KR20080091603A - 레이저 다이오드 및 그 제조방법 - Google Patents

레이저 다이오드 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20080091603A
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김종국
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Abstract

본 발명은 레이저 다이오드의 광특성 향상에 관한 것이다.
본 발명은 레이저 다이오드에 있어서, n 클래드(clad)층 상에 형성된 광분산층(Beam dispersion layer)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드를 제공한다.
따라서, 본 발명에 의하면 레이저 다이오드 특성의 저하를 줄이면서 광을 분산시켜서 표면에서의 광밀도를 낮추고, 원형에 가까운 빛을 방출시킬 수 있다.
레이저 다이오드, 광분산층

Description

레이저 다이오드 및 그 제조방법{Laser diode and method of manufacturing the same}
도 1은 종래의 기술에 따른 리지 웨이브 가이드(ridge wavw guide)형의 질화물 반도체 레이저 다이오드의 단면을 나타낸 도면이고,
도 2는 종래의 레이저 다이오드의 일면(facet)을 통하여 레이저 광이 방출되는 것을 나타낸 도면이고,
도 3은 종래의 레이저 다이오드에서 COD가 발생한 일예를 나타낸 도면이고,
도 4a는 본 발명에 따른 레이저 다이오드의 제 1 실시예를 나타낸 도면이고,
도 4b는 도 4a에 도시된 레이저 다이오드의 광분산층 및 제 1,2 n 클래드층을 모식적으로 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명에 따른 레이저 다이오드의 제 1 실시예에서의 광분포를 나타낸 도면이고,
도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 따른 레이저 다이오드의 제 1 실시예의 제조방법의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 7은 본 발명에 따른 레이저 다이오드의 제 2 실시예를 나타낸 도면이고,
도 8a 내지 도 8c은 본 발명에 따른 레이저 다이오드의 제조방법의 제 2 실시예의 제조방법의 일실시예를 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 700 : 기판 5 : 버퍼층
8, 710 : n-GaN 10 : n 클래드
10a, 720a: 제 1 n 클래드 10b, 720b : 제 2 n 클래드
12, 725 : 광분산층 20,730 : 활성층
30,740 : p 클래드 40, 750 : p-GaN
50 : 절연층 60, 760 : p 전극
70, 770 : n 전극
본 발명은 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 레이저 다이오드의 신뢰성 향상 및 어스펙트 비(aspect ratio) 향상에 관한 것이다.
레이저 다이오드는 캡이 큰 반도체 물질 사이에 낮은 캡의 박막층(활성층)을 삽입시킨 이중 이질구조를 갖는데, 활성층에 전하를 구속시켜 밀도반전 상태가 유도되도록 설계된다. 이 때, 밴드 갭이 작고 굴절률이 큰 활성층은 광자를 구속시키는 광도파관(light wave guide) 역할을 함으로써, 임계전류가 낮고 양자효율이 높은 레이저 다이오드를 가능하게 한다.
도 1은 종래의 기술에 따른 리지 웨이브 가이드(ridge wavw guide)형의 질화 물 반도체 레이저 다이오드의 단면을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 리지 웨이브 가이드 형의 질화물 반도체 레이저 다이오드는, n 클래드(clad)층(10) 상에 활성층(active layer, 20)과 p 클래드층(30)과 p-GaN(contact)(40)과 절연층(50) 및 p 전극 메탈(60)이 차례로 적층되어 이루어진다. 여기서, 도 1에는 도시되지 않았으나, 사파이어 등의 기판 상에 상술한 구조의 n 클래드층(10) 등이 차례로 적층된다. 그리고, p 클래드층(30)의 상부 및 p-GaN 컨텍(40)은 스트라이프(stripe) 형으로 형성되어, 리지(ridge)를 이룬다.
상술한 레이저 다이오드에 전류를 인가하면, 레이저 광이 수평(lateral) 및 수직(verticla) 방향으로 가이드(guide)되면서, 도 2에 도시된 바와 같이 일면(facet)을 통하여 레이저 광이 방출된다.
그러나, 상술한 종래의 레이저 다이오드는 다음과 같은 문제점이 있었다.
레이저 다이오드 소자를 평가하는 중요한 요소 중의 하나는, COD(catastrophic optical damage)이고, 이것은 신뢰성과도 직접적으로 관련이 있다.
도 3은 COD가 발생한 일예를 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 광밀도가 높은 곳에서 레이저 다이오드의 일면이 손상되어 COD가 발생되었다. 따라서, 레이저 다이오드 소자의 광출력을 높이면서도 신뢰도를 향상시키기 위하여, 니어 필드(near field)에서 광을 분산시켜 광밀도를 낮추고 있다. 따라서, 레이저 다이오드 소자의 사양 중 하나로 FFV(far field verticla)가 저출력 소자의 경우 약 30 도, 그리고 고출력 소자의 경우 약 20도를 갖는다.
그러나, 빛을 분산시키려면 다중 양자 우물(MQW, Multi Quantum Well)에 분포하는 광밀도를 낮추는 것을 의미하며, 따라서 레이저 다이오드 특성의 전반적인 저하를 피할 수 없다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 레이저 다이오드 특성의 저하를 줄이면서도 광을 분산시켜서 표면에서의 광밀도를 낮춘 레이저 다이오드를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 원형에 가까운 빛을 방출하는 레이저 다이오드, 즉 FFV(Far field vertical)/FFH(Far field horizontal)의 비가 적은 레이저 다이오드를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 레이저 다이오드에 있어서, n 클래드층 내부에 형성된 광분산층(Beam dispersion layer)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드를 제공한다.
본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 기판 상에, n-GaN과, 제 1 n 클래드층과 광분산층 및 제 2 n 클래드층으로 이루어진 n 클래드층, 활성층, p 클래드층 및 p-GaN을 적층하는 단계; 및 상기 p-GaN부터 상기 n-GaN의 일부까지 식각하여, 상기 n-GaN의 일부를 노출시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 형태에 의하면, 레이저 다이오드에 있어서, 도전성 지지막 상에 적층된 오믹층; 및 상기 오믹층 상에 적층된 p-GaN, p 클래드층, 활성층과 n 클래드층 및 n-GaN을 포함하여 이루어지고, 상기 n 클래드층 내에 광분산층이 적층되어, 상기 n 클래드층을 제 1 n 클래드층과 제 2 n 클래드층으로 구분하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드를 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 형태에 의하면, 기판 상에, n-GaN과 n 클래드층과 활성층과 p 클래드층 및 p-GaN을 차례로 적층하는 단계; 및 상기 기판을 제거하는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 n 클래드층을 적층하는 단계는, 제 1 n 클래드층과 광분산층 및 제 2 n 클래드층을 차례로 적층하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법을 제공한다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
종래와 동일한 구성 요소는 설명의 편의상 동일 명칭 및 동일 부호를 부여하며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 4a는 본 발명에 따른 레이저 다이오드의 제 1 실시예를 나타낸 도면이다. 도 4a를 참조하여 본 발명에 따른 레이저 다이오드의 제 1 실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 실시예에 따른 레이저 다이오드는 질화물계 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 레이저 다이오드에 적용한 것이며, 질화물계 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체층으로 이루어진 공진 구조를 구비하고 있다. 여기서, 상기 레이저 다이오드는 p 클래드층의 상부층이 리지(ridge)를 이루는 것을 특징으로 한다. 특히, n 클래드층(10a, 10b) 상에 광분산층(Beam dispersion layer, 12)가 형성된 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 본 실시예에 따른 레이저 다이오드는, 기판(1) 상에 버퍼층(5), n-GaN(8), 제 1 n 클래드층(10a), 광분산층(12), 제 2 n 클래드층(10b), 활성층(20), p 클래드층(30), p-GaN(40)과 절연층(50) 및 p 전극 (60)이 차례로 적층되어 이루어진다.
그리고, 기판(1)은 사파이어(Al2O3) 기판, 실리콘 카바이드(SiC) 기판, 실리콘(Si) 기판, 갈륨 아세나이드(GaAs) 기판 및 GaN 기판(n 타입) 등이 사용되며, 특히 사파이어 기판이 대표적으로 사용된다. 그리고, 버퍼층(5)은 기판(1)과 질화물 반도체 물질의 격자 부정합 및 열 팽창 계수의 차이를 완화하기 위한 것으로서 저온 성장 GaN층 또는 AlN층이 사용되는데, 기판(1)의 종류에 따라 버퍼층(5)이 적층되지 않을 수도 있다.
그리고, n형 질화물 반도체층이 형성되는데, 구체적으로 버퍼층(5) 상에 n-GaN(8), 제 1 n 클래드층(10a), 광분산층(12), 제 2 n 클래드층(10b)이 차례로 적층된다. 결과적으로, 광분산층(12)에 의하여, n 클래드층이 제 1 n 클래드층(10a)과 제 2 n 클래드층(10b)으로 나뉘어진다. 그리고, 광분산층은, AlzGa(1-z)N의 조성식을 갖는 질화물 반도체로 이루어진다. 여기서, z는 0.01 이상이고, 0.05 이하이다. 그리고, 제 1 n 클래드층(10a) 및 제 2 n 클래드층(10b)은 각각 AlyGa(1-y)N의 조성식을 갖는 질화물 반도체로 이루어지며, 여기서, y는 0.02 이상이고, 0.07 이하이다. 또한, 광분산층(12)은 두께가 0.05~0.4 마이크로 미터의 두께를 갖고, 제 1 n 클래드층과 제 2 n 클래드층은 각각 0.05~0.8 마이크로 미터의 두께를 갖는다.
상기 제 2 n 클래드층(10b) 상에 활성층(20)이 형성되는데, 활성층(20)은 다중 양자 우물(Multi-Quantum Well : MQW) 구조를 가지며, GaN 또는 InGaN 등으로 이루어져서, 광 도파로(wave guide)로서 기능하게 된다. 그리고, 활성층(20) 상에는 p 클래드층(30)이 형성되는데, p 클래드층(30)은 AlxGa(1-x)N의 조성식(여기서, 0≤x≤1)을 갖는 질화물 반도체로 이루어지며, p-도핑된다.
그리고, p 클래드층(30)은 불순물 도핑 농도가 낮아 접촉 저항이 높으며 그로 인해 오믹 특성이 좋지 못하다. 따라서, p 클래드층(30) 상의 일부에 p-GaN(40)을 형성하고, 상기 p-GaN(40) 상에 p 전극(60)을 형성한다. 그리고, 상기 p-GaN(40)의 상부 중 p 전극 (60)이 형성되지 않은 부분에 절연층(50)을 형성한다. 여기서, p 전극(60) 및 하기의 n 전극(70)은 크롬(Cr), 니켈(Ni), 금(Au), 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 백금(Pt) 중에서 선택된 어느 하나의 금속 또는 상기 금속들의 합금으로 이루어진다. 또한, 절연층(50)은 SiO2, Al2O3, AlN, SiNx, Ta2O5 및 ZrO2 중에서 선택된 물질로 이루어진다. 그리고, 상기 p 클래드층(30)부터 상기 n-GaN(8)의 일부까지 식각되어, 상기 n-GaN(8)의 일부가 노출된다. 또한, 상기 n-GaN(8)의 노출부에는 n 전극(70)이 적층된다.
상술한 실시예에 따른 광분산층이 구비된 레이저 다이오드는, 효과적으로 니어 필드(near field)를 분산시켜 FFV을 줄이고 어스펙트 비를 개선할 수 있다. 그리고, 니어 필드에서 광을 분산 시키는 것은 단기 COD의 발생을 방지할 뿐만 아니 라, 신뢰성 개선과도 직접 연결된다. 또한, 개선된 어스펙트 비로 인하여 pick-up 계에서 광 이용 효율이 향상되어 동일 배속에서 레이저 다이오드에 요구되는 광출력이 감소되므로, 전체적인 레이저 다이오드의 특성 향상을 기대할 수 있다.
본 발명에서는 n 클래드 층 상에 광분산층을 구비하여 니어 필드에서 광을 분산시켰는데, 이와는 다르게 n 클래드의 굴절률을 높이는 방법이 있다. 이 때의 레이저 다이오드의 특성 값을 시뮬레이션(simulation) 값을 통해 비교해 보았고, 이를 표 1에 정리하였다.
구조 FFV FFH 어스펙트 비 Ith Iop at 35mW
Normal 22.7 8.8 2.58 27.1 70.1
BDL30 20.2 8.6 2.35 27.3 70.1
N42 20.4 8.3 2.46 28.0 71.0
상술한 종래의 레이저 다이오드를 Normal로 표시하였고, 본 발명에 따른 레이저 다이오드의 일실시예를 BDL30, 그리고 n 클래드층의 Al 조성을 줄임으로 해서 FFV을 줄이는 구조를 N42로 표시하였다. 구체적으로, BLD30은 도 4에 도시된 바와 같이, 광분산층이 제 1 n 클래드층 및 제 2 n 클래드층 사이에 구비되어 있으며, 보다 상세하게는 Al0 .03Ga0 .97N의 조성식을 가진 분산층을 Al0 .05Ga0 .95N의 조성식을 가진 n 클래드층 내에 삽입하였다. 여기서, BDL30층의 두께는 0.2 마이크로 미터이고, 제 1 n 클래드층의 두께는 0.6 마이크로 미터이고, 제 2 n 클래드층의 두께는 0.4 마이크로 미터이다. 그리고, N42는 종래의 Al0 .05Ga0 .95N의 조성식을 갖는 n 클래드층을 Al0 .042Ga0 .958N의 조성식으로 변경한 것이다.
표 1에 나타난 바와 같이, Normal에서 본 발명에서 제안한 BDL(광분산층)을 삽입하는 것에 의해서는 FFV가 22.7에서 20.2도로 2.5도 줄어들고, 레이저 다이오드의 기본 특성 변화가 거의 없음을 알 수 있다. 또한, FFV 감소와 함께 어스펙트비가 2.58에서 2.35로 개선되었다. 그러나, N42에 도시된 방법에 의해서는 Ith(문턱 전류)와 Iop(동작 전류)가 증가하여, 레이저 다이오드 특성의 저하가 발생함을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 광분산층을 이용하여 레이저 다이오드는 광특성의 저하 없이, 효과적으로 니어 필드(near field)를 분산시켜서 FFV를 줄이며 어스펙트 비를 개선할 수 있는 것을 알 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 레이저 다이오드의 일실시예에서의 광분포를 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 레이저 다이오드의 일실시예에서의 광분포를 설명하면 다음과 같다.
도 5에서 실선으로 도시된 것이 레이저 다이오드 내에서의 에너지 준위이다. 그리고, 점선으로 도시된 것이 레이저 다이오드 내에서의 광분포이고, 1점 쇄선으로 도시된 것이 종래의 레이저 다이오드 내에서의 광분포이다. 도시된 바와 같이, 광분산층이 적층된 부근에서 광분포가 증가되므로, 결과적으로 레이저 다이오드에서 방출되는 빛의 수직방향의 폭이 넓어진다. 따라서, 상기 레이저 다이오드에서 방출되는 빛이 타원형이 아닌 원형에 가까운 분포를 이루게 된다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 따른 레이저 다이오드의 제 1 실시예의 제조방법의 일실시예를 나타낸 도면이다. 도 6a 내지 도 6d를 참조하여 본 발명에 따른 레이저 다이오드의 제 1 실시예의 제조방법의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 실시예는 상술한 도 4에 도시된 레이저 다이오드의 제 1 실시예를 제조하는 방법이다. 먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 기판(1) 상에 버퍼층(5), n-GaN(8), 제 1 n 클래드층(10a), 광분산층(12), 제 2 n 클래드층(10b), 활성층(20), p 클래드층(30)을 순차적으로 형성한다. 여기서, 기판(1)으로는 사파이어(Al2O3) 기판, 실리콘 카바이드(SiC) 기판, 실리콘(Si) 기판, 갈륨 아세나이드(GaAs) 기판 및 n 타입의 GaN 기판 등을 사용한다.
그리고, 기판(1) 상부에 형성되는 버퍼층(5), 제 1 n 클래드층(10a), 광분산층(12), 제 2 n 클래드층(10b), 활성층(20), p 클래드층(30)은 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition), MBE(Molecular Beam Epitaxy), HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)법과 같은 기상 증착법에 의해 성장시킬 수 있다. 이 때, p 클래드층(30)을 적층한 후 일부를 식각하여, 상기 p 클래드층(30)의 일부가 더 높게 형성되어 리지(ridge)를 이루도록 한다.
이어서, 도 6b에 도시된 바와 같이, p 클래드층(30)부터 n-GaN(8)까지 메사 식각하여, n-GaN(8)의 일부분을 노출시킨다. 즉, 사파이어 기판과 같이 절연성 기판을 사용하는 경우 기판 하부에 전극을 형성할 수 없기 때문에, p 클래드층(30)부터 n-GaN(8)의 일부분까지 메사(Mesa) 식각하여, 전극을 형성할 수 있는 공간을 확보하는 것이다.
이어서, 도 6c에 도시된 바와 같이 p 클래드층(30) 상에, p-GaN(40)과 절연층(50) 및 p 전극(60)을 차례로 적층한다. 여기서, p 클래드층(30)의 리지 상에 p-GaN(40)을 적층하고, p 클래드층(30)의 리지가 형성되지 않은 영역 상에 절연층(50)을 형성한다. 그리고, p-GaN(40) 상에는 p 전극을 적층한다. 여기서, p-클래드층(30)부터 n-GaN까지의 식각 공정은, 상술한 리지 구조의 형성과 p-GaN(40) 등의 적층 공정 후에 행할 수도 있다.
그리고, 도 6d에 도시된 바와 같이, 노출된 n-GaN(8) 상에 n 전극(70)을 적층한다.
도 7은 본 발명에 따른 레이저 다이오드의 제 2 실시예를 나타낸 도면이다. 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 레이저 다이오드의 제 2 실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 실시예에 따른 레이저 다이오드는, 상술한 제 1 실시예와 동일하나 수직형 구조를 이루고 있는 것을 특징으로 한다. 그리고, p 클래드층(740)의 일면이 리지(ridge) 구조를 이루고 있는 것을 특징으로 한다. 도 7에 도시된 바와 같이, p 클래드층(740)의 일면이 리지 구조를 이루고 있고, 상기 리지 상에 p-GaN(750) 및 p 전극(760)이 차례로 적층된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 p 클래드층(740)의 다른면에는, 활성층(730)과 제 2 n 클래드층(720b)과 광분산층(725)과 제 1 n 클래드층(720a)과 n-GaN(710)이 차례로 적층되어 있다. 또한, n-GaN(810) 상에는 n 전극(770)이 형성되어 있다. 즉, 본 실시예에서는 제 1 n 클래드층(720a)의 일면에 광분산층(725)이 적층되고, 상기 제 1 n 클래드층(720a)의 다른 면에는 n 전극(770)이 형성되어 있다.
또한, 광분산층(725)에 의하여, n 클래드층이 제 1 n 클래드층(720a)과 제 2 n 클래드층(720b)으로 나뉘어진다. 그리고, 광분산층(725)은, AlzGa(1-z)N의 조성식을 갖는 질화물 반도체로 이루어진다. 여기서, z는 0.01 이상이고, 0.05 이하이다. 그리고, 제 1 n 클래드층(720a) 및 제 2 n 클래드층(720b)은 각각 AlyGa(1-y)N의 조성식을 갖는 질화물 반도체로 이루어지며, 여기서, y는 0.02 이상이고, 0.07 이하이다. 또한, 광분산층(12)은 두께가 0.05~0.4 마이크로 미터의 두께를 갖고, 제 1 n 클래드층과 제 2 n 클래드층은 각각 0.05~0.8 마이크로 미터의 두께를 갖는다.
그리고, 활성층(730) 및 p 클래드층(740)의 조성은 상술한 제 1 실시예와 동일하다. 또한, p 클래드층(74)이 리지 구조를 이루고 있으며, 상기 리지 상에 p-GaN(750)이 형성되어 있다. 여기서, p-GaN(750) 상에 p 전극(760)이 적층되어 있음도 상술한 바와 같다. 또한, p 전극(760) 및 상기 n 전극(770)은 크롬(Cr), 니켈(Ni), 금(Au), 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 백금(Pt) 중에서 선택된 어느 하나의 금속 또는 상기 금속들의 합금으로 이루어진다.
상술한 실시예에 따른 광분산층이 구비된 레이저 다이오드는, 효과적으로 니어 필드(near field)를 분산시켜 FFV을 줄이고 어스펙트 비를 개선할 수 있으며, 니어 필드에서 광을 분산 시켜서 COD의 발생을 방지할 수 있는 것은 상술한 바와 같다. 또한, 광특성의 저하 없이 효과적으로 니어 필드(near field)를 분산시켜서, FFV를 줄이며 어스펙트 비가 개선된 것도 상술한 바와 같다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따른 레이저 다이오드의 제 2 실시예의 제조방법의 일실시예를 나타낸 도면이다. 도 8a 내지 도 8c를 참조하여 본 발명에 따른 레이저 다이오드의 제 2 실시예의 제조방법의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 실시예는 상술한 도 7에 도시된 레이저 다이오드의 제 2 실시예를 제조하는 방법이다. 먼저, 도 8a에 도시된 바와 같이, 기판(700) 상에 n-GaN(710), 제 1 n 클래드층(720a), 광분산층(725), 제 2 n 클래드층(720b), 활성층(730), p 클래드층(740)을 순차적으로 형성한다. 여기서, 기판(710)으로는 사파이어(Al2O3) 기판, 실리콘 카바이드(SiC) 기판, 실리콘(Si) 기판, 갈륨 아세나이드(GaAs) 기판 및 n 타입의 GaN 기판 등을 사용한다.
그리고, 기판(710) 상부에 형성되는 제 1 n 클래드층(720a), 광분산층(725), 제 2 n 클래드층(72b), 활성층(730), p 클래드층(740)은 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition), MBE(Molecular Beam Epitaxy), HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)법과 같은 기상 증착법에 의해 성장시킬 수 있다.
이어서, 도 8b에 도시된 바와 같이, p 클래드층(740)의 일부를 식각하여, 상기 p 클래드층(740)의 일부가 더 높게 형성되어 리지(ridge)를 이루도록 한다. 그리고, 상기 리지 상에 p-GaN(750)과 p 전극(760)을 차례로 적층한다.
이어서, 도 8c에 도시된 바와 같이, 기판(700)을 n-GaN(710)으로부터 분리시킨다. 여기서, 기판(700)의 제거는 엑시머 레이저 등을 이용한 레이저 리프트 오프(Laser Lift Off : LLO)의 방법으로 할 수도 있으며, 건식 및 습식 식각의 방법으로 할 수도 있다. 특히, 기판(700)의 제거는 레이저 리프트 오프 방법으로 수행하는 것이 바람직하다. 즉, 기판(700)에 일정 영역의 파장을 가지는 엑시머 레이저 광을 포커싱(focusing)하여 조사하면, 기판(700)과 n-GaN(710)의 경계면에 열 에너지가 집중된다. 따라서, n-GaN(710)의 계면이 갈륨과 질소 분자로 분리되면서 레이저 광이 지나가는 부분에서 순간적으로 기판(700)의 분리가 일어난다. 이어서, 기판(700)이 제거된 n-GaN(710)의 일면에 n전극(770)을 형성하면, 도 7에 도시된 바와 같이, 리지 구조의 수직형 레이저 다이오드가 완성된다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능해도 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 레이저 다이오드 및 그 제조방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 레이저 다이오드 특성의 저하를 줄이면서 광을 분산시켜서 표면에서의 광밀도를 낮출 수 있다.
둘째, 레이저 다이오드에서 방출되는 빛의 FFV(Far field vertical)/FFH(Far field horizontal)의 비가 적어서, 원형에 가까운 빛이 방출된다.

Claims (17)

  1. 레이저 다이오드에 있어서,
    n 클래드층 내부에 형성된 광분산층(Beam dispersion layer)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광분산층은,
    AlzGa(1-z)N의 조성식을 갖는 질화물 반도체로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
    (여기서, 0.01≤z≤0.05 이다.)
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 광분산층은,
    0.05~0.4 마이크로 미터의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 n 클래드층은,
    AlyGa(1-y)N의 조성식을 갖는 질화물 반도체로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
    (여기서, 0.02≤y≤0.07 이다.)
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 n 클래드층은 상기 광분산층에 의하여 제 1 n 클래드층과 제 2 n 클래드층으로 구분되고,
    상기 제 1 n 클래드층과 상기 제 2 n 클래드층은 각각 0.05~0.8 마이크로 미터의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 n 클래드층은,
    기판 상에 적층된 n-GaN 상에 적층된 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 n 클래드층 상에 차례로 적층된, 활성층과 p 클래드층 및 p-GaN을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 n-GaN 의 일부가 노출되고, 상기 노출면 상에 형성된 n 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 p 클래드층은 리지(ridge) 형으로 적층되고, 상기 p-GaN은 상기 리지 상에 적층된 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 p 클래드층의 리지 외의 영역 상에 적층된 절연층을 더 포함하는 레이저 다이오드.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 절연층은,
    SiO2, Al2O3, AlN, SiNx, Ta2O5 및 ZrO2 로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
  12. 기판 상에,
    n-GaN과, 제 1 n 클래드층과 광분산층 및 제 2 n 클래드층으로 이루어진 n 클래드층, 활성층, p 클래드층 및 p-GaN을 적층하는 단계; 및
    상기 p-GaN부터 상기 n-GaN의 일부까지 식각하여, 상기 n-GaN의 일부를 노출시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법.
  13. 레이저 다이오드에 있어서,
    도전성 지지막 상에 적층된 오믹층; 및
    상기 오믹층 상에 적층된 p-GaN, p 클래드층, 활성층과 n 클래드층 및 n-GaN을 포함하여 이루어지고,
    상기 n 클래드층 내에 광분산층이 적층되어, 상기 n 클래드층을 제 1 n 클래드층과 제 2 n 클래드층으로 구분하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 광분산층은,
    AlzGa(1-z)N의 조성식을 갖는 질화물 반도체로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
    (여기서, 0.01≤z≤0.05 이다.)
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 광분산층은,
    0.05~0.4 마이크로 미터의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 p 클래드층은 리지(ridge) 형으로 적층되고, 상기 p-GaN은 상기 리지 상에 적층된 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
  17. 기판 상에, n-GaN과 n 클래드층과 활성층과 p 클래드층 및 p-GaN을 차례로 적층하는 단계; 및
    상기 기판을 제거하는 단계를 포함하여 이루어지고,
    상기 n 클래드층을 적층하는 단계는, 제 1 n 클래드층과 광분산층 및 제 2 n 클래드층을 차례로 적층하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 제조방법.
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