용하여, 그 제1 더블헤테로 구조의 그 제1 반도체층과 그 제2 더블헤테로 구조의 그 제2 반도체층에, 동시에 스트라이프 구조를 형성하는 스트라이프 형성공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 모놀리식 반도체 레이저의 제조방법.
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